JP5932109B1 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1、2に記載された先行技術では、旋回流れを形成することにより微粒化を図るために様々な検討がなされている。
案内通路によって整流及び加速された流れがスワール室へ流入し、燃料はスワール室で旋回流れとなり、その後噴孔内を旋回しながら噴孔プレート出口から噴射された噴霧は、中空円錐状の噴霧となって微粒化が促進するとされている。
特許文献2の請求項14では、弁開口に対して半径方向間隔を置いて配置された単一の噴射孔が存在しており、該単一の噴射孔の渦流形成室に、互いに鏡像対称的に配置された円弧状の2つの渦流形成通路が案内されている構成となっている。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
以下、図1から図4に基づき、請求項1に対応する実施の形態1に係る燃料噴射弁を説明する。
図1はこの発明の実施の形態1における燃料噴射弁を示す断面図、図2は燃料噴射弁先端部を示し、(a)は断面図、(b)は図(a)中のZ−Z線を矢印方向に見た平面図、図3は図2(b)の平面拡大図、図4は燃料噴射弁先端部の燃料流れを示した説明図である。
弁本体11はコア6の外径部に圧入後、溶接されている。アマチュア8は弁体10に圧入後、溶接されている。弁座12には弁座の弁座開口部12bに設けられた噴孔プレート13が結合されている。噴孔プレート13には板厚方向に貫通する複数の噴孔14が設けられている。
エンジンの制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁のコイル7に電流が通電される。この通電によってアマチュア8、コア6、ハウジング5、弁本体11で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア8はコア6側へ吸引動作し、アマチュア8と一体構造である弁体10が弁座シート部12aから離れて隙間が形成される。
この隙間の形成により、燃料は弁体10の先端部に溶接されたボール15の面取部15aから弁座シート部12aと弁体10の隙間を通って、複数の噴孔14からエンジン吸気通路に噴射される。
実施の形態1では、図2、図3に示すように、噴孔プレート13の上流側の一部を窪ませることにより、旋回室19と、噴孔プレート上流側平面において弁座中心軸Aを中心とした円周方向から旋回室19に燃料を導入する第1旋回用通路18aと、この第1旋回用通路18aと噴孔14を介して対向し且つ反対方向から旋回室19へ燃料を導入する第2旋回用通路18bを形成しており、噴孔14は旋回室19ごとに設けられ1対1で開口している。
また、共通燃料導入路17の弁座開口部側端部は、共通燃料導入路17の幅を直径Hとする断面が半円形状に形成され、共通燃料導入路17の旋回用通路側端部には、弁座12の中心軸側に向かって突出した燃料分岐部20(後述)が設けられている。
また、隣り合う2つの旋回室19に挟まれて隣接している2つの旋回用通路18と弁座開口部12bを結ぶ共通燃料導入路17を設けたことにより、それぞれの旋回用通路18に対し燃料を導く燃料導入路が1対1で設けられている場合と比較すると、旋回室19や通路の配置が容易になる。そのため、多噴孔化することが容易となるだけでなく、旋回室及び通路同士の間隔を確保しつつもコンパクトな構成に収めデッドボリュームを小さくできるため、噴射開始直後から良好な微粒化噴霧が得られる。
ンパクトな構成にできるため、デッドボリュームを小さく抑えられ、噴射開始直後の微粒化の悪化を回避することができる。
図5に基づき、請求項2に対応する実施の形態2に係る燃料噴射弁を説明する。
図5は燃料噴射弁先端部の平面図である。
この実施の形態2では、図5に示すように共通燃料導入路170を湾曲させ、燃料分岐部20は共通燃料導入路170の中央線(中心軸)170C上に来るように設けられている。
このように、燃料分岐部20を共通燃料導入路170の中央線(中心軸)170C上に来るようにしたので、燃料流れ25は、燃料分岐部20によって、2つの旋回用通路18に均等に分配されることになる。したがって旋回室19で生じる旋回流れは、より均質なものとなり微粒化が促進される。
