JP2004169571A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】容易に噴孔の加工ができ、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工することができ、工数とコストを削減することができ、生産性の向上を図ることができ、さらに、噴孔出口にて薄い燃料液膜を形成することができ、噴射燃料を良好に微粒化させることができる燃料噴射弁を得る。
【解決手段】内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシート6が形成されたバルブ本体5と、バルブシート6に着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシート6から離座することで燃料通路を解放するバルブ11と、バルブ本体5の先端部に設けられ、バルブ11の開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレート8,9とを備え、噴孔は、円柱状孔28と、円柱状孔28の下流側に円柱状孔28の出口28aに対向して設けられ、円柱状孔28の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面9aとを有する。
【選択図】 図2
【解決手段】内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシート6が形成されたバルブ本体5と、バルブシート6に着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシート6から離座することで燃料通路を解放するバルブ11と、バルブ本体5の先端部に設けられ、バルブ11の開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレート8,9とを備え、噴孔は、円柱状孔28と、円柱状孔28の下流側に円柱状孔28の出口28aに対向して設けられ、円柱状孔28の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面9aとを有する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、噴孔プレートを備える流体噴射弁に関するものであり、例えば内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バルブとバルブシートとが形成するバルブ本体の燃料下流側に複数の噴孔を形成した薄板の噴孔プレートを配設し、各噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。このような構成の燃料噴射弁において、従来、噴射燃料の微粒化を促進させるために、複数の噴孔を燃料噴射方向に向けて燃料噴射弁中心軸からしだいに離れるように傾斜させて設け、かつ噴孔の形状を末広がりにした燃料噴射弁が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−317431号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の燃料噴射弁において、噴孔の穴径は非常に小さい。そして、この噴孔の加工においては、非常に小さな穴径でしかも末広がりの形状であるため非常に難しいものであった。また、噴孔の寸法精度は燃料の定常流量に直接影響するため、寸法の精度管理が非常に難しいものであった。そのため、高価な工作機械と多くの工数を必要としコストが向上し、また、生産効率が上がらないので問題であった。さらに、各噴孔間の寸法ばらつきが多くなりやすいという課題もあった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、容易に噴孔の加工をすることができ、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工することができ、工数とコストを削減することができ、生産性の向上を図ることができ、さらに、噴孔出口にて薄い燃料液膜を形成することができ、噴射燃料を良好に微粒化させることができる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射弁においては、内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシートが形成されたバルブ本体と、バルブシートに着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシートから離座することで燃料通路を解放するバルブと、バルブ本体の先端部に設けられ、バルブの開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレートとを備え、噴孔は、円柱状孔と、円柱状孔の下流側に円柱状孔の出口に対向して設けられ、円柱状孔の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面とを有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の燃料噴射弁1の全体構成を示す縦断面図である。図2は図1のバルブ装置3の先端部の要部拡大図である。図1及び図2において、燃料噴射弁1は、ハウジング2と、このハウジング2の内側端部に設けられたバルブ装置3と、ハウジング2の内側中間部に設けられたソレノイド装置4とを有している。
