JP2005264757A - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料拡散室を弁座部材との間に形成して弁座部材に固着されるインジェクタプレートに複数の燃料噴孔が穿孔され、複数の燃料噴孔が、弁孔の軸線を含む一平面を境にして2つの燃料噴孔群に分けられる燃料噴射弁において、燃料噴孔から噴出される燃料噴流同士の干渉を回避して所望の形状の噴霧形状が得るとともにインジェクタプレートへの穿孔加工を容易とする。
【解決手段】各燃料噴孔群G1,G2は、燃料拡散室51内で放射方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして弁孔27の軸線を中心とする内側ピッチ円Ci上に配置される複数の内側燃料噴孔52と、燃料拡散室51の周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして内側ピッチ円Ciよりも大径とした外側ピッチ円Co上に配置される一対の外側燃料噴孔53とを備え、内側燃料噴孔52が配置される中心角範囲αの両側に同一角度βずつ離れて両外側燃料噴孔53が配置される。
【選択図】 図5

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、特に、弁孔ならびに該弁孔の一端を同軸に囲む環状の弁座を有する弁座部材と、前記弁座に着座することを可能とするとともに前記弁孔の一端および前記弁座間に位置する環状の燃料集合室を前記弁座部材との間に形成する弁体と、前記弁孔よりも大径にして前記弁孔の他端に通じる燃料拡散室を前記弁座部材との間に形成して弁座部材に固着されるとともに複数の燃料噴孔が穿孔されるインジェクタプレートとを備え、複数の前記燃料噴孔が、前記弁孔の軸線を含む一平面を境にして2つの燃料噴孔群に分けられる燃料噴射弁に関する。
相互に分かれた2つの燃料噴孔群において、燃料噴射方向に向かうに従って流路軸が噴射軸から離れるとともに流路軸の延長線が燃料噴射方向に向かうに従って相互に離れるよう傾斜した角度で複数の燃料噴孔がインジェクタプレートに穿孔され、それにより各燃料噴孔からの燃料噴流の相互干渉を防止するようにした燃料噴射弁が特許文献1で知られており、またインジェクタプレートに設定された同心二重のピッチ円上に各燃料噴孔が配置され、外側ピッチ円上の燃料噴孔で噴霧流の外角が制御され、内側ピッチ円上の燃料噴孔で噴霧流の内角および幅が制御されるようにした燃料噴射弁が特許文献2で知られている。
特開2000−104647号公報 特開2002−130082号公報
ところが上記特許文献1で開示された燃料噴射弁では、燃料噴孔の傾斜角度を比較的大きく設定せざるを得ず、インジェクタプレートへの燃料噴孔の穿孔加工が難しくなる。また弁孔から燃料拡散室に流入した燃料は燃料拡散室の周壁内面近傍ではその周壁に沿って流れるものであり、前記周壁内面近傍に配置される燃料噴孔からの燃料噴流には、前記周壁に沿う方向の回り込みベクトルが作用することになるが、上記特許文献2では、そのような問題が考慮されておらず、各燃料噴孔から噴射される燃料噴流同士の干渉が生じたり、所望の燃料噴流を得ることが困難となる可能性がある。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、燃料噴孔から噴出される燃料噴流同士の干渉を回避して所望の形状の噴霧形状が得られるようにし、しかもインジェクタプレートへの穿孔加工を容易とした燃料噴射弁を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、弁孔ならびに該弁孔の一端を同軸に囲む環状の弁座を有する弁座部材と、前記弁座に着座することを可能とするとともに前記弁孔の一端および前記弁座間に位置する環状の燃料集合室を前記弁座部材との間に形成する弁体と、前記弁孔よりも大径にして前記弁孔の他端に通じる燃料拡散室を前記弁座部材との間に形成して弁座部材に固着されるとともに複数の燃料噴孔が穿孔されるインジェクタプレートとを備え、複数の前記燃料噴孔が、前記弁孔の軸線を含む一平面を境にして2つの燃料噴孔群に分けられる燃料噴射弁において、各燃料噴孔群は、前記燃料拡散室内で放射方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして前記弁孔の軸線を中心とする内側ピッチ円上に配置される複数の内側燃料噴孔と、前記燃料拡散室の周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして前記弁孔の軸線を中心とするとともに前記内側ピッチ円よりも大径とした外側ピッチ円上に配置される一対の外側燃料噴孔とを備え、前記内側燃料噴孔が配置される中心角範囲の両側に同一角度ずつ離れて前記両外側燃料噴孔が配置されることを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の構成に加えて、前記内側燃料噴孔および前記外側燃料噴孔が、前記内側燃料噴孔からの燃料噴流よりも前記弁孔の軸線に近い側に前記外側燃料噴孔からの燃料噴流が位置するようにして、前記インジェクタプレートに穿孔されることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の発明の構成に加えて、前記外側燃料噴孔からの燃料噴流および前記内側燃料噴孔からの燃料噴流間に配置される燃料噴霧を生じさせる中央燃料噴孔が、前記中心角範囲を二分する中心線上に配置されるようにして、前記インジェクタプレートに穿孔されることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項3記載の発明の構成に加えて、前記内側燃料噴孔および前記中央噴孔が、前記中心線に平行な軸線を有しつつ前記一平面に対して傾斜した角度を有して前記インジェクタプレートに穿孔されることを特徴とする。
さらに請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明の構成に加えて、前記一平面に対する前記内側燃料噴孔の傾斜角度が、前記一平面に対する前記中央燃料噴孔の傾斜角度よりも大きく設定されることを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、燃料拡散室の周壁内面に近い位置にある一対の外側燃料噴孔からの燃料噴流は、前記周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を強く受け、また両外側燃料噴孔がなす中心角よりも狭い範囲に配置された複数の内側燃料噴孔からの燃料噴流は、燃料拡散室を放射方向に流れる燃料流の影響を強く受けることになり、各内側燃料噴孔から噴出される燃料噴流を、両外側燃料噴孔からの燃料噴流との干渉が生じるのを回避しつつ、放射方向に近い方向で効率的に分散せしめることができる。したがってインジェクタプレートへの穿孔加工が難しくなるほど外側および内側燃料噴孔を傾斜させることを不要としつつ、所望の形状の噴霧形状を得ることができる。
また請求項2記載の発明によれば、複数の内側燃料噴孔からの燃料噴流で燃料噴孔群からの噴霧の外角を制御し、一対の外側燃料噴孔からの燃料噴流で前記噴霧の内角を制御することが容易となる。
請求項3記載の発明によれば、中央燃料噴孔からの燃料噴流を燃料噴孔群からの噴霧の中央部に配置するようにして、噴霧の均等化を図ることができる。
請求項4記載の発明によれば、インジェクタプレートへの各燃料噴孔の穿孔加工をより容易とすることができる。
さらに請求項5記載の発明によれば、燃料噴孔群からの噴霧内で中央燃料噴孔からの燃料噴流および各内側燃料噴孔からの燃料噴流の干渉を回避しつつ、燃料噴孔群からの噴霧内で中央燃料噴孔からの燃料噴流を各内側燃料噴孔からの燃料噴流の内側に容易に配置することができる。
以下、本発明の実施の形態を、添付の図面に示した本発明の一実施例に基づいて説明する。
