JP2002130081A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 スワールの発生を最大限に起すことと、燃料
が断続して噴射するとき、圧力を最大限に生かした燃料
噴射弁を提供する。 【解決手段】 弁ボディ１３の内凹みとスワーラ３０の
間には旋回流室３１を有し、スワーラ３０の上面から旋
回流室３１への通孔と旋回流室３１から弁座１３ａへと
達するスワールを発生させる通孔が形成されている。ス
ワールを発生させる通孔は弁座１３ａと同一面に作ら
れ、当接部２０ａが弁座１３ａから離座すると燃料は側
壁に激突することなく流れ、スワールの速度減少は起こ
らない。また、当接部２０ａが弁座１３ａに着座し、燃
料噴射を止めると、圧力が逆に伝播を起こし、弁座１３
ａ付近の燃料は圧力が減少し、次に当接部２０ａが弁座
１３ａから離座すると圧力の低い燃料は十分な噴射速度
を得られずに噴射することになる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、例えば自動車の
内燃機関（以下エンジンと称す）に燃料を噴射する燃料
噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】 この種の燃料噴射弁はニードル弁形状
からなる弁部材を弁ボディに住復移動可能に支持してあ
り、噴射弁の下流側に形成された弁座から弁部材を離座
したり着座したりすることにより噴孔を開閉している。
このような燃料噴射弁では、燃料消費量の低減、排気エ
ミッションの向上、エンジンの安定した運転性などの観
点から、噴孔から噴射される「燃料の微粒化」が重要な
要素であり、特に筒内直接噴射式エンジン用の燃料噴射
弁の場合、「燃料の微粒化」は最も重要な要素の一つで
ある。そして、筒内直接噴射式エンジン用の燃料噴射弁
として、弁ボディ内部に旋回流（スワール）を形成する
ことにより、燃料微粒化を促進し、噴霧特性の制御をす
るようにしたスワール式燃料噴射弁が知られている。

【０００３】 係るスワール式燃料噴射弁としては、
燃料をスワールにするための部材を弁ボディ内部に設け
た燃料噴射弁、弁部材に燃料スワール機構を設けた燃
料噴射弁が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】 ところが、弁ボディ
内の燃料を従来技術の方法を用いると、スワールをかけ
るべく通孔から流れる燃料は弁ボディや弁部材の側壁に
激突するように流れる。このことでスワールが低下する
ことと噴射速度の低下を招いていた。

【０００５】 また、弁部材の弁座への離着座を繰り返
し行う断続噴射では着座中の燃料は弁部材へ弁座近傍の
圧力が一瞬高くなるがその後逆流が始まるため、離座す
る瞬間には圧力が減少し噴射圧の低下を招く問題があっ
た。

【０００６】 本発明は、このような問題を解決するた
めになされたものであり、スワールの発生を最大限に起
こすことと、燃料が断続して噴射するとき、圧力を最大
限に生かした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】 本発明の請求項目１記
載の燃料噴射弁によると、弁ボディの内側の凹みと旋回
部材との間に燃料が滞留可能な空間（以下旋回流室と称
す）を作り、旋回部材の外周に作った溝と、該旋回部材
の底面は弁ボディの当接部と同一面でかつその面には螺
旋状の溝が通孔として弁座につながっている。このた
め、弁ボディと旋回部材の間に作られた二つの通孔によ
り、弁ボディの弁座を通過する燃料はスワールを形成し
噴孔から噴射する。弁部材が弁座に着座すると噴射は終
了するが、流れを止められた燃料は旋回流室内で滞留
し、弁部材が弁座から離座すると再び燃料は噴射する。
このとき、燃料は旋回流室内で旋回運動しており圧力低
下することがないので、噴孔から噴射された燃料はスワ
ールを低下することなく噴射される。