図6に基づき、請求項3に対応する実施の形態3に係る燃料噴射弁を説明する。
図6は燃料噴射弁先端部の平面図である。
図6において、旋回室19の内壁と噴孔14の中心Cとの距離dを、第1旋回用通路18aの幅Wa、第2旋回用通路18bの幅Wbよりも大きくとることによって、対向する2つの旋回用通路18から流入する燃料流れ同士が衝突することを防いでいる。これにより、旋回室19の内壁に沿った旋回流れを強化することができるため、微粒化が促進される。
図7、8に基づき、請求項4に対応する実施の形態4に係る燃料噴射弁を説明する。
図7は燃料噴射弁先端部の平面図、図8は燃料噴射弁を下流側すなわち図7の反対方向である噴孔14の出口側から見た説明図である。
実施の形態4では、図7に示すように全ての旋回流れ22の旋回方向を同一方向とすることにより、図8に示すように、全ての噴孔14から円錐状に噴射される液膜噴流23の旋回方向を同一方向としている。このように旋回方向を同一方向とすることにより、隣り合う液膜噴流23が干渉する部分で旋回方向が対向する向きとなるため、噴流同士の衝突により微粒化が促進される。
図9に基づき、請求項5に対応する実施の形態5に係る燃料噴射弁を説明する。
図9は、燃料噴射弁を下流側から見た説明図である。
実施の形態5では、図9に示すように、噴孔14から円錐状に噴射される液膜噴流のうち、一部の液膜噴流23aの旋回方向を、他の液膜噴流23の旋回方向に対し反対方向としている。
このように一部の液膜噴流23aの旋回方向を、他の液膜噴流23の旋回方向に対し反対方向とすることで、一部の液膜噴流23aとの間で、干渉部分の旋回方向が同じ方向になる。ここで、干渉部分の旋回方向が弁座中心軸から見て放射方向になっている箇所については、干渉の効果により噴流が合流する方向への噴霧の広がり24が生じるため、偏平噴霧など噴霧形状を自由に形成することができる。
図10、11に基づき、請求項6に対応する実施の形態6に係る燃料噴射弁を説明する。
図10は燃料噴射弁先端部の断面図、図11は燃料噴射弁を下流側から見た説明図である。
実施の形態6では、図10に示すように、旋回室19は4室であり、隣り合う液膜噴流23の旋回方向を互いに反対方向とすることで、図11で示すように2方向への噴霧の広がり24が得られるため、扁平な集合噴霧形状を得ることができる。一般的に吸気管形状は扁平形状であることから、噴霧形状も扁平とすることで燃料付着を抑制しつつも噴霧を広げ微粒化が図れるため、燃焼性が向上する。
図12に基づき、請求項7に対応する実施の形態7に係る燃料噴射弁を説明する。
図12(a)は燃料噴射弁先端部の平面図、(b)は図(a)中のY−Y線を矢印方向に見た断面図である。
実施の形態7では、図12(b)に示すように、隣接する2つの噴孔14から円錐状に噴射される液膜噴流23が分裂する位置での液膜の半径をそれぞれr1、r2としたとき、隣接する2つの噴孔間距離L1との関係をL1<r1+r2とする。この寸法関係に設定することにより、液膜噴流23同士が確実に衝突するため、同一旋回方向であれば微粒化の効果が、反対の旋回方向であれば噴霧の飛散効果が得られる。
図13に基づき、請求項8に対応する実施の形態8に係る燃料噴射弁を説明する。
図13は燃料噴射弁先端部の断面図である。
実施の形態8では、図13に示すように、第1旋回用通路18aの流路断面積をSa、第2旋回用通路18bの流路断面積をSbとし、それぞれの旋回用通路18と旋回室19との接続部(合流部)において、それぞれの旋回用通路18の中央部における燃料流れ25の方向に仮想線La、Lbを引き、旋回室19中心Cから仮想線La、Lbまでの距離をそれぞれra、rbとしたとき、Sa×ra=Sb×rbの関係に設定している。
a=Sb×rbとなる。
よって、第1旋回用通路18aと第2旋回用通路18bが生成する旋回流の勢いが等しくなるため、噴孔周りに形成される旋回流はより均質なものとなり、微粒化が促進される。
請求項9に対応する実施の形態9では、前記した各噴孔14を、プレス加工にて下流側から打ち抜くことで形成することを特徴としている。
燃料噴射弁の噴孔14は、コストや加工性を考慮してプレス加工にて形成することが一般的であるが、打ち抜いた際に出口側に破断面が生じる。この破断面が噴孔下流側に存在すると、噴射量のばらつきや、噴霧の広がり角にばらつきが生じる。
