JP2007162535A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】第1噴孔および第2噴孔のうち下流側の噴孔への燃料流れのばらつきによる影響を抑制する。
【解決手段】内外二重配置したニードル60、70と、各ニードル60、70が着座および離座するシート部31、32、33を有する弁座30の下流部に複数の噴孔10、20とを備え、ニードル60、70のリフト動作により複数の噴孔10、20のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、アウタニードル60のリフト動作により開閉する第1噴孔10と、弁座30において第1噴孔10の燃料流れの下流側に配置され、インナニードル70のリフト動作により開閉する第2噴孔20を有しており、インナニードル60がアウタニードル70のリフト後にリフト開始するとき、インナニードル70と弁座30との間の燃料流路45を、第2噴孔20の入口部21で急拡大する形状とした。
【選択図】図2
【解決手段】内外二重配置したニードル60、70と、各ニードル60、70が着座および離座するシート部31、32、33を有する弁座30の下流部に複数の噴孔10、20とを備え、ニードル60、70のリフト動作により複数の噴孔10、20のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、アウタニードル60のリフト動作により開閉する第1噴孔10と、弁座30において第1噴孔10の燃料流れの下流側に配置され、インナニードル70のリフト動作により開閉する第2噴孔20を有しており、インナニードル60がアウタニードル70のリフト後にリフト開始するとき、インナニードル70と弁座30との間の燃料流路45を、第2噴孔20の入口部21で急拡大する形状とした。
【選択図】図2
Description
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に適用して好適なものである。
燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接燃料噴射する燃料噴射装置において、2つのニードルと、ニードルを軸方向移動可能に収容する弁ボディとを備え、ニードルリフトに応じて噴孔面積を可変にする燃料噴射弁がある(特許文献1等参照)。
特許文献1の開示する技術では、内外二重に配置された2つのニードルと、弁ボディに設けられ、これらニードルが共用する弁座と、弁座に形成され、各ニードル(アウタニードル、インナニードルと呼ぶ)に対応する第1噴孔および第2噴孔とを備え、ニードルリフトに応じて第1噴孔、第2噴孔を選択的に開閉することにより噴孔面積を可変とする。
この種の燃料噴射弁は、例えば各ニードルを弁座側に付勢するスプリングの付勢力を調整することにより、アウタニードルがリフトし、このリフトにより第1噴孔より燃料噴射を開始し、その後アウタニードルのリフト途中においてインナニードルがリフトし、第2噴孔より燃料噴射を開始するようにする。
特開2002−276509公報
しかしながら、特許文献1等による従来技術では、ニードルを二重配置しているため、噴孔へ流れ込む燃料流量のばらつきが大きくなるという特有の問題が生じるおそれがある。ばらつきは一般にニードルの軸ずれにより生じるが、ニードルを二重配置したことにより、アウタニードルと弁ボディ間の軸ずれに加え、インナニードルとアウタニードル間の軸ずれの影響が加算される。この軸ズレにより、各噴孔部周辺のシート部燃料通路面積が大きくばらつく。
さらに、ニードルの二重配置に伴ない、燃料流れに対して第1噴孔、第2噴孔の順に配置することになるので、第2噴孔への燃料流れが上流側の第1噴孔に影響され易く、第1噴孔に比べて第2噴孔へ流れ込む燃料流量が噴孔間で大きくばらつく可能性がある。
また、出願人は、第2噴孔よりの噴霧到達距離が、第2噴孔間でばらつくことを噴霧観察により確認した。この影響により、筒内での混合気形成にばらつきが生じて不安定になるだけでなく、噴射量のサイクル間ばらつきを引き起こす要因となるため、出力低下を招くおそれがある。このサイクル間ばらつきにより、燃焼によるエンジン振動が大きくなり、騒音の悪化も懸念される。
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、ニードルを二重に配置し、第1噴孔と第2噴孔を選択的に開閉するものにおいて、第1噴孔および第2噴孔のうちの下流側の噴孔への燃料流れのばらつきによる影響を抑制することを目的とする。
また、別の目的は、噴孔入口への流量ばらつきを防止するために、シート部の通路面積のばらつきの影響を緩和する燃料噴射弁を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
即ち、請求項に記載の発明では、内外二重配置したニードルと、各ニードルが着座および離座するシート部の下流部に複数の噴孔とを備え、ニードルのリフト動作により複数の噴孔のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、
ニードルは、シート部側の端部より高圧燃料を受圧し独立して離座可能なインナニードルおよびアウタニードルを有し、
複数の噴孔は、アウタニードルのリフト動作により開閉する第1噴孔と、シート部において第1噴孔の燃料流れの下流側に配置され、インナニードルのリフト動作により開閉する第2噴孔を有しており、
インナニードルがアウタニードルのリフト後にリフト開始するとき、インナニードルとシール部との間の燃料流路を、第2噴孔の入口部で急拡大する形状としたことを特徴とする。
ニードルは、シート部側の端部より高圧燃料を受圧し独立して離座可能なインナニードルおよびアウタニードルを有し、
