JPH09126089A - 燃料噴射弁の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料噴射弁本体の先端部の積極的な冷却を図
って、燃料噴射弁への燃焼室の熱による影響を効果的に
防止し、しかも、レイアウト性の向上、コスト低減を図
ることを課題とする。 【解決手段】 燃料噴射弁本体１２の先端部、即ち、外
ハウジング１２Ａの先端部外周面に、周方向に沿う環状
溝１６を形成し、この環状溝１６に、放熱用の金属製リ
ング部材１７を嵌入取付し、金属製リング部材１７の外
周面を、取付穴２Ａの内周面に接触して、外ハウジング
１２Ａ外周面と取付穴２Ａ内周面との間のクリアランス
ＣＬを塞ぐようにし、特に、外ハウジング１２Ａの先端
部外周面の環状溝１６の軸方向位置を、燃料噴射弁６の
針弁１５の着座位置近傍に設定するようにし、燃料噴射
弁本体１２の先端部における放熱効果を向上し、燃料噴
射弁本体１２の先端部のヒートスポット化を防止して、
燃料噴射弁本体１２が加熱されることによる種々の問題
点を解決するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、筒内燃料噴射式ガ
ソリンエンジン等における燃料噴射弁の構造に関し、特
に、燃料噴射弁の放熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸気管に燃料を噴射する吸気
管内燃料噴射装置に対して、筒内燃料噴射装置は、エン
ジンのシリンダ内に直接燃料を噴射するものであり、例
えば、２サイクルエンジン等に使用される。ところで、
上記の吸気管内燃料噴射装置における燃料噴射弁は、一
般に内開式のバルブ部材を備え、このバルブ部材をバネ
によってハウジング内の弁座に押しつけて閉状態に維持
する一方、ソレノイド等によってバルブを引き込むこと
により開状態とする構成であるのに対して、上記の筒内
燃料噴射装置における燃料噴射弁は、一般にハウジング
の燃料噴射口を外側から開閉する外開式のバルブ部材を
備え、このバルブ部材をバネによってハウジング内に引
き込んで閉位置に保持すると共に、ソレノイド等によっ
てバルブ部材をバネの付勢力に抗して押し出すことによ
り、噴射口を開状態にして燃料噴射を行う構成が採られ
ている。

【０００３】このように、筒内燃料噴射装置における燃
料噴射弁では、吸気管内燃料噴射装置における燃料噴射
弁と動きが逆となる外開弁方式を採用しており、これ
は、シリンダ内に端面が露出するバルブ部材が爆発圧力
で開弁してしまわないようにするためである。かかる筒
内燃料噴射装置における燃料噴射弁は、その燃料噴射口
がシリンダ燃焼室に臨んでおり、燃料噴射弁本体とシリ
ンダヘッドの取付穴とのクリアランスに火炎が侵入する
と、燃料噴射弁本体の先端部がヒートスポットとなり、
メカニカルオクタン価が低下する。更に、燃料噴射弁本
体は、燃焼室の熱を直接受け、特に、燃料噴射弁本体の
先端部は非常に高温となり、その先端部内の燃料も高温
になり易い。このように燃料が高温となるとベーパが発
生し、これは噴射燃料の流量を不安定にするという問題
を生起させる。又、熱疲労等の問題もある。

【０００４】そこで、従来、特開平３−４３６５９号公
報に開示された技術では、筒内燃料噴射装置における燃
料噴射弁本体を形成するハウジング内の噴射燃料通路の
燃料噴射口寄りに存在する燃料を燃料供給源側に戻すた
めのリターン用通路をハウジングに形成し、エンジン熱
で高温になる燃料噴射弁本体の先端部内の燃料を燃料供
給源に戻すことによって、エンジンの高温による燃料噴
射弁本体の先端部内燃料のベーパ化を防止し、噴射燃料
の流量を安定化するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の筒内燃料噴射装置における燃料噴射弁にあっ
ては、燃料供給通路とは別に、ハウジング側面に燃料の
リターン用通路を設ける構成であるため、次のような問
題点があった。即ち、筒内燃料噴射装置においては、筒
内に直接燃料噴射するべく、燃料噴射弁本体をシリンダ
ヘッドに取り付ける構成であるから、リターン用通路の
付加によって、燃料配管のスペースを更に多くとる必要
があり、レイアウト上不利となる。

