JP2011179429A

JP2011179429A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP2011179429A
Application number: JP2010045404A
Authority: JP
Inventors: Shinya Kaneko; 真也金子
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2011-09-15
Also published as: KR20110099639A

Abstract

【課題】噴孔から噴射された燃料の微粒化を従来よりも促進させることが可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】バルブボディ２の先端部２ａに設けられ、バルブボディ２の内側と外側とに通じる噴孔７が形成された噴孔プレート４を備えた燃料噴射弁１において、噴孔プレート４には、噴孔７の流出口７ａの周囲に全周に亘って形成され、かつ流出口７ａに近付くほど深さが漸次減少するように凹んだ凹部１５が設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、バルブボディの先端部に設けられた噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

バルブボディの先端部に設けられた噴孔プレートに噴孔が形成され、その噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、燃料噴射弁の中心側に向かって噴孔プレート上を流れてきた燃料が噴孔への流入時に下方かつ燃料噴射弁の径方向外側に向かって流れるように噴孔を傾斜させて設け、噴孔の入口で燃料の流れを剥離させて燃料の微粒化を促進させる燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。

特開平９−３２６９５号公報特開２００８−２９１７２２号公報

特許文献１の燃料噴射弁において燃料の微粒化をさらに促進させるためには、噴孔の傾斜角をさらに大きくする方法があるが燃料を噴射可能な角度には限度があり、また加工上の制限もある。そのため、噴孔を傾けることが可能な角度には上限がある。

そこで、本発明は、噴孔から噴射された燃料の微粒化を従来よりも促進させることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明の第１の燃料噴射弁は、バルブボディの先端部に設けられ、前記バルブボディの内側と外側とに通じる噴孔が形成された噴孔プレートを備えた燃料噴射弁において、前記噴孔プレートには、前記噴孔の流出口の周囲に全周に亘って形成され、かつ前記流出口に近付くほど深さが漸次減少するように凹んだ凹部が設けられている（請求項１）。

噴孔から燃料が噴射されると、その燃料の周囲には燃料の噴出方向と同じ方向に回転する空気の渦が形成される。本発明の第１の燃料噴射弁によれば、噴孔の流出口の周囲に流出口に近付くほど深さが漸次減少する凹部を設けたので、空気の渦がこの凹部内に流入した場合にその空気の渦を凹部の流出口側の端において燃料の噴出方向にスムーズに導くことができる。これにより空気の渦を強めることができるので、噴孔から噴射された燃料に空気を多く巻き込ませて燃料の微粒化を促進させることができる。また、凹部は流出口の周囲に全周に亘って設けられているので、噴孔から噴射された燃料の周囲に全周に亘って強い空気の渦を形成することができる。そのため、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。

本発明の第１の燃料噴射弁の一形態において、前記噴孔プレートには、前記噴孔が複数形成され、前記凹部は、各噴孔の周囲にそれぞれ形成されていてもよい（請求項２）。この場合、各噴孔から噴射された燃料のそれぞれの周囲に強い空気の渦を形成することができるので、これら噴孔から噴射された燃料の微粒化をそれぞれ促進させることができる。

本発明の第２の燃料噴射弁は、バルブボディの先端部に設けられ、前記バルブボディの内側と外側とに通じる噴孔が形成された噴孔プレートを備えた燃料噴射弁において、前記噴孔プレートには、前記噴孔の中心線の方向から見たときに前記中心線に対する一方の側と他方の側のそれぞれに前記噴孔の流出口と並ぶように配置され、かつ前記流出口に近付くほど深さが漸次減少するように凹んだ複数の凹部が設けられている（請求項３）。

本発明の第２の燃料噴射弁によれば、噴孔の流出口の側方に流出口に近付くほど深さが漸次減少する複数の凹部が設けられているので、本発明の第１の燃料噴射弁と同様にこれら複数の凹部で空気の渦を強めることができる。そのため、噴孔から噴射された燃料に巻き込まれる空気の量を増加させ、燃料の微粒化を促進させることができる。また、凹部は、流出口の一方の側と他方の側の両側に配置されているので、燃料の両側に強い空気の渦を形成できる。これによりこれら両側から燃料に空気を巻き込ませることができるので、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。