複数の噴孔は、アウタニードルのリフト動作により開閉する第1噴孔と、シート部において第1噴孔の燃料流れの下流側に配置され、インナニードルのリフト動作により開閉する第2噴孔を有しており、
インナニードルがアウタニードルのリフト後にリフト開始するとき、インナニードルとシール部との間の燃料流路を、第2噴孔の入口部で急拡大する形状としたことを特徴とする。
これによると、第2噴孔を開閉するインナニードルと、インナニードルが着座および離座するシール部との間の燃料流路を、第2噴孔の入口部で急拡大する形状としたので、インナニードルがリフトする際に、軸ずれにより生じる流量変動の影響により発生する各噴孔間の入口周辺部の圧力変化を小さくできる。例えばインナニードルのリフト時に、従来技術では軸ずれにより流量変動の原因となるその間の隙間面積が変わることで第2噴孔入口に即影響するおそれがあるのに対して、その作用を緩和させる働きを持たせれる。
したがって、第1噴孔の燃料流れの下流側に位置する第2噴孔への燃料流れのばらつきにより生じる噴孔入口部の各噴孔間の圧力変化を抑制することが可能である。その結果、第2噴孔への燃料流れのばらつきにより生じる、第2噴孔間の燃料噴射量のばらつきや、第2噴孔間の噴霧到達距離のばらつきが抑制される。
また、請求項2に記載の発明では、インナニードルと第2噴孔の前記入口部に対向する位置には、入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
前記リセス部は、インナニードルを肉盗みして形成されていることを特徴とする。
前記リセス部は、インナニードルを肉盗みして形成されていることを特徴とする。
これによると、上記燃料流路を急拡大する形状として、インナニードルには、第2噴孔の入口部周りの燃料流路を急拡大する、例えば逃げ角などのリセス部が設けられている。これにより、燃料流路の面積を拡大できるので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第2噴孔への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。
また、請求項3に記載の発明では、前記リセス部は、インナニードルのシート部に対向する部位にあって、第2噴孔の入口部の上流側に形成された上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面を有しており、
傾斜面は、傾斜面とシート部との角度差が、上流側シート面とシート部との角度差に比べて大きく形成されていることを特徴とする。
傾斜面は、傾斜面とシート部との角度差が、上流側シート面とシート部との角度差に比べて大きく形成されていることを特徴とする。
これによると、インナニードルのシート部側の端部には、第2噴孔の入口部の上流側に形成された上流側シート面と、リセス部としての、上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面が設けられており、傾斜面とシート部との角度差が、上流側シート面とシート部との角度差に比べて大きく設定されている。これにより、傾斜面は、シート部からの逃げ角を、第2噴孔の入口部の上流側にある上流側シート面に比べて大きくできるので、第2噴孔の入口部で急拡大する形状を有する燃料流路を、比較的簡素なインナニードル形状で形成できる。
また、請求項4に記載の発明では、リセス部は、インナニードルの第2噴孔の入口部に対向する位置に、インナニードルを凹ます凹状部が形成されていることを特徴とする。
これによると、インナニードルに設けられるリセス部は、第2噴孔の入口部に対向する位置に、インナニードルを凹ます凹状部が形成されているので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第2噴孔への燃料流れの影響を効果的に抑制できるとともに、第2噴孔周りのデッドボリュームの低減が可能である。
また、請求項5に記載の発明では、シート部を有し、インナニードルの外側に配置されたアウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
インナニードルと第2噴孔の入口部に対向する位置には、入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
リセス部は、弁ボディを肉盗みして形成されていることを特徴とする。
インナニードルと第2噴孔の入口部に対向する位置には、入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
リセス部は、弁ボディを肉盗みして形成されていることを特徴とする。
これによると、上記燃料流路を急拡大する形状として、弁ボディには、第2噴孔の入口部周りの燃料流路を急拡大する、例えば逃げ溝などのリセス部が設けられている。これにより、燃料流路の面積を拡大できるので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による第2噴孔への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。
また、請求項6に記載の発明では、リセス部は、シール部と第2噴孔の入口部との間を連通し、弁ボディを凹ます第2凹状部が設けられ、
第2凹状部は、入口部側の開口よりシート部側の開口を大きく形成されていることを特徴とする。
第2凹状部は、入口部側の開口よりシート部側の開口を大きく形成されていることを特徴とする。
これによると、弁ボディに設けられるリセス部は、シール部と第2噴孔の入口部との間を連通し、入口部側よりシート部側を大きく開口するように弁ボディを凹ます第2凹状部が形成されているので、上記燃料流路を第2噴孔の入口部で確実に急拡大することができる。
また、請求項7に記載の発明では、リセス部は、ボディのシート部の周方向に環状に形成されていることを特徴とする。
