JP3445805B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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JP3445805B2
JP3445805B2 JP01472692A JP1472692A JP3445805B2 JP 3445805 B2 JP3445805 B2 JP 3445805B2 JP 01472692 A JP01472692 A JP 01472692A JP 1472692 A JP1472692 A JP 1472692A JP 3445805 B2 JP3445805 B2 JP 3445805B2
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石川  亨
徳男 小菅
博 大木
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関用燃料噴射
弁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より燃料噴射弁においては噴霧特性
を適正化する必要が有り、なかでも、微粒化特性の良い
ことが要求され、その改善が推し進められてきている。
この微粒化特性を改善したものとしては、例えば、特開
平1−159460号公報に記載がある。この公報に記
載された従来技術では弁座の上流側に燃料旋回素子を設
けており、燃料噴射孔から噴射される燃料に旋回力を付
与することにより微粒化特性を改善している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】弁座の上流側に設けら
れた燃料旋回素子によって旋回力を与えられた燃料は燃
料旋回室内で不安定流動(渦流れ)を生じる場合があ
る。この不安定流動は燃料噴射孔に至る燃料の流れを乱
すため、噴射量制御においてその制御精度を損なう一因
になっている。この問題を解決するために弁座の上流側
に不安定流動を抑制するための拡大された環状通路を設
けることが知られている。
【0004】本発明の目的は、噴射量制御において高い
制御精度で燃料を噴射できる燃料噴射弁を提供すると共
に、製作性の良い燃料噴射弁を供することを両立する点
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の燃料噴射弁は、上記環状通路に該当する不
安定現象抑制用の凹部を旋回素子に一体に形成するもの
である。具体的には、弁座の上流側に設けられ前記弁体
が貫通する貫通孔と、弁軸心に対してオフセットした径
方向の燃料通路用溝とを有する部材の下流側端面に、前
記径方向燃料通路用の溝の他に、前記溝から導入された
燃料が弁軸心の周りを旋回するように、弁体貫通用の貫
通孔を形成する内壁面よりも外周側に広がる凹部を形成
し、この凹部と溝とが形成された端面と、弁座を有する
部材の弁座が形成された面とを、向かい合わせて接触
させ、溝の燃料出口部を前記凹部の内壁面に開口するも
のである。また、具体的には弁座の上流側に設けられ弁
軸心に対してオフセットした複数の径方向の燃料通路用
の溝を有する部材の、前記溝が形成された端面に、さら
に弁体が貫通する貫通孔を含む部位に前記貫通孔の径よ
りも大きな径を有する凹部を一緒に設け、この凹部と溝
とが形成された端面と、弁座を有する部材の弁座が形成
された面とを、向かい合わせて接触させ、かくして前
記溝と前記凹部と前記貫通孔を前記部材の端面の部位で
繋げたものである。
【0006】
【作用】上記手段によれば、燃料を弁軸心に対して偏心
導入する燃料通路の出口部に十分な広さの旋回室が形成
されるので、燃料通路から出た燃料はその旋回方向の流
れを阻害されにくくなり、これによって不安定流動を生
じにくくなる。更に旋回室を径方向燃料通路用溝が形成
された旋回素子(径方向燃料通路用溝が形成された部
材)にまとめて形成したので、製作性が良く、また旋回
室の形状が自由に設定できるという利点がある。 また、
弁座が形成された面は平面で形成できるので弁座部に流
れ込む燃料の流通特性が、流れ込む燃料の量や流速によ
って不安定になる可能性が少ない。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図1ないし図6をも
とに説明する。
【0008】図1は、本発明の一実施例の電磁式燃料噴
射弁(以下、‘噴射弁’という)の縦断面図である。図
において、噴射弁1は、コントロ−ルユニット(図示せ
ず)により演算決定されたデュ−ティのON−OFF信
号により燃料の噴射を行う。この噴射弁1を動作させる
磁器回路は、有底筒状のヨ−ク3,コア2及びコア2に
空隙を隔てて対面するプランジャ4とを主要構成品とし
ている。コア2の中空部中心には、プランジャ4とロッ
ド5とボ−ル弁6からなる可動弁7が配設されており、
ヨーク3の底部に嵌合して取り付けられたノズル8に形
成されたオリフィス9のシ−ト面10に可動弁7を押圧
する為のスプリング11もコア2の中空部中心に挿入保
持されている。スプリング11の上端に、セット荷重を
調整するためにコア2の中空部中心に挿入されたスプリ
ングアジャスタ12が当接している。コア2とアジャス
タ12の間の隙間から外部に燃料が流出するのを防ぐた
めに両者間にOリング13が設けられている。また、同
様にコア2とヨ−ク3の隙間から外部に燃料が流出する
のを防ぐため、Oリング14がヨーク3の内壁面に介装
