JP2012047116A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は燃料噴射弁に関し、噴孔近傍における燃料の流れを安定させるのに好適な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【解決手段】燃料噴射弁において、リフト可能に支持されたニードルと、前記ニードルを内部に有する燃料噴射ボディと、前記燃料噴射ボディの先端に設けられた噴孔プレートと、を備える。前記噴孔プレートには、複数の噴孔と前記複数の噴孔のうち少なくとも１つの噴孔に対して噴孔ごとに設けられた整流手段とが設けられ、前記整流手段は、前記噴孔プレートの径方向外側を除いて前記噴孔のまわりを取り囲む壁面を含み、前記壁面は、前記噴孔の開口部に対し上方に向かって突出している。
【選択図】図３

Description

この発明は、燃料噴射弁に係り、より具体的には、内燃機関に燃料を噴射するのに好適な燃料噴射弁に関する。

従来、複数の噴孔を形成した噴孔プレートを備える燃料噴射弁が知られていた（特許文献１参照。）。噴孔プレートは燃料噴射弁ボディの先端に取り付けられている。燃料噴射弁ボディは、内部にリフト可能なニードルを有している。ニードルをリフトすることで、燃料噴射弁ボディに充填されている燃料が流れる。流れた燃料は噴孔に流入する。そして、燃料が噴孔から噴射される。

特開２００８−１６９７２２号公報

しかしながら、上記従来技術では、燃料噴射弁ボディから流れてきた燃料には、噴孔近傍において流れに乱れが生じている。この乱れにより、噴孔から噴射される噴霧の形状が変化してしまうという問題がある。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、噴孔近傍における燃料の流れを安定させるのに好適な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

第１の発明は、上記の目的を達成するため、燃料噴射弁であって、
リフト可能に支持されたニードルと、
前記ニードルを内部に有する燃料噴射ボディと、
前記燃料噴射ボディの先端に設けられた噴孔プレートと、を備え
前記噴孔プレートには、複数の噴孔と前記複数の噴孔のうち少なくとも１つの噴孔に対して噴孔ごとに設けられた整流手段とが設けられ、
前記整流手段は、前記噴孔プレートの径方向外側を除いて前記噴孔のまわりを取り囲む壁面を含み、
前記壁面は、前記噴孔の開口部に対し上方に向かって突出していることを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記噴孔が環状に配置され、前記整流手段に取り囲まれていない領域に、前記噴孔よりも前記噴孔プレートの中心からの距離が短い位置に設けられた内側の噴孔を備えることを特徴とする。

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記噴孔が環状に配置され、前記整流手段に取り囲まれていない領域に、前記噴孔よりも噴孔プレートの中心からの距離が長い位置に設けられた外側の噴孔を備えることを特徴とする。

また、第４の発明は、第２の発明において、
前記内側の噴孔には、前記内側の噴孔のうち少なくとも一つの噴孔に対して内側整流手段が設けられ、
前記内側整流手段は、前記噴孔プレートの径方向外側を除いて前記内側の噴孔のまわりを取り囲む壁面を含み、
前記壁面は、前記内側の噴孔の開口部に対し上方に向かって突出していることを特徴とする。

また、第５の発明は、第２から４の発明において、
前記噴孔プレートの中心と内側の噴孔または外側の噴孔とを結んだ線が重ならない位置に設けられた噴孔を備えることを特徴とする。

第１の発明によれば、ニードルをリフトすることにより、燃料が噴孔へ向けて流入してくる。噴孔に流入する燃料は、噴孔に設けられた整流手段により整流される。整流手段は、噴孔プレートの径方向外側のみ開放している。そのため、噴孔に流入する燃料は、噴孔プレートの外側からのみ流れてくる。つまり、噴孔プレートの外側から流れてくる燃料と他方向から流れてくる燃料とが噴孔近傍において衝突しなくなる。よって、噴孔近傍における燃料の流れを安定させることができる。

