JP3600585B2

JP3600585B2 - 筒内噴射用燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3600585B2
Application number: JP2002039698A
Authority: JP
Inventors: 穣井倉; 範久福冨; 毅宗実
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-02-18
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2022-02-18
Also published as: JP2003239825A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射孔に向けて流れ込もうとする燃料に旋回運動を与えるスワラーを備えた筒内噴射用燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は特開２０００−２９７７２７号公報に示された筒内噴射用燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁と呼ぶ）の要部断面図、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。
この燃料噴射弁では、円筒形状の弁本体６８の内部に６角柱形状のスワラー６０が固着されている。スワラー６０の中心部にはニードルバルブ６９が摺動する中心孔６２が形成されている。この中心孔６２の周囲には中心孔６２のほぼ接線方向に指向した旋回溝６１が約６０°間隔で３箇所形成されている。スワラー６０の平坦面６４と弁本体６８の内周壁面６６との間には軸線方向に延びた流路６７が形成されている。中心孔６２の周囲には内周環状溝６５が形成されている。
【０００３】
この燃料噴射弁では、流路６７から旋回溝６１に流入した燃料は、その旋回溝６１内で旋回流となり、弁座６３に形成された燃料噴射孔７０からシリンダ（図示せず）内に噴霧される。
この場合、旋回溝６１は約半周しかないので、図８に示すようにその下流側の燃料噴射孔７０の内周側壁面には、燃料が衝突しない部分が存在し、また燃料は、燃料噴射孔７０内を図９に示すように螺旋状に流下し、シリンダ内で燃料が円弧状に噴霧される。
【０００４】
このように円弧状に噴霧することで、内周側壁面に沿ってピストンが摺動するシリンダに、燃料噴射弁をその先端が内周側壁面に対して傾斜して取り付けることで生じる次のような問題点を解消している。
即ち、燃料噴射弁から噴霧された燃料は、ピストンの上面に直接衝突するとともに、シリンダの内周側壁面にも直接噴霧されることが生じる。その結果、内周側壁面のエンジンオイル膜が燃料で希釈されてしまうことになり、ピストンの「焼き付き」が生じるおそれがある。
従って、なるだけ燃料がピストン側に噴霧されるようにし、内周側壁面には噴霧されないようにすることでピストンの「焼き付け」を防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この燃料噴射弁の場合、燃料噴射孔７０の内壁面において、図９に示すように、燃料の流れがない箇所が生じており、この箇所では燃料でウェット状態になっており、シリンダ内で発生したカーボンデポジット（すす）がこの箇所に付着し、高温下で固着してしまい、このカーボンデポジットが燃料流が存在する箇所にまで成長し、噴射流量及び噴霧形状に悪影響を及ぼすという問題点があった。
【０００６】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成で、ピストンの「焼き付け」を防止でき、また燃料噴射孔の内壁面にカーボンデポジットが付着することを低減できる筒内噴射用燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁では、スワラーは、弁体の移動方向と同方向に延び端面が弁座に臨んでいるとともに燃料が流通する複数の軸方向通路と、前記弁座側に中心孔の全周にわたって複数設けられ前記軸方向通路からの前記燃料を前記中心孔のほぼ接線方向に案内するとともに幅寸法がほぼ同一である旋回溝とを有しており、前記燃料は、流路断面積が異なる前記軸方向通路を介して前記旋回溝を通じて前記燃料噴射孔から中空円錐形状で、かつ周方向において濃度が不均一に噴霧されるようになっている。