されている。磁気回路を励磁するコイル15が、コア2
と一体化した部品に保持されてヨーク3内部に設けられ
ている。ヨ−ク3の底部には可動弁7を取り付けるプラ
ンジャ受容部16が開けられており、さらにプランジャ
受容部16の径より大径でそこにストッパ17及びノズ
ル8を取り付けるノズル受容部18がヨ−ク3先端まで
貫設されている。可動弁7は、磁性材料製プランジャ4
と、プランジャ4と一体的に形成されたロッド5とロッ
ド5の他端に接合されたボ−ル6と、プランジャ4の上
端開口部に固定された非磁性材からなるガイドリング1
9とを備えている。ガイドリング19はコア2の先端部
に開けられた中空部の内壁2aに沿って移動可能に設け
られている。また、ボ−ル弁6はノズル8の中空内壁8
a側に設けられた円筒状の燃料旋回素子20の内壁面2
0aに案内され、軸方向に移動可能となっている。ノズ
ル8のボ−ル弁6をガイドする円筒状の燃料旋回素子2
0の下流側に、ボ−ル弁6をシ−トするシ−ト面10が
形成されている。このシ−ト面10の中央には燃料を噴
射供給するためのオリフィス9が設けられている。さら
に、ノズル8にはオリフィスの下流側に延びる筒状部2
1が形成されている。
【0009】電気信号は、コイル15にパルスとして与
えられる。コイル15に電流が流されると、コア2、ヨ
−ク3、プランジャ4で構成される磁気回路が作動
し、、プランジャ4がコア2側に吸引される。プランジ
ャ4が図1の上方に移動すると、これと一体になってい
るボ−ル弁6が移動してノズル8のシ−ト面10から上
方に離れオリフィス9を開放する。ここで、ボ−ル弁6
の移動の際のストロ−ク量は、ロッド5の首部の受け面
5aとストッパ17間の隙間の寸法で決定される。
【0010】次に、このように構成した噴射弁1の燃料
の噴射供給について説明する。
【0011】燃料は、図示しない燃料ポンプや燃圧レギ
ュレ−タにより加圧調整され、噴射弁1の内部に流入し
たのち、コア2の中空部とプランジャ4の外周間、スト
ッパ17とロッド5の隙間を経て燃料旋回素子20に至
り、燃料旋回素子20で旋回を与えられる。その後、燃
料はシ−ト部10に向い、ボ−ル弁6が開けられたとき
にシート面とボール弁との隙間を経て、オリフィス9か
ら図中下方に噴射される。
【0012】次に、図2ないし図6を用いて旋回燃料流
れについて詳述する。
【0013】図2は、ノズル8部分の拡大図であり、本
発明にかかる燃料旋回素子20の実施例が示されてい
る。燃料旋回素子20には、軸方向溝21と径方向溝2
2と、更に径方向溝22出口部分に新たに設けた第一の
燃料旋回室25とが形成されている。軸方向溝21円筒
の側面を、2つの平行な平面で切り取った形状であるD
カット面で形成してある。これらの溝21、22は上方
より導入される燃料の通路であるが、軸方向溝21を通
過した燃料は径方向溝22によって弁軸心に対して偏心
して導入される。これにより、燃料にいわゆる旋回力が
付与される。ここで、ノズル下流の燃料噴射の拡がり
角、すなわち噴射角の小さい噴霧を得るためには、燃料
旋回素子20に設ける径方向溝22のオフセット(弁軸
心と溝の中心間距離:図5に示される)や溝の幅,深さ
を調整する必要が生じる。
【0014】径方向溝22のオフセットLが小さい場合
や、あるいは溝の幅や深さを大きくした場合には渦流れ
を生じ易くなるが、新たに設けた第一の燃料旋回室25
においてこの変動渦と旋回燃料との十分なミキシングが
行われ、旋回室無効部分の変動渦が回避されるというも
のである。また、この第一の燃料旋回室25は、その下
流の第二の燃料旋回室23に比べて旋回室径が大きいの
で、径方向溝22を通過する燃料の流速を下げた場合で
も該径方向溝22のオフセットLを大きくして旋回力を
増大させることができ、その結果、旋回室を有効に使う
ことができる。これにより、未然に変動渦を回避できる
と共に、燃料のミキシングを積極的に促進することが出
来る。
【0015】本実施例の第二の燃料旋回室23は、図4
及び図6に示した従来例のシ−ト位置上流の環状空間部
分に相当する。すなわち、径方向溝26出口部からシ−
ト位置までの空間部分である。本実施例では、図5に示
すように第一の燃料旋回室25の出口部からシ−ト位置
までの環状空間部分がこれである。また、第三の燃料旋
回室24は、シ−ト位置から下流のオリフィス9を含む
空間部分である。従って、第一の燃料旋回室25を経た
旋回燃料は、さらに下流の第二の燃料旋回室23、第三
の燃料旋回室24を通過することによって完全にミキシ
ングされる。よって、オリフィス9から噴射される燃料
は周方向において均一化され、微粒化が促進されること
になる。また、あわせて噴射量の安定化が図れる。
【0016】ガソリンエンジンの燃料供給装置の分野で
は、排気対策、燃費、出力向上などの点から燃料供給を
精度良く制御する必要が有るため、電子制御燃料噴射装
置が急速に増加しつつある。電子制御燃料噴射装置は、
絞り弁の上流に電磁式燃料噴射弁を設けた単点燃料噴射
装置と各気筒ごとに電磁式燃料噴射弁を設けた多点燃料
噴射装置の2種類に大別できるが、単点燃料噴射装置に
ついては過渡時の混合気分配や噴射された燃料の吸気管
内面への付着などによる燃料供給遅れの問題があり、排
気規制対応と運転性への適合に多くの課題を有してい
る。このため、多点燃料噴射装置を採用して、各気筒ご
との吸気弁近くに噴射し、高い制御精度で前述の問題を
解決することが次第に増えてきている。しかしながら、