第２の発明によれば、噴孔プレートの内側と外側とに噴孔を設けている燃料噴射弁において、外側の噴孔近傍における燃料の流れを安定させることができる。

第３の発明によれば、噴孔プレートの内側と外側とに噴孔を設けている燃料噴射弁において、内側の噴孔近傍における燃料の流れを安定させることができる。

第４の発明によれば、噴孔プレートの内側と外側とに噴孔を設けている燃料噴射弁において、外側と内側の噴孔近傍における燃料の流れを安定させることができる。

第５の発明によれば、噴孔プレートの内側に設けられている噴孔と噴孔プレートの外側に設けられている噴孔とを互い違いに設けることにより、内側の噴孔に流入する燃料の流れと外側の噴孔に流入する燃料の流れとが互いに干渉しなくなる。そのため、外側と内側の噴孔近傍における燃料の流れを安定させることができる。

本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射弁１０の構成を示す図である。 ニードル２０先端の周辺を拡大して表す断面図である。 噴孔プレート２８の平面図である。 噴孔３０，３２周辺を表す断面図である。 第１比較例の構成を表す図である。 第１比較例の噴孔１０２周辺の断面図である。 実施の形態１における、外側噴孔３０周辺の断面図である。 第２比較例の構成を表す図である。 実施の形態２による噴孔プレート２８の平面図である。 実施の形態２による壁面６０周辺の断面図である。 外側噴孔３０のみが、三方向で囲まれた状態である本発明の変形例を示す平面図である。 図１１に示した変形例の断面図である。 内側噴孔３２のみが、三方向で囲まれた状態である本発明の変形例を示す平面図である。 図１３に示した変形例の断面図である。

実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射弁１０を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１にかかる燃料噴射弁１０の構成を示す図である。図に示すように、燃料噴射弁１０は、燃料噴射ボディ１２を備える。燃料噴射ボディ１２は、大径部分１２ａと小径部分１２ｂとで構成される。大径部分１２ａと小径部分１２ｂ共に中空の円筒状に形成されている。大径部分１２ａの内部には電磁コイル１４が配置されている。電磁コイル１４の内周側にはスプリング１６が配置されている。スプリング１６の下方にはアーマチャ１８が配置されている。アーマチャ１８は磁性体で形成されている。アーマチャ１８はニードル２０を取り巻くように配置されている。ニードル２０は小径部分１２ｂの内部に設けられている。また、小径部分１２ｂの先端は開口している。

図２は、ニードル２０先端の周辺を拡大して表す断面図である。図に示すように、ニードル２０の先端には円柱状の凸部２２が設けられている。また、ニードル２０の先端外縁部には、面取りにより接触面２４が形成されている。燃料噴射ボディ１２の先端には、着座面２６が形成されている。接触面２４は、着座面２６と対向している。燃料噴射ボディ１２の先端には、噴孔プレート２８が設けられている。噴孔プレート２８には、噴孔プレート２８の外側と内側とに噴孔３０，３２が設けられている。噴孔３０，３２は、ニードル２０の縦軸に対して、図２における下側が外向きになるように傾けて設けられている。内側の噴孔３２のさらに内側、すなわち噴孔プレート２８の中心にあたる位置には、凹部２３が設けられている。凹部２３は、上述した凸部２２と対向している。ニードル２０が最下点に位置する際に、凸部２２を、凹部２３の内部に収納するように設けられている。なお、円柱状の凸部２２と凹部２３は、凹凸の関係が反対となっていてもよい。つまり、凸部が噴孔プレート２８に設けられていて、凹部がニードル２０の先端に設けられていてもよい。また、ニードル２０が最高点に位置する際には、凸部２２と噴孔プレート２８との間に大きな隙間ができないように設けられている。

図３は、噴孔プレート２８の平面図である。図に示すように、噴孔プレート２８には、噴孔３０が環状に等間隔（３０度ピッチ）で設けられている。一方、噴孔３２は凸部２２を取り巻くように９０度ピッチで設けられている。噴孔３０と噴孔３２は、それらと噴孔プレート２８の中心とを結ぶ線が互いに重ならないように、互い違いに設けられている。なお、図２には便宜上、噴孔３０を４つ、噴孔３２を１つのみ示す。

噴孔プレート２８には、噴孔３０と重なるように長方形の溝３４が設けられている。溝３４は長手方向に延びる２つの長手方向面３４ａを備える。長手方向面３４ａは、噴孔３０と噴孔プレート２８の中心とを結んだ線と平行になるように設けられている。溝３４の噴孔プレートの中心側は、中心側面３４ｂで構成されている。噴孔プレート２８が燃料噴射ボディ１２に装着された際に、溝３４は着座面２６の端部にまで到達するように設けられている。なお、図２における上方向を上方と定めた場合に、長手方向面３４ａ及び中心側面３４ｂは、噴孔３０の開口部に対し上方に向かって突出している。

