JP2004360477A

JP2004360477A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2004360477A
Application number: JP2003156450A
Authority: JP
Inventors: Naoya Hashii; 直也橋居
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: JP3875215B2

Abstract

【課題】良好な微粒化効果を得ることにより燃焼性を向上し、燃料消費および排気ガスを低減できる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】プレート１６，１７に設けた噴孔１８，１９途中に噴孔流路へ連通し、かつ径方向に広がるドーナツ状の圧力室２１と、噴孔流路外周と圧力室２１内周を連通するドーナツ状の通路２２を設け、かつ通路２２への圧力室２１開口部の円周方向全周の面積を、圧力室２１内周側面積より小さくしたことにより、噴流が圧力室２１入口部を通過する際に圧力室２１内が負圧となり、噴流内に流入する気泡や圧力室のレゾネータ効果による乱れエネルギーで噴霧の微粒化を促進する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、内燃機関に噴射するための燃料噴射弁の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来オリフィスプレートを二枚重ねることで噴孔形状を構成し、第１のオリフィス出口を通過した流体の一部が第２のオリフィスを形成する内壁面に衝突し、この内壁面の上部に形成される空間部に薄い燃料膜が形成され、この薄い液膜によって流れが不安定になり、第２のオリフィスから噴射される流体の微粒化を促進するものがあった。
又、噴孔流路が一度急拡大し、その後噴孔出口で急縮小するものもあった（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−３１２１４７号公報（図３、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料噴射弁は以上のように構成されているので、上記特許文献１の図３に示された構成では、先細テーパ状のオリフィス２枚で噴孔形状が構成されるが、第１オリフィス通過時に流れが剥離して乱れエネルギーが発生したとしても、第２オリフィス形状が先細テーパ形状であるため、流れが出口で絞られてしまうため、流体エネルギーが集中し、噴流が貫徹してしまうので、微粒化促進効果は小さくなるという問題点があった。
【０００５】
又、図５で示された構成においては、噴射開始時は急拡大部で流れが剥離するが、噴孔出口部で絞られるため、時間が経つと流路拡大部が流体で充満し、微粒化促進効果は得られない。
つまり、流路段差により剥離した噴流を再び噴孔壁に着地させることで空隙部が形成されるが、この空隙部が起す乱れエネルギーを利用する方法では、再び下流側で必ず流れが絞られるため、流体エネルギーの集中により乱れエネルギーが低減してしまうという問題点があり、特に高燃圧下ではその傾向が強くなってしまう。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、一度発生した乱れエネルギーを低減させることなく、噴孔出口部より放射することにより、噴霧の微粒化を促進することのできる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体を備えたものであって、噴射口途中に噴射口流路へ連通し、かつ径方向に広がるドーナツ状の圧力室及びこの圧力室と噴射口とを連通するドーナツ状の通路を設けたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す側面断面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は燃料噴射弁先端部を示す断面図、図４は図３のＢ部拡大図、図５は図４のＣ方向から見た平面図である。
図において、燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２、磁気回路のヨーク部分であるハウジング３、弁装置４から構成されている。
【０００９】
そしてソレノイド装置２は、コイル５を巻回したボビン６と、このボビン６の内周部に設置されたコア７とを有し、コイル５の巻線は端子８に接続されている。
磁気回路の固定鉄心部分であるコア７はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には圧縮ばね９が設置されており、又磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア１０はコア７の先端に対向するように設置されている。
【００１０】
弁装置４は弁体１１と中空状の弁本体１２とスワラ−（旋回体）１３と弁座１４とストッパ１５とにより構成されている。
弁本体１２はハウジング３の内径部に挿入後、かしめることによって両者は結合されている。
アマチュア１０は弁体１１に溶接部１０ａで結合されている。
スワラー１３は弁本体１２の内径部に圧入され、更に弁座１４が弁本体１２に圧入された後溶接部１４ａで弁本体１２に弁座１４が結合される。
【００１１】
次に図３に示すように、弁体１１の下流側にはプレート１６およびプレート１７が弁座１４に圧入され、弁座１４とプレート１７が溶接部１４ｂで結合されている。
また図４に示すように、プレート１６とプレート１７はそれぞれが有する噴孔１８と噴孔１９の流路がつながるように位置合わせされている。
【００１２】
次に動作について説明する。
図示しないエンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル５に電流が通電され、アマュア１０、コア７、ハウジング３で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア１０はコア７側へ吸引動作され、アマチュア１０と一体的に構成された弁体１１が弁座部１４ｃから離れて間隙が形成されると、高圧の燃料は弁本体１２内部から弁座部１４ｃと弁体１１の隙間を通って弁座１４の噴射口１４ｄに流入したのち、内燃機関に噴射される。
【００１３】
次に、エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５への電流の供給が停止され、磁気回路中の磁束が減少して、弁体１１を閉弁方向に押している圧縮ばね９の力により、弁体１１と弁座部１４ｃ間の隙間は閉じられることとなり、燃料噴射が終了する。
