JP2004211682A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 噴孔プレート70は噴孔71の燃料入口が開口する第一面部81ならびに第一面部81よりも弁ボディ側に位置する第二面部82を有しており、第一面部81と第二面部82との間には段差部83が形成されている。段差部83は第一面部81から噴孔71への燃料の流れを促進するとともに、第二面部82から噴孔への燃料の流れを制限する。第一面部81に流入した燃料は、同一の方向へ流れることにより流れを強め合うとともに、段差部83に衝突することにより旋回流を形成する。また、段差部83は第二面部82からの燃料の流入を制限するため、第一面部81における燃料の流れが弱められることがない。したがって、噴孔71を単純な円筒形状に形成しても、噴孔71の数の増加を招くことなく燃料の微粒化が促進される。
【選択図】 図1
Description
噴孔プレートに形成されている複数の噴孔は、噴孔プレートの板厚方向に対し傾斜して形成され、かつ噴孔の燃料入口から燃料出口にかけて内径が拡大するテーパ状に形成されている。これにより、噴孔の内部で形成される燃料の液膜の成長を促進し、噴射される燃料の微粒化を図っている。
そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑み、簡単な構造で燃料の微粒化を促進する燃料噴射装置を提供することにある。
請求項9記載の発明では、仮想直線と段差部とは概ね直交している。そのため、仮想直線に沿って流れる燃料のエネルギーは段差部に衝突することによって旋回力を形成するエネルギーへ効率よく変換される。
請求項10記載の発明では、第一面部は噴孔プレートの周方向へ複数か所形成してもよい。
請求項12記載の発明では、隣接する噴孔間の距離は噴孔から段差部までの距離よりも大きい。そのため、燃料はより流路の大きな噴孔と段差部との間を流れる。そのため、第二軸方向の両端部から段差部に沿った燃料の流れは衝突することによって噴孔方向へ強められる。そして、流れが強められた燃料は噴孔へ流入する。また、段差部により、燃料の流れが弱められることはない。したがって、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
請求項15記載の発明では、噴孔プレートと燃料通路との間に流入制御手段を備えている。流入制御手段は、噴孔プレートの第一面部への燃料の流入を許容する。そのため、燃料の流れを噴孔プレートの第一面部へ案内することができる。
請求項17記載の発明では、案内通路は中心部に向けて縮小している縮小部と、縮小部の端部に接続し噴孔までの距離が徐々に拡大する拡大部を有している。噴孔部の径方向外側から流入した燃料は縮小部により流速が高められる。そして、縮小部を通過した燃料は拡大部において噴孔から離れる方向へ流れることにより、噴孔の周囲を旋回しつつ噴孔へ流入する。また、拡大部は、燃料が噴孔の周囲を旋回するために必要な空間を提供する。したがって、簡単な構造で噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
請求項19記載の発明では、弁ボディと噴孔部との間に設置されている案内部を備えている。案内部は、燃料通路を流れる燃料を案内通路の長手方向へ案内する。これにより、案内通路には、径方向外側から噴孔の入口側が開口する中心部への燃料の強い流れが形成される。したがって、燃料の流れを確実に強めることができ、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
請求項23記載の発明では、噴孔は燃料入口から燃料出口まで概ね同一の内径に形成されている。そのため、噴孔の内径が変化する場合と比較して噴孔を容易に形成することができる。したがって、生産能率を高めることができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射装置(以下、燃料噴射装置を「インジェクタ」という。)を図2に示す。第1実施形態によるインジェクタ10は、例えば直噴式のガソリンエンジンに適用してもよく、予混合式のガソリンエンジンに適用してもよい。直噴式のガソリンエンジンに適用する場合、インジェクタ10は図示しないエンジンヘッドに搭載される。また、予混合式のガソリンエンジンに適用される場合、インジェクタ10は図示しない吸気管に搭載される。
アジャスティングパイプ17は、固定コア15の内周側に圧入されている。アジャスティングパイプ17の内周側は、燃料通路31を形成している。アジャスティングパイプ17は、可動コア16側の端部がスプリング18に当接している。スプリング18は、一方の端部がアジャスティングパイプ17に当接し、他方の端部が可動コア16に当接している。これにより、スプリング18は可動コア16を反固定コア方向に付勢する。アジャスティングパイプ17の圧入量を調整することにより、可動コア16を付勢するスプリング18の荷重が調整される。
