JPH1089198A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料に旋回力を付与して噴射する弁におい
て、燃料流の旋回力の安定化及び強化を図る。 【解決手段】 ニードル弁１２を摺動可能に支持すると
共に噴射孔１０から流出する燃料に旋回運動を与える旋
回体１３を備え、この旋回体１３に弁座１１の傾斜面に
接する第１端面１６を設け、この第１端面１６に弁軸に
向かって渦巻き状に延びる旋回溝２５を有し、旋回溝２
５と弁のシート部との間に、旋回室Ｗを構成した。

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、燃料噴射弁、特
に筒内噴射用燃料噴射弁に適するものであって、燃料流
に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射孔か
ら噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料を旋回させて噴射する燃料噴
射弁として、例えば特開昭６４−３６９７２号公報に示
されるものがあった。図９（ａ）はこの従来例の燃料噴
射孔付近を示す側面断面図、図９（ｂ）はスワーラの平
面図である。図において、可動弁１０１は図示しない電
磁駆動手段により上下方向に駆動され、バルブガイド１
０５の円錐座面１０５ｂと離接することにより弁の開閉
を行い、燃料噴射孔１０５ａから燃料が噴射される。一
方、バルブガイド１０５の円錐座面１０５ｂには、この
座面１０５ｂと同じ角度の円錐面を有するスワーラ（旋
回体）１０２が配置されており、このスワーラ１０２の
外周部には２本以上の渦巻状の燃料溝１０２ｂが形成さ
れている。スワーラ１０２の中心軸に沿った透孔１０２
ａには可動弁１０１が摺動自在に設置され、スワーラ１
０２の円錐面の底面と、ヨーク１０７と一体的に固定さ
れたストッパ１０４との間には、弾性部材１０３が介装
されて、スワーラ１０２を円錐座面１０５ｂに向けて付
勢している。

【０００３】図９の従来例において、ヨーク１０７の燃
料通路から導入された燃料は、ストッパ１０４、弾性部
材１０３の通路１０３ｂを通り、スワーラ１０２の燃料
溝１０２ｂを介してバルブガイド１０５の燃料噴射孔１
０５ａからエンジンのシリンダ内に噴射される。すなわ
ち、燃料流は、渦巻き状のスワーラ溝１０２ｂを介して
旋回エネルギーが与えられ、バルブガイド１０５のオリ
フィス孔１０５ａで絞られ燃料の微粒化が行われて噴射
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来の旋回
式の燃料噴射弁では、旋回エネルギーを与える渦巻き状
のスワーラ溝１０２ｂからそのまま直接的に、燃料流が
燃料噴射孔１０５ａから噴射されるように構成されてい
るので、噴射される燃料流の旋回力が不安定になりやす
く、また旋回力が充分に高められない問題があった。

【０００５】また、図９（ａ）に示すように、ヨーク１
０７方向から流入する燃料は、弾性部材１０３の通路１
０３ｂを介して、スワーラ溝１０２ｂに鋭角的に導入さ
れるので、当該部分での燃料流の導入がスムーズに行か
ず燃料の旋回力及び噴射流量・形状に影響を及ぼす問題
があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題を解消する
ためになされたもので、燃料が旋回して噴射される燃料
噴射弁において、噴射される燃料流の旋回力の安定化及
び強化を図り、噴射形状（噴霧角や噴霧の均一性）の安
定化が可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、中空
状の弁本体、この弁本体の一端に設けられ噴射孔を有す
る弁座、弁本体内を移動し弁座に離接して噴射孔を開閉
する弁体（ニードル弁）、及び弁体の周囲に配置され弁
体を摺動可能に支持すると共に噴射孔から流出する燃料
に旋回運動を与える旋回体を備えた燃料噴射弁におい
て、旋回体は弁座から延設する傾斜面に接する傾斜第１
端面を有し、この第１端面に弁軸に向かって延びる旋回
溝を設け、この旋回溝と弁のシート部との間に、旋回室
を構成したことを特徴とする。