これによると、リセス部によって各第2噴孔の入口部が連通しているので、軸ずれが生じる場合においてインナニードルのリフトに対する燃料流路の面積の変動による影響を効果的に緩和することが可能である。例えば環状に形成されたリセス部による燃料ボリュームが増えているので、流入燃料の変動に対する各噴孔間の圧力変動の感度を小さくする。
また、請求項8に記載の発明では、シート部を有し、インナニードルの外側に配置されたアウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
弁ボディは、シート部の下流側に燃料を溜めるサック室が設けられており、
第2噴孔は、サック室の内壁に開口していることを特徴とする。
弁ボディは、シート部の下流側に燃料を溜めるサック室が設けられており、
第2噴孔は、サック室の内壁に開口していることを特徴とする。
これによりと、上記燃料流路を急拡大する手段として、シート部を有する弁ボディに、シート部の下流側に燃料を溜めるサック室を設け、第2噴孔をサック室の内壁に開口するように構成することが好ましい。これにより、第2噴孔を複数有する場合において、全ての第2噴孔をサック室の内壁に開口することで、軸ずれによる第2噴孔間での燃料流れのばらつきの影響を更に効果的に緩和することが可能である。
以下、本発明の燃料噴射弁を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
(第1の実施形態)
図1は、実施形態の燃料噴射弁の構成を示す模式的部分断面図である。図2は、図1中の燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図3は、図2中のインナニードルと第2噴孔周りの燃料流路を示す模式的断面図である。図4は、図2中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。なお、図3および図4において、インナニードルがリフトを開始した状態を示している。
図1は、実施形態の燃料噴射弁の構成を示す模式的部分断面図である。図2は、図1中の燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図3は、図2中のインナニードルと第2噴孔周りの燃料流路を示す模式的断面図である。図4は、図2中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。なお、図3および図4において、インナニードルがリフトを開始した状態を示している。
燃料噴射弁1は、例えばディーゼルエンジン(図示せず:以下、エンジンと呼ぶ)の気筒に燃料を噴射供給するための燃料噴射装置(図示せず)の一部を構成する。この燃料噴射装置は、燃料タンクの燃料を汲み上げるとともに高圧化して吐出する高圧ポンプ(図示せず)と、この高圧ポンプから吐出された高圧燃料を噴射圧力相当の圧力(以下、コモンレール圧と呼ぶ)で蓄圧するコモンレール(図示せず)と、エンジンの気筒に高圧燃料を噴射供給する燃料噴射弁1と、高圧ポンプや燃料噴射弁1等の作動を制御する制御装置(図示せず:以下、ECUと呼ぶ)とを含んで構成されている。
燃料噴射弁1は、略円筒形状であり、図示しない燃料導入部(図中の燃料流入を示す矢印方向)から燃料を受け、内部の燃料通路50、42を経由して先端から燃料を噴射する。燃料噴射弁1は、図1に示すように、各ニードル60、70を駆動するニードル駆動機構部(以下、ノズルホルダ部)2と、ノズル本体(以下、燃料噴射ノズル)4とを含んで構成されている。ノズルホルダ部2と燃料噴射ノズル4は、ノズルホルダ部2と燃料噴射ノズル4の間にプレート部3を挟み込んで、略円筒状のリテーニングナット等の締結部材90により、互いに油密に固定されている。
燃料噴射ノズル4は、弁ボディとしてのノズルボディ5と、アウタニードル60と、インナニードル70と、アウタニードル60を付勢する付勢部材(以下、第1スプリング)80と、インナニードル70を付勢する第2スプリング81とを備えている。
ノズルボディ5は、略有底円筒状に形成されており、その内部に、アウタニードル60およびインナニードル70を軸方向に往復移動可能に収容する収容孔40が設けられている。ノズルボディ5の先端部6には、収容孔40とノズルボディ5の外壁面とを内外に貫通する第1噴孔10、第2噴孔20が設けられている。
ノズルボディ5には、アウタニードル60の外周と収容孔40との間に燃料通路42が形成されており、この燃料通路42は、第1噴孔10および第2噴孔20へ供給する高圧燃料の燃料流路を構成している。この燃料通路42は、プレート部3に形成されている燃料通路50と連通しており、コモンレールからの高圧燃料が供給されるようになっている。
収容孔40の先端部6側には、図2に示すように、アウタニードル60およびインナニードル70が着座および離座する共通の弁座30が形成されている。弁座30には、燃料流れの下流側に向かって第1噴孔10、第2噴孔20の順で配置されており、アウタニードル60の当接部61、62が着座および離座するシール部31、32と、インナニードル70の当接部71が着座および離座するシール部33とが設けられている。シール部(以下、第1シール部)31と第2シール部32は、第1噴孔10を挟んで配置されている。また、第3シール部33は第2噴孔20の燃料流れの上流側に配置されており、第2シール部32の下流側に配置されている。
アウタニードル60は、図1に示すように、略中空円筒状に形成されており、第1噴孔10側とは反対の端部側に第1スプリング80が設けられている。アウタニードル60は、第1スプリング80の付勢力によって、常時、第1噴孔10のある方向に向かって付勢されている。以下、噴孔のある方向のことを噴孔方向と呼び、その反対方向を、反噴孔方向と呼ぶ。