ノズルホルダ40は、筒状に形成され、ハウジング11の端部に接続されている。ノズルホルダ40の内周側には、弁ボディ50が固定されている。弁ボディ50は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ40に固定されている。弁ボディ50は、内周壁に先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の弁座51を有している。弁ボディ50の反ハウジング側の端部とノズルホルダ40との間には、流入制御手段としての制御プレート60および噴孔プレート70が設置されている。噴孔プレート70には、複数の噴孔71が形成されている。
コイル22に通電されると、固定コア15と可動コア16との間には磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア16ならびに可動コア16と一体のノズルニードル41は、スプリング18の付勢力に抗して図2の上方すなわち固定コア15方向へ移動する。そのため、当接部42は弁座51から離座し、燃料通路53から噴孔71への燃料の流れは許容される。当接部42と弁座51との間を通過した燃料は、噴孔プレート70に形成された噴孔71から噴射される。
コイル22への通電が停止されると、固定コア15と可動コア16との間の磁気吸引力が消滅する。これにより、可動コア16ならびに可動コア16と一体のノズルニードル41は、スプリング18の付勢力により図2の下方へ移動する。そのため、当接部42は再び弁座51に着座し、燃料通路53から噴孔71への燃料の流れは遮断される。その結果、燃料の噴射は終了する。
噴孔プレート70は、弁ボディ50の先端側すなわち反ハウジング側に取り付けられている。噴孔プレート70と弁ボディ50との間には、噴孔プレート70へ流入する燃料の向きを規定する制御プレート60が設置されている。噴孔プレート70は、筒部72および底部73を有する円筒状に形成されている。噴孔プレート70は、筒部72が弁ボディ50の外周壁とノズルホルダ40の内周壁との間に挟まれており、底部73が弁ボディ50の外底壁とノズルホルダ40の内底壁との間に挟まれている。
噴孔プレート70は、図1、図3および図4に示すように底部73に第一面部81および第二面部82を有している。第一面部81には、噴孔71の燃料入口が開口している。第二面部82は、第一面部81よりも弁ボディ50側に位置している。すなわち、第一面部81および第二面部82は階段状に形成されており、第一面部81と第二面部82とは段差部83を形成している。
したがって、流れが強められ、かつ旋回力が付与された状態で噴孔71へ流入した燃料は、噴孔71の内部において強力な旋回流を形成し、噴孔71の燃料出口から噴射される。
本発明の第2実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを図6に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第2実施形態では、図6に示すように噴孔71と段差部83との位置関係が第1実施形態と異なる。二つの噴孔71の中心間の距離をD3とし、各噴孔71から段差部83までの距離をD4とすると、第2実施形態ではD3<D4となる。すなわち、二つの噴孔71の間の距離よりも、噴孔71と段差部83との間の距離の方が大きく設定されている。また、制御プレート60は、図7に示すように噴孔プレート70の径方向の両端部側から噴孔プレート70への燃料の流れを許容する位置に制御孔61を有している。
したがって、流れが強められ、かつ旋回力が付与された状態で噴孔71へ流入した燃料は、噴孔71の内部において強力な旋回流を形成し、噴孔71の燃料出口から噴射される。
第2実施形態では、噴孔プレート70の径方向の両端部から流入した燃料は、噴孔プレート70の中央付近で衝突し、流れが曲げられる。これにより、噴孔プレート70の両端部から流入した燃料は、同一方向へ流れることにより互いに流れを強め合う。また、噴孔プレート70の一方の端部から流入した燃料が他方の端部から流入した燃料と衝突することにより、燃料の有している運動エネルギーは旋回エネルギーへ効率よく変換される。したがって、噴孔71の内部における旋回流の形成が促進され、燃料の微粒化を促進することができる。
本発明の第3実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを図8に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第3実施形態では、図8に示すように第二面部82が第一面部81を包囲して形成されている。また、噴孔71と段差部83との位置関係は、第1実施形態と同様に二つの噴孔71間の距離が各噴孔71から段差部83までの距離よりも大きい。さらに、制御プレート60による燃料の流入方向も第1実施形態と同様である。以上の構成により、第3実施形態では、矢印Fに示すように第1実施形態と同様に燃料の流れは強められ、かつ旋回力が付与される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
