JP2004156479A

JP2004156479A - 燃料噴射弁およびその製造方法

Info

Publication number: JP2004156479A
Application number: JP2002321195A
Authority: JP
Inventors: Keita Hosoyama; 慶太細山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP3655905B2

Abstract

【課題】この発明は、簡単な構成でシリンダ内での噴霧の均一な微粒化を図ることができる燃料噴射弁を得る。
【解決手段】この発明の燃料噴射弁は、内部に燃料通路を有するとともに端部に弁座が形成された弁本体と、前記弁座に着座することで前記燃料通路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記燃料通路を解放する弁体と、前記弁本体の先端部に設けられ前記弁体の開弁時に前記燃料通路から流出する燃料を噴射する、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きいテ−パ形状の噴口８を複数有する噴口プレート９とを備えたものであって、前記噴口プレート９は、各前記噴口８において前記噴口８の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線Ａと噴口入口端面Ｂとのなす噴口角度αが同一になるように、前記弁座側に突出した突出部９ａを有し、かつ均一厚さである。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば筒内噴射用に用いられる燃料噴射弁、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円板状の噴口プレートに、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きくなるテーパ形状で、かつ燃料入口側の中心よりも燃料出口側の中心が外周側に位置するように、両中心を結ぶ噴口軸線が傾斜した噴口が複数設けられた燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２２１１２８号公報（図２（ｃ））
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この燃料噴射弁では、均一の厚さの円板状の噴口プレートに、テーパ形状で噴口軸線が傾斜した噴口が設けられており、各噴口毎に噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度が異なるとともに、噴口長さも異なる。
そのため、各噴口角度が大きく異なると、それだけ各噴口内壁面での燃料の液膜状態は大きく異なり、各噴口から噴射される燃料の噴霧状態が各噴口で異なり、シリンダ内での均一な微粒化が図れないという問題点があった。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成でシリンダ内での噴霧の均一な微粒化を図ることができる燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。
【０００６】
また、シリンダ内で噴霧の均一な微粒化を図ることができる燃料噴射弁を簡単に製造できる燃料噴射弁の製造方法を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射弁は、噴口プレートは、各噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一になるように弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さである。
【０００８】
また、この発明に係る燃料噴射弁の製造方法は、均一厚さのプレ−トに噴口を形成し、平板状の噴口プレートを形成する工程と、この噴口プレートを変形して突出部を形成する工程とを備えている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、同一、同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁１（以下、燃料噴射弁と略称する）の全体構成を示す断面図、図２は図１の弁装置３の要部拡大図である。
この燃料噴射弁１は、ハウジング２と、このハウジング２の内側端部に設けられた弁装置３と、ハウジング２の内側中間部に設けられたソレノイド装置４とを備えている。
【００１０】
前記弁装置３は、段付き円筒形で弁座１９に形成された穴６及びキャビティ７を有する弁本体５と、キャビティ７に溶接接合され複数の噴口８を有する噴口プレート９と、弁本体５の中心軸線Ｉ上を上下動し穴６を開閉する弁体１１と、この弁体１１の移動の上限を定めたストッパプレート１０と、弁体１１の上端部で溶接接合された可動鉄心１２とを備えている。
【００１１】
前記ハウジング２は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド（図示せず）に取り付けるためのフランジ１３ａを有するヨーク１３と、ヨーク１３の一端に連結されたハウジング部１４とを備えている。ヨーク１３の先端部にはかしめ部１３ｂが形成されており、このかしめ部１３ｂで弁本体５とヨーク１３とは結合されている。
【００１２】
前記ソレノイド装置４は、導線が巻回されたコイル１５と、このコイル１５が装着されたボビン１６と、このボビン１６の内周部に取り付けられた円筒形状の固定鉄心１７と、この固定鉄心１７の内部に固定されたスリーブ１８と、このスリーブ１８の端部と弁体１１の端部との間に縮設され弁体１１を弁座１９に付勢した圧縮ばね２０と、コイル１５の導線が接続された端子２１とを備えている。なお、スリーブ１８内の通路１８ａ、弁本体５と弁体１１との間に形成された隙間により燃料通路が形成されている。
【００１３】
前記噴口プレート９には複数の噴口８が形成されている。この噴口８は、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きいテ−パ形状をしている。また、図３（ａ）に示すように、噴口８の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線Ａと噴口入口端面Ｂとのなす角度αが各噴口８とも同一になるように、噴口プレート９は穴６側に突出した突出部９ａを有している。また、各噴口８とも噴口軸線Ａに沿った各噴口８の長さが同一となるようにするために、噴口プレート９の厚みは均一である。
【００１４】
この噴口プレート９は、均一厚さの円板プレ−トに各噴口８を形成した後、このプレートを湾曲変形して突出部９ａを形成することで簡単に製造される。
【００１５】
次に、上記構成の燃料噴射弁１の動作について説明する。
エンジンのマイコンにより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、外部から端子２１を通じてソレノイド装置４のコイル１５に通電され、可動鉄心１２、固定鉄心１７及びヨーク１３による磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心１２は圧縮ばね２０の弾性力に抗して固定鉄心１７側に吸引される。そして、可動鉄心１２と一体の弁体１１は、その弁体１１のフランジ上面１１ａがストッパプレート１０に当接する位置まで上動する。
【００１６】
弁体１１の上動に伴い、弁体１１の先端部が弁座１９から離れてその先端部と弁座１９との間には間隙が形成される。この結果、ハウジング２内の２ＭＰａ以上の高圧燃料は、スリーブ１８内の通路１８ａ、弁本体５と弁体１１との間に形成された隙間、穴６、キャビティ７を経て、噴口プレート９の噴口８からシリンダ内に噴射される。
【００１７】
次に、エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル１５の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が消失して弁体１１を閉弁方向に押している圧縮ばね２０により弁座１９での隙間は閉じた状態となり、燃料噴射は終了する。
【００１８】
以下、本願発明の特徴である噴口プレート９の作用について、前述の従来の燃料噴射弁と比較して述べる。