アウタニードル60は、図2に示すように、第1当接部61と第2当接部62を挟んで、凹状の溝(以下、凹状溝)11が形成されている。凹状溝11は、第1噴孔10の入口部11に対向して配置され、円錐台面(以下、第1円錐台面)64に環状に形成されている。このような第1当接部61と第2当接部62は、アウタニードル60のリフト動作において、アウタニードル60がシール部31、32に着座する際に、第1当接部71の第1シール部31への着座を、第2当接部72の第2シール部32への着座より早く行なえ、第1当接部61と第2当接部62の第1シール部31および第2シール部32への着座を確実にする。
なお、アウタニードル60の第1噴孔10側の端部には、燃料通路42を介して高圧燃料が導かれており、上記の第1円錐台面64は、高圧燃料を受圧する受圧面(以下、第1受圧面)を構成している。
アウタニードル60の内部には、図1に示すように、略円柱状に形成されたインナニードル70が軸方向に往復移動可能に収容されている。インナニードル70の反噴孔側には、第2スプリング81が設けられており、インナニードル70は、常時、第2スプリング81の付勢力により噴孔方向に付勢されている。
図2に示すように、インナニードル70の第1噴孔10側の端部には、第2受圧面72と、第2円錐台面74と、円錐面75とが燃料流れの下流側に向かって順に設けられている。第3当接部73は、第2円錐台面74と円錐面75の稜線で形成されている。第2円錐台面74は、第2噴孔20の入口部21の上流側に形成されるシール面(以下、上流側シール面)を構成しており、円錐面75は、上流側シール面74と異なる傾斜面を構成している。
なお、ここで、第1当接部71および第2当接部72と、第1シール部31および第2シール部32は、当接部71、72がシール部31、32に当接および離座することで、第1噴孔10の入口部11への燃料流れを遮断および許容する。また、第3当接部73と第3シール部33は、第3当接部73が第3シール部33に当接および離座することで、第2噴孔20の入口部21への燃料流れを遮断および許容する。アウタニードル60およびインナニードル70には、第1受圧面65、第2受圧面72に高圧燃料が作用すると、それぞれ、アウタニードル60、インナニードル70を反噴孔方向に押し上げる力が発生する。
図1に示すように、各ニードル60、70の反噴孔側には、プレート部3内の壁面で周囲が囲まれる圧力制御室41が設けられている。圧力制御室41にも、図示しない燃料通路を通ってコモンレールからの高圧燃料が供給されるようになっている。
各ニードル60、70のそれぞれに発生する圧力制御室41内の燃料圧力と、各スプリング80、81の付勢力とによる噴孔方向の力と、燃料通路42内の燃料圧力による反噴孔方向の力との釣り合いによって、ニードル60、70と各シール部31、32、33との離着座が決定される。
詳しくは、アウタニードル60においては、噴孔方向の力が反噴孔方向の力よりも勝るときは、第1当接部61および第2当接部62は、第1シール部31および第2シール部32に着座し、第1噴孔10から燃料は噴射されない。反対に、反噴孔方向の力が噴孔方向の力よりも勝るときは、第1当接部61および第2当接部62は、第1シール部31および第2シール部32から離座し、第1噴孔10から燃料が噴射される。
また、インナニードル70においては、噴孔方向の力が反噴孔方向の力よりも勝るときは、第3当接部71は、第3シール部33に着座し、第2噴孔20から燃料は噴射されない。反対に、反噴孔方向の力が噴孔方向の力よりも勝るときは、第3当接部71は、第3シール部33から離座し、第2噴孔20から燃料が噴射される。
これらの力の釣り合いを調整することにより、燃料の噴射を制御することができる。詳しくは、これらの力の釣り合いを調整するには、圧力制御室41内の燃料圧力を調整することによって達成することができる。圧力制御室41内の燃料圧力の調整は、圧力制御室41と図示しない燃料タンクとを結ぶノズルホルダ部2内の燃料通路途中に設けられる図示しない制御弁によって行われる。制御弁は、ECUからの指令により、その作動が制御され、開弁することにより、圧力制御室41内の燃料を燃料タンクに戻し、その圧力を低下させる。また、制御弁を閉弁することにより、圧力制御室41内にコモンレールから供給される高圧燃料を蓄圧する。
各噴孔10、20から燃料を噴射する場合は、ECUの制御により制御弁を開弁し、圧力制御室41内の圧力を徐々に低下させる。圧力が低下すると、アウタニードル60に発生する反噴孔方向の力が勝り、第1、第2シール部31、32から第1、第2当接部61、62が離座し、第1噴孔10から燃料が噴射される。それとほぼ同時に、燃料通路42の高圧燃料は、インナニードル70の第2受圧面72に供給される。
さらに、圧力制御室41内の圧力が低下すると、インナニードル70に発生する反噴孔方向の力が勝り、第3シール部33から第3当接部71が離座し、第2噴孔20からも燃料が噴射される。
各噴孔10、20からの燃料噴射を停止する場合は、ECUの制御により制御弁を閉弁し、圧力制御室41内の圧力を徐々にコモンレールより供給される高圧燃料のコモンレール圧まで上昇させる。圧力が上昇すると、各ニードル60、70に発生する噴孔方向の力が勝り、各当接部61、62、71は各シール部31、32、33に着座し、第1、第2噴孔10、20からの燃料噴射が停止される。
ここで、本実施形態では、インナニードル70の開時には、アウタニードル70がリフト開始すると、インナニードル70の第2噴孔20側の端部と弁座30との間の燃料流路が、第2噴孔20の入口部21で急拡大するように構成さている。具体的には、図3に示すように、インナニードル70の開時に、インナニードル70の第2円錐台面74および円錐面75と、弁座30の第3シール部33との間に燃料通路45が形成される。円錐面75と弁座30との角度差α2が、第2円錐台面74と弁座30との角度差α1に比べて大きく形成されている。