弁体１１は弁体１１と弁本体１２との摺動部１１ａ、及び弁体１１とスワラー１３との摺動部１１ｂがそれぞれガイド部となって摺動動作され、開弁状態では弁体１１のフランジ上面部１１ｃがストッパ１５の下面と当接する。
【００１４】
摺動部１１ｂは弁座部１４ｃに対する弁体１１の径方向の振れを規制し、同軸度を保つための手段であるので、スワラー１３と弁体１１との間のクリアランスはなるべく小さく設定されるのが好ましく、本実施形態においては、弁体１１の耐久磨耗性を許容限度以内とするため、クリアランスは１０μｍ以下（片側隙間５μｍ以下）に設定している。
燃料は弁本体１２よりスワラー１３の外周隙間１３ａを介してスワラー溝１３ｂへ流入する。
【００１５】
そして、スワラー溝１３ｂ内を通過した燃料は、スワラー溝出口部１３ｃより流出し、弁体１１と弁座１４の隙間部分を通ってキャビティに到達する。
更に、燃料は噴射口１４ｄを通って弁座１４とプレート１６で形成されるキャビティ２０を通って噴孔１８及び噴孔１９を通過し、内燃機関に噴射される。
【００１６】
本実施形態においては、図４に示すように、噴孔１８，１９の途中にプレート１６及びプレート１７で構成されるドーナツ状の圧力室２１が構成されており、この圧力室２１は通路２２を介して噴孔１８，１９で形成される流路に連通している。そして圧力室２１の高さ２１ｈを通路２２の高さ２２ｈよりも大きくなるように構成している。
噴流が噴孔１８，１９で形成される流路の通路開口部２３を通過する際に、圧力室２１内が負圧となるので、噴流内に流入する気泡及び圧力室２１のレゾネータ効果により、流体の乱れエネルギーが発生し、噴霧の微粒化を促進することができる。
尚、上記においては、噴孔の数を２個にした場合について説明したが、３個以上設けるようにしてもよい。又、上記においては、スワラー１３を用いた場合を説明したが、スワラー１３を用いず、弁本体１２とスワラー１３を一体に構成するようにしてもよい。
【００１７】
以上の噴孔１８，１９内の流れの様子を図６において更に詳しく説明する。
噴流断面Ｄ部においては、層流が形成されており、噴流断面Ｅ部においては、流れの剥離による気泡２４が発生する。そして、噴流断面Ｆにおいては、気泡が成長し、あるいは消滅して乱れによるエネルギーが発生し、噴霧断面Ｇにおいては、噴流が***する。
【００１８】
以上のようにこの発明によれば、噴孔１８，１９の途中に流路へ連通し、かつ径方向に広がるドーナツ状の圧力室２１と、噴孔１８，１９の外周と圧力室２１内周を連通するドーナツ状の通路２２を設け、かつ通路２２への圧力室２１開口部の円周方向全周の面積を、圧力室２１の内周側面積より小さく構成したので、高燃圧時でも噴孔１９の出口部で流れが詰まることなく、高燃圧化において上昇する噴孔１８，１９内流速に比例して、乱れによるエネルギーが大きくなり、良好な微粒化効果が得られる。これにより、燃焼性が向上し、燃料消費および排気ガスを低減することのできるエンジンが得られる。
【００１９】
実施の形態２．
図７はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部を示す断面図、図８は図７のＨ部を示す拡大図、図９は図８のＩ方向から見た平面図である。
本実施形態においては、圧力室２１によって乱れた噴流を拡散しやすくするために、プレート１７に設けられた噴孔２５の形状を末広がり形状としたものである。
【００２０】
上記のように、通路２２から下流側の噴孔２５の形状を末広がり形状にしたことで、圧力室２１によって乱れた噴流を拡散しやすくできるため、空気と噴流との接触面積が大きくなり、さらに噴霧の微粒子化が促進される。
それによって、噴霧の集中によるＡ／Ｆ（空気とガソリンの混合比）が局所的に大きくなることを回避できるので、燃焼性が向上し、燃料消費および排気ガスを低減したエンジンが得られる。
【００２１】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部を示す断面図、図１１は図１０のＪ部を示す拡大図、図１２は図１１のＫ方向から見た平面図である。
本実施形態においては、プレート１６に形成される噴孔２６を傾斜させるとともに、プレート１７に形成される噴孔２７も傾斜させて構成したものである。
尚、図においては、噴孔２７を末広がりに形成した例を示したが、ストレート形状であってもよい。
このように噴孔２６，２７を傾斜させて構成することにより、噴流の方向、及び形状を工夫することができ、噴霧の方向，形状の自由度を向上させることができる。
【００２２】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体を備えたものであって、噴射口途中に噴射口流路へ連通し、かつ径方向に広がるドーナツ状の圧力室及びこの圧力室と噴射口とを連通するドーナツ状の通路を設けたので、噴霧の微粒子化を促進することができ、燃焼性を向上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による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【図４】図３のＢ部拡大図である。
【図５】図４のＣ方向から見た平面図である。
【図６】図３のＢ部拡大図である。
【図７】この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【図８】図７のＨ部を示す拡大図である。
【図９】図８のＩ方向から見た平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【図１１】図１０のＪ部を示す拡大図である。
【図１２】図１１のＫ方向から見た平面図である。
【符号の説明】
１１弁体、１２弁本体、１４弁座、１４ｄ噴射口、２１圧力室、２２通路。

Claims

中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体を備えた燃料噴射弁において、上記噴射口途中に噴射口流路へ連通し、かつ径方向に広がるドーナツ状の圧力室及びこの圧力室と上記噴射口とを連通するドーナツ状の通路を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
上記圧力室の高さを上記通路の高さよりも大きく構成したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
上記通路から下流側の上記噴孔の形状を末広がり形状に構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射弁。
上記噴孔を複数個設けたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。