JPH07332201A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ノズル先端にオリフィスプレートを有する燃
料噴射弁の、吸気負圧の影響による燃料噴射量の変動を
防止する。 【構成】 燃料噴射弁のノズル３先端に配置するオリフ
ィスプレート１５に、ノズル先端の開口部１１内に突出
する突起部１５ａを設け、開口部内容積を低減するとと
もに開口部に吐出される燃料をオリフィスプレートの噴
孔１７ａ〜１７ｄに滑らかに導く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の吸気管に燃
料を噴射する燃料噴射弁に関し、詳細には、噴孔を有す
る計量部材をノズル先端に配置し該噴孔から燃料を噴射
することにより燃料の計量と噴射方向の決定とを行う形
式の燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数の噴孔を有するオリフィスプレート
（計量部材）をノズル先端に備え、ニードル弁から吐出
される燃料を、このオリフィスプレートに設けた噴孔か
ら吸気管内に噴射することにより、噴射燃料の計量と噴
射方向の決定とを行う形式の多噴孔燃料噴射弁が知られ
ている。

【０００３】図７に、従来の多噴孔燃料噴射弁の概略構
造を、図８に燃料噴射弁先端のノズル部分の詳細をそれ
ぞれ示す。図において、１０１は燃料噴射弁本体、１０
２は噴射弁先端のノズル部分、１０３は本体内の電磁石
によりノズル１０２を開閉するニードル弁体を示す。ノ
ズル１０２の開口部１０５の先端には複数の噴孔を有す
るオリフィスプレート１０９が設けられている。

【０００４】オリフィスプレート１０９の噴孔１０７は
所定方向に所定の径で穿設されており、開口部１０５内
に吐出された燃料を計量し、所定の噴射方向に噴射する
ために用いられる。すなわち、この燃料噴射弁では、ニ
ードル弁１０３は単にノズル内の燃料通路１１１から開
口部１０５内に流入する燃料を遮断するために用いら
れ、噴射燃料の計量はニードル弁１０３によらずオリフ
ィスプレート１０９により行われる。

【０００５】このように多噴孔を有するオリフィスプレ
ートを使用することにより、燃料の霧化が良好になる利
点がある。しかし、この燃料噴射弁では、燃料を噴射し
ていない時にオリフィスプレート１０９内側の開口部１
０５部分がデッドボリュームとなり、この部分に燃料が
滞留するため、燃料噴射と次の燃料噴射との間に、この
デッドボリュームに滞留した燃料が吸気管負圧により吸
気管内に吸い出されてしまい、吸気管負圧により燃料噴
射量の総量が変動する問題がある。

【０００６】この燃料噴射量の変動の問題を解決するた
め、例えば実開平３−１０４１６６号公報には、ニード
ル弁弁体の先端に突出部を設けた燃料噴射弁が開示され
ている。図９は上記公報の燃料噴射弁先端を示す図８と
同様な図である。図９に示すように、この燃料噴射弁で
は、ニードル弁体１０３の先端には、開口部１０５内に
突出する軸部１０３ａが設けられている。図９の燃料噴
射弁１０１では、ニードル弁体１０３の軸部１０３ａに
よりノズル１０２の開口部１０５のデッドボリュームと
しての容積が極めて小さくなっており、ニードル弁１０
３閉弁時に開口部１０５内に滞留する燃料の量も極めて
少なくなる。このため、吸気管の負圧変動により開口部
１０５から吸い出される燃料の量も少なくなり燃料噴射
量の変動を低減することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記実開平
３−１０４１６６号公報の燃料噴射弁のようにニードル
弁体に開口部内に突出する軸部を設けると、弁体重量が
増大するため、例えば弁体作動の応答性が悪化したり、
慣性力の増大によりバルブシートの摩耗が大きくなった
りする問題が生じる。また、軸部１０３ａはニードル弁
開弁時に、弁体１０３とともに移動するため、ニードル
弁開弁時には開口部１０５内でニードル弁から噴孔１０
７に向かう流れが、開口部１０５内を移動する軸部１０
３ａにより乱されてしまい、各噴孔１０７からの燃料噴
射量にばらつきを生じたり、各噴孔１０７からの燃料噴
射方向が不安定になる等の問題を生じる場合がある。

