JP2004068725A

JP2004068725A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2004068725A
Application number: JP2002230001A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 佐藤　　岳
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP3944023B2

Abstract

【課題】燃料噴射弁において，燃料拡散室の燃料拡散機能を更に高めて，インジェクタプレートの各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を一層促進することを可能する。
【解決手段】弁座孔８を持つ弁座部材３と，燃料噴孔３８を持つインジェクタプレート３６との間に，弁座孔８の外端縁より半径方向外方に広がって，弁座孔８から受け入れた燃料を拡散して複数の燃料噴孔３８に分配する偏平な燃料拡散室１３を設けた燃料噴射弁において，燃料拡散室１３に，該室１３を流れる燃料を衝突させる複数の障壁体３９を配設した。
【選択図】　　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる燃料噴射弁は，例えば特開２０００−９７１２９公報に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かゝる燃料噴射弁は，弁体の開弁時，弁座を通過した高圧の燃料を弁座孔から燃料拡散室に高速で流入させて拡散させ，それによりインジェクタプレートの各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を促進して，安定した燃料噴霧フォームを形成し得る利点を有する。
【０００４】
本発明は，上記燃料拡散室の燃料拡散機能を更に高めて，各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を一層促進し，より安定した燃料噴霧フォームを形成し得るようにした前記燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁において，前記燃料拡散室に，該室を流れる燃料を衝突させる複数の障壁体を配設したことを第１の特徴とする。
【０００６】
この第１の特徴によれば，弁体の開弁時，燃料拡散室の中心部から複数の燃料噴孔にそれぞれ向かう燃料はその途中で障壁体に衝突することにより渦流を起こし，各燃料噴孔から噴射される燃料は，その渦流の影響により激しく旋回することにより，遠心力による拡散が効果的に行われ，良く微粒化し，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。また燃料拡散室の有効容積が障壁体により削減されるため，燃料の低流量域における温度・流量特性の安定性を向上させることができる。
【０００７】
また本発明は，第１の特徴に加えて，前記障壁体を，前記弁座孔及び各燃料噴孔間に配設したことを第２の特徴とする。
【０００８】
この第２の特徴によれば，障壁体により発生した燃料の渦流を各燃料噴孔に効果的に誘導して，各燃料噴孔から噴射燃料の拡散，微粒化を良好にすることができる。
【０００９】
さらに本発明は，第１又は第２の特徴に加えて，前記障壁体の，前記弁座孔の周方向に沿う横幅をＨ，該障壁体の中心から前記各燃料噴孔の中心までの距離を，また前記燃料噴孔の直径をＤとしたとき，
Ｈ≧Ｄ・・・・・・（１）
Ｌ≧２Ｄ・・・・・（２）
上記及び式を満足させることを第３の特徴とする。
【００１０】
この第３の特徴によれば，障壁体により発生した燃料の渦流を燃料噴孔に効率良く誘導して，燃料噴孔からの噴射燃料の拡散，微粒化をより効果的に行うことができる。
【００１１】
さらにまた本発明は，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記障壁体を前記弁座部材及びインジェクタプレートの一方に一体に突設したことを第４の特徴とする。
【００１２】
この第４の特徴によれば，圧入又は切削，プレス加工により，障壁体をンジェクタプレートに容易に形成することができる。
【００１３】
さらにまた本発明は，第１〜４の特徴の何れかに加えて，前記障壁体の，前記弁座孔から前記燃料噴孔への燃料の流れ方向に沿う断面形状を円形にしたことを第５の特徴とする。
【００１４】
この第５の特徴によれば，障壁体を，インジェクタプレートへの圧入又は切削，プレス加工により形成するとき，障壁体の方向を考慮する必要がないから，その形成を容易に行うことができる。
【００１５】
さらにまた本発明は，第１〜４の特徴の何れかに加えて，前記障壁体の，前記弁座孔から前記燃料噴孔への燃料の流れ方向に沿う断面形状を多角形としたことを第６の特徴とする。
【００１６】
