JP3756251B2

JP3756251B2 - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3756251B2
Application number: JP14986196A
Authority: JP
Inventors: 原田　　明典; 公孝斎藤; 時男小浜
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2016-05-20
Also published as: JPH09310651A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁に関し、特に噴射燃料の微粒化を促進した燃料噴射弁の構造改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエンジンの燃料噴射弁は、動力性能向上、燃費の改善、排気エミッションの低減等を目的として、燃料噴射弁により噴射される燃料は、エアとの良好な混合を可能とするべく、微粒化が図られている。またエンジンの気筒には、吸気効率等を向上せしめるべくおのおのに一対の吸気ポートが設けられたものがあり、燃料噴射弁は、吸気管が上記吸気ポートのおのおのへと分岐する分岐部に設けられ、燃料は各吸気ポートへ同時に噴射される。
【０００３】
図１１（Ａ）はかかる燃料噴射弁の先端部の断面を示すもので、バルブボディ９１の弁座９１ａとこれに対して前後動するニードル９２とで弁部としてあり、その下流には噴孔９３１，９３２を形成した噴孔板９３が設けられている。噴孔９３１および９３２は吸気ポートの方向に偏角して形成されている。図１１（Ｂ）は噴孔板９３の上面図であり、同じ方向に偏角した複数の噴孔９３１および９３２は、その中心線に対して横列に配置されており、噴孔１つあたりの孔径を小さくすることで微粒化し噴霧状の燃料が噴射される。
【０００４】
図１２（Ａ）は上記燃料噴射弁の先端部における燃料の流れを示すもので、弁座９１ａとニードル９２の間隙（図１１（Ａ））から噴孔９３１，９３２に向かって燃料が流れる（図中、ｆで示す）が、図１２（Ｂ）に示すように、噴孔板９３の周縁より噴孔（図例では９３２）に向かう流れと噴孔板９３の中心から噴孔（図例では９３２）に周り込む流れがぶつかり合い、燃料の噴射方向や噴射量が安定しないバタツキが生じる。また図１２（Ｃ）に示すようにバルブボディ９１と噴孔板９３とで形成される隅部に燃料のよどみが生じ、エンジンが高温化するにつれて燃料がベーパー化し微粒化が損なわれる。そこで図１３に示すようにニードル９２の表面に斜めに溝９２１を形成し、噴孔板９３に向かう燃料が螺旋状に渦を形成するようにすることで燃料のバタツキやベーパー化を防止したものがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらニードルの表面に溝を形成するのでは溝の加工に手間がかかり生産性およびコスト的に満足できるものではない。
【０００６】
そこで本発明は低コストで、噴射される燃料のバタツキや燃料のベーパー化を防止できる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記載の発明では、バルブボディに軸方向に形成した燃料通路にこれを開閉するニードルを配置するとともに該バルブボディの先端面に平板状の噴孔板を取り付け、上記噴孔板には燃料が噴射される噴孔を、上記吸気管が接続される一対の吸気ポートの一方の側に偏角して形成した複数の第１の噴孔と、上記吸気ポートの他方の側に偏角して形成した複数の第２の噴孔との２種類設けている。吸気ポートの一方の側に偏角して形成した複数の第１の噴孔と、上記吸気ポートの他方の側に偏角して形成した複数の第２の噴孔とは、上記噴孔板の中心を通り上記噴孔が偏角する方向に対して平行な線で分かれる位置に、互いに上記噴孔板の中心をはさんで対称な位置に形成してあって、上記燃料通路から上記噴孔板へ向かう燃料が、上記噴孔板の上流側端面と上記ニードル先端部および上記バルブボディ内周壁で区画される空間において、上記噴孔板の中心周りに渦を巻く流れを形成するようにしたことを特徴とする。
【０００８】
