JPH09126088A - 筒内噴射用燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧の、大量の燃料を安定して噴霧できる筒
内噴射用燃料噴射弁を得ること。 【解決手段】 弁装置の旋回体が、中空の弁本体の内周
面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面
部分と、外周面部分間に設けられて流体の軸方向の流路
を形成する流路部分と、旋回体の弁座に面する軸方向端
面の内周および外周にそれぞれ設けられた環状溝と、一
端が流路部分に接続された旋回溝とを備えている。 【効果】 圧力損失が小さいので、高圧の、大量の燃料
を安定して供給できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
室内に燃料を直接噴射するためにシリンダーヘッドに取
り付けられる筒内噴射用燃料噴射弁に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の筒内噴射用燃料噴射弁の一般的構
造は、ニードルバルブを備えた噴射弁本体とニードルバ
ルブを作動させるためのソレノイドを備えたハウジング
とを結合させたものである。筒内噴射用燃料噴射弁のシ
リンダーヘッドへの取り付けは、噴射弁本体をシリンダ
ーヘッドに設けた開口に挿入し、噴射弁のハウジングを
燃料供給配管によりシリンダーヘッドに対して押圧する
ことにより固定して行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関のシリンダー
ヘッドに取付けられて、燃焼室内に燃料を直接噴射する
このような筒内噴射用燃料噴射弁は、燃焼室内への燃料
の噴霧を適切に行わねばならない。このための一方法と
して、噴射される燃料に旋回流を与えることが必要であ
る。しかしながら、一般にこれまで用いられていたマニ
フォールド噴射用の燃料噴射弁は、筒内直接噴射のため
に必要な噴射量、圧力、噴霧燃料の安定性等の観点から
は直ちに筒内噴射用燃料噴射弁に転用することが困難で
ある。

【０００４】例えば特開平５−２０２８２５号公報に記
載されている筒内噴射用燃料噴射弁は、このような旋回
流を与え、小噴射角で噴射量制御性能を損なうことがな
く、微粒化特性に優れた電磁式燃料噴射弁に関するもの
であるが、筒内噴射用燃料噴射弁として、高圧の大量の
燃料を安定した旋回流を持つ噴霧として内燃機関のシリ
ンダー内に適切なタイミングで直接噴射するためには必
ずしも満足できるものではない。

【０００５】従って、この発明の目的は、筒内噴射用燃
料噴射弁として使用するのに充分な性能を持つ筒内噴射
用燃料噴射弁を得ることであり、特に、高圧の、大量の
燃料を安定して噴霧できる筒内噴射用燃料噴射弁を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の筒内噴射
用燃料噴射弁は、中空円筒型の弁本体、弁本体の一端に
設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、弁座に離
接して噴射孔を開閉する弁体および弁体の周囲に設けら
れて弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、弁座の噴
射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回
体を有する弁装置と、一端で弁装置に結合されて他端で
燃料供給管に接続できる中空のハウジングと、ハウジン
グ内に設けられて弁装置を開閉動作させるソレノイドと
を備え、弁装置の旋回体が、中空の弁本体の内周面に接
して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分
と、外周面部分間に設けられて流体の軸方向の流路を形
成する流路部分と、旋回体の弁座に面する軸方向端面の
内周に設けられた環状溝と、一端が流路部分に接続され
他端がそこからほぼ径方向内側に環状溝に対して接線方
向に延びて環状溝に接続された旋回溝とを備えている。

【０００７】請求項２記載の筒内噴射用燃料噴射弁に於
いては、弁装置の旋回体が、中空の弁本体の内周面に接
して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分
と、旋回体の弁座に面する軸方向端面の外周に設けられ
た外周環状溝と、外周面部分間に設けられ一端が外周環
状溝に接続された流体の軸方向の流路を形成する流路部
分と、一端が外周環状溝の流路部分に面した部分に接続
され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体
の内周に接続された旋回溝とを備えている。

【０００８】請求項３記載の筒内噴射用燃料噴射弁に於
いては、弁装置の旋回体が、中空の弁本体の内周面に接
して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分
と、外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断面を有
するように設けられて流体の軸方向の流路を形成する流
路部分と、一端が流路部分に接続され他端がそこからほ
ぼ径方向内側に延びて旋回体の内周に接続された旋回溝
とを備えている。

【０００９】請求項４記載の筒内噴射用燃料噴射弁に於
いては、弁装置の旋回体が、中空の弁本体の内周面に接
して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分
と、外周面部分間に設けられて流体の軸方向の流路を形
成する流路部分と、一つの流路部分につき複数の一端が
流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延
びて内周に接続された旋回溝とを備えている。