【0008】
バルブ装置3は、段付き円筒形でバルブシート6に形成されたバルブシート口6a及びキャビティ7を有するバルブ本体5と、キャビティ7に溶接接合され複数の平行円柱状孔28(円柱状孔)を有する平板噴孔プレート8と、平板噴孔プレート8に重ねて溶接接合され、平行円柱状孔28の出口28aに対向する傾斜面9aを傾斜面プレート9と、バルブ本体5の中心軸I上を進退動しバルブシート口6aを開閉するニードルバルブ11と、このニードルバルブ11の移動の上限を定めたストッパプレート10と、ニードルバルブ11の上端部で溶接接合された可動鉄心12とを備えている。
【0009】
ハウジング2は、燃料噴射弁1をシリンダヘッド(図示せず)に取り付けるためのフランジ13aを有するヨーク13と、ヨーク13の一端に連結されたハウジング部14とを備えている。ヨーク13の先端部にはかしめ部13bが形成されており、このかしめ部13bでバルブ本体5とヨーク13とが結合されている。
【0010】
ソレノイド装置4は、導線が巻回されたコイル15と、このコイル15が装着されたボビン16と、このボビン16の内周部に取り付けられた円筒形状の固定鉄心17と、この固定鉄心17の内部に固定されたスリーブ18と、このスリーブ18の端部とニードルバルブ11の端部との間に縮設されニードルバルブ11をバルブシート6に付勢する圧縮ばね20と、コイル15の導線が接続された端子21とを備えている。
なお、スリーブ18内の通路18a、バルブ本体5とニードルバルブ11との間に形成された隙間により燃料通路が形成されている。
【0011】
図3は平板噴孔プレート8の正面図である。平板噴孔プレート8に形成された円柱状孔としての平行円柱状孔28は、噴孔入口28aから噴孔出口28bまで同一径とされた円柱状の孔であり、バルブ本体5の中心軸Iを中心に同一円周上に等間隔に設けられ、バルブ本体5の中心軸Iに対して平行に穿孔されている。
【0012】
図4は傾斜面プレート9の斜視図である。傾斜面プレート9は、円錐形の中間部から頂点までが削除された形状、つまり、対向する斜辺の長さが等しい台形が中心線を軸として回転した円錐台形状をなしている。傾斜面プレート9は、中心軸をバルブ本体5の中心軸Iと一致させて設けられている。図2に示されるように、傾斜面9aは平行円柱状孔28の噴孔出口28bの若干中心軸側から形成され所定の角度傾斜している。すなわち、傾斜面9aは、バルブ本体5の中心軸Iからしだいに離れるように傾斜して形成されている。
【0013】
動作を説明する。開弁信号に呼応してニードルバルブ11が図2の上方に移動すると、ニードルバルブ11とバルブシート6との間に隙間が生じる。これにより昇圧されていた燃料液体は、ニードルバルブ11とバルブシート6の間の隙間、バルブシート口6a、及びキャビティ7を通過し、複数個設けられた平行円柱状孔28を通り出口28bから一旦噴出する。噴出した液体燃料は、傾斜面プレート9の傾斜面9aに沿ってながれ、傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから噴出される。
【0014】
図5は本実施の形態の燃料の流れ方を示す縦断面図である。図6は傾斜面9a上の各部分での流れ方を示す横断面図である。図6の(a)は図5の傾斜面9aの上流部の燃料液体Fの様子を示すA−A線に沿う横断面図である。(b)は傾斜面9aの中流部の燃料液体Fの様子を示すB−B線に沿う横断面図である。(c)は傾斜面9aの下流部の燃料液体Fの様子を示すC−C線に沿う横断面図である。
【0015】
図5及び図6に示すように、平行円柱状孔28を通過した燃料液体Fが
出口28aから噴出した後、傾斜面プレート9の傾斜面9aに衝突し、傾斜面プレート9の傾斜面9a上に広がりながら傾斜面9a上を滑るようにして傾斜面エッジ9b方向へと流れ、最終的に傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、微粒化される。
【0016】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図7に示すように、傾斜面プレート9の小径d1、大径d2、平行円柱状孔28の出口28bのピッチ円径d3、平行円柱状孔28の穴径dの関係が、
【0017】
d1<d3−d<d2 (式1)
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0018】
d1<d3−d かつ d3+d<d2 (式2)
【0019】
であることが望ましい。すなわち、出口28bのピッチ円径d3から平行円柱状孔28の穴径dを引いた値が、傾斜面プレート9の小径d1より大きく、かつ傾斜面プレート9の大径d2より小さい、すなわち、平行円柱状孔28の出口28bが、すべて傾斜面9aに対向しなければならない。
【0020】
このような構成の燃料噴射弁においては、噴孔は、平行円柱状孔28と、この平行円柱状孔28の下流側に出口28bに対向して設けられ、平行円柱状孔28の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面9aとを有するので、燃料液体Fが出口28aから噴出した後、傾斜面プレート9の傾斜面9aに衝突し、傾斜面プレート9の傾斜面9a上に広がりながら傾斜面9a上を滑るようにして傾斜面エッジ9b方向へと流れ、最終的に傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、均一に微粒化される。
