JP2003155965A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の微粒子化の程度が改善された燃料噴射
装置を提供することを課題とするものである。 【解決手段】 複数の噴口１８を穿孔した噴口プレ−ト
部材１７とバルブシ−ト１４の間に円盤状の燃料キャビ
ティ１４ｄを有する燃料噴射装置において、燃料キャビ
ティ１４ｄの少なくとも外周部１４ｆは、軸方向の高さ
が外周端に向かって逓減するテーパ状とする。また上記
燃料噴射装置において、燃料キャビティ１４ｄは、中央
部１４ｅとその外側に位置すると共に軸方向の高さが中
央部１４ｅのそれより低い外周部１４ｉを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料を微粒化して自動
車用エンジンなどの内燃機関の燃焼室に供給するための
燃料噴射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のような燃料噴射装置の例として、
複数の噴口を有する噴口プレ−ト部材から液体燃料を霧
状に噴射する構造のものが知られている。図７は、特開
２００１−４６９１９号公報に開示されたかかる燃料噴
射装置における噴口プレ−ト部材およびその近傍部の断
面図であり、図８は図７の噴口出口側から見た平面図で
ある。

【０００３】図７〜図８において、２０は４個の噴口２
１を有する噴口プレ−ト部材、３０は弁座３１を有する
と共に噴口２１に通じる燃料通路３２を有するバルブシ
−ト、４０は噴口プレ−ト部材２０とバルブシ−ト３０
との間に設けられて燃料通路３２と噴口２１とを連通す
る円盤状の燃料キャビティ、５０は弁座３１に離着座し
て燃料通路３２を開閉する弁部材である。外部から供給
された燃料は、弁部材５０が弁座３１から離座して燃料
通路３２が開状態となっているとき、燃料通路３２から
燃料キャビティ４０に至り、次いで各噴口２１から内燃
機関の燃焼室（図示せず）に噴射される。またその間
に、次に述べる機構により微粒化して霧状で噴射され
る。

【０００４】即ち、燃料キャビティ４０内へ流れ込んだ
燃料は、円盤状を呈する上記燃料キャビティ４０の中央
またはその近傍から径方向に、換言すると燃料キャビテ
ィ４０の外周に向かって流れる。その際に、一部の燃料
は上記外周に至ることなくその途上で噴口プレ−ト部材
２０に設けられた噴口２１から燃焼室に流出する。また
一部の燃料は、噴口２１の間を通り抜けて上記外周に至
り、次いで反転して外周から中央に向かって流れ、その
途上で噴口２１から燃焼室に流出する。したがって噴口
２１では、中央方面から来た流れＡと外周から来た流れ
Ｂとが衝突して乱流が生じ、この結果、噴口２１から流
出する燃料は、かかる乱流により微粒子化する。

【０００５】しかしながら従来の円盤状燃料キャビティ
４０においては、上記の中央方面から来た流れＡは、外
周から来た流れＢより流速が大きく、このために両流間
の衝突が均一に起こらず、燃料の微粒子化が未だ十分で
ない大きな問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術に
おける如上の問題を解決することを課題とし、燃料の微
粒子化が改善された燃料噴射装置を提供することを課題
とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
燃料噴射装置は、複数の噴口を有する噴口プレ−ト部
材、上記噴口に通じる燃料通路と弁座を有するバルブシ
−ト、上記噴口プレ−ト部材と上記バルブシ−トとの間
に設けられて上記燃料通路と上記噴口とを連通する円盤
状の燃料キャビティ、上記弁座に離着座して上記燃料通
路を開閉する弁部材を備えた燃料噴射装置において、上
記燃料キャビティの少なくとも外周部は、軸方向の高さ
が外周端に向かって逓減するテーパ状であることを特徴
とするものである。

【０００８】本発明の請求項２に係る燃料噴射装置は、
上記請求項１において、上記燃料キャビティは、軸方向
の高さが実質的に一定の中央部と上記中央部に連接する
上記テーパ状の外周部とから構成されたことを特徴とす
るものである。