【０００８】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁では、軸方向通路は、２箇所である。
【０００９】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁では、流路断面積が大きい方の軸方向通路と、流路断面積が小さい方の軸方向通路とは対称位置に設けられている。
【００１０】
この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁では、旋回溝は、それぞれが中心孔の周方向に等分間隔で設けられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、同一、同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁１（以下、燃料噴射弁と略称する。）の全体構成を示す断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面図、図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
この燃料噴射弁１は、ハウジング３０と、このハウジング３０の内部に設けられている弁装置７と、ハウジング３０の内部に設けられたソレノイド装置２とを備えている。
【００１２】
前記弁装置７は、小径円筒部３１及び大径円筒部３２からなる段付き円筒形の弁本体９と、この弁本体９内の一端部に固着され燃料噴射孔１０ｂを有する弁座１０と、弁座１０に離接して燃料噴射孔１０ｂを開閉する弁体であるニードルバルブ８と、ニードルバルブ８を軸線方向に案内すると共に、燃料噴射孔１０ｂに向けて流れ込もうとする燃料に旋回運動を与えるスワラー１１と、ニードルバルブ８の他端部の溶接部６ａで固定された可動鉄心６と、ニードルバルブ８が上方向に移動したときにフランジ上面８ｃが当接するプレート１２とを備えている。スワラー１１および弁座１０は、小径円筒部３１の先端部に圧入され溶接部９ａで弁本体９と結合される。
なお、弁本体と弁座とが一体の弁装置の場合には、組立の際には反弁座側から弁本体内にスワラーが投入される。
【００１３】
前記ハウジング３０は、燃料噴射弁１をシリンダヘッド（図示せず）に取り付けるためのフランジ３ａを有するヨーク３と、ヨーク３の一端に連結されたハウジング部３３とを備えている。ヨーク３の先端部にはかしめ部３ｂが形成されており、このかしめ部３ｂで弁本体９とヨーク３とは結合されている。
【００１４】
前記ソレノイド装置２は、導線が巻回されたコイル５と、このコイル５が装着されたボビン３４と、このボビン３４の内周部に取り付けられた円筒形状の固定鉄心４と、この固定鉄心４の内部に固定されたスリーブ３５と、このスリーブ３５の端部とニードルバルブ８の端部との間に縮設されニードルバルブ８を弁座１０に付勢した圧縮ばね１３と、コイル５の導線が接続された端子３６とを備えている。
【００１５】
弁装置７の一部を構成する前記スワラー１１は、中心にニードルバルブ８を軸線方向に摺動可能に支持する中心孔３７を有する中空円筒形の部材であって、弁座１０に接触する第１の端面１１ａと、弁座１０と反対側の第２の端面１１ｂと、これらの端面１１ａ、１１ｂ間にあって弁本体９の内周面に接する周面１１ｃとを有している。
【００１６】
スワラー１１の第２の端面１１ｂには、径方向に延びた通路１１ｄが形成されている。この通路１１ｄは、ニードルバルブ８の移動方向に延びて形成された４箇所の軸方向通路１１ｆａ、１１ｆｂに通じている。流路断面積が大きい方の軸方向通路１１ｆａと、流路断面積が小さい方の軸方向通路１１ｆｂとは対称位置に設けられている。軸方向通路１１ｆａは軸方向通路１１ｆｂよりも断面積比で３倍の大きさがある。
第１の端面１１ａには、中心孔３７のほぼ接線方向に燃料を案内する旋回溝１１ｇが形成されている。４箇所の旋回溝１１ｇは、中心孔３７の周方向に等分間隔で設けられているとともに、それぞれの幅寸法は同一である。
【００１７】
次に、上記構成の燃料噴射弁１の動作について説明する。
エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、外部から端子３６を通じてソレノイド装置２のコイル５に通電され、可動鉄心６、固定鉄心４及びヨーク３による磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心６は圧縮ばね１３の弾性力に抗して固定鉄心４側に吸引される。そして、可動鉄心６と一体のニードルバルブ８は、そのニードルバルブ８のフランジ上面８ｃがプレート１２に当接する位置まで上動する。
