JP2011179442A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビテーションを誘起する構造の加工を容易にすると共に、燃料のシール性を向上させる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【解決手段】ノズルボディ１０Ｂと、ノズルボディ１０Ｂ内に往復動自在に設けられたニードル２０と、ノズルボディ１０Ｂとニードル２０との間に形成される燃料通路３０の下流に設けられ、燃料を噴射する噴孔５０を有するサック室４０と、ノズルボディ１０Ｂとは別体にサック室５０に突出する突起部９０ａを備えるようにリング状に形成され、ニードル２０のシート部２０ａと接触する突起部形成部材９０と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

燃料噴射弁から噴射された燃料の微粒化を促進する方法として、燃料噴射弁内でキャビテーション現象を発生させて燃料噴射弁を流れている燃料中に気泡を生成し、その気泡を含んだ燃料を噴孔から噴射する方法が知られている。燃料噴射弁内でキャビテーション現象を発生させる方法としては、燃料噴射弁内の燃料流路に突起を設けることにより、流路面積を急激に拡大する急拡大路を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。急拡大路を形成することによって、流路断面積の狭い部分から流出する燃料と流路断面積の広い部分に滞留している燃料との速度差が生じ、その速度差によって生じる剪断力によりキャビテーション気泡を発生させることができる。

特開２００８−１２１５７８号公報

キャビテーションの発生レベルは、急拡大路における流速差に依存する。流速差は、キャビテーションを誘起する突起を燃料流路に設けることによって生み出すことができる。しかしながら、特許文献１のように、ノズルボディの壁面にキャビテーションを誘起する突起を形成する加工は非常に難しく、製造コストも高くなってしまう。ノズルボディの壁面に行う加工には、燃料の良好なシール性も求められるため、要求される加工精度はより高度なものとなる。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、キャビテーションを誘起する構造の加工を容易にすると共に、燃料のシール性を向上させる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、ノズルボディと、前記ノズルボディ内に往復動自在に設けられたニードルと、前記ノズルボディと前記ニードルとの間に形成される燃料通路の下流に設けられ、燃料を噴射する噴孔を有するサック室と、前記ノズルボディとは別体に前記サック室に突出する突起部を備えるようにリング状に形成され、前記ニードルのシート部と接触する突起部形成部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、キャビテーションを誘起する構造の加工が容易になると共に、燃料のシール性が向上する。

ノズルボディにキャビテーション誘起突起を設けた燃料噴射弁の断面図の一例である。 実施例１に係る燃料噴射弁の断面図の一例である。 実施例２に係る燃料噴射弁の断面図の一例である 突起部形成部材のシート部の形成位置を説明するための図である。 ２つの噴孔を備える燃料噴射弁の断面図の一例である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

まず、ノズルボディにキャビテーションを誘起する突起（以下、キャビテーション誘起突起と記載する）を設けた燃料噴射弁の構成について説明する。図１は、ノズルボディにキャビテーション誘起突起を設けた燃料噴射弁の断面図の一例である。燃料噴射弁１００は、内燃機関の吸気通路や燃焼室に設けられ、これらの内部に燃料を噴射する周知のものである。燃料噴射弁１００は、ノズルボディ１０Ａと、ノズルボディ１０Ａの内部に図１の上下方向に往復動自在に設けられるニードル２０とを備える。なお、図１に示した部分よりも上部の構造は周知の燃料噴射弁と同様で良いため、説明を省略する。

ノズルボディ１０Ａは、概ね有底円筒状の部材である。ノズルボディ１０Ａの内周壁面とニードル２０との間に形成される燃料通路３０の下流には、サック室４０が設けられている。サック室４０には、燃料を噴射する噴孔５０が設けられている。また、ノズルボディ１０Ａの内周壁面には、ニードル２０のシート部２０ａと接触するキャビテーション誘起突起６０が形成されている。