【０００９】本発明の請求項３に係る燃料噴射装置は、
上記請求項２において、上記複数の噴口は、上記燃料キ
ャビティの中心に対して同心状に分散配設されており、
且つ上記各噴口は、上記テーパ状の外周部の少なくとも
一部に面して設けられたことを特徴とするものである。

【００１０】本発明の請求項４に係る燃料噴射装置は、
上記請求項１において、上記燃料キャビティは、その全
体が軸方向の高さが外周端に向かって逓減するテーパ状
となっていることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項５に係る燃料噴射装置は、
複数の噴口を有する噴口プレ−ト部材、上記噴口に通じ
る燃料通路と弁座を有するバルブシ−ト、上記噴口プレ
−ト部材と上記バルブシ−トとの間に設けられて上記燃
料通路と上記噴口とを連通する円盤状の燃料キャビテ
ィ、上記弁座に離着座して上記燃料通路を開閉する弁部
材を備えた燃料噴射装置において、上記燃料キャビティ
は、上記燃料キャビティの中央部と上記中央部の外側に
位置すると共に軸方向の高さが上記中央部のそれより低
い外周部を備えたことを特徴とするものである。

【００１２】本発明の請求項６に係る燃料噴射装置は、
上記請求項５において、上記中央部と上記外周部との境
界に段差部を有し、上記複数の噴口は、上記燃料キャビ
ティの中心に対して同心状に分散して且つ上記段差部ま
たはその近傍に設けられたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】本発明の請求項７に係る燃料噴射装置は、
上記請求項５または請求項６において、上記段差部にお
ける上記中央部と上記外周部との段差は、上記中央部の
高さの１０〜５０％であることを特徴とするものであ
る。

【００１４】本発明の請求項８に係る燃料噴射装置は、
上記請求項５〜請求項７のいずれか一項において、上記
外周部は、その軸方向の高さが外周端に向かって逓減す
るテーパ状であることを特徴とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図３は、本
発明の燃料噴射装置における実施の形態１を説明するも
のであって、図１は実施の形態１の断面図であり、図２
は図１におけるＣ部の拡大図であり、図３は図２のＫ−
Ｋ方向からた見た平面図である。なお図３中の矢印は、
燃料キャビティ中における燃料の流れ方向を示す。

【００１６】図1〜図３において、燃料噴射装置１は、
樹脂製ハウジング２の内部に電磁コイル３、固定鉄心４
および磁気通路を構成する金属プレ−ト５が配置され一
体成形されている。電磁コイル３は、樹脂製のボビン３
ａとその外周に巻線されているコイル３ｂおよび外部と
の接続のために設けられたタ−ミナル６から構成されて
樹脂製ハウジング２と一体成形されている。

【００１７】固定鉄心４の内部には、圧縮ばね７の荷重
を調整するアジャスタ８が固定されている。磁気通路を
構成する金属プレ−ト５は、その一端が固定鉄心４に溶
接され、その他端が磁気通路を構成する磁性パイプ９に
溶接されている。非磁性パイプ１１は、磁性パイプ９の
内部に配置された可動鉄心１０が軸方向に可動なように
固定鉄心４と磁性パイプ９とに固定されている。

【００１８】可動鉄心１０の一端には、ニ−ドルパイプ
１２が溶接されている。ニ−ドルパイプ１２の可動鉄心
１０側の端は、圧縮ばね７に当接しており、他端は前記
弁部材の一例としてのボ−ル１３が溶接されている。磁
性パイプ９の内部に配置されたバルブシ−ト１４は、ボ
−ル１３の弁座となる傾斜面１４ａと燃料通路１４ｃを
有する。ボ−ル１３は、その外周部が五角形に加工され
ており、その五角形によりバルブシ−ト１４のガイド部
１４ｂにガイドされて軸方向に前後動して傾斜面１４ａ
に離着座可能な様に配置されている。