従来のものは、図４（ａ）に示すように、厚さ均一の噴口プレート５０に、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きくなるテーパ形状の噴口５１、５２が設けられ、各噴口５１、５２では、噴口５１、５２の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線Ｃ、Ｄと噴口入口端面Ｅとのなす噴口角度β、γがそれぞれ異なっている。そのため、噴口軸線Ｃ、Ｄに沿った噴口５１、５２の長さもそれぞれ異なっている。
【００１９】
このものの場合、燃料は、噴口プレート５０に対して垂直に衝突するが、噴口軸線Ｃ、Ｄが傾斜しているために、噴口５１、５２の内壁面の片側に片寄って流れるが、それぞれの噴口軸線Ｃ、Ｄの傾斜角度、および噴口５１、５２の長さが異なっているので、図４（ｂ）に示すように、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きい噴口５１、５２では、その燃料出口で燃料の断面形状が三日月状となり、またその形状、液膜厚さが各噴口５１，５２でそれぞれ大きく異なり、その結果、シリンダ内での均一な微粒化が図れない。
【００２０】
一方、この実施の形態の噴口プレート９では、噴口プレート９は湾曲変形した突出部９ａを有しており、噴口軸線Ａと噴口入口端面Ｂとのなす角度αが各噴口８とも同一で、かつ噴口プレート９の厚みは均一であり、各噴口８とも噴口軸線Ａに沿った各噴口８の長さが同一となるようになっている。
このものの場合、燃料は、噴口プレート９に対して垂直に衝突するが、噴口軸線Ａが傾斜しているために、噴口８の内壁面の片側に片寄って流れるが、それぞれの噴口軸線Ａと噴口入口端面Ｂとのなす噴口角度αおよび噴口８の長さが同じであるので、図３（ｂ）に示すように、それぞれの噴口８の燃料出口での燃料の断面形状は、ほぼ同じ三日月形状であり、液膜の厚さに大きな差は無く、その結果、従来のものと比較して燃料はシリンダ内でより均一に微粒化される。
【００２１】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の燃料噴射弁１の要部断面図である。
この実施の形態２では、弁本体３０の先端部に、噴口プレート９側に向かって末拡がり形状のキャビティ３１が形成されている。
また、弁体１１の中心軸線Ｉとキャビティ３１の表面の中心軸線Ｉに向かって延びたキャビティ延長線とが交差する噴口プレート９側の角度（δ）は、中心軸線Ｉと突出部９ａの表面から中心軸線Ｉに向かって延びた各突出延長線とが交差する噴口プレート９側の角度のうちの最小角度（η）よりもさらに小さくなっている。
突出延長線は突出部９ａの接線であるが、この実施の形態２の場合、最小角度（η）は、湾曲状に隆起した突出部９ａの立ち上がり点からの接線と中心軸線Ｉとが公差する角度のときである。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２２】
実施の形態１では、キャビティ７の内部空間は同一径寸法であり、燃料が穴６からキャビティ７内に噴射されたときに、燃料の流路断面積が急激に大きく変化し、キャビティ７内の上流側の隅部で渦流等が生じてそれだけ流体エネルギが損失する。
これに対して、この実施の形態２の場合には、燃料が穴６からキャビティ７内に噴射されたときに、燃料の流路断面積が漸次拡大するので、流体エネルギの損失につながる渦流等が生じにくくなり、それだけ燃料の微粒化が向上する。
【００２３】
また、弁体１１の中心軸線Ｉとキャビティ延長線とが交差する角度（δ）は、中心軸線Ｉと各突出延長線とが交差する角度のうちの最小角度（η）よりもさらに小さくなっているので、キャビティ３１内での流路断面積が急激に増大するのを抑え、それだけキャビティ３１の下流側で断面積が急激に増大する部分での渦流の発生、燃料の滞留といった、流体エネルギの損失、ひいては燃料の微粒化に悪影響を与える不都合の発生を抑制することができる。
【００２４】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３の噴口プレート４０の部分断面図であり、この実施の形態では、噴口プレート４０は直線状に、かつ斜め上方に突出した突出部４０ａを有している。
その他の構成は実施の形態２と同様である。
【００２５】
この実施の形態でも、弁体１１の中心軸線Ｉとキャビティ延長線とが交差する噴口プレート４０側の角度（δ）は、中心軸線Ｉと突出部４０ａの表面から中心軸線Ｉに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート４０側の角度（η）よりも小さくなっているので、キャビティ３１内での下流に従って燃料の流路断面積が急激に増大するのが抑えられ、その結果実施の形態２と同様な効果を得ることができる。
【００２６】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４の噴口プレート４１の部分断面図であり、この実施の形態では、噴口プレート４１は中間部で折曲した突出部４２を有している。この突出部４２は、第１の突出子４２ａと第２の突出子４２ｂとから構成されている。中心軸線Ｉと第１の突出子４２ａの表面から中心軸線Ｉに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート４１側の角度（η）は、中心軸線Ｉと第２の突出子４２ｂの中心軸線Ｉに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート４１側の角度よりも小さい。また、弁体１１の中心軸線Ｉとキャビティ延長線とが交差する角度（δ）は、この角度（η）よりも小さい。
その他の構成は実施の形態３と同様である。
【００２７】
この実施の形態でも、弁体１１の中心軸線Ｉとキャビティ延長線とが交差する角度（δ）は、中心軸線Ｉと第１の突出子４２ａの中心軸線Ｉに向かって延びた突出延長線とが交差する角度（η）よりも小さくなっているので、キャビティ３１内での下流に従って燃料の流路断面積が急激に増大するのが抑えられ、その結果実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
なお、この突出部は途中一カ所で折曲されているが、複数折曲されていてもよい。
【００２８】
なお、上記各実施の形態では、筒内噴射用燃料噴射弁について説明したが、この発明は、勿論このものに限定されるものではなく、吸気管内に突出するように取り付けられ、吸気管内に燃料を噴射して空気との混合気を生成する燃料噴射弁にも適用できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る燃料噴射弁によれば、噴口プレートは、各噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一になるように弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さであるので、それぞれの噴口の燃料出口での燃料の断面形状は、ほぼ同じ形状であり、液膜の厚さに大きな差は無く、燃料の均一な微粒化を図ることができる。
【００３０】
また、この発明に係る燃料噴射弁の製造方法は、均一厚さのプレ−トに噴口を形成し、平板状の噴口プレートを形成する工程と、この噴口プレートを変形して突出部を形成する工程とを備えているので、シリンダ内で噴霧の均一な微粒化を図ることができる燃料噴射弁を簡単に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１の筒内噴射用燃料噴射弁の要部拡大図である。
【図３】図１の噴口プレートの噴口内での燃料分布を示す図である。
【図４】従来の噴口プレートの噴口内での燃料分布を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【図７】この発明の実施の形態４の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【符号の説明】
１筒内噴射用燃料噴射弁、５，３０弁本体、６穴、７，３１キャビティ、８噴口、９，４０，４１噴口プレート、９ａ，４０ａ，４２突出部、１１弁体、１９弁座、４２ａ第１の突出子、４２ｂ第２の突出子、Ａ噴口軸線、Ｂ噴口入口端面。