【０００６】又、燃料をリターンさせることによる冷却
効果を得る構成であるから、燃料噴射弁の先端部のコー
ナ部分の積極的な冷却にはあまり効果ない。更に、リタ
ーン用通路の付加によって構造の複雑化を来し、コスト
増化の問題も生じる。そこで、本発明は以上のような従
来の問題点に鑑み、燃料噴射弁本体の先端部の積極的な
冷却を図って、燃料噴射弁への燃焼室の熱による影響を
効果的に防止し、しかも、レイアウト性の向上、コスト
低減を図ることを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明は、燃料噴射弁本体の先端部外周面に周方向に沿
う環状溝を形成し、前記環状溝に、放熱用の金属製リン
グ部材を嵌め込んで装着し、前記金属製リング部材の外
周面を、燃料噴射弁本体の取付部における取付穴の該燃
料噴射弁本体先端部側が挿入される部分の内周面に接触
させるようにした。

【０００８】かかる請求項１に係る発明において、金属
製リング部材の外周面が取付穴の内周面に接触されるた
め、燃料噴射弁本体と取付部との間のクリアランスが塞
がれ、火炎が金属製リング部材よりも後端側の燃料噴射
弁と取付部との間のクリアランスに侵入しないため、燃
料噴射弁本体の受熱量が大幅に減少する。又、金属製リ
ング部材を通じて、燃料噴射弁本体の熱が取付部側に放
熱される。

【０００９】更に、燃料噴射弁本体の環状溝に金属製リ
ング部材を装着してあるため、燃料噴射弁本体の環状溝
における断面積は実質的に大きくなり、燃料噴射弁本体
への放熱量が増す。請求項２に係る発明は、前記燃料噴
射弁本体の先端部外周面の環状溝の軸方向位置を、燃料
噴射弁の弁体の着座位置近傍に設定した。

【００１０】かかる請求項２に係る発明においては、燃
料噴射弁の閉弁時において、弁体への放熱が効果的に行
われると共に、燃料噴射弁の開弁時において、燃料への
放熱が効果的に行われる。請求項３に係る発明は、前記
金属製リング部材の燃料噴射弁本体先端側に対応する先
端面の外周角部にテーパ面を設けると共に、前記燃料噴
射弁本体の取付部における取付穴の該燃料噴射弁本体先
端部側が挿入される部分の挿入入口部の内周角部にテー
パ面を設けるようにした。

【００１１】かかる請求項３に係る発明においては、金
属製リング部材を装着した状態の燃料噴射弁の取付穴へ
の挿入が容易になされる。請求項４に係る発明は、前記
金属製リング部材を、少なくとも２つのリング部材によ
り構成し、該２つのリング部材を、各リング部材に形成
された合い口同士をずらして重ねて一体化して、環状溝
に嵌め込んで装着するようにした。

【００１２】かかる請求項４に係る発明においては、燃
料噴射弁本体と取付部との間のクリアランス間のガスシ
ールを保たれる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。先ず、図４に基づいて、筒内燃料噴
射装置の燃料噴射弁を備えた筒内燃料噴射式ガソリンエ
ンジンの構成について説明する。この図において、エン
ジン１のシリンダヘッド２（燃料噴射弁の取付部）に
は、吸気バルブ３と排気バルブ４とが２つずつ設けら
れ、点火装置の点火プラグ５が設けられている。

【００１４】更に、シリンダヘッド２には、シリンダ内
に燃料を直接吹き込む筒内燃料噴射装置の燃料噴射弁６
が設けられている。そして、図示しないピストンの上死
点で点火装置により爆発が生じ、膨張によるピストンの
下降の鋼板でブローダウンに移り、排気バルブ４が開
く。更に、吸気バルブ３も開き、吸気ポート７に吸入さ
れる吸気がシリンダ内に送り込まれて、この空気によ
り、シリンダ内の燃焼ガスが排気ポート８を通じて強制
的に排気される。