以上に説明したように、本発明の燃料噴射弁によれば、噴孔の流出口の周囲に流出口に凹部を設けたので、その凹部で空気の渦を強めることができる。これにより噴孔から噴射された燃料に巻き込まれる空気の量を増加させることができるので、燃料の微粒化を促進させることができる。また、第１の燃料噴射弁では凹部が流出口の周囲に全周に亘って設けられるので、噴射された燃料の周囲に全周に亘って強い空気の渦を形成できる。そのため、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。第２の燃料噴射弁では凹部が流出口の両側に設けられるので、噴射された燃料の両側に強い空気の渦を形成できる。そのため、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。

図１は本発明の第１の形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示す図。噴孔プレートを図１の矢印II方向から見た図。図２のIII−III線における噴孔プレートの断面を示す図。噴孔から燃料が噴射されているときの燃料の流れ及び空気の流れを示す図。第１の形態の変形例を示す図。図５に示した変形例の噴孔を図５の矢印VI方向から見た図。本発明の第２の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレートを示す図。図７のVIII−VIII線における噴孔プレートの断面を示す図。

（第１の形態）
図１は本発明の第１の形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示している。燃料噴射弁１は内燃機関に組み込まれて使用される電磁駆動式の燃料噴射弁として構成されている。燃料噴射弁１は、バルブボディ２の内部に往復動可能な状態で収納されたニードル３と、バルブボディ２の先端部２ａに装着された噴孔プレート４とを備えている。ニードル３は、軸線Ａｘ方向に沿って往復運動可能な状態でバルブボディ２の内周面とニードルガイド５とによって支持されている。ニードル３の先端部３ａはバルブボディ２に形成されたバルブシート６に対して着座及び離座できるように構成されている。噴孔プレート４にはバルブボディ２の内側と外側とに通じる複数の噴孔７が形成されている。ニードル３がバルブシート６に対して離座及び着座することにより、ニードル３の外周を経由して噴孔７に至る燃料流路１０を閉鎖及び開通することができる。ニードル３の基端部３ｂはバルブボディ２に収納された電磁駆動装置１１に接続されている。

電磁駆動装置１１はニードル３に固定されたアーマチャ１２と、通電にて励磁されることによりアーマチャ１２を吸引できる電磁コイル１３と、ニードル３をバルブシート６に押し付ける方向に付勢するコイルスプリング１４とを備えている。電磁駆動装置１１の電磁コイル１３への通電により、ニードル３がコイルスプリング１４にてバルブシート６に押し付けられた状態からニードル３がアーマチャ１２と一体となって引き上げられる。これにより、ニードル３はバルブシート６から離座して燃料流路１０が開通し、噴孔７から燃料が噴射される。電磁コイル１３への通電が遮断されると、コイルスプリング１４によってニードル３がバルブシート６に着座し、それによって燃料流路１０が閉鎖されて燃料噴射が停止する。電磁コイル１３への通電時間及びその時期を適宜操作することにより燃料の噴射量及び噴射時期をそれぞれ調整できる。

図２は噴孔プレート４を図１の矢印II方向から見た図であり、図３は図２のIII−III線における噴孔プレート４の断面を示す図である。図２に示したように噴孔プレート４には、１２個の噴孔７が形成されている。これら１２個のうちの４個の噴孔７の流出口７ａは、噴孔プレート４の中心Ｃを中心とした同一円上に等間隔で並ぶように配置されている。そのため、これら４個の流出口７ａは、同一円上に９０°毎に配置されている。残りの８個の噴孔７の流出口７ａは、中心側に配置した４個の流出口７ａの外側にこれら４個の流出口７ａのうちの２つの流出口７ａと一列に並ぶように配置されている。また、残りの８個の流出口７ａも中心側に配置した４個の流出口７ａと同じ間隔で並べて配置されている。このように流出口７ａを配置することにより、この図に示したように４個の流出口７ａの縦の列が２列形成され、その左右に２個の流出口７ａの列がそれぞれ形成される。また、隣り合う流出口７ａの間の間隔がそれぞれ同じになる。

