JP3625110B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃料噴射弁、特に筒内噴射用燃料噴射弁に適するものであって、燃料流に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射孔から噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料を旋回させて噴射する燃料噴射弁として、例えば特開昭６４−３６９７２号公報に示されるものがあった。図９（ａ）はこの従来例の燃料噴射孔付近を示す側面断面図、図９（ｂ）はスワーラの平面図である。図において、可動弁１０１は図示しない電磁駆動手段により上下方向に駆動され、バルブガイド１０５の円錐座面１０５ｂと離接することにより弁の開閉を行い、燃料噴射孔１０５ａから燃料が噴射される。一方、バルブガイド１０５の円錐座面１０５ｂには、この座面１０５ｂと同じ角度の円錐面を有するスワーラ（旋回体）１０２が配置されており、このスワーラ１０２の外周部には２本以上の渦巻状の燃料溝１０２ｂが形成されている。スワーラ１０２の中心軸に沿った透孔１０２ａには可動弁１０１が摺動自在に設置され、スワーラ１０２の円錐面の底面と、ヨーク１０７と一体的に固定されたストッパ１０４との間には、弾性部材１０３が介装されて、スワーラ１０２を円錐座面１０５ｂに向けて付勢している。
【０００３】
図９の従来例において、ヨーク１０７の燃料通路から導入された燃料は、ストッパ１０４、弾性部材１０３の通路１０３ｂを通り、スワーラ１０２の燃料溝１０２ｂを介してバルブガイド１０５の燃料噴射孔１０５ａからエンジンのシリンダ内に噴射される。すなわち、燃料流は、渦巻き状のスワーラ溝１０２ｂを介して旋回エネルギーが与えられ、バルブガイド１０５のオリフィス孔１０５ａで絞られ燃料の微粒化が行われて噴射される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示す従来の旋回式の燃料噴射弁では、旋回エネルギーを与える渦巻き状のスワーラ溝１０２ｂからそのまま直接的に、燃料流が燃料噴射孔１０５ａから噴射されるように構成されているので、噴射される燃料流の旋回力が不安定になりやすく、また旋回力が充分に高められない問題があった。
【０００５】
また、図９（ａ）に示すように、ヨーク１０７方向から流入する燃料は、弾性部材１０３の通路１０３ｂを介して、スワーラ溝１０２ｂに鋭角的に導入されるので、当該部分での燃料流の導入がスムーズに行かず燃料の旋回力及び噴射流量・形状に影響を及ぼす問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題を解消するためになされたもので、燃料が旋回して噴射される燃料噴射弁において、噴射される燃料流の旋回力の安定化及び強化を図り、噴射形状（噴霧角や噴霧の均一性）の安定化が可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、弁本体内を移動し弁座に離接して噴射孔を開閉する弁体（ニードル弁）、及び弁体の周囲に配置され弁体を摺動可能に支持すると共に噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、弁座に設けた内周環状溝により旋回室を構成したものである。
【０００８】
請求項２の発明は、旋回体と弁座の間にスペーサを設け、このスペーサに旋回体の第１端面と接するように弁軸から所定角度弁座方向に傾斜している傾斜面を備え、この傾斜面の先端であって上記旋回体の旋回溝が接続される位置に旋回室を構成する内周環状溝を形成した。
【０００９】
請求項３の発明は、旋回体とスペーサの位置決めを、旋回体及びスペーサの径方向外側部分に設けた当接面により行う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
（実施の形態１の構成）
図１はこの発明の実施形態である筒内噴射用燃料噴射弁１の全体構成を示す側面断面図である。筒内噴射用燃料噴射弁１は、ハウジング本体２と、このハウジング本体２の一端にかしめ等され先端がホルダ３５により被覆された弁装置３とにより構成されている。ハウジング本体２の他端には燃料供給管４が接続され、この燃料供給管４から燃料フィルタ５７を介して筒内噴射用燃料噴射弁１内に高圧の燃料が供給される。また、筒内噴射用燃料噴射弁１の先端部は内燃機関のシリンダヘッド５の噴射弁挿入孔６に挿入され、ウエーブワッシャ６０等によりシールされて取り付けられている。