【０００８】請求項２の発明では、旋回体は、弁本体の
内周面との間に軸方向の流路を形成する外周面を有し、
この軸方向流路から弁軸に向かって延びる旋回溝を、弁
座から延設した傾斜面に接する傾斜第１端面に設け、旋
回溝と弁のシート部との間に、旋回室を構成したもので
ある。

【０００９】請求項３の発明は、中空状の弁本体、この
弁本体の一端に設けられ噴射孔を有する弁座、弁本体内
を移動し弁座に離接して噴射孔を開閉する弁体、及び弁
体の周囲に配置され弁体を摺動可能に支持すると共に噴
射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回体を備え
た燃料噴射弁において、旋回体は、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外周面部と、外周面
部間に設けられて軸方向の流路を形成する流路部分と、
弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、
弁座から延設した傾斜面に接する傾斜第１端面と、第１
端面に設けられ、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
環状溝に接続される旋回溝を有する。

【００１０】請求項４の発明は、弁座に設けた内周環状
溝により旋回室を構成したものである。

【００１１】請求項５の発明は、旋回体と弁座の間にス
ペーサを設け、このスペーサに旋回体の第１端面と接す
るように弁軸から所定角度弁座方向に傾斜している傾斜
面を備え、この傾斜面の先端であって上記旋回体の旋回
溝が接続される位置に旋回室を構成する内周環状溝を形
成した。

【００１２】請求項６の発明は、旋回体と弁座の位置決
め、又は旋回体とスペーサの位置決めを、旋回体及び弁
座の径方向外側部分に設けた当接面、又は旋回体及びス
ペーサの径方向外側部分に設けた当接面により行う。

【００１３】

【発明の実施の形態】

実施の形態１． （実施の形態１の構成）図１はこの発明の実施形態であ
る筒内噴射用燃料噴射弁１の全体構成を示す側面断面図
である。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の一端にかしめ等され先端が
ホルダ３５により被覆された弁装置３とにより構成され
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、この燃料供給管４から燃料フィルタ５７を介し
て筒内噴射用燃料噴射弁１内に高圧の燃料が供給され
る。また、筒内噴射用燃料噴射弁１の先端部は内燃機関
のシリンダヘッド５の噴射弁挿入孔６に挿入され、ウエ
ーブワッシャ６０等によりシールされて取り付けられて
いる。

【００１４】弁装置３は、小径円筒部７及び大径円筒部
８を有する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５０（後述）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弁
１２と、ニードル弁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。

【００１５】ハウジング本体２は、筒内噴射用燃料噴射
弁１をシリンダヘッド５に取り付けるためのフランジ３
０ａを有する第１ハウジング３０と、ソレノイド装置５
０を装着した第２ハウジング４０を備えている。ソレノ
イド装置５０は、コイル５１を巻回したボビン５２と、
このボビン５２の内周部に設置されたコア５３とを備
え、コイル５１の巻線は端子５６につながっている。コ
ア５３はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状
になっており、その中空部には、スプリング５５がスリ
ーブ５４とニードル弁１２の他端部間に懸架されてい
る。

【００１６】ニードル弁１２の他端部には、上記コア５
３の先端に対向するように可動アマチュア３１が取り付
けられており、また、ニードル弁１２の中間部には、ニ
ードル弁１２を弁本体９の内周面に沿って摺動案内させ
るガイド１２ａと、第１ハウジング３０に設置されたス
ペーサ３２と当接するニードルフランジ１２ｂが設けら
れている。

【００１７】図２は旋回体１３及び弁座１１の詳細を示
す側面断面図、図３は旋回体１３の弁座１１側から見た
正面図である。図において、弁装置３の旋回体１３は、
中心に弁体であるニードル弁１２を囲んで軸方向に摺動
可能に支持する中心孔１５を有するほぼ中空円筒形状で
あり、その先端（弁座）側では傾斜面（第１端面）１６
を有する略中空円錐形状と成っている。この旋回体１３
は、弁装置３内に組み立てられた時、弁軸から所定角度
傾斜している弁座１１の傾斜面１１ｂとほぼ同傾斜角を
有し上記傾斜面１１ｂに接する第１端面１６と、弁座１
１と反対側の第２端面１７と、これらの端面間にあって
中空のハウジングの一部である弁本体９の内周面１８に
接する部分を有する周面１９とを有している。

