JP2009215981A

JP2009215981A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2009215981A
Application number: JP2008060616A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Ota; 信男太田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2008-03-11
Filing date: 2008-03-11
Publication date: 2009-09-24

Abstract

【課題】噴霧の微粒化とデポジットの生成抑制とを両立させる。
【解決手段】噴孔１０１からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定された燃料噴射弁において、ノズルボデー１０のうち噴孔１０１の上流端が開口する上流開口端面１０３を、噴射弁軸線に対して直交させて、流れ込み角度θ２を鋭角にする。これにより、噴孔１０１内での流速の勾配が大きくなるため、噴霧の分裂エネルギが大きく、噴霧が微粒化されやすくなる。また、下流開口端面１０４を噴射弁軸線に対して傾斜させて噴霧角θ１を大きくすることにより、下流開口端面１０４と噴霧との間に渦流れが発生し難くなり、下流開口端面１０４に対する燃料の付着が抑制され、デポジットの生成が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

従来の多孔ノズルタイプの燃料噴射弁（以下、第１の従来の燃料噴射弁という）は、噴孔からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定されている。また、ノズルボデーにおいて、噴孔の上流端が開口する上流開口端面、および噴孔の下流端が開口する下流開口端面は、いずれも噴射弁軸線に対して直交している。

特許文献１に示された従来の燃料噴射弁（以下、第２の従来の燃料噴射弁という）は、噴孔からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定されている。また、ノズルボデーにおいて、噴孔の上流端が開口する上流開口端面、および噴孔の下流端が開口する下流開口端面は、いずれも噴射弁軸線に対して傾斜している。

特許文献２に示された従来の燃料噴射弁（以下、第３の従来の燃料噴射弁という）は、噴孔からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定されている。また、ノズルボデーにおいて、噴孔の上流端が開口する上流開口端面、および噴孔の下流端が開口する下流開口端面は、いずれも球面になっている。さらに、下流開口端面には、噴孔の下流端が開口する部位から噴射弁径方向の外側に向かって溝が形成されている。
特開２００６−１７００２３号公報国際公開０３／０６７０７６号パンフレット

しかしながら、第１の従来の燃料噴射弁は、上流開口端面に沿って流れてきた燃料は、噴孔に流れ込む際に流れの向きが急激に変化し、噴孔内での流速の勾配が大きくなるため、噴霧の分裂エネルギが大きく、噴霧が微粒化されやすいという利点があるものの、下流開口端面が噴射弁軸線に対して直交していて下流開口端面と噴霧とのなす噴霧角が小さいため、下流開口端面と噴霧との間で渦流れが発生し、噴射された燃料が巻き上げられ、下流開口端面に燃料が付着してデポジットが生成されやすいという問題がある。

一方、第２の燃料噴射弁は、下流開口端面が噴射弁軸線に対して傾斜しているため、噴霧角が大きくなって渦流れが発生し難くなり、下流開口端面に対する燃料の付着が抑制され、デポジットの生成が抑制されるものの、噴孔に流れ込む際の流れの向きの変化が緩やかになり、噴孔内での流速の勾配が小さくなるため、噴霧の分裂エネルギが小さく、噴霧が微粒化され難いという問題がある。

また、第３の燃料噴射弁は、下流開口端面に付着した燃料が、毛細管現象により下流開口端面の溝に導かれるため、デポジットの生成が抑制されるものの、噴孔に流れ込む際の流れの向きの変化が緩やかになり、噴孔内での流速の勾配が小さくなるため、噴霧の分裂エネルギが小さく、噴霧が微粒化され難いという問題がある。

