JP2001153002A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】開弁時における応答性の低下を抑制するととも
に、噴射孔を形成する際の良好な加工性を確保すること
のできる燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】燃料噴射弁は、燃料が供給されるスワール
ノズル２に収納されたポペット９、スワールノズル２内
に嵌着され、ポペット９が摺動自在に貫通する貫通孔を
有するスワールカラー５、及びポペット９の弁座６の下
流側に形成され、その底面が球状凹面となるサックホー
ル８を備える。サックホール８と外部とは燃料を噴射す
るための噴射孔７により連通される。また、スワールノ
ズル２は、噴射孔の出口部分に位置するその外端面４ａ
が噴射孔７の延びる方向と直交するように形成される。
ポペット９が弁座６から離座して燃料噴射弁が開弁状態
になると、スワールカラー５のスワール溝５ｂを通過し
た燃料は旋回しながらサックホール８に導入され、同サ
ックホール８から噴射孔７を通じて噴射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は例えばガソリンエ
ンジン等に用いられる燃料噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の燃料噴射弁としては、例えば実開
昭６１−１７１８６９号公報に記載されるものが知られ
ている。図７に示すように、この燃料噴射弁は、本体２
と、同本体２の内部に往復動可能に設けられたポペット
９とを備えている。本体２の内部には、ポペット９が離
着座する弁座２ａが同本体９の内壁によって形成される
とともに、この弁座２ａの下流側にはサックホール８が
形成されている。更に、本体２には、燃料を噴射するた
めの噴射孔７が上記サックホール８と外部とを連通する
ようにして形成されている。一方、ポペット９には、上
記弁座２ａに接触する部分よりも上流側の外周面におい
て、同ポペット９の軸線に対し所定角度をもって傾斜し
た複数の溝１０が形成されている。

【０００３】こうした燃料噴射弁において、ポペット９
が弁座２ａから離座して開弁状態になると、燃料がこの
ポペット９と弁座２ａとの間を通じてサックホール８に
流入するようになる。ここで、ポペット９の上記傾斜溝
１０を通過する際に、燃料はその流れ方向がポペット９
の軸線に対して傾斜する方向に変更されるため、サック
ホール８内には燃料の旋回流（スワール流）が形成され
るようになる。こうした旋回流が形成されることによ
り、噴射孔７から噴射される燃料の微粒化が促進される
ようになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように、ポペット
９に傾斜溝１０を形成することにより、確かにサックホ
ール８内に旋回流を形成して噴射燃料の微粒化を促進す
ることができるようになる。

【０００５】しかしながら、このように旋回流を形成す
べく燃料を傾斜溝１０内に通過させるようにすると、こ
れら傾斜溝１０が形成されるポペット９に対しては、こ
れを閉弁方向に付勢する力が作用するようになる。そし
て、こうした付勢力がポペット９に作用すると、燃料噴
射弁が開弁する際の応答性が低下するようになる。

【０００６】また、従来の燃料噴射弁にあっては、こう
した応答性低下に加え、以下のような問題も無視できな
いものとなっている。即ち、噴射孔７は通常、本体２の
外側からサックホール８内に向けて穴加工することによ
り形成されるが、本体２の下端は球状の凸部になってい
るため、この穴加工に際しては精度が確保され難い傾向
がある。その結果、噴射孔７を所望の形状に加工するこ
とが困難になり、噴霧形状等、燃料の噴霧特性について
もその悪化が避けきれないものとなっていた。

【０００７】この発明は、こうした実情に鑑みてなされ
たものであり、その目的は開弁時における応答性の低下
を抑制することができるとともに、噴射孔を形成する際
の良好な加工性を確保することのできる燃料噴射弁を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、燃料が供給される本体に
収容されたポペットと、前記本体内に嵌着され、前記ポ
ペットが摺動自在に貫通する貫通孔を有すると共に前記
本体内を流れる燃料に旋回流を与えるスワールカラー
と、前記本体内における前記ポペットの弁座の下流側に
前記燃料の旋回流を導入するように形成され、その底面
が球状凹面となるサックホールと、前記本体に前記サッ
クホールの底面から外部に貫通するように形成された噴
射孔とを備え、前記本体は、前記噴射孔の出口部分に位
置するその外端面が前記噴射孔の延びる方向と直交する
ように形成されてなる燃料噴射弁をその要旨とする。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
燃料噴射弁において、前記噴射孔は前記サックホールの
底面においてその最下部から外部に貫通するように形成
されることをその要旨とする。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１又は２
記載の燃料噴射弁において、前記サックホールの内側面
は、底面側に向けて徐々に開口面積が狭くなるテーパ状
に形成されることをその要旨とする。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３
のいずれかに記載の燃料噴射弁において、前記ポペット
の弁座の近傍で前記スワールカラーの下端面と前記本体
の下部内面とが当接し、前記スワールカラーの下端面に
形成された溝によって燃料に旋回流を与える流路が構成
されることをその要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態にか
かるガソリンエンジン用の燃料噴射弁を図１から図６を
参照して説明する。