そこで、噴孔をプレス加工にて下流側から打ち抜くことで、噴孔下流側には破断面ではなく、せん断面が現れるので、前述した噴射量のばらつきや、噴霧広がり角のばらつきを抑えることができる。
このように、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
13:噴孔プレート、 14:噴孔、 17:共通燃料導入路、 18:旋回用通路、
18a:第1旋回用通路、 18b:第2旋回用通路、 19:旋回室、
20:燃料分岐路、 21:燃料流れ、 22:旋回流れ、 23:液膜噴流、
24:干渉による噴霧の広がり、 25:旋回室へ流入する燃料流れ
Claims (9)
- 弁座シート部を有する弁座と、この弁座を開閉するための弁体と、前記弁座の弁座開口部に設けられた噴孔プレートとを有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と前記弁座シート部の間を通過後、前記噴孔プレートの複数の噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートの上流側端面には、前記噴孔ごとに形成された旋回室、前記弁座の中心軸を中心とした略円周方向から前記旋回室へ燃料を導入する第1旋回用通路、この第1旋回用通路と前記噴孔を介して対向し且つ前記第1旋回用通路の反対方向から前記旋回室へ燃料を導入する第2旋回用通路、及び隣接する旋回室の第2旋回用通路と前記第1旋回用通路間に形成され、当該両旋回用通路と前記弁座開口部間を結ぶと共に前記弁座開口部に連通した共通燃料導入路を備え、
前記共通燃料導入路の弁座開口部側端部は、前記共通燃料導入路の幅を直径とする断面が半円形状に形成され、
前記共通燃料導入路の旋回用通路側端部には、前記弁座の中心軸側に向かって突出した燃料分岐部が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記燃料分岐部は、前記共通燃料導入路の中央線上に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
- 前記旋回室の内壁と前記噴孔の中心部間の距離を、前記旋回用通路の幅よりも大きくしたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁。
- 全ての前記噴孔から円錐状に噴射される液膜噴流の旋回方向を同一方向としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記噴孔から円錐状に噴射される液膜噴流のうち、一部の液膜噴流の旋回方向を他の前記液膜噴流の旋回方向に対し反対方向としたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記旋回室は、4室形成され、隣り合う前記液膜噴流の旋回方向を互いに反対方向としたことを特徴とする請求項5に記載の燃料噴射弁。
- 隣接する2つの前記噴孔から円錐状に噴射される前記液膜噴流が分裂する位置での液膜の半径をr1、r2としたとき、隣接する2つの噴孔間距離L1との関係をL1<r1+r2の関係に設定したことを特徴とする請求項4から請求項6のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記第1旋回用通路の面積Sa、前記第2旋回用通路の面積をSbとし、それぞれの旋回用通路と前記旋回室との接続部において、それぞれの旋回用通路の中央部における燃料流れの方向に仮想線La、Lbを引き、前記旋回室の中心から仮想線La、Lbまでの距離をそれぞれra、rbとしたとき、Sa×ra=Sb×rbの関係に設定し、前記第1旋回用通路と前記第2旋回用通路旋回用通路が生成する旋回流の勢いが等しくなるようにしたことを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記噴孔は、下流側から打ち抜くプレス加工によって形成されていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
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