JP2017031925A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】サック室の残留燃料を低減しつつ、ニードルのリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることが可能な燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】特定形状面15は、外縁部が弁座14の内縁部に接続しノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従い軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。サック室形成壁面16は、外縁部が特定形状面15の内縁部に接続し、ノズル筒部11とは反対側へ凹むよう形成され、燃料通路100に連通するサック室160を内側に形成し、噴孔13の入口開口131が形成される。突出部35は、少なくとも先端部がサック室160に位置するようシール部32の内縁部からニードル本体31の軸Ax2方向に突出し、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、軸Ax2方向において入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
【選択図】図2
【解決手段】特定形状面15は、外縁部が弁座14の内縁部に接続しノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従い軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。サック室形成壁面16は、外縁部が特定形状面15の内縁部に接続し、ノズル筒部11とは反対側へ凹むよう形成され、燃料通路100に連通するサック室160を内側に形成し、噴孔13の入口開口131が形成される。突出部35は、少なくとも先端部がサック室160に位置するようシール部32の内縁部からニードル本体31の軸Ax2方向に突出し、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、軸Ax2方向において入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
【選択図】図2
Description
本発明は、内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射装置に関する。
従来、可動コアをコイルで吸引しニードルをリフトさせる直動式のガソリンエンジン用燃料噴射装置が知られている。このような燃料噴射装置では、吸引ギャップが大きくなると吸引力が低下するため、ニードルのリフト量を大きくすることは難しい。一方、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置は、ニードルを油圧で駆動するため、ニードルのリフト量を大きくすることは容易である。しかしながら、ガソリン等、揮発性の高い燃料への適用は困難である。
ところで、近年のエンジントレンドとして、ガソリン直噴エンジンでは、高過給化による一層のダウンサイジングが進行している。燃料噴射による混合気形成に関しては、高過給化による強気流、高密度の雰囲気場への噴射が必要になり、燃料の筒内への拡散性の確保や混合気への乱れ付与のために強い貫徹力の噴霧特性が必要とされている。
強い貫徹力の噴霧とするには、弁座から噴孔入口に至るまでの経路における燃料の流れ損失を低減することが有効である。例えば特許文献1に記載された燃料噴射装置では、弁座とサック室を形成する凹状の壁面との間を凸曲面状に形成し、弁座を通過した燃料が壁面から剥離することを抑制している。これにより、弁座から噴孔入口に至るまでの経路における燃料の流れ損失の低減を図っている。
また、特許文献1の燃料噴射装置では、ニードルは、閉弁時において、先端部がサック室に位置するよう形成されている。これにより、サック室の残留燃料を低減し、燃料の後ダレの抑制を図っている。
また、特許文献1の燃料噴射装置では、ニードルは、閉弁時において、先端部がサック室に位置するよう形成されている。これにより、サック室の残留燃料を低減し、燃料の後ダレの抑制を図っている。
しかしながら、特許文献1の燃料噴射装置では、ニードルの先端部は円錐状に形成され、閉弁時においてニードルの先端部がサック室の入口付近に位置する構成のため、このときのサック室の実質的な容積は比較的大きい。そのため、サック室の残留燃料を低減する効果は小さいと考えられる。
また、特許文献1の燃料噴射装置では、噴孔は、中心軸がノズル部の筒部の軸に対し傾斜するよう形成されている。そして、閉弁時、ニードルの先端部はニードルの軸方向において噴孔入口と重ならないよう形成されているため、開弁時、弁座を通過した燃料は、サック室内で流れが乱れ、流れが乱れた状態で噴孔に流入する。つまり、特許文献1の燃料噴射装置は、燃料を積極的に整流して噴孔入口に導くような構成を備えていない。そのため、噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力が弱くなるおそれがある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、サック室の残留燃料を低減しつつ、ニードルのリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることが可能な燃料噴射装置を提供することにある。
本発明の燃料噴射装置は、ノズル部とニードルとを備えている。
ノズル部は、ノズル筒部、ノズル底部、噴孔および弁座を有している。ノズル筒部は、筒状に形成され、内側に燃料通路を形成している。ノズル底部は、ノズル筒部の一端を塞いでいる。噴孔は、ノズル底部のノズル筒部側の面に入口開口が形成され、ノズル底部のノズル筒部とは反対側の面に出口開口が形成される。弁座は、ノズル底部のノズル筒部側の面の噴孔の周囲に環状に形成されている。
ノズル部は、ノズル筒部、ノズル底部、噴孔および弁座を有している。ノズル筒部は、筒状に形成され、内側に燃料通路を形成している。ノズル底部は、ノズル筒部の一端を塞いでいる。噴孔は、ノズル底部のノズル筒部側の面に入口開口が形成され、ノズル底部のノズル筒部とは反対側の面に出口開口が形成される。弁座は、ノズル底部のノズル筒部側の面の噴孔の周囲に環状に形成されている。
ニードルは、ニードル本体およびシール部を有している。ニードル本体は、棒状に形成されている。シール部は、弁座に当接可能なようニードル本体の一端に環状に形成されている。ニードルは、シール部が弁座から離間または弁座に当接すると噴孔を開閉する。
本発明では、弁座は、ノズル筒部側からノズル筒部とは反対側へ向かうに従いノズル筒部の軸に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
本発明では、弁座は、ノズル筒部側からノズル筒部とは反対側へ向かうに従いノズル筒部の軸に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
また、ノズル部は、特定形状面およびサック室形成壁面をノズル底部のノズル筒部側の面に有している。特定形状面は、外縁部が弁座の内縁部に接続しノズル筒部側からノズル筒部とは反対側へ向かうに従いノズル筒部の軸に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。サック室形成壁面は、外縁部が特定形状面の内縁部に接続し、ノズル筒部とは反対側へ凹むよう形成され、燃料通路に連通するサック室を内側に形成し、噴孔の入口開口が形成される。
また、ニードルは、突出部を有している。突出部は、少なくとも先端部がサック室に位置するようシール部の内縁部からニードル本体の軸方向に突出するよう形成されている。
そして、突出部は、シール部が弁座に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体の軸方向において噴孔の入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
また、ニードルは、突出部を有している。突出部は、少なくとも先端部がサック室に位置するようシール部の内縁部からニードル本体の軸方向に突出するよう形成されている。
そして、突出部は、シール部が弁座に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体の軸方向において噴孔の入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
