JP3129188B2

JP3129188B2 - 内燃機関用燃料噴射装置

Info

Publication number: JP3129188B2
Application number: JP08091133A
Authority: JP
Inventors: 正成杉浦; 忍平山; 薫小田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-04-27
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2001-01-29
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JPH0914079A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の噴霧機構に
関するもので、特に内燃機関用燃料噴射装置に関し、例
えば自動車用の内燃機関へ燃料を噴射して供給する電磁
式燃料噴射弁の噴射ノズル部に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関に用いられる燃料噴射
弁は、弁本体の軸方向に形成される案内孔に弁部材を往
復摺動可能に収納し、弁本体の先端部に開口する噴孔を
弁部材の上下動により開閉する。このため、弁部材は、
適正な燃料噴射量を確保するように開弁時のリフト量が
精密に制御されている。

【０００３】従来技術として、特開平４−３６２２７２
号公報に開示される内燃機関の燃料噴射装置は、燃料を
通す一個の噴孔を有する燃料噴射弁本体にこの噴孔から
の燃料を二個の分岐孔を通して噴出させるアダプタを取
付けている。このアダプタは、前記二個の分岐孔の分岐
部の上端に前記噴孔から噴出する燃料を衝突させる燃料
衝突部を設け、前記アダプタに前記燃料衝突部の上流端
近傍に向けて空気を噴出する空気導入孔を設けている。
この空気導入孔は、前記二個の分岐孔から離れるにした
がって燃料噴射弁本体側に接近する方向に斜めに延びて
いる。

【０００４】また、ドイツ特許公開ＤＥ４３１２７５６
Ａ１号公報に開示されているように、環状スリット状の
エア導入開口部からエアを導入し、燃料噴霧にエアを衝
突させて燃料の微粒化を図るものがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の特開平４−３６２２７２号公報に開示される内燃機関
の燃料噴射装置によると、(1) 噴射弁本体に組み合わさ
れるアダプタで燃料の方向制御が行われる。すなわち、
この噴射弁は、アダプタに形成される燃料衝突面に燃料
を衝突させた後、二個の分岐孔で燃料を分流し、この燃
料分流後に二個の分岐孔で方向制御するもので、アダプ
タ以外の別部材で燃料を方向制御するものではない。

【０００６】また、前記特開平４−３６２２７２号公報
に開示される内燃機関の燃料噴射装置によると、(2) 噴
射弁本体に組み合わされるアダプタの分岐部に高精度の
形状寸法精度が要求されるため、従来のアダプタ部品で
ある金属の精密加工によってこれを製造するには生産性
を上げるにも限度があり、コスト高になるという問題が
ある。

【０００７】さらに、前記特開平４−３６２２７２号公
報に開示される内燃機関の燃料噴射装置によると、噴射
弁本体の噴孔から噴射された燃料に対し、図１７に示す
ように、燃料分岐部先端の衝突部２０１に衝突して流れ
方向が変わった燃料流に向けて一方向から空気流を衝突
させるため、燃料がアダプタ２００の壁面に付着し、分
岐孔２０２、２０３の出口側に流れる燃料壁流を形成す
ることから、分岐孔２０２、２０３から噴出される燃料
の粒径が大径化し、微粒化が損なわれるので、排ガス中
のＨＣ等の未燃成分が増大し、この装置による本来の目
的の一つである燃料微粒化のためのエアアシストによる
燃料微粒化効果が低減するという問題がある。

【０００８】また、ドイツ特許公開ＤＥ４３１２７５６
Ａ１号公報に開示されている燃料噴射装置では、燃料噴
霧の周囲からエア流が燃料噴霧に衝突するので、燃料流
れを各噴霧通路に分離するセパレータに燃料噴霧が付着
して燃料粒径が大径化したり燃料垂れが生じたりする。
その結果、排ガス中のＨＣ等の未燃成分が増大し、燃料
微粒化のためのエアアシストによる燃料微粒化効果が低
減するという問題がある。

【０００９】さらに、エアの導入開口部が環状のスリッ
ト状であるため、デポジットによりエア導入開口部の開
口面積が小さくなり易く、エア導入量が減少して燃料微
粒化の妨げになるという問題がある。本発明の目的は、
高度の燃料微粒化と精密な方向制御を適正に行なえるよ
うにした内燃機関用燃料噴射装置を提供することにあ
る。

【００１０】本発明の他の目的は、噴射弁本体に組み合
わせるスリーブに工夫をすることにより、噴射燃料の方
向制御と微粒化制御とを安価に両立可能な内燃機関用燃
料噴射装置を提供することにある。本発明のまた他の目
的は、流体を微粒化して噴霧させるスリーブを提供する
ことにある。

【００１１】本発明のまた他の目的は、流体を微粒化し
て噴霧させる噴射装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の内燃機関
用燃料噴射装置によると、弁本体の円筒孔から噴出され
る燃料は、複孔ノズルの複数の孔と、微粒化機構の複数
の燃料孔とを通る。このとき、燃料流の噴射方向は、噴
射弁本体に組み合わされる複孔ノズルで予め燃料微粒化
と噴射方向を一次的に決め、複孔ノズルの出口側に設け
られ燃料流を複数の燃料孔に分離するセパレータにより
燃料流のばらけを二次的に抑制する。