【００１９】噴口プレ−ト部材１７は、燃料通路１４ｃ
あるいは後記燃料キャビティ１４ｄの中心に対して同心
状に且つ互いに等間隔で分散配設された複数（図３では
８個）の噴口１８を有し、バルブシ−ト１４の図上での
下端に液密に固定されている。各噴口１８は、図２に示
す通り、その中心線が軸に平行な線に対して角度θで傾
斜している。噴口プレ−ト部材１７とバルブシ−ト１４
との間に設けられた燃料キャビティ１４ｄは、円盤状を
呈し、燃料通路１４ｃと複数の噴口１８とを連通する機
能をなす。その際、バルブシ−ト１４の噴口プレ−ト部
材１７との対向面１４ｈの一部はテ−パ面となっている
ので、燃料キャビティ１４ｄは、上記テ−パ面のために
その外周部１４ｆは軸方向の高さ（以下、キャビティ高
さ）が外周壁１４ｇに向かって逓減するテ−パ状となっ
ている。

【００２０】次に燃料噴射装置１の動作について説明す
る。外部より端子６を介してコイル３に通電すると、固
定鉄心４、金属プレ−ト５、磁性パイプ９、可動鉄心１
０で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心１０
が固定鉄心４に電磁吸引力により引き付けられ、可動鉄
心１０と接合され一体となっているニ−ドルパイプ１２
及びニ−ドルパイプ１２に溶接固定されているボ−ル１
３が動作し、ボ−ル１３がバルブシ−ト１４の傾斜面１
４ａからた離座して燃料通路１４ｃが開状態とされる。

【００２１】燃料通路１４ｃが開状態であるとき、デリ
バリパイプ（図示せず）から燃料噴射装置１に供給され
た燃料は、フィルタ１６を通過し、ついで固定鉄心４内
に配置されているアジャスタ８および圧縮ばね７、可動
鉄心１０、ニ−ドルパイプ１２の各内部、バルブシ−ト
１４のガイド部１４ｂとボ−ル１３の外周の間、を順次
通過して円筒形の燃料通路１４ｃに至り、そこからさら
に燃料キャビティ１４ｄを経て噴口１８から外部（エン
ジンの吸気管内等）に噴射される。

【００２２】燃料キャビティ１４ｄ内における燃料の流
れに就き、図２〜図３により詳述すると、燃料通路１４
ｃから燃料キャビティ１４ｄの中央部１４ｅへ流れ込ん
だ燃料は、前記図７〜８に示す従来技術の場合と同様
に、その流れの方向を変えて中央部１４ｅから燃料キャ
ビティ１４ｄの径方向に、即ち外周部１４ｆに向って流
れ、そのうちの一部（流れＡ）は噴口１８へ向って流れ
てそこから外部に噴射され、残りの燃料は噴口１８間を
通過して外周部１４ｆに到達し、その後燃料キャビティ
１４ｄの外周壁１４ｇに衝突反射して再度方向を変えて
噴口１８に向う（流れＢ）。噴口１８では、上記流れ
Ａ、Ｂが衝突し、燃料流に乱れが生じるた状態で噴口１
８より流出する。

【００２３】ここで上記流れＡ、Ｂの各流速に就き、図
７〜８に示す従来技術と実施の形態１との相違を説明す
る。テーパ状の外周部１４ｆを有しない従来技術の燃料
キャビティ４０（図７参照）は、一様なキャビティ高さ
を有する。今、その高さをＨとすると、燃料キャビティ
４０内の燃料通路面積は、２πｒＨとなって中心からの
半径ｒが大きくなるに従って通路面積も大きくなる。よ
って燃料が外周端に向かって流れるにつれて燃料流速が
減少し、特に外周壁からの反射流である流れＢの流速が
減少して、従来技術において前記した問題が生じる。こ
れに対して実施の形態１の燃料キャビティ１４ｄは、キ
ャビティ高さＨ２（図２参照）を有する中央部１４ｅに
隣接して外周部１４ｆを有し、そこでのキャビティ高さ
は外周壁１４ｇに向かって逓減しているので燃料流速の
減少が小さく、よって流れＢの流速減少の程度も少な
く、かくして噴口１８での流れＡ、Ｂ間の流速差は小さ
くて燃料の微粒化の程度が向上する。