【００１５】又、燃料噴射弁６により、シリンダ内に燃
料が噴射され、その混合気が圧縮されて上述の爆発とな
る。尚、未説明符号９はロッカカバー、１０はカム軸
受、１１は燃料パイプである。次に、エンジン１のシリ
ンダヘッド２の燃料噴射弁６本体の取付部近傍の断面を
示す図１に基づいて、燃料噴射弁本体の先端部の構成を
説明する。

【００１６】この図において、燃料噴射弁６の本体１２
は、外ハウジング１２Ａと内ハウジング１２Ｂとを含ん
で構成されている。燃料噴射弁本体１２の先端部におい
て、外ハウジング１２Ａと内ハウジング１２Ｂとは夫々
略筒状に形成されており、外ハウジング１２Ａ内周面に
内ハウジング１２Ｂ外周面が嵌合される。

【００１７】外ハウジング１２Ａの先端壁と内ハウジン
グ１２Ｂの先端壁には夫々開口部１２ａ，１２ｂが設け
られ、これら開口部により燃料噴射口が形成される。
又、内ハウジング１２Ｂの先端部内周面は円錐状のテー
パ面に形成されて弁座１３を構成している。内ハウジン
グ１２Ｂ内側は燃料通路１４となり、この燃料通路１４
には、内ハウジング１２Ｂの中心軸に沿って延びる弁体
としての針弁１５が配設されている。この針弁１５の先
端面は球面状に形成され、該針弁１５の開閉弁動作時に
は、この球面状の先端面が前記弁座１３に圧接して燃料
噴射口を閉じ、弁座１３から離れて燃料噴射口を開いて
該燃料噴射口の開口面積を制御する。

【００１８】尚、上記針弁１５に代えてボール弁を設け
ても良い。かかる燃料噴射弁本体１２の先端部はシリン
ダヘッド２の取付孔２Ａに挿入取付される。ここで、燃
料噴射弁本体１２の先端部、即ち、外ハウジング１２Ａ
の先端部外周面には、周方向に沿う環状溝１６が形成さ
れており、この環状溝１６には、図２に示すような放熱
用の金属製リング部材１７が嵌入取付されている。金属
製リング部材１７は、方形断面の線材をリング状に成形
することにより形成され、該線材の両端面相互は合い口
１７ａを介して対面している。

【００１９】この場合、金属製リング部材１７の外周面
は、取付穴２Ａの内周面に接触され、外ハウジング１２
Ａ外周面と取付穴２Ａ内周面との間のクリアランスＣＬ
を塞ぐようにしている。ここで、前記外ハウジング１２
Ａの先端部外周面の環状溝１６の軸方向位置を、燃料噴
射弁６の針弁１５の着座位置近傍に設定するようにして
いる（請求項２に係る発明の実施形態）。

【００２０】尚、図３に示すように、金属製リング部材
１７の燃料噴射弁本体１２先端側に対応する先端面の外
周角部にテーパ面１７ｂを設けると共に、図５に示すよ
うに、燃料噴射弁本体１２の取付部であるシリンダヘッ
ド２における取付穴２Ａの該燃料噴射弁本体１２先端部
側が挿入される部分の入口部の内周角部に前記金属製リ
ング部材１７のテーパ面１７ｂと略合致するテーパ面２
ａを設けるのが好ましい（請求項３に係る発明の実施形
態）。

【００２１】次に、かかる構成の作用について説明す
る。図６は、金属製リング部材１７を設けていない従来
の燃料噴射弁本体１２の先端部とシリンダヘッド２とを
示しており、火炎が燃料噴射弁本体１２とシリンダヘッ
ド２との間のクリアランスＣＬに到達し、又、何ら放熱
作用が奏されないため、燃料噴射弁本体１２の先端部が
加熱される。

