JPH10213053A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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- JPH10213053A JPH10213053A JP9016366A JP1636697A JPH10213053A JP H10213053 A JPH10213053 A JP H10213053A JP 9016366 A JP9016366 A JP 9016366A JP 1636697 A JP1636697 A JP 1636697A JP H10213053 A JPH10213053 A JP H10213053A
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Abstract
て、従来の切削加工によるバリの発生を防止し複雑な形
状にも対応できると共に、低コストで大量生産を可能に
することを目的とする。 【解決手段】 中空状の弁本体9の一端に設けられ噴射
孔10を有する弁座11と、弁座11に離接して噴射孔
10を開閉する弁体12と、弁体12を囲んで弁体12
を摺動可能に支持すると共に噴射孔10に流入する流体
に旋回を与える旋回体13を備えた燃料噴射弁におい
て、旋回体13を金属粉末射出成形により製作した。
Description
室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁の構造に関
するものである。
て燃焼室に燃料を直接噴射する形式の燃料噴射弁におい
ては、燃焼室への燃料の噴霧を適切に行われなければな
らない。このための一方法として、噴射される燃料流に
旋回体により旋回エネルギーを与えて燃料噴射孔から噴
射する装置があった。
64−36972号公報に示された装置を例に説明す
る。図10(a)は燃料噴射弁の噴射孔付近を示す側面
断面図、図10(b)はスワーラ(旋回体)の平面図で
ある。図において、可動弁101は電磁駆動手段により
上下方向に駆動され、バルブガイド105の円錐座面1
05bと離接することにより弁の開閉を行い、燃料噴射
孔105aから燃料が噴射される。一方、バルブガイド
105の円錐座面105bには、この座面105bと同
じ角度の円錐面を有するスワーラ(旋回体)102が配
置されており、このスワーラ102の外周部には2本以
上の渦巻状の燃料溝102bが形成されている。スワー
ラ102の中心軸に沿った透孔102aには可動弁10
1が摺動自在に設置され、スワーラ102の円錐面の底
面とヨーク107と一体的に固定されたストッパ104
との間には、弾性部材103が介装されて、スワーラ1
02を円錐座面105bに向けて付勢している。
料通路から導入された燃料は、ストッパ104、弾性部
材103の通路103bを通り、スワーラ102の燃料
溝102bを介してバルブガイド105の燃料噴射孔1
05aからエンジンのシリンダ内に噴射される。すなわ
ち、燃料流は、渦巻き状のスワーラ溝102bを介して
旋回エネルギーが与えられ、バルブガイド105のオリ
フィス孔105aで絞られ燃料の微粒化が行われて噴射
される。
いて、燃料流に旋回エネルギーを与える旋回体(スワー
ラ)は一般に切削等により加工製作されてきたが、この
ような切削加工の場合、大量生産を行っても製造コスト
が高くつくという問題があった。
ためになされたもので、燃料に旋回力を与える旋回体の
製作について低コストで大量生産を可能にすること。ま
た、同時に従来の切削加工によるバリの発生を防止し、
複雑な形状にも対応できるようにすることを目的とす
る。
状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有
する弁座と、弁座に離接して噴射孔を開閉する弁体と、
弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持すると共に噴射孔に
流入する流体に旋回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁
において、旋回体を金属粉末射出成形により製作した。
て旋回体の弁座に当接する第1端面に、弁軸の径方向内
側に向かって延びる旋回溝を有している。
の弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座と、弁座
に離接して噴射孔を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体
を摺動可能に支持すると共に噴射孔に流入する流体に旋