本発明は上記点に鑑みて、噴霧の微粒化とデポジットの生成抑制とを両立させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、弁座（１００）および噴孔（１０１）を有するノズルボデー（１０）と、弁座（１００）と接離して噴孔（１０１）を開閉するノズルニードル（１１）とを備え、噴孔（１０１）からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定された燃料噴射弁において、ノズルボデー（１０）のうち噴孔（１０１）の上流端が開口する部位を上流開口端面（１０３）とし、ノズルボデー（１０）のうち噴孔（１０１）の下流端が開口する部位を下流開口端面（１０４）とし、上流開口端面（１０３）から下流開口端面（１０４）までの噴射弁軸方向の厚さをノズルボデー先端板厚としたとき、上流開口端面（１０３）は噴射弁軸線に対して直交し、下流開口端面（１０４）のうち噴孔（１０１）の下流端が開口する部位よりも噴射弁径方向の外側の部位は、ノズルボデー先端板厚が噴射弁径方向の外側ほど薄くなるように、噴射弁軸線に対して傾斜していることを特徴とする。

これによると、上流開口端面（１０３）に沿って流れてきた燃料は、噴孔（１０１）に流れ込む際に流れの向きが急激に変化し、噴孔（１０１）内での流速の勾配が大きくなるため、噴霧の分裂エネルギが大きく、噴霧が微粒化されやすい。また、下流開口端面（１０４）と噴霧とのなす噴霧角が大きく、渦流れが発生し難くなるため、下流開口端面（１０４）に対する燃料の付着が抑制され、デポジットの生成が抑制される。したがって、噴霧の微粒化とデポジットの生成抑制とを両立させることができる。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料噴射弁の要部の構成を示す断面図である。

この燃料噴射弁は、内燃機関（特にガソリンエンジン。図示せず）に用いられ、吸気管内の吸気通路または気筒内の燃焼室に燃料を噴射供給するものである。燃料噴射弁には、燃料ポンプ（図示せず）により加圧された燃料が、燃料分配管（図示せず）を介して供給される。燃料噴射弁は、燃料の噴射を遮断および供給するノズル１と、ノズル１を駆動する電磁駆動部（図示せず）とを備えている。

ノズル１は、弁座１００および噴孔１０１を有するノズルボデー１０と、弁座１００と接離して噴孔１０１を開閉するノズルニードル１１とを備えている。

噴孔１０１は、ノズルボデー１０の一端に複数設けられている。噴孔１０１は、噴射弁軸線に対して傾斜しており、噴孔１０１からの燃料噴射向きは、噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定されている。

略円筒状のノズルボデー１０の内部には、内部燃料通路１０２が形成されており、燃料ポンプにより加圧された燃料が内部燃料通路１０２を介して噴孔１０１に導かれるようになっている。

弁座１００は、内部燃料通路１０２の途中、換言すると、噴孔１０１の上流側に設けられている。弁座１００は、ノズルボデー１０の反噴孔側から噴孔１０１側に向かって縮径する円錐面になっている。

弁座１００の中央側、すなわち、弁座１００よりも噴射弁径方向の中心側には、噴射弁軸線に対して直交する上流開口端面１０３が形成されている。この上流開口端面１０３に、噴孔１０１の上流端が開口している。

噴孔１０１の下流端は、ノズルボデー１０における一端側の端面である下流開口端面１０４に開口している。ここで、上流開口端面１０３から下流開口端面１０４までの噴射弁軸方向の厚さをノズルボデー先端板厚としたとき、下流開口端面１０４は、ノズルボデー先端板厚が噴射弁径方向の外側ほど薄くなるように、噴射弁軸線に対して傾斜している。換言すると、下流開口端面１０４のうち噴口１０１よりも噴射弁径方向の外側に位置する部位の面と燃料噴射向きとのなす角θ１を噴霧角としたとき、下流開口端面１０４は、その噴霧角θ１が、下流開口端面１０４を噴射弁軸線に対して直交させた場合の噴霧角よりも大きくなるように、噴射弁軸線に対して傾斜している。なお、噴霧角θ１は、６０°以上が望ましい。下流開口端面１０４は、噴射弁径方向の中心からノズルボデー１０の外周面に至るまで、噴射弁軸線に対して傾斜している。