【００２２】尚、この図６と後述する図７は、各部の温
度分布状態を示す図で、ハッチング幅の狭い部位ほど温
度が高いことを示しており、例えば図示したＡ部分，Ｂ
部分，Ｃ部分の順に温度が高い。一方、図７は、金属製
リング部材１７を設けた本発明の実施形態の燃料噴射弁
本体１２の先端部とシリンダヘッド２とを示しており、
金属製リング部材１７を設けたことによって、請求項１
〜３に係る発明の実施形態に応じて、次の（１）〜
（５）の作用・効果を奏する。

【００２３】請求項１に係る発明の実施形態 （１）金属製リング部材１７の外周面が取付穴２Ａの内
周面に接触されるため、燃料噴射弁本体１２とシリンダ
ヘッド２との間のクリアランスＣＬが塞がれ、火炎が金
属製リング部材１７よりも後端側の燃料噴射弁本体１２
とシリンダヘッド２との間のクリアランスＣＬに侵入し
ない。

【００２４】このため、燃料噴射弁本体１２の受熱量を
大幅に減少させることができる。 （２）金属製リング部材１７を通じて、燃料噴射弁本体
１２の熱をシリンダヘッド２側に放熱できる〔図７の
（２）参照〕。 （３）外ハウジング１２Ａの環状溝１６に金属製リング
部材１７を装着してあるため、外ハウジング１２Ａの環
状溝１６形成部分における断面積は実質的に大きくな
り、外ハウジング１２Ａへの放熱量が増す。

【００２５】請求項２に係る発明の実施形態 （４）燃料噴射弁本体１２の先端部外周面の環状溝１６
の軸方向位置を、燃料噴射弁本体１２の針弁１５の着座
位置近傍に設定し、この位置に金属製リング部材１７を
装着したから、燃料噴射弁６の閉弁時において、針弁１
５への放熱を効果的に行える。 （５）燃料噴射弁本体１２の針弁１５の着座位置近傍
は、燃料噴射弁６の開時において燃料が流れてくるのが
最も早い位置であり、この位置に燃料噴射弁本体１２の
先端部外周面の環状溝１６の軸方向位置を設定して、こ
の位置に金属製リング部材１７を装着したから、燃料噴
射弁６の開弁時において、燃料への放熱を効果的に行え
る。

【００２６】以上の（１）〜（３）の作用、特に、
（４）及び（５）の作用が加わることにより、燃料噴射
弁本体１２の先端部における放熱効果が大幅に向上し、
燃料噴射弁本体１２の先端部のヒートスポット化を防止
でき、メカニカルオクタン価の低下を防止できると共
に、燃料の高温化によるベーパ発生を抑制でき、噴射燃
料の流量を安定化でき、エンジンの耐ノック性を向上で
き、又、熱疲労等の問題も解決できる。

【００２７】又、従来技術のように燃料供給通路とは別
に、ハウジング側面に燃料のリターン用通路を設ける構
成を採らずにすみ、レイアウト的な問題並びに構造の複
雑化やコスト増化の問題も生じることがない。更に、上
記の構成によると、金属製リング部材１７の燃料噴射弁
本体１２先端側に対応する先端面の外周角部にテーパ面
１７ｂを設けると共に、シリンダヘッド２における取付
穴２Ａの該燃料噴射弁本体１２先端部側が挿入される部
分の入口部の内周角部に前記テーパ面１７ｂと略合致す
るテーパ面２ａを設けるようにしたから、金属製リング
部材１７を装着した状態の燃料噴射弁本体１２の取付穴
２Ａへの挿入が容易となる（請求項３に係る発明の実施
形態）。

【００２８】尚、金属製リング部材１７を、図８に示す
ように、偏平な板状のリング部材１７Ａ，１７Ｂにより
構成し、該２つのリング部材１７Ａ，１７Ｂを、各リン
グ部材１７Ａ，１７Ｂに形成された合い口１７ｃ同士を
ずらして重ねて一体化して、環状溝１６に嵌め込んで装
着しても良い（請求項４に係る発明の実施形態）。かか
る構成により、燃料噴射弁本体１２とシリンダヘッド２
との間のクリアランスＣＬ間のガスシール性が向上する
という効果が得られる。

