JPH05149207A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は新規な燃料噴射弁に関し、油膜の有
効活用によってニードルとニードルボデーとの潤滑性を
高めることを目的とする。 【構成】 ニードル12はニードルボデー10内に軸線にそ
って摺動自在に配置される。ニードル12は上下に離間し
た摺動部18及び20を有する。摺動部18及び20は上面から
みて四隅に丸みを帯びた部分25を有した矩形をなし、こ
の部分25がニードルボデー10の内周面24と接触する。摺
動部18及び20の部分25は軸線と平行な方向に離間した溝
30を有し、この溝３０のピッチはバルブシート14の開閉
のためのニードル12のストロークの略２倍以内となって
いる。ニードル着座時に溝30の部分に溜められた燃料に
より溝30に対向するニードルボデー10の内周面の部分に
油膜が形成され、ニードルのリフト時溝30の山の部分が
この油膜により潤滑を受ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はニードルと、ニードル
ボデー内を摺動し、ニードルボデーに形成されるバルブ
シートを開閉するニードルと、ニードルボデーとニード
ルとの間の摺動面にニードルの軸線と平行な方向に間隔
をおいて形成される燃料が供給される溝とを備えた燃料
噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニードルと、ニードルボデー内を摺動
し、ニードルボデーに形成されるバルブシートを開閉す
るニードルと、ニードルボデーとニードルとの間の摺動
面にニードルの軸線と平行な方向に間隔をおいて形成さ
れる燃料が供給される溝とを備えた燃料噴射弁が公知で
ある。例えば実開平２−８０７６８号参照。上記の溝は
この公知技術ではらせん状をなしており、らせん状の溝
とすることで燃料が溝を通過する際に燃料流に旋回成分
を付与し、ノズルから燃料を旋回しながら噴射させ、燃
料の噴霧特性の向上を図るためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ニードルボデーとニー
ドルとの間の摺動面に形成される溝は燃料を溜めること
によりニードルのリフト時の円滑な運動を得るための潤
滑部としても機能することを狙っている。ところが、ニ
ードルの開弁に要するリフト量は極く僅か（例えば１mm
未満）であり、溝のピッチとの関係では同溝による充分
な潤滑性能が得られないことがある。これは、燃料とし
て潤滑性が良くないメタノールを使用した場合には著し
い。即ち、ニードルがバルブシートに着座した状態では
ニードルはスプリングで押さえられているため、クリア
ランスの分だけニードルが傾き、ニードルの摺動部はス
ラストによってニードルボデーの対向面と強く接触し、
殆どドライ状態であり、油膜（メタノール）が切れかか
っている。一方、溝の部分には燃料が溜められているた
め、溝と対向したニードルボデーの内周面は油膜が存在
している。この状態から、ニードルがリフトした場合、
ニードルのリフト量に対して溝のピッチが過大である
と、いままで、ドライな状態にあったニードルの摺動面
のごく一部の部分が油膜が存在しているニードルボデー
内周面の部分に接触し、潤滑を受けることができるのみ
であり、ニードルの残りの部分は依然として油膜に接触
することができず、潤滑性が悪化するのである。このた
め、磨耗が多くなり、摩擦係数が大きくなるため円滑な
ニードルの動きが得られず、耐久試験を行った場合に動
的な噴射量が大幅に低下し、しかも噴射量が変動する問
題があった。この不具合は低流量側（アイドリング等）
で顕著であり、アイドル不安定や、ストールを引き起こ
し、空燃比の希薄側へのシフトや、排気ガス中の有害エ
ミッションの増大等の不具合の発生をみるおそれがあっ
た。

【０００４】この発明では油膜の有効活用によって潤滑
性の向上を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、ニー
ドルボデーと、ニードルボデー内を摺動し、ニードルボ
デーに形成されるバルブシートを開閉するニードルと、
ニードルボデーとニードルとの摺動面との間にニードル
の軸線と平行な方向に間隔をおいて形成される燃料が供
給される溝とを備えた燃料噴射弁において、前記燃料が
供給される溝のピッチはバルブシートの開閉のためのニ
ードルのストロークの略２倍以内であることを特徴とす
る燃料噴射弁が提供される。

【０００６】

【作用】ニードルがバルブシートに着座時に溝に燃料が
保持され、この部分でニードルボデーの内周面に油膜が
形成される。ニードルのリフト時、ニードルボデーと接
触していたニードルの表面部分はリフト前に溝によって
形成されていた前記油膜の部分と接触し、潤滑が行われ
る。溝のピッチをニードルのストロークの２倍以内とす
ることで、リフト前に溝によって形成されたニードルボ
デーの内周表面の油膜の部分の全てをニードルの潤滑に
有効に活用することができる。

【０００７】

【実施例】図１において、燃料噴射弁はその先端におい
て筒状のニードルボデー１０を具備し、ニードルボデー
１０にニードル１２が配置される。ニードルボデー１０
の下端にバルブシート１４及び噴口１６が形成され、ニ
ードル１２がバルブシート１４からリフト時に噴口１６
より燃料が噴射される。ニードル１２はその上端は図示
しないスプリングに連結され、このスプリングによって
ニードル１２はバルブシート１４に着座するように付勢
され、図示しない電磁駆動機構等の駆動手段はニードル
１２をスプリングに抗して上方に引き上げ、燃料噴射を
行う。ニードル１２はニードルの軸線と平行な方向に離
間する上下の摺動部１８，２０を有し、この摺動部１
８，２０は図２に示すようにその断面形状はニードルボ
デーの内周面２４に接触する四隅の部分２５が丸みを帯
びた矩形となっており、矩形の辺の部分２６とニードル
ボデーの内周面２４との間に隙間２７が形成され、この
隙間２７の部分が噴口１６への燃料通路を形成してい
る。ニードルボデー１０の内周面２４と接触する摺動部
の四隅の部分２５は図３に示すようにニードル軸線と平
行な方向に間隔をおいた複数の溝３０を形成している。
溝３０はこの実施例ではその各々がニードル１２の移動
方向と直交する方向に延び（図１参照）、摺動部１８及
び２０とニードルボデー１０との摺動面への潤滑用の油
膜を形成する燃料を保持するためのものである。