【0021】
また、噴孔プレートは、複数の平行円柱状孔28がバルブ本体5の軸Iを中心に同一円周上に等間隔に設けられた平板状の平板噴孔プレート8と、平板噴孔プレート8の燃料噴射方向の端面に固定され、外周に傾斜面9aが形成された、円錐台形状の傾斜面プレート9とからなるので、容易に噴孔の加工をすることができ、また、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工でき、さらに、工数とコストが削減され生産性の向上を図ることができる。
【0022】
実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、平板噴孔プレート8に、円柱状孔としての傾斜円柱状孔38が形成されている。傾斜円柱状孔38は、バルブ本体5の中心軸Iに対して角α傾いて形成されている。
【0023】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図9に示すように、傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角α、傾斜面プレート9の小径d1、大径d2、傾斜円柱状孔38の出口38bのピッチ円径d3、傾斜円柱状孔38の穴径d、傾斜面プレート9の厚さL1の関係が、
【0024】
d1<d3−d/cosαと
d3−2×L1tanα−d/cosα<d2 (式3)
【0025】
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0026】
d1<d3−d かつ
d3−2×L1tanα+d/cosα<d2 (式4)
【0027】
であることが望ましい。すなわち、傾斜円柱状孔38の出口38bのすべてが、傾斜面9aに対向していることが望ましい。
【0028】
このような構成の燃料噴射弁においては、傾斜円柱状孔38をバルブ本体5の中心軸Iに対して所定の角度傾かせることにより、例えば燃料噴射弁中心軸に近い位置に燃料液体を噴射したい場合でも、微粒化性能を損なうことなく噴射することができる。すなわち、微粒化効果を損なうことなく、所望の燃料液体噴出方向を設定することができる。
【0029】
実施の形態3.
図10はこの発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、傾斜面プレート29の中心軸Qは、バルブ本体5の中心軸Iに対して所定の角度傾いている。
【0030】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図11に示すように、傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角α、傾斜面プレート29の小半径r1、大半径r2、傾斜円柱状孔38の出口38aのピッチ円半径r3、噴孔径d、傾斜面プレート29の傾斜面エッジ29bから平板噴孔プレート8までの距離L2(最も短い距離の部分)の関係が、
【0031】
r1<r3−d/2cosα かつ
r3−L2tanα−d/2cosα<r2 (式5)
【0032】
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0033】
r1<r3−d/2cosα かつ
r3−L2tanα+d/2cosα<r2 (式6)
【0034】
であることが望ましい。すなわち、傾斜円柱状孔38の出口38bのすべてが、傾斜面9aに対向していることが望ましい。このような構成の燃料噴射弁においては、例えば燃料噴射弁中心軸方向と異なる方向に向け噴射したい場合でも、微粒化性能を損なうことなく噴射することができる。
尚、本実施の形態において、図10の燃料噴射弁は、図11の燃料噴射弁の傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角αを0°として、平行円柱状孔28としたものを表している。
【0035】
実施の形態4.
図12はこの発明の実施の形態4の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、傾斜面プレート39の下面を斜めにカットした形状としている。すなわち、傾斜面プレート39の平板噴孔プレート8と反対側の底面は、平板噴孔プレート8の主面に対して所定の角度傾いている。そのため、傾斜面プレート39の外周に形成された傾斜面39aは、傾斜面エッジ39bまでの距離が場所によって異なる。つまり、傾斜面39aは、周方向に長さが異なるものとされている。
【0036】
本実施の形態において、傾斜面プレート39の小半径、及び大半径r2、平行円柱状孔28の出口28aのピッチ円半径、及び噴孔径、傾斜面プレート39の傾斜面エッジ39bから平板噴孔プレート8までの距離等の関係は、実施の形態3と同様である必要がある。このような構成の燃料噴射弁においても実施の形態3と同様な効果を得ることができる。
【0037】
実施の形態5.
図13はこの発明の実施の形態5の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、平板噴孔プレートと傾斜面プレートが一体とされた噴孔プレート48が設けられている。平行円柱状孔28や傾斜面9aの形状は実施の形態1と同様である。
【0038】
このような構成の燃料噴射弁においては、部品点数を削減することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【0039】
実施の形態6.