【００１８】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２１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
とができるように構成されている。

【００１９】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には弁本体９の内周面
１８に当接して弁本体９に対する位置を規定する複数の
外周面部分１９ａと、これら外周面部分間に設けられた
平坦面であって、内周面１８と共に燃料の軸方向流路２
２を形成する流路部分１９ｂとが形成されている。これ
らの軸方向流路２２は弁本体９の内周面１８と平坦な流
路部分１９ｂとの間の間隙であり、その断面形状が略片
面凸レンズ状となる。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本更にはそれ以上
の適当な数でもよい。

【００２０】弁座１１の傾斜面１１ｂに接し、弁軸から
所定角度噴射孔１０に向けて傾斜している第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１９ｂ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。そして、上記内周環
状溝２４により燃料流の旋回力を強化し安定化させる旋
回室Ｗを構成する。なお、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の外縁と接続関係にあれば良
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。

【００２１】（実施の形態１の動作）次に、実施の形態
１の燃料噴射弁の動作について説明する。まず図１にお
いて、外部より端子５６を介してソレノイド装置５０の
コイル５１に通電すると、可動アマチュア３１、コア５
３、ハウジング本体２で構成される磁気通路に磁束が発
生し、可動アマチュア３１はスプリング５５の弾性力に
抗してコア５３側へ吸引される。そして、可動アマチュ
ア３１と一体のニードル弁１２はそのニードルフランジ
１２ｂがスペーサ３２に当接するまで所定ストローク図
示右側へ移動する。なお、ニードル弁１２はガイド１２
ａにより弁本体９の内周面に案内保持されている。

【００２２】次に、図２及び図３において、ニードル弁
１２の先端部が弁座１１から離れて間隙が形成される
と、燃料供給管４から導入される高圧の燃料は、弁本体
９とニードル弁１２間の通路から、まず旋回体１３の第
２端面１７の通路溝２１を通って周面の軸方向流路２２
に流れ込む。そして、旋回体１３の所定角度傾斜した第
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内へその接線方向に流れ
込み、内周環状溝２４で構成する旋回室Ｗにおいて旋回
流を形成する。その後、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。

【００２３】（実施の形態１の効果）以上のように実施
の形態１によれば、弁本体９とニードル弁１２間の通路
から導入される高圧の燃料は、まず旋回体１３の周面の
軸方向流路２２に流れ込むように構成されているので、
従来のように鋭角的に曲折しながら旋回溝に導入され
ず、燃料流がスムーズに旋回体１３の旋回溝２５に導入
される。

【００２４】そして、この旋回溝２５は弁軸方向に向か
って所定角度傾斜しかつ内周環状溝２４の接線方向に接
続されるように設けられているので、当該溝２４に導入
された燃料には、軸方向の流体力と弁軸周りの旋回力が
付与される。

【００２５】更に、旋回溝２５からの燃料流は、第１端
面１６の中心孔１５に隣接する内周辺に形成された内周
環状溝２４により構成される旋回室Ｗに導入されるの
で、当該旋回室Ｗ内で更に燃料流が旋回し、旋回力の強
化と安定化が図れる。

【００２６】また、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
の旋回流に新た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。

【００２７】実施の形態２．上記実施の形態１では、旋
回体１３に内周環状溝２４を設けて旋回室Ｗを形成した
が、弁座１１側に内周環状溝を設けるようにしても良
い。

【００２８】図４は実施の形態２による燃料噴射弁の旋
回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面図であり、弁座
１１には、ニードル弁１２と弁座１１が離接するシート
部Ｓの上流側であって旋回体１３の旋回溝２５が接線方
向に接続される位置に内周環状溝１１Ａが形成されてお
り、この内周環状溝１１Ａにより旋回室Ｗが構成されて
いる。

