JP2005188336A - 燃料噴射弁及びスワラー製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 スプレーの微粒子化を良好にするとともに、製品性能のばらつきが少なく、製造コストの低い燃料噴射弁を供給する。
【解決手段】 中空状の弁本体１５の一端に噴射口１４ｂを有する弁座１４を取り付け、弁座１４に離接して噴射口１４ｂを開閉する弁体１２と、この弁体１２を囲んで弁体１２を摺動可能に支持すると共に噴射口１４ｂに流入する流体に旋回を与えるスワラー１６を備え、このスワラー１６におけるスワール溝１６ｂは、溝出口部において屈曲部１６ｂ３を有するとともに、スワール溝１６ｂの断面形状を中心部が端部より溝深さが深くなるよう構成する。
【選択図】 図３

Description

この発明は燃料噴射弁、特に筒内噴射用燃料噴射弁に適するものであって、燃料流に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射口から噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。

従来の燃料噴射弁においては、スワラー（旋回体）の内周環状溝のほぼ全周に亘り、旋回溝の下流側出口が開口しており、隣り合った旋回溝同士の間隔を狭くすることにより、旋回流を全周にわたって発生させ、流れの隙間が生じないように、下流の噴口ヘながすようなものがあった（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−４７２０８号公報

従来の燃料噴射弁は以上のように構成されており、６つの旋回溝が等間隔で配置されているので、隣り合う旋回溝同士は６０度の交叉角で構成されており、旋回溝からでた燃料はお互いに６０度の角度で衝突するので、流体ロスが発生し、噴霧の微粒化を促進できないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、燃料噴射弁の流体ロスを少なくして、噴霧の微粒化を促進することを目的とする。
また高精度な燃料噴射弁を大量生産することを目的とする。

この発明の請求項１に係る燃料噴射弁は中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持すると共に噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワラーを備えたものであって、スワラーにおけるスワール溝は、溝出口部において屈曲部を有するとともに、スワール溝の断面形状は中心部が端部より溝深さが深くなるよう構成されているものである。

この発明の請求項１に係る燃料噴射弁は中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持すると共に噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワラーを備えたものであって、スワラーにおけるスワール溝は、溝出口部において屈曲部を有するとともに、スワール溝の断面形状は中心部が端部より溝深さが深くなるよう構成されているので、スワール溝の出口における燃料の衝突による流体ロスが軽減されることにより、燃料噴霧の微粒化が促進され、エンジンの燃焼性を向上させることができる。

実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図、図２は噴射弁先端部を示す断面図、図３は図１におけるＡ−Ａ線断面図、図４はスワラーの底面から見た斜視図である。

燃料噴射弁１はソレノイド装置２及び弁装置１１から構成されており、ソレノイド装置２は磁気回路のヨーク部分となるハウジング３、磁気回路となる固定鉄心４、コイル５、スプリング６、このスプリング６の位置を調整するために固定されているロッド７、燃料シール用のラバーリング８、９、及びラバーリング８、９のシール面を有する金属リング１０から構成されている。

弁装置１１は、ニードル弁である弁体１２、弁体１２と一体化された可動鉄心１３、弁座１４、弁体１２を収容する中空状の弁本体１５及び燃料に旋回を与えるスワラー１６から構成されている。

エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、コイル５に電流が流され、ハウジング３、可動鉄心１３、固定鉄心４で構成される磁気ループに磁束が生じ、可動鉄心１３はスプリング６の押し付け力を超える電磁吸引力を受けて固定鉄心４側へ吸引動作される。

可動鉄心１３と一体に構成された弁体１２は弁座１４のシート部１４ａから離れ、弁体１２とシート部１４ａとの間に間隙が形成されると、燃料圧力２ＭＰａ以上の高圧の燃料は弁座１４の噴射口１４ｂより噴射され、燃料噴射が開始され、コイル５が非通電状態になると弁体１２はシート部１４ａに接触し、噴射は終了する。