上記平行な線で分かれる各半部に、噴孔が偏角する方向に沿って流れが形成されるが、この流れは上記噴孔板の中心の周りに同じ回転方向を向いているから、上記噴孔板の中心の周りに渦が形成される。しかして手間のかかる加工をすることなく、高い生産性かつ低コストで、噴射される燃料のバタツキや燃料のベーパー化が防止できる燃料噴射弁を得ることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明では、上記第１および第２の各噴孔は、偏角する方向に直線位置に設け、かつこれらの中心線が延長線上で交わるように偏角して形成することにより、請求項１記載の発明の作用とともに、噴孔から噴射された燃料がぶつかり燃料の微粒化が促進される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１に本発明の燃料噴射弁を示す。燃料噴射弁１はその先端が図略の吸気管内に向くように図略の吸気管の分岐部に取付けられる。そのハウジング１１は略円筒状で、その内部には円筒状の固定鉄芯６１が設けてあり、その一端６１１はハウジング１１の先端部１１１近くまで延び、他端６１２はハウジング１１の基部１１２より突出し図略の燃料ポンプと接続されている。またハウジング１１の先端部１１１に磁性材料でなる段付きの磁性パイプ６２が設けてあり、その小径部６２１がハウジング１１内に挿入されて固定鉄芯６１と非磁性パイプ６３を介して接続してある。
【００１１】
磁性パイプ６２の大径部６２２には環状のスペーサ６４を介してバルブボディ３が嵌設してあり、軸方向に形成された貫通穴３ａは先端側を円錐状に形成して後述するニードル４とともに弁部を構成する弁座３ｂとしてある。
【００１２】
バルブボディ３の先端面には、燃料が噴射される噴孔が形成された噴孔板２Ａが設けてあり、燃料は固定鉄芯６１、非磁性パイプ６３、磁性パイプ６２、スペーサ６４、バルブボディ３で形成される燃料流路１ａを通って供給される。
【００１３】
燃料流路１ａの先端側にはニードル４が設けてあり、バルブボディ３内に位置する先端部４１はバルブボディ３の弁座３ｂに着座する円錐状のシート部４ａが設けてある。
【００１４】
またニードル４は、先端部４１にはバルブボディ３の貫通穴３ａを摺動するガイド部４１１が設けてあり、基部４２には磁性パイプ６２および非磁性パイプ６３内に設けられて摺動する可動コア５７が溶接により連結してあり、軸方向に直動できる。なおニードル４のガイド部４１１および基部４２は外周が４面幅に切削してあり、燃料の流通を容易にしている。
【００１５】
固定鉄芯６１内にはスプリング５５が設けてあり、ニードル４を先端方向へ付勢している。固定鉄芯６１内にはまた、円筒状のアジャスティングパイプ５６が螺入してあり、軸方向位置を調節することによりスプリング５５のニードル４への付勢力が調整される。
【００１６】
また固定鉄芯６１内には、他端６１２側にフィルタ６５が設けてあり、燃料噴射弁１に流入する燃料中のゴミ等を除去するようになっている。
【００１７】
またハウジング１１と固定鉄芯６１、非磁性パイプ６３、磁性パイプ６２の間には、これらと同軸に外側より磁性材料からなる略円筒状のヨーク５１、樹脂製のスプール５２が設けてあり、スプール５２には電磁コイル５３が巻装してある。電磁コイル５３はハウジング１１の側面より突出するコネクタ１２に設けられたターミナル５４と電気的に接続してあり、ターミナル５４と接続される電子制御装置から給電されるようになっている。
【００１８】
図２は噴孔板２Ａをニードル４の方から見た上面図で、噴孔板２Ａは吸気ポートが左右に位置する向きに描かれている。噴孔板２Ａは、その中心Ｏを通り左右方向に引いた直線Ｃ１で分けられる２つの半部２ａ，２ｂのおのおのに２個所ずつ第１の噴孔たるオリフィスホール２１，２２および第２の噴孔たるオリフィスホール２３，２４が形成してある。
【００１９】
図２（Ｂ）および図２（Ｃ）はオリフィスホール２１，２２の断面およびオリフィスホール２３，２４の断面で、オリフィスホール２１，２２は、右側に偏角して形成してあり、右側の吸気ポートに向いている。オリフィスホール２３，２４は、左側に偏角して形成してあり、左側の吸気ポートに向いている。ここでオリフィスホール２１，２２，２３，２４の穴開け角度θ1 ，θ2 ，θ3 ，θ4 は同じにしてある。
【００２０】
