JP2012197737A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化を促進することを目的とする。
【解決手段】燃料噴射弁本体の軸線を中心とする円周上に複数の噴孔１１が形成された噴孔プレート１０ａが、燃料噴射弁本体の軸線を中心に回転可能に該燃料噴射弁本体に支持されており、該噴孔プレート１０ａが回転駆動手段によって燃料噴射弁本体の軸線を中心に回転駆動される。また、噴孔プレート１０ａに形成された噴孔１１の軸線が該噴孔プレート１０ａの回転方向と逆方向に傾斜している。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

特許文献１には、噴孔を備えたプレートと、このプレートに接して設けられ、燃料通路と弁座とを備えたバルブシートと、このバルブシートの弁座に着座可能な当接部を有し、この当接部が弁座から着座および離座するように往復移動可能な弁部材と、プレートあるいはバルブシートのいずれかに設けられ、噴孔と燃料通路とを連通する複数の分割通路を有し、噴孔の近傍で分割通路が交わるように構成された燃料キャビティと、を備えた燃料噴射弁が開示されている。

このような燃料噴射弁によれば、分割通路を流れてきた燃料同士が噴孔の近傍で衝突し、燃料の流れの乱れが大きくなる。その結果、噴孔から噴出される燃料の流れの乱れが大きくなるため、燃料の微粒化が促進される。

特開２００６−２２００１７号公報

本発明は、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化を促進することを目的とする。

本発明は、燃料噴射弁本体の軸線を中心とする円周上に複数の噴孔が形成された噴孔プレートを、燃料噴射弁本体の軸線を中心に回転させるものであり、且つ噴孔プレートに形成された噴孔の軸線を該噴孔プレートの回転方向と逆方向に傾斜させたものである。

より詳しくは、本発明に係る燃料噴射弁は、
その内部に燃料貯留部が形成されている略円筒形状の燃料噴射弁本体と、
前記燃料噴射弁本体の先端に設けられ、前記燃料噴射弁本体の軸線を中心とする円周上に複数の噴孔が形成された噴孔プレートと、を備え、
前記燃料噴射弁本体内部の燃料貯留部に貯留された燃料が前記噴孔プレートに形成された噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートが、前記燃料噴射弁本体の軸線を中心に回転可能に前記燃料噴射弁本体に支持されており、
前記燃料噴射弁本体の軸線を中心に前記噴孔プレートを回転させる回転駆動手段をさらに備え、
前記噴孔プレートに形成された噴孔の少なくとも出口側部分の軸線が、前記噴孔プレートの回転方向とは逆方向に傾斜していることを特徴とする。

本発明によれば、噴孔に流れ込む燃料と該噴孔の傾斜部分との横方向の相対速度を高めることができる。そのため、噴孔から噴出した燃料が横方向に拡散し易くなる。つまり、噴孔から噴出した燃料の薄膜化を促進することができる。これにより、燃料の微粒化を促進することができる。

本発明において、回転駆動手段は、燃料噴射弁本体内部での燃料の流動エネルギを利用
して噴孔プレートを回転させてもよい。これによれば、噴孔プレートを回転させるための装置を別途設ける必要がなくなる。そのため、燃料噴射弁全体の大型化やコストアップを抑制することができる。

本発明によれば、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。

実施例１に係る燃料噴射弁の先端部近傍の概略構成を示す図である。 実施例１に係る噴孔プレートのプレート本体の平面図である。 実施例１に係る噴孔を軸方向に切断した場合の断面形状を示す図である。 実施例２に係る噴孔プレートのプレート本体の平面図である。 実施例２に係る噴孔の概略構成を示す図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
図１は、本実施例に係る燃料噴射弁の先端部近傍の概略構成を示す図である。燃料噴射弁１は、車両駆動用のエンジンに設けられる燃料噴射弁である。燃料噴射弁１のボディ（燃料噴射弁本体）２は略円筒形状に形成されている。ボディ２の内部には、略円柱形状に形成されたニードル３が収納されている。ニードル３は、ボディ２と同軸であって、該ボディ２内部において軸方向に摺動自在に収納されている。ニードル３は不図示の駆動機構によって駆動される。