本発明の第4実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを図10に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第4実施形態では、図10に示すように噴孔71の燃料入口が開口している第一面部81は噴孔プレート70の周方向へ二か所形成されている。また、二か所の第一面部81の間に二か所の第二面部82が形成されている。第4実施形態では、噴孔プレート70に形成される噴孔71の総数が四つとなる。また、噴孔71と段差部83との位置関係は、第1実施形態と同様に二つの噴孔71間の距離が各噴孔71から段差部83までの距離よりも大きい。このとき、図11に示すように制御プレート60の制御孔61は、噴孔プレート70の第一面部81に対応して形成されている。制御プレート60を通過した燃料は、矢印Fに示すように第一面部81にそれぞれ形成されている二つの噴孔71の間に流入する。以上の構成により、第4実施形態では、燃料の流れは強められ、かつ旋回力が付与される。したがって、第1実施形態と同様に燃料の微粒化を促進することができる。
また、第4実施形態では、噴孔プレート70には四つの噴孔71が形成されるため、噴孔71の数の増加による微粒化の効果が得られる。したがって、さらなる燃料の微粒化の促進を図ることができる。
本発明の第5実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを図13に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第5実施形態では、図13に示すように第一面部81は概ね長円形状に形成されている。第一面部81は、第一軸P1方向と第一軸P1に垂直な第二軸P2方向に伸びる長円形状に形成されており、第一軸P1方向の長さが第二軸P2方向の長さよりも短く形成されている。一方、第二面部82は、第一面部81の第一軸P1方向の両端部に形成されている。そのため、段差部83も、第一面部81の第一軸P1方向の両端部に形成される。
第5実施形態では、第2実施形態と同様に段差部83に沿って第一面部81に流入した燃料は、噴孔プレート70の中心部付近で衝突した後、噴孔71へ流入する。これにより、第2実施形態と同様に燃料の流れは強められ、かつ旋回力が付与される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
また、第5実施形態では、噴孔プレート70には四つの噴孔71が形成されるため、噴孔71の数の増加による微粒化の効果が得られる。したがって、さらなる燃料の微粒化の促進を図ることができる。
本発明の第6実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを図15に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第6実施形態では、図15に示すように噴孔プレート70はそれぞれ噴孔71が形成されている四つの第一面部81を有している。四つの第一面部81は、噴孔プレート70の概ね中心で交差している。第二面部82は、隣接する各第一面部81の間に形成されている。そのため、段差部83は各第一面部81の両側部に形成されている。噴孔71は、噴孔プレート70と同心円上に四つ配置され、それぞれ燃料入口が第一面部81に開口している。各第一面部81の中心軸は、噴孔プレート70の中心を含んで対向する噴孔71間を結ぶ仮想直線L3、L4とずれて配置されている。そのため、各第一面部81に形成されている噴孔71は、一方の段差部83までの距離と他方の段差部83までの距離とが異なる。このとき、図16に示すように制御プレート60は、各第一面部81への燃料の流れを許容する位置に制御孔61を有する。
第6実施形態では、段差部83に沿って第一面部81に流入した燃料は、噴孔プレート70の中心部付近で隣接する第一面部81を流れる燃料と衝突した後、噴孔71へ流入する。これにより、燃料の流れは強められ、かつ旋回力が付与される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
第6実施形態では、噴孔71を噴孔プレート70と同心円上に配置するとともに、仮想直線L3、L4と各第一面部81の中心軸とをずらしている。これにより、各噴孔71から一方の段差部83までの距離と他方の段差部83までの距離とが異なる構成としている。
本発明の第7実施形態によるインジェクタの要部を図18に示す。なお、第1実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第7実施形態では、図18に示すようにインジェクタ110は弁ボディ50の先端に旋回流形成部160を備えている。旋回流形成部160は、噴孔部および案内部から構成され、燃料に旋回力を付与する。旋回流形成部160は、積層されている複数のプレート部材を有している。旋回流形成部160は、弁ボディ50側から第一プレート161、第二プレート162、第三プレート163および噴孔プレート164を有している。第一プレート161および第二プレート162は案内部を構成しており、第三プレート163および噴孔プレート164は噴孔部を構成している。
第二プレート162は、図19に示すように円弧形状の二つの開口部165および開口部166を有している。開口部165および開口部166は、同一の円周上に配置され、第二プレート162を板厚方向に貫いている。開口部165および開口部166の外径は、第一プレート161の内径と概ね同一である。