ノズルニードル１１は略円柱状に形成され、ノズルボデー１０内を噴射弁軸方向に往復移動可能になっている。

上記構成になる燃料噴射弁は、電磁駆動部のコイルに電流が供給されると、電磁駆動部の磁気吸引力によりノズルニードル１１が吸引されて、ノズルニードル１１が弁座１００から離れる。これにより、噴孔１０１が開かれ、すなわちノズル１が開弁し、内部燃料通路１０２を介して供給される燃料が噴孔１０１から噴射される。

一方、電磁駆動部のコイルへの電流供給が停止されると、スプリング（図示せず）によりノズルニードル１１が弁座１００側に向かって付勢されて、ノズルニードル１１が弁座１００に当接する。これにより、噴孔１０１が閉じられ、すなわちノズル１が閉弁し、燃料の噴射が停止される
ここで、燃料噴射中に上流開口端面１０３に沿って流れる燃料の向きと、噴孔１０１内を流れる燃料の向きとのなす角θ２を、流れ込み角度とする。本実施形態の燃料噴射弁では、上流開口端面１０３は噴射弁軸線に対して直交し、且つ噴孔１０１は噴射弁軸線に対して傾斜しているため、流れ込み角度θ２は鋭角になる。したがって、燃料噴射中に上流開口端面１０３に沿って流れてきた燃料は、噴孔１０１に流れ込む際に流れの向きが急激に変化し、噴孔１０１内での流速の勾配が大きくなるため、噴霧の分裂エネルギが大きく、噴霧が微粒化されやすい。

また、下流開口端面１０４を噴射弁軸線に対して傾斜させて噴霧角θ１を大きくしているため、下流開口端面１０４と噴霧との間に渦流れが発生し難くい。したがって、下流開口端面１０４に対する燃料の付着が抑制され、デポジットの生成が抑制される。

なお、上記実施形態においては、下流開口端面１０４を、噴射弁径方向の中心からノズルボデー１０の外周面に至るまで噴射弁軸線に対して傾斜させたが、図２に示す変形例のように、下流開口端面１０４のうち、噴孔１０１の下流端が開口する部位よりも噴射弁径方向の外側の部位を噴射弁軸線に対して傾斜させ、下流開口端面１０４のうち、噴孔１０１の下流端が開口する部位よりも噴射弁径方向の中心側の部位を噴射弁軸線に対して直交させてもよい。換言すると、下流開口端面１０４のうち、燃料が噴射される向き側に位置する部位のみを噴射弁軸線に対して傾斜させてもよい。

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の要部の構成を示す断面図である。第１実施形態の変形例を示す要部の断面図である。

符号の説明

１０ノズルボデー
１１ノズルニードル
１００弁座
１０１噴孔
１０３上流開口端面
１０４下流開口端面

Claims

弁座（１００）および噴孔（１０１）を有するノズルボデー（１０）と、前記弁座（１００）と接離して前記噴孔（１０１）を開閉するノズルニードル（１１）とを備え、前記噴孔（１０１）からの燃料噴射向きが噴射弁軸線に対して斜めで且つ外向きに設定された燃料噴射弁において、
前記ノズルボデー（１０）のうち前記噴孔（１０１）の上流端が開口する部位を上流開口端面（１０３）とし、前記ノズルボデー（１０）のうち前記噴孔（１０１）の下流端が開口する部位を下流開口端面（１０４）とし、前記上流開口端面（１０３）から前記下流開口端面（１０４）までの噴射弁軸方向の厚さをノズルボデー先端板厚としたとき、
前記上流開口端面（１０３）は噴射弁軸線に対して直交し、
前記下流開口端面（１０４）のうち前記噴孔（１０１）の下流端が開口する部位よりも噴射弁径方向の外側の部位は、前記ノズルボデー先端板厚が噴射弁径方向の外側ほど薄くなるように、噴射弁軸線に対して傾斜していることを特徴とする燃料噴射弁。
前記下流開口端面（１０４）は、噴射弁径方向の中心から前記ノズルボデー（１０）の外周面に至るまで、噴射弁軸線に対して傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記下流開口端面（１０４）は、前記噴孔（１０１）の下流端が開口する部位よりも噴射弁径方向の内側の部位が、噴射弁軸線に対して直交していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。