【００１３】図１に示す燃料噴射弁１の先端部にスワー
ルノズル２が設けられている。図２に示すように、同ノ
ズル２の外壁３は円筒壁３ａと端面壁３ｂとからなり、
この端面壁３ｂの外面中央部に噴射口部４が突設されて
いる。この端面壁３ｂの内側で円筒壁３ａ内に円筒状の
スワールカラー５（スワール発生手段）が嵌着されて同
カラー５の一端面が端面壁３ｂの内面に当接している。
噴射口部４内において端面壁３ｂの内面側に断面円形状
の弁座６が形成されているとともに、端面壁３ｂの外面
側に断面円形状の噴射孔７が形成され、この弁座６と噴
射孔７とが特殊形状のサックホール８により連通されて
いる。ポペット９はスワールカラー５内に挿嵌され、同
カラー５の中心に沿うように移動して弁座６を開閉する
ようになっている。図３に示すように、スワールカラー
５の外周面には複数の連通溝５ａが同カラー５の両端面
間に渡り形成されて周方向へ等間隔で並設されている。
図４に示すように、スワールカラー５の両端面のうち弁
座６に面する一端面には複数のスワール溝５ｂが渦巻き
状に形成され、この各スワール溝５ｂが各連通溝５ａと
弁座６とに連通している。

【００１４】この燃料噴射弁１は一般に電磁ポペット弁
と言われるものであって、弁座６の閉状態ではポペット
９が圧縮コイルばね１０の弾性力により付勢されて弁座
６に圧接されているが、弁座６の開状態ではソレノイド
１１の励磁によりポペット９が圧縮コイルばね１０の弾
性力に対抗する方向へ移動して弁座６から離れるように
なっている。そして、供給口１２に流入された燃料は、
詳細に図示しない弁内通路を通って前記スワールカラー
５の各連通溝５ａから各スワール溝５ｂ及び弁座６に至
るようになっている。弁座６が開くと、各スワール溝５
ｂで発生した燃料のスワールはサックホール８を通って
噴射孔７から噴霧状態で噴射されるようになっている。

【００１５】特に本実施の形態では、前記サックホール
８の形状を改良している。図２及び図５を参照してこれ
を詳述する。前記ポペット９の移動方向に沿うポペット
９の軸心９ａは弁座６の中心を通る。スワールが弁座６
からサックホール８に流入した直後の状態で、サックホ
ール８内のスワール旋回中心線Ｓはこの軸心９ａの延長
線上にある。噴射方向に沿う噴射孔７の中心線７ａはこ
のスワール旋回中心線Ｓの周辺で同中心線Ｓに対し角度
θだけ傾斜している。スワール旋回中心線Ｓに対し直交
する平面上でサックホール８を切断した横断面を考慮す
ると、各横断面上の孔１３，１４，１５，１６，１７は
円形状をなし、各円孔１３，１４，１５，１６，１７の
半径Ｒ13〜Ｒ17は弁座６から噴射孔７に近づくほど小さ
くなっている。各円孔１３，１４，１５，１６，１７の
中心１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａはそれぞ
れ噴射孔７の中心線７ａの延長線上に位置している。即
ち、サックホール８の形状を幾何学的に表現すれば、弁
座６に面する底面の中心と噴射孔７の中心線７ａ上にあ
る頂点とを結ぶ重心軸が、この底面の中心を通る直交軸
であるスワール旋回中心線Ｓに対し、角度θだけ傾斜し
た円錐形状になっている。

【００１６】一方、端面壁３ｂに突設された噴射口部４
においてその外端面４ａは、スワール旋回中心線Ｓに対
する交点を頂点とする直円錐形状をなし、噴射孔７付近
でその中心線７ａに対し直交している。従って、同中心
線７ａに沿う噴射孔７の内外端長さＬは噴射孔７の外周
のどの位置で測定してもほぼ等しくなっている。

【００１７】本実施の形態にかかるスワールノズル２で
は、スワール旋回中心線Ｓに対し直交する平面上で回転
するスワールの回転中心が、噴射孔７の中心線７ａに沿
う直線上の軌跡をほぼ描きながら、スワールが噴射孔７
に至る点にある。従って、サックホール８内でのスワー
ルの摩擦損失が極めて小さくなり、回転力の強いスワー
ルが噴射孔７に送られる。スワールの回転力が強いと、
燃料の微粒化が促進されるとともに、噴霧角度αが大き
くなって燃焼室内への噴霧の広がりが良くなり、燃焼効
率を高めることができる。