また図２（Ａ）において、オリフィスホール２１，２２およびオリフィスホール２３，２４は、形成位置が上記直線Ｃ１から間隔Ｌ2 ／２離れた場所に引いた平行な線Ｃ２，Ｃ３上で、かつ中心Ｏを通り直線Ｃ１に直角な線Ｃ１’の左右に間隔Ｌ1 ／２離れた場所に引いた平行な線Ｃ４，Ｃ５上の位置としてある。すなわちオリフィスホール２１〜２４は、中心Ｏが真ん中にある長方形の各頂点に形成され、半部２ａに形成されたオリフィスホール２１と半部２ｂに形成されたオリフィスホール２３、半部２ａに形成されたオリフィスホール２２と半部２ｂに形成されたオリフィスホール２４は中心Ｏをはさんで対称な位置としてある。また本実施形態ではＬ1 ，Ｌ2 は等しくしてある。
【００２１】
上記燃料噴射弁の作用を説明する。図１において図略の電子制御装置によってターミナル５４を介して電磁コイル５３に励磁電流が流れる。それによってニードル４および可動コア５７がスプリング５５の付勢力に抗して固定鉄芯６１の方向へ吸引され，ニードル４は、ガイド部４１１がスペーサ６４の端面と当接する位置に位置決めされる。しかしてニードル４のシート部４ａが弁座３ｂより離間し、図略の燃料ポンプから燃料が燃料流路１ａを通って噴孔板２Ａに圧送される。
【００２２】
図３は吸気管７の分岐部７１に設けられた燃料噴射弁１の噴孔板２Ａから燃料が噴射される様子を示すもので、噴孔板２Ａの、右側に偏角したオリフィスホール２１および２２（図２）からは右側の吸気ポート８Ｒへ向けて噴霧状の燃料Ｊ１およびＪ２が噴射され、左側に偏角したオリフィスホール２３および２４（図２）からは左側の吸気ポート８Ｌへ向けて噴霧状の燃料Ｊ３およびＪ４が噴射される。
【００２３】
図４（Ａ）はニードル４のシート部４ａと弁座３ｂ間（図１）を通って噴孔板２Ａのオリフィスホール２１〜２４に向かう燃料の流れｆの分布を示すもので、半部２ａではオリフィスホール２１，２２が右側に偏角しているから噴孔板２Ａの周縁からオリフィスホール２１，２２を巻くようにしながらオリフィスホール２１，２２の開口縁の左半部側からオリフィスホール２１，２２に案内される流れが形成され、半部２ｂでは噴孔板２Ａの周縁からオリフィスホール２３，２４を巻くようにしながらオリフィスホール２３，２４の開口縁の右半部側からオリフィスホール２３，２４に案内される流れが形成され、全体として反時計方向の渦Ｆができる。
【００２４】
しかして図４（Ｂ）に示すように、燃料はオリフィスホール（図例では２２）を巻くようにしながらオリフィスホールに流れ込むから燃料がぶつかり合うことなくスムーズな流れが形成され、燃料の噴射方向や噴射量が安定する。また図４（Ｃ）に示すように、ニードル４のシート部４ａと弁座３ｂ間を通った燃料は、螺旋状に渦を描きながら噴孔板２Ａに向かって流れていくからよどみが生じることがない。したがってエンジンが高温化しても燃料がベーパー化することなく、微粒化が損なわれることはない。
【００２５】
（第２実施形態）
図５（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に本発明の第２の燃料噴射弁の噴孔板２Ｂを示す。図中、図２と同一番号を付したものは実質的に同じ作用をするので第１実施形態との相違点を中心に説明する。噴孔板２Ｂは図２の噴孔板２Ａのオリフィスホール２１〜２４の形成位置を変えたもので、噴孔板２Ａとの相違点はオリフィスホール２１，２２間および２３，２４間の間隔Ｌ1 、オリフィスホール２１，２４間および２２，２３間の間隔Ｌ2 を異なる長さとした点で、図例ではＬ1 ＞Ｌ2 である。オリフィスホール２１〜２４がかかる形成位置の噴孔板２Ｂも、ニードルのシート部と、弁座間を通った燃料がオリフィスホール２１〜２４を巻くようにしながら流れ、渦が形成される。
【００２６】
（第３実施形態）
図６に本発明の第３の燃料噴射弁の噴孔板２Ｃを示す。図中、図２と同一番号を付したものは実質的に同じ作用をするので第１実施形態との相違点を中心に説明する。噴孔板２Ｃは、図２の噴孔板２Ａのオリフィスホール２１〜２４の形成位置を変えたもので、半部２ａに形成したオリフィスホール２１と半部２ｂに形成したオリフィスホール２４とは、線Ｃ１’に平行な線Ｃ５上に形成してあり、半部２ａに形成したオリフィスホール２２と半部２ｂに形成したオリフィスホール２３とは、線Ｃ１’に平行な別の線Ｃ４上に形成してある。そしてオリフィスホール２１と２３とは線Ｃ１との間隔が等しくしてあり、中心Ｏをはさんで対称な位置としてある。またオリフィスホール２２と２４とは線Ｃ１との間隔が等しくしてあり、中心Ｏをはさんで対称な位置としてある。ここでオリフィスホール２１とオリフィスホール２２とは線Ｃ１との間隔が異なり、線Ｃ１に平行な直線上に位置していない。このようなオリフィスホール形成位置としても、ニードルのシート部と、弁座間を通った燃料がオリフィスホール２１〜２４を巻くようにしながら流れ、渦が形成される。