【００１３】そして、微粒化機構の内部にエアが供給さ
れないとき、複孔ノズルにより方向制御された燃料は、
微粒化機構における前記孔より大径の燃料孔を通り抜け
て噴射される。複孔ノズル通過後の燃料流に「ばらけ
流」がある場合、このばらけ流は、セパレータの制御す
る方向に矯正される。このため、高度の燃料微粒化と精
密な燃料方向制御とを簡単な構成で行える。

【００１４】微粒化機構の内部にエアが供給されるとき
は、微粒化機構において第１エア流が衝突して径方向外
側に向かう２次エア流と、それと一直線上に形成され、
径方向内側に向かう第２エア流とが燃料流の同一位置に
正面衝突することで燃料流がさらに微細な噴霧となる。
このとき燃料流はエア衝突を受けても複孔ノズルの複数
の孔による制御方向を維持するため、燃料流の主流の方
向性は損なわれないで、複孔ノズル通過後の燃料流の
「主流」は、複孔ノズルの複数の孔により制御された方
向を保ちながら、微粒化機構の燃料孔出口から噴射さ
れ、また複孔ノズル通過後の燃料流の「ばらけ流」は、
セパレータの制御する方向に制御される。このため、高
度の燃料微粒化と精密な燃料方向制御とを簡単な構成で
達成できるという効果がある。

【００１５】さらに請求項１では、噴霧燃料をエア流が
挟み２次エア流がセパレータの壁面に沿って燃料下流側
に向かうことにより、セパレータの壁面に噴霧が付着す
ることを防止する。したがって、燃料粒径が大径化した
り燃料垂れが生じたりすることを防止できるので、排ガ
ス中のＨＣ等の未燃成分を減少させることができる。請
求項２では、複数の孔の直下で第１エア流が衝突するの
で、第１エア流が衝突して形成される２次エア流が上流
側に位置する複数の孔を形成する部材に押さえられ、下
流側に向かう流れとなる。したがって、２次エア流がセ
パレータに沿い燃料下流側に流れやすくなる。請求項３
または４では、内燃機関の仕様に合わせて第１エア流の
数を２または４個にし、適宜所望の噴射形態を得ること
ができる。

【００１６】請求項５では、燃料流にほぼ直交してエア
流が燃料流を挟むように導入されるので、燃料流に衝突
するエア流のエネルギーを有効に利用し燃料の微粒化を
促進できる。請求項６では、エア流れ同士が直交して燃
料流れに衝突するので燃料の微粒化を促進できる。

【００１７】請求項７では、燃料流れに対してエア流が
同一平面上で衝突するので、エア流同士の衝突エネルギ
ーが加算されることにより、燃料の微粒化を促進でき
る。請求項８では、例えば環状のスリット状のエア導入
開口部に比較して、同量のデポジットが付着してもエア
導入開口部の実質的な流路面積を大きくすることができ
る。

【００１８】請求項９では、流体が各エア流に挟み込ま
れることにより噴霧通路を形成する壁面に噴霧が付着す
ることを防止できる。したがって、噴霧粒径が大径化し
たり噴霧通路出口から流体垂れが生じたりすることを防
止し、流体の微粒化を促進するとともに、噴霧群の流れ
方向が安定するスリーブを提供できる。しかも、エアの
主流を第１エア流および第２エア流としており、これに
より噴霧群が挟み込まれるので、噴霧群の全周からエア
を供給する場合に比べ二つの噴霧群の分離を維持でき噴
霧群間で流体が再結することなく良好に微粒化できる。

【００１９】請求項１０では、流体流にほぼ直交してエ
ア流が流体流を挟むように導入されるので、流体流に衝
突するエア流のエネルギーを有効に利用し流体の微粒化
を促進できる。請求項１１では、エア流れ同士が直交し
て流体流に衝突するので流体の微粒化を促進できる。

【００２０】請求項１２では、流体流に対してエア流が
同一平面上で衝突するので、エア流同士の衝突エネルギ
ーが加算されることにより、流体の微粒化を促進でき
る。請求項１３では、例えば環状のスリット状のエア導
入開口部に比較して、同量のデポジットが付着してもエ
ア導入開口部の実質的な流路面積を大きくすることがで
きる。

【００２１】請求項１４では、第１エア流の衝突により
発生する２次エア流と第２エア流とにより噴霧通路に流
れ込む前に各噴霧群が挟み込まれる空間部を有すること
により、噴霧群が確実にエア流に挟み込まれ噴霧群の流
れ方向が安定する。請求項１５では、セパレータの壁面
に沿って衝突点からのエアカーテンを形成することがで
き、セパレータへの噴霧の付着を効率的に防止すること
ができる。

【００２２】請求項１６では、流体の微粒化が促進さ
れ、噴霧群の流れ方向が安定する噴射装置を提供でき
る。請求項１７では、オリフィスプレート直下で第１エ
ア流が衝突するので、第１エア流が衝突して形成される
２次エア流が上流側に位置するオリフィスプレートに押
さえられ、下流側に向かう流れとなる。したがって、２
次エア流がセパレータに沿い燃料下流側に流れやすくな
る。請求項１８では、流体の微粒化が促進され、噴霧群
の流れ方向が安定する燃料噴射装置を提供できる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。（第１実施例）本発明をガソリン機関用燃料供給装置の
燃料噴射弁に適用した第１実施例を図１〜図４に示す。