【００１８】
ニードルバルブ８の上動に伴い、ニードルバルブ８の先端部が弁座１０から離れてその先端部と弁座１０との間には間隙が形成される。この結果、ハウジング３０内の高圧燃料は、スリーブ３５内の通路、弁本体９とニードルバルブ８との間に形成された空隙、第２の端面１１ｂの通路１１ｄ、軸方向通路１１ｆａ、１１ｆｂを通じて旋回溝１１ｇに流入し、この旋回溝１１ｇ内で旋回流となり、燃料噴射孔１０ｂに向けて噴射される。
【００１９】
このとき、軸方向通路１１ｆａは軸方向通路１１ｆｂと比較して流路断面積が大きいので、軸方向通路１１ｆａから旋回溝１１ｇに流入した燃料量は、軸方向通路１１ｆｂから旋回溝１１ｇに流入した燃料と比較して大きく、従って燃料噴射孔１０ｂ内では、図４に示すように、内周壁面の全域にわたって燃料が行きわたるものの、周方向において流量が不均一となる。そして、この燃料はそのまま、燃料噴射孔１０ｂから中空円錐形状で、かつ周方向において濃度が不均一にシリンダ内に噴霧される。
【００２０】
次に、エンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少してニードルバルブ８を閉弁方向に押している圧縮ばね１３により弁座部１０ａでの隙間は閉じた状態となり、燃料噴射が終了する。
【００２１】
このように、上記構成の燃料噴射弁１では、旋回溝１１ｇは中心孔３７の周囲に等分間隔で設けられているので、燃料噴射孔１０ｂの内周側壁面の全領域に燃料が行きわたっており、燃料噴射孔１０ｂの内周側壁面に付着したカーボンデポジットは旋回運動が与えられた燃料により流されるので、内周側壁面に付着したカーボンデポジットが高温下で固着するようなことは防止される。
また、燃料の噴霧形状は燃料の燃焼に大きな影響があるものの、燃料噴射孔１０ｂからは燃料が中空円錐形状でシリンダ内に噴霧されるので、シリンダに燃料噴射弁１を取り付けるときに回転方向に少々の誤差が生じて取り付けられたとしても、燃焼に大きく影響を及ぼすようなことはない。
【００２２】
また、軸方向通路１１ｆａは軸方向通路１１ｆｂと比較して流路断面積が大きいので、軸方向通路１１ｆａから旋回溝１１ｇに流入した燃料量は、軸方向通路１１ｆｂから旋回溝１１ｇに流入した燃料と比較して大きく、従って燃料は燃料噴射孔１０ｂから中空円錐形状で、かつ周方向において濃度が不均一にシリンダ内に噴霧される。
従って、内周側壁面に沿ってピストンが摺動するシリンダに、先端が内周側壁面に対して傾斜して指向して燃料噴射弁１を取り付ける際に、噴霧濃度が低い方の燃料が、内周側壁面により多く衝突するように取り付けることで、シリンダ内周側壁面のエンジンオイル膜が希釈されることによるピストンの「焼き付き」を防止することができる。
また、軸方向通路１１ｆａと軸方向通路１１ｆｂとは対称位置に形成されており、周方向における燃料濃度分布も対称になり、噴霧濃度が低い方の燃料を、シリンダの内周側壁面により確実に衝突させることができる。
【００２３】
また、従来のものの場合、旋回溝６１には流路６７を通じて燃料が流入されており、流路６７の流量は弁本体６８の内周側壁面とスワラー６０の平坦面６４との空隙により定められている。即ち、空隙は弁本体６８およびスワラー６０の両部材の寸法誤差の影響を受けており、流路６７に流れる流量管理が困難であるのに対して、この実施の形態では、スワラー１１に形成された軸方向通路１１ｆａ、１１ｆｂで旋回溝１１ｇに流する燃料流量を管理しており、流量管理が容易である。
【００２４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の燃料噴射弁１の断面図である。
この実施の形態２では、スワラー１１には軸方向通路１１ｆａおよび軸方向通路１１ｆｂがそれぞれ１箇所形成されており、軸方向通路１１ｆａ、１１ｆｂを流れる燃料は二つに分岐されてそれぞれの旋回溝１１ｇに流入している。
その他の構成は実施の形態１と同様である。