図14はこの発明の実施の形態6の燃料噴射弁を示す傾斜面プレート49の縦断面図である。図15は傾斜面49a上の各部分での流れ方を示す横断面図である。図15(a)は傾斜面49aの上流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。(b)は傾斜面49aの中流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。(c)は傾斜面49aの下流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。
【0040】
本実施の形態においては、傾斜面49aが、平行円柱状孔28の出口28aに対応して、燃料噴射方向に沿って断面円弧状の凹曲面の溝が複数形成されている。
【0041】
このような構成の燃料噴射弁においては、燃料液体Fは、凹曲面に沿った薄い液膜状となって噴出される際、燃料流体Fが傾斜面プレート49に接する表面積が増大されるため、液膜が更に薄くなり、更なる微粒化が生じる。
【0042】
【発明の効果】
この発明に係る燃料噴射弁においては、内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシートが形成されたバルブ本体と、バルブシートに着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシートから離座することで燃料通路を解放するバルブと、バルブ本体の先端部に設けられ、バルブの開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレートとを備え、噴孔は、円柱状孔と、円柱状孔の下流側に円柱状孔の出口に対向して設けられ、円柱状孔の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面とを有する。噴孔が、入口から出口まで同一径の円柱状孔と、この円柱状孔の出口に対向する傾斜面で構成することにより、容易に噴孔の加工をすることができ、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工することができ、工数とコストが削減され生産性の向上を図ることができる。さらに、噴孔出口にて薄い燃料液膜を形成することができ、噴射燃料を良好に微粒化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【図2】図1のバルブ装置の先端部の要部拡大図である。
【図3】図1のバルブ装置の平板噴孔プレートの正面図である。
【図4】図1のバルブ装置の傾斜面プレートの斜視図である。
【図5】実施の形態1の燃料の流れ方を示す縦断面図である。
【図6】傾斜面プレートの傾斜面上の各部分での流れ方を示す横断面図である。
【図7】実施の形態1の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図8】この発明の実施の形態2の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図9】実施の形態2の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図10】この発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図11】実施の形態3の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図12】この発明の実施の形態4の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図13】この発明の実施の形態5の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図14】この発明の実施の形態6の燃料噴射弁を示す傾斜面プレートの縦断面図である。
【図15】傾斜面プレートの傾斜面上の各部分での流れ方を示す横断面図である
【符号の説明】
1 燃料噴射弁、5 バルブ本体、6 バルブシート、7 キャビティ、8 平板噴孔プレート(噴孔プレート)、9、29、39、49 傾斜面プレート(噴孔プレート)、9a、29a、39a、49a 傾斜面、11 ニードルバルブ(バルブ)、18 スリーブ、18a 通路(燃料通路)、28 平行円柱状孔(円柱状孔)、28a、38a 入口、28b、38b 出口、38 傾斜円柱状孔(円柱状孔)、48 噴孔プレート、I バルブ本体の中心軸、d 円柱状孔の穴径、d1 傾斜面プレートの小径、d2 傾斜面プレートの大径、d3円柱状孔の出口のピッチ円径、L1 傾斜面プレートの厚さ、Q 傾斜面プレートの中心軸、r1 傾斜面プレートの小半径、r2 傾斜面プレートの大半径、r3 円柱状孔の出口のピッチ円半径、L2 傾斜面プレートの傾斜面エッジと円柱状孔の出口との距離。
【発明の属する技術分野】
この発明は、噴孔プレートを備える流体噴射弁に関するものであり、例えば内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
バルブとバルブシートとが形成するバルブ本体の燃料下流側に複数の噴孔を形成した薄板の噴孔プレートを配設し、各噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。このような構成の燃料噴射弁において、従来、噴射燃料の微粒化を促進させるために、複数の噴孔を燃料噴射方向に向けて燃料噴射弁中心軸からしだいに離れるように傾斜させて設け、かつ噴孔の形状を末広がりにした燃料噴射弁が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−317431号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このような構成の燃料噴射弁において、噴孔の穴径は非常に小さい。そして、この噴孔の加工においては、非常に小さな穴径でしかも末広がりの形状であるため非常に難しいものであった。また、噴孔の寸法精度は燃料の定常流量に直接影響するため、寸法の精度管理が非常に難しいものであった。そのため、高価な工作機械と多くの工数を必要としコストが向上し、また、生産効率が上がらないので問題であった。さらに、各噴孔間の寸法ばらつきが多くなりやすいという課題もあった。