【００２９】実施の形態２によれば、実施の形態１と同
様に燃料流の旋回力の強化及び安定化が図れると共に、
弁座１１側に内周環状溝１１Ａを設けたので、旋回体１
３に内周環状溝を設けるよりも工作しやすい利点があ
る。

【００３０】実施の形態３．図５は実施の形態３による
燃料噴射弁の旋回体及び弁座付近の詳細を示す側面断面
図である。この実施の形態では、旋回体１３と弁座１１
の間にスペーサ３０を挟みこみ、このスペーサ３０に内
周環状溝３０Ａを形成する。すなわち当該スペーサ３０
は、旋回体１３の第１端面１６と接しかつ弁軸から所定
角度弁座方向に傾斜している傾斜面３０Ｂと、この傾斜
面３０Ｂの先端であって旋回体１３の旋回溝２５が接線
方向に接続される位置に形成され旋回室Ｗを構成する内
周環状溝３０Ａと、弁座１１の端面１１Ｃに当接する平
坦な軸方向端面３０Ｃを備えている。

【００３１】実施の形態３によれば、実施の形態１と同
様に燃料流の旋回力の強化及び安定化が図れると共に、
旋回体１３と弁座１１の間にスペーサ３０を設けこのス
ペーサに内周環状溝３０Ａを形成したので、旋回体１
３、弁座１１、及びスペーサ３０の各部品が簡単な形状
になり、工作しやすく取り扱いやすい利点がある。

【００３２】実施の形態４．実施の形態４では、上記実
施の形態における旋回体１３と弁座１１の位置決め、旋
回体１１とスペーサ３０の位置決めを、相互の傾斜面
（円錐面）で行うのではなく別個の当接面を設けること
により行う。すなわち、図６は旋回体１３に内周環状溝
２４を形成した実施の形態１の場合において、旋回体１
３及び弁座１１の径方向外側部分にそれぞれ当接面１３
Ｈ、１１Ｈを形成し、その当接面において旋回体１３と
弁座１１の位置決めを行う。また、図７は弁座１１に内
周環状溝１１Ａを形成した実施の形態２の場合におい
て、旋回体１３及び弁座１１の径方向外側部分にそれぞ
れ当接面１３Ｈ、１１Ｈを形成し、その当接面において
旋回体１３と弁座１１の位置決めを行う。更に、図８は
スペーサ３０に内周環状溝３０Ａを形成した実施の形態
３の場合において、旋回体１３及びスペーサ３０の径方
向外側部分にそれぞれ当接面１３Ｈ、３０Ｈを形成し、
その当接面において旋回体１３とスペーサ３０の位置決
めを行う。

【００３３】実施の形態４によれば、旋回体１３、弁座
１１、又はスペーサ３０の位置決めを傾斜面で行うので
はなく別個の当接面を設けることにより行うようにした
ので、位置決めが簡単かつ容易に定まる効果がある。

【００３４】

【発明の効果】請求項１〜請求項３の発明によれば、旋
回体に弁座から延設する傾斜面に接する傾斜第１端面を
備え、この第１端面に弁軸に向かって延びる旋回溝を設
けたので、燃料に軸方向の流体力と弁軸周りの旋回力が
付与される。

【００３５】また、旋回溝と弁のシート部との間に旋回
室を構成することにより、旋回室内で更なる燃料流の旋
回力の強化と安定化が図れる。

【００３６】更に、旋回体の外周面に軸方向流路を設け
ることにより、燃料流がスムーズに旋回室に導入され
る。

【００３７】また、旋回溝から内周環状溝への燃料の流
れは、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たに加えられる燃
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。

【００３８】請求項４又は請求項５の発明は、弁座に設
けた内周環状溝により旋回室を構成し、又は旋回体と弁
座の間に設けたスペーサ旋回室を構成する内周環状溝を
形成したので、各部品を工作しやすく取り扱いやすい利
点がある。

【００３９】請求項６の発明によれば、旋回体と弁座又
は旋回体とスペーサの位置決めを、径方向外側部分に設
けた当接面で行うことにより、位置決めが簡単かつ容易
に定まる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態に係る筒内噴射用燃料
噴射弁の全体構成を示す側面断面図である。