【００２４】まず、内燃機関用燃料噴射装置としての燃
料噴射弁を図２に基づいて説明する。図２に示すよう
に、燃料噴射弁１０の樹脂製のハウジングモールド１１
の内部に、固定鉄心２１とスプール９１と電磁コイル３
２とコイルモールド３１と磁路としての金属プレート９
３、９４とが一体成形されている。固定鉄心２１は強磁
性材料からなり、コイルモールド３１の上方から突出す
るようにハウジングモールド１１内に設けられている。
固定鉄心２１の内壁にはアジャスティングパイプ２９が
固定されている。

【００２５】樹脂製のスプール９１の外周に電磁コイル
３２が巻かれ、その後にスプール９１と電磁コイル３２
との外周にコイルモールド３１が樹脂成形され、コイル
モールド３１により電磁コイル３２が包囲されている。
コイルモールド３１は、電磁コイル３２を保護する円筒
状の筒状部３１ａと、電磁コイル３２から電気的に導出
されるリード線を保護するとともに、後述するターミナ
ル３４を保持するために筒状部３１ａから上方に突き出
す突出部３１ｂとからなる。そして、コイルモールド３
１により一体化された状態で固定鉄心２１の外周にスプ
ール９１と電磁コイル３２とが装着される。

【００２６】２枚の金属プレート９３と９４は上方の一
端が固定鉄心２１の外周に接し、下方の他端が磁性パイ
プ２３の外周に接するように設けられ、電磁コイル３２
への通電時の磁束を通す磁路を形成する部材であり、両
側から筒状部３１ａを挟持するように筒状部３１ａの外
周に被覆されている。この２枚の金属プレート９３と９
４により電磁コイル３２が保護されている。

【００２７】ハウジングモールド１１の上方にはハウジ
ングモールド１１の外壁から突出するようにコネクタ部
１１ａが設けられている。そして、電磁コイル３２に電
気的に接続されるターミナル３４がコネクタ部１１ａお
よびコイルモールド３１に埋設される。また、ターミナ
ル３４は図示しない電子制御装置にワイヤーハーネスを
介して接続されている。

【００２８】圧縮コイルスプリング２８の一端は、可動
鉄心２２に設けられたスプリングの座面に当接し、圧縮
コイルスプリング２８の他端は、アジャスティングパイ
プ２９の底部に当接している。圧縮コイルスプリング２
８は、可動鉄心２２と弁部材としてのニードル２５とを
図２の下方へ付勢し、ニードル２５の当接部としてのシ
ート部２５１を弁本体としてのバルブボディ２６の弁座
２６３に着座させる。図示しない電子制御装置によって
ターミナル３４からリード線を介して電磁コイル３２に
励磁電流が流れると、ニードル２５および可動鉄心２２
が圧縮コイルスプリング２８の付勢力に抗して固定鉄心
２１の方向へ吸引される。

【００２９】非磁性パイプ２４は、固定鉄心２１の下部
に接続されている。そして、固定鉄心２１の下部に、固
定鉄心２１の下端から一部突出するように一方の端部２
４ａが接続されている。さらに、非磁性パイプ２４の他
方の端部２４ｂの下端には、磁性材料からなり段付きパ
イプ状に形成された磁性パイプ２３の小径部２３ｂが接
続されている。なお、非磁性パイプ２４の他方の端部２
４ｂは可動鉄心２２の案内部をなしている。

【００３０】次に、非磁性パイプ２４および磁性パイプ
２３の内部空間には、磁性材料からなり筒状に形成され
る可動鉄心２２が設けられている。この可動鉄心２２の
外径は非磁性パイプ２４の他方の端部２４ｂの内径より
僅かに小さく設定され、可動鉄心２２は非磁性パイプ２
４に摺動可能に支持されている。また、可動鉄心２２の
上端面は、固定鉄心２１の下端面と所定の隙間を介して
対向するように設けられている。

【００３１】ニードル２５の上部には接合部４３が形成
されている。そして、接合部４３と可動鉄心２２とがレ
ーザ溶接され、ニードル２５と可動鉄心２２とが一体に
連結される。接合部４３の外周には燃料通路としての二
面取りが設けられている。固定鉄心２１の上方には、燃
料タンクから燃料ポンプ等によって圧送され、燃料噴射
弁１０内に流入する燃料中のゴミ等の異物を除去するフ
ィルタ３３が設けられている。

【００３２】固定鉄心２１内にフィルタ３３を通して流
入した燃料は、アジャスティングパイプ２９からニード
ル２５の接合部４３に形成された二面取り部との隙間、
さらには、バルブボディ２６の円筒面２６１とニードル
２５の摺動部４１に形成された四面取り部との隙間を通
過し、ニードル２５の先端のシート部２５１と弁座２６
３とよりなる弁部に到り、この弁部から円筒孔８を形成
する円筒面２６４に到る。