燃料は燃料噴射弁１の上部より供給され、固定鉄心４の内部から弁本体１５の内部へ流入し、スワラー１６の貫通穴１６ａからスワール溝１６ｂに至り、弁体１２とスワラー１６の隙間部（溝出口部）１６ｃを経てシート部１４ａを通過し、噴射口１４ｂで螺旋状に旋回した後、外部に噴射される。

図５はスワール溝１６ｂの形状を示す断面図であり、溝の断面形状は中心部から端部より溝の深さが深くなるよう構成されている。
即ちスワール溝１６ｂの断面形状は、底面にフラット部１６ｂ１を有するとともに、その周囲に円弧部１６ｂ２を有し、いわゆる半円形状に構成されており、燃料の主流はスワール溝１６ｂの最深部であるフラット部１６ｂ１を流れる。

スワール溝１６ｂは溝出口において、スワール溝１６ｂの中心線がスワラー１６の中心軸に近づく方向に折り曲がっている屈曲部１６ｂ３を有しており、スワール溝１６ｂ内においては、溝を横切る位置によって燃料の流れの方向を変化させている。

図６はスワール溝１６ｂにおける燃料流れの様子を示す平面図である。
スワール溝１６ｂを横切る方向において、それぞれの燃料の流れ要素をｅ_１〜ｅ_３、ｆ_１〜ｆ_３及びｇ_１〜ｇ_３とすると、ｆ_１とｆ_３は円弧部１６ｂ２を流れる流れで、溝は浅く、弱い流れとなり、ｆ_２はフラット部１６ｂ１を流れる流れで、溝が深く、強い流れとなっており、強い流れｆ_２を弱い流れｆ_１、ｆ_３よりも長い矢印で表している。

ｆ_１からｆ_３に流れの位置が変化するにつれて流れの方向も異なり、ｆ_１に比べてｆ_３は噴射弁の中心軸に近づく方向へ流れの方向を変化させている。
スワール溝１６ｂの出口は、同一円１６ｄ上に開口しているが、溝と溝との間の円弧部分１６ｅの長さを、溝幅１６ｆの１／５以下に設定している。
すなわちスワール溝１６ｂ出口同士の間隔を小さくすることにより、できるだけ同一円１６ｄの全周にわたって燃料による旋回流を発生させることにより、下流の噴射口１４ｂ内での円周方向における旋回流が途切れることを防止している。

以上のように構成することにより、噴霧の途切れを防止して、噴霧の質の向上を図ることができるとともに、噴射口１４ｂ内で旋回流が途切れることがなく、カーボンデポジットを洗浄できない部分が発生することを防止することができる。
又隣り合うスワール溝１６ｂから出た燃料流れ同士は溝出口部１６ｃで衝突するが、本発明ではスワール溝１６ｂの出口付近に屈曲部１６ｂ３を設けたため、直接衝突する燃料流れ要素ｅ_３とｆ_１との衝突角θ１は、スワール溝１６ｂの交叉角、即ち流れ要素ｅ_２とｆ_２との交叉角θ２より小さくなっており、衝突によるロスが少ない。

また燃料流れの要素ｅ_３とｆ_１は、燃料流れの速度が小さいので、衝突によるロスが少ない。
以上のように本実施形態によれば、スワール溝１６ｂの出口における燃料の衝突による流体ロスが軽減されたので、燃料噴霧の微粒化が促進され、エンジンの燃焼性を向上させることができる。

実施の形態２．
本実施形態においては、スワラー１６を端面加工することにより、スワール溝１６ｂの深さを所定の深さに仕上げるものであり、図７は端面加工される前のスワラー１６の状態を示す正面図、図８はこのときのスワール溝１６ｂの形状を示す断面図、図９は端面仕上げ加工の方法を示すための正面図であり、砥石２１を回転させることにより、端面を仕上げる。
図１０は端面加工された後のスワラー１６の状態を示す正面図、図１１はそのときのスワール溝１６ｂの形状を示す断面図である。