【０００８】 本発明の請求項２記載の燃料噴射弁によ
ると、旋回部材の外周に作られた溝を螺旋状にした通孔
と旋回部材の底面に作られた螺旋状の溝の通孔が弁座近
傍で連通することで、弁ボディと旋回部材の間に作られ
た二つの通孔により噴孔からスワールとなって燃料は噴
射される。燃料の噴射は断続的に行われることで旋回流
室前後の通孔によって旋回流室内の燃料が旋回運動は強
力に維持でき、次の噴射時には強力なスワールを発生で
きる。

【０００９】 本発明の請求項３記載の燃料噴射弁によ
ると、弁ボディ内側の凹みと旋回部材の間に断面を円と
した環状の旋回流室で一端が旋回部材の反噴孔側の端面
の内周近傍に連通し、他端が旋回流室の円に接するよう
に連通した通孔と、弁座面と同一面で弁座近傍に連通す
る螺旋状の通孔により噴孔から噴射される燃料はスワー
ルの強い燃料となって噴射される。そして、旋回流室内
の燃料は断面が円になっていることで発生する渦流と前
記旋回流室が環状になっていることで発生する旋回流と
なり燃料が断続的に噴射されることでますますその勢い
は増し、次の噴射時の圧力低下を防ぐので強力なスワー
ルを発生できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】 以下、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。図１および図２は本発明をディーゼ
ルエンジン用燃料供給装置の燃料噴射弁に適用した実施
例を示す。図１及び図２において、燃料噴射弁１０のノ
ズルホルダボディ１１は、スプリング１２を内蔵し、噴
射ポンプからの圧力により開弁圧以上になるとスプリン
グ１２の力に打ち勝ち弁部材２０は離座する。ニードル
弁形状をした弁部材２０は弁ボディ１３の弁座１３ａ付
近に配設されたスワーラ３０の内周部３３に往復移動可
能に支持されている。弁部材２０の先端に形成した円錐
面を有する当接部２０ａは弁座１３ａに着座することに
より噴孔１３ｂが閉塞される。

【００１１】 スプリング１２は、弁部材２０の下方、
つまり当接部２０ａが弁ボディ１３の弁座１３ａに着座
する方向に付勢している。燃料タンクから燃料ポンプな
どによって圧送された燃料は燃料中のゴミ等の異物を除
去するフィルタ１４を通過して燃料噴射弁１０の内部に
流入する。燃料噴射弁１０の内部に入った燃料はノズル
ホルダボディ１１内の通路を通過し、さらに、弁ボディ
１３内の燃料供給路１３ｃを通過して燃料室１５に入
る。燃料室１５の燃料はスワーラ３０の外周溝部３２ａ
を通り旋回流室３１で一旦燃料は滞留し、スワーラ３０
の底面溝部３４ａを通過して当接部２０ａと弁座１３ａ
とからなる弁部に至る。

【００１２】 次に、スワーラ３０の構造を詳細に説明
する。図２に示すように、スワーラ３０は弁ボディ１３
の内周弁座近傍に圧入などで固定されている。弁部材２
０は弁ボディ１３に配設されたスワーラ３０の内周部３
３と摺動するように往復移動可能に支持されている。弁
ボディ１３とスワーラ３０との間に旋回流室３１を作
る。旋回流室３１に燃料を導入する通孔はスワーラ３０
に外周溝部３２ａを設け、旋回流室３１から弁座１３ａ
に燃料を導入する通孔はスワーラ３０の底面溝部３４ａ
を設けている。

【００１３】 図３、図４、図６に示すスワーラ３０、
４０、５０の特徴を説明すると、旋回流室３１、４１、
５１の上流の通孔において、スワーラ３０では外周溝部
３２ａは弁ボディ１３の軸と平行に作り、スワーラ４０
では外周溝部４２ａは螺旋状に作り、スワーラ５０では
スワール孔５０ａは内周部５３から断面が円の旋回流室
５１に接し、かつ斜めに設けられている。また旋回流室
３１、４１、５１の下流の通孔では、スワーラ３０、４
０、５０とも底面溝部３４ａ、４４ａ、５４ａは弁ボデ
ィ１３の弁座１３ａとスワーラ３０、４０、５０とも底
面溝部３４ａ、４４ａ、５４ａは弁ボディ１３の弁座１
３ａと同一面で螺旋状になっている。