第三プレート163は、板厚方向に貫く制御開口部167を有している。制御開口部167は、径方向の両端部にそれぞれ形成されている略扇形状の部分と、略扇形状の部分に挟まれた略八角形状の部分とから構成されている。
ノズルニードル41が図18の上方へ移動し弁座51から当接部42が離座すると、燃料通路53の燃料は弁ボディ50の内壁面に沿って空間部180へ流入する。空間部180は上述のように弁ボディ50の出口側の端部よりも内径が大きいため、空間部180へ流入した燃料は空間部180を形成する第二プレート162の端面162aおよび弁ボディ50の端面150aに案内されて径方向外側へ流れる。空間部180の径方向の両端部には第二プレート162の開口部165、166が接続している。そのため、燃料は、空間部180により径方向外側へ拡大した後、開口部165、166へ流入する。
本発明の第8実施形態によるインジェクタ200の要部を図22に示す。
インジェクタ200は、弁ボディ210、ノズルニードル220および制御部材230を備えている。弁ボディ210は、ハウジング201の先端に例えば溶接などにより固定されている。弁ボディ210は、内壁面に弁座211を有している。ノズルニードル220は、一体に形成されている軸部221および台部222を有している。台部222には、弁座211に着座可能な当接部223が形成されている。ノズルニードル220は、軸部221の反台部側に係止部材224を有している。係止部材224はノズルニードル220に固定されている。係止部材224と弁ボディ210との間には付勢手段としてのコイルスプリング225が設置されている。なお、付勢手段としては、コイルスプリング225に限らず、例えば板ばねなど押し付け力を提供するものであればよい。コイルスプリング225は、伸長方向の力を有しており、一方の端部が係止部材224に接し、他方の端部が弁ボディ210に接している。これにより、コイルスプリング225は係止部材224を介してノズルニードル220を図22の上方へ押し付ける。そのため、ノズルニードル220にコイルスプリング225の押し付け力以外の力が加わっていないとき、ノズルニードル220の当接部223は弁ボディ210の弁座211に着座している。台部222の反軸部側の端部は、平坦な平坦面226を形成している。
インジェクタ200に設置されている図示しない弁部が開弁し燃料通路202に燃料が供給されると、ノズルニードル220は燃料から受ける力により図22の下方へ移動する。これにより、当接部223は弁座211から離座し、燃料通路202の燃料は噴孔233側へ流れる。このとき、ノズルニードル220の平坦面226は第二面部242に着座する。そのため、噴孔233の弁ボディ210側は段差部243の高さに対応する空間を挟んでノズルニードル220により覆われる。その結果、弁座211と当接部223との間を通過した燃料は、カップ部材231の中央付近に開口する噴孔233に直接流入するのではなく、図24に示すようにノズルニードル220の台部222の外周側へ案内される。
なお、第8実施形態では、ノズルニードル220は燃料から受ける力により駆動される例について説明した。しかし、例えば電磁気的にノズルニードル220を直接駆動する構成としてもよく、ノズルニードル220の駆動方式は上述の方式に限るものではない。
Claims (23)
- 燃料通路を形成する内壁面に弁座を有する弁ボディと、
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または前記弁座に着座することにより前記燃料通路を開閉する弁部材と、
前記弁座よりも燃料出口側の前記弁ボディに取り付けられ、前記燃料通路から燃料が流入する噴孔、ならびに前記噴孔の入口側において燃料の流れを所定方向へ強めつつ前記噴孔へ案内する段差部を有する噴孔プレートと、
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記噴孔プレートは、
前記噴孔の燃料入口が開口している第一面部と、
前記第一面部よりも前記弁ボディ側に位置し、前記第一面部との間に前記段差部を形成する第二面部とを有し、
前記段差部は、前記第二面部から前記噴孔への燃料の流れよりも前記第一面部から前記噴孔への燃料の流れを促進することを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。 - 前記第一面部へ流入した燃料は、前記段差部に衝突した後、前記噴孔へ流入することを特徴とする請求項2記載の燃料噴射装置。
- 前記第一面部へ流入した燃料は、前記段差部に沿って流れ、他方からの燃料の流れと衝突して前記噴孔へ流入することを特徴とする請求項2記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔プレートは二つの噴孔を有し、前記二つの噴孔の中間に位置する仮想直線に沿って前記第一面部に流入した燃料は、前記段差部に衝突した後、前記噴孔へ流入することを特徴とする請求項3記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔から前記仮想直線までの距離は、前記噴孔から前記段差部までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項5記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔プレートは二つの噴孔を有し、前記段差部に沿って前記噴孔プレートの径方向の一方の端部側から前記第一面部に流入した燃料は、他方の端部側から流入した燃料と衝突し、前記噴孔へ流入することを特徴とする請求項4記載の燃料噴射装置。