ボディ２の内壁面には、ニードル３の摺動方向をガイドするガイド部４、及びニードル３の先端が着座するシート部５が形成されている。尚、図１は、ニードル３の先端がシート部５に着座した状態を示している。

ボディ２内部のガイド部４より上方には、ボディ２の内壁面とニードル３の側壁面とで囲まれる空間によってボディ側燃料通路７が形成されている。ボディ２内部のガイド部４より下方には、ボディ２の内壁面とニードル３の側壁面とで囲まれる空間によって燃料貯留部８が形成されている。また、ニードル３の側壁面における、該ニードル３の先端がシート部５に着座した状態のときにガイド部４と対向する位置には、ニードル側燃料通路９を形成する凹部が周方向に複数形成されている。

図１に示すように、ニードル３の先端がシート部５に着座した状態では、ボディ側燃料通路７、ニードル側燃料通路９、及び燃料貯留部８が連通する。これにより、ボディ側燃料通路７及びニードル側燃料通路９を通って高圧燃料が燃料貯留部８に供給される。そして、供給された高圧燃料が燃料貯留部８に貯留される。

ボディ２の先端には噴孔プレート１０が取り付けられている。噴孔プレート１０は、円盤状に形成されたプレート本体１０ａと、該プレート本体１０ａの円周に沿って設けられ、上方に向かって延びるプレート側壁１０ｂを有している。

プレート本体１０ａには、該プレート本体１０ａの中心を中心とする円周上に複数の噴孔１１が形成されている。また、プレート本体１０ａの内壁面には位置決め用凸部１３が形成されている。一方、ニードル３の先端には位置決め用凹部１４が形成されている。プ
レート本体１０ａの位置決め用凸部１３がニードル３の位置決め用凹部１４内に収容されるように、噴孔プレート１０がボディ２の先端に取り付けられることで、プレート本体１０ａの中心がボディ２の軸線上に位置するように位置決めされる。これにより、プレート本体１０ａに形成された複数の噴孔１１はボディ２の軸線を中心とする円周上に位置することとなる。

噴孔プレート１０は、プレート本体１０ａとプレート側壁１０ｂとによってボディ２の先端を覆うように、ボディ２に取り付けられている。また、噴孔プレート１０は、ボディ２の軸線を中心に回転可能にボディ２に支持されている。噴孔プレート１０の回転を可能とするために、プレート側壁１０ｂの内壁面とボディ２の外壁面との間には複数のベアリング１２が挟み込まれている。

ニードル３が上方に移動し、その先端がシート部５から離間すると、燃料貯留部８と噴孔１１とが連通し、噴孔１１に高圧燃料が流れ込む。これにより、噴孔１１から高圧燃料が噴射される。一方、ニードル３が下方に移動し、その先端がシート部５に着座すると、燃料貯留部８から噴孔１１への燃料の供給が遮断される。これにより、噴孔１１からの燃料の噴射が停止される。

ここで、噴孔プレート１０の詳細な構成及びその動作について図２及び３に基づいて説明する。図２は、本実施例に係る噴孔プレート１０のプレート本体１０ａの平面図である。図３は、本実施例に係る噴孔１１を軸方向に切断した場合の断面形状を示す図である。図２及び３において、破線矢印は燃料の流れを表している。また、図２における実線矢印及び図３におけるハッチングされた矢印は、噴孔プレート１０の回転方向を示している。