図において、本実施形態においては、スワール溝１６ｂより上流の外周側における円環状の平面１６ｒとフラット部１６ｂ１の高さを同一高さＨ１に構成し、スワラー１６の端面１６Ｓを研削するものである。尚端面１６Ｓの高さをＨ２とする。
スワラー１６は図７に示すように、メタルインジェクション（金属射出成型）により成型されたのち、スワラー１６の端面１６Ｓを図９に示すように研削加工により平面の仕上げ加工を行い、図１０、図１１に示すように、スワール溝１６ｂの深さをＬ１から完成部品の狙い寸法であるＬ２とするものである。

本発明においては、スワール溝１６ｂの形状を中央が深くなるように構成し、スワール溝１６ｂの中央底部にフラット部１６ｂ１を設け、これと同一高さの平面をスワール溝１６ｂの外側に形成したものである。
そしてスワール溝１６ｂのフラット部１６ｂ１とスワール溝１６ｂの外側の円環状の平面１６ｒとは同一型を使用することにより同一平面になるよう形成している。

端面１６Ｓ仕上げ加工においては、スワール溝１６ｂの深さがＬ１からＬ２になるよう加工するが、スワール溝１６ｂの外側の円環状の平面１６ｒは、スワール溝１６ｂの底面と同一平面であるため、高さＨ１とＨ２とを計測し、Ｈ１とＨ２との差がスワール溝１６ｂの深さとなるものである。
したがってＨ１とＨ２との差がＬ２となった時に端面１６Ｓの仕上げ加工を完了することにより、スワール溝１６ｂの深さをＬ２とすることができる。

本発明では、スワール溝１６ｂが形成された端面側で、スワール溝１６ｂより上流の外周側に、スワール溝１６ｂのフラット部１６ｂ１と同一平面になるよう形成された円環状の平面１６ｒを形成したので、スワール溝１６ｂの深さは、この円環状の平面１６ｒの高さＨ１と端面１６Ｓの高さＨ２との差により計測することができるのみならず、仕上げ加工中にＨ１とＨ２が計測できるので、短時間の加工により高精度な製品が製造できるものである。Ｈ１とＨ２の計測は、図９に示すハイトゲージを使う方法や、レーザ高さ計測器を使う方法が適用できる。
なおスワラー１６の成型は焼結や冷間鍛造による方法でもよい。

以上のように本実施形態によれば、燃料噴射弁を短時間の加工で製造できるので、低いコストで製造することができる。
又スワール溝１６ｂの深さのばらつきが抑えられるので、噴霧のばらつきの少ない燃料噴射弁をエンジンに搭載することができ、エンジンのエミッション（排気）の悪化を抑えることができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。 噴射弁先端部を示す断面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 スワラーの底面から見た斜視図である。 スワール溝の形状を示す断面図である。 スワラーを示す平面図である。 スワラーを示す正面図である。 スワール溝の形状を示す断面図である。 端面仕上げ加工の方法を示す正面図である。 スワラーを示す正面図である。 スワール溝の形状を示す断面図である。

符号の説明

１２ 弁体、１４ 弁座、１４ｂ 噴射口、１５ 弁本体、１６ スワラー、
１６ｂ スワール溝、１６ｂ１ フラット部、１６ｂ３ 屈曲部。

Claims (2)

1. 中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体を摺動可能に支持すると共に上記噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワラーを備えた燃料噴射弁において、上記スワラーにおけるスワール溝は、溝出口部において屈曲部を有するとともに、上記スワール溝の断面形状は中心部が端部より溝深さが深くなるよう構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 上記スワール溝の底面にフラット部を設けるとともに、上記スワール溝より上流の外周側に上記フラット部と同一高さを有する円環状の平面を設け、上記スワラーの端面を研削することにより上記スワール溝の深さを調整しながら上記スワラーを形成することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁におけるスワラー製造方法。
   

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