この燃料噴射弁１では、実施の形態１と比較して軸方向通路１１ｆａ、１１ｂの数が４から２に低減しており、それだけスワラー１１の構造が簡単であるものの、実施の形態１と同様に、燃料噴射孔１０ｂからは、燃料は中空円錐形状で、かつ周方向において濃度が不均一にシリンダ内に噴霧される。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁によれば、スワラーには、中心孔の全周にわたって幅寸法がほぼ同一の旋回溝が複数設けられているので、燃料噴射孔の内周側壁面の全領域に燃料が行きわたり、燃料噴射孔の内周側壁面にカーボンデポジットが付着し、高温下で固着するようなことが低減される。
また、一対の軸方向通路の流路断面積を異ならしめるという簡単な構造で、燃料を燃料噴射孔から中空円錐形状で、かつ周方向において濃度を不均一にした状態で噴霧させることができる。
また、燃料は、スワラーに形成された軸方向通路を通じて旋回溝に流入しており、従来のものと比較して旋回溝に流入される燃料の流量管理が容易である。
【００２６】
また、この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁によれば、軸方向通路は、２箇所だけであるので、スワラーの構造が簡単である。
【００２７】
また、この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁によれば、流路断面積が大きい方の軸方向通路と、流路断面積が小さい方の軸方向通路とは対称位置に設けられているので、周方向における燃料濃度分布も対称になり、噴霧濃度が低い方の燃料を、シリンダの内周側壁面により確実に衝突させることができる。
【００２８】
また、この発明に係る筒内噴射用燃料噴射弁によれば、旋回溝は、それぞれが中心孔の周方向に等分間隔で設けられているので、周方向において燃料の濃度が連続的に不均一に推移した噴霧形状を容易に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の筒内噴射用燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１の筒内噴射用燃料噴射弁のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２の筒内噴射用燃料噴射弁のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図４】燃料噴射孔内壁面の燃料濃度を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の筒内噴射用燃料噴射弁の断面図である。
【図６】従来の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った矢視断面図である。
【図８】図６の筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射孔内壁面の燃料状況を示す図である。
【図９】図６の筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射孔内壁面での燃料の流下状況を示す図である。
【符号の説明】
１筒内噴射用燃料噴射弁、２ソレノイド装置、７弁装置、８ニードルバルブ（弁体）、９弁本体、１０弁座、１０ｂ燃料噴射孔、１１スワラー、１１ｇ旋回溝、１１ｆａ、１１ｆｂ軸方向通路。

Claims

弁本体と、この弁本体内の先端部に設けられているとともに燃料噴射孔を有する弁座と、この弁座に離接して前記燃料噴射孔を開閉する弁体と、この弁体が貫通した中心孔を有すると共に前記燃料噴射孔に向けて流れ込もうとする燃料に旋回運動を与えるスワラーとを備えた筒内噴射用燃料噴射弁であって、
前記スワラーは、前記弁体の移動方向と同方向に延び端面が前記弁座に臨んでいるとともに前記燃料が流通する複数の軸方向通路と、前記弁座側に前記中心孔の全周にわたって複数設けられ前記軸方向通路からの前記燃料を前記中心孔のほぼ接線方向に案内するとともに幅寸法がほぼ同一である旋回溝とを有しており、前記燃料は、流路断面積が異なる前記軸方向通路を介して前記旋回溝を通じて前記燃料噴射孔から中空円錐形状で、かつ周方向において濃度が不均一に噴霧されるようになっている筒内噴射用燃料噴射弁。
軸方向通路は、２箇所である請求項１に記載の筒内噴射用燃料噴射弁。
流路断面積が大きい方の軸方向通路と、流路断面積が小さい方の軸方向通路とは対称位置に設けられている請求項１または請求項２に記載の筒内噴射用燃料噴射弁。
旋回溝は、それぞれが中心孔の周方向に等分間隔で設けられている請求項１ないし請求項３の何れかに記載の筒内噴射用燃料噴射弁。