この図に示したように各流出口７ａの周囲には、凹部１５がそれぞれ設けられている。凹部１５は、流出口７ａの周囲に全周に亘って設けられている。図３に示すように凹部１５は、流出口７ａに近付くほど深さが漸次減少するように凹んでいる。この図に示すように凹部１５の底面１５ａは、噴孔７に達する前に噴孔プレート４の下面４ａに達している。これにより噴孔７と凹部１５との間には、噴孔プレート４の厚さが噴孔７又は凹部１５が無い部分と同じになる壁部１６が設けられる。また、これにより噴孔７の流出口７ａがその周囲の凹部１５の底面１５ａよりも低い位置に配置される。

図４は、噴孔７から燃料が噴射されているときの燃料の流れ及び空気の流れを示している。なお、この図の実線の矢印Ｆが燃料の流れを示し、破線の矢印Ａが空気の流れを示している。この図に示したように各噴孔７から燃料が噴射されると、その燃料の周囲に燃料の噴出方向と同方向に回転する空気の渦が形成される。上述したように凹部１５は流出口７ａに近付くほど深さが漸次減少するように凹んでいる。また、噴孔７の流出口７ａは、凹部１５の底面１５ａよりも低い位置にある。そのため、矢印Ａで示したように下方から凹部１５内に流入した空気の流れ方向が凹部１５の端で燃料の噴出方向にスムーズに変化する。これにより空気の渦を強めることができる。また、凹部１５は、流出口７ａの周囲に全周に亘って設けられているので、空気の渦は燃料の周囲に全周に亘って形成される。これにより、噴孔７から噴射された燃料の全周から燃料に空気を巻き込ませることができる。

以上に説明したように、第１の形態の燃料噴射弁１によれば、凹部１５によって燃料の噴射時に発生する空気の渦を強めることができるので、噴孔７から噴射された燃料に空気をより多く巻き込ませることができる。そのため、燃料の微粒化を促進させることができる。また、燃料の周囲に全周に亘って強い空気の渦を発生させて噴射された燃料の全周から空気を巻き込ませることができるので、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。

第１の形態の燃料噴射弁１によれば、噴孔７と凹部１５との間に壁部１６を設けたので、燃料の噴霧の広がりを阻害することなく燃料と空気との剪断力で燃料の微粒化を促進できる。また、壁部１６を設けることにより噴孔７の周囲の噴孔プレート４の厚みを確保することができるので、噴孔プレート４の強度を高めて耐久性を向上させることができる。さらに壁部１６を設けて噴孔プレート４の強度を高めることにより、噴孔７や凹部１５を加工する際に噴孔プレート４が変形したり破損したりすることを抑制できるので、製造性を向上させることができる。

なお、この形態においては、各噴孔７の流出口７ａの周囲に設けられる凹部１５は噴孔７毎に別々に設けられていてもよい。壁部１６の幅は全周に亘って同一でなくてもよい。例えば、壁部１６のうち軸線Ａｘに近い内側の部分の幅が、軸線Ａｘに対して遠い外側の部分の幅より大きくてもよい。この場合、内側と外側とで空気の渦の強さを変えることができる。

また、壁部１６は、噴孔７の周囲に全周に亘って設けられていなくてもよい。例えば、図５及び図６に示すように噴孔７の周囲のうちの一部が凹部１５と繋がっていてもよい。なお、図５はこの変形例の噴孔プレート４の断面の一部を示し、図６は噴孔７を図５の矢印VI方向から見た図を示している。これらの図に示したようにこの変形例では、噴孔７の周囲のうち軸線Ａｘに近い内側の部分には壁部１６が設けられ、軸線Ａｘに対して遠い外側の部分には壁部１６が設けられていない。この場合、図５に示すように噴孔７の周囲のうち外側の部分では、凹部１５が噴孔７に達するまで設けられる。そのため、この変形例では、流出口７ａにおける噴孔プレート４の厚さが一定ではない。この変形例では、壁部１６が設けられている内側の部分の空気の渦を強めることができるので、内側の空気の巻き込み量を外側よりも増加させることができる。これにより燃料の微粒化をさらに促進できる。