【００１１】
弁装置３は、小径円筒部７及び大径円筒部８を有する段付中空円筒形の弁本体９と、弁本体９内で中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１１と、ソレノイド装置５０（後述）により弁座１１に離接して燃料噴射孔１０を開閉する弁体であるニードル弁１２と、ニードル弁１２を軸方向に案内すると共に、径方向内向きに弁座１１の燃料噴射孔１０に流れ込もうとする燃料に旋回運動を与える旋回体１３とを備えている。
【００１２】
ハウジング本体２は、筒内噴射用燃料噴射弁１をシリンダヘッド５に取り付けるためのフランジ３０ａを有する第１ハウジング３０と、ソレノイド装置５０を装着した第２ハウジング４０を備えている。ソレノイド装置５０は、コイル５１を巻回したボビン５２と、このボビン５２の内周部に設置されたコア５３とを備え、コイル５１の巻線は端子５６につながっている。コア５３はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には、スプリング５５がスリーブ５４とニードル弁１２の他端部間に懸架されている。
【００１３】
ニードル弁１２の他端部には、上記コア５３の先端に対向するように可動アマチュア３１が取り付けられており、また、ニードル弁１２の中間部には、ニードル弁１２を弁本体９の内周面に沿って摺動案内させるガイド１２ａと、第１ハウジング３０に設置されたスペーサ３２と当接するニードルフランジ１２ｂが設けられている。
【００１４】
図２は旋回体１３及び弁座１１の詳細を示す側面断面図、図３は旋回体１３の弁座１１側から見た正面図である。図において、弁装置３の旋回体１３は、中心に弁体であるニードル弁１２を囲んで軸方向に摺動可能に支持する中心孔１５を有するほぼ中空円筒形状であり、その先端（弁座）側では傾斜面（第１端面）１６を有する略中空円錐形状と成っている。この旋回体１３は、弁装置３内に組み立てられた時、弁軸から所定角度傾斜している弁座１１の傾斜面１１ｂとほぼ同傾斜角を有し上記傾斜面１１ｂに接する第１端面１６と、弁座１１と反対側の第２端面１７と、これらの端面間にあって中空のハウジングの一部である弁本体９の内周面１８に接する部分を有する周面１９とを有している。
【００１５】
旋回体１３の第２端面１７は、その周辺部で弁本体９の内周面１８の肩部２０に当接して支持されており、また径方向に延びた通路溝２１が形成されていて、第２端面１７の内周部から外周部に燃料が流れることができるように構成されている。
【００１６】
旋回体１３の周面１９には、互いに等間隔に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成されており、その結果、周面１９には弁本体９の内周面１８に当接して弁本体９に対する位置を規定する複数の外周面部分１９ａと、これら外周面部分間に設けられた平坦面であって、内周面１８と共に燃料の軸方向流路２２を形成する流路部分１９ｂとが形成されている。これらの軸方向流路２２は弁本体９の内周面１８と平坦な流路部分１９ｂとの間の間隙であり、その断面形状が略片面凸レンズ状となる。これらの軸方向流路２２は図示の例では８本であるが、４本あるいは６本更にはそれ以上の適当な数でもよい。
【００１７】
弁座１１の傾斜面１１ｂに接し、弁軸から所定角度噴射孔１０に向けて傾斜している第１端面１６には、第１端面１６の中心孔１５に隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝２４と、一端で周面１９の流路部分１９ｂに接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝２４に接線方向に接続された旋回溝２５とが設けられている。そして、上記内周環状溝２４により燃料流の旋回力を強化し安定化させる旋回室Ｗを構成する。なお、図示の例では旋回溝２５の幅は内周環状溝２４の幅と等しくされているが、内周環状溝２４の外縁が旋回溝２５の外縁と接続関係にあれば良い。また、旋回溝２５の数は図示の例では８本であるが、４本あるいは６本更にはそれ以上の適当な数でも良い。
【００１８】
（実施の形態１の動作）
次に、実施の形態１の燃料噴射弁の動作について説明する。まず図１において、外部より端子５６を介してソレノイド装置５０のコイル５１に通電すると、可動アマチュア３１、コア５３、ハウジング本体２で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動アマチュア３１はスプリング５５の弾性力に抗してコア５３側へ吸引される。そして、可動アマチュア３１と一体のニードル弁１２はそのニードルフランジ１２ｂがスペーサ３２に当接するまで所定ストローク図示右側へ移動する。なお、ニードル弁１２はガイド１２ａにより弁本体９の内周面に案内保持されている。