【0005】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、容易に噴孔の加工をすることができ、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工することができ、工数とコストを削減することができ、生産性の向上を図ることができ、さらに、噴孔出口にて薄い燃料液膜を形成することができ、噴射燃料を良好に微粒化させることができる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射弁においては、内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシートが形成されたバルブ本体と、バルブシートに着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシートから離座することで燃料通路を解放するバルブと、バルブ本体の先端部に設けられ、バルブの開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレートとを備え、噴孔は、円柱状孔と、円柱状孔の下流側に円柱状孔の出口に対向して設けられ、円柱状孔の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面とを有する。
【0007】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1の燃料噴射弁1の全体構成を示す縦断面図である。図2は図1のバルブ装置3の先端部の要部拡大図である。図1及び図2において、燃料噴射弁1は、ハウジング2と、このハウジング2の内側端部に設けられたバルブ装置3と、ハウジング2の内側中間部に設けられたソレノイド装置4とを有している。
【0008】
バルブ装置3は、段付き円筒形でバルブシート6に形成されたバルブシート口6a及びキャビティ7を有するバルブ本体5と、キャビティ7に溶接接合され複数の平行円柱状孔28(円柱状孔)を有する平板噴孔プレート8と、平板噴孔プレート8に重ねて溶接接合され、平行円柱状孔28の出口28aに対向する傾斜面9aを傾斜面プレート9と、バルブ本体5の中心軸I上を進退動しバルブシート口6aを開閉するニードルバルブ11と、このニードルバルブ11の移動の上限を定めたストッパプレート10と、ニードルバルブ11の上端部で溶接接合された可動鉄心12とを備えている。
【0009】
ハウジング2は、燃料噴射弁1をシリンダヘッド(図示せず)に取り付けるためのフランジ13aを有するヨーク13と、ヨーク13の一端に連結されたハウジング部14とを備えている。ヨーク13の先端部にはかしめ部13bが形成されており、このかしめ部13bでバルブ本体5とヨーク13とが結合されている。
【0010】
ソレノイド装置4は、導線が巻回されたコイル15と、このコイル15が装着されたボビン16と、このボビン16の内周部に取り付けられた円筒形状の固定鉄心17と、この固定鉄心17の内部に固定されたスリーブ18と、このスリーブ18の端部とニードルバルブ11の端部との間に縮設されニードルバルブ11をバルブシート6に付勢する圧縮ばね20と、コイル15の導線が接続された端子21とを備えている。
なお、スリーブ18内の通路18a、バルブ本体5とニードルバルブ11との間に形成された隙間により燃料通路が形成されている。
【0011】
図3は平板噴孔プレート8の正面図である。平板噴孔プレート8に形成された円柱状孔としての平行円柱状孔28は、噴孔入口28aから噴孔出口28bまで同一径とされた円柱状の孔であり、バルブ本体5の中心軸Iを中心に同一円周上に等間隔に設けられ、バルブ本体5の中心軸Iに対して平行に穿孔されている。
【0012】
図4は傾斜面プレート9の斜視図である。傾斜面プレート9は、円錐形の中間部から頂点までが削除された形状、つまり、対向する斜辺の長さが等しい台形が中心線を軸として回転した円錐台形状をなしている。傾斜面プレート9は、中心軸をバルブ本体5の中心軸Iと一致させて設けられている。図2に示されるように、傾斜面9aは平行円柱状孔28の噴孔出口28bの若干中心軸側から形成され所定の角度傾斜している。すなわち、傾斜面9aは、バルブ本体5の中心軸Iからしだいに離れるように傾斜して形成されている。
【0013】
動作を説明する。開弁信号に呼応してニードルバルブ11が図2の上方に移動すると、ニードルバルブ11とバルブシート6との間に隙間が生じる。これにより昇圧されていた燃料液体は、ニードルバルブ11とバルブシート6の間の隙間、バルブシート口6a、及びキャビティ7を通過し、複数個設けられた平行円柱状孔28を通り出口28bから一旦噴出する。噴出した液体燃料は、傾斜面プレート9の傾斜面9aに沿ってながれ、傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから噴出される。
【0014】
図5は本実施の形態の燃料の流れ方を示す縦断面図である。図6は傾斜面9a上の各部分での流れ方を示す横断面図である。図6の(a)は図5の傾斜面9aの上流部の燃料液体Fの様子を示すA−A線に沿う横断面図である。(b)は傾斜面9aの中流部の燃料液体Fの様子を示すB−B線に沿う横断面図である。(c)は傾斜面9aの下流部の燃料液体Fの様子を示すC−C線に沿う横断面図である。
【0015】
図5及び図6に示すように、平行円柱状孔28を通過した燃料液体Fが