図２に示すように、本実施例に係るプレート本体１０ａの上面（内壁面）には、噴孔１１より外側の円周上に複数のフィン１５が等間隔に並んで設置されている。各フィン１５は、プレート本体１０ａの円周の接線に対し、同一方向（反時計回りの方向）に同一角度で傾斜している。このようなフィン１５がプレート本体１０ａに設けられることで、燃料貯留部８から燃料が供給された際に、該燃料が該フィン１５に衝突する。このときの衝突エネルギによって、噴孔プレート１０が、図２において実線矢印で示す方向（時計回りの方向）に回転する。つまり、本実施例では、燃料噴射弁１内での燃料の流動エネルギを利用して噴孔プレート１０が回転駆動される。フィン１５に衝突した燃料は、フィン１５とフィン１５との間を通って、噴孔１１に向かって流れる。

また、図２及び３に示すように、プレート本体１０ａに形成された各噴孔１１は、プレート本体１０ａの上面側（入口側）の径よりもプレート本体１０ａの下面側（出口側）の径の方が大きい。つまり、噴孔１１では、燃料の流れ方向に沿ってその径が徐々に大きくなるように、その壁面がテーパ状に形成されている。さらに、噴孔１１の軸線は、ボディ２の軸線方向に対して、噴孔プレート１０の回転方向とは逆方向に傾斜している。

本実施例によれば、噴孔プレート１０が上記のように回転することで、噴孔１１の進行方向から該噴孔１１に向かって燃料が流れてくることとなる。そのため、噴孔１１に流れ込む燃料と該噴孔１１との横方向（ボディ２の軸線と直交する方向）の相対速度を高めることができる。また、噴孔１１の軸線が噴孔プレート１０の回転方向とは逆方向に傾斜していることから、該相対速度をより高めることが可能となる。

噴孔１１に流れ込む燃料と該噴孔１１との横方向の相対速度が高くなると、噴孔１１から噴出した燃料が横方向に拡散し易くなる。つまり、噴孔１１から噴出した燃料の薄膜化が促進される。また、本実施例では、噴孔１１の径が燃料の流れ方向に沿って徐々に大きくなるように形成されていることから、燃料が噴孔１１を通過する間においても、該燃料
の横方向の速度成分がより大きくなる。これにより、噴孔１１から噴出した燃料の薄膜化がより促進される。このように、噴孔１１から噴出した燃料の薄膜化を促進することで、該燃料の微粒化を促進することができる。

尚、本実施例においては、プレート本体１０ａに設けられたフィン１５が、本発明に係る回転駆動手段に相当する。ただし、プレート本体１０ａにフィン１５を設けることなく、モータ等の外部機器を駆動源として噴孔プレート１０を回転させることもできる。しかしながら、本実施例のように、燃料の流動エネルギを利用して噴孔プレート１０を回転させる構成とすることで、噴孔プレート１０を回転させるための装置を別途設ける必要がなくなる。その結果、燃料噴射弁１全体の大型化やコストアップを抑制することが可能となる。

＜実施例２＞
本実施例に係る燃料噴射弁の構成は、噴孔プレート１０の構成を除き、実施例１に係る燃料噴射弁の構成と同様である。以下、本実施例に係る燃料噴射弁における実施例１に係る燃料噴射弁とは異なる部分について、図４及び５に基づいて説明する。

図４は、本実施例に係る噴孔プレート１０のプレート本体１０ａの平面図である。図５は、本実施例に係る噴孔１１の概略構成を示す図である。図５において、破線矢印は燃料の流れを表している。また、図４における実線矢印及び図５におけるハッチングされた矢印は、噴孔プレート１０の回転方向を示している。

本実施例においては、プレート本体１０ａに実施例１のようにフィンは設けられていない。また、本実施例では、プレート本体１０ａに形成された噴孔１１の形状が実施例１とは異なっている。これら以外の噴孔プレート１０の構成は実施例１と同様である。

本実施例に係る噴孔１１においては、プレート本体１０ａの上面側（入口側）部分１１ａでは、燃料の流れ方向に沿ってその径が徐々に小さくなるように、その壁面がテーパ状に形成されており、プレート本体１０ａの下面側（出口側）部分１１ｂでは、燃料の流れ方向に沿ってその径が徐々に大きくなるように、その壁面がテーパ状に形成されている。つまり、噴孔１１の径は中間部分が最も小さくなっている。