- 前記二つの噴孔間の距離は、各噴孔から前記段差部までの距離よりも小さいことを特徴とする請求項7記載の燃料噴射装置。
- 前記仮想直線と前記段差部とは、概ね直交することを特徴とする請求項5または6記載の燃料噴射装置。
- 前記第一面部は、前記噴孔プレートの周方向へ複数か所形成されていることを特徴とする請求項5から8のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
- 四つの噴孔を有する前記第一面部は、第一軸方向の長さが前記第一軸に垂直な第二軸方向の長さよりも短かく形成され、
前記第二面部は前記第一面部の第一軸方向の両端部に形成されていることを特徴とする請求項4記載の燃料噴射装置。 - 隣接する噴孔間の距離は各噴孔から前記段差部までの距離よりも大きいことを特徴とする請求項11記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔プレートはそれぞれ噴孔が形成されている複数の第一面部を有し、前記複数の第一面部は前記噴孔プレートの概ね中心で交差し、隣接する前記第一面部の間に前記第二面部が形成されていることを特徴とする請求項4記載の燃料噴射装置。
- 前記第一面部に形成されている噴孔から前記第一面部に隣接する一方の段差部までの距離と他方の段差部までの距離とは、異なることを特徴とする請求項13記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔プレートと前記燃料通路との間に、前記噴孔プレートの前記第一面部への燃料の流入を許容する流入制御手段を備えることを特徴とする請求項2から14のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
- 燃料通路を形成する内壁面に弁座を有する弁ボディと、
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または前記弁座に着座することにより前記燃料通路を開閉する弁部材と、
前記弁座よりも燃料出口側に設置され、前記燃料通路から燃料が流入する噴孔、ならびに外周側から前記噴孔の入口側が開口している中心部に向けて燃料の流れを案内する案内通路を形成する段差部を有する噴孔部と、
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 前記案内通路は、前記噴孔の入口側が開口している中心部に向けて縮小している縮小部と、前記縮小部の径方向内側の端部に接続し前記噴孔までの距離が徐々に拡大する拡大部とを有することを特徴とする請求項16記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔部は、積層されている複数のプレート部材を有することを特徴とする請求項16または17記載の燃料噴射装置。
- 前記弁ボディと前記噴孔部との間に設置され、前記燃料通路から前記案内通路の長手方向へ燃料の流れを案内する案内部をさらに備えることを特徴とする請求項16、17または18記載の燃料噴射装置。
- 前記弁ボディと前記案内部とが形成する空間部をさらに備え、
前記空間部は、周縁が前記噴孔部材の径方向において前記噴孔よりも外側に位置することを特徴とする請求項19記載の燃料噴射装置。 - 燃料通路を形成する内壁面に弁座を有する弁ボディと、
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または前記弁座に着座することにより前記燃料通路を開閉する弁部材と、
前記弁座よりも燃料出口側に設置され、前記燃料通路から燃料が流入する噴孔、前記噴孔の入口側が開口している第一面部、前記第一面部よりも前記弁ボディ側に位置し前記弁部材の端面と接触可能な第二面部、ならびに前記第一面部と前記第二面部との間に形成されている段差部を有し、前記第二面部に前記弁部材の端面が接触しているとき前記第一面部と前記弁部材の端面と前記段差部との間に前記燃料通路から前記噴孔への燃料の流れを案内する案内通路を形成する制御部材と、
を備えることを特徴とする燃料噴射装置。 - 略弓形状に形成されている二つの第二面部を有し、前記二つの第二面部は前記第一面部を挟んで概ね平行な二つの段差部を形成していることを特徴とする請求項21記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔は、燃料入口から燃料出口まで概ね同一内径に形成されていることを特徴とする請求項1から22のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
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