出口28aから噴出した後、傾斜面プレート9の傾斜面9aに衝突し、傾斜面プレート9の傾斜面9a上に広がりながら傾斜面9a上を滑るようにして傾斜面エッジ9b方向へと流れ、最終的に傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、微粒化される。
【0016】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図7に示すように、傾斜面プレート9の小径d1、大径d2、平行円柱状孔28の出口28bのピッチ円径d3、平行円柱状孔28の穴径dの関係が、
【0017】
d1<d3−d<d2 (式1)
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0018】
d1<d3−d かつ d3+d<d2 (式2)
【0019】
であることが望ましい。すなわち、出口28bのピッチ円径d3から平行円柱状孔28の穴径dを引いた値が、傾斜面プレート9の小径d1より大きく、かつ傾斜面プレート9の大径d2より小さい、すなわち、平行円柱状孔28の出口28bが、すべて傾斜面9aに対向しなければならない。
【0020】
このような構成の燃料噴射弁においては、噴孔は、平行円柱状孔28と、この平行円柱状孔28の下流側に出口28bに対向して設けられ、平行円柱状孔28の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面9aとを有するので、燃料液体Fが出口28aから噴出した後、傾斜面プレート9の傾斜面9aに衝突し、傾斜面プレート9の傾斜面9a上に広がりながら傾斜面9a上を滑るようにして傾斜面エッジ9b方向へと流れ、最終的に傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bから壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、均一に微粒化される。
【0021】
また、噴孔プレートは、複数の平行円柱状孔28がバルブ本体5の軸Iを中心に同一円周上に等間隔に設けられた平板状の平板噴孔プレート8と、平板噴孔プレート8の燃料噴射方向の端面に固定され、外周に傾斜面9aが形成された、円錐台形状の傾斜面プレート9とからなるので、容易に噴孔の加工をすることができ、また、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工でき、さらに、工数とコストが削減され生産性の向上を図ることができる。
【0022】
実施の形態2.
図8はこの発明の実施の形態2の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、平板噴孔プレート8に、円柱状孔としての傾斜円柱状孔38が形成されている。傾斜円柱状孔38は、バルブ本体5の中心軸Iに対して角α傾いて形成されている。
【0023】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図9に示すように、傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角α、傾斜面プレート9の小径d1、大径d2、傾斜円柱状孔38の出口38bのピッチ円径d3、傾斜円柱状孔38の穴径d、傾斜面プレート9の厚さL1の関係が、
【0024】
d1<d3−d/cosαと
d3−2×L1tanα−d/cosα<d2 (式3)
【0025】
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0026】
d1<d3−d かつ
d3−2×L1tanα+d/cosα<d2 (式4)
【0027】
であることが望ましい。すなわち、傾斜円柱状孔38の出口38bのすべてが、傾斜面9aに対向していることが望ましい。
【0028】
このような構成の燃料噴射弁においては、傾斜円柱状孔38をバルブ本体5の中心軸Iに対して所定の角度傾かせることにより、例えば燃料噴射弁中心軸に近い位置に燃料液体を噴射したい場合でも、微粒化性能を損なうことなく噴射することができる。すなわち、微粒化効果を損なうことなく、所望の燃料液体噴出方向を設定することができる。
【0029】
実施の形態3.
図10はこの発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、傾斜面プレート29の中心軸Qは、バルブ本体5の中心軸Iに対して所定の角度傾いている。
【0030】
ここで傾斜面プレート9の傾斜面エッジ9bにて薄い液膜を良好に形成して均一に微粒化させるためには、図11に示すように、傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角α、傾斜面プレート29の小半径r1、大半径r2、傾斜円柱状孔38の出口38aのピッチ円半径r3、噴孔径d、傾斜面プレート29の傾斜面エッジ29bから平板噴孔プレート8までの距離L2(最も短い距離の部分)の関係が、
【0031】
r1<r3−d/2cosα かつ
r3−L2tanα−d/2cosα<r2 (式5)
【0032】
である必要がある。そして、さらに好ましくは、
【0033】
r1<r3−d/2cosα かつ
r3−L2tanα+d/2cosα<r2 (式6)
【0034】
であることが望ましい。すなわち、傾斜円柱状孔38の出口38bのすべてが、傾斜面9aに対向していることが望ましい。このような構成の燃料噴射弁においては、例えば燃料噴射弁中心軸方向と異なる方向に向け噴射したい場合でも、微粒化性能を損なうことなく噴射することができる。
尚、本実施の形態において、図10の燃料噴射弁は、図11の燃料噴射弁の傾斜円柱状孔38のバルブ本体5の中心軸Iに対する傾角αを0°として、平行円柱状孔28としたものを表している。
【0035】
実施の形態4.