【００３３】次に、燃料噴射弁１０の吐出部５０の構成
について説明する。磁性パイプ２３の大径部２３ａの内
部には、中空円盤状のスペーサ２７を介してバルブボデ
ィ２６が挿入されレーザ溶接されている。スペーサ２７
の厚さは、固定鉄心２１と可動鉄心２２との間のエアギ
ャップを所定値に保持するように調節される。バルブボ
ディ２６の内壁には、ニードル２５の摺動部４１が摺動
する円筒面２６１と、ニードル２５の円錐状のシート部
２５１が着座する弁座２６３とが形成されている。さら
に、バルブボディ２６の底部中央には、円筒面２６４で
形成される円筒孔８が設けられている。

【００３４】ニードル２５には、磁性パイプ２３の大径
部２３ａの内壁に収容されるスペーサ２７の下端面から
所定の隙間を介して対向するようにフランジ３６が形成
されている。このフランジ３６は、ニードル２５の全長
のうちニードル２５の先端に形成されるシート部２５１
側に形成され、フランジ３６の下方にはバルブボディ２
６に形成される円筒面２６１に摺動可能となる摺動部４
１が形成されている。

【００３５】そして、バルブボディ２６の円筒孔８の出
口に流れ制御機構５１が設けられている。この流れ制御
機構５１は、図１に示すように、(1) ニードル２５、
(2) バルブボディ２６、(3) 複孔ノズル６１および(4)
微粒化機構でありスリーブとしてのエアアシストスリー
ブ６３とからなる。以下、これらの特徴をそれぞれ順に
詳述する。

【００３６】(1) ニードル２５ニードル２５は、図１に示すように、その先端部に円錐
面２５５が形成されている。本発明では、円錐面に代え
て球面または球面に近似する曲面であってもよい。図１
は閉弁状態を示しており、この閉弁状態でシート部２５
１と弁座２６３とが接点となり、この接点の集合体が円
環状線となっている。

【００３７】(2) バルブボディ２６バルブボディ２６は、図１に示す円筒面２６１、円錐斜
面２６２および円筒孔８を形成する円筒面２６４を有
し、これらの各面２６１、２６２、２６４の境界線は円
状となっている。 (3) 複孔ノズル６１複孔ノズル６１は、本実施例ではオリフィスプレート５
２からなる。このオリフィスプレート５２は、例えばス
テンレス製で、流れ制御機構５１の一部を構成し、バル
ブボディ２６の先端に溶接例えば全周溶接により接合さ
れる。このオリフィスプレート５２には、図４に示すよ
うに、同心状に４個のオリフィス５４、５５、５６、５
７（５５、５６は図示せず）が板厚方向に貫通して形成
されている。オリフィス５４、５５、５６、５７は請求
項１に記載した「複数の孔」に該当する。図４に示すよ
うに、オリフィス５４、５５、５６、５７は、円筒形の
直状に形成されており、その円筒中心軸線は、板厚方向
線よりも傾斜角αだけ傾斜している。

【００３８】この例では二方向噴霧の例である。すなわ
ちオリフィス５４とオリフィス５５から噴射される噴霧
（燃料流）は一体となるようにそれぞれのオリフィスの
傾斜角が決められている。同様にオリフィス５６とオリ
フィス５７から噴射される燃料流についても一体となる
ように傾斜角が決められている。従って、図５に示すよ
うに、オリフィス５４とオリフィス５５とからはエンジ
ンヘッド６０の一方の吸気通路５９に設けられる吸気弁
１０２の傘部に向けて噴霧群としての燃料流Ｆ ₁ が噴射
され、オリフィス５７とオリフィス５６とからは他方の
吸気通路５８に設けられる吸気弁１０１の傘部に向けて
燃料流Ｆ₂ が噴射される。このオリフィス５４、５５、
５６、５７の傾斜角αは、１０≦α≦４０（°）の範囲
が望ましく、エンジンの仕様に合わせて適宜αの値を設
定する。

【００３９】(4) エアアシストスリーブ６３エアアシストスリーブ６３は、図１および図２に示すよ
うに、樹脂製で、成形型により一体成形により作製され
る。このエアアシストスリーブ６３は、バルブボディ２
６の先端外周に圧入嵌合して固定されている。このエア
アシストスリーブ６３は、円筒状の取付部６４と円筒状
の案内部６５とからなる。

【００４０】取付部６４は、燃料噴射弁１０のバル
ブボディ２６の外周壁に嵌合するもので、バルブボディ
２６の外周部に嵌合する嵌合穴６４ａを有する。案内部６５は、取付部６４の凹溝６４ｃから円筒状
に延びるもので、燃料出口側にセパレータ６６を有す
る。案内部６５は、セパレータ６６により分岐される噴
霧通路としての２個の燃料孔６７、６８を有し、２個の
燃料孔６７、６８は入口側で円筒孔８に連通している。
また案内部６５は、オリフィスプレート５２の下流側で
ありかつセパレータ６６の上流側に空間部７５を形成し
ている。

【００４１】燃料孔６７、６８は、断面がオリフィ
ス５４、５５、５６、５７より大径の円形で直状に所定
の角度を成して反バルブボディ２６側に貫通している。
また、オリフィス５４、５５、５６、５７は燃料孔６
７、６８の中央部に開口している。この燃料孔６７、６
８の内径はその延びる方向に一定で、円筒形状になって
いる。入口側では燃料孔６７と６８が連通しており、出
口側ではセパレータ６６により分岐されている。燃料孔
６７、６８の分岐部は、鋭角部６９となっている。