【００２４】上記したＡ、Ｂ間の流速差を可及的に小さ
くする観点から、複数の噴口１８は、外周部１４ｆの少
なくとも一部に面して設けられることが好ましい。換言
すると、図２においてφＢを平面図においてドーナツ状
を呈する外周部１４ｆの内径、即ち外周部１４ｆと中央
部１４ｅとの境界の円の径、φＰを複数の噴口１８の各
中心点を結ぶ円の径、φｄを各噴口１８の径（φＤは燃
料通路１４ｃの径）とすると、φＢはφＰ＋φｄ／２よ
り小さいことが好ましい。

【００２５】実施の形態１および後続の実施の形態にお
ける各部位の寸法あるいは寸法範囲は、燃料噴射装置１
の規模によって変わるが、今、燃料噴射装置１のボ−ル
１３の径が４ｍｍである場合を例にとると、φｄは０．
１〜０．３ｍｍ、特に０．１５ｍｍ、φＰは１．０〜
３．０ｍｍ、特に２．０ｍｍ、角度θは０〜３０度、特
に１５度、φＤは０．７〜１．５ｍｍ、特に１．０ｍ
ｍ、H２は０．１〜０．３ｍｍ、特に０．１５ｍｍであ
る。

【００２６】実施の形態２．図４は、本発明の燃料噴射
装置における実施の形態２を説明するものであって、前
記図１のＣ部の前記図２とは異なる拡大図である。な
お、図４および後記の図５においては、前記図１〜３に
て表示された部位と同じ部位に就いては同じ符号を付し
て説明を省略する。

【００２７】実施の形態２は、燃料キャビティ１４ｄの
全体が軸方向の高さが外周端に向かって逓減するテーパ
状となっている点において前記実施の形態１と異なり、
その他の構成は同じである。燃料キャビティ１４ｄで
は、その中央におけるキャビティ高さＨ２が外周壁１４
ｇに向かって逓減しているので、外周壁１４ｇの近傍に
おいても燃料流速の減少が小さく、よって流れＢの流速
減少の程度も少なく、かくして噴口１８での流れＡ、Ｂ
間の流速差は小さくて実施の形態１の場合と同様に、燃
料の微粒化の程度が向上する。

【００２８】実施の形態３．図５は、本発明の燃料噴射
装置における実施の形態３を説明するものであって、前
記図１のＣ部の前記図４とは異なる拡大図である。

【００２９】実施の形態３では、中央部１４ｅの外側に
前記テーパ状の外周部１４ｆに代えて段差部１４ｊを介
し中央部１４ｅよりもキャビティ高さが低い外周部１４
ｉが設けられている。φＢは、段差部１４ｊの径（外周
部１４ｉの内径）である。外周部１４ｉは、中央部１４
ｅよりもキャビティ高さが低いために燃料通路面積が小
さく、よって実施の形態１におけるテーパ状の外周部１
４ｆと同様の機能をなして上記流れＡ、Ｂ間の流速差は
小さくなって燃料の微粒化が向上する。

【００３０】図５において、中央部１４ｅのキャビティ
高さをＨ２、段差部１４ｊにおける中央部１４ｅと外周
部１４ｉの段差をＨ１としたとき、一般的に段差Ｈ１が
過少であると段差部１４ｊを設ける意義が乏しく、一方
段差Ｈ１が過大であると、外周部１４ｉにおける燃料通
路面積が小さくなって流れＡの流速が過大となる。よっ
て段差Ｈ１は、Ｈ２の１０〜５０％程度であることが好
ましい。

【００３１】実施の形態４．図６は、本発明の燃料噴射
装置における実施の形態４を説明するものであって前記
図１のＣ部の前記図５とは異なる拡大図である。実施の
形態４は、前記実施の形態３とは段差部１４ｊが噴口１
８を臨む位置に、換言するとφＢがφＰに近い値となる
位置に設けられ、且つ外周部１４ｉがテーパ状である点
において異なり、その他の構成は同じである。