回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、旋回体
の弁座に当接する第1端面に弁軸の径方向内側に向かっ
て延びる旋回溝を設け、旋回溝の溝入口の溝幅が溝出口
の溝幅より広く、溝入口の流路断面積が溝出口流路断面
積より大きいことを特徴とする。
の弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座と、弁座
に離接して噴射孔を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体
を摺動可能に支持すると共に噴射孔に流入する流体に旋
回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、旋回体
の弁座に当接する第1端面に弁軸の径方向内側に向かっ
て延びる旋回溝を設け、旋回溝の溝底面が軸方向に傾斜
させ、溝入口の流路断面積が溝出口流路断面積より大き
いことを特徴とする。
の弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座と、弁座
に離接して噴射孔を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体
を摺動可能に支持すると共に噴射孔に流入する流体に旋
回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、旋回体
の弁座に当接する第1端面に弁軸の径方向内側に向かっ
て延びる旋回溝を設け、旋回溝の断面形状を半円若しく
は半円より小さい円の一部とするようにした。
の発明において、旋回体を金属粉末射出成形により製作
したことを特徴とする。
内噴射用燃料噴射弁1の全体構成を示す側面断面図であ
る。図において、筒内噴射用燃料噴射弁1は、ハウジン
グ本体2と、このハウジング本体2の一端にかしめ等さ
れ先端がホルダ35により被覆された弁装置3とにより
構成されている。ハウジング本体2の他端には燃料供給
管4が接続され、この燃料供給管4から燃料フィルタ5
7を介して筒内噴射用燃料噴射弁1内に高圧の燃料が供
給される。また、筒内噴射用燃料噴射弁1の先端部は内
燃機関のシリンダヘッド5の噴射弁挿入孔6に挿入さ
れ、ウエーブワッシャ60等によりシールされて取り付
けられている。
8を有する段付中空円筒形の弁本体9と、弁本体9内で
中心孔先端に固着されて燃料噴射孔10を有する弁座1
1と、ソレノイド装置50(後述)により弁座11に離
接して燃料噴射孔10を開閉する弁体であるニードル弁
12と、ニードル弁12を軸方向に案内すると共に、径
方向内向きに弁座11の燃料噴射孔10に流れ込もうと
する燃料に旋回運動を与える旋回体13とから構成され
る。
弁1をシリンダヘッド5に取り付けるためのフランジ3
0aを有する第1ハウジング30と、ソレノイド装置5
0を装着した第2ハウジング40を備えている。ソレノ
イド装置50は、コイル51を巻回したボビン52と、
このボビン52の内周部に設置されたコア53とを有
し、コイル51の巻線は端子56に接続されている。コ
ア53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、スプリング55がスリ
ーブ54とニードル弁12の他端部間に懸架されてい
る。
3の先端に対向するように可動アマチュア31が取り付
けられており、また、ニードル弁12の中間部には、ニ
ードル弁12を弁本体9の内周面に沿って摺動案内させ
るガイド12aと、第1ハウジング30に設置されたス
ペーサ32と当接するニードルフランジ12bが設けら
れている。
す側面断面図、図3は旋回体13を弁座11側から見た
正面図である。図において、旋回体13は、中心に弁体
であるニードル弁12を囲んで軸方向に摺動可能に支持
する中心孔15を有するほぼ中空円筒形状であり、その
先端(弁座)側では傾斜面(第1端面)16を有する略
中空円錐形状と成っている。この旋回体13は、弁装置
3内に組み立てられた時、弁軸から所定角度傾斜してい
る弁座11の傾斜面11bとほぼ同傾斜角を有し上記傾
斜面11bに接する第1端面16と、弁座11と反対側
の第2端面17と、これらの端面間にあって中空のハウ
ジングの一部である弁本体9の内周面18に接する部分
を有する周面19とを有している。
で弁本体9の内周面18の肩部20に当接して支持され
ており、また径方向に延びた通路溝21が形成されてい
て、第2端面17の内周部から外周部に燃料が流れるこ
とができるように構成されている。
に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成