【０００８】本発明は、上記問題を解決し、オリフィス
プレートにより噴射燃料量を計量する形式の燃料噴射弁
において、応答性の悪化やバルブシートの摩耗等の問題
を生じることなく吸気管負圧の影響による燃料噴射量の
全体的な変動を防止し、しかも、噴孔からの燃料噴射量
や噴射方向のばらつきが生じることのない燃料噴射弁を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
によれば、ニードル弁により開閉される燃料噴射ノズル
と、該ノズルの前記ニードル弁の弁座よりノズル先端側
部分に設けられた開口と、該開口の先端を閉鎖する、複
数の噴孔が設けられた計量部材とを備え、前記ニードル
弁から開口内に吐出される燃料を計量部材の前記噴孔に
より計量しつつ噴射する燃料噴射弁において、前記計量
部材に、前記開口内空間に突出する突起部を設け、該突
起部を前記ニードル弁から前記開口内に吐出される燃料
を滑らかに前記噴孔に導く形状としたことを特徴とする
燃料噴射弁が提供される。

【００１０】また、請求項２に記載の本発明によれば、
ニードル弁により開閉される燃料噴射ノズルと、該ノズ
ルの前記ニードル弁の弁座よりノズル先端側部分に設け
られた開口と、該開口の先端を閉鎖する、複数の噴孔が
設けられた計量部材とを備え、前記ニードル弁から開口
内に吐出される燃料を計量部材の前記噴孔により計量し
つつ噴射する燃料噴射弁において、前記ノズルの前記開
口部内壁を、前記開口内空間容積を小さく保ち、且つ前
記ニードル弁から前記開口内に吐出される燃料を滑らか
に前記計量部材の噴孔に導く円錐または球面状の曲面と
したことを特徴とする燃料噴射弁が提供される。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の発明では、ノズル先端に配置
した計量部材に、ノズル開口部内に突出する突起部を設
けたことにより、開口部のデッドボリュームが大幅に低
下する。また、突起部形状はニードル弁から開口に吐出
された燃料を計量部材の噴孔に滑らかに導くような形状
とされ、さらに、突起部は計量部材に設けられているた
め開口部内で移動しない。このため、開口部内から計量
部材の噴孔に向かう燃料の流れに乱れが生じない。また
突起部を計量部材に設けたため、突起部を設けたことに
よるニードル弁体の重量増加が生じない。

【００１２】請求項２に記載の発明では、開口部内に突
起部を設けるのではなく、開口部の形状そのものが従来
とは異なった形される。すなわち、開口部の容積を小さ
く、かつ燃料を噴孔に滑らかに導くように開口部内壁面
がノズル先端に向けて次第に径が細くなる円錐または球
面状の曲面とされる。これにより、請求項１に記載の発
明と同様にデッドボリュームの低減、燃料の流れの乱れ
の防止、ニードル弁体重量の増加防止の作用が得られ
る。

【００１３】

【実施例】以下、添付図面を用いて本発明の実施例につ
いて説明する。図１は、請求項１に対応する本発明の実
施例を示している。図１は、図７の燃料噴射弁１０１と
同様な燃料噴射弁１のノズル先端部分を示しており、図
１において、３はノズルを構成するハウジング、５はニ
ードル弁の弁体をそれぞれ示している。弁体５は図示し
ない付勢バネにより、ノズル３の円周状の弁座７に押圧
付勢されている。また、弁体５とハウジング３との間に
は加圧燃料が供給される環状燃料通路９が形成されてい
る。

【００１４】また、ノズル３の先端部には開口部１１が
形成され、更にノズル３の先端には、この開口部１１を
覆うように計量部材としての円板状オリフィスプレート
１５が溶接等により固定される。本実施例では、後述す
るように、オリフィスプレート１５の中央には突起部１
５ａが設けられており、この突起部１５ａが開口部１１
内に位置するようにオリフィスプレート１５が取りつけ
られる。

【００１５】さらに、燃料噴射弁本体には弁体５を付勢
バネの押圧力に抗して軸線方向にリフトさせるソレノイ
ド（図示せず）が設けられている。すなわち、このソレ
ノイドに通電されると、弁体５は図の上方に移動し、弁
座７から離間するため燃料通路９がノズル開口部１１に
連通し、加圧燃料が開口部１１内に流入する。また、ソ
レノイドが除電されると、弁体５は前述の付勢バネによ
り弁座７に押圧され、開口部１１と燃料通路９とが遮断
される。