これにより、円錐面75は、弁座30からの逃げ角を、第2噴孔20の上流側にある第2円錐台面74に比べて大きくできるので、燃料通路45を第2噴孔20の入口部21で急拡大することができる。
なお、ここで、弁座30からの逃げ角は、インナニードル70においては、図2および図3に示すように、円錐面75は、弁座30に対して下流側に向かうほど弁座30から遠のくように角度差α2が設定されている。また、アウタニードル60においては、図2に示すように、第1円錐台面65は、弁座30に対して角度差がほぼ零、もしくは上流側に向かうほど弁座30から遠のくように角度差が設定されている。
また、本実施形態では、ノズルボディ5の先端部6には、図2および図3に示すように、弁座30の下流側に燃料を溜めるサック室46が設けられており、第2噴孔20の入口部21がサック室46の内壁に開口している。このサック室46は、円錐面75とサック室46の内壁で区画されており、燃料溜めのための袋状の所定容積を有している。
なお、第2噴孔20の配置位置は、サック室46の内壁に第2噴孔20を配置するものに限らず、第3シール部33下流側であれば弁座30に第2噴孔を配置するものであってもよい。
なお、ここで、インナニードル70に形成される円錐面75は、インナニードル70の第2噴孔20の入口部21に対向する部位において、入口周りの燃料通路45を急拡大するリセス部77を構成する。リセス部77は、第2円錐台面74に対して円錐面75でインナニードル70を肉盗みしてえら得る。
次に、上述の構成を有する燃料噴射弁、特に第1噴孔10の下流側にあって、インナニードル70のリフト駆動により開閉される第2噴孔への燃料流れについて図4に従って説明する。図4において、インナニードル70が軸ずれを生じた場合での第2噴孔周りの燃料通路を示している。
なお、図11から図13は、本実施形態の効果を説明するための比較例の燃料噴射ノズル904であって、図13は、比較例の燃料噴射弁904におけるインナニードル970の軸ずれを生じた場合での第2噴孔20周りの燃料通路945を示している。
比較例の燃料噴射ノズル904では、インナニードル970と弁座30との間の燃料通路945において、図11および図12に示すように、第2円錐台974と弁座30との角度差α1がほぼ零、またはわずかに下流側に開く程度の角度差に設定されている。このため、図13に示すように、インナニードル970の軸970jがノズルボディ5の軸5jに対して軸ずれが生じてしまうと、燃料通路945は、燃料流れの流路幅が縮小する片側燃料通路部945nと、片側燃料通路部945の反対端側(図13では、便宜上図示の左側)で流路幅が拡大する反片側燃料通路部945wとが生じる。
このような比較例の燃料噴射ノズル904では、インナニードル970の軸ずれ分が、各第2噴孔20の入口部21へ流れる流路面積に差が生じてしまう。その結果、片側燃料通路部945n側にある第2噴孔20nでは、入口部21nに流入する燃料流れの燃料流量が減少する。一方、反片側燃料通路部945wにある第2噴孔20wでは、入口部21wに流入する燃料流れの燃料流量が増加する。その結果、第2噴孔20間で入口部21に流入する燃料流れにばらつきが生じ、第2噴孔20より噴射される燃料の燃料流量が第2噴孔20間でばらつくことになる。
これに対して本実施形態では、第2円錐台面74と円錐面75と弁座30との燃料通路45において、弁座30から円錐面75の逃げ角が、開度差α2に起因して、第2円錐台面74より大きく形成できるので、第2噴孔20の入口部21で燃料通路45の急拡大化が図れる。これにより、燃料通路45の流路面積を拡大することができるので、軸ずれが生じる場合において燃料通路45の流路面積の変動による第2噴孔20への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。図6に示すように、片側燃料通路部45n側にある第2噴孔20nであっても、反片側燃料通路部45wにある第2噴孔20wであっても、第2噴孔20n、20w間の入口部21n、21wへ流入する燃料流れのばらつきを抑えることができる。
なお、第2噴孔20は、サック室46の内壁に開口していることが好ましい。本実施形態の燃料通路45において、片側燃料通路部45nと反片側燃料通路部45wで燃料流量差が抑制されているが僅かにまだ差が残っている場合、サック室46に合流し燃料溜めされる燃料流れによって更にその差が緩和される。
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、本実施形態では、インナニードル70がリフトを開始する際に、第2噴孔を開閉するインナニードル70と、インナニードル70が着座および離座する第3シール部33を有する弁座30との間の燃料通路45を、第2噴孔20の入口部21で急拡大する形状としたので、軸ずれにより生じるおそれのある第2噴孔20n、20w間の入口部21n、21wへ流入する燃料流れのばらつきを抑えることができる。
したがって、軸ずれ等により第2噴孔20の上流側の、例えばアウタニードル60とシール部31、32との間の燃料流路で縮流等生じる場合があったとしても、上記燃料流路を介して燃料が供給される燃料通路45において、燃料通路45より第2噴孔20へ流入する燃料流れの圧力損失(圧損)等への影響を緩和することができる。その結果、第1噴孔10の下流側に位置する第2噴孔20への燃料流れのばらつきを抑制することが可能であり、従って、第2噴孔20への燃料流れのばらつきにより生じる、第2噴孔20間の燃料噴射量のばらつきや、第2噴孔20間の噴霧到達距離のばらつきが抑制される。
