JP2007071106A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴射口に燃料が付着するのを抑制するとともに、多様な噴霧形状および噴射方向を形成することができ、更に噴霧の微粒化を向上させることのできる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】 噴射口４を有する弁座３ｂと、弁座３ｂを開閉するための弁体２を有し、弁体２が下流側に移動するときに開弁し、燃料を内燃機関に噴射する構造において、弁体２が弁座３ｂに当接するシート部３ｃより上流側であって、弁体２に環状の溝１０を設けることにより、燃料流れに乱れを発生させ、燃料噴霧の微粒化を促進させる。
【選択図】 図２

Description

この発明は内燃機関に使用される燃料噴射装置に関するものであり、特に燃料噴霧の形状および噴射方向を改良するとともに、微粒化を促進することのできる燃料噴射装置に関するものである。

近年、自動車などの排出ガス規制が強化されており、燃料噴射装置によって噴射される燃料噴霧の形状及び噴射方向について、様々な形状及び方向を創出することが求められるとともに、噴霧の微粒化の促進が求められている。特に燃料噴霧の微粒化については各種の検討がなされており、従来の燃料噴射装置においては、噴射口の弁座側出口端面、もしくは弁体下流側にスロットを弁体軸心に対して放射状に形成しているものがあった。

この燃料噴射装置においては、弁体端面に噴霧が回り込むため、ポペット弁特有の噴霧角が大きい中空円錐形噴霧ではなく、噴霧角が抑制され、かつ空気との混合に適した中実の噴霧が形成される。又噴霧が弁体端面にまで回り込むことにより、単位時間に噴霧が進む距離を抑制するとともに、空気との混合による微粒化を促進するものである（特許文献１参照）。

特開平１１−１９３７３４号公報

従来の燃料噴射装置は以上のように構成されており、弁体が弁座に当接するシート部より下流側にスロットを設けたため、燃料噴射終了後にスロットに燃料が溜まる。そして燃料噴射装置を筒内噴射用に用いた場合は弁体に付着した燃料が高温にさらされることによりカーボンデポジットとして堆積するため、噴霧形状および微粒化を悪化させるという問題点があった。

また吸気管噴射用に用いた場合は弁体に付着した燃料が液滴となって落下することにより、空燃比が変動してしまうという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガソリンエンジン用燃料噴射装置において、噴射口に燃料が付着するのを抑制するとともに、多様な噴霧形状および噴射方向を形成することができ、更に噴霧の微粒化を向上させることのできる燃料噴射装置を提供することを目的とするものである。

この発明に係る燃料噴射装置は、噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式のものであり、弁体が弁座に当接するシート部より上流側であって、弁体及び弁ボディの少なくともいずれか一方に環状の溝を設けたものである。

この発明に係る燃料噴射装置によれば、噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式のものであり、弁体が弁座に当接するシート部より上流側であって、弁体及び弁ボディの少なくともいずれか一方に環状の溝を設けたので、この溝により燃料流れに乱れが発生し、燃料は乱れを維持した状態で噴射口へ流れ、噴射口から噴射され、燃料噴霧の微粒化が促進されるとともに、燃料噴射終了後に燃料がシート部の下流側に溜まることを抑制することができる。

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による燃料噴射装置を示す断面図、図２は同じく先端部を示す断面図である。
本発明による燃料噴射装置には弁装置１が設けられており、この弁装置１は弁体２と弁ボディ３によって構成されている。

弁体２はガイド部２ａを有しており、ガイド部２ａには２面平面部２ｂが設けられている。そして燃料は弁ボディ３の内径部３ａと弁体２の間の隙間、及び内径部３ａと平面部２ｂの間の隙間を通って流れる。弁体２の先端部には弁体シート部２ｃが設けられ、弁体シート部２ｃと弁ボディ３に設けられた弁座３ｂとはシート部３ｃにおいて接触しており、弁体２と弁座３ｂによって囲まれた環状の噴射口４がシート部３ｃの下流側において形成されている。

スプリング５は弁体２を閉弁方向に付勢するためのものであり、弁体２にはアマチュア６が取り付けられるとともに、コア７がアマチュア６に対向して配置されている。又ボビン８内において電磁コイル９が巻回されることによりソレノイド装置が構成されている。

本発明による燃料噴射装置においては、開弁状態における静的流量の制御は、弁装置１の上流側に設けられたオリフィス２１により制御される。そして開弁時におけるシート部３ｃの燃料流れの断面積はオリフィス２１における流れ面積よりも充分大きく構成されており、シート部３ｃにおいて燃料の流れが詰らないようになっている。

以上のように構成された燃料噴射装置においては、電磁コイル９に電流を供給することにより磁気回路が形成され、アマチュア６がコア７に引き付けられることにより弁体２は下流側へ移動し、噴射口４より燃料が内燃機関へ噴射される。そして電流を遮断すると、弁体２はスプリング５の復帰力により上流側へ移動し、燃料噴射は終了する。

本発明においては図２に示すように、シート部３ｃより上流側であって弁体２に３つの環状の溝１０を設けたものである。この溝１０により燃料流れに乱れが発生し、更にシート部３ｃにおいて燃料の流れが詰まらないので、シート部３ｃにおいて燃料は乱れを維持した状態で噴射口４へ流れ、噴射口４から噴射されるので、燃料噴霧の微粒化が促進される。

