JP4536129B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

Description

この発明は、主に内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射装置に関するものである。

従来の燃料噴射装置として、燃料噴射孔を有する弁座と、この弁座の燃料噴射孔を開閉する例えばニードル弁などの開閉弁とを有する燃料噴射弁を設け、外部から供給される燃料を燃料噴射孔に供給するものがある。

図８は従来の燃料噴射装置を示す断面図、図９は図８の弁座付近を示す拡大断面図、図１０は図９における弁座内での燃料の流れを模式的に示す拡大断面図である。これら各図において、１は燃料噴射装置、２は燃料噴射装置１の外部ハウジング、３は燃料噴射弁であり、弁本体３１、燃料噴射孔４１を有する弁座４、この弁座４の燃料噴射孔４１を開閉する例えばニードル弁からなる開閉弁５（以下、ニードル弁と称す）、旋回体６の各部品がアッセンブルされた構造を有している。旋回体６は図示しない燃料供給管から供給される燃料に旋回エネルギーを与えて弁座４の燃料噴射孔４１に供給する。７は電磁コイル７１その他を有し、ニードル弁５を作動させる弁作動装置である。

なお、弁座４の燃料噴射孔４１は燃料噴射孔３の中心軸に対し傾斜されている。４２は弁シート面、４３はテーパ面である。弁作動装置７の電磁コイル７１を励磁してニードル弁５を燃料噴射孔３の中心軸方向の上方向に吸引して燃料噴射孔４１を開弁し、外部より供給される燃料を旋回体６により旋回エネルギーを与え、弁座４において弁シート面４２、テーパ面４３、燃料噴射孔４１の内壁面に沿って旋回しながら下流側へと流れ燃料噴射孔４１出口より噴射させる。

以上のような従来の燃料噴射装置においては、燃料噴射孔４１は燃料噴射弁３の中心軸に対し傾斜した構造となっており、この燃料噴射孔４１の傾斜に伴い燃料の流れが燃料噴射孔４１内で軸対称とならず、噴霧が非対称、即ち、周方向で不均一な状態となるが、この従来の燃料噴射装置においては燃料噴射孔４１の長さを全内周面にわたって略対称とし噴霧分布を均一化することを狙っている。

特許第３６１４３８１号公報

上述した従来の燃料噴射装置においては、燃料噴射孔４１へ流入する際の燃料流れが曲がり損失の左右差によって不均一化となることに対する制御について具体的に考慮されていない状態であり、噴霧不均一化の抑制としては不十分なものである。

燃料噴射孔４１を傾斜させたことによる燃料流れの不均一化の発生原因の一つに、燃料噴射孔４１に流入する際の燃料の流れの曲がり損失が周方向（図においては左右）で不均一になることがある。この状態について図１０にて説明する。図１０は燃料噴射弁３内での燃料の流れを模式的に示す拡大断面図である。弁座４を流れる燃料は旋回体６によって付与された旋回エネルギーにより弁シート面４２、テーパ面４３、燃料噴射孔４１内において内壁面に沿って流れる。この燃料の流れをＣ１，Ｃ２で示す。燃料流れＣ１，Ｃ２は弁シート面４２とテーパ面４３とのつなぎ部Ａ１，Ａ２、テーパ面４３と燃料噴射孔４１とのつなぎ部Ｂ１，Ｂ２において、流れ角度変化によって燃料の流れの曲がり損失による速度低下（流量低下）が生じる。このとき、燃料噴射孔４１が傾斜したことにより、テーパ面４３部から燃料噴射孔４１への流入時の曲がり損失が図中左側Ｂ１と図中右側Ｂ２とで異なることで流れの周方向の不均一が発生する。これは燃料噴射孔４１が傾斜したことにより必然的に生じるものであるが、上述した従来の燃料噴射装置ではこれに対する対策が示されておらず、噴霧不均一化の制御として不十分なものとなっている。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、弁座と燃料噴射孔のなす角に左右差があることにより生じる噴霧の不均一を抑制することができる燃料噴射装置を提供することを目的とする。

この発明は、燃料噴射孔を有する弁座と、弁座の燃料噴射孔を開閉する開閉弁とを有する燃料噴射弁、燃料噴射弁の開閉弁を燃料噴射弁の中心軸方向に作動させる弁作動装置を備え、燃料噴射孔は燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜され、弁作動装置の作動により、開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたものである。

また、開閉弁の開弁方向側上部に傾斜部を設け、この傾斜部により開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたものである。

また、開閉弁の開弁方向の移動量を規制するストッパを設け、このストッパの開閉弁と当接する面を傾斜状に形成し、開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたものである。