されており、その結果、周面19には弁本体9の内周面
18に当接して弁本体9に対する位置を規定する複数の
外周面部分19aと、これら外周面部分間に設けられた
平坦面であって、内周面18と共に燃料の軸方向流路2
2を形成する流路部分19bとが形成されている。これ
らの軸方向流路22は弁本体9の内周面18と平坦な流
路部分19bとの間の間隙であり、その断面形状が略片
面凸レンズ状となる。
所定角度噴射孔10に向けて傾斜している第1端面16
には、第1端面16の中心孔15に隣接する内周辺に形
成された所定幅の内周環状溝24と、一端で周面19の
流路部分19bに接続されて、そこからほぼ径方向内側
に延びて、他端で内周環状溝24に接線方向に接続され
た旋回溝25とが設けられ、上記内周環状溝24により
燃料流の旋回力を強化し安定化させる旋回室Wを構成し
ている。
成形された焼結材により製作されている。
する。まず図1において、外部より端子56を介してソ
レノイド装置50のコイル51に通電すると、可動アマ
チュア31、コア53、ハウジング本体2で構成される
磁気通路に磁束が発生し、可動アマチュア31はスプリ
ング55の弾性力に抗してコア53側へ吸引される。そ
して、可動アマチュア31と一体のニードル弁12はそ
のニードルフランジ12bがスペーサ32に当接するま
で所定ストローク図示右側へ移動する。なお、ニードル
弁12はガイド12aにより弁本体9の内周面に案内保
持されている。
12の先端部が弁座11から離れて間隙が形成される
と、燃料供給管4から導入される高圧の燃料は、弁本体
9とニードル弁12間の通路から、まず旋回体13の第
2端面17の通路溝21を通って周面の軸方向流路22
に流れ込む。そして、旋回体13の所定角度傾斜した第
1端面16の旋回溝25に流入して径方向内側に流れ、
第1端面16の内周環状溝24内へその接線方向に流れ
込み、内周環状溝24で構成する旋回室Wにおいて旋回
流を形成する。その後、弁座11の噴射孔10内に入っ
てその先端出口から噴霧される。
体13は弁体であるニードル弁12を摺動可能に支持し
ているのであるが、この旋回体13を高密度化が可能
で、硬度を高くすることができる金属粉末射出成形によ
り製作するようにしたので、切削加工時と同等の寸法精
度及び耐摩耗性を確保しながら、低コストで大量生産が
可能となる効果がある。
り製作することにより、切削加工では製作困難な形状を
作成することができ、更に切削加工時に発生していたバ
リも防ぐことができる。
に示す燃料噴射弁及び旋回体の構成を例に挙げて説明し
たが、燃料流に旋回力を与える旋回体の構成一般、例え
ば従来例の図10の旋回体等を金属粉末射出成形の焼結
材により製作することにより、同様の効果を奏すること
ができる。更に、上記実施の形態1では、燃料流に旋回
を与える方法として旋回体に旋回溝を形成したものにつ
いて説明したが、別の方法により燃料流に旋回を与える
形式の燃料噴射弁に適用しても良い。
筒内噴射用燃料噴射弁の先端部付近の拡大断面図を示
し、図5は図4の噴射孔側からみた旋回体13を示す。
本実施の形態による旋回体13は、ニードル弁12を軸
方向に摺動可能に支持する略中空円筒形状であり、弁座
11のほぼ弁軸に対して垂直な平坦面110bに接する
第1端面160と、弁座11と反対側の第2端面17
と、これらの端面間にあって弁本体の内周面18に接す
る周面19とを有している。旋回体13の第2端面17
は弁本体9の肩部20に当接して支持され径方向に延び
た通路溝21が形成されている。また、旋回体13の周
面19と弁本体9の内周面18の間には、燃料の軸方向
流路22が形成されている。
回体13の第1端面160には、内周環状溝24と、溝
入口の幅Y1が溝出口の幅Y2より広い旋回溝25が設
けられている。また、内周環状溝24により燃料流の旋
回力を強化し安定化させる旋回室Wを構成している。
旋回溝形状を有するため、金属粉末射出成形された焼結
材により製作されるのが好ましい。
体13の第2端面17の通路溝21を通って周面の軸方
向流路22に流れ込む。そして、旋回体13の第1端面
160に形成された溝入口の幅Y1が溝出口の幅Y2よ
り広い旋回溝25に流入して径方向内側に流れ、第1端
面160の内周環状溝24内へその接線方向に流れ込
み、内周環状溝24で構成する旋回室Wにおいて旋回流
を形成する。その後、弁座11の噴射孔10内に入って
その先端出口から噴霧される。
体13の旋回溝25の溝入口の幅Y1を溝出口の幅Y2
より広くすることにより、旋回溝25から内周環状溝2
4に流入する燃料流の旋回力が強化される。また、旋回
体13の最小流路面積を旋回溝出口部分とすることによ
り、旋回溝出口部分の流路断面積のみを管理することで