多点燃料噴射装置においては、電磁式燃料噴射弁が吸気
弁に近くなるために応答性が良い反面、燃料の霧化時間
が少なくなり均質な混合気を形成する点で課題が残る。
また 、吸気管内壁面への燃料付着による燃料の輸送遅れ
の問題も少なからず残されている。特に、多点燃料噴射
装置の場合は、電磁式燃料噴射弁を取り付けるスペ−ス
が狭いという幾何学的な制約もあって燃料付着の問題は
エンジンによって様々の形態をとり、その解決が重要な
課題となっている。
【0017】上述のことより、多点燃料噴射装置用の電
磁式燃料噴射弁においては、定められた噴射角、噴射方
向のもとで噴霧特性を適正化する必要が有り、なかで
も、微粒化特性の良いことが要求され、その改善が推し
進められてきている。この微粒化特性を改善したものと
しては、例えば、特開平1−159460号公報に記載
のものがある。
【0018】上記従来技術では燃料噴射孔からの噴霧の
噴射方向は、弁座の上流側に設けられた燃料旋回素子で
与えられる旋回力によって制御されるが、噴射角の小さ
な噴霧を得ようとすると、燃料旋回室内に不安定流動
(渦流れ)が生じる可能性がある。不安定流動が生じる
と、噴霧には周方向において局所的に濃い部分(スジ
状)が出来てしまい粒径が粗大化してしまう。また、こ
のスジ状の噴霧は、噴射量制御においてもその制御精度
を損なう一因にもなっている。
【0019】上述の実施例によれば、特に小噴霧角でも
噴射量制御を損なうことなく、微粒化特性に優れた電磁
式燃料噴射弁を提供することができる。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、燃料を弁軸心に対して
偏心導入する燃料通路の出口部に十分な広さの旋回室が
形成されることにより、不安定流動を生じにくくなるの
で、噴射量制御において高い制御精度で燃料を噴射でき
燃料噴射弁を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電磁式燃料噴射弁を示す縦断面図であ
る。
【図2】図1のノズル部分の拡大断面図である。
【図3】本発明にかかる第一の燃料旋回室の要部断面図
である。
【図4】従来例に係る燃料旋回室の要部断面図である。
【図5】本発明にかかる第一の燃料旋回室の燃料旋回素
子部断面図である。
【図6】従来例に係る燃料旋回室の燃料旋回素子部断面
図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小菅 徳男 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 大木 博 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (72)発明者 天羽 清 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所 機械研究所内 (56)参考文献 特開 平1−159460(JP,A) 特開 昭57−46062(JP,A) 特開 昭59−70871(JP,A) 実開 昭58−9968(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃料噴射孔と、 該燃料噴射孔の上流側に設けられた弁座と、 該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、 該弁体を駆動する駆動手段と、 前記弁座の上流側に設けられ前記弁体が貫通する貫通孔
    と、弁軸心に対してオフセットした径方向の燃料通路用
    溝とを有する部材と、 を備えた燃料噴射弁において、 前記部材の下流側端面には前記溝の他に、前記溝から導
    入された燃料が弁軸心の周りを旋回するように、前記貫
    通孔を形成する内壁面よりも外周側に広がる凹部が形成
    されており、 この凹部と前記溝とが形成された端面は、前記弁座を有
    する部材の弁座が形成された面と向かい合って接触し
    ており、 前記溝の燃料出口部は前記凹部の内壁面に開口している
    ことを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 【請求項2】燃料噴射孔と該燃料噴射孔の上流側に弁座
    とが形成されたノズル体と、 該ノズル体の内側に設けられ前記弁座との間で燃料通路
    の開閉を行う弁体と、 該弁体を駆動する駆動手段と、 前記弁座の上流側に設けられ、弁軸心に対してオフセッ
    トした複数の径方向の燃料通路を構成する溝と、前記弁
    体が貫通する貫通孔と、前記ノズル体の内周壁面と接触
    する複数の接触面とを有する部材と、 前記複数の接触面の間の外周面と前記ノズル体の内周壁
    面との間で軸方向の燃料通路を形成すると共に、前記径
    方向通路を前記軸方向通路の下流側で接続した燃料噴射
    弁において、 前記部材の前記溝が形成された端面には、さらに前記貫
    通孔を含む部位に前記貫通孔の径よりも大きな径を有す
    る凹部が設けられており、 この凹部と前記溝とが形成された端面は、前記弁座を有
    する部材の弁座が形成された面と向かい合って接触し
    ており、 かくして前記溝と前記凹部と前記貫通孔が前記部材の端
    面の部位で繋がっていることを特徴とする燃料噴射弁。
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