また、開閉弁の開弁方向の移動量を規制するストッパを設け、開閉弁のストッパ当接部に形成された傾斜部とを設け、開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたものである。

また、弁作動装置の開閉弁当接部に傾斜部を設け、この傾斜部により開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜して燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に開弁するようにしたものである。

また、開閉弁はニードル弁からなるものである。

この発明の燃料噴射装置によれば、開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜して開弁するようにしたことにより、噴霧の不均一を抑制することができる。

また、開閉弁の開弁方向の移動量を規制するストッパを設け、このストッパの開閉弁と当接する面を傾斜状に形成することにより、容易に開閉弁を燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜して開弁することができ、噴霧の不均一を抑制することができる。

また、燃料噴射孔は燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜され、この燃料噴射孔の傾斜方向と所定の方向に傾斜させるように開閉弁を開弁することにより、噴霧の不均一をさらに抑制することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１を図１〜図３に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射装置を示す断面図、図２は開閉弁上部付近を示す拡大断面図、図３は弁座付近を示す拡大断面図である。これら各図において、１は燃料噴射装置、２は外部ハウジング、３は燃料噴射弁、３１は弁本体、４は弁座、４１は燃料噴射孔であり、燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜されて形成されている。５開閉弁としてのニードル弁、６は旋回体、７は弁作動装置、７１は電磁コイルである。

次に動作について説明する。ニードル弁５が弁作動装置７の電磁コイル７１により燃料噴射弁３の中心軸Ｐ方向の上方向に吸引されると、ニードル弁５の上部が弁作動装置７のニードル弁５との当接部７２に突き当たることで移動量が規制される。ニードル弁５の弁作動装置７当接面５Ａにはメッキ５１が施されており、メッキ量でエアギャップ量を規定する。ニードル弁５の弁作動装置７当接面５Ａは燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対して垂直ではなく傾斜して形成されており、ニードル弁５が弁作動装置７に突き当たるとニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜することになる。したがって、図３に示すように弁座４付近において、ニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向である矢印Ｑ方向に傾斜し、ニードル弁５と弁座４との間に形成される燃料通路Ｄは周方向で不均一となる。即ち、ニードル弁５の傾斜方向側の燃料通路Ｄ２が反対側の燃料通路Ｄ１より狭くなる。これにより、ニードル弁５の傾斜方向を適切な方向に配置し、燃料噴射弁３をアッセンブルすることによってニードル弁５と弁座４との間に形成される燃料通路Ｄが周方向で不均一となり、周方向の流路面積を調整することができる。即ち、周方向の噴霧の濃淡を調整することができ、エンジンに合わせた噴霧を形成することができるので、燃焼性の向上、未燃成分の抑制を実現することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２を図４〜図６に基づいて説明する。図４はこの発明の実施の形態２による燃料噴射装置を示す断面図、図５は開閉弁上部付近を示す拡大断面図、図６は弁座付近を示す拡大断面図である。これら各図において、１は燃料噴射装置、２は外部ハウジング、３は燃料噴射弁、３１は弁本体、４は弁座、４１は燃料噴射孔、５開閉弁としてのニードル弁、６は旋回体、７は弁作動装置、７１は電磁コイルである。８はニードル弁５の開弁方向、即ち、燃料噴射弁３の中心軸Ｐ方向の上方向の移動量を規制するストッパであり、ニードル弁５との当接面８ａを傾斜状に形成し、その当接面８ａにニードル弁５の上部が突き当たることでニードル弁５の移動が規制される。

次に動作について説明する。ニードル弁５が弁作動装置７の電磁コイル７１により燃料噴射弁３の中心軸Ｐ方向の上方向に吸引されると、ニードル弁５の上部がストッパ８のニードル弁５との当接面８ａに突き当たることで移動量が規制される。ストツパ８のニードル弁５との当接面８ａに燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対して垂直ではなく傾斜して形成されており、ニードル弁５がストツパ８に突き当たるとニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜することになる。したがって、図６に示すように弁座４付近において、ニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向である矢印Ｑ方向に傾斜し、ニードル弁５と弁座４との間に形成される燃料通路Ｄは周方向で不均一となる。即ち、ニードル弁５の傾斜方向側の燃料通路Ｄ２が反対側の燃料通路Ｄ１より狭くなる。これにより、ニードル弁５の傾斜方向を適切な方向に配置し、燃料噴射弁３をアッセンブルすることによってニードル弁５と弁座４との間に形成される燃料通路Ｄが周方向で不均一となり、周方向の流路面積を調整することができる。即ち、周方向の噴霧の濃淡を調整することができ、エンジンに合わせた噴霧を形成することができるので、燃焼性の向上、未燃成分の抑制を実現することができる。