【００４２】第１エア通路としての第１エア孔７
１、７２および第２エア通路としての第２エア孔７３、
７４は、図１および図３に示すように、エアアシストス
リーブ６３の外部と内部とを連通するもので、外部から
エア流を燃料孔６７、６８に供給する。図３に示すよう
に、第１エア孔７１、７２および第２エア孔７３、７４
はそれぞれ直状の円筒孔である。第１エア孔７１、７２
と第２エア孔７３、７４はエアアシストスリーブ６３の
軸方向に直交する平面上にあって、互いに直交する方向
に向いている。第１エア孔７１、７２は、第１エア孔７
１、７２を通過した第１エア流が燃料孔６７と燃料孔６
８の二股に分岐されるその間で互いに衝突し合うように
第１エア流を導く方向に延びている。第１エア流の衝突
点は断面だるま形状の二つの燃料流（噴霧群）の流れ方
向の中心線を含む噴霧面上に位置している。第２エア孔
７３、７４は、二股に分かれる燃料孔６７、６８の燃料
流を両側から挟み込む方向にスリーブ外部からスリーブ
内部に第２エア流が流入する方向に延びている。第１エ
ア流および第２エア流はそれぞれ燃料流にほぼ直交する
ように導入されている。第１エア孔７１、７２から互い
に流入した第１エア流は内部で衝突し、図３に示すよう
に衝突した第１エア流と第２エア孔７３、７４からの第
２エア流とで燃料孔６７、６８を流れる燃料流を両側か
ら挟み込んで燃料の微粒化を促進する。この第１エア流
と第２エア流とで挟み込む位置は、セパレータ６６の鋭
角部６９よりも入口側部分の空間部７５で行われる。す
なわち、燃料孔６７、６８と第１エア孔７１、７２と第
２エア孔７３、７４の交差する空間部７５において燃料
流とエア流とが衝突することで、空間中で燃料の微粒化
を促進する。そして、第３実施例で詳細に後述するよう
に、第１エア流同士が衝突することにより得られるセパ
レータ６６の壁面に沿ったエア流がエアカーテンの作用
をする。これにより、セパレータ６６の壁面を流れる壁
流を減らしている。

【００４３】この第１実施例によると、第１エア孔７
１、７２および第２エア孔７３、７４から供給されるエ
ア流とオリフィスプレート５２のオリフィス５４、５
５、５６、５７から噴射され、その後一体となった断面
だるま形状の燃料流とが衝突し、セパレータ６６の入口
側で燃料の噴霧状態の良好な細微粒化した燃料噴霧状態
に変化される。第１エア孔７１、７２および第２エア孔
７３、７４に供給されるエア量は、例えば吸気管負圧に
より吸引されるエア供給通路の弁開部により制御され
る。燃料孔６７、６８を通る燃料は、あらかじめオリフ
ィスプレート５２に開口されるオリフィス５４、５５、
５６、５７の形状ないし大きさにより方向制御されてい
る。この燃料孔６７、６８を通る燃料流に第１エア孔７
１、７２および第２エア孔７３、７４から供給されるエ
アが衝突すると、燃料の微粒化が図られ、この微粒化さ
れた燃料が燃料孔６７、６８の出口から所望の方向に燃
料噴射される。

【００４４】この第１実施例によると、オリフィスプレ
ート５２のオリフィス５４、５５、５６、５７により方
向制御された燃料流が更にエアアシストスリーブ６３内
の燃料孔６７、６８により案内されてこれらの要素によ
り方向制御された燃料流が所望のエンジンの吸気系に供
給される。このとき、アシストエアが第１エア孔７１、
７２および第２エア孔７３、７４から供給されるのであ
れば、このエア孔７１、７２、７３、７４を通るエアが
エアアシストスリーブ６３内の燃料流の微粒化を促進
し、微粒化して良好な噴霧形態の燃料が燃料孔６７、６
８からエンジン側の吸気系に供給される。燃料流の方向
制御は、一次側はオリフィスプレート５２のオリフィス
５４、５５、５６、５７によりなされ、二次側として補
充的に燃料孔６７、６８によりなされる。したがって基
本的には燃料流の方向制御はオリフィスプレート５２に
よりなされる。エアアシストスリーブ６３の燃料孔６
７、６８については、この方向制御を補助する機能を有
し、更には微粒化燃料の噴霧形態を良好にするという機
能をもつ。

【００４５】この第１実施例によると、エアアシストス
リーブ６３の内部における燃料とエアの衝突が燃料孔６
７、６８とエア孔７１、７２、７３、７４の交差する空
間部分において衝突し第１エア孔７１、７２から流入す
る第１エア流は中央で衝突し図３で左右方向の流れとな
る。また左右方向から第２エア孔７３、７４を通して内
部に第２エア流が流入するため、第１エア流と第２エア
流が燃料流に衝突し、燃料流は二方向から空間中で挟ま
れるように保たれてセパレータ６６への壁面への付着が
低減される。これにより、燃料の壁流が低減されるた
め、エアアシスト時の燃料の微粒化が向上する。また、
空間部をセパレータ６６の上端側に設けており、第１エ
ア孔７１、７２および第２エア孔７３、７４をエアアシ
ストスリーブ６３の軸と垂直方向に形成してるのでエア
スリーブ６３を小型にすることができる。