また、噴孔１１の入口側部分１１ａの軸線は、ボディ２の軸線方向に対して、噴孔プレート１０の回転方向に傾斜している。一方、噴孔１１の出口側部分１１ｂの軸線は、ボディ２の軸線方向に対して、噴孔プレート１０の回転方向とは逆方向に傾斜している。

噴孔１１を上記のような構成とすることで、該噴孔１１のプレート本体１０ａの入口側部分１１ａが、実施例１に係るフィンと同様、噴孔プレート１０を回転駆動させるように機能し、該噴孔１１のプレート本体１０ａの出口側部分１１ｂが、実施例１に係る噴孔と同様、燃料の横方向の拡散を促進させるように機能する。

詳細には、本実施例では、燃料貯留部８から供給された燃料が、噴孔１１の入口側部分１１ａのテーパ状の壁面に衝突する。このときの衝突エネルギによって、噴孔プレート１０が、図４において実線矢印で示す方向（反時計回りの方向）に回転する。噴孔１１の入口側部分１１ａの壁面に衝突した燃料は、噴孔１１の出口側部分１１ｂの入口（入口側部分１１ａと出口側部分１１ｂとの中間部分）に向かって流れる。

本実施例によれば、実施例１のようにプレート本体１０ａにフィンを設けなくとも、実施例１と同様、燃料の流動エネルギを利用して噴孔プレート１０を回転させることができる。そのため、燃料噴射弁１をより小型化することが可能となる。

また、噴孔プレート１０が上記のように回転することで、噴孔１１の進行方向から該噴孔１１の出口側部分１１ｂに向かって燃料が流れてくることとなる。そのため、噴孔１１の出口側部分１１ｂに流れ込む燃料と該噴孔１１の出口側部分１１ｂとの横方向（ボディ２の軸線と直交する方向）の相対速度を高めることができる。また、噴孔１１の出口側部分１１ｂの軸線は、実施例１に係る噴孔１１の軸線と同様、噴孔プレート１０の回転方向とは逆方向に傾斜していることから、該相対速度をより高めることが可能となる。

さらに、噴孔１１の出口側部分１１ｂは、実施例１に係る噴孔１１と同様、
燃料の流れ方向に沿ってその径が徐々に大きくなるように、その壁面がテーパ状に形成されている。従って、該出口側部分１１ｂにおいて、実施例１と同様の理由により、噴孔１１から噴出した燃料の薄膜化を促進することができ、以って、該燃料の微粒化を促進することができる。

尚、本実施例においては、噴孔１１の入口側部分１１ａが、本発明に係る回転駆動手段に相当する。

１・・・燃料噴射弁
２・・・ボディ（燃料噴射弁本体）
３・・・ニードル
８・・・燃料貯留部
１０・・噴孔プレート
１０ａ・・プレート本体
１０ｂ・・プレート側壁
１１・・噴孔
１５・・フィン

Claims (2)

1. その内部に燃料貯留部が形成されている略円筒形状の燃料噴射弁本体と、
   前記燃料噴射弁本体の先端に設けられ、前記燃料噴射弁本体の軸線を中心とする円周上に複数の噴孔が形成された噴孔プレートと、を備え、
   前記燃料噴射弁本体内部の燃料貯留部に貯留された燃料が前記噴孔プレートに形成された噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、
   前記噴孔プレートが、前記燃料噴射弁本体の軸線を中心に回転可能に前記燃料噴射弁本体に支持されており、
   前記燃料噴射弁本体の軸線を中心に前記噴孔プレートを回転させる回転駆動手段をさらに備え、
   前記噴孔プレートに形成された噴孔の少なくとも出口側部分の軸線が、前記噴孔プレートの回転方向とは逆方向に傾斜していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記回転駆動手段が、前記燃料噴射弁本体内部での燃料の流動エネルギを利用して前記噴孔プレートを回転させることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。

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