また、本実施形態では、上記燃料通路45を急拡大する形状として、インナニードル70には、第2噴孔20の入口部21周りの流路を急拡大するための逃げ角を形成するリセス部77としての円錐面75が設けられている。このようなリセス部77を設けることにより、燃料通路45の流路面積を入口部21にて拡大することができるので、軸ずれが生じる場合において燃料通路45の流路面積の変動による第2噴孔20への燃料流れの影響を極力小さく抑えることができる。
また、上記の燃料通路45を急拡大する形状を実現するため、本実施形態では、インナニードル70のシート部33側の端部には、第2噴孔20の入口部21の上流側に形成された上流側シート面(第2円錐台面)74と、リセス部77としての、上流側シート面74とは異なる傾斜角を有する円錐面75が設けられており、円錐面75と、シート部33を有する弁座30との角度差α2が、上流側シート面74と弁座30との角度差α1に比べて大きく設定されている。これにより、円錐面75は、シート部33からの逃げ角を、上流側シート面74に比べて大きく設定することできる。
したがって、第2噴孔20の入口部21で急拡大する燃料通路45の流路形状を、比較的簡素なインナニードル70形状によって形成することができる。
また、本実施形態では、第2噴孔20は、弁座30の下流側に形成されるサック室46の内壁に開口するように構成していることが好ましい。これにより、第2噴孔20を複数有する場合において、全ての第2噴孔20をサック室46の内壁に開口することで、軸ずれによる第2噴孔20間での燃料流れのばらつきの影響を更に効果的に緩和することが可能である。
例えば本実施形態の燃料通路45において、片側燃料通路部45nと反片側燃料通路部45wで燃料流量差が抑制されているが僅かにまだ差が残っている場合、サック室46に合流し燃料溜めされる燃料流れによって更にその差が緩和される。
(第2の実施形態)
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
第2の実施形態では、第1の実施形態で説明したインナニードル70に設けるリセス部の形状において、弁座30からの逃げ角を大きくする円錐面75に代えて、図5に示すように、第2円錐台面174に凹状に形成される凹状部173とする。図5は、本実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図6は、図5中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。
燃料噴射ノズル104は、図5に示すように、ノズルボディ105と、アウタニードル60と、インナニードル170とを備えている。
ノズルボディ105は、第2噴孔20が弁座30に形成されていることが、第1の実施形態のノズルボディ5と異なる。なお、サック室146の内壁には第2噴孔20が配置されていない。
インナニードル170の第2噴孔20の端部側には、図5および図6に示すように、第2円錐台面174と、円錐面175が形成されている。なお、円錐面175は、第2円錐台面175とともにサック室を区画するように構成されている。この円錐面175は、第2円錐台面174が第2噴孔20に対向する位置に配置されているのに対し、第2噴孔20に対向する位置に配置されていない。このため、インナニードル170のリフト動作中には、第2円錐台面174のみが第2噴孔20側のシール部133と対向しており、燃料通路145は、第2円錐台面174と弁座30との間で区画され、形成されることになる。
第2円錐台面174には、第3当接部171a、171bとの間に挟まれて、凹状の凹状部(以下、第2凹状溝)173が形成されている。第3当接部171a、171bのうちの一方(以下、一方当接部)171aは、弁座30側にある第3シール部33a、33bの一方(以下、一方シール部)33aに着座および離座可能である。また、第3当接部171a、171bのうちの他方(以下、他方当接部)171bは、第3シール部33a、33bの他方(以下、他方シール部)33bに着座および離座可能である。
第2噴孔20は、弁座30において一方シール部33aと他方シール部33bとの間に配置されている。
なお、上述の構成において、第2噴孔20に対して燃料流れの上流側にある一方当接部171aと、一方シール部33aとが油密に着座できるものであればよい。例えばインナニードル170が弁座30(詳しくは一方シール部33a)に着座するとき、他方当接部171bと他方シール部33bが着座していなくてもよい。
場合によっては、インナニードル170が弁座30に着座している間、他方当接部171bと他方シール部33bが着座せず、他方当接部171bと他方シール部33bとの間に僅かな隙間が発生するものであってもよい。このように構成されるものであっても、第2噴孔20とサック室146とが僅かな隙間を介して連通するだけであるので、インナニードル170の閉時には、実質的に第2噴孔20とサック室146とは閉塞される。
なお、ここで、インナニードル170に形成される凹状部としての第2凹状溝173は、インナニードル170の第2噴孔20の入口部21に対向する部位において、入口周りの燃料通路145を急拡大するリセス部177を構成する。リセス部177は、第2円錐台面174に対して第2凹状溝173で凹ますようにインナニードル70を肉盗みしてえら得る。
このような構成にしても、第2噴孔20の入口部21に対向される位置に配置される第2凹状溝173に起因して、燃料通路145を入口部21で急拡大する形状にできるので、第1の実施形態と同等な効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、インナニードル170の閉時に、第2噴孔20とサック室146とは閉塞されるので、第2噴孔20周りのデッドボリュームの低減ができる。
(第3の実施形態)
第2の実施形態では、入口周りの燃料通路145を急拡大するリセス部177をインナニードル170に設けた。
第2の実施形態では、入口周りの燃料通路145を急拡大するリセス部177をインナニードル170に設けた。