【図２】 実施の形態１の旋回体及び弁座の詳細を示す
側面断面図である。

【図３】 実施の形態１の旋回体の弁座側から見た正面
図である。

【図４】 実施の形態２による燃料噴射弁の旋回体及び
弁座付近の詳細を示す側面断面図である。

【図５】 実施の形態３による燃料噴射弁の旋回体及び
弁座付近の詳細を示す側面断面図である。

【図６】 実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び
弁座付近の詳細を示す側面断面図である。

【図７】 実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び
弁座付近の詳細を示す側面断面図である。

【図８】 実施の形態４による燃料噴射弁の旋回体及び
弁座付近の詳細を示す側面断面図である。

【図９】 従来の燃料噴射弁の構造及びスワーラを示す
図である。

【符号の説明】

１ 筒内噴射用燃料噴射弁、３ 弁装置、９ 弁本体、
１０ 燃料噴射孔、１１ 弁座、１２ ニードル弁（弁
体）、１３ 旋回体、２４，１１Ａ，３０Ａ内周環状
溝、２５ 旋回溝、３０ スペーサ、１１Ｈ，１３Ｈ，
３０Ｈ 当接面、Ｗ 旋回室。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設
   けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記
   弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁
   体の周囲に配置され上記弁体を摺動可能に支持すると共
   に上記噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回
   体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は、上記弁座から延設する傾斜面に接する傾
   斜第１端面と、上記第１端面に設けられ弁軸に向かって
   延びる旋回溝を有し、 上記旋回溝と、上記弁体と上記弁座が離接するシート部
   との間に、旋回室を構成したことを特徴とする燃料噴射
   弁。
2. 【請求項２】 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設
   けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記
   弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁
   体の周囲に配置され上記弁体を摺動可能に支持すると共
   に上記噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回
   体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は、上記弁本体の内周面との間に軸方向の流
   路を形成する外周面と、上記弁座から延設した傾斜面に
   接する傾斜第１端面と、上記第１端面に設けられ上記軸
   方向流路から弁軸に向かって延びる旋回溝を有し、 上記旋回溝と、上記弁体と上記弁座が離接するシート部
   との間に、旋回室を構成したことを特徴とする燃料噴射
   弁。
3. 【請求項３】 中空状の弁本体、この弁本体の一端に設
   けられ噴射孔を有する弁座、上記弁本体内を移動し上記
   弁座に離接して上記噴射孔を開閉する弁体、及び上記弁
   体の周囲に配置され上記弁体を摺動可能に支持すると共
   に上記噴射孔から流出する燃料に旋回運動を与える旋回
   体を備えた燃料噴射弁において、 上記旋回体は、上記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外周面部と、上記外周面部間に設け
   られて軸方向の流路を形成する流路部分と、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、上記弁
   座から延設した傾斜面に接する傾斜第１端面に設けら
   れ、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
   環状溝に接続される旋回溝を有する燃料噴射弁。
4. 【請求項４】 上記旋回室は、上記弁座に設けた内周環
   状溝により構成した請求項１又は請求項２記載の燃料噴
   射弁。
5. 【請求項５】 上記旋回体と上記弁座の間にスペーサを
   設け、このスペーサは上記旋回体の第１端面と接するよ
   うに弁軸から所定角度弁座方向に傾斜している傾斜面を
   有し、この傾斜面の先端であって上記旋回体の旋回溝が
   接続される位置に旋回室を構成する内周環状溝を形成し
   た請求項１又は請求項２記載の燃料噴射弁。
6. 【請求項６】 上記旋回体と上記弁座の位置決め、又は
   上記旋回体と上記スペーサの位置決めを、上記旋回体及
   び上記弁座の径方向外側部分に設けた当接面、又は上記
   旋回体及び上記スペーサの径方向外側部分に設けた当接
   面により行うことを特徴とする請求項１から請求項５の
   いずれか１項に記載の燃料噴射弁。