本発明では、特定形状面が、弁座の内縁部に接続しノズル筒部側からノズル筒部とは反対側へ向かうに従いノズル筒部の軸に近づいて内径が縮小するよう形成されているため、開弁時、弁座を通過した燃料が特定形状面およびサック室形成壁面から剥離することを抑制できる。これにより、弁座から噴孔の入口開口に至るまでの経路における燃料の流れ損失を低減できる。そのため、噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
また、本発明では、突出部は、シール部が弁座に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体の軸方向において噴孔の入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されている。つまり、閉弁時において突出部の先端部がサック室の噴孔の入口開口付近に位置する構成のため、このときのサック室の実質的な容積を小さくすることができる。そのため、サック室の残留燃料を低減する効果を大きくすることができる。その結果、燃料の後ダレを抑制し、NOxやPM等のエミッションを低減することができる。
また、本発明では、閉弁時、先端部が、ニードル本体の軸方向において噴孔の入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されているため、開弁時、弁座を通過した燃料は、突出部の外壁に沿って整流され、整流された状態で噴孔に流入する。つまり、本発明の燃料噴射装置は、燃料を積極的に整流して噴孔の入口開口に導く構成(シール部とそれに接続する突出部)を備えているといえる。そのため、噴孔から噴射される燃料噴霧の貫徹力をさらに強くすることができる。
したがって、本発明は、サック室の残留燃料を低減しつつ、ニードルのリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
したがって、本発明は、サック室の残留燃料を低減しつつ、ニードルのリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射弁を図1に示す。燃料噴射装置1は、例えば図示しない内燃機関としての直噴式ガソリンエンジンに用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射弁を図1に示す。燃料噴射装置1は、例えば図示しない内燃機関としての直噴式ガソリンエンジンに用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。
燃料噴射装置1は、ノズル部10、ハウジング20、ニードル30、可動コア40、固定コア50、隙間形成部材60、弁座側付勢部材としてのスプリング71、コイル72等を備える。
ノズル部10は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の硬度が比較的高い材料により形成されている。ノズル部10は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ノズル部10は、ノズル筒部11、および、ノズル筒部11の一端を塞ぐノズル底部12を有している。ノズル底部12には、ノズル筒部11側の面とノズル筒部11とは反対側の面とを接続する噴孔13が複数形成されている。本実施形態では、噴孔13は、ノズル底部12の周方向に等間隔で複数形成されている。また、ノズル底部12のノズル筒部11側の面には、噴孔13の周囲に環状の弁座14が形成されている。
ノズル部10は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の硬度が比較的高い材料により形成されている。ノズル部10は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ノズル部10は、ノズル筒部11、および、ノズル筒部11の一端を塞ぐノズル底部12を有している。ノズル底部12には、ノズル筒部11側の面とノズル筒部11とは反対側の面とを接続する噴孔13が複数形成されている。本実施形態では、噴孔13は、ノズル底部12の周方向に等間隔で複数形成されている。また、ノズル底部12のノズル筒部11側の面には、噴孔13の周囲に環状の弁座14が形成されている。
ハウジング20は、第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23、インレット部24、フィルタ25等を備えている。
第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、いずれも略円筒状に形成されている。第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23の順に同軸(軸Ax1)となるよう配置され、互いに接続している。
第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、いずれも略円筒状に形成されている。第1筒部21、第2筒部22および第3筒部23は、第1筒部21、第2筒部22、第3筒部23の順に同軸(軸Ax1)となるよう配置され、互いに接続している。
第1筒部21および第3筒部23は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第1筒部21および第3筒部23は、硬度が比較的低い。一方、第2筒部22は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第2筒部22の硬度は、第1筒部21および第3筒部23の硬度よりも高い。
第1筒部21の第2筒部22とは反対側の端部の内側には、ノズル筒部11のノズル底部12とは反対側の端部が接合されている。第1筒部21とノズル部10とは、例えば溶接により接合されている。
第1筒部21の第2筒部22とは反対側の端部の内側には、ノズル筒部11のノズル底部12とは反対側の端部が接合されている。第1筒部21とノズル部10とは、例えば溶接により接合されている。
インレット部24は、例えばステンレス等の金属により筒状に形成されている。インレット部24は、一端が第3筒部23の第2筒部22とは反対側の端部の内側に接合するよう設けられている。インレット部24と第3筒部23とは、例えば溶接により接合されている。
ハウジング20およびノズル筒部11の内側には、燃料通路100が形成されている。燃料通路100は、噴孔13に接続している。インレット部24の第3筒部23とは反対側には、図示しない配管が接続される。これにより、燃料通路100には、燃料供給源からの燃料が配管を経由して流入する。燃料通路100は、燃料を噴孔13に導く。
フィルタ25は、インレット部24の内側に設けられている。フィルタ25は、燃料通路100に流入する燃料中の異物を捕集する。
フィルタ25は、インレット部24の内側に設けられている。フィルタ25は、燃料通路100に流入する燃料中の異物を捕集する。
ニードル30は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の硬度が比較的高い材料により形成されている。ニードル30は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル30の硬度は、ノズル部10の硬度とほぼ同等に設定されている。
ニードル30は、燃料通路100内をハウジング20の軸Ax1方向へ往復移動可能なようハウジング20内に収容されている。ニードル30は、ニードル本体31、シール部32、鍔部33等を有している。
ニードル30は、燃料通路100内をハウジング20の軸Ax1方向へ往復移動可能なようハウジング20内に収容されている。ニードル30は、ニードル本体31、シール部32、鍔部33等を有している。
ニードル本体31は、棒状、より具体的には長い円柱状に形成されている。シール部32は、ニードル本体31の一端、すなわち、弁座14側の端部に環状に形成され、弁座14に当接可能である。鍔部33は、環状に形成され、ニードル本体31の他端、すなわち、弁座14とは反対側の端部の径方向外側に設けられている。本実施形態では、鍔部33は、ニードル本体31と一体に形成されている。
ニードル本体31の一端の近傍には、大径部311が形成されている。ニードル本体31の一端側の外径は、他端側の外径より小さい。大径部311は、外径がニードル本体31の一端側の外径より大きい。大径部311は、外壁がノズル部10のノズル筒部11の内壁と摺動するよう形成されている。これにより、ニードル30は、弁座14側の端部の軸Ax1方向の往復移動が案内される。大径部311には、外壁の周方向の複数個所が面取りされるようにして面取り部312が形成されている。これにより、燃料は、面取り部312とノズル部10のノズル筒部11の内壁との間を流通可能である。