【００１０】請求項５乃至７に於いては、旋回体の弁座
に面する軸方向端面の外周に外周環状溝を備えたという
特徴と、流路部分が径方向内側に凹んだ径方向断面を有
するという特徴と、旋回溝が旋回体の一つの流路部分に
つき複数の旋回溝を備えてなるという特徴とがそれぞれ
あるいは様々に組み合わされた筒内噴射用燃料噴射弁が
得られる。

【００１１】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１乃至図３にこの発明の実施形態であ
る筒内噴射用燃料噴射弁１を側面断面図で示す。筒内噴
射用燃料噴射弁１は、ハウジング本体２と、このハウジ
ング本体２の一端にかしめ等の結合手段により支持され
た弁装置３とを備えている。ハウジング本体２の他端に
は燃料供給管４が接続され、筒内噴射用燃料噴射弁１の
先端部は内燃機関のシリンダーヘッド５の噴射弁挿入孔
６に挿入されてシールされて取付けられている。

【００１２】弁装置３は、小径円筒部７および大径円筒
部８を持つ段付中空円筒形の弁本体９と、弁本体９内で
中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１
１と、ソレノイド装置により弁座１１に離接して燃料噴
射孔１０を開閉する弁体であるニードルバルブ１２と、
ニードルバルブ１２を軸方向に案内すると共に、径方向
内向きに弁座１１の燃料噴射孔１０に流れ込もうとする
燃料に旋回運動を与える旋回体１３とを備えている。弁
装置３の弁本体９はハウジング本体２と共働して筒内噴
射用燃料噴射弁１のハウジングを構成している。

【００１３】図２および図３から明らかな通り、弁装置
３の旋回体１３は、中心に弁体であるニードルバルブ１
２を囲んで軸方向に摺動可能に支持する中心孔１５を持
つほぼ中空筒形の部材であって、弁装置３内に組み立て
られたとき弁座１１に接する第１端面１６と、弁座１１
と反対側の第２端面１７と、これら端面間にあって中空
のハウジングの一部である弁本体９の内周面１８に接す
る周面１９とを備えている。

【００１４】旋回体１３の第２端面１７は、その周辺部
で弁本体９の内周面１８の肩部２０に当接して支持され
ており、また径方向に延びた通路溝２６が形成されてい
て、第２端面１７の内周部から外周部に燃料が流れるこ
とができるようにしてある。

【００１５】旋回体１３の周面１９には、互いに等間隔
に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成
されており、その結果、周面１９には弁体９の内周面１
８に当接して弁体９に対する位置を規定する複数の外周
面部分２１と、これら外周面部分２１間に設けられた平
坦面であって、内周面１８とともに燃料の軸方向流路２
２を形成する流路部分２３とが形成されている。これら
の軸方向流路２２は弁体９の内周面１８と平坦な流路部
分２３との間の間隙であるので、断面形が片面凸レンズ
状である。これらの軸方向流路２２は図示の例では８本
であるが、４本あるいは６本でもよい。

【００１６】旋回体１３の弁座１１に面する軸方向端面
即ち第１端面１６には、第１端面１６の中心孔１５に隣
接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝２４と、
一端で周面１９の流路部分２３に接続されて、そこから
ほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝２４に接線
方向に接続された旋回溝２５とが設けられている。図示
の例では旋回溝２５の幅は内周環状溝２４の幅と等しく
されているが、内周環状溝２４の外縁が旋回溝２５の外
縁と接線関係にあれば良い。また、旋回溝２５の数は図
示の例では８本であるが、４本あるいは６本更にはそれ
以上の適当な数でも良い。

【００１７】このような構成の筒内噴射用燃料噴射弁１
に於いて、弁体であるニードルバルブ１２が弁座１１か
ら離れて間隙が形成されると、高圧の燃料は弁体９か
ら、先ず旋回体１３の第２端面１７の通路溝２６を通っ
て周面の軸方向流路２２を流れ、第１端面１６の旋回溝
２５に流入して径方向内側に流れ、第１端面１６の内周
環状溝２４内にその接線方向に流れ込み、旋回流となっ
て弁座１１の噴射孔１０内に入ってその先端出口から噴
霧される。

【００１８】このとき、旋回溝２５から内周環状溝２４
への燃料の流れは、内周環状溝２４の接線方向に高速で
但し滑らかに流入するので、複数の旋回溝２５からの燃
料の複数の噴流が衝突し合ったり、既に形成されている
燃料の旋回流に新に加えられる燃料の噴流が衝突したり
することがなく、燃料の流れが滑らかで、流れの衝突や
乱れによる大きな圧力損失は発生しない。