【００２７】
（第４実施形態）
図７に本発明の第４の燃料噴射弁の噴孔板２Ｄを示す。噴孔板２Ｄは、図２の噴孔板２Ａのオリフィスホール２１〜２４の形成位置を変えたもので、半部２ａに形成したオリフィスホール２１，２２は、線Ｃ２上に形成してあり、半部２ｂに形成したオリフィスホール２３，２４は、線Ｃ３上に形成してある。そしてオリフィスホール２１と２３とは線Ｃ’との間隔が等しくしてあり、中心Ｏをはさんで対称な位置としてある。またオリフィスホール２２と２４とは線Ｃ１’との間隔が等しくしてあり、中心Ｏをはさんで対称な位置としてある。ここでオリフィスホール２１とオリフィスホール２４とは線Ｃ１’との間隔が異なり、線Ｃ１’に平行な直線上に位置していない。このようなオリフィスホール形成位置としても、ニードルのシート部と、弁座間を通った燃料がオリフィスホール２１〜２４を巻くようにしながら流れ渦が形成される。
【００２８】
（第５実施形態）
図８に本発明の第５の燃料噴射弁の噴孔板２Ｅを示す。図中、図２と同一番号を付したものは実質的に同じ作用をするので第１実施形態との相違点を中心に説明する。第１〜４実施形態ではオリフィスホールの形成数を４としたが、本実施形態の噴孔板２Ｅは、オリフィスホールの形成数を６としたもので、線Ｃ２上には右側に偏角した第１の噴孔たるオリフィスホール２０１，２０２，２０３が形成してあり、線Ｃ３上には左側に偏角した第２の噴孔たるオリフィスホール２０４，２０５，２０６が形成してある。かつ真ん中のオリフィスホール２０２，２０５は、形成位置を線Ｃ１’上としてあり、オリフィスホール２０１，２０３は、形成位置をオリフィスホール２０２の左右の等間隔位置としてあり、オリフィスホール２０６，２０４は、形成位置をオリフィスホール２０５の左右の等間隔位置としてある。
【００２９】
しかして半部２ａに形成したオリフィスホール２０１と半部２ｂに形成したオリフィスホール２０４、半部２ａに形成したオリフィスホール２０２と半部２ｂに形成したオリフィスホール２０５、半部２ａに形成したオリフィスホール２０３と半部２ｂに形成したオリフィスホール２０６は、形成位置が中心Ｏをはさんで対称な位置となる。このようにオリフィスホールの形成数を６とした噴孔板でも、ニードルのシート部と、弁座間を通った燃料がオリフィスホール２０１〜２０６を巻くようにしながら流れ、渦が形成される。
【００３０】
なおオリフィスホール２０１，２０６は、その形成位置を線Ｃ１’に平行に下方にずらし、オリフィスホール２０３，２０４は、その形成位置を線Ｃ１’に平行に上方に、オリフィスホール２０１，２０６をずらした距離と同じ長さずらしてもよい。またオリフィスホール２０１，２０２，２０３および２０４，２０５，２０６は、形成位置を左右逆方向に同じ長さだけずらしてもよい。
【００３１】
（第６実施形態）
図９に本発明の第６の燃料噴射弁の噴孔板２Ｆを示す。図中、図２と同一番号を付したものは実質的に同じ作用をするので第１実施形態との相違点を中心に説明する。噴孔板２Ｆは、図２の噴孔板２Ａのオリフィスホール２１〜２４の穴開け角度θ1 ，θ2 ，θ3 ，θ4 を変えたもので、図９（Ｂ），（Ｃ）に示すように半部２ａに形成したオリフィスホール２１，２２は穴開け角度がθ1 ＞θ2 としてあり、オリフィスホール２１，２２の中心線がその延長線上で交わるようになっている。また半部２ｂに形成したオリフィスホール２３，２４は穴開け角度がθ3 ＞θ4 としてあり、オリフィスホール２３，２４の中心線がその延長線上で交わるようになっている。また本実施形態ではオリフィスホール２１，２２間の間隔Ｌ3 とオリフィスホール２３，２４間の間隔Ｌ4 とは等しくしてある。
【００３２】
図１０（Ａ），（Ｂ）は燃料噴射弁から燃料が噴射される様子を示すもので、オリフィスホール２１，２２（図９）は、その中心線が右側の吸気ポート８Ｒの手前で交わるようにしてあるから、これより噴射された噴霧状の燃料Ｊ１，Ｊ２が吸気ポート８Ｒの手前でぶつかりさらに微粒化した噴霧Ｊ５となる。またオリフィスホール２３，２４（図９）も、これより噴射された噴霧状の燃料Ｊ３，Ｊ４が左側の吸気ポート８Ｌの手前でぶつかりさらに微粒化した噴霧Ｊ６となる。なお噴霧の液滴粒径はオリフィスホールから噴射される燃料がぶつかり合う衝突角度θ５，θ６に依存するが、衝突角度θ5 およびθ6 は穴開け角度θ1 ，θ2 、オリフィスホール２１，２２間の間隔Ｌ3 および穴開け角度θ3 ，θ4 、オリフィスホール２３，２４間の間隔Ｌ4 の変更で調節できる。