燃料に与える旋回のばらつきを抑え、燃料噴霧の最適制
御を可能にする。更に、旋回体13を金属粉末射出成形
により製作することにより、切削加工では困難な本実施
形態の溝のような複雑な形状を製作でき、切削加工時に
発生していたバリも防ぐことができる。
5のように、旋回体13の旋回溝25を弁軸に対してほ
ぼ垂直な第1端面160に形成した構造例について説明
したが、図2及び図3のように、弁軸から所定角度傾斜
している第1端面16に旋回溝25を形成した旋回体に
ついて、上記溝幅を適用しても同様の効果を有し、ま
た、その他旋回溝を有する旋回体一般の構造に適用可能
である。
筒内噴射用燃料噴射弁の先端部付近の拡大断面図を示
し、図7は図6の噴射孔側からみた旋回体13を示す。
この実施の形態3では、弁座11の面110bに接する
旋回体13の第1端面160には、溝入口の高さZ1が
溝出口の高さZ2より大きく、溝底面25aが弁座11
に対して所定角度傾斜している旋回溝25と、燃料流の
旋回力を強化し安定化させる旋回室Wを構成する内周環
状溝24が設けられている。そして、上記旋回体13は
複雑な形状、特に旋回溝形状に対処するため、金属粉末
射出成形された焼結材により製作されている。
体13の第2端面17の通路溝21を通って周面の軸方
向流路22に流れ込む。そして、旋回体13の第1端面
160に形成された溝入口の高さZ1が溝出口の高さZ
2より広く溝底面25aが弁座11に対して所定角度傾
斜している旋回溝25に流入して径方向内側に流れ、第
1端面160の内周環状溝24内へその接線方向に流れ
込み、内周環状溝24で構成する旋回室Wにおいて旋回
流を形成する。その後、弁座11の噴射孔10内に入っ
てその先端出口から噴霧される。
に旋回を与える旋回体13の旋回溝底面25aを軸方向
に傾斜させることにより、燃料に軸方向の流体力と絞り
効果による弁周回りの強力な旋回力が与えられ、燃料流
のさらなる旋回力の強化と安定化が図れる。また、旋回
体13の最小流路面積を旋回溝出口部分とすることによ
り、旋回溝出口部分の流路断面積のみを管理することに
より燃料に与える旋回のばらつきを抑え、燃料噴霧の最
適制御を可能にする。更に、旋回体13を金属粉末射出
成形により作成することにより、切削加工では困難な本
実施の形態の溝のような複雑な形状を製作でき、切削加
工時に発生していたバリも防ぐことができる。
旋回体を噴射孔側からみた図を示し、図9はこの旋回体
の旋回溝の断面形状を示す。この実施の形態4では、旋
回体13の第1端面160に、その断面形状が弁座側の
端面開口径を直径とする半円若しくは半円より小さい円
の一部となっている旋回溝25を形成している。その他
の構成は上記実施の形態と同様である。
て、燃料流は旋回体13の第2端面17の通路溝21を
通って周面の軸方向流路22に流れ込む。そして、旋回
体13の第1端面160に形成された断面形状が半円若
しくは半円より小さい円の一部となっている旋回溝25
に流入して径方向内側に流れ、第1端面160の内周環
状溝24内へその接線方向に流れ込み、内周環状溝24
で構成する旋回室Wにおいて旋回流を形成する。その
後、弁座11の噴射孔10内に入ってその先端出口から
噴霧される。
る旋回体13の旋回溝断面形状を半円若しくは半円より
小さい円の一部とすることにより、溝の流路面積に対す
る表面積比が大きくなり、流路抵抗が低減し、燃料に与
える旋回を強化することが可能となる。また、旋回体の
製作方法を金属粉末射出成形とすることにより切削加工
よりも簡単かつ低コストで大量生産を可能にする。
形状を半円若しくは半円より小さい円の一部としたが、
半楕円形又はその一部、その他の円形状であっても良
い。
おいて、旋回体を金属粉末射出成形の焼結体により製作
するのが好ましいとしたが、特に組立時の精度が必要な
場合には、必要に応じて旋回体の内径、外径、両端面に
対して仕上げ加工(研削)を行う。
回体を金属粉末射出成形により製作することにより、切
削加工では製作困難な形状を作成することができ、更に
切削加工時に発生していたバリも防ぐことができる。
動可能に支持しているのであるが、この旋回体を高密度
化することが可能となり、硬度を高くすることができ
る。その結果、切削加工時と同等の寸法精度及び耐摩耗
性を確保しながら、低コストで燃料噴射弁の大量生産が
可能となる。
の溝入口の幅Y1を溝出口の幅Y2より広くすることに
より、燃料流の旋回力が強化される。また、旋回体の最
小流路面積を旋回溝出口部分とすることにより、旋回溝
出口部分の流路断面積のみを管理することで燃料に与え
る旋回のばらつきを抑え、燃料噴霧の最適制御を可能に
する。
える旋回体の旋回溝底面を軸方向に傾斜させることによ