図1〜図7は本発明の一実施例を示すものであり、図1は電磁式燃料噴射弁を装着した内燃機関の要部縦断側面図であって図2の1−1線断面図、図2は図1の内燃機関の要部横断平面図、図3は電磁式燃料噴射弁の縦断面図、図4は図3の4−4線拡大断面図、図5は図4の5−5線拡大断面図、図6は図5の6−6線断面図、図7は燃料拡散室内での燃料の流れ方向を示す図である。
先ず図1および図2において、内燃機関Eのシリンダヘッド11には、隔壁12を挟んで並ぶ第1および第2吸気ポート13A,13Bが各気筒毎に設けられており、それらの吸気ポート13A,13Bに共通に通じる吸気路14を有する吸気マニホールド15がシリンダヘッド11の一側面に接合される。
本発明に従う電磁式の燃料噴射弁16は、前記吸気マニホールド15に装着されるものであり、燃料噴射時には第1および第2吸気ポート13A,13Bに向かう第1および第2燃料噴霧フォーム17A,17Bを形成する。
図3において、前記燃料噴射弁16は、前端に弁座18を有する弁ハウジング19と、前記弁座18に着座する方向にばね付勢されて前記弁ハウジング19に収容される弁体20と、弁体20に一体に連設される可動コア21と、該可動コア21に対向して前記弁ハウジング19の後部に連設される固定コア22と、前記弁体20を前記弁座18から離座させるように前記可動コア21を固定コア22側に吸引する電磁力を発揮し得るコイル組立体23と、該コイル組立体23を収容して前記弁ハウジング19に連設されるソレノイドハウジング24とを備える。
弁ハウジング19は、磁性金属により形成される磁性円筒体25と、該磁性円筒体25の前端に液密に結合される弁座部材26とで構成される。弁座部材26は、その後端部を磁性円筒体25の前端部に嵌合した状態で、磁性円筒体25に溶接されるものであり、この弁座部材26には、その前端面に開口する弁孔27と、該弁孔27の一端を同軸に囲繞するテーパ状の弁座18と、該弁座18の後端大径部に連なるガイド孔28とが同軸に設けられる。また弁座部材26の前端には鋼板製のインジェクタプレート29が液密に全周溶接される。
弁ハウジング19内の後部には、可動コア21が摺動可能に嵌合されており、該可動コア21に一体に連なる弁軸31の前端に、前記弁座18に着座して弁孔27を閉鎖し得る弁体20が一体に形成される。可動コア21、弁軸31および弁体20には、弁ハウジング19内に通じる通孔32が前端を閉じた有底状にして同軸に形成される。
弁ハウジング19における磁性円筒体25の後端は、ステンレス鋼等の非磁性金属により形成される非磁性円筒体33を介して前記固定コア22の前端に同軸に結合されるものであり、磁性円筒体25の後端は非磁性円筒体33の前端に突き合わせ溶接され、非磁性円筒体33の後端は、固定コア22の前端部を非磁性円筒体33に嵌合せしめた状態で固定コア22に溶接される。
固定コア22には円筒状のリテーナ34が同軸に嵌合されるとともにかしめ固定されており、リテーナ34および可動コア21間に、弁体20を弁座18に着座せしめる方向のばね力を発揮する戻しばね35が介装される。また可動コア21の後端部内周には、可動コア21が固定コア22に直接接触することを回避すべく、非磁性材から成るリング状のストッパ36が可動コア21の後端面から固定コア22側にわずかに突出するようにして、嵌合、固定される。
コイル組立体23は、弁ハウジング19の後部、非磁性円筒体33および固定コア22を囲繞するボビン37にコイル38が巻装されて成るものである。ソレノイドハウジング24は、コイル組立体23の一端部に対向する環状の端壁39aを一端に有してコイル組立体23を囲繞する円筒状にして磁性金属により形成される磁性枠39と、前記固定コア22の後端部から半径方向外方に張出してコイル組立体23の他端部に対向するフランジ部22aとから成るものであり、フランジ部22aは磁性枠39の他端部に磁気的に結合される。しかも磁性枠39における端壁39aの内周には、前記弁ハウジング19における磁性円筒体25を嵌合せしめる嵌合筒部39bが同軸に設けられており、ソレノイドハウジング24は、その嵌合筒部39bに弁ハウジング19を嵌合せしめることで弁ハウジング19に連設される。