ニードル本体31の他端には、ニードル本体31の軸Ax2に沿って延びる軸方向穴部313が形成されている。すなわち、ニードル本体31の他端は、中空筒状に形成されている。また、ニードル本体31には、軸方向穴部313の弁座14側の端部とニードル本体31の外側の空間とを接続するようニードル本体31の径方向に延びる径方向穴部314が形成されている。これにより、燃料通路100内の燃料は、軸方向穴部313および径方向穴部314を流通可能である。このように、ニードル本体31は、弁座14とは反対側の端面から軸Ax2方向に延び径方向穴部314を経由してニードル本体31の外側の空間に連通する軸方向穴部313を有している。
ニードル30は、シール部32が弁座14から離間(離座)または弁座14に当接(着座)することで噴孔13を開閉する。以下、適宜、ニードル30が弁座14から離間する方向を開弁方向といい、ニードル30が弁座14に当接する方向を閉弁方向という。
ノズル部10およびニードル30の構成については、後に詳述する。
ノズル部10およびニードル30の構成については、後に詳述する。
可動コア40は、可動コア本体41を有している。可動コア本体41は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円柱状に形成されている。可動コア本体41は、磁気安定化処理が施されている。可動コア本体41の硬度は比較的低く、ハウジング20の第1筒部21および第3筒部23の硬度と概ね同等である。
可動コア40は、軸穴部42、通孔43、凹部44等を有している。軸穴部42は、可動コア本体41の軸Ax3に沿って延びるよう形成されている。本実施形態では、軸穴部42の内壁に、例えばNi−Pめっき等の硬質加工処理および摺動抵抗低減処理が施されている。通孔43は、可動コア本体41の弁座14側の端面と弁座14とは反対側の端面とを接続するよう形成されている。通孔43は、円筒状の内壁を有している。本実施形態では、通孔43は、可動コア本体41の周方向に等間隔で4つ形成されている。
凹部44は、可動コア本体41の弁座14側の端面から弁座14とは反対側へ円形に凹むよう可動コア本体41の中央に形成されている。ここで、軸穴部42は、凹部44の底部に開口している。
凹部44は、可動コア本体41の弁座14側の端面から弁座14とは反対側へ円形に凹むよう可動コア本体41の中央に形成されている。ここで、軸穴部42は、凹部44の底部に開口している。
可動コア40は、軸穴部42にニードル30のニードル本体31が挿通された状態でハウジング20内に収容されている。可動コア40の軸穴部42の内径は、ニードル30のニードル本体31の外径と同等、または、ニードル本体31の外径よりやや大きく設定されている。そのため、可動コア40は、軸穴部42の内壁がニードル30のニードル本体31の外壁に摺動しつつ、ニードル30に対し相対移動可能である。また、可動コア40は、ニードル30と同様、燃料通路100内をハウジング20の軸Ax1方向へ往復移動可能なようハウジング20内に収容されている。通孔43には、燃料通路100内の燃料が流通可能である。
本実施形態では、可動コア本体41の弁座14とは反対側の面に、例えば硬質クロムめっき等の硬質加工処理および耐摩耗処理が施されている。
なお、可動コア本体41の外径は、ハウジング20の第1筒部21および第2筒部22の内径より小さく設定されている。そのため、可動コア40が燃料通路100内を往復移動するとき、可動コア40の外壁と第1筒部21および第2筒部22の内壁とは摺動しない。
なお、可動コア本体41の外径は、ハウジング20の第1筒部21および第2筒部22の内径より小さく設定されている。そのため、可動コア40が燃料通路100内を往復移動するとき、可動コア40の外壁と第1筒部21および第2筒部22の内壁とは摺動しない。
ニードル30の鍔部33は、弁座14側の面が可動コア本体41の弁座14とは反対側の面に当接可能である。つまり、ニードル30は、可動コア本体41の弁座14とは反対側の面に当接可能な当接面34を有している。可動コア40は、当接面34に当接または当接面34から離間可能なようニードル30に対し相対移動可能に設けられている。
固定コア50は、ハウジング20の内側の可動コア40に対し弁座14とは反対側に設けられている。固定コア50は、固定コア本体51およびブッシュ52を有している。固定コア本体51は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア本体51は、磁気安定化処理が施されている。固定コア本体51の硬度は比較的低く、可動コア本体41の硬度と概ね同等である。固定コア本体51は、ハウジング20の内側に固定されるようにして設けられている。固定コア本体51とハウジング20の第3筒部23とは溶接されている。
ブッシュ52は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の硬度が比較的高い材料により略円筒状に形成されている。ブッシュ52は、固定コア本体51の弁座14側の端部の内壁から径方向外側へ凹むよう形成された凹部511に設けられている。ここで、ブッシュ52の内径と固定コア本体51の内径とは概ね同等である。ブッシュ52の弁座14側の端面は、固定コア本体51の弁座14側の端面よりも弁座14側に位置している。そのため、可動コア本体41の弁座14とは反対側の面は、ブッシュ52の弁座14側の端面に当接可能である。
固定コア50は、シール部32が弁座14に当接した状態のニードル30の鍔部33が、ブッシュ52の内側に位置するよう設けられている。固定コア本体51の内側には、円筒状のアジャスティングパイプ51が圧入されている。
隙間形成部材60は、例えば非磁性材料により形成されている。隙間形成部材60の硬度は、ニードル30およびブッシュ52の硬度とほぼ同等に設定されている。
隙間形成部材60は、例えば非磁性材料により形成されている。隙間形成部材60の硬度は、ニードル30およびブッシュ52の硬度とほぼ同等に設定されている。
隙間形成部材60は、ニードル30および可動コア40に対し弁座14とは反対側に設けられている。隙間形成部材60は、板部61および延伸部62を有している。板部61は、略円板状に形成されている。板部61は、一方の端面がニードル30、すなわち、ニードル本体31の弁座14とは反対側の端面、および、鍔部33の弁座14とは反対側の端面に当接可能なようニードル30に対し弁座14とは反対側に設けられている。
延伸部62は、板部61の一方の端面の外縁部から弁座14側へ円筒状に延びるよう板部61と一体に形成されている。すなわち、隙間形成部材60は、本実施形態では、有底円筒状に形成されている。隙間形成部材60は、延伸部62の内側にニードル30の鍔部33が位置するよう設けられている。また、延伸部62は、板部61とは反対側の端部が可動コア本体41の固定コア50側の端面に当接可能である。
本実施形態では、延伸部62は、軸方向の長さが鍔部33の軸方向の長さより長くなるよう形成されている。そのため、隙間形成部材60は、板部61がニードル30に当接し、延伸部62が可動コア40に当接しているとき、鍔部33と可動コア40との間に軸Ax2方向の隙間である軸方向隙間CL1を形成可能である。
ここで、延伸部62の内径は、鍔部33の外径と同等、または、鍔部33の外径よりやや大きく設定されている。そのため、隙間形成部材60は、延伸部62の内壁、すなわち、鍔部33の外壁に対向する壁面が鍔部33の外壁と摺動可能で、ニードル30に対し相対移動可能である。
また、板部61および延伸部62の外径は、固定コア50の内径と同等、または、固定コア50の内径よりやや小さく設定されている。そのため、隙間形成部材60は、板部61および延伸部62の外壁、すなわち、固定コア50のブッシュ52の内壁に対向する壁面がブッシュ52の内壁と摺動可能である。
本実施形態では、ニードル30は、弁座14側の端部がノズル部10のノズル筒部11の内壁により往復移動可能に支持され、固定コア50側の端部が隙間形成部材60および固定コア50により往復移動可能に支持される。このように、ニードル30は、ハウジング20の軸Ax1方向の2箇所の部位により、軸方向の往復移動が案内される。
なお、本実施形態では、延伸部62が筒状に形成されているため、延伸部62と可動コア40とが当接しているとき、鍔部33の当接面34と可動コア40と延伸部62の内壁とニードル本体31の外壁との間に環状の空間である環状空間S1が形成される。