【００１４】 また、旋回流室３１、４１、５１につい
て説明する。旋回流室３１、４１は弁ボディ１３の凹み
とスワーラ３０、４０で作られた空間で環状になってい
る。旋回流室５１は弁ボディ１３の凹みとスワーラ５０
で作られた断面が円の空間で環状になっている。

【００１５】 次に、燃料噴射弁１０の作動について説
明する。 （１）噴射ポンプからの圧力が開弁圧以下のときは、弁
部材２０のスプリング１２の付勢力により図１の下方に
付勢され、当接部２０ａが弁座１３ａに着座する。これ
により、燃料は噴孔１３ｂからの燃料噴射が遮断され
る。

【００１６】 （２）噴射ポンフからの圧力が開弁圧以
上になると、スプリング１２の付勢力に抗して弁部材２
０が上方に押されるので、当接部２０ａが弁座１３ａか
ら離座する。これにより、当接部２０ａと弁座１３ａと
の開口部から噴孔１３ｂに燃料が流入し、噴孔１３ｂか
ら燃料が噴射される。このとき、旋回流室３１から底面
溝部３４ａに流出されることによってスワールとなった
燃料が噴孔１３ｂから噴射される。

【００１７】 （３）噴射ポンフからの圧力が再度開弁
圧以下になると、燃料噴射が遮断され、旋回流室３１内
の燃料は旋回運動をし、つぎの噴射にそなえる。

【００１８】 本実施例ではスワールとならない燃料は
ほとんどなく滞留している燃料は燃料噴射を断続する燃
料の運動エネルキーを次の噴射のために準備するように
働く空間を作る旋回部材を取り付けたものである。

【００１９】 次に燃料をスワールにするための部材を
弁ボディ内部に設けた比較例１について、図７を用いて
説明する。比較例１においては、図７に示すように、燃
料をスワールにするための部材としてスワール孔１３０
ａを有するスワーラ１３０を弁ボディ１１３の内部に設
けている。弁部材１２０は、スワーラ１３０に設けられ
た内周部１３３に往復移動可能に支持されている。弁部
材１２０の先端に形成された当接部１２０ａは、弁ボデ
ィ１１３に形成された弁座１１３ａに着座可能である。
当接部１２０ａが弁座１１３ａに着座することにより噴
孔１１３ｂが閉塞される。弁部材１２０は図７の上方に
移動し、当接部１２０ａが弁座１１３ａから離座する
と、スワール孔１３０ａを通過した燃料がスワールとな
って噴孔１１３ｂから噴射される。

【００２０】 上記の構成の比較例１においては、スワ
ールを発生させる通孔１３０ａからの燃料は滞留してい
る空間の燃料と混ざり合い弁座を通過するときスワール
の影響を減少させてしまう欠点がある。

【００２１】 次に、弁部材に燃料スワール機構を設け
た比較例２について、図８を用いて説明する。比較例２
においては、図８に示すように、燃料をスワールにする
ためスワール孔２３０ａを弁部材２２０に設けている。
弁部材２２０は、弁ボディ２１３の内周部２３３に往復
移動可能に支持されている。弁部材２２０の先端に形成
された当接部２２０ａは、弁ボディ２１３の内周壁に形
成された弁座２１３ａに着座可能である。当接部２２０
ａが弁座２１３ａに着座することにより噴孔２１３ｂが
閉塞される。当接部２２０ａが弁座２１３ａに着座して
いるとき、スワール孔２３０ａを通過した燃料は旋回流
室２３１に滞留する。弁部材２２０が図８の上方に移動
し、当接部２２０ａが弁座２１３ａから離座すると、ス
ワール孔２２３を通過した燃料がスワールとなって噴孔
２１３ｂから噴射される。