この第６の特徴によれば，障壁体の角数や向きを選定することにより，障壁体による渦流の発生状態を変えて，燃料噴孔からの噴射燃料の拡散，微粒化を所望の形態にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３−３線断面図，図４は作用説明図，図５は本発明の第２実施例を示す，図２との対応図，図６は本発明の第３実施例を示す，図２との対応図，図７は本発明の第４実施例を示す，図２との対応図，図８は本発明の第５実施例を示す，図２との対応図，図９は本発明の第６実施例を示す，図４との対応図である。
【００１９】
先ず，図１〜図４に示す本発明の第１実施例より説明する。
【００２０】
図１において，内燃機関用電磁式燃料噴射弁Ｉのケーシング１は，磁性体からなる円筒状の弁ハウジング２と，この弁ハウジング２の前端部に液密に結合される有底円筒状の弁座部材３と，弁ハウジング２の後端に環状スペーサ４を挟んで液密に結合される円筒状の固定コア５とから構成される。
【００２１】
環状スペーサ４は，ステンレス鋼等の非磁性金属製であり，その両端面に弁ハウジング２及び固定コア５が突き当てられて液密に全周溶接される。
【００２２】
弁座部材３及び弁ハウジング２の対向端部には，第１嵌合筒部３ａ及び第２嵌合筒部２ａがそれぞれ形成される。そして第１嵌合筒部３ａが第２嵌合筒部２ａ内にストッパプレート６と共に圧入され，ストッパプレート６は，弁ハウジング２と弁座部材３間で挟持される。その後，第１嵌合筒部３ａの外周面と第２嵌合筒部２ａの端面とに挟まれる隅部の全周にわたりレーザ溶接又はビーム溶接を施すことにより，弁ハウジング２及び弁座部材３が相互に液密に結合される。
【００２３】
弁座部材３には，その前端面に下流端を開口する円錐状の弁座７と，この弁座７の上流端，即ち大径部に連なる円筒状のガイド孔９とが設けられており，そのガイド孔９は，前記第２嵌合筒部２ａと同軸状に形成される。
【００２４】
弁ハウジング２及び環状スペーサ４内には，固定コア５の前端面に対向する可動コア１２が収容され，この可動コア１２に，前記ガイド孔９に軸方向摺動自在に収容される弁体１６が一体的に結合される。この弁体１６は，弁座７に着座し得る球状の弁部１６ａと，ガイド孔９に摺動自在に支承される前後一対のジャーナル部１６ｂ，１６ｂと，前記ストッパプレート６に当接して弁体１６の開弁限界を規定するフランジ１６ｃとを一体に備えており，各ジャーナル部１６ｂには，燃料の流通を可能にする複数の面取り部１７が設けられる。
【００２５】
固定コア５は，弁ハウジング２内と連通する中空部２１を有しており，その中空部２１に，可動コア１２を弁体１６の閉じ方向，即ち弁座７への着座方向に付勢するコイル状の弁ばね２２と，この弁ばね２２の後端を支承するパイプ状のリテーナ２３とが収容される。
【００２６】
固定コア５の後端には，パイプ状のリテーナ２３を介して固定コア５の中空部２１に連通する燃料入口２５ａを持つ入口筒２５が一体に連設され，その燃料入口２５ａに燃料フィルタ２７が装着される。
【００２７】
環状スペーサ４及び固定コア５の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，環状スペーサ４及び固定コア５に外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を囲繞するコイルハウジング３１の一端部が弁ハウジング２の外周面に溶接により結合される。
【００２８】
コイルハウジング３１，コイル組立体２８及び固定コア５は合成樹脂製の被覆体３２内に埋封され，この被覆体３２の中間部には，前記コイル３０に連なる接続端子３３を収容する備えたカプラ３４が一体に連設される。
【００２９】
図２及び図３に示すように，弁座部材３の前端壁には，弁座７の下流側に同軸に連なる弁座孔８が形成される。
【００３０】
弁座部材３の前端面には鋼板製のインジェクタプレート３６がレーザビームによる全周溶接により接合される。このインジェクタプレート３６には，弁座孔８の軸線を中心とするピッチ円Ｐ上で複数の燃料噴孔３８が穿設されており，前記弁座孔８を燃料噴孔３８に連通する燃料拡散室１３が弁座部材３及びインジェクタプレート３６間に設けられる。図示例では，その燃料拡散室１３は，弁座孔８の外端縁から半径方向外方に広がる偏平の凹部１４と，インジェクタプレート３６の上面とで画成される。
【００３１】
上記燃料拡散室１３には，複数の障壁体３９が，これに弁座孔８から各燃料噴孔３８に向かう燃料を衝突させるべく，弁座孔８及び燃料噴孔３８の中心間に配設される。各障壁体３９は，燃料噴孔３８の軸線と平行に延びる円柱状をなしてインジェクタプレート３６に圧入又は切削，プレス加工により一体に形成される。換言すれば，障壁体３９は弁座孔８から各燃料噴孔３８に向かう燃料の流れに沿う断面が円形に形成される。
【００３２】
また障壁体３９の，弁座孔８の周方向に沿う横幅をＨ，該障壁体３９の中心から前記各燃料噴孔３８の中心までの距離をＬ，また前記燃料噴孔３８の直径をＤとしたとき，
Ｈ≧Ｄ・・・・・・（１）
Ｌ≧２Ｄ・・・・・（２）
上記（１）及び（２）式を満足させるように，障壁体３９は形成され，また配置される。
【００３３】