【００２９】尚、２つのリング部材１７Ａ，１７Ｂに限
らず、３つ，４つ・・・と複数のリング部材を、夫々の
合い口同士をずらして重ねて一体化するようにしても良
い。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係る発
明によれば、燃料噴射弁本体の先端部における放熱効果
が大幅に向上し、燃料噴射弁本体の先端部のヒートスポ
ット化を防止でき、メカニカルオクタン価の低下を防止
できると共に、燃料の高温化によるベーパ発生を抑制で
き、噴射燃料の流量を安定化でき、エンジンの耐ノック
性を向上でき、又、熱疲労等の問題も解決でき、しか
も、レイアウト的な問題並びに構造の複雑化やコスト増
化の問題も生じることがない。

【００３１】特に、請求項２に係る発明によれば、燃料
噴射弁の閉弁時において、弁体への放熱が効果的に行わ
れると共に、燃料噴射弁の開弁時において、燃料への放
熱が効果的に行われ、上記請求項１に係る発明の効果を
より発揮できる。請求項３に係る発明によれば、金属製
リング部材を装着した状態の燃料噴射弁の取付穴への挿
入を容易に行うことができる。

【００３２】請求項４に係る発明によれば、燃料噴射弁
本体と取付部との間のクリアランス間のガスシール性を
向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示すシリンダヘッドの
燃料噴射弁本体の取付部近傍の断面図

【図２】 金属製リング部材の平面図

【図３】 金属製リング部材の他の実施形態を示す断面
図

【図４】 本発明の一実施形態を適用した筒内燃料噴射
式ガソリンエンジンの構成を示す断面図

【図５】 図４中Ａ矢視拡大断面図

【図６】 金属製リング部材を設けていない従来の燃料
噴射弁本体の先端部とシリンダヘッドとを示す断面図

【図７】 金属製リング部材を設けた本発明の燃料噴射
弁本体の先端部とシリンダヘッドとを示す断面図

【図８】 金属製リング部材の更に他の実施形態を示す
斜視図

【符号の説明】

１ エンジン ２ シリンダヘッド ２Ａ 取付孔 ２ａ テーパ面 ６ 燃料噴射弁 １２ 燃料噴射弁本体 １２Ａ 外ハウジング １２Ｂ 内ハウジング １５ 針弁 １６ 環状溝 １７ 金属製リング部材 １７ｂ テーパ面 １７Ａ，１７Ｂ リング部材 １７ｃ 合い口 ＣＬ クリアランス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料噴射弁本体の先端部外周面に周方向に
   沿う環状溝を形成し、 前記環状溝に、放熱用の金属製リング部材を嵌め込んで
   装着し、 前記金属製リング部材の外周面を、燃料噴射弁本体の取
   付部における取付穴の該燃料噴射弁本体先端部側が挿入
   される部分の内周面に接触させたことを特徴とする燃料
   噴射弁の構造。
2. 【請求項２】前記燃料噴射弁本体の先端部外周面の環状
   溝の軸方向位置を、燃料噴射弁の弁体の着座位置近傍に
   設定したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁の
   構造。
3. 【請求項３】前記金属製リング部材の燃料噴射弁本体先
   端側に対応する先端面の外周角部にテーパ面を設けると
   共に、前記燃料噴射弁本体の取付部における取付穴の該
   燃料噴射弁本体先端部側が挿入される部分の挿入入口部
   の内周角部にテーパ面を設けるようにしたことを特徴と
   する請求項１又は２記載の燃料噴射弁の構造。
4. 【請求項４】前記金属製リング部材は、少なくとも２つ
   のリング部材により構成され、該２つのリング部材を、
   各リング部材に形成された合い口同士をずらして重ねて
   一体化して、環状溝に嵌め込んで装着したことを特徴と
   する請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の燃料噴射
   弁の構造。