【００１６】図２は本実施例のオリフィスプレート１５
の詳細を示す図で、図２(A) はオリフィスプレート１５
の平面図、図２(B) は正面図を示す。前述のように、オ
リフィスプレート１５には、ノズル３に装着時にノズル
３の開口部１１内に突出する、例えば円錐状の突起部１
５ａが設けられており、突起部１５ａの周縁部には等間
隔に４つの噴孔１７ａ〜１７ｄが設けられている。これ
らの噴孔は噴孔を通過する燃料の流量を計量し、一定の
値に調節するために所定の直径とされ、オリフィスプレ
ート１５の中心軸線に対して所定の角度方向に穿設され
ている。また、本実施例では、突起部１５ａと噴孔１７
ａ〜１７ｄとが重なる部分では、突起部１５ａ周囲には
噴孔の穿設方向に溝１８ａ〜１８ｄが形成され、噴孔１
７ａ〜１７ｄに流入する燃料油の流れを阻害しないよう
になっている。

【００１７】本実施例によれば、突起部１５ａをオリフ
ィスプレート１５側に設けたため、ニードル弁体５の重
量を増大することなく、開口部１１のデッドボリューム
を低減することができ、燃料噴射弁の応答性の悪化やバ
ルブシートの摩耗等の問題を生じることなく吸気管負圧
の変動による燃料噴射量の変動が防止される。更に、本
実施例のように、オリフィスプレート１５に開口部１１
内に突出する円錐状の突起部１５ａを設けたことによ
り、開口部１１内には開口部１１内壁と突起部１５ａと
により、噴孔１７ａ〜１７ｄに連通する環状の通路１９
が形成されることになる。また、この通路は、弁体５側
から噴孔側に向かうにつれて半径方向流路幅が狭まって
おり、流れ方向に向けて流路断面積が次第に小さくなる
縮小流路となっている。

【００１８】従来、燃料噴射時に燃料通路９から開口部
１１内に流入する際に、燃料は弁体５と弁座７との狭い
間隙から開口部１１内に流入するため、流路の急拡大に
よる渦の発生などにより開口部１１内で燃料の流れに乱
れを生じてしまい、オリフィスプレート１５の各噴孔へ
の燃料の配分が不均一になったり各噴孔からの燃料噴射
方向が不安定になる等の問題が生じる。本実施例では、
上述のように開口部１１内に流入した燃料は突起部１５
ａにより形成される縮小流路（環状通路１９）を通って
噴孔に到達するため、燃料油の流れに生じた乱れが環状
通路１９通過時に低減される。このため、開口部１１内
に流入した燃料は滑らかに各噴孔に導かれ、各噴孔から
の燃料噴射が均一化されるとともに燃料の噴射方向が安
定する。

【００１９】また、オリフィスプレート１５側に突起部
１５ａを設けているため、従来のように突起部が弁体の
動きとともに開口部１１内を移動することがなく、上記
環状通路１９の形状は常に一定であり、従来のように突
起部の移動により通路形状が変化して燃料の流れに乱れ
を生じることがない。次に、図３に請求項１に対応する
本発明の別の実施例を示す。図３の実施例では、上記実
施例の燃料油流の乱れの低減効果（整流効果）をより確
実にするため、オリフィスプレート１５中央の突起部１
５ａの他に、開口部１１内壁に接する円筒状のインサー
ト部１５ｂをオリフィスプレート１５に設けている。

【００２０】図４は、図３の環状通路１９の断面形状の
詳細を示すための、図３、IV部の拡大図である。図４に
示すように、本実施例では突起部１５ａ外周面には、互
いに角度を有する２つの円錐面１５１ａ、１５２ａによ
り段付部１５３ａが形成されている。また、インサート
部１５ｂの内周面にも、同様に２つの円錐面１５１ｂ、
１５２ｂにより段付部１５３ｂが形成されている。ま
た、突起部の外周面１５１ａとインサート部の内周面１
５１ｂとの距離は、段付部１５３ａ、１５３ｂに近づく
につれて小さくなるようにされ、また、突起部の外周面
１５２ａとインサート部の内周面１５２ｂとは略平行に
形成されている。すなわち、上記突起部外周面１５１
ａ、１５２ａ及びインサート部内周面１５１ｂ、１５２
ｂとにより形成される環状通路１９の流路面積は、弁体
５側から上記段付部１５３ａ（１５３ｂ）に至るまでは
徐々に狭くなり、段付部から噴孔に至るまでは略一定と
なる。このように、縮小流路に続いて略一定の流路面積
部を設けることにより噴孔に到達する燃料油の整流効果
が一層高くなる。

【００２１】また、本実施例によれば、上述のようにオ
リフィスプレート１５に突起部１５ａとともにインサー
ト部１５ｂを設けて環状通路１９を形成するようにした
ことにより、オリフィスプレート１５の加工のみで環状
通路１９を形成することが可能となり、環状通路１９の
形状を精度良く管理することができる。次に、図５に請
求項２に対応する本発明の実施例を示す。