更に従来と異なり燃料流れの乱れを発生させるための溝１０をシート部３ｃよりも上流側に設けたので、燃料噴射終了後に燃料がシート部３ｃの下流側に溜まることを抑制することができる。従ってカーボンデポジットの堆積を防ぐことができるとともに、更に吸気管噴射用に用いた場合でも、空燃比が変動することを防ぐことができる。

尚図２においては、溝１０を３個設けた場合について説明したが、１個の溝を設けてもよく、更に３個以外の複数の溝を設けてもよい。

実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。本実施形態においては、シート部３ｃより上流側であって、弁ボディ３に３つの環状の溝１１を設けたものである。この溝１１により、実施の形態１の場合と同様燃料流れに乱れが発生し、噴射口４から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。

尚図３においては、溝１１を３個設けた場合について説明したが、１個の溝を設けてもよく、更に３個以外の複数の溝を設けてもよい。更に弁体２及び弁ボディ３の両方に溝を設けるようにしてもよい。

実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。本実施形態においては、弁体シート部２ｃの傾斜角をα１、シート部３ｃ下流側の弁体テーパ部２ｄの傾斜角をα２としたとき、α１＞α２となるように形成するとともに、弁座３ｂの傾斜角をβ１、シート部３ｃ下流側の弁座テーパ部３ｄの傾斜角をβ２としたとき、β１＞β２となるように形成したものである。

更に噴射口４を構成する弁座出口端面３ｅを弁体２の軸Оに対して円弧状に傾斜させて構成し、即ち弁座出口端面３ｅが弁体端面２ｅを覆っている部分と覆っていない部分とを設けるように構成する。

以上のように構成することにより、弁体２の軸Оに対して燃料の噴射角が傾くことになり、しかも弁座テーパ部３ｄが弁体２を覆っている部分が連続的に変化するため、軸Оに対して偏向した噴霧を形成できる。これにより、燃料噴射装置の取り付け場所において制約を受けるような場合でも、所望する方向へ燃料を噴射することが可能となり、様々な噴射方向を形成することができるようになる。

尚弁座出口端面３ｅを直線状に傾斜させて構成することも考えられるが、この場合噴霧断面は図５のＰに示すように、一部分が突出し、一様な楕円とはならない。これに対して図４に示すように、弁座出口端面３ｅを円弧状に傾斜させて構成した場合、噴霧断面は図５のＱに示すように、一様な楕円形となり、適切な噴霧が得られる。又図１に示すような弁構造において、弁座出口端面を傾斜させるように構成してもよい。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４による燃料噴射装置の先端部を示す正面図、図７は図６におけるＡ−Ａ線断面図であり、噴霧の形状を示すための図である。本実施形態においては、上記実施の形態３の場合と同様、弁体シート部２ｃの傾斜角をα１、シート部３ｃ下流側の弁体テーパ部２ｄの傾斜角をα２としたとき、α１＞α２となるように形成するとともに、弁座３ｂの傾斜角をβ１、シート部３ｃ下流側の弁座テーパ部３ｄの傾斜角をβ２としたとき、β１＞β２となるように形成したものである。

又噴射口４の弁座出口端面３ｅに円弧状の切欠き３ｆを弁体２の軸Оに対して点対称となる位置に２個設け、この切欠き３ｆと弁座出口端面３ｅとを円弧状につなぐものである。尚円弧状の切欠き３ｆは３個以上設けるようにしてもよい。

以上のように構成することにより、弁座出口端面３ｅが弁体端面２ｅを覆っている部分と覆っていない部分が存在するようになり、図７に示すように、噴霧は２方向に分配されることになる。

図８は別の形態による燃料噴射装置の先端部を示す正面図、図９は噴霧の形状を示すための断面図である。図６に示したものとは円弧の曲率が相違する切欠き３ｇを設けたものであり、このように様々に曲率を変えることにより、噴霧の横断面の偏平率を図９に示すように変化させることができる。

又上記に示したような切欠きを、図１に示したような弁構造において設けるようにしてもよい。以上のように本実施形態によれば、様々な噴霧形状を形成させることができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態２による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。 この発明の実施の形態３による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。 噴霧の形状を示すための断面図である。 この発明の実施の形態４による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。 図６におけるＡ−Ａ線断面図である。 この発明の実施の形態４による燃料噴射装置の先端部を示す正面図である。 噴霧の形状を示すための断面図である。

符号の説明

２ 弁体、２ｃ 弁体シート部、２ｄ 弁体テーパ部、３ 弁ボディ、３ｂ 弁座、
３ｃ シート部、３ｄ 弁体テーパ部、３ｅ 弁座出口端面、３ｆ 切欠き、
１０，１１ 溝。

Claims (3)

1. 噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式の燃料噴射装置において、上記弁体が上記弁座に当接するシート部より上流側であって、上記弁体及び上記弁ボディの少なくともいずれか一方に環状の溝を設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式の燃料噴射装置において、弁体シート部の傾斜角を弁体テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成するとともに、上記弁座の傾斜角を弁座テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成し、更に弁座出口端面を円弧状に傾斜して構成したことを特徴とする燃料噴射装置。
3. 噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式の燃料噴射装置において、弁体シート部の傾斜角を弁体テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成するとともに、上記弁座の傾斜角を弁座テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成し、更に弁座出口端面に円弧状の切欠きを設けたことを特徴とする燃料噴射装置。
   

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