【０００８】この発明によれば、溝３０のピッチＰは燃
料噴射のためのニードル１２のリフト量Ｌの２倍以内と
なっている。図１はニードル１２がバルブシート１４に
着座した状態を示し、図示しない駆動手段によってニー
ドル１２をバルブシート１４からリフトさせると、噴口
１６よりの燃料の噴射が行われる。ニードル１２のリフ
トの際に摺動部１８及び２０はニードルボデー１０に対
して摺動を行い、溝３０に保持された燃料により形成さ
れた油膜によってニードルボデー１０とニードル１２と
の潤滑が行われる。

【０００９】図４(イ) 、(ロ) において実線はニードルが
バルブシートに着座した状態、破線はニードルがリフト
した状態を示す。図４の(イ) は溝３０のピッチＰ₁ がニ
ードル１２のリフトＬの略２倍の状態を示している。図
４の(イ) の実線で示すニードルが着座した状態ではスプ
リングによってニードルはニードルとニードルデー間の
クリアランスの部分だけ傾き、摺動部１８及び２０（特
に、バルブシート１４を支点としてニードル１２が傾く
ため腕の長さが長くなる上端側の摺動部１８）は対向面
に押し付けられるようなスラスト力を強く受け、ニード
ルボデーの内周面に接触するニードルの部分４０はドラ
イとなっており、燃料が押し出されるため油膜は切れた
状態である。一方、溝３０には燃料が溜まるため溝３０
に対応したニードルボデーの内周の部分４２は油膜が形
成されている。図４の(イ) でニードル１２は実線の状態
から破線までリフト（リフト量＝Ｌ）する。溝３０のピ
ッチＰがニードルのリフトＬの略２倍以内の場合は、バ
ルブシートに着座時はドライとなっていたニードルの部
分４０は４０´の位置まで上昇され、リフト前のバルブ
シートへの着座時に溝３０と対面していたため油膜が形
成されていた部分４２と満遍なく接触するに至り、油膜
によって良好な潤滑を受けることができる。

【００１０】図４の(イ) は溝のピッチＰ＝ニードルのリ
フトＬ×２の上限状態を示しているが、ピッチＰがこれ
より小さい場合は、リフト前にリードルボデーに接触し
ていたためドライとなっていた部分はその全面がリフト
前に溝に面してしたため油膜が形成されていた部分と接
触され、良好な潤滑を得ることができる。即ち、溝のピ
ッチＰ≦ニードルのリフトＬ×２であることが必須であ
る。

【００１１】図４(ロ) は溝のピッチＰ₂ ＞ニードルのリ
フトＬ×２（ニードル１２のリフト量は(イ) の場合と同
じ）の場合を示しており、この場合ニードル１２のリフ
ト前にニードルボデー１０と接触していたためドライと
なっていた部分４０ａはリフト後は４０ａ´のように位
置し、その一部Ｘのみが、リフト前に溝３０に面してい
たため油膜が形成された部分４２ａと接触することがで
きるに過ぎない。そのため、油膜の利用効率が不良であ
る。

【００１２】図５はニードルの摺動部におけるニードル
ボデー内周面と接触する四隅の部分１２５に傾斜した溝
１３０を形成した実施例、図６はニードルの摺動部にお
けるニードルボデー内周面と接触する四隅の部分２２５
にクロスハッチ状の溝２３０を形成した実施例を夫々示
す。以上の図示実施例では溝３０，１３０，２３０はニ
ードルに形成しているが、その代わりにボデーの内周面
に同様な溝を形成してもよい。

【００１３】

【発明の効果】ニードルとニードルボデーとの間の燃料
が供給される溝のピッチはバルブシートの開閉のための
ニードルのストロークの略２倍以内とすることで、溝に
よって形成される油膜をニードルのストローク時にニー
ドルの潤滑に有効利用することができ、磨耗を減少する
ことができると共に、摩擦係数が小さくなるため円滑な
ニードルの動きが得られ、噴射量の大幅低下や変動を低
減し、アイドル不安定や、ストール等の不具合、空燃比
の希薄側へのシフトや、排気ガス中の有害エミッション
の増大等の不具合の発生を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の燃料噴射弁の噴口部付近の断
面図である。

【図２】図２は図１のII−II線に沿って表す断面図であ
る。

【図３】図３は図１のＡで示す部分の拡大図である。

【図４】図４はニードルのストロークと溝のピッチとの
相互関係を最適な場合(イ) 、不適な場合(ロ) について夫
々模式的に示す図である。

【図５】図５は別実施例における溝の形状を示す図であ
る。

【図６】図６は更に別の実施例における溝の形状を示す
図である。

【符号の説明】

１０…ニードルボデー １２…ニードル １４…バルブシート １６…噴口 １８，２０…摺動部 ２４…ニードルボデー内周面 ３０…溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 純雄 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 木下 雅夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 篠宮 一博 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニードルボデーと、ニードルボデー内を
   摺動し、ニードルボデーに形成されるバルブシートを開
   閉するニードルと、ニードルボデーとニードルとの摺動
   面との間にニードルの軸線と平行な方向に間隔をおいて
   形成される燃料が供給される溝とを備えた燃料噴射弁に
   おいて、前記溝のピッチはバルブシートの開閉のための
   ニードルのストロークの略２倍以内であることを特徴と
   する燃料噴射弁。