JP6758521B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
特許文献1では、弁ケーシング内に、弁座面と協働する弁閉鎖部材が配置されている形式のものにおいて、弁座面の下流に中央開口が設けられており、中央開口から半径方向へ少なくとも2つの接線方向通路が延びており、各接線方向通路がそれぞれ各スワール室に接線方向で開口しており、燃料のための定量開口がそれぞれ、上記スワール室の中央から外側へ通じている燃料噴射が開示されている。
さらに、旋回室の側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室を拡張する方向に旋回室の側壁部を窪ませた凹部を有することにより、この凹部内では旋回室内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部内に堆積し易くなる。凹部内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さい。この旋回室内での角速度は、燃料噴射後の噴霧特性に影響を与える。
よって旋回室内に凹部を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。
図1〜4は、本発明の実施の形態1の燃料噴射弁を示す図である。図1において、1は燃料噴射弁を示しており、ソレノイド装置4、磁気回路のヨーク部分であるハウジング5、磁気回路の固定鉄心部分であるコア6、コイル7、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア8、弁装置9を有しており、弁装置9は弁体10と弁本体11と弁座12で構成されている。
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には噴孔プレート13が溶接部13aにより結合されている。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。
噴孔プレート13は、燃料に旋回力を付与し噴孔14から燃料を外部へ噴射する旋回室18と、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17とを備えている。
また、図2から4に示すように、前記旋回室は、その側壁部と底部が交差する箇所において、前記旋回室を拡張する方向に前記旋回室の側壁部を窪ませた凹部19を有する。
なお、燃料通路17は、十字状に交差するように形成され、旋回室18は、燃料通路17の下流側の4箇所に配置され、旋回室18の中央部に対応する位置に噴孔14が設けられている。
燃料は弁体10の先端部に溶接されたボール15の面取り部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。
次にエンジンの制御装置より燃料噴射弁1の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル7の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して、弁体10を閉弁方向に押している圧縮ばね16により弁体10と弁座シート部12a間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。
弁体10はアマチュア側面8aで弁本体11とのガイド部と摺動し、開弁状態ではアマチュア上面8bがコア6の下面と当接する。
これにより、弁座開口部12bから旋回室18へ流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら噴孔14へ流れ込む。噴孔14の内部においても旋回流れが保たれることで、噴孔内壁に沿った薄い液膜が形成され、薄い液膜を噴孔14から中空円錐状に噴射することで燃料の微粒化が促進される。
また、旋回室18内を流れる燃料は、一般的に壁面に近いほど流速が遅くなることから、旋回室18の角隅部に不純物が堆積しやすくなる。燃料に含まれた不純物が旋回室18内に滞積した場合、燃料が旋回する際の角速度が低下し、燃料噴射後の噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化が生じる恐れがある。
この凹部19内では旋回室18内の流れと比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部19内に堆積し易くなる。凹部19内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室18内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回室18で旋回する燃料の角速度への影響は小さい。
このように旋回室18内に凹部19を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。
よって旋回室内に凹部を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。
図5は、本発明の実施の形態2の旋回室部分の断面図である。燃料流れは壁面に近いほど流速が小さくなることから、凹部19での流速低減効果を得るためには、凹部19内の壁面間距離をある程度短くする必要がある。旋回室18の側壁部の長さに対して凹部19が占める割合が半分を超えてしまうと、凹部19内の壁面間距離が大きくなり、凹部19における流速の低減効果が弱まってしまう。
これにより、凹部内において流速が低減する効果が強化されることから、実施の形態1で述べたような燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する効果を得ることができる。
なお、参考までに一例を示すと、h=0.12mmの場合、d=0.08mmとし、d/h=0.67に設定することができる。この場合、凹部19の高さ(h−d)は、0.04mmとなるが、燃料内の不純物のうちサイズの大きいものは上流側に設けられたフィルターによって排除されるため、凹部19の高さはフィルターのメッシュサイズ程度の値に設定すれば良い。
図6、図7に本発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す。噴孔プレート13は、燃料通路17および旋回室18の側壁部を構成する上流側プレート20と、燃料通路17および旋回室18の底部を構成し噴孔14が開口する下流側プレート21によって構成されている。
上流側プレート20に燃料通路17、旋回室18、凹部19を加工したのちに、上流側プレート20と下流側プレート21は溶接、ロウ付け、拡散接合等の方法で接合される。このように噴孔プレート13を分割した構成にすることで、凹部19の加工が容易になり、生産性が向上する。
図8は本発明の実施の形態4の旋回室部分の断面図である。実施の形態1〜3では凹部19は断面矩形形状としていたが、本実施の形態では、凹部19は断面R形状としている。従って矩形形状とした場合よりも凹部19内の壁面間距離が小さくなり、凹部19内の燃料流れの速度低減効果が強化されるため、実施の形態1で述べたような燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する効果を得ることができる。
Claims (5)
- 弁座を開閉するための弁体を有し、前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁座の下流側開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁において、
前記噴孔プレートは、前記各噴孔に対応して設けられ、前記燃料に旋回力を付与し前記各噴孔から前記燃料を外部へ噴射する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する燃料通路とを備え、
前記旋回室は、その天井部が前記燃料通路の天井部に対して平坦であり、かつ、その側壁部と底部が交差する箇所において、前記旋回室を拡張する方向に前記旋回室の側壁部の一部を窪ませた凹部が前記各噴孔の外周に沿って設けられると共に、前記旋回室は、その底部に垂直な断面で見たときに、前記旋回室の天井部から底部までの距離をh、前記旋回室の側壁部から前記凹部を除いた長さをdとしたとき、
d/h>0.5の関係にある
ことを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記噴孔プレートは、前記燃料通路および前記旋回室の側壁部を構成する上流側プレートと、前記燃料通路および前記旋回室の底部を構成し前記噴孔が開口する下流側プレートによって構成されることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
- 前記凹部は、断面矩形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
- 前記凹部は、前記旋回室の側壁方向に連続的に拡大する断面R形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
- 前記燃料通路は、十字状に交差するように形成され、前記旋回室は、前記燃料通路の下流側の4箇所に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
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