噴孔プレート２８には、噴孔３２の両側に壁面３８ａ，３８ｂが、噴孔３２と噴孔プレート２８の中心とを結んだ線と平行になるように設けられている。その結果、噴孔３２は壁面３８ａ，３８ｂ及び凸部２２により、噴孔プレート２８の径方向外側を除く三方向で囲まれた状態となる。径方向とは、噴孔プレート２８の中心と噴孔とを結んだ方向である。そして噴孔プレート２８の中心側を径方向内側と定める。噴孔プレート２８の縁部側を径方向外側と定める。

次に、本発明による燃料噴射弁１０の動作について説明する。まずは、図１を使って説明する。燃料噴射ボディ１２の内部には燃料が充填されている。電磁コイル１４へ通電すると、アーマチャ１８は図１でいう上側に吸引され、ニードル２０がアーマチャ１８とともにリフトする。次に図４を使って説明する。燃料の流れは矢印で表している。ニードル２０がリフトすると、接触面２４が着座面２６から離座する。すると、燃料噴射ボディ１２に充填されていた燃料は、図中に矢印で示す通り、接触面２４と着座面２６との間に形成される空間を通って、噴孔３０，３２へと流入する。

ここで、中心側面３４ｂと凸部２２の効果について説明する。なお、両者で起きる現象は同様であるため、両者の代表例として、中心側面３４ｂの効果について説明する。図５は、実施の形態１と比較するための第１比較例の構成を表す図である。図はニードル２０先端の周辺の断面図である。第１比較例は、噴孔プレート１００に噴孔１０２のみが設けられている。噴孔プレート１００の図５における上側の面は平坦である。中心側面３４ｂに対応する壁面がないため、図５における右側からの燃料の流れと、左側からの燃料の流れとが噴孔１０２上で衝突してしまう。図６は、第１比較例の噴孔１０２周辺の断面図である。左右からの燃料の流れが噴孔１０２上で衝突するため、噴孔１０２へ流入する燃料の流れは低速となる。燃料が低速で噴孔１０２へ流入するため、噴孔１０２から噴射される噴霧は低速となる。

図７は、実施の形態１における、外側噴孔３０周辺の断面図である。燃料の流れは矢印で表している。実施の形態１は中心側面３４ｂを備えているため、左右からの燃料の流れが外側噴孔３０上で衝突しない。衝突しないため、外側噴孔３０から噴射される噴霧を高速とすることができる。また、高速のまま外側噴孔３０へ流れてきた燃料は、外側噴孔３０の噴孔プレート２８の中心側の領域（以下、中心側領域３５とする）に十分に押し付けられる。すると、押し付けられた燃料は、外側噴孔３０の中心側領域３５に沿って、膜状に広がって流通する。その結果、外側噴孔３０からは理想的に薄膜化された状態で燃料が噴射される。薄膜化された状態で燃料が噴射されるため、噴霧を微細化できる。なお、上述した外側噴孔３０と中心側面３４ｂで起こる現象は、内側噴孔３２と凸部２２で起こる現象にもいえる。

次に、長手方向面３４ａと壁面３８ａ，３８ｂの効果について説明する。なお、両者で起きる現象は同様であるため、両者の代表例として、長手方向面３４ａについて説明する。図８は、実施の形態１と比較するための第２比較例の構成を表す図である。図は噴孔プレート２００の平面図である。なお、この第２比較例には、噴孔プレート２００の内側のみに壁面２０２が設けられている。噴孔プレート２００の径方向外側から噴孔２０４，２０６にむかって燃料流（以下、噴孔燃料流２１０とする）が流れてくる。この他に、噴孔プレート２００上では、噴孔２０４，２０６に向かうさまざまな方向から燃料流が生じている（例えば、乱流２０８）。長手方向面３４ａに対応する側壁がないため、この乱流２０８は噴孔燃料流２１０と干渉する。よって、噴孔燃料流２１０には乱れが生ずる。一方、実施の形態１は長手方向面３４ａを備えるため、乱流２０８に対応する乱流は長手方向面３４ａに防がれる。よって、噴孔プレート２８の径方向外側から噴孔３０，３２へ流れてくる燃料流が干渉しなくなり、噴孔３０，３２へ流入する燃料流は安定する。その結果、噴孔３０，３２から噴射される噴霧の形状が安定する。