【００２２】図５は、燃料噴射弁のノズル先端部を示す
図１、図３と同様な図である。本実施例では、前述の実
施例とは異なり、オリフィスプレート１５には突起部は
設けられておらず、その代わりに開口部１１内周面が弁
体３側らオリフィスプレート１５側に向けて次第に内径
が縮小する円錐面状に形成されている。このように開口
部内周面を円錐面状に形成したことにより、従来のよう
に開口部を直円筒状に形成した場合（図７）に較べて開
口部１１の容積が小さくなり、デッドボリュームが低減
される。このため、図１、図３の実施例と同様に燃料噴
射弁の応答性の悪化やバルブシートの摩耗等の問題を生
じることなく、吸気負圧の影響による燃料噴射量の変動
を防止することができる。

【００２３】また、図５のように開口部１１内周面を円
錐状に形成して、弁体３側から噴孔１７ａ〜１７ｄ側に
向けて流路断面積が徐々に減少する縮小流路を形成した
ことにより、開口部に流入する燃料を乱れを生じること
なく滑らかに各噴孔に導くことができ、図１、図３の実
施例と同様に、各噴孔からの燃料噴射を均一化するとと
もに燃料の噴射方向を安定させることができる。

【００２４】更に、本実施例ではオリフィスプレート１
５上に機械加工により突起部等を形成する必要がなく、
ノズル３先端の開口部１１の加工のみで容易に上記の効
果を達成できるため、前述の実施例に較べて燃料噴射弁
の製作工数を低減することができる利点がある。なお、
図５には開口部１１内周面を円錐面状に形成した場合を
示しているが、開口部の内周面形状は、開口部の容積を
低く保ち、開口部に流入する燃料を滑らかに噴孔に導く
ことができる形状であれば良く、例えば図６(A) や図６
(B) に示すように凸または凹の球面状の曲面形状とする
こともできる。

【００２５】

【発明の効果】本発明の各請求項に記載の発明によれ
ば、ノズル先端に設けた計量部材により噴射燃料量を計
量する形式の燃料噴射弁において、応答性の悪化やバル
ブシートの摩耗等の問題を生じることなく吸気管負圧の
影響による燃料噴射量の全体的な変動を防止し、しか
も、各噴孔からの燃料噴射量や噴射方向のばらつきを防
止できるという共通の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の燃料噴射弁のノズル形状の一実施例を
示す図である。

【図２】図１の燃料噴射弁のオリフィスプレートの形状
を示す図である。

【図３】本発明の燃料噴射弁のノズル形状の一実施例を
示す図である。

【図４】図３のIV部の拡大図である。

【図５】本発明の燃料噴射弁のノズル形状の一実施例を
示す図である。

【図６】本発明の燃料噴射弁のノズル形状の他の例を示
す図である。

【図７】多噴孔燃料噴射弁の概略構造を説明する図であ
る。

【図８】従来の多噴孔燃料噴射弁のノズル先端形状を示
す図である。

【図９】従来の多噴孔燃料噴射弁のノズル先端形状を示
す図である。

【符号の説明】

１…燃料噴射弁 ３…ノズル ５…弁体 ７…弁座 １１…開口部 １５…オリフィスプレート １５ａ…突起部 １７ａ〜１７ｄ…噴孔 １９…環状通路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニードル弁により開閉される燃料噴射ノ
   ズルと、該ノズルの前記ニードル弁の弁座よりノズル先
   端側部分に設けられた開口と、該開口の先端を閉鎖す
   る、複数の噴孔が設けられた計量部材とを備え、前記ニ
   ードル弁から開口内に吐出される燃料を計量部材の前記
   噴孔により計量しつつ噴射する燃料噴射弁において、 前記計量部材に、前記開口内空間に突出する突起部を設
   け、該突起部を前記ニードル弁から前記開口内に吐出さ
   れる燃料を滑らかに前記噴孔に導く形状としたことを特
   徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 ニードル弁により開閉される燃料噴射ノ
   ズルと、該ノズルの前記ニードル弁の弁座よりノズル先
   端側部分に設けられた開口と、該開口の先端を閉鎖す
   る、複数の噴孔が設けられた計量部材とを備え、前記ニ
   ードル弁から開口内に吐出される燃料を計量部材の前記
   噴孔により計量しつつ噴射する燃料噴射弁において、 前記ノズルの前記開口部内壁を、前記開口内空間容積を
   小さく保ち、且つ前記ニードル弁から前記開口内に吐出
   される燃料を滑らかに前記計量部材の噴孔に導く円錐面
   または球面状の曲面としたことを特徴とする燃料噴射
   弁。