【００１９】
次に、図２及び図３において、ニードル弁１２の先端部が弁座１１から離れて間隙が形成されると、燃料供給管４から導入される高圧の燃料は、弁本体９とニードル弁１２間の通路から、まず旋回体１３の第２端面１７の通路溝２１を通って周面の軸方向流路２２に流れ込む。そして、旋回体１３の所定角度傾斜した第１端面１６の旋回溝２５に流入して径方向内側に流れ、第１端面１６の内周環状溝２４内へその接線方向に流れ込み、内周環状溝２４で構成する旋回室Ｗにおいて旋回流を形成する。その後、弁座１１の噴射孔１０内に入ってその先端出口から噴霧される。
【００２０】
（実施の形態１の効果）
以上のように実施の形態１によれば、弁本体９とニードル弁１２間の通路から導入される高圧の燃料は、まず旋回体１３の周面の軸方向流路２２に流れ込むように構成されているので、従来のように鋭角的に曲折しながら旋回溝に導入されず、燃料流がスムーズに旋回体１３の旋回溝２５に導入される。
【００２１】
そして、この旋回溝２５は弁軸方向に向かって所定角度傾斜しかつ内周環状溝２４の接線方向に接続されるように設けられているので、当該溝２４に導入された燃料には、軸方向の流体力と弁軸周りの旋回力が付与される。
【００２２】
更に、旋回溝２５からの燃料流は、第１端面１６の中心孔１５に隣接する内周辺に形成された内周環状溝２４により構成される旋回室Ｗに導入されるので、当該旋回室Ｗ内で更に燃料流が旋回し、旋回力の強化と安定化が図れる。
【００２３】
また、旋回溝２５から内周環状溝２４への燃料の流れは、内周環状溝２４の接線方向に高速で但し滑らかに流入するので、複数の旋回溝２５からの燃料の複数の噴流が衝突し合ったり、既に形成されている燃料の旋回流に新たに加えられる燃料の噴流が衝突したりすることがなく、燃料の流れが滑らかで、流れの衝突や乱れによる大きな圧力損失は発生しない。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、旋回体１３に内周環状溝２４を設けて旋回室Ｗを形成したが、弁座１１側に内周環状溝を設けるようにしても良い。
【００２５】
図４は実施の形態２による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図であり、弁座１１には、ニードル弁１２と弁座１１が離接するシート部Ｓの上流側であって旋回体１３の旋回溝２５が接線方向に接続される位置に内周環状溝１１Ａが形成されており、この内周環状溝１１Ａにより旋回室Ｗが構成されている。
【００２６】
実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に燃料流の旋回力の強化及び安定化が図れると共に、弁座１１側に内周環状溝１１Ａを設けたので、旋回体１３に内周環状溝を設けるよりも工作しやすい利点がある。
【００２７】
実施の形態３．
図５は実施の形態３による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。この実施の形態では、旋回体１３と弁座１１の間にスペーサ３０を挟みこみ、このスペーサ３０に内周環状溝３０Ａを形成する。すなわち当該スペーサ３０は、旋回体１３の第１端面１６と接しかつ弁軸から所定角度弁座方向に傾斜している傾斜面３０Ｂと、この傾斜面３０Ｂの先端であって旋回体１３の旋回溝２５が接線方向に接続される位置に形成され旋回室Ｗを構成する内周環状溝３０Ａと、弁座１１の端面１１Ｃに当接する平坦な軸方向端面３０Ｃを備えている。
【００２８】
実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に燃料流の旋回力の強化及び安定化が図れると共に、旋回体１３と弁座１１の間にスペーサ３０を設けこのスペーサに内周環状溝３０Ａを形成したので、旋回体１３、弁座１１、及びスペーサ３０の各部品が簡単な形状になり、工作しやすく取り扱いやすい利点がある。
【００２９】
実施の形態４．