【００１９】一般に噴射燃料に旋回を充分に与えるため
には、旋回溝２５の数が多いのが望ましいが、数を増や
すと燃料の流れに衝突や乱れが生じて必ずしも良い結果
は得られなかった。特に、シリンダーヘッドに燃料を直
接噴射する筒内噴射用燃料噴射弁に於いては、高圧、高
速の燃料の流れに充分な旋回を与えることが要求される
ため、従来の一般的な構造の噴射弁では満足できなかっ
た。この発明のこの実施の態様の筒内噴射用燃料噴射弁
１によれば、燃料の流路を接線接続をした結果、十分な
旋回を噴射燃料に与えることができる。

【００２０】実施の形態２．図４および５に示すこの発
明の筒内噴射用燃料噴射弁の弁装置３に用いる旋回体３
０に於いては、旋回体３０の第１端面１６の外周辺に外
周環状溝３１が設けられており、旋回溝２５の径方向外
端がこの外周環状溝３１に接続されている。その他の点
では図２および３に示す旋回体１３と同様の構成であ
る。

【００２１】この構成によれば、旋回体３０の周面の軸
方向流路２２からの燃料は、比較的断面積が小さく狭い
流路である軸方向流路２２から、一旦比較的広く流路断
面積の大きな外周環状溝３１内に流れ込み、そこから再
び比較的断面積の小さな旋回溝２５に流れることにな
る。従って、多数の旋回溝２５にもほぼ均等に充分な燃
料を流すことができ、旋回溝２５への燃料の流れがより
一層滑らかで安定したものとなり、旋回溝２５の数を更
に増やすことができる。

【００２２】実施の形態３．図６および図７に示すこの
発明の筒内噴射用燃料噴射弁１の弁装置３に用いる旋回
体３３に於いては、旋回体３３の外周面１９の複数の外
周面部分２１間には、平坦面でなく径方向内側に凹んだ
湾曲面の流路部分３４が形成されている。これらの流路
部分３４と弁体９の内周面との間に形成される軸方向流
路３５は、断面形が両面凸レンズ状である。その他の点
では図２および図３に示す旋回体１３と同様の構成であ
る。

【００２３】この構成によれば、旋回体３３の周面上の
軸方向流路３５の断面積が大きいので、軸方向流路３５
に流入してそこを通り抜ける燃料が大量に流れることが
でき、また圧力損失が小さいので、旋回溝２５の数を増
やしても充分な量の燃料を安定して供給することがで
き、筒内噴射用燃料噴射弁に使用しても満足すべき結果
が得られる。

【００２４】実施の形態４．図８および図９に示すこの
発明の筒内噴射用燃料噴射弁１の弁装置３に使用できる
旋回体３７に於いては、弁体９の内周面に当接する軸方
向の外周面部分３８が４つであり、従って外周面部分３
８間に設けられて燃料の軸方向の軸方向流路３９を形成
する平坦な流路部分４０が４つである。従って、流路部
分４０の幅は図２および図３のものに比べて大きく、軸
方向流路３９も幅広く流路断面積も大きい。また、一つ
の軸方向流路３９あるいは流路部分４０につき２本の旋
回溝２５が接続されており、旋回溝２５の他端はそこか
らほぼ径方向内側に延びて内周環状溝２４に接線方向に
接続されている。

【００２５】この構成によれば、旋回体３７の周面上の
軸方向流路３９の断面積が大きく周方向の幅も大きいた
め、軸方向流路３９には多量の燃料が供給されることに
なり、共通の１つの軸方向流路３９に２本あるいはそれ
以上の旋回溝２５を接続して、複数の旋回溝２５に１つ
の共通の大容量の軸方向流路３９から燃料を供給するよ
うにできる。従って、軸方向流路３９に流入してそこを
通り抜ける燃料が大量に流れることができ、また圧力損
失が小さいので、旋回溝２５の数を増やしても充分な量
の燃料を安定して供給することができ、筒内噴射用燃料
噴射弁１に使用しても満足すべき結果が得られる。