また、ニードル弁５の開弁方向の移動量を規制するストッパ８のニードル弁５との当接面８ａを傾斜状に形成したことにより、ニードル弁５を燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に容易に傾斜させることができる。

また、ストッパ８は燃料噴射弁３と弁作動装置７との間で完全に固定されているため、経年変化でニードル弁５の傾斜方向が回転しずれる心配がなく、適切な方向にストッパ８の傾斜方向を配置し固定すればニードル弁５の傾斜方向が規定でき、位置決めが容易となる。さらに、簡易な構造にて噴霧の濃淡を調整することができ、噴霧特性のばらつき低減による歩留まり向上を図ることができる。

また、ストッパ８のニードル弁５との当接面８ａの傾斜状の形成は、例えばプレス加工、冷鍛加工、放電加工等により容易に加工して製作することができる。

実施の形態３．
上述した実施の形態２においては、ストッパ８のニードル弁５との当接面８ａを傾斜状に形成してニードル弁５を燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁する場合について述べたが、ストッパ８のニードル弁５との当接面８ａは傾斜状に形成せずに、ニードル弁５のストッパ８当接部に傾斜部を設け、この傾斜部によりニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしてもよい。

実施の形態４．
上述した実施の形態１においては、ニードル弁５の弁作動装置７当接面５Ａを燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対して垂直ではなく傾斜させ、ニードル弁５が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたが、ニードル弁５の弁作動装置７当接面５Ａは傾斜状に形成せずに、弁作動装置７のニードル弁５当接部を傾斜状に形成することにより、ニードル弁５を燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしてもよい。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５を図７に基づいて説明する。図７は弁座付近を示す拡大断面図である。弁座４の燃料噴射孔４１は燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し矢印Ｒ方向に傾斜され、燃料噴射孔４１の傾斜方向と反対方向に傾斜されるようにニードル弁５を開弁するようになっている。図は一例として、ニードル弁５の傾斜方向Ｑを燃料噴射孔４１の傾斜方向Ｒに対し周方向で１８０度回転させた方向に配置した場合を示している。

燃料噴射孔４１が燃料噴射弁３の中心軸Ｐに対し傾斜している場合、燃料が燃料噴射孔４１に流入する際の流れの曲がり損失が周方向に不均一になり、噴霧の不均一の原因の一つであるが、燃料噴射孔４１の傾斜方向Ｒと反対側の燃料の流れＣ２が燃料噴射孔４１の傾斜方向Ｒの燃料の流れＣ１より流れやすく液膜厚さも厚くなり、円周方向の燃料の流れの不均一を打ち消すことができ、周方向の噴霧均一化を実現することができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態１による燃料噴射装置における開閉弁上部付近を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態１による燃料噴射装置における弁座付近を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態２による燃料噴射装置を示す断面図である。 この発明の実施の形態２よる燃料噴射装置における開閉弁上部付近を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態２による燃料噴射装置における弁座付近を示す拡大断面図である。 この発明の実施の形態５による燃料噴射装置における弁座付近を示す拡大断面図を示す斜視図である。 従来の燃料噴射装置を示す断面図である。 従来の燃料噴射装置における弁座付近を示す拡大断面図である。 従来の燃料噴射装置における弁座内での燃料の流れを模式的に示す拡大断面図である。

符号の説明

１：燃料噴射装置、３：燃料噴射弁、４：弁座、４１：燃料噴射孔、５：開閉弁、７：弁作動装置、８：ストッパ。

Claims (6)

1. 燃料噴射孔を有する弁座と、上記弁座の上記燃料噴射孔を開閉する開閉弁とを有する燃料噴射弁、上記燃料噴射弁の開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸方向に作動させる弁作動装置を備え、上記燃料噴射孔は上記燃料噴射弁の中心軸に対し傾斜され、上記弁作動装置の作動により、上記開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸に対し上記燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 上記開閉弁の開弁方向側上部に傾斜部を設け、上記傾斜部により上記開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸に対し上記燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 上記開閉弁の開弁方向の移動量を規制するストッパを設け、上記ストッパの上記開閉弁と当接する面を傾斜状に形成し、上記開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸に対し上記燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 上記開閉弁の開弁方向の移動量を規制するストッパを設け、上記開閉弁の上記ストッパ当接部に形成された傾斜部とを設け、上記開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸に対し上記燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
5. 上記弁作動装置の上記開閉弁当接部に傾斜部を設け、上記傾斜部により上記開閉弁を上記燃料噴射弁の中心軸に対し上記燃料噴射孔の傾斜方向と反対方向に傾斜して開弁するようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
6. 上記開閉弁はニードル弁からなることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の燃料噴射装置。

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