ニードル２０は概ね円柱状の部材であり、その中心軸線がノズルボディ１０Ａの中心軸線と一致するようにノズルボディ１０Ａ内に設けられている。ニードル２０は、不図示のバネによって図１の下方向に付勢されているため、シート部２０ａがキャビテーション誘起突起６０に着座する。シート部２０ａがキャビテーション誘起突起６０に着座している場合は、そのシート位置よりもサック室４０側への燃料の流出が阻止される。一方、ニードル２０が図１の上方向に駆動されると、シート部２０ａがキャビテーション誘起突起６０から離座し、燃料がサック室４０に送られる。この際、キャビテーション誘起突起６０によって、燃料通路の流路面積が急激に拡大する（図１の急拡大部Ａ）。これにより、サック室４０に送られる燃料と周囲の燃料との間に流速差が生じ、キャビテーションが発生する。サック室４０に送られた燃料は、噴孔５０からノズルボディ１０Ａの外部に噴射される。

上述のように、ノズルボディ１０Ａにキャビテーション誘起突起６０を設けることによって、急拡大部Ａを形成し、キャビテーションを発生させることができる。しかしながら、キャビテーション誘起突起６０を有するノズルボディ１０Ａの加工は難しい。例えば、ノズルボディ１０Ａをレーザ加工によって製造する際、キャビテーション誘起突起６０が存在すると、単一方向のみのレーザ照射では製造ができない。したがって、ノズルボディ１０Ａの加工が非常に難しく、製造コストも高くなってしまう。また、燃料噴射弁１００は、燃料流路３０に溜まった燃料を、周状に設けられたニードル２０のシート部２０ａをキャビテーション誘起突起６０のシート位置に着座させることによってシールしている。そのため、ノズルボディ１０Ａ又はニードル２０の先端部において磨耗が生じた場合、あるいは、ノズルボディ１０Ａとニードル２０との間に軸ずれが生じた場合、燃料流路３０とサック室４０との間のシール性が低下してしまう。

次に、本発明の実施例１に係る燃料噴射弁について説明する。図２は、本発明に係る燃料噴射弁の断面図の一例である。図２において、図１と同一の構成については同一の符号を付し説明を省略する。

本発明に係る燃料噴射弁１は、ノズルボディ１０Ｂと、ノズルボディ１０Ｂの内部に往復動自在に設けられるニードル２０と、突起部形成部材９０とを備える。

図１のノズルボディ１０Ａに対し、ノズルボディ１０Ｂには、図２に示すようにシート面１０Ｂａが設けられている。

突起部形成部材９０は、ノズルボディ１０Ｂと同一の素材よりなり、サック室４０に突出する突起部９０ａを備えるようにノズルボディ１０Ｂとは別体リング状に形成されている。そして、突起部形成部材９０は、ニードル２０のシート部２０ａと接触するように、ノズルボディ１０Ｂの内周壁面に設けられたシート面１０Ｂａに設置されている。突起部形成部材９０の断面は、リング形状の内周部から外周部に向かって登り傾斜となっている。この登り傾斜にニードル２０シート部２０ａが着座するシート位置が設けられる。図２に示す突起部形成部材９０は、燃料流路３０からサック室４０へ、ニードル２０の軸に向かって突起する突起部９０ａを備えている。

図１で述べたように、ニードル２０は、不図示のバネによって、図２の下方向に付勢されている。その結果、ニードル２０のシート部２０ａは、突起部形成部材９０に着座する。ニードル２０が突起部形成部材９０に着座している場合は、このシート位置におけるサック室４０側への燃料の流出が阻止される。一方、ニードル２０が図２の上方向に駆動されると、ニードル２０が突起部形成部材９０から離座し、燃料がサック室４０に送られる。この際、突起部形成部材９０によって、燃料通路の流路面積が急激に拡大するため（図２の急拡大部Ｂ）。これにより、サック室４０へ送られる燃料と周囲の燃料との間に流速差が生じ、キャビテーションが発生する。

以上の説明から明らかなように、実施例１の燃料噴射弁１によれば、図２に示すように突起部形成部材９０を設けることによって、ノズルボディ１０Ａにキャビテーション誘起突起６０を設けた燃料噴射弁１００と同様の効果を得ることができる。また、図２に示すように、突起部形成部材９０をノズルボディ１０Ｂとは別体とすることにより、ノズルボディ１０Ｂの形状を簡素化できるので、ノズルボディ１０Ｂの加工が容易となる。