【００２６】実施の形態５．図１０および図１１には、
以上に説明してきたこの発明の構成上の特徴を組合わせ
て備えた弁装置３用の旋回体４５の例を示す。この旋回
体４５は、図２および図３の内周環状溝２４に接線接続
された旋回溝２５と、図４および図５に示す外周環状溝
３１とを持つ旋回体に、図６および図７に示す径方向内
側に凹んだ湾曲面の流路部分３４を形成したものであ
る。この構成によれば、３つの構成上の特徴の作用・効
果が組み合わされて筒内噴射用燃料噴射弁１が更に優れ
た性能を持つことになる。

【００２７】以上に説明してきたこの発明の構成上の特
徴、即ち、図２および図３に示す旋回溝２５を内周環状
溝２４に接線方向に接続した特徴と、図４および図５に
示す外周環状溝３１を設けた特徴と、図６および図７に
示す径方向内側に凹んだ湾曲面の流路部分３４の特徴
と、図８および図９に示す複数の旋回溝２５を共通の軸
方向流路３９に接続した特徴とは、上述の如くそれぞれ
単独で用いても良いし、一つずつあるいは複数個を他の
特徴に任意に組合せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁がシリンダ
ーヘッドに取り付けられた状態を示す断面図である。

【図２】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の旋回体の
上面図である。

【図３】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の
断面図である。

【図４】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施
の態様の旋回体の上面図である。

【図５】 図４の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁
の先端部の断面図である。

【図６】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施
の態様の旋回体の上面図である。

【図７】 図６の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁
の先端部の断面図である。

【図８】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施
の態様の旋回体の上面図である。

【図９】 図８の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁
の先端部の断面図である。

【図１０】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の更に別
の実施の態様の旋回体の上面図である。

【図１１】 図１０の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴
射弁の先端部の断面図である。

【符号の説明】

１ 筒内噴射用燃料噴射弁、３ 弁装置、１０ 燃料噴
射孔、１１ 弁座、１３ 旋回体、１９ 周面、２１
外周面部分、２２ 軸方向流路、２３ 流路部分、２４
内周環状溝、２５ 旋回溝、３０ 旋回体、３１ 外
周環状溝、３３旋回体、３４ 流路部分、３５ 軸方向
流路、３８ 外周面部分、３９ 軸方向流路、４０ 流
路部分、４５ 旋回体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗実 毅 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内 (72)発明者 細山 慶太 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空円筒型の弁本体、上記弁本体の一端
   に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、上記弁
   座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体および上記弁体
   の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持す
   ると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回
   を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、 一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続
   できる中空のハウジング本体と、 上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動
   作させるソレノイドとを備え、 上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面
   に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部
   分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向
   の流路を形成する流路部分と、上記旋回体の上記弁座に
   面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が
   上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側
   に上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接
   続された旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 中空円筒型の弁本体、上記弁本体の一端
   に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、上記弁
   座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体および上記弁体
   の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持す
   ると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回
   を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、 一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続
   できる中空のハウジング本体と、 上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動
   作させるソレノイドとを備え、 上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面
   に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部
   分と、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の外周
   に設けられた外周環状溝と、上記外周面部分間に設けら
   れ一端が上記外周環状溝に接続された上記流体の軸方向
   の流路を形成する流路部分と、一端が上記外周環状溝の
   上記流路部分に面した部分に接続され他端がそこからほ
   ぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周に接続された旋
   回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 中空円筒型の弁本体、上記弁本体の一端
   に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、上記弁
   座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体および上記弁体
   の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持す
   ると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回
   を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、 一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続
   できる中空のハウジング本体と、 上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動
   作させるソレノイドとを備え、 上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面
   に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部
   分と、上記外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断
   面を有するように設けられて上記流体の軸方向の流路を
   形成する流路部分と、一端が上記流路部分に接続され他
   端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周
   に接続された旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 中空円筒型の弁本体、上記弁本体の一端
   に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、上記弁
   座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体および上記弁体
   の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持す
   ると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回
   を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、 一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続
   できる中空のハウジング本体と、 上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動
   作させるソレノイドとを備え、 上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面
   に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部
   分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向
   の流路を形成する流路部分と、一つの流路部分につき複
   数の一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ
   径方向内側に延びて内周に接続された旋回溝とを備えた
   筒内噴射用燃料噴射弁。
5. 【請求項５】 上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端
   面の外周に外周環状溝を備えた請求項１記載の筒内噴射
   用燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 上記流路部分が径方向内側に凹んだ径方
   向断面を有する請求項１、２および５のいずれか記載の
   筒内噴射用燃料噴射弁。
7. 【請求項７】 上記旋回溝が上記旋回体の一つの流路部
   分につき複数の旋回溝を備えてなる請求項１、２、３、
   ５および６のいずれか記載の筒内噴射用燃料噴射弁。