図12はこの発明の実施の形態4の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、傾斜面プレート39の下面を斜めにカットした形状としている。すなわち、傾斜面プレート39の平板噴孔プレート8と反対側の底面は、平板噴孔プレート8の主面に対して所定の角度傾いている。そのため、傾斜面プレート39の外周に形成された傾斜面39aは、傾斜面エッジ39bまでの距離が場所によって異なる。つまり、傾斜面39aは、周方向に長さが異なるものとされている。
【0036】
本実施の形態において、傾斜面プレート39の小半径、及び大半径r2、平行円柱状孔28の出口28aのピッチ円半径、及び噴孔径、傾斜面プレート39の傾斜面エッジ39bから平板噴孔プレート8までの距離等の関係は、実施の形態3と同様である必要がある。このような構成の燃料噴射弁においても実施の形態3と同様な効果を得ることができる。
【0037】
実施の形態5.
図13はこの発明の実施の形態5の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。本実施の形態においては、平板噴孔プレートと傾斜面プレートが一体とされた噴孔プレート48が設けられている。平行円柱状孔28や傾斜面9aの形状は実施の形態1と同様である。
【0038】
このような構成の燃料噴射弁においては、部品点数を削減することができ、生産効率の向上を図ることができる。
【0039】
実施の形態6.
図14はこの発明の実施の形態6の燃料噴射弁を示す傾斜面プレート49の縦断面図である。図15は傾斜面49a上の各部分での流れ方を示す横断面図である。図15(a)は傾斜面49aの上流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。(b)は傾斜面49aの中流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。(c)は傾斜面49aの下流部の燃料液体Fの様子を示す横断面図である。
【0040】
本実施の形態においては、傾斜面49aが、平行円柱状孔28の出口28aに対応して、燃料噴射方向に沿って断面円弧状の凹曲面の溝が複数形成されている。
【0041】
このような構成の燃料噴射弁においては、燃料液体Fは、凹曲面に沿った薄い液膜状となって噴出される際、燃料流体Fが傾斜面プレート49に接する表面積が増大されるため、液膜が更に薄くなり、更なる微粒化が生じる。
【0042】
【発明の効果】
この発明に係る燃料噴射弁においては、内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシートが形成されたバルブ本体と、バルブシートに着座することで燃料通路を閉塞し、バルブシートから離座することで燃料通路を解放するバルブと、バルブ本体の先端部に設けられ、バルブの開弁時に燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレートとを備え、噴孔は、円柱状孔と、円柱状孔の下流側に円柱状孔の出口に対向して設けられ、円柱状孔の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面とを有する。噴孔が、入口から出口まで同一径の円柱状孔と、この円柱状孔の出口に対向する傾斜面で構成することにより、容易に噴孔の加工をすることができ、複数の噴孔間で寸法のばらつきを少なく加工することができ、工数とコストが削減され生産性の向上を図ることができる。さらに、噴孔出口にて薄い燃料液膜を形成することができ、噴射燃料を良好に微粒化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態1の燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【図2】図1のバルブ装置の先端部の要部拡大図である。
【図3】図1のバルブ装置の平板噴孔プレートの正面図である。
【図4】図1のバルブ装置の傾斜面プレートの斜視図である。
【図5】実施の形態1の燃料の流れ方を示す縦断面図である。
【図6】傾斜面プレートの傾斜面上の各部分での流れ方を示す横断面図である。
【図7】実施の形態1の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図8】この発明の実施の形態2の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図9】実施の形態2の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図10】この発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図11】実施の形態3の平行円柱状孔と傾斜面の関係を説明する説明図である。