【００４６】（第２実施例）本発明の第２実施例を図６
に示す。図６に示す第２実施例は、エアアシストスリー
ブ６３に形成する第１エア孔を４個にし、第２エア孔を
２個にした例である。図６に示すように、第１エア通路
としての第１エア孔８１、８２、８３、８４は、エアア
シストスリーブ６３の外側からエアアシストスリーブ６
３の内側に向けて燃料孔６７、６９に貫通する円筒孔で
ある。その他の部分は第１実施例と同様であるので、同
一部分には同一符号をし、説明を省略する。

【００４７】この第２実施例によると、第１エア孔８
１、８２、８３、８４から供給される第１エア流は、燃
料孔６７と燃料孔６８の共通部分の空間部７５において
衝突し、図６で矢印ａ、ｂの左右方向に相反する方向に
流れる。一方、第２エア孔７３、７４から燃料孔６７、
６８側に矢印ｃに示すように第２エア流が導かれ、第１
エア流と第２エア流とが衝突する。このエアの衝突は燃
料孔６７、６８の空間部７５において燃料流と衝突する
位置で行われる。従って、燃料の微粒化が促進される。
セパレータ６６に燃料を吹き付けるのではないから燃料
流の壁流が低減され、燃料孔６７、６８の出口から噴出
される燃料の微粒化が促進される。

【００４８】（第３実施例）本発明の第３実施例を図７
〜図１３に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に
は同一符号を付し、説明を省略する。図７に示す第３実
施例の燃料噴射弁１１０は、弁部材としてのニードル１
１１のシート部２５６が、図８に示すように比較的平坦
な曲面に形成されており、シート部２５６から図１３に
示すオリフィスプレート５２のニードル側平面迄の距離
が短くなっている。つまりシート部２５６とオリフィス
プレート５２との間に形成される空間が小さくなってい
る。オリフィスプレート５２には、図１３に示すように
４個のオリフィス５４、５５、５６、５７が正方形の頂
点位置に設けられている。オリフィス５４、５５は噴射
方向に向かうにつれて軸中心から図８における右側、つ
まり離れる方向に傾斜するように形成され、オリフィス
５６、５７も同じく噴射方向に向かうにつれて軸中心か
ら図８における左側、つまり離れる方向に傾斜するよう
に形成されている。

【００４９】次に、ニードル１１１が弁座２６３から離
座したときの燃料流れを、(1) オリフィス上流側、(2)
オリフィス下流側に分けて説明する。 (1) シート部２５６が弁座２６３から離座すると、シー
ト部２５６と弁座２６３との隙間から円錐斜面２６２に
沿ってオリフィスプレート５２側に燃料が進む。ここ
で、シート部２５６が比較的平坦な曲面に形成されてい
ることにより、オリフィスプレート５２側に向かう燃料
がシート部２５６に沿ってオリフィスプレート５２とほ
ぼ平行な流れを生じやすい。オリフィスプレート５２と
ほぼ平行にオリフィスプレート５２の中心部に向かう燃
料流れは、オリフィスプレート５２の径方向外側から
各オリフィスに直接向かう燃料流れと、オリフィス間
を通過しオリフィスプレート５２の中心部で互いに衝突
しオリフィスプレート５２の中心部から径方向外側に向
かってＵターンする燃料流れとを有する。との燃料
流れは各オリフィスの上流側直上で衝突し、燃料同士の
衝突エネルギーを大きくして燃料の微粒化が促進され
る。オリフィスプレート５２の上流側で微粒化された燃
料は各オリフィスからオリフィスプレート５２の下流側
に噴出する。

【００５０】(2) 各オリフィスから噴出した燃料は二つ
の燃料流となって、すなわちオリフィス５４、５５から
の噴霧が一つの燃料流（図９に示すような断面だるま形
状の燃料流）になり、オリフィス５６、５７からの噴霧
が別の一つの燃料流となって空間部７５に流れ込む。図
９に示すように、第１エア孔７１および７２から空間部
７５の中心に向かって流入した第１エア流が衝突し、第
１エアの流入流れと直交しかつ径方向外側に向かう２次
エア流が生じる。第２エア孔７３および７４から空間部
７５の中心に向かって流入した第２エア流と前述した２
次エア流とは、各オリフィスから空間部７５に噴出され
た燃料流に衝突しさらに燃料を微粒化させるとともに、
微粒化された噴霧を挟み込む。微粒化された噴霧は、第
２エア流と２次エア流とにより挟み込まれた状態で、図
１０および図１１に示すようにセパレータ６６に案内さ
れて燃料孔６７、６８を通過する。

【００５１】第１エア孔７１および７２から空間部７５
の中心に向かって流入した第１エア流の衝突位置はオリ
フィスプレート５２の下流側直下であるため、衝突後の
２次エア流はオリフィスプレート５２により上流側への
流れを押さえられる。したがって、前述したように燃料
流に衝突して燃料をさらに微粒化させるエア流を生じる
とともに、図１２に示すようにセパレータ６６に沿って
燃料下流側に向かうエア流を生じる。このセパレータ６
６に沿って燃料下流側に向かうエア流は、微流化された
燃料噴霧を挟み込むとともに、燃料噴霧がセパレータ６
６の壁面に付着することを防止するエアカーテンとして
の機能をも併せもつ。