再び，図１において，弁ハウジング２から弁座部材３にかけて，それらの外周に環状のシールホルダ４８が嵌合され，このシールホルダ４８と，弁座部材３の前端部に嵌着される合成樹脂製のキャップ４５との間に環状溝４６が画成され，この環状溝４６に，弁座部材３の外周面に密接するＯリング４７が装着される。このＯリング４７は，この電磁式燃料噴射弁Ｉを図示しない吸気マニホールドの燃料噴射弁取り付け孔に装着したとき，その取り付け孔の内周面に密接するようになっている。
【００３４】
また入口筒２５の外周にはＯリング３５が装着され，このＯリング３５は，入口筒２５の外周に嵌装される燃料分配管（図示せず）の内周面に密接するようになっている。
【００３５】
次に，この第１実施例の作用について説明する。
【００３６】
コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で可動コア１２及び弁体１６が前方に押圧され，その弁部１６ａが弁座７に着座している。したがって，燃料フィルタ２７及び入口筒２６を通して弁ハウジング２内に供給された高圧燃料は，弁ハウジング２内に待機させられる。
【００３７】
コイル３０に通電すると，それにより生ずる磁束が固定コア５，コイルハウジング３１，弁ハウジング２及び可動コア１２を順次走り，その磁力により可動コア１２が弁体１６と共に固定コア５に吸引され，弁座７が開放されるので，弁ハウジング２内の高圧燃料は，弁体１６の面取り部１７を経て弁座７及び弁座孔８を通過して，燃料拡散室１３の中心部で図４）に示すように燃料相互が衝突して周囲に拡散する。次いで燃料拡散室１３の中心部から複数の燃料噴孔３８にそれぞれ向かう燃料Ｆはその途中で障壁体３９に衝突することにより渦流を起こすので，各燃料噴孔３８から図示しない内燃機関の吸気ポートに向けて噴射される燃料は，上記渦流の影響により激しく旋回することにより，遠心力による拡散が効果的に行われ，良く微粒化し，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。また燃料拡散室１３の有効容積が障壁体３９により削減されるため，燃料の低流量域における温度・流量特性の安定性を向上させることができる。ところで，障壁体３９により発生される燃料の渦流は，カルマン渦と呼ばれるもので，この渦は，燃料噴射弁Ｉのような動的な状態でもレイノズル数（Ｒｅ）が５０以上で必ず発生する。燃料噴射弁Ｉでは，そのＲｅが通常，３０００前後であるから，カルマン渦は充分に発生する。
【００３８】
障壁体３９が前記（１）及び（２）式を満足させるように形成，配置される場合には，障壁体３９により発生したカルマン渦を燃料噴孔３８に効率良く誘導して，燃料噴孔３８からの噴射燃料の拡散，微粒化を効果的に行うことができる。
【００３９】
障壁体３９が断面円形に形成される場合には，障壁体３９を，インジェクタプレート３６への圧入又は切削，プレス加工により形成するとき，障壁体３９の方向を考慮する必要がないから，その形成を容易に行うことができる。
【００４０】
次に，図５に示す本発明の第２実施例は，障壁体３９を弁座部材３側に一体に形成したものであり，その他の構成は前実施例と同様であるので，図５中，前実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４１】
図６及び図７に示す本発明の第３及び第４実施例は，障壁体３９を断面正方形に形成した点では共通しているが，第３実施例では障壁体３９の側面を弁座孔８の中心に向け，第４実施例では障壁体３９の角を弁座孔８の中心に向けている。その他の構成は，第３及び第４実施例とも前記第１実施例と同様であるので，図３及び図４中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４２】
上記第３及び第４実施例のように，障壁体３９の断面形状を同一の多角形としても，その向きを変えることにより，各障壁体３９による渦流の発生状態を変えて，燃料噴孔３８からの噴射燃料の拡散，微粒化を所望の形態にすることが可能である。
【００４３】
図８に示す本発明の第５実施例は，障壁体３９を断面三角形に形成したものであり，その他の構成は前記第１実施例と同様であるので，図５中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４４】
図９に示す本発明の第６実施例は，障壁体３９を，各隣接する２個の燃料噴孔３８に対応して，弁座孔８の周方向に延びる１個の障壁体３９を配設したものであり，その他の構成は前記第１実施例と同様であるので，図５中，第１実施例と対応する部分には同一の参照符号を付して，その説明を省略する。
【００４５】
この第６実施例によれば，障壁体３９の数を，燃料噴孔３８の数の半分と削減しながら，渦を生じた燃料を各燃料噴孔３８に誘導することができる。
【００４６】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁において，前記燃料拡散室に，該室を流れる燃料を衝突させる複数の障壁体を配設したので，弁体の開弁時，燃料拡散室の中心部から複数の燃料噴孔にそれぞれ向かう燃料はその途中で障壁体に衝突することにより渦流を起こし，各燃料噴孔から噴射される燃料は，その渦流の影響により激しく旋回することにより，遠心力による拡散が効果的に行われ，良く微粒化し，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。また燃料拡散室の有効容積が障壁体により削減されるため，燃料の低流量域における温度・流量特性の安定性を向上させることができる。