【００１８】また、前記噴射孔７の内外端長さＬはその
外周全体にわたりほぼ等しいため、噴霧状態即ち微粒化
された粒子の密度が均一になり、燃焼効率が高められ
る。前記サックホール８の成形は放電加工により行って
いる。そのほか、メタルインジェクションやロストワッ
クス鋳造などを利用してもよい。より製造コストを低減
する場合には、図６に示すように、複数のパンチＰによ
りサックホール８を順次成形し、その後噴射孔７を加工
するようにしてもよい。

【００１９】前述した実施の形態では、サックホール８
の各円孔１３，１４，１５，１６，１７の中心１３ａ，
１４ａ，１５ａ，１６ａ，１７ａが噴射孔７の中心線７
ａ上に位置することを明言したが、これは理想的な形状
設定であり、これらの中心１３ａ，１４ａ，１５ａ，１
６ａ，１７ａはこの中心線７ａの周辺にあれば、十分な
効果を発揮すると考えられる。ここに中心線７ａの周辺
とは、例えば、断面円形状をなす噴射孔７の直径Ｄの範
囲を言う。なお、サックホール８の断面形状や噴射孔７
の断面形状はいずれも円形状になっているが、それらは
スワール旋回中心線Ｓや噴射孔７の中心線７ａを中心と
する正確な円形を意味するものではなく、効果を発揮す
る範囲で誤差は許されるものとする。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、本体内を流れる燃料
に旋回流を与えるスワールカラーに対してポペットを摺
動自在に貫通させるようにしているため、ポペットを閉
弁方向に付勢する力がスワールカラーから同ポペットに
作用するのを極力回避することができ、開弁時の応答性
低下を抑制することができるようになる。

【００２１】しかも、本体は、前記噴射孔の出口部分に
位置するその外端面が噴射孔の延びる方向と直交するよ
うに形成されているため、同噴射孔を本体に形成する際
の良好な加工性を確保することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本実施の形態にかかる燃料噴射弁を示
す正面図であり、（ｂ）は同じく縦断面図である。

【図２】図１（ｂ）に示す燃料噴射弁においてそのスワ
ールノズルを示す部分拡大断面図である。

【図３】図２のＸ−Ｘ線断面図である。

【図４】図２のＹ−Ｙ線断面図である。

【図５】（ａ）は図２のスワールノズルにおいてその弁
座とサックホールと噴射孔とを示す部分拡大断面図であ
り、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図であり、（ｃ）は
（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−
Ｃ線断面図であり、（ｅ）は（ａ）のＤ−Ｄ線断面図で
あり、（ｆ）は（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。

【図６】サックホールの別例であってその製造手順を示
す部分拡大断面図である。

【図７】従来の燃料噴射弁においてそのスワールノズル
を示す部分拡大断面図である。

【符号の説明】

１…燃料噴射弁、２…スワールノズル、４…噴射口部、
４ａ…外端面、５…スワール発生手段としてのスワール
カラー、６…弁座、７…噴射孔、７ａ…中心線、８…サ
ックホール、９…ポペット、９ａ…軸心、１３…円孔、
１３ａ…中心、１４…円孔、１４ａ…中心、１５…円
孔、１５ａ…中心、１６…円孔、１６ａ…中心、１７…
円孔、１７ａ…中心、Ｓ…スワール旋回中心線、θ…噴
射角度、α…噴霧角度。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】燃料が供給される本体に収容されたポペッ
   トと、前記本体内に嵌着され、前記ポペットが摺動自在
   に貫通する貫通孔を有すると共に前記本体内を流れる燃
   料に旋回流を与えるスワールカラーと、 前記本体内における前記ポペットの弁座の下流側に前記
   燃料の旋回流を導入するように形成され、その底面が球
   状凹面となるサックホールと、 前記本体に前記サックホールの底面から外部に貫通する
   ように形成された噴射孔とを備え、 前記本体は、前記噴射孔の出口部分に位置するその外端
   面が前記噴射孔の延びる方向と直交するように形成され
   てなることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】前記噴射孔は前記サックホールの底面にお
   いてその最下部から外部に貫通するように形成されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】前記サックホールの内側面は、底面側に向
   けて徐々に開口面積が狭くなるテーパ状に形成されるこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の燃料噴射弁。
4. 【請求項４】前記ポペットの弁座の近傍で前記スワール
   カラーの下端面と前記本体の下部内面とが当接し、前記
   スワールカラーの下端面に形成された溝によって燃料に
   旋回流を与える流路が構成されることを特徴とする請求
   項１乃至３のいずれかに記載の燃料噴射弁。