実施の形態４では、上記実施の形態における旋回体１３と弁座１１の位置決め、旋回体１１とスペーサ３０の位置決めを、相互の傾斜面（円錐面）で行うのではなく別個の当接面を設けることにより行う。すなわち、図６は旋回体１３に内周環状溝２４を形成した実施の形態１の場合において、旋回体１３及び弁座１１の径方向外側部分にそれぞれ当接面１３Ｈ、１１Ｈを形成し、その当接面において旋回体１３と弁座１１の位置決めを行う。また、図７は弁座１１に内周環状溝１１Ａを形成した実施の形態２の場合において、旋回体１３及び弁座１１の径方向外側部分にそれぞれ当接面１３Ｈ、１１Ｈを形成し、その当接面において旋回体１３と弁座１１の位置決めを行う。更に、図８はスペーサ３０に内周環状溝３０Ａを形成した実施の形態３の場合において、旋回体１３及びスペーサ３０の径方向外側部分にそれぞれ当接面１３Ｈ、３０Ｈを形成し、その当接面において旋回体１３とスペーサ３０の位置決めを行う。
【００３０】
実施の形態４によれば、旋回体１３、弁座１１、又はスペーサ３０の位置決めを傾斜面で行うのではなく別個の当接面を設けることにより行うようにしたので、位置決めが簡単かつ容易に定まる効果がある。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、弁座に設けた内周環状溝により旋回室をしたので、燃料流の旋回力の強化及び安定化が図れるとともに、各部品を工作しやすく取り扱いやすい利点がある。
【００３２】
請求項２の発明によれば、旋回体と弁座の間に設けたスペーサ旋回室を構成する内周環状溝を形成したので、各部品を工作しやすく取り扱いやすい利点がある。
【００３３】
請求項３の発明によれば、旋回体とスペーサの位置決めを、径方向外側部分に設けた当接面で行うことにより、位置決めが簡単かつ容易に定まる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る筒内噴射用燃料噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。
【図２】実施の形態１の旋回体及び弁座の詳細を示す側面断面図である。
【図３】実施の形態１の旋回体の弁座側から見た正面図である。
【図４】実施の形態２による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。
【図５】実施の形態３による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。
【図６】実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。
【図７】実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。
【図８】実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図である。
【図９】従来の燃料噴射弁の構造及びスワーラを示す図である。
【符号の説明】
１ 筒内噴射用燃料噴射弁、３ 弁装置、９ 弁本体、１０ 燃料噴射孔、１１ 弁座、１２ ニードル弁（弁体）、１３ 旋回体、２４，１１Ａ，３０Ａ 内周環状溝、２５ 旋回溝、３０ スペーサ、１１Ｈ，１３Ｈ，３０Ｈ 当接面、Ｗ 旋回室。

Claims (3)

1. 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁体の周囲に配置され上記弁体を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、
   上記弁座には、上記弁体と上記弁座が離接するシート部の上流側であって、上記旋回体の旋回溝が接線方向に接続される位置に内周環状溝を形成し、この内周環状溝により旋回室を構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁体の周囲に配置され上記弁体を摺動可能に支持すると共に上記噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回体を備えた燃料噴射弁において、
   上記旋回体と上記弁座の間にスペーサを設け、このスペーサは上記旋回体の第１端面と接するように弁軸から所定角度弁座方向に傾斜している傾斜面を有し、この傾斜面の先端であって上記旋回体の旋回溝が接続される位置に旋回室を構成する内周環状溝を形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 上記旋回体と上記スペーサの位置決めを、上記旋回体及び上記スペーサの径方向外側部分に設けた当接面により行うことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。

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