【００２２】 上記の構成の比較例２においては、スワ
ールを発生させる通孔２３０ａを通過した燃料は弁座２
１３ａに当たるように燃料は通過する。燃料の方向が変
わることによる流速の減速が発生するという欠点があ
る。

【００２３】 一方、本実施例においては、図３、図
４、図６ともスワールを発生させる通孔は弁座の面と同
一面で構成されてあり、流速を減少させる要因はない。
また図４、図６は弁座の離座及び着座の繰り返しによる
断続噴射による燃料の圧力変動を旋回流室に維持させ、
図４では旋回流を、図６では旋回流と渦流を発生させ、
効率良く次の噴射に備えることができる燃料噴射弁であ
る。

【００２４】 本実施例では、旋回部材に四箇所の通孔
を形成したが、本発明では、旋回部材に形成する通孔
は、二箇所以上であればよい。

【００２５】 本実施例では、燃料噴射の微粒化を促進
するためのスワールと断続噴射による噴射速度の低下を
防止する目的で考案した。その他の効果として、噴射弁
の打音が発生するが、燃料の圧力波による音の発生を低
減することができる。

【００２６】 本実施例では、ディーゼルエンジンによ
る説明であるが、ガソリンエンジンでも良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射弁を示す縦断
面図である。

【図２】図１に示す実施例の主要部拡大図である。

【図３】請求項１のスワーラ部品図

【図４】請求項２のスワーラ部品図

【図５】請求項３の実施例の主要部拡大図である。

【図６】請求項３のスワーラ部品図

【図７】比較例１の燃料噴射弁を示す部分断面図であ
る。

【図８】比較例２の燃料噴射弁を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射弁 ３０、４０、５０
スワーラ（旋回部材） １１ ノズルホルダボディ ５０ａ
スワール孔（通孔） １２ スプリング ３１、４１、５１
旋回流室（空間） １３ 弁ボディ ３２、４２、５２
外周部 １３ａ 弁座 ３２ａ、４２ａ
外周溝部（通孔） １３ｂ 噴孔 ３３、４３、５３
内周部（摺動面） １３ｃ 燃料供給路 ３４、４４、５４
底面 １４ フィルタ ３４ａ、４４ａ、５４ａ
底面溝部（通孔） １５ 燃料室 ２０ 弁部材 ２０ａ 当接部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔の上流に弁座を設けた弁ボディと、
   前記弁ボディに往復移動可能に支持され、前記弁座に着
   座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座
   ならびに前記弁座に着座することにより前記噴孔を開閉
   する弁部材と、前記弁ボディには前記弁座近傍に、旋回
   部材を配設して、該旋回部材の内周に前記弁部材が摺動
   する案内部、および前記弁ボディの内側の凹みと前記旋
   回部材との間で燃料が滞留する空間を作り、前記旋回部
   材の外周部に作られた溝は前記空間にまで達する通孔
   で、前記旋回部材の底面は前記弁ボディの前記弁座と同
   一面に作られ、前記底面に作られた螺旋状の溝は弁ボデ
   ィの弁座へと達する通孔になり、前記旋回部材を前記弁
   ボディに組み付けることで空間と通孔とを同時に作り得
   る旋回部材、を備え、弁部材が弁座に着離座を繰り返す
   断続噴射において、着座時には燃料が前記空間内で旋回
   運動し、離座時には強力なスワールとなって噴孔から燃
   料が噴射されることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記旋回部材の外周溝が作る通孔は前記
   弁ボディの軸と平行でなく、螺旋状に配置されているこ
   とを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 前記旋回部材の滞留可能な空間の断面形
   状を円とする環状の空間と一端が反噴孔側の端面の内周
   に連通し、一端とともに前記弁部材の軸を通る断面から
   ずれて前記空間の円に接した他端に連通し、前記空間の
   円に接するように作られた底面には螺旋状の溝を構成し
   前記噴孔側の端面に連通する通孔を有することを特徴と
   する請求項１又は２に記載された燃料噴射弁。