これに対して第3の実施形態では、図7に示すように、入口周りの燃料通路245を急拡大するリセス部237をノズルボディ205に設けた。図7は、本実施形態に係わる燃料噴射ノズルの主要部を示す部分的断面図である。図8は、図7中のインナニードルが軸ずれを生じた場合での燃料流路を示す模式的断面図である。図9は、図7中の弁ボディを、第2噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。
燃料噴射ノズル204は、図7に示すように、ノズルボディ205と、アウタニードル60と、インナニードル270とを備えている。
インナニードル270は、第2円錐台面174に肉盗みが設けられていないことが、第2の実施形態のインナニードル170と異なる。
ノズルボディ205の弁座30には、アウタニードル60の当接部61、62が着座および離座する第1、第2シール部31、32と、インナニードル270の当接部71が着座および離座する第3シール部33とが設けられている。
図7に示すように、第2噴孔20およびリセス部237としての第2凹状部(以下、環状溝と呼ぶ)236は、上記弁座30において、第3シール部の下流側に設けられている。この環状溝236は、第3シール部33と第2噴孔20の入口部21との間に配置され、燃料流れにおいて第3シール33と入口部21とが環状溝236により常に連通するようになっている。
環状溝236は、図7に示すように、入口部21側(燃料流れの下流側)の開口より第3シート部33側(燃料流れの上流側)の開口を大きく形成されている。
これによると、ノズルボディ205に設けられるリセス部237は、第3シール部33と第2噴孔20の入口部21との間を連通し、入口部21側より第3シート部33側を大きく開口するようにノズルボディ205を凹ます環状溝236が形成されているので、燃料流路245を第2噴孔20の入口部21で確実に急拡大することができる(図8参照)。
さらに本実施形態では、環状溝236は、図7および図9に示すように、弁座30の第3シール部33に沿って周方向に環状に形成されていることが好ましい。これにより、環状溝236によって各第2噴孔20の入口部21が互いに常に連通している(図9参照)。
このような構成にしても、ノズルボディ205に形成される環状溝236に起因して、燃料通路245を入口部21で急拡大する形状にできるので、第2の実施形態と同等な効果を得ることができる。
さらに本実施形態では、環状溝236は、弁座30に沿って周方向に環状に形成されているので、環状溝236によって各第2噴孔20の入口部21が連通しているため、軸ずれが生じる場合においてインナニードル270のリフトに対する燃料流路245の面積の変動を阻止することが可能である。したがって、軸ずれが生じる場合において燃料通路45の流路面積の変動による第2噴孔20への燃料流れの影響を防止することができる。
(第4の実施形態)
第4の実施形態では、第3の実施形態で説明した環状溝236に代えて、図10に示すように、第2噴孔20毎に入口部21周りに設けた逃げ溝336とする。図10は、本実施形態に係わる弁ボディを、第2噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。
第4の実施形態では、第3の実施形態で説明した環状溝236に代えて、図10に示すように、第2噴孔20毎に入口部21周りに設けた逃げ溝336とする。図10は、本実施形態に係わる弁ボディを、第2噴孔の入口部に向かって内部からみた矢視図である。
燃料噴射ノズル304は、ノズルボディ305と、アウタニードル60と、インナニードル270とを備えている。
ノズルボディ305は、上記の第2噴孔20毎に入口部21周りに設けた逃げ溝336のみが、第3の実施形態のノズルボディ205と異なる。
このような構成にしても、ノズルボディ305に形成される逃げ溝336に起因して、燃料通路245を入口部21で急拡大する形状にできるので、第3の実施形態と同等な効果を得ることができる。
さらに本実施形態では、逃げ溝336を、第2噴孔20毎に入口部21周りに限定して設けているので、逃げ溝336によるリセス部の無駄容積を低減することができる。
(他の実施形態)
(1)以上説明した本実施形態において、燃料通路45、145を第2噴孔20の入口部21で急拡大するためのインナニードル70、170に設けるリセス部77、177として、第2円錐面74に比べて弁座30からの逃げ角を大きくする円錐面75や、第2円錐面174に形成する凹状部173とした。このような円錐面75や凹状部173に限らず、燃料通路45、145を第2噴孔20の入口部21で急拡大する形状であればいずれの形状であってもよい。
(1)以上説明した本実施形態において、燃料通路45、145を第2噴孔20の入口部21で急拡大するためのインナニードル70、170に設けるリセス部77、177として、第2円錐面74に比べて弁座30からの逃げ角を大きくする円錐面75や、第2円錐面174に形成する凹状部173とした。このような円錐面75や凹状部173に限らず、燃料通路45、145を第2噴孔20の入口部21で急拡大する形状であればいずれの形状であってもよい。
(2)以上説明した本実施形態では、第1噴孔および第2噴孔のうち第2噴孔が下流側に配置されるものとして説明したが、このような構成に限らず、第1噴孔が下流側に配置されるものであってもよい。
(3)以上説明した本実施形態では、リセス部77、177、277を、インナニードル70、170およびノズルボディ205、305のいずれかに設けた。リセス部は、このような構成に限らず、インナニードルおよびノズルボディの両方に設ける構成としてもよい。
1 燃料噴射弁
2 ノズルホルダ部(ニードル駆動機構部)
4 燃料噴射ノズル(ノズル本体)
5 ノズルボディ(弁ボディ)
6 先端部