り、燃料に軸方向の流体力と絞り効果による弁周回りの
強力な旋回力が与えられ、燃料流のさらなる旋回力の強
化と安定化が図れる。また、旋回体の最小流路面積を旋
回溝出口部分とすることにより、旋回溝出口部分の流路
断面積のみを管理することにより燃料に与える旋回のば
らつきを抑え、燃料噴霧の最適制御を可能にする。
断面形状を半円若しくは半円より小さい円の一部とする
ことにより、溝の流路面積に対する表面積比が大きくな
り、流路抵抗が低減し、燃料に与える旋回を強化するこ
とが可能となる。
噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。
示す側面断面図である。
図である。
付近の詳細を示す側面断面図である。
図である。
付近の詳細を示す側面断面図である。
図である。
旋回体の図である。
す図である。
す図である。
10 燃料噴射孔、11 弁座、11,110b 弁座
の当接面、12 ニードル弁(弁体)、13旋回体、1
6,160 旋回体の第1端面、24 内周環状溝、2
5 旋回溝、25a 旋回溝底面、W 旋回室。
Claims (6)
- 【請求項1】 中空状の弁本体と、この弁本体の一端に
設けられ噴射孔を有する弁座と、上記弁座に離接して上
記噴射孔を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体
を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔に流入する流体
に旋回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体を金属粉末射出成形により製作したことを特
徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項2】 上記旋回体は上記弁座に当接する第1端
面を備え、この第1端面には弁軸の径方向内側に向かっ
て延びる旋回溝を有していることを特徴とする請求項1
記載の燃料噴射弁。 - 【請求項3】 中空状の弁本体と、この弁本体の一端に
設けられ噴射孔を有する弁座と、上記弁座に離接して上
記噴射孔を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体
を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔に流入する流体
に旋回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は上記弁座に当接する第1端面を備え、この
第1端面には弁軸の径方向内側に向かって延びる旋回溝
を有し、上記旋回溝の溝入口の溝幅が溝出口の溝幅より
広く、溝入口の流路断面積が溝出口流路断面積より大き
いことを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項4】 中空状の弁本体と、この弁本体の一端に
設けられ噴射孔を有する弁座と、上記弁座に離接して上
記噴射孔を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体
を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔に流入する流体
に旋回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は上記弁座に当接する第1端面を備え、この
第1端面には弁軸の径方向内側に向かって延びる旋回溝
を有し、上記旋回溝の溝底面が軸方向に傾斜し、溝入口
の流路断面積が溝出口流路断面積より大きいことを特徴
とする燃料噴射弁。 - 【請求項5】 中空状の弁本体と、この弁本体の一端に
設けられ噴射孔を有する弁座と、上記弁座に離接して上
記噴射孔を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体
を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔に流入する流体
に旋回を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は上記弁座に当接する第1端面を備え、この
第1端面には弁軸の径方向内側に向かって延びる旋回溝
を有し、上記旋回溝の断面形状が半円若しくは半円より
小さい円の一部となっていることを特徴とする燃料噴射
弁。 - 【請求項6】 上記旋回体を金属粉末射出成形により製
作したことを特徴とする請求項3から請求項5のいずれ
か1項に記載の燃料噴射弁。
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