【００４８】
また本発明の第２の特徴によれば，第１の特徴に加えて，前記障壁体を，前記弁座孔及び各燃料噴孔間に配設したので，障壁体により発生した燃料の渦流を各燃料噴孔に効果的に誘導して，各燃料噴孔から噴射燃料の拡散，微粒化を良好にすることができる。
【００４９】
さらに本発明の第３の特徴によれば，第１又は第２の特徴に加えて，前記障壁体の，前記弁座孔の周方向に沿う横幅をＨ，該障壁体の中心から前記各燃料噴孔の中心までの距離を，また前記燃料噴孔の直径をＤとしたとき，
Ｈ≧Ｄ・・・・・・（１）
Ｌ≧２Ｄ・・・・・（２）
上記及び式を満足させることにより，障壁体により発生した燃料の渦流を燃料噴孔に効率良く誘導して，燃料噴孔からの噴射燃料の拡散，微粒化をより効果的に行うことができる。
【００５０】
さらにまた本発明の第４の特徴によれば，第１〜第３の特徴の何れかに加えて，前記障壁体を前記弁座部材及びインジェクタプレートの一方に一体に突設したので，圧入又は切削，プレス加工により，障壁体をンジェクタプレートに容易に形成することができる。
【００５１】
さらにまた本発明の第５の特徴によれば，第１〜４の特徴の何れかに加えて，前記障壁体の，前記弁座孔から前記燃料噴孔への燃料の流れ方向に沿う断面形状を円形にしたので，障壁体を，インジェクタプレートへの圧入又は切削，プレス加工により形成するとき，障壁体の方向を考慮する必要がなく，その形成を容易に行うことができる。
【００５２】
さらにまた本発明の第６の特徴によれば，第１〜４の特徴の何れかに加えて，前記障壁体の，前記弁座孔から前記燃料噴孔への燃料の流れ方向に沿う断面形状を多角形としたので，障壁体の角数や向きを選定することにより，障壁体による渦流の発生状態を変えて，燃料噴孔からの噴射燃料の拡散，微粒化を所望の形態にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】作用説明図
【図５】本発明の第２実施例を示す，図２との対応図
【図６】本発明の第３実施例を示す，図２との対応図
【図７】本発明の第４実施例を示す，図２との対応図
【図８】本発明の第５実施例を示す，図２との対応図
【図９】本発明の第６実施例を示す，図４との対応図
【符号の説明】
Ｉ・・・・・燃料噴射弁
３・・・・・弁座部材
７・・・・・弁座
８・・・・・弁座孔
１３・・・・燃料拡散室
１６・・・・弁体
３６・・・・インジェクタプレート
３８・・・・燃料噴孔
３９・・・・障壁体

Claims

弁体（１６）と，この弁体（１６）と協働する弁座（７）を有すると共に，この弁座（７）の下流端に連なる弁座孔（８）を前端面に開口する弁座部材（３）と，複数の燃料噴孔（３８）を有して前記弁座部材（３）の前端面に結合されるインジェクタプレート（３６）とを備え，前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（３６）間に，前記弁座孔（８）の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔（８）から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔（３８）に分配する偏平な燃料拡散室（１３）を設けた燃料噴射弁において，
前記燃料拡散室（１３）に，該室（１３）を流れる燃料を衝突させる複数の障壁体（３９）を配設したことを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１記載の燃料噴射弁において，
前記障壁体（３９）を，前記弁座孔（８）及び各燃料噴孔（３８）間に配設したことを特徴とする燃料噴射弁。
請求項２記載の燃料噴射弁において，
前記障壁体（３９）の，前記弁座孔（８）の周方向に沿う横幅をＨ，該障壁体（３９）の中心から前記各燃料噴孔（３８）の中心までの距離をＬ，また前記燃料噴孔（３８）の直径をＤとしたとき，
Ｈ≧Ｄ・・・・・・（１）
Ｌ≧２Ｄ・・・・・（２）
上記（１）及び（２）式を満足させることを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１〜３の何れかに記載の燃料噴射弁において，
前記障壁体（３９）を前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（３６）の一方に一体に突設したことを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１〜４の何れかに記載の燃料噴射弁において，
前記障壁体（３９）の，前記弁座孔（８）から前記燃料噴孔（３８）への燃料の流れ方向に沿う断面形状を円形にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１〜４の何れかに記載の燃料噴射弁において，
前記障壁体（３９）の，前記弁座孔（８）から前記燃料噴孔（３８）への燃料の流れ方向に沿う断面形状を多角形としたことを特徴とする燃料噴射弁。