また固定コア22の後端には、円筒状の入口筒40が前記ソレノイドハウジング24から後方に延びるようにして一体かつ同軸に連設されており、その入口筒40の後部に燃料フィルタ41が装着される。しかも入口筒40、リテーナ34および固定コア22には、可動コア21の通孔30に通じる燃料通路42が同軸に設けられる。
前記ソレノイドハウジング24および入口筒40の前部は樹脂成形部43で埋封されるものであり、この樹脂成形部43には、前記コイル組立体23のコイル38に連なる受電側接続端子45…を臨ませる受電用カプラ44が一体に設けられる。
図4において、弁座18はテーパ状にして弁座部材26に形成されており、弁体20の弁座18に対向する面は半球状に形成される。しかも弁座18および弁孔27間で弁座部材26の弁体20に対向する部分には環状凹部48が設けられており、弁孔27の一端および前記弁座18間に位置する環状の燃料集合室49が、前記環状凹部48によって弁体20および弁座部材26間に形成される。
また弁座部材26の前端に全周溶接されたインジェクタプレート29に対向する部分で弁座部材26には、弁孔27を中心とする円形の浅い凹部50が設けられており、この凹部50により、弁座部材26およびインジェクタプレート29間には弁孔27の他端に通じる燃料拡散室51が形成される。
図5および図6を併せて参照して、前記インジェクタプレート29には、燃料拡散室51に通じる複数たとえば14個の燃料噴孔52…,53…,54…が、穿孔ピンによるプレス加工によって穿孔されるものであり、これらの燃料噴孔52…,53…,54…は、弁孔27の軸線を通る一平面PLを境にして、第1および第2燃料噴孔群G1,G2に分けられる。
第1燃料噴孔群G1は、前記弁孔27の軸線を中心とする内側ピッチ円Ci上に間隔をあけて配置される複数個たとえば4個の内側燃料噴孔52…と、前記内側ピッチ円Ciよりも大径とした外側ピッチ円Co上に間隔をあけて配置される一対の外側燃料噴孔53,53と,前記内側および外側ピッチ円Ci,Co間の中央に配置される中央ピッチ円Cc上に配置される単一の中央燃料噴孔54とを備える。
ところで、弁孔27から燃料拡散室51に流入する燃料は、図7において交差斜線を施した矢印55で示すようにインジェクタプレート29の中央部にあたって放射方向に流れるとともに、燃料拡散室51の周壁内面近傍では、図7において白抜き矢印56で示すように、周壁内面に沿って周方向に流れるものであり、内側燃料噴孔52…は、燃料拡散室内51で放射方向に流れる燃料流の影響を受けるように中心角範囲αを定めて内側ピッチ円Ci上に配置され,一対の外側燃料噴孔53,53は、燃料拡散室51の周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を受けるように、内側燃料噴孔52…が配置される中心角範囲αの両側に同一角度βずつ離れて外側ピッチ円Co上に配置される。
また内側燃料噴孔52…および外側燃料噴孔53…は、内側燃料噴孔52…からの燃料噴流よりも弁孔27の軸線に近い側に外側燃料噴孔53…からの燃料噴流が位置するようにしてインジェクタプレート29に穿孔されるものであり、内側燃料噴孔52…が内側燃料噴孔52…の中心角範囲αを二分する中心線CLに平行な軸線を有しつつ前記一平面PLに対して傾斜した角度θ1を有してインジェクタプレート29に穿孔されるのに対し、外側燃料噴孔53…は、弁孔27の軸線と平行もしくは前記一平面PL側にわずかに傾斜した軸線を有してインジェクタプレート29に穿孔される。
また中央燃料噴孔54は、前記中心線CL上で中央ピッチ円Cc上に配置されており、外側燃料噴孔53…からの燃料噴流および内側燃料噴孔52…からの燃料噴流間に配置される燃料噴霧を生じさせるように、前記中心線CLに平行な軸線を有しつつ前記一平面PLに対して傾斜した角度を有してインジェクタプレート29に穿孔され、しかも前記一平面PLに対する内側燃料噴孔52…の傾斜角度θ1が、前記一平面PLに対する中央燃料噴孔52…の傾斜角度θ2よりも大きく設定される。