10 第1噴孔
20 第2噴孔
21 入口部
30 弁座
31 第1シール部(シール部)
32 第2シール部(シール部)
33 第3シール部(シール部)
45 燃料流路
46 サック室
60 アウタニードル
61 第1当接部(当接部)
62 第2当接部(当接部)
65 第1円錐台面(第1受圧面)
70 インナニードル
71 第3当接部(当接部)
72 第2受圧面
74 第2円錐台面(上流側シール面)
75 円錐面(傾斜面)
2 ノズルホルダ部(ニードル駆動機構部)
4 燃料噴射ノズル(ノズル本体)
5 ノズルボディ(弁ボディ)
6 先端部
10 第1噴孔
20 第2噴孔
21 入口部
30 弁座
31 第1シール部(シール部)
32 第2シール部(シール部)
33 第3シール部(シール部)
45 燃料流路
46 サック室
60 アウタニードル
61 第1当接部(当接部)
62 第2当接部(当接部)
65 第1円錐台面(第1受圧面)
70 インナニードル
71 第3当接部(当接部)
72 第2受圧面
74 第2円錐台面(上流側シール面)
75 円錐面(傾斜面)
Claims (8)
- 内外二重配置したニードルと、各ニードルが着座および離座するシート部の下流部に複数の噴孔とを備え、前記ニードルのリフト動作により前記複数の噴孔のうち一部の噴孔および全噴孔のいずれかを選択的に開閉する燃料噴射弁において、
前記ニードルは、前記シート部側の端部より高圧燃料を受圧し独立して離座可能なインナニードルおよびアウタニードルを有し、
前記複数の噴孔は、前記アウタニードルのリフト動作により開閉する第1噴孔と、前記シート部において前記第1噴孔の燃料流れの下流側に配置され、前記インナニードルのリフト動作により開閉する第2噴孔を有しており、
前記インナニードルが前記アウタニードルのリフト後にリフト開始するとき、前記インナニードルと前記シール部との間の燃料流路を、前記第2噴孔の入口部で急拡大する形状としたことを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記インナニードルと前記第2噴孔の前記入口部に対向する位置には、前記入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
前記リセス部は、前記インナニードルを肉盗みして形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記リセス部は、前記インナニードルの前記シート部に対向する部位にあって、前記第2噴孔の前記入口部の上流側に形成された上流側シート面とは異なる傾斜角を有する傾斜面を有しており、
前記傾斜面は、前記傾斜面と前記シート部との角度差が、前記上流側シート面と前記シート部との角度差に比べて大きく形成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。 - 前記リセス部は、前記インナニードルの前記第2噴孔の前記入口部に対向する位置に、前記インナニードルを凹ます凹状部が形成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。
- 前記シート部を有し、前記インナニードルの外側に配置された前記アウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
前記インナニードルと前記第2噴孔の前記入口部に対向する位置には、前記入口部周りの燃料流路を急拡大するリセス部が設けられており、
前記リセス部は、前記弁ボディを肉盗みして形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記リセス部は、前記シール部と前記第2噴孔の前記入口部との間を連通し、前記弁ボディを凹ます第2凹状部が設けられ、
前記第2凹状部は、前記入口部側の開口より前記シート部側の開口を大きく形成されていることを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射弁。 - 前記リセス部は、前記弁ボディの前記シート部の周方向に環状に形成されていることを特徴とする請求項5または請求項6に記載の燃料噴射弁。
- 前記シート部を有し、前記インナニードルの外側に配置された前記アウタニードルを軸方向に移動自在に収容する弁ボディを備え、
前記弁ボディは、前記シート部の下流側に燃料を溜めるサック室が設けられており、
前記第2噴孔は、サック室の内壁に開口していることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005358202A JP2007162535A (ja) | 2005-12-12 | 2005-12-12 | 燃料噴射弁 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009257314A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-11-05 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
JP2010164060A (ja) * | 2008-03-27 | 2010-07-29 | Denso Corp | 燃料噴射弁 |
JP2016061225A (ja) * | 2014-09-18 | 2016-04-25 | 株式会社豊田中央研究所 | 燃料噴射装置 |
-
2005
- 2005-12-12 JP JP2005358202A patent/JP2007162535A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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