（第２の形態）
次に図７及び図８を参照して本発明の第２の形態に係る燃料噴射弁について説明する。この図は、第２の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレート４を噴孔７の流出口７ａ側から見た図を示している。すなわち、第１の形態の図２に対応する図である。その他の部分は、第１の形態と同じであるため、燃料噴射弁１の全体構成については図１が参照される。そのため、第１の形態と共通の部分については同一の符号を付して説明を省略する。

図７に示したように、この形態においても噴孔プレート４に１２個の噴孔７が形成されている。それらの噴孔７は、第１の形態と同様の並び方で配置されている。この図に示したように噴孔プレート４には、複数（図７では５個）の凹部２０が設けられている。各凹部２０は、４つの噴孔７によって囲まれた領域の中央に配置されている。具体的には、１つの凹部２０は噴孔プレート４の中心Ｃに配置されている。残りの４つの凹部２０は、図７においてその中心Ｃに設けた凹部２０の上下左右に並ぶように配置されている。

図８は図７のVIII−VIII線における噴孔プレート４の断面を示している。この図に示したように凹部２０は、その中央が最も深く、かつ流出口７ａに近付くほど深さが漸次減少するように略球状に凹んでいる。また、この図に示したように凹部２０は、噴孔７の中心線ＣＬの方向から見たときに中心線ＣＬに対する一方の側（図８の右側）と他方の側（図８の左側）のそれぞれに配置されている。なお、この噴孔７以外も中心側に設けられた４つの噴孔７の流出口７ａの両側には、凹部２０が流出口７ａと並ぶように配置されている。

第２の形態の燃料噴射弁によれば、凹部２０が流出口７ａに近付くほど深さが漸次減少するように凹んでいるので、下方から凹部２０内に流入した空気の流れ方向が凹部２０の端で燃料の噴出方向にスムーズに変化する。そのため、空気の渦を強めることができる。これにより噴孔７から噴射された燃料に空気を多く巻き込ませることができるので、燃料の微粒化を促進させることができる。また、中心側に設けた４つの噴孔７においては、それらの流出口７ａの両側に凹部２０をそれぞれ配置したので、これらの噴孔７から噴射された燃料の両側にそれぞれ空気の渦を生じさせることができる。これにより燃料の両側から燃料に空気を巻き込ませることができるので、燃料の微粒化をさらに促進させることができる。

本発明は、上述した各形態に限定されることなく、種々の形態にて実施することができる。例えば、噴孔プレートに形成される噴孔の数は１２個に限定されない。噴孔の数は、１１個以下でもよいし、１３個以上でもよい。また、噴孔の並べ方は、上述した各形態で示した並べ方に限定されない。例えば、複数の噴孔を同一円状に等間隔で並べて配置してもよい。その他、噴孔の数に応じて適切に並べられていればよい。

１燃料噴射弁
２バルブボディ
２ａ先端部
４噴孔プレート
７噴孔
７ａ流出口
１５凹部
２０凹部
ＣＬ噴孔の中心線

Claims

バルブボディの先端部に設けられ、前記バルブボディの内側と外側とに通じる噴孔が形成された噴孔プレートを備えた燃料噴射弁において、
前記噴孔プレートには、前記噴孔の流出口の周囲に全周に亘って形成され、かつ前記流出口に近付くほど深さが漸次減少するように凹んだ凹部が設けられている燃料噴射弁。
前記噴孔プレートには、前記噴孔が複数形成され、
前記凹部は、各噴孔の周囲にそれぞれ形成されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
バルブボディの先端部に設けられ、前記バルブボディの内側と外側とに通じる噴孔が形成された噴孔プレートを備えた燃料噴射弁において、
前記噴孔プレートには、前記噴孔の中心線の方向から見たときに前記中心線に対する一方の側と他方の側のそれぞれに前記噴孔の流出口と並ぶように配置され、かつ前記流出口に近付くほど深さが漸次減少するように凹んだ複数の凹部が設けられている燃料噴射弁。