第2燃料噴孔群G2は、第1燃料噴孔群G1と同様に、複数個たとえば4個の内側燃料噴孔52…と、一対の外側燃料噴孔53,53と,単一の中央燃料噴孔54とを有し、前記一平面PLに関して第1燃料噴孔群G1と対称に前記各燃料噴孔52…,53…,54が配置される。
次にこの第1実施例の作用について説明すると、弁孔27の軸線を含む一平面PLを境にして分けられる第1および第2燃料噴孔群G1,G2は、燃料拡散室51内で放射方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして弁孔27の軸線を中心とする内側ピッチ円Ci上に配置される複数の内側燃料噴孔52…と、燃料拡散室51の周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして内側ピッチ円Ciよりも大径とした外側ピッチ円Co上に配置される一対の外側燃料噴孔53,53とをそれぞれ備えるものであり、内側燃料噴孔52…が配置される中心角範囲αの両側に同一角度βずつ離れて両外側燃料噴孔53,53が配置されるので、燃料拡散室51の周壁内面に近い位置にある一対の外側燃料噴孔53,53からの燃料噴流は、前記周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を強く受け、また両外側燃料噴孔53,53がなす中心角(2β+α)よりも狭い範囲に配置された複数の内側燃料噴孔52…からの燃料噴流は、燃料拡散室51を放射方向に流れる燃料流の影響を強く受けることになり、各内側燃料噴孔52…から噴出される燃料噴流を、両外側燃料噴孔53,53からの燃料噴流との干渉が生じるのを回避しつつ、放射方向に近い方向で効率的に分散せしめることができる。
したがってインジェクタプレート29への穿孔加工が難しくなるほど外側および内側燃料噴孔52…,53…を傾斜させることを不要としつつ、所望の形状の噴霧形状を得ることができる。
また内側燃料噴孔52…および外側燃料噴孔53,53が、内側燃料噴孔52…からの燃料噴流よりも弁孔27の軸線に近い側に外側燃料噴孔53,53からの燃料噴流が位置するようにして、インジェクタプレート29に穿孔されるので、複数の内側燃料噴孔52…からの燃料噴流で両燃料噴孔群G1,G2からの噴霧の外角γ1(図2参照)を制御し、一対の外側燃料噴孔53,53からの燃料噴流で前記噴霧の内角γ2(図2参照)を制御することが容易となる。
また前記両燃料噴孔群G1,G2は、外側燃料噴孔53…からの燃料噴流および内側燃料噴孔52…からの燃料噴流間に配置される燃料噴霧を生じさせる中央燃料噴孔54を備えるものであり、該中央燃料噴孔54は、内側燃料噴孔52…の中心角範囲αを二分する中心線CL上に配置されるようにしてインジェクタプレート29に穿孔されるので、中央燃料噴孔54からの燃料噴流を燃料噴孔群G1,G2からの噴霧の中央部に配置するようにして、噴霧の均等化を図ることができる。
また内側燃料噴孔52…および中央噴孔54は、前記中心線CLに平行な軸線を有しつつ前記一平面PLに対して傾斜した角度を有してインジェクタプレート29に穿孔されるので、たとえば前記一平面PLに対する内側燃料噴孔52…および中央噴孔54の傾斜角度を15度以下として、インジェクタプレート29への各燃料噴孔の穿孔加工をより容易とすることができる。
さらに前記一平面PLに対する内側燃料噴孔52…の傾斜角度θ1が、前記一平面PLに対する中央燃料噴孔54の傾斜角度θ2よりも大きく設定されるので、各燃料噴孔群G1,G2からの噴霧内で中央燃料噴孔54からの燃料噴流および各内側燃料噴孔52…からの燃料噴流の干渉を回避しつつ、燃料噴孔群G1,G2からの噴霧内で中央燃料噴孔54からの燃料噴流を各内側燃料噴孔52…からの燃料噴流の内側に容易に配置することができる。
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することなく種々の設計変更を行うことが可能である。