隙間形成部材60は、孔部611をさらに有している。孔部611は、板部61の一方の端面と他方の端面とを接続し、ニードル30の軸方向穴部313に連通可能である。これにより、燃料通路100内の隙間形成部材60の弁座14とは反対側の燃料は、孔部611、ニードル30の軸方向穴部313、径方向穴部314を経由して可動コア40の弁座14側に流通可能である。孔部611は、内径がブッシュ52の内径および軸方向穴部313の内径より小さく形成されている。そのため、ニードル30が隙間形成部材60とともに弁座14とは反対側に移動するとき、すなわち、ニードル30が開弁方向に移動するとき、隙間形成部材60の弁座14とは反対側の燃料は、孔部611で絞られて軸方向穴部313に流れる。これにより、ニードル30の開弁方向の移動速度が過度に高くなることを抑制できる。
スプリング71は、例えばコイルスプリングであり、隙間形成部材60に対し弁座14とは反対側に設けられている。スプリング71の一端は、隙間形成部材60の板部61の延伸部62とは反対側の端面に当接している。スプリング71の他端は、アジャスティングパイプ51に当接している。スプリング71は、隙間形成部材60を弁座14側に付勢する。スプリング71は、隙間形成部材60の板部61がニードル30に当接しているとき、隙間形成部材60を介してニードル30を弁座14側、すなわち、閉弁方向に付勢可能である。また、スプリング71は、隙間形成部材60の延伸部62が可動コア40に当接しているとき、隙間形成部材60を介して可動コア40を弁座14側に付勢可能である。すなわち、スプリング71は、隙間形成部材60を介してニードル30および可動コア40を弁座14側に付勢可能である。スプリング71の付勢力は、固定コア50に対するアジャスティングパイプ51の位置により調整される。
コイル72は、略円筒状に形成され、ハウジング20のうち特に第2筒部22および第3筒部23の径方向外側を囲むようにして設けられている。コイル72は、電力が供給(通電)されると磁力を生じる。コイル72に磁力が生じると、固定コア本体51、可動コア本体41、第1筒部21および第3筒部23に磁気回路が形成される。これにより、固定コア本体51と可動コア本体41との間に磁気吸引力が発生し、可動コア40は、固定コア50側に吸引される。このとき、可動コア40は、軸方向隙間CL1を加速しつつ開弁方向に移動し、ニードル30の鍔部33の当接面34に衝突する。これにより、ニードル30が開弁方向に移動し、シール部32が弁座14から離間し、開弁する。その結果、噴孔13が開放される。このように、コイル72は、通電されると、可動コア40を固定コア50側に吸引し鍔部33に当接させ、ニードル30を弁座14とは反対側に移動させることが可能である。
上述のように、本実施形態では、閉弁状態において、隙間形成部材60が鍔部33と可動コア40との間に軸方向隙間CL1を形成するため、コイル72への通電時、可動コア40を軸方向隙間CL1で加速させて鍔部33に衝突させることができる。これにより、燃料通路100内の圧力が比較的高い場合でも、コイル72へ供給する電力を増大させることなく、開弁させることができる。よって、低消費電力で高圧の燃料を噴射することができる。
なお、可動コア40は、磁気吸引力により固定コア50側(開弁方向)に吸引されると、可動コア本体41の固定コア50側の端面がブッシュ52の弁座14側の端面に衝突する。これにより、可動コア40は、開弁方向への移動が規制される。
図1に示すように、インレット部24および第3筒部23の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ27が形成されている。コネクタ27には、コイル72へ電力を供給するための端子271がインサート成形されている。また、コイル72の径方向外側には、コイル72を覆うようにして筒状のホルダ26が設けられている。
本実施形態では、燃料噴射装置1は、ばね座部91、規制部92、筒部93、および、固定コア側付勢部材としてのスプリング73をさらに備えている。
ばね座部91と規制部92とは、筒部93により互いに接続されている。ばね座部91、規制部92および筒部93は、例えばステンレス等の金属により一体に形成されている。
本実施形態では、燃料噴射装置1は、ばね座部91、規制部92、筒部93、および、固定コア側付勢部材としてのスプリング73をさらに備えている。
ばね座部91と規制部92とは、筒部93により互いに接続されている。ばね座部91、規制部92および筒部93は、例えばステンレス等の金属により一体に形成されている。
ばね座部91は、環状に形成され、可動コア40に対し弁座14側においてニードル本体31の径方向外側に位置している。
規制部92は、筒状に形成され、可動コア40とばね座部91との間においてニードル本体31の径方向外側に位置している。規制部92は、内壁がニードル本体31の外壁に嵌合し、ニードル本体31に固定されている。
規制部92は、筒状に形成され、可動コア40とばね座部91との間においてニードル本体31の径方向外側に位置している。規制部92は、内壁がニードル本体31の外壁に嵌合し、ニードル本体31に固定されている。
筒部93は、筒状に形成され、一端がばね座部91に接続し、他端が規制部92に接続している。これにより、ばね座部91は、可動コア40に対し弁座14側においてニードル本体31の径方向外側に固定されている。
スプリング73は、例えばコイルスプリングであり、一端がばね座部91に当接し、他端が可動コア40の凹部44の底部に当接するよう設けられている。スプリング73は、可動コア40を固定コア50側に付勢可能である。スプリング73の付勢力は、スプリング71の付勢力よりも小さい。
スプリング71が隙間形成部材60を弁座14側に付勢することで、隙間形成部材60の板部61とニードル30とが当接し、ニードル30は、シール部32が弁座14に押し付けられる。このとき、スプリング73が可動コア40を固定コア50側に付勢することで、隙間形成部材60の延伸部62と可動コア40とが当接する。この状態で、ニードル30の鍔部33の当接面34と可動コア40との間に軸方向隙間CL1が形成され、可動コア40の凹部44の底部と規制部92との間に隙間CL2が形成される。
可動コア40は、ニードル30の鍔部33と規制部92との間で軸方向に往復移動可能に設けられている。つまり、可動コア40は、当接面34に当接または当接面34から離間可能なようニードル30に対し相対移動可能に設けられている。可動コア40の凹部44の底部は、規制部92の可動コア40側の端部に当接可能である。規制部92は、可動コア40に当接することで、ニードル30に対する可動コア40の弁座14側への相対移動を規制可能である。
また、本実施形態では、筒部93およびばね座部91とニードル本体31との間には、筒状の空間である筒状空間S2が形成されている。ここで、ニードル30の径方向穴部314は、筒状空間S2に連通している。よって、軸方向穴部313内の燃料は、径方向穴部314および筒状空間S2を経由して、ばね座部91に対し弁座14側に流れることができる。
本実施形態では、可動コア40が固定コア50側に吸引されている状態でコイル72への通電を停止すると、ニードル30および可動コア40は、隙間形成部材60を介したスプリング71の付勢力により、弁座14側へ付勢される。これにより、ニードル30が閉弁方向に移動し、シール部32が弁座14に当接し、閉弁する。その結果、噴孔13が閉塞される。
シール部32が弁座14に当接した後、可動コア40は、慣性によりニードル30に対し弁座14側に相対移動する。このとき、規制部92は、可動コア40に当接することで、可動コア40の弁座14側への過度の移動を規制可能である。これにより、次の開弁時の応答性の低下を抑制可能である。また、スプリング73の付勢力により、可動コア40が規制部92に当接するときの衝撃を小さくでき、ニードル30が弁座14でバウンスすることによる二次開弁を抑制することができる。さらに、規制部92が可動コア40の弁座14側への移動を規制することにより、スプリング73の過度の圧縮を抑制でき、過度に圧縮されたスプリング73の復原力により可動コア40が開弁方向に付勢され再び鍔部33に衝突することによる二次開弁を抑制することができる。
本実施形態では、隙間形成部材60は、通路部621をさらに有している。通路部621は、延伸部62の可動コア40側の端部から板部61側に凹むよう溝状に形成され、延伸部62の内壁と外壁とを接続している。これにより、延伸部62と可動コア40とが当接しているとき、環状空間S1内の燃料は、通路部621を経由して延伸部62の外側へ流出可能である。また、延伸部62の外側の燃料は、通路部621を経由して延伸部62の内側、すなわち、環状空間S1に流入可能である。よって、延伸部62と可動コア40とが当接しているとき、環状空間S1に燃料が存在することにより生じるダンパ効果を抑制し、鍔部33の当接面34に可動コア40が衝突するときの可動コア40の運動エネルギーの低下を抑制できる。