以上より、実施の形態１は燃料の薄膜化ができ、噴孔へ流入する燃料の流れを安定することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２にかかる燃料噴射弁について説明する。上記実施の形態１では、噴孔プレート２８には、噴孔３０と重なるように長方形の溝３４が設けられている。

これに対して、本実施の形態２は、噴孔プレート２８には、噴孔３０を囲むように壁面６０が備えられた燃料噴射弁である。以下、上記実施の形態１にかかる燃料噴射弁との相違点を中心に説明する。

図９は、実施の形態２による噴孔プレート２８の平面図である。壁面６０は長手方向に延びる２つの長手方向壁面６０ａを備える。長手方向壁面６０ａは、噴孔３０と噴孔プレート２８の中心とを結んだ線と平行になるように設けられている。壁面６０の噴孔プレート２８の中心側は、中心側壁面６０ｂで構成されている。

図１０は、実施の形態２による壁面６０周辺の断面図である。長手方向壁面６０ａは、着座面２６の端部にまで到達するように設けられている。ニードル２０の先端には凹部６２が設けられている。凹部６２は、壁面６０と対向している。ニードル２０が最下点に位置する際に、壁面６０を、凹部６２の内部に収納するように設けられている。

このような構成にすることで、実施の形態１と同様に噴孔プレート２８の径方向外側を除く三方向で囲まれた状態となる。その結果、燃料の薄膜化ができ、噴孔へ流入する燃料の流れを安定することができる。

なお、実施の形態１，２では、噴孔を外側と内側に設け、それぞれ三方向が囲まれた状態としている。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、外側噴孔３０または内側噴孔３２のどちらか一方のみが、三方向で囲まれた状態とする構成でもよい。図１１は、外側噴孔３０のみが、三方向で囲まれた状態である本発明の変形例を示す平面図である。図１２は、図１１に示した変形例の断面図である。図１３は、内側噴孔３２のみが、三方向で囲まれた状態である本発明の変形例を示す平面図である。図１４は、図１３に示した変形例の断面図である。

また、実施の形態１，２では、噴孔が内周と外側の二重に配置して設けられている。しかし、本発明は、これに限定されるものではなく、噴孔は噴孔プレート２８上に一重に配置されていてもよい。

１０ 燃料噴射弁
１２ 燃料噴射ボディ
２０ ニードル
２２ 凸部
２３ 凹部
２８ 噴孔プレート
３０、３２ 噴孔
３４ 溝
３４ａ 長手方向面
３４ｂ 中心側面
３８ａ、３８ｂ 壁面
６０ 壁面
６０ａ 長手方向壁面
６０ｂ 中心側壁面
６２ 凹部

Claims (5)

1. リフト可能に支持されたニードルと、
   前記ニードルを内部に有する燃料噴射ボディと、
   前記燃料噴射ボディの先端に設けられた噴孔プレートと、を備え
   前記噴孔プレートには、複数の噴孔と前記複数の噴孔のうち少なくとも１つの噴孔に対して噴孔ごとに設けられた整流手段とが設けられ、
   前記整流手段は、前記噴孔プレートの径方向外側を除いて前記噴孔のまわりを取り囲む壁面を含み、
   前記壁面は、前記噴孔の開口部に対し上方に向かって突出していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記噴孔が環状に配置され、前記整流手段に取り囲まれていない領域に、前記噴孔よりも前記噴孔プレートの中心からの距離が短い位置に設けられた内側の噴孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記噴孔が環状に配置され、前記整流手段に取り囲まれていない領域に、前記噴孔よりも噴孔プレートの中心からの距離が長い位置に設けられた外側の噴孔を備えることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記内側の噴孔には、前記内側の噴孔のうち少なくとも一つの噴孔に対して内側整流手段が設けられ、
   前記内側整流手段は、前記噴孔プレートの径方向外側を除いて前記内側の噴孔のまわりを取り囲む壁面を含み、
   前記壁面は、前記内側の噴孔の開口部に対し上方に向かって突出していることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
5. 前記噴孔プレートの中心と内側の噴孔または外側の噴孔とを結んだ線が重ならない位置に設けられた噴孔を備えることを特徴とする請求項２から４に記載の燃料噴射弁。

Images