たとえば上記実施例では、第1および第2燃料噴孔群G1,G2が一平面PLに関して対称に構成されていたが、非対称であってもよい。
電磁式の燃料噴射弁を装着した内燃機関の要部縦断側面図であって図2の1−1線断面図である。 図1の内燃機関の要部横断平面図である。 電磁式の燃料噴射弁の縦断面図である。 図3の4−4線拡大断面図である。 図4の5−5線拡大断面図である。 図5の6−6線断面図である。 燃料拡散室内での燃料の流れ方向を示す図である。
符号の説明
16・・・燃料噴射弁
18・・・弁座
20・・・弁体
26・・・弁座部材
27・・・弁孔
29・・・インジェクタプレート
49・・・燃料集合室
51・・・燃料拡散室
52・・・内側燃料噴孔
53・・・外側燃料噴孔
54・・・中央燃料噴孔
Ci・・・内側ピッチ円
Co・・・外側ピッチ円
CL・・・中心線
G1,G2・・・燃料噴孔群
PL・・・平面
α・・・中心角範囲
β・・・角度
θ1,θ2・・・傾斜角度

Claims (5)

  1. 弁孔(27)ならびに該弁孔(27)の一端を同軸に囲む環状の弁座(18)を有する弁座部材(26)と、前記弁座(18)に着座することを可能とするとともに前記弁孔(27)の一端および前記弁座(18)間に位置する環状の燃料集合室(49)を前記弁座部材(26)との間に形成する弁体(20)と、前記弁孔(27)よりも大径にして前記弁孔(27)の他端に通じる燃料拡散室(51)を前記弁座部材(26)との間に形成して弁座部材(26)に固着されるとともに複数の燃料噴孔(52,53,54)が穿孔されるインジェクタプレート(29)とを備え、複数の前記燃料噴孔(52〜54)が、前記弁孔(27)の軸線を含む一平面(PL)を境にして2つの燃料噴孔群(G1,G2)に分けられる燃料噴射弁において、各燃料噴孔群(G1,G2)は、前記燃料拡散室(51)内で放射方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして前記弁孔(27)の軸線を中心とする内側ピッチ円(Ci)上に配置される複数の内側燃料噴孔(52)と、前記燃料拡散室(51)の周壁内面に沿う方向に流れる燃料流の影響を受けるようにして前記弁孔(27)の軸線を中心とするとともに前記内側ピッチ円(Ci)よりも大径とした外側ピッチ円(Co)上に配置される一対の外側燃料噴孔(53)とを備え、前記内側燃料噴孔(52)が配置される中心角範囲(α)の両側に同一角度(β)ずつ離れて前記両外側燃料噴孔(54)が配置されることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記内側燃料噴孔(52)および前記外側燃料噴孔(53)が、前記内側燃料噴孔(52)からの燃料噴流よりも前記弁孔(27)の軸線に近い側に前記外側燃料噴孔(53)からの燃料噴流が位置するようにして、前記インジェクタプレート(29)に穿孔されることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
  3. 前記外側燃料噴孔(53)からの燃料噴流および前記内側燃料噴孔(52)からの燃料噴流間に配置される燃料噴霧を生じさせる中央燃料噴孔(54)が、前記中心角範囲(α)を二分する中心線(CL)上に配置されるようにして、前記インジェクタプレート(29)に穿孔されることを特徴とする請求項1または2記載の燃料噴射弁。
  4. 前記内側燃料噴孔(52)および前記中央噴孔(54)が、前記中心線(CL)に平行な軸線を有しつつ前記一平面(PL)に対して傾斜した角度を有して前記インジェクタプレート(29)に穿孔されることを特徴とする請求項3記載の燃料噴射弁。
  5. 前記一平面(PL)に対する前記内側燃料噴孔(52)の傾斜角度(θ1)が、前記一平面(PL)に対する前記中央燃料噴孔(54)の傾斜角度(θ2)よりも大きく設定されることを特徴とする請求項4記載の燃料噴射弁。
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