インレット部24から流入した燃料は、固定コア50、アジャスティングパイプ51、隙間形成部材60の孔部611、ニードル30の軸方向穴部313、径方向穴部314、筒状空間S2、第1筒部21とニードル30との間、ノズル部10とニードル30との間、すなわち、燃料通路100を流通し、噴孔13に導かれる。なお、燃料噴射装置1の作動時、可動コア40の周囲は燃料で満たされた状態となる。また、燃料噴射装置1の作動時、可動コア40の通孔43を燃料が流通する。そのため、可動コア40は、ハウジング20の内側で軸方向に円滑に往復移動可能である。
次に、本実施形態のノズル部10およびニードル30の構成について、図2に基づき詳細に説明する。
弁座14は、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
ノズル部10は、特定形状面15およびサック室形成壁面16をさらに有している。
特定形状面15は、外縁部が弁座14の内縁部に接続し、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。
弁座14は、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
ノズル部10は、特定形状面15およびサック室形成壁面16をさらに有している。
特定形状面15は、外縁部が弁座14の内縁部に接続し、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。
サック室形成壁面16は、外縁部が特定形状面15の内縁部に接続し、ノズル筒部11とは反対側へ凹むよう形成され、燃料通路100に連通するサック室160を内側に形成するよう、ノズル底部12のノズル筒部11側の面に形成されている。本実施形態では、サック室形成壁面16は、凹球面状に形成されている。
本実施形態では、噴孔13の入口である入口開口131は、サック室形成壁面16に形成されている。また、噴孔13の出口である出口開口132は、ノズル底部12のノズル筒部11とは反対側の面に形成されている。
ニードル30は、突出部35をさらに有している。突出部35は、少なくとも先端部がサック室160に位置するようシール部32の内縁部からニードル本体31の軸Ax2方向に突出するよう形成されている。本実施形態では、突出部35は、略円柱状に形成されている。
突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている(図2参照)。すなわち、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部のうち少なくとも一部が、ニードル本体31の軸Ax2方向における入口開口131の上端位置P1に対し下端位置P2側に位置するよう形成されている。
また、本実施形態では、突出部35は、開弁時等、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている(図3参照)。
また、本実施形態では、特定形状面15は、テーパ状に形成され、内径が縮小する度合いである縮径率が弁座14の縮径率より小さい。本実施形態では、弁座14に沿って延びノズル筒部11の軸Ax4に交わる仮想直線L1と軸Ax4との成す角θ1は、例えば60度程度に設定されている。また、特定形状面15に沿って延び軸Ax4に交わる仮想直線L2と軸Ax4との成す角θ2は、例えば30度程度に設定されている。すなわち、特定形状面15に沿う仮想直線L1と軸Ax4との成す角θ2は、弁座14に沿う仮想直線L1と軸Ax4との成す角θ1より小さい。
また、本実施形態では、シール部32は、外壁がニードル本体31の他端側から一端側へ向かうに従いニードル本体31の軸Ax2に近づいて外径が縮小するようテーパ状に形成されている。より具体的には、シール部32は、第1シール部321と第2シール部322とからなる。第1シール部321は、外縁部がニードル本体31の外壁に接続し、外径が縮小する度合いである縮径率が弁座14の縮径率より小さい。第2シール部322は、外縁部が第1シール部321の内縁部に接続し、縮径率が弁座14の縮径率より大きい。よって、第1シール部321の外壁に沿って延びニードル本体31の軸Ax2に交わる仮想直線L3と軸Ax2との成す角θ3は、弁座14に沿う仮想直線L1と軸Ax4との成す角θ1より小さい。また、第2シール部322の外壁に沿って延びニードル本体31の軸Ax2に交わる仮想直線L4と軸Ax2との成す角θ4は、θ1より大きい。この構成により、第1シール部321と第2シール部322との間には環状の角部323が形成されている。本実施形態では、シール部32の角部323が弁座14に当接可能である。
また、本実施形態では、突出部35は、外壁が、ニードル本体31の軸Ax2を中心とする仮想円筒面T1に沿うよう形成されている(図2参照)。
また、本実施形態では、ニードル30は、シール部32と突出部35との間に接続部36を有している。
また、本実施形態では、ニードル30は、シール部32と突出部35との間に接続部36を有している。
接続部36は、外径が縮小する度合いである縮径率が、シール部32側の部位よりも突出部35側の部位の方が小さく、ニードル本体31の軸Ax2を含む仮想平面PL1による断面において、輪郭がニードル本体31の軸Ax2に向かって凹む曲線状となるよう形成されている。すなわち、シール部32の外壁と突出部35の外壁とは、接続部36の外壁により滑らかに接続されている。なお、シール部32は、仮想直線L3、L4が接続部36を通るよう形成されている(図2、3参照)。また、弁座14は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、仮想直線L2が接続部36を通るよう形成されている(図2参照)。また、弁座14は、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、仮想直線L2が接続部36または突出部35を通るよう形成されている(図3参照)。
また、本実施形態では、噴孔13は、突出部35の外壁を通りニードル本体31の軸Ax2方向に筒状に延びる仮想筒状面T2の外側に入口開口131が位置するよう形成されている(図2参照)。
また、本実施形態では、噴孔13は、突出部35の外壁を通りニードル本体31の軸Ax2方向に筒状に延びる仮想筒状面T2の外側に入口開口131が位置するよう形成されている(図2参照)。
また、本実施形態では、噴孔13は、中心軸C1がノズル筒部11の軸Ax4に対し傾斜するよう形成されている(図2参照)。なお、噴孔13は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、中心軸C1が接続部36を通るよう形成されている(図2参照)。また、噴孔13は、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、中心軸C1が突出部35を通るよう形成されている(図3参照)。
また、本実施形態では、噴孔13は、入口開口131側から出口開口132側に向かうに従い内壁が中心軸C1に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
また、本実施形態では、噴孔13は、入口開口131側から出口開口132側に向かうに従い内壁が中心軸C1に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
次に、本実施形態の燃料噴射装置1の作動について、図1〜3に基づき説明する。
図1、2に示すように、コイル72に通電されていないときは、ニードル30のシール部32は弁座14に当接しており、隙間形成部材60の板部61はニードル30に当接し、延伸部62は可動コア40に当接している。このとき、鍔部33の当接面34と可動コア40との間には、軸方向隙間CL1が形成されている。
図1、2に示すように、コイル72に通電されていないときは、ニードル30のシール部32は弁座14に当接しており、隙間形成部材60の板部61はニードル30に当接し、延伸部62は可動コア40に当接している。このとき、鍔部33の当接面34と可動コア40との間には、軸方向隙間CL1が形成されている。
図1、2に示す状態のときにコイル72に通電すると、可動コア40は、固定コア50側に吸引され、隙間形成部材60を押し上げながら軸方向隙間CL1で加速しつつ固定コア50側に移動する。そして、軸方向隙間CL1で加速し運動エネルギーが上昇した状態の可動コア40は、鍔部33の当接面34に衝突する。これにより、シール部32が弁座14から離間し、開弁する。その結果、噴孔13からの燃料の噴射が開始される。なお、このとき、軸方向隙間CL1は0になる。