【００３２】実施の形態４において、燃料キャビティ１
４ｄの中心に対して同心状に分散して設けられた複数の
噴口１８は、上記した通り、段差部１４ｊまたはその近
傍に、特に上記径φＢがφＰ±φｄ／２となる範囲内設
けられることが好ましい。かくあると、実施の形態３で
説明した流れＡ、Ｂ間での流速差の減少の効果の他に、
段差部１４ｊが各噴口１８を臨む位置またはその近傍に
存在するので、噴口１８の入り口での左右流たる前記流
れＡ、Ｂに加えて段差部１４ｊの壁に沿った上から下に
向かう縦流も生じるので、３方向からの燃料流の衝突に
より燃料流の乱れが一層大きくなり、燃料の微粒子化が
一層高度に進む。実施の形態４の外周部１４ｉは、テー
パ状となっているが、テーパ状でなくてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１に係る燃料噴射装置
は、以上説明した通り、複数の噴口を有する噴口プレ−
ト部材、上記噴口に通じる燃料通路と弁座を有するバル
ブシ−ト、上記噴口プレ−ト部材と上記バルブシ−トと
の間に設けられて上記燃料通路と上記噴口とを連通する
円盤状の燃料キャビティ、上記弁座に離着座して上記燃
料通路を開閉する弁部材を備えた燃料噴射装置におい
て、上記燃料キャビティの少なくとも外周部は、軸方向
の高さが外周端に向かって逓減するテーパ状とするもの
であるので、各噴口では、燃料の前記した流れＡ、Ｂの
効果的衝突による燃料の微粒化が従来技術よりも向上す
る。この結果、燃料の燃焼効率が向上する効果がある。

【００３４】また上記請求項１において、上記燃料キャ
ビティは、軸方向の高さが実質的に一定の中央部と上記
中央部に連接する上記テーパ状の外周部とから構成さ
れ、また上記請求項２において、上記複数の噴口は、上
記燃料キャビティの中心に対して同心状に分散配設され
ており、且つ上記各噴口は、上記テーパ状の外周部の少
なくとも一部に面して設けられると、燃料の前記した流
れＡ、Ｂの衝突が一層効果的に生じる。

【００３５】また上記請求項１において、上記燃料キャ
ビティは、その全体が軸方向の高さが外周端に向かって
逓減するテーパ状となっている場合でも燃料の前記した
流れＡ、Ｂの衝突並びに微粒化が改善される。

【００３６】本発明の請求項５に係る燃料噴射装置は、
以上説明した通り、複数の噴口を有する噴口プレ−ト部
材、上記噴口に通じる燃料通路と弁座を有するバルブシ
−ト、上記噴口プレ−ト部材と上記バルブシ−トとの間
に設けられて上記燃料通路と上記噴口とを連通する円盤
状の燃料キャビティ、上記弁座に離着座して上記燃料通
路を開閉する弁部材を備えた燃料噴射装置において、上
記燃料キャビティは、上記燃料キャビティの中央部と上
記中央部の外側に位置すると共に軸方向の高さが上記中
央部のそれより低い外周部を備えたものであるので、本
発明の前記請求項１に係る燃料噴射装置と同等の効果を
有する。

【００３７】また上記請求項５において、上記中央部と
上記外周部との境界に段差部を有し、上記複数の噴口
は、上記燃料キャビティの中心に対して同心状に分散し
て且つ上記段差部またはその近傍に設けられものである
と、上記流れＡ、Ｂ間での流速差の減少の効果の他に、
段差部が各噴口１８を臨む位置またはその近傍に存在す
るので、噴口の入口での前記流れＡ、Ｂに加えて段差部
の壁に沿った上から下に向かう縦流も生じるので、３方
向からの燃料流の衝突により燃料流の乱れが一層大きく
なり、燃料の微粒子化が一層高度に進み、この結果、燃
料の燃焼効率が一層向上する効果がある。