【００３３】
なおその他の実施形態として、図２において、オリフィスホール２１〜２４を線Ｃ１’上に、オリフィスホール２１と２４および２２と２３が中心Ｏをはさんで対称となる位置に形成しても、ニードルのシート部と、弁座間を通った燃料がオリフィスホール２１〜２４を巻くようにしながら流れ、渦が形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の燃料噴射弁の断面図である。
【図２】（Ａ）は本発明の第１の燃料噴射弁の要部の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図３】本発明の第１の燃料噴射弁の作動を説明する斜視図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は本発明の第１の燃料噴射弁の作動を説明する第１、第２、第３の図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第２の燃料噴射弁の要部の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】本発明の第３の燃料噴射弁の要部の上面図である。
【図７】本発明の第４の燃料噴射弁の要部の上面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の第５の燃料噴射弁の要部の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第６の燃料噴射弁の要部の上面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】（Ａ）は本発明の第６の燃料噴射弁の作動を説明する斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸ矢視図である。
【図１１】（Ａ）は従来の燃料噴射弁の要部の断面図であり、（Ｂ）は従来の燃料噴射弁の要部の一部分の上面図である。
【図１２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は従来の燃料噴射弁の課題を説明する第１、第２、第３の図である。
【図１３】（Ａ）は従来の別の燃料噴射弁の要部の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射弁
１ａ燃料流路
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ噴孔板
２ａ，２ｂ半部
２１，２２，２３，２４，２０１，２０２，２０３，２０４，２０５，２０６オリフィスホール（噴孔）
Ｏ中心
Ｃ１線
７吸気管
７１分岐部
８Ｌ，８Ｒ吸気ポート

Claims

二股に分岐する吸気管の分岐部に設けられた燃料噴射弁であって、バルブボディに軸方向に形成した燃料通路にこれを開閉するニードルを配置するとともに該バルブボディの先端面に平板状の噴孔板を取り付け、上記噴孔板には燃料が噴射される噴孔を、上記吸気管が接続される一対の吸気ポートの一方の側に偏角して形成した複数の第１の噴孔と、上記吸気ポートの他方の側に偏角して形成した複数の第２の噴孔との２種類設けて上記吸気ポートのおのおのに同時に燃料を噴射する燃料噴射弁において、上記第１の噴孔を、上記噴孔板の中心を通り上記噴孔が偏角する方向に対して平行な線で分けられる２の半部の一方に形成し、上記第２の噴孔を、上記半部の他方の上記第１の噴孔と上記噴孔板の中心をはさんで対称な位置に形成し、上記燃料通路から上記噴孔板へ向かう燃料が、上記噴孔板の上流側端面と上記ニードル先端部および上記バルブボディ内周壁で区画される空間において、上記噴孔板の中心周りに渦を巻く流れを形成するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１記載の燃料噴射弁において、上記第１および第２の各噴孔は、偏角する方向に直線位置に設け、かつこれらの中心線が延長線上で交わるように偏角して形成した燃料噴射弁。