可動コア40は、固定コア50側にさらに移動すると、ブッシュ52に当接する。これにより、可動コア40は開弁方向の移動が規制される。このとき、ニードル30は、慣性で開弁方向にさらに移動し、隙間形成部材60の板部61に当接する。このとき、弁座14とシール部32との関係は、図3に示すとおりである。
ここで、コイル72への通電が停止すると、可動コア40およびニードル30は、隙間形成部材60を介したスプリング71の付勢力により閉弁方向に移動する。ニードル30のシール部32が弁座14に当接し閉弁すると、可動コア40は、慣性で閉弁方向にさらに移動し、規制部92に当接する。これにより、可動コア40は、閉弁方向の移動が規制される。なお、このとき、可動コア40は、隙間形成部材60の延伸部62から離間している。その後、可動コア40は、スプリング73の付勢力により開弁方向に移動し、隙間形成部材60の延伸部62に当接する(図1参照)。
以上説明したように、(1)本実施形態の燃料噴射装置1は、ノズル部10とニードル30とを備えている。
ノズル部10は、ノズル筒部11、ノズル底部12、噴孔13および弁座14を有している。ノズル筒部11は、筒状に形成され、内側に燃料通路100を形成している。ノズル底部12は、ノズル筒部11の一端を塞いでいる。噴孔13は、ノズル底部12のノズル筒部11側の面に入口開口131が形成され、ノズル底部12のノズル筒部11とは反対側の面に出口開口132が形成される。弁座14は、ノズル底部12のノズル筒部11側の面の噴孔13の周囲に環状に形成されている。
ノズル部10は、ノズル筒部11、ノズル底部12、噴孔13および弁座14を有している。ノズル筒部11は、筒状に形成され、内側に燃料通路100を形成している。ノズル底部12は、ノズル筒部11の一端を塞いでいる。噴孔13は、ノズル底部12のノズル筒部11側の面に入口開口131が形成され、ノズル底部12のノズル筒部11とは反対側の面に出口開口132が形成される。弁座14は、ノズル底部12のノズル筒部11側の面の噴孔13の周囲に環状に形成されている。
ニードル30は、ニードル本体31およびシール部32を有している。ニードル本体31は、棒状に形成されている。シール部32は、弁座14に当接可能なようニードル本体31の一端に環状に形成されている。ニードル30は、シール部32が弁座14から離間または弁座14に当接すると噴孔13を開閉する。
本実施形態では、弁座14は、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
本実施形態では、弁座14は、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。
また、ノズル部10は、特定形状面15およびサック室形成壁面16をノズル底部12のノズル筒部11側の面に有している。特定形状面15は、外縁部が弁座14の内縁部に接続しノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう環状に形成されている。サック室形成壁面16は、外縁部が特定形状面15の内縁部に接続し、ノズル筒部11とは反対側へ凹むよう形成され、燃料通路100に連通するサック室160を内側に形成し、噴孔13の入口開口131が形成される。
また、ニードル30は、突出部35を有している。突出部35は、少なくとも先端部がサック室160に位置するようシール部32の内縁部からニードル本体31の軸Ax2方向に突出するよう形成されている。
そして、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において噴孔13の入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
そして、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において噴孔13の入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている。
本実施形態では、特定形状面15が、弁座14の内縁部に接続しノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう形成されているため、開弁時、弁座14を通過した燃料が特定形状面15およびサック室形成壁面16から剥離することを抑制できる(図3参照)。これにより、弁座14から噴孔13の入口開口131に至るまでの経路における燃料の流れ損失を低減できる。そのため、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
また、本実施形態では、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において噴孔13の入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている。つまり、閉弁時において突出部35の先端部がサック室160の噴孔13の入口開口131付近に位置する構成のため(図2参照)、このときのサック室160の実質的な容積を小さくすることができる。そのため、サック室160の残留燃料を低減する効果を大きくすることができる。その結果、燃料の後ダレを抑制し、NOxやPM等のエミッションを低減することができる。
また、本実施形態では、閉弁時、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において噴孔13の入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されているため、開弁時、弁座14を通過した燃料は、突出部35の外壁に沿って整流され、整流された状態で噴孔13に流入する。つまり、本実施形態の燃料噴射装置1は、燃料を積極的に整流して噴孔13の入口開口131に導く構成(シール部32とそれに接続する突出部35)を備えているといえる。そのため、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をさらに強くすることができる。
したがって、本実施形態は、サック室160の残留燃料を低減しつつ、ニードル30のリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
したがって、本実施形態は、サック室160の残留燃料を低減しつつ、ニードル30のリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。
また、(2)本実施形態では、突出部35は、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されている(図3参照)。そのため、開弁時、弁座14を通過した燃料は、多くが突出部35の外壁に沿って整流され、整流された状態で噴孔13に流入する。これにより、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をさらに強くすることができる。
また、(3)本実施形態では、特定形状面15は、テーパ状に形成され、内径が縮小する度合いである縮径率が弁座14の縮径率より小さい。つまり、特定形状面15は、球面状のサック室形成壁面16と弁座14との角部をテーパ状に面取りすることにより形成されている。
また、(5)本実施形態では、シール部32は、外壁がニードル本体31の他端側から一端側へ向かうに従いニードル本体31の軸Ax2に近づいて外径が縮小するようテーパ状に形成されている。具体的には、シール部32は、外壁がテーパ状の第1シール部321および第2シール部322を有している。
また、(6)本実施形態では、突出部35は、外壁が、ニードル本体31の軸Ax2を中心とする仮想円筒面T1に沿うよう形成されている。そのため、サック室160の実質的な容積を効果的に低減できる。
また、(6)本実施形態では、突出部35は、外壁が、ニードル本体31の軸Ax2を中心とする仮想円筒面T1に沿うよう形成されている。そのため、サック室160の実質的な容積を効果的に低減できる。
また、(7)本実施形態では、ニードル30は、シール部32と突出部35との間に接続部36を有している。接続部36は、外径が縮小する度合いである縮径率が、シール部32側の部位よりも突出部35側の部位の方が小さく、ニードル本体31の軸Ax2を含む仮想平面PL1による断面において、輪郭がニードル本体31の軸Ax2に向かって凹む曲線状となるよう形成されている。そのため、開弁時、弁座14を通過した燃料は、シール部32(第2シール部322)、接続部36および突出部35の外壁に沿って滑らかに流れ、整流された状態で噴孔13に流入する(図3参照)。これにより、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をより一層強くすることができる。