実施例２では、燃料のシール性をさらに高めるために、図２で示した突起部形成部材９０にシート部９０ｂを設け、かつ、突起部形成部材９０をリングの径方向に移動可能となるようにした。

図３は、実施例２に係る燃料噴射弁の断面図の一例である。図３の燃料噴射弁１では、突起部形成部材９０とノズルボディ１０Ｂとの間に空間Ｃが形成されるように、突起部形成部材９０の径の大きさが変更されている。空間Ｃが形成されることにより、突起部形成部材９０は、ノズルボディ１０Ｂの径方向（図中のＸ方向）に移動可能となる。また、突起部形成部材９０は、図３に示すシート部９０ｂを備える。

実施例２によれば、突起部形成部材９０がノズルボディ１０Ｂの径方向に移動可能であるため、軸ずれが生じても、突起部形成部材９０は、軸ずれした方向に移動できる。すなわち、突起部形成部材９０とニードル２０とが自動で調芯される。その結果、燃料流路３０とサック室４０との間の燃料漏れが防止され、燃料のシール性が向上する。

また、突起部形成部材９０は、シート部９０ｂを備えるため、空間Ｃとサック室４０との間をシールすることができる。また、突起部形成部材９０とニードル２０のシート部２０ａとの接触箇所（シート位置）と、シート部９０ｂとの２点で燃料シールを行うため、燃料流路３０とサック室４０との間の燃料漏れが防止され、燃料のシール性が向上する。

なお、シート部９０ｂを形成する位置は、突起部形成部材９０とニードル２０のシート部２０ａとが接触するシート位置よりも、ノズルボディ１０Ｂの径方向外側に形成されていることが好ましい。図４に示すように、ニードル２０のシート部２０ａの下流は、上流よりも常に低圧である。従って、シート部９０ｂを形成する位置をノズルボディ１０Ｂの径方向外側に形成すると、突起部形成部材９０においてシート位置よりも上流側に存在する部分にかかる圧力の方が、下流側に存在する部分にかかる圧力よりも大きくなる。これにより、突起部形成部材９０が常にノズルボディ１０Ｂに押し付けられる。すなわち、ニードル２０が上方向に駆動される場合にも、シート部９０ｂは、空間Ｃとサック室４０との間を常にシールする。したがって、ニードル２０が上方向に駆動される場合にも、空間Ｃに溜まった燃料がサック室４０に漏れるのを防止することができる。

上述した実施例は本発明の好適な実施の例である。但し、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施可能である。
例えば、本発明は、図５に示すような、サック室４０に第１噴孔５０ａ及び第２噴孔５０ｂが形成されている燃料噴射弁にも適用できる。また、ニードル２０の形状は、本実施例に示す形状に限定されるものではない。また、突起部形成部材９０の断面形状は、本実施例に限られるものではなく、ニードル２０のシート部２０ａと接触し急拡大部を形成できる形状であれば良い。

１００…燃料噴射弁
１０Ａ、１０Ｂ…ノズルボディ
１０Ｂａ…ノズルボディシート面
２０…ニードル
２０ａ…ニードルシート部
３０…燃料流路
４０…サック室
５０、５０ａ、５０ｂ…噴孔
６０…キャビテーション誘起突起
９０…突起部形成部材
９０ａ…突起部
９０ｂ…突起部形成部材シート部

Claims (4)

1. ノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に往復動自在に設けられたニードルと、
   前記ノズルボディと前記ニードルとの間に形成される燃料通路の下流に設けられ、燃料を噴射する噴孔を有するサック室と、
   前記ノズルボディとは別体に前記サック室に突出する突起部を備えるようにリング状に形成され、前記ニードルのシート部と接触する突起部形成部材と、
   を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記突起部形成部材の下面には、前記ノズルボディの内周壁面に接触して前記燃料流路の上流から前記サック室への燃料流入を制限するシート部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記突起部形成部材のシート部は、前記突起部形成部材と前記ニードルのシー部とが接触するシート位置よりも、前記ノズルボディの径方向外側に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記突起部形成部材はリングの径方向に移動可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
   
   

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