【００５２】（第４実施例）本発明の第４実施例を図１
４に示す。図１４に示す第４実施例では、第３実施例に
対し、図１４の（Ａ）に示すようにオリフィスプレート
１２０に形成されるオリフィスの数が６孔になってい
る。そして、各オリフィスからの噴霧はそれらの一部が
重なり合い、図１４の（Ｂ）に示すように燃料流が形成
される。

【００５３】この燃料流にエアが衝突し第３実施例と同
様に燃料の微粒化を実現するとともに、微粒化された燃
料の方向性をも維持できる。（第５実施例）本発明の第５実施例を図１５に示す。図
１５に示す第５実施例では、第３実施例に対し、図１５
の（Ａ）に示すようにオリフィスプレート１３０に形成
されるオリフィスの数が８孔になっている。そして、各
オリフィスからの噴霧はそれらの一部が重なり合い、図
１５の（Ｂ）に示すように燃料流が形成される。

【００５４】この燃料流にエアが衝突し第３実施例と同
様に燃料の微粒化を実現するとともに、微粒化された燃
料の方向性をも維持できる。（他の実施例）上記各実施例においては、燃料流はオリ
フィスからの噴霧の一部が重なり合う断面だるま形状を
有する燃料流として説明したが、噴霧が重なり合わない
二つの円形の燃料流または二つの楕円形の燃料流であっ
てもよい。図１６の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、それぞ
れオリフィスが４孔、６孔、８孔の場合の噴霧が重なり
合わない燃料流の断面形状を示している。さらに、図示
はしないがオリフィスが２孔であり、オリフィスからの
噴霧がそのまま燃料孔内の燃料流になるものでもよい。

【００５５】以上説明した本発明の上記各実施例では、
第１エア孔、第２エア孔の形状をいずれも円筒状とした
が、本発明のエア孔の形状についてはこれに限られるも
のではなく、またエアアシストスリーブの軸方向に直交
する平面上に第１エア孔と第２エア孔を設けたが、この
面上に限られるものではない。たとえば、第１エア孔お
よび第２エア孔を傾斜する方向に延びるように形成して
もよい。

【００５６】また、上記各実施例では複孔ノズル６１を
薄板状のオリフィスプレート５２を用いたが、本発明で
は、燃料方向制御を行う手段はこのプレート状のものに
限らない。また、上記各実施例では燃料の微粒化機構に
本発明を用いた例を示したが、流体を微粒化して噴射す
る用途であれば、どのような流体の微粒化機構に本発明
を応用することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による内燃機関用燃料噴射
装置の主要部の断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の内燃機関用燃料噴射装置
の断面図である。

【図３】図１に示すIII-III 線断面の中央部分拡大図で
ある。

【図４】第１実施例のバルブボディ出口の複孔ノズルの
拡大断面図である。

【図５】第１実施例の流れ制御機構から噴射される燃料
流の説明図である。

【図６】本発明の第２実施例の内燃機関用燃料噴射装置
の図３に対応する中央部分拡大図である。

【図７】本発明の第３実施例の内燃機関用燃料噴射装置
の断面図である。

【図８】第３実施例による内燃機関用燃料噴射装置の主
要部の断面図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】第３実施例のエア流を示す説明図である。

【図１１】第３実施例のエア流を示す図１０のXI−XI線
断面図である。

【図１２】第３実施例のエア流を示す説明図である。

【図１３】第３実施例のオリフィスプレートを燃料流の
下流側からみた底面図である。

【図１４】本発明の第４実施例の要部を示し、（Ａ）は
オリフィスプレートを燃料流の下流側からみた底面図で
あり、（Ｂ）は燃料流の断面形状を示す断面図である。

【図１５】本発明の第５実施例の要部を示し、（Ａ）は
オリフィスプレートを燃料流の下流側からみた底面図で
あり、（Ｂ）は燃料流の断面形状を示す断面図である。

【図１６】各噴霧が重なり合わない他の実施例を示し、
（Ａ）はオリフィスが４孔、（Ｂ）はオリフィスが６
孔、（Ｃ）はオリフィスが８孔の場合の燃料流れを示す
断面図である。