また、(8)本実施形態では、噴孔13は、突出部35の外壁を通りニードル本体31の軸Ax2方向に筒状に延びる仮想筒状面T2の外側に入口開口131が位置するよう形成されている。そのため、開弁時、弁座14を通過した燃料は、シール部32(第2シール部322)および接続部36の外壁に沿って流れ、突出部35の外壁により、突出部35とは反対側に位置する入口開口131に導かれる(図3参照)。これにより、噴孔13に流入する燃料のエネルギーの低下を抑制でき、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をより一層強くすることができる。
また、(9)本実施形態では、噴孔13は、中心軸C1がノズル筒部11の軸Ax4に対し傾斜するよう形成されている。そのため、噴孔13から噴射される燃料の噴霧方向は、軸Ax4から径方向外側に向かう方向となる。
また、(10)本実施形態では、噴孔13は、入口開口131側から出口開口132側に向かうに従い内壁が中心軸C1に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されている。そのため、サック室160から噴孔13へ燃料が流れ込む際の流れの剥離を抑制でき、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をより一層強くすることができる。
また、(11)本実施形態は、ハウジング20と可動コア40と固定コア50とスプリング71とコイル72とをさらに備えている。
また、(11)本実施形態は、ハウジング20と可動コア40と固定コア50とスプリング71とコイル72とをさらに備えている。
ハウジング20は、筒状に形成され、ノズル筒部11のノズル底部12とは反対側に接続され、ノズル筒部11とともに内側に燃料通路100を形成する。可動コア40は、ニードル30とともにハウジング20内を往復移動可能に設けられる。固定コア50は、ハウジング20の内側の可動コア40に対し弁座14とは反対側に設けられている。スプリング71は、ニードル30および可動コア40を弁座14側に付勢可能である。コイル72は、通電されると可動コア40を固定コア50側に吸引しニードル30を弁座14とは反対側に移動させることが可能である。
このように、本実施形態の燃料噴射装置1は、直動式の燃料噴射装置である。上述のように、本実施形態は、ニードル30のリフト量が小さい場合でも燃料噴霧の貫徹力を強くすることができる。そのため、本実施形態は、一般にニードル30のリフト量が小さい直動式の燃料噴射装置に好適である。
また、(12)本実施形態では、ニードル30は、可動コア40の固定コア50側の面に当接可能な当接面34を有している。可動コア40は、当接面34に当接または当接面34から離間可能なようニードル30に対し相対移動可能に設けられている。そして、本実施形態は、可動コア40とスプリング71との間に設けられ、当接面34と可動コア40との間に軸Ax2方向の隙間である軸方向隙間CL1を形成可能な隙間形成部材60をさらに備えている。そのため、コイル72で可動コア40を固定コア50側に吸引したとき、軸方向隙間CL1で可動コア40を加速させて当接面34(鍔部33)に衝突させることができる。これにより、軸方向隙間CL1で加速し運動エネルギーが上昇した状態の可動コア40を当接面34に衝突させることができるため、燃料通路100内の燃圧が高くても、ニードル30を開弁させることができる。よって、高圧の燃料を噴射可能である。したがって、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をより一層強くすることができる。
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置の一部を図4に示す。第2実施形態は、特定形状面15の形状が第1実施形態と異なる。
本発明の第2実施形態による燃料噴射装置の一部を図4に示す。第2実施形態は、特定形状面15の形状が第1実施形態と異なる。
第2実施形態では、特定形状面15は、内径が縮小する度合いである縮径率が、弁座14側の部位よりもサック室形成壁面16側の部位の方が小さく、ノズル筒部11の軸Ax4を含む仮想平面PL2による断面において、輪郭がノズル筒部11の軸Ax4に向かって突出する曲線状となるよう形成されている。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
第2実施形態は、上述した点以外の構成は、第1実施形態と同様である。
以上説明したように、(4)本実施形態では、特定形状面15は、内径が縮小する度合いである縮径率が、弁座14側の部位よりもサック室形成壁面16側の部位の方が小さく、ノズル筒部11の軸Ax4を含む仮想平面PL2による断面において、輪郭がノズル筒部11の軸Ax4に向かって突出する曲線状となるよう形成されている。そのため、特定形状面15と弁座14との間、および、特定形状面15とサック室形成壁面16との間には角部が形成されておらず、特定形状面15と弁座14、および、特定形状面15とサック室形成壁面16とは、滑らかに接続されている。これにより、第1実施形態と比べ、開弁時、弁座14を通過した燃料が特定形状面15およびサック室形成壁面16から剥離することをより一層抑制できる。したがって、弁座14から噴孔13の入口開口131に至るまでの経路における燃料の流れ損失をより一層低減できる。そのため、噴孔13から噴射される燃料噴霧の貫徹力をより一層強くすることができる。
(他の実施形態)
上述の実施形態では、突出部35が、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成される例を示した(図3参照)。これに対し、本発明の他の実施形態では、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されていれば、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なっていなくてもよい。
上述の実施形態では、突出部35が、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成される例を示した(図3参照)。これに対し、本発明の他の実施形態では、突出部35は、シール部32が弁座14に当接した状態のとき、先端部が、ニードル本体31の軸Ax2方向において入口開口131の少なくとも一部と重なるよう形成されていれば、シール部32が弁座14から所定距離離れた状態のとき、ニードル本体31の軸Ax2方向において、先端部が入口開口131の少なくとも一部と重なっていなくてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、特定形状面15は、ノズル筒部11側からノズル筒部11とは反対側へ向かうに従いノズル筒部11の軸Ax4に近づいて内径が縮小するよう形成されるのであれば、内径が縮小する度合いである縮径率が、弁座14側の部位よりもサック室形成壁面16側の部位の方が大きく、ノズル筒部11の軸Ax4を含む仮想平面PL2による断面において、輪郭がノズル筒部11の軸Ax4とは反対側に向かって凹む曲線状となるよう形成されていてもよい。
また、上述の実施形態では、シール部32が、異なる角度のテーパ状の第1シール部321および第2シール部322からなる例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、シール部32は、第1シール部321または第2シール部322のいずれか一方からなることとしてもよい。また、シール部32は、外径が縮小する度合いである縮径率が、ニードル本体31側の部位よりも突出部35側の部位の方が大きく、ニードル本体31の軸Ax2を含む仮想平面PL1による断面において、輪郭がニードル本体31の軸Ax2とは反対側に向かって突出する曲線状となるよう形成されていてもよい。また、シール部32は、球面状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、突出部35は、外壁が、ニードル本体31の軸Ax2を中心とする仮想円筒面T1に沿うよう形成されていなくてもよい。すなわち、突出部35は、外壁が例えば仮想楕円筒面、仮想多角筒面、仮想円錐面等に沿うよう、どのように形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ニードル30は、接続部36を有しない構成としてもよい。すなわち、シール部32の外壁と突出部35の外壁とが直接接続されることとしてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ニードル30は、接続部36を有しない構成としてもよい。すなわち、シール部32の外壁と突出部35の外壁とが直接接続されることとしてもよい。