Claims

内部に燃料通路を有するとともに端部に弁座が形成された弁本体と、前記弁座に着座することで前記燃料通路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記燃料通路を解放する弁体と、前記弁本体の先端部に設けられ、前記弁体の開弁時に前記燃料通路から流出する燃料を噴射する、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きいテ−パ形状の噴口を複数有する噴口プレートとを備えた燃料噴射弁であって、
前記噴口プレートは、各前記噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一となるように前記弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さである燃料噴射弁。
前記弁本体の先端部には、前記噴口プレート側に向かって末拡がり形状のキャビティが形成されている請求項１記載の燃料噴射弁。
前記弁体の中心軸線と前記キャビティの表面の前記中心軸線に向かって延びたキャビティ延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度（δ）は、前記中心軸線と前記突出部の表面から前記中心軸線に向かって延びた各突出延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度のうちの最小角度（η）よりもさらに小さい請求項２記載の燃料噴射弁。
内部に燃料通路を有するとともに端部に弁座が形成された弁本体と、前記弁座に着座することで前記燃料通路を閉塞し、前記弁座から離座することで前記燃料通路を解放する弁体と、前記弁本体の先端部に設けられ前記弁体の開弁時に前記燃料通路から流出する燃料を噴射する、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きいテ−パ形状の噴口を複数有する噴口プレートとを備え、前記噴口プレートは、各前記噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一となるように前記弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さである燃料噴射弁の製造方法であって、
均一厚さのプレ−トに前記噴口を形成し、平板状の噴口プレートを形成する工程と、
この噴口プレートを変形して前記突出部を形成する工程と
を備えた燃料噴射弁の製造方法。