【図１７】従来例の内燃機関用燃料噴射装置の断面図で
ある。

【符号の説明】

８噴孔（円筒孔）１０燃料噴射弁２５ニードル（弁部材）２６バルブボディ（弁本体）５１流れ制御機構５２オリフィスプレート（複孔ノズル）５４、５７オリフィス（孔）５８、５９吸気通路６０エンジンヘッド６１複孔ノズル６３エアアシストスリーブ（微粒化機構）６４取付部６５案内部６６セパレータ６７、６８燃料孔（噴霧通路）６９鋭角部７１、７２第１エア孔（第１エア通路）７３、７４第２エア孔（第２エア通路）７５空間部８１、８２、８３、８４第１エア孔（第１エア通
路）１１０燃料噴射弁１１１ニードル（弁部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−101599（ＪＰ，Ａ) 特開平４−50472（ＪＰ，Ａ) 特開平６−81754（ＪＰ，Ａ) 特開平５−133300（ＪＰ，Ａ) 実開平２−122168（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02M 61/18 360 F02M 61/18 340 F02M 51/08 F02M 69/00 310 F02M 69/00 360 F02M 69/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒孔ならびにこの円筒孔の入口側に形
成される円錐斜面を有する弁本体と、前記円錐斜面の一部に当接可能な当接部を有し、前記円
錐斜面の一部と当接および離間可能な弁部材と、前記弁本体の円筒孔出口面に設けられ、前記円筒孔に連
通し燃料の噴射方向制御を行なう複数の孔を有する複孔
ノズルと、この複孔ノズルの出口側に設けられ、前記孔より大径の
複数の燃料孔を有し、前記複数の燃料孔の入口側に前記
複数の孔と連通する空間部を有し、燃料流れを前記各燃
料孔に分離するセパレータを有し、前記燃料孔を流れる
燃料を微粒化する微粒化機構であって、前記空間部で複
数の第１エア流が衝突して径方向外側に向かう２次エア
流を形成し、該２次エア流に対し一直線上に形成され径
方向内側に向かう第２エア流とともに前記複数の孔を通
過した燃料流を挟むとともに、前記２次エア流と前記第
２エア流とは前記燃料孔を流れる燃料に同一位置で正面
衝突することにより燃料を微粒化し、前記２次エア流
は、前記セパレータに沿って燃料下流側に向かう微粒化
機構を備えることを特徴とする内燃機関用燃料噴射装
置。
【請求項２】前記複数の孔の直下で第１エア流は衝突
することを特徴とする請求項１記載の内燃機関用燃料噴
射装置。
【請求項３】第１エア流は、外部から前記空間部にエ
アを導入する２個のエア流であることを特徴とする請求
項１または２記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項４】第１エア流は、外部から前記空間部にエ
アを導入する４個のエア流であることを特徴とする請求
項１または２記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項５】第１エア流および第２エア流はそれぞれ
前記複数の孔を通過した燃料流にほぼ直交する方向に導
入されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項
記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項６】第１エア流を導入する第１エア通路と第
２エア流を導入する第２エア通路とのなす角度はほぼ直
角であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項
記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項７】前記第１エア通路と前記第２エア通路は
ほぼ同一平面上にあることを特徴とする請求項６記載の
内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項８】第１エア流および第２エア流は複数のエ
ア導入開口部から導入されることを特徴とする請求項１
〜７のいずれか一項記載の内燃機関用燃料噴射装置。
【請求項９】下流側に向けて流路間の距離が拡大する
とともに二つの噴霧群がそれぞれ通過する２本の噴霧通
路と、この噴霧通路の上流側に径方向外側から径方向内
側に向けて供給されるエアの主流をなす複数の第１エア
流および複数の第２エア流をそれぞれ供給する複数の第
１エア通路および複数の第２エア通路と、噴霧を前記各
噴霧通路に分離するセパレータとを備えるスリーブであ
って、前記セパレータの上流側の衝突点で前記第１エア流を衝
突させて形成した２次エア流は径方向外側に向かい、前
記２次エア流に対し、一直線上に形成されて、径方向内
側に向かう前記第２エア流とともに、前記各噴霧通路に
おいて前記噴霧群を挟むとともに、前記２次エア流と前
記第２エア流とは前記燃料孔を流れる燃料に同一位置で
正面衝突することにより燃料を微粒化し、前記２次エア
流は前記セパレータに沿って燃料下流側に向かうことを
特徴とするスリーブ。
【請求項１０】第１エア流および第２エア流はそれぞ
れ前記噴霧通路に噴出される前記噴霧群にほぼ直交する
方向に導入されることを特徴とする請求項９記載のスリ
ーブ。
【請求項１１】第１エア流を導入する第１エア通路と
第２エア流を導入する第２エア通路とのなす角度はほぼ
直角であることを特徴とする請求項９または１０記載の
スリーブ。
【請求項１２】前記第１エア通路と前記第２エア通路
はほぼ同一平面上に形成されることを特徴とする請求項
９、１０または１１記載のスリーブ。
【請求項１３】第１エア流および第２エア流はそれぞ
れ複数のエア導入開口部から導入されることを特徴とす
る請求項９〜１２のいずれか一項記載のスリーブ。
【請求項１４】前記セパレータの上流側に、前記噴霧
群が導入されるとともに前記第１エア流および前記第２
エア流が導入される空間部を有することを特徴とする請
求項９〜１３のいずれか一項記載のスリーブ。
【請求項１５】前記衝突点は前記二つの噴霧群の方向
により形成される噴霧面内に位置しており、前記セパレ
ータは前記噴霧群の方向に沿って形成された壁面を有し
ていることを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項
記載のスリーブ。
【請求項１６】請求項９〜１５のいずれか一項記載の
スリーブに加え、前記噴霧通路の入口に向けて前記噴霧
群を形成する噴霧を噴出する複数のオリフィスを形成
し、前記噴霧通路の上流側に配設されるオリフィスプレ
ートを有することを特徴とする噴射装置。
【請求項１７】前記オリフィスプレート直下で第１エ
ア流は衝突することを特徴とする請求項１６記載の噴射
装置。
【請求項１８】請求項９〜１５のいずれか一項記載の
スリーブ、あるいは請求項１６または１７記載の噴射装
置を用い、前記噴霧通路から燃料を噴射することを特徴
とする内燃機関用燃料噴射装置。