【００３８】また上記請求項５において、上記段差部に
おける上記中央部と上記外周部との段差は、上記中央部
の高さの１０〜５０％であり、また上記外周部は、その
軸方向の高さが外周端に向かって逓減するテーパ状であ
ると、燃料の前記３方向の流の衝突並びにそれによる微
粒化が一層改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の断面図。

【図２】 図１におけるＣ部の拡大図。

【図３】 図２のＫ−Ｋ方向からた見た平面図。

【図４】 本発明の燃料噴射装置における実施の形態２
を説明するものであって、図１のＣ部の他の拡大図。

【図５】 本発明の燃料噴射装置における実施の形態３
を説明するものであって、図１のＣ部のさらに他の拡大
図。

【図６】 本発明の燃料噴射装置における実施の形態４
を説明するものであって、図１のＣ部のさらに他の拡大
図。

【図７】 従来技術の燃料噴射装置における噴口プレ−
ト部材およびその近傍部の断面図。

【図８】 図７の噴口出口側から見た平面図。

【符号の説明】

１ 燃料噴射装置、１３ ボール、１４ バルブシ−
ト、１４ｃ 燃料通路、１４ｄ 燃料キャビティ、１４
ｅ 中央部、１４ｆ 外周部、１４ｇ外周壁、１４ｉ
外周部、１４ｊ 段差部、１７ 噴口プレ−ト部材、１
８ 噴口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G066 AB02 BA03 CC15 CC24 CC26 CD30 CE22

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の噴口を有する噴口プレ−ト部材、
   上記噴口に通じる燃料通路と弁座を有するバルブシ−
   ト、上記噴口プレ−ト部材と上記バルブシ−トとの間に
   設けられて上記燃料通路と上記噴口とを連通する円盤状
   の燃料キャビティ、上記弁座に離着座して上記燃料通路
   を開閉する弁部材を備えた燃料噴射装置において、上記
   燃料キャビティの少なくとも外周部は、軸方向の高さが
   外周端に向かって逓減するテーパ状であることを特徴と
   する燃料噴射装置。
2. 【請求項２】 上記燃料キャビティは、軸方向の高さが
   実質的に一定の中央部と上記中央部に連接する上記テー
   パ状の外周部とから構成されたことを特徴とする請求項
   １記載の燃料噴射装置。
3. 【請求項３】 上記複数の噴口は、上記燃料キャビティ
   の中心に対して同心状に分散配設されており、且つ上記
   各噴口は、上記テーパ状の外周部の少なくとも一部に面
   して設けられたことを特徴とする請求項２記載の燃料噴
   射装置。
4. 【請求項４】 上記燃料キャビティは、その全体が軸方
   向の高さが外周端に向かって逓減するテーパ状となって
   いることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
5. 【請求項５】 複数の噴口を有する噴口プレ−ト部材、
   上記噴口に通じる燃料通路と弁座を有するバルブシ−
   ト、上記噴口プレ−ト部材と上記バルブシ−トとの間に
   設けられて上記燃料通路と上記噴口とを連通する円盤状
   の燃料キャビティ、上記弁座に離着座して上記燃料通路
   を開閉する弁部材を備えた燃料噴射装置において、上記
   燃料キャビティは、上記燃料キャビティの中央部と上記
   中央部の外側に位置すると共に軸方向の高さが上記中央
   部のそれより低い外周部を備えたことを特徴とする燃料
   噴射装置。
6. 【請求項６】 上記中央部と上記外周部との境界に段差
   部を有し、上記複数の噴口は、上記燃料キャビティの中
   心に対して同心状に分散して且つ上記段差部またはその
   近傍に設けられたことを特徴とする請求項５記載の燃料
   噴射装置。
7. 【請求項７】 上記段差部における上記中央部と上記外
   周部との段差は、上記中央部の高さの１０〜５０％であ
   ることを特徴とする請求項５または請求項６記載の燃料
   噴射装置。
8. 【請求項８】 上記外周部は、その軸方向の高さが外周
   端に向かって逓減するテーパ状であることを特徴とする
   請求項５〜請求項７のいずれか一項記載の燃料噴射装
   置。