また、上述の実施形態では、噴孔13が、突出部35の外壁を通りニードル本体31の軸Ax2方向に筒状に延びる仮想筒状面T2の外側に入口開口131が位置するよう形成される例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、噴孔13は、仮想筒状面T2の内側に入口開口131の少なくとも一部が位置するよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、噴孔13は、中心軸C1がノズル筒部11の軸Ax4に対し捩れの関係となるよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、噴孔13は、中心軸C1がノズル筒部11の軸Ax4に対し捩れの関係となるよう形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、噴孔13は、入口開口131側から出口開口132側に向かうに従い内壁が中心軸C1から離れて内径が拡大するようテーパ状に形成されていてもよい。また、本発明の他の実施形態では、噴孔13は、入口開口131側から出口開口132側にかけて内径が一定となるようストレート形状に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、燃料噴射装置は、隙間形成部材60を備えないこととしてもよい。また、可動コア40はニードル30と一体に形成されていてもよい。
また、本発明の他の実施形態では、燃料噴射装置は、隙間形成部材60を備えないこととしてもよい。また、可動コア40はニードル30と一体に形成されていてもよい。
本発明は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えばポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジン等に適用してもよい。なお、油圧駆動式のディーゼルエンジン用燃料噴射装置に適用してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
1 燃料噴射装置、10 ノズル部、11 ノズル筒部、12 ノズル底部、13 噴孔、14 弁座、15 特定形状面、16 サック室形成壁面、30 ニードル、31 ニードル本体、32 シール部、35 突出部、100 燃料通路、160 サック室、Ax2 ニードル本体の軸、Ax4 ノズル筒部の軸
Claims (12)
- 内側に燃料通路(100)を形成する筒状のノズル筒部(11)、前記ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部(12)、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面に入口開口(131)が形成され前記ノズル底部の前記ノズル筒部とは反対側の面に出口開口(132)が形成される噴孔(13)、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面の前記噴孔の周囲に環状に形成される弁座(14)を有するノズル部(10)と、
棒状のニードル本体(31)、および、前記弁座に当接可能なよう前記ニードル本体の一端に環状に形成されるシール部(32)を有し、前記シール部が前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(30)と、を備え、
前記弁座は、前記ノズル筒部側から前記ノズル筒部とは反対側へ向かうに従い前記ノズル筒部の軸(Ax4)に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成され、
前記ノズル部は、外縁部が前記弁座の内縁部に接続し前記ノズル筒部側から前記ノズル筒部とは反対側へ向かうに従い前記ノズル筒部の軸に近づいて内径が縮小するよう環状に形成される特定形状面(15)、および、外縁部が前記特定形状面の内縁部に接続し前記ノズル筒部とは反対側へ凹むよう形成され前記燃料通路に連通するサック室(160)を内側に形成し前記入口開口が形成されるサック室形成壁面(16)を前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面に有し、
前記ニードルは、少なくとも先端部が前記サック室に位置するよう前記シール部の内縁部から前記ニードル本体の軸(Ax2)方向に突出するよう形成される突出部(35)を有し、
前記突出部は、前記シール部が前記弁座に当接した状態のとき、先端部が、前記ニードル本体の軸方向において前記入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されていることを特徴とする燃料噴射装置(1)。 - 前記突出部は、前記シール部が前記弁座から所定距離離れた状態のとき、前記ニードル本体の軸方向において、先端部が前記入口開口の少なくとも一部と重なるよう形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。
- 前記特定形状面は、テーパ状に形成され、内径が縮小する度合いである縮径率が前記弁座の縮径率より小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射装置。
- 前記特定形状面は、内径が縮小する度合いである縮径率が、前記弁座側の部位よりも前記サック室形成壁面側の部位の方が小さく、前記ノズル筒部の軸を含む仮想平面(PL2)による断面において、輪郭が前記ノズル筒部の軸に向かって突出する曲線状となるよう形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射装置。
- 前記シール部は、外壁が前記ニードル本体の他端側から一端側へ向かうに従い前記ニードル本体の軸に近づいて外径が縮小するようテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記突出部は、外壁が、前記ニードル本体の軸を中心とする仮想円筒面(T1)に沿うよう形成されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ニードルは、前記シール部と前記突出部との間に接続部(36)を有し、
前記接続部は、外径が縮小する度合いである縮径率が、前記シール部側の部位よりも前記突出部側の部位の方が小さく、前記ニードル本体の軸を含む仮想平面(PL1)による断面において、輪郭が前記ニードル本体の軸に向かって凹む曲線状となるよう形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 前記噴孔は、前記突出部の外壁を通り前記ニードル本体の軸方向に筒状に延びる仮想筒状面(T2)の外側に前記入口開口が位置するよう形成されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔は、中心軸(C1)が前記ノズル筒部の軸に対し傾斜する、または、捩れの関係となるよう形成されていることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記噴孔は、前記入口開口側から前記出口開口側に向かうに従い内壁が中心軸に近づいて内径が縮小するようテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。
- 前記ノズル筒部の前記ノズル底部とは反対側に接続され、前記ノズル筒部とともに内側に前記燃料通路を形成する筒状のハウジング(20)と、
前記ニードルとともに前記ハウジング内を往復移動可能に設けられる可動コア(40)と、
前記ハウジングの内側の前記可動コアに対し前記弁座とは反対側に設けられる固定コア(50)と、
前記ニードルおよび前記可動コアを前記弁座側に付勢可能な弁座側付勢部材(71)と、
通電されると前記可動コアを前記固定コア側に吸引し前記ニードルを前記弁座とは反対側に移動させることが可能なコイル(72)と、
をさらに備える請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 - 前記ニードルは、前記可動コアの前記固定コア側の面に当接可能な当接面(34)を有し、
前記可動コアは、前記当接面に当接または前記当接面から離間可能なよう前記ニードルに対し相対移動可能に設けられ、
前記可動コアと前記弁座側付勢部材との間に設けられ、前記当接面と前記可動コアとの間に軸(Ax2)方向の隙間である軸方向隙間(CL1)を形成可能な隙間形成部材(60)をさらに備える請求項11に記載の燃料噴射装置。
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