【図12】この発明の実施の形態4の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図13】この発明の実施の形態5の燃料噴射弁を示す噴孔プレートの要部拡大図である。
【図14】この発明の実施の形態6の燃料噴射弁を示す傾斜面プレートの縦断面図である。
【図15】傾斜面プレートの傾斜面上の各部分での流れ方を示す横断面図である
【符号の説明】
1 燃料噴射弁、5 バルブ本体、6 バルブシート、7 キャビティ、8 平板噴孔プレート(噴孔プレート)、9、29、39、49 傾斜面プレート(噴孔プレート)、9a、29a、39a、49a 傾斜面、11 ニードルバルブ(バルブ)、18 スリーブ、18a 通路(燃料通路)、28 平行円柱状孔(円柱状孔)、28a、38a 入口、28b、38b 出口、38 傾斜円柱状孔(円柱状孔)、48 噴孔プレート、I バルブ本体の中心軸、d 円柱状孔の穴径、d1 傾斜面プレートの小径、d2 傾斜面プレートの大径、d3円柱状孔の出口のピッチ円径、L1 傾斜面プレートの厚さ、Q 傾斜面プレートの中心軸、r1 傾斜面プレートの小半径、r2 傾斜面プレートの大半径、r3 円柱状孔の出口のピッチ円半径、L2 傾斜面プレートの傾斜面エッジと円柱状孔の出口との距離。
Claims (10)
- 内部に燃料通路を有するとともに端部にバルブシートが形成されたバルブ本体と、前記バルブシートに着座することで前記燃料通路を閉塞し、前記バルブシートから離座することで前記燃料通路を解放するバルブと、前記バルブ本体の先端部に設けられ、前記バルブの開弁時に前記燃料通路から流出する燃料を噴射する噴孔が形成された噴孔プレートとを備え、
前記噴孔は、円柱状孔と、該円柱状孔の下流側に該円柱状孔の出口に対向して設けられ、該円柱状孔の中心軸に対して所定の角度傾斜する傾斜面とを有する
ことを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記噴孔プレートは、
複数の前記円柱状孔が前記バルブ本体の軸を中心に同一円周上に等間隔に設けられた平板状の平板噴孔プレートと、
前記平板噴孔プレートの燃料噴射方向の端面に固定され、外周に前記傾斜面が形成された、円錐台形状の傾斜面プレートと
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記傾斜面プレートの小径d1、大径d2、前記円柱状孔の出口のピッチ円径d3、前記円柱状孔の穴径dの関係が、
d1<d3−d かつ d3+d<d2
であることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。 - 前記円柱状孔は、前記バルブ本体の中心軸に対して所定の角度傾いている
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料噴射弁。 - 前記円柱状孔の前記バルブ本体の中心軸に対する傾角α、前記傾斜面プレートの小径d1、大径d2、前記円柱状孔の出口のピッチ円径d3、前記円柱状孔の穴径d、前記傾斜面プレートの厚さL1の関係が、
d1<d3−d かつ d3−L1tanα+d/cosα<d2
であることを特徴とする請求項4に記載の燃料噴射弁。 - 前記傾斜面プレートの中心軸は、前記バルブ本体の中心軸に対して所定の角度傾いている
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の燃料噴射弁。 - 前記傾斜面プレートの前記平板噴孔プレートと反対側の底面は、該平板噴孔プレートの主面に対して所定の角度傾き、前記傾斜面プレートの外周に形成された前記傾斜面は周方向に長さが異なる
ことを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の燃料噴射弁。 - 前記円柱状孔の前記バルブ本体の中心軸に対する傾角α、前記傾斜面プレートの小半径r1、大半径r2、前記円柱状孔の出口のピッチ円半径r3、噴孔径d、前記傾斜面プレートの傾斜面エッジから前記平板噴孔プレートまでの距離L2の関係が、
r1<r3−d/2cosα かつ
r3−L2tanα+d/2cosα<r2
であることを特徴とする請求項6または7に記載の燃料噴射弁。 - 前記平板噴孔プレートと前記傾斜面プレートが一体である
ことを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の燃料噴射弁。 - 前記傾斜面に、前記円柱状孔の出口に対応して、燃料噴射方向に沿って断面円弧状の凹曲面の溝が複数形成されている
ことを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の燃料噴射弁。
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