JPH11200996A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリフィスを複数として燃料流量を増加させ
ても、燃料の微粒化を図ることができる燃料噴射弁を提
供すること。 【解決手段】 燃料噴射弁１は、ニードル弁１９で開口
する燃料流出口２０ａから流出される燃料Ｆが、干渉体
２７に衝突し、２方向に分岐されつつ微粒化されて、噴
射される。燃料流出口２０ａの燃料流出側には、直列的
に均等配置されて開口する複数のオリフィス２５（Ａ・
Ｂ・Ｃ）を備えたオリフィスプレート２４が配置され
る。干渉体２７は、幅寸法ｔを各オリフィス２５の開口
幅寸法ｗ１より小さくして、各オリフィス２５の中央で
各オリフィス２５に対向して帯状に延びる燃料衝突面２
８（Ａ・Ｂ・Ｃ）を備える。各燃料衝突面で衝突した燃
料の噴霧粒の相互干渉を抑えるように、各燃料衝突面２
８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃが、対応するオリフィス２５Ａ・
２５Ｂ・２５Ｃとの離隔距離ＨＡ・ＨＢ・ＨＣを、隣の
離隔距離と相違させて、配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関に使用さ
れる燃料噴射弁に関し、特に、燃料流量を増加させて
も、燃料の微粒化を図ることができる燃料噴射弁に関す
る。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来、ニードル弁で開口する
燃料流出口から流出される燃料を、干渉体に衝突させ、
微粒化させて噴射させる燃料噴射弁としては、特開平７
−１６３９１１号公報に記載されたものが知られてい
る。

【０００３】上記公報記載の燃料噴射弁では、燃料流出
口から流出される燃料を、オリフィスを経て、オリフィ
スの開口の中央を塞ぐように配置された帯状の干渉体に
衝突させ、二又状に分岐させつつ、微粒化させて噴射さ
せていた。

【０００４】そして、上記公報記載の燃料噴射弁に関し
て、燃料の流量を増加させるような場合には、オリフィ
ス全体の開口面積を大きくするように、オリフィスを、
複数として、長くした干渉体に沿わせて配置することが
考えられる。

【０００５】しかしながら、このように構成した場合に
は、各オリフィスから噴射されて干渉体に衝突した燃料
の噴霧粒が、相互に干渉して付着し合い、燃料の微粒化
が図れなくなっていた。

【０００６】本発明は、上述の課題を解決するものであ
り、オリフィスを複数として燃料流量を増加させても、
燃料の微粒化を図ることができる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】本発明に係る燃料噴射弁
は、ニードル弁で開口する燃料流出口から流出される燃
料が、干渉体に衝突し、２方向に分岐されつつ微粒化さ
れて、噴射される燃料噴射弁であって、前記燃料流出口
の燃料流出側に、直列的に均等配置されて開口する複数
のオリフィスを備えたオリフィスプレートが配置され、
前記干渉体が、幅寸法を前記各オリフィスの開口幅寸法
より小さくして、前記各オリフィスの中央を跨ぐように
前記各オリフィスに対向して帯状に延びる燃料衝突面を
備え、前記各燃料衝突面で衝突した燃料の噴霧粒の相互
干渉を抑えるように、前記各燃料衝突面が、対応するオ
リフィスとの離隔距離を、隣の前記燃料衝突面と対応す
る前記オリフィスとの離隔距離と相違させて、配置され
ていることを特徴とする。

【０００８】前記オリフィスプレートと前記干渉体と
は、相互に連結された一体物から構成することが望まし
い。

【０００９】

【発明の効果】本発明の燃料噴射弁では、ニードル弁で
開口する燃料流出口から流出される燃料は、オリフィス
プレートの各オリフィスを経て、干渉体の対応する燃料
衝突面に衝突し、２方向に分岐されて、噴射されること
となる。

【００１０】その際、各オリフィスに対応した燃料衝突
面が、それぞれ、幅寸法を各オリフィスの開口幅寸法よ
り小さくして、各オリフィスの中央を跨ぐように各オリ
フィスに対向して帯状に延びている。そのため、各オリ
フィスから噴射された燃料は、それぞれ、対応する燃料
衝突面に衝突して、均等に二又状に分岐しつつ、噴霧さ
れることとなる。

【００１１】そしてさらに、各燃料衝突面で衝突した燃
料の噴霧粒の相互干渉を抑えるように、各燃料衝突面
が、対応するオリフィスとの離隔距離を、隣の燃料衝突
面と対応するオリフィスとの離隔距離と相違させて、配
置されている。

【００１２】その結果、各燃料衝突面に衝突して二又状
に分岐した噴霧流は、隣の燃料衝突面に衝突して分岐し
た噴霧流と、オリフィス軸方向に沿って、高さを相違さ
せることとなって、隣合う噴霧流の噴霧粒相互の干渉が
抑えられ、各オリフィスから噴射された燃料が、微粒化
された状態を維持して、噴射されることとなる。

【００１３】そして勿論、オリフィスは複数設けられて
いるため、燃料流量は、増大することとなる。

【００１４】したがって、本発明に係る燃料噴射弁は、
オリフィスを複数として燃料流量を増加させても、燃料
の微粒化を図ることができる。

【００１５】そして、オリフィスプレートと干渉体と
を、相互に連結された一体物から構成する場合には、オ
リフィスプレートと干渉体とを別体にした場合に比べ
て、各オリフィスの中心と干渉体の対応する各燃料衝突
面の幅方向の中心とを、予め一致させておくことができ
るため、燃料噴射弁に組み付ける際の組付作業性を良好
にすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。

【００１７】実施形態の燃料噴射弁１は、電磁式のもの
であり、図１に示すように、上部に配置される本体部２
と、下部に配置されて燃料を開弁時に噴射する弁部１８
と、を備えて構成されている。

【００１８】本体部２は、略円筒状のハウジング３内
に、電磁コイル５を巻いたボビン４を配設させるととも
に、ボビン４内を貫通するように略円筒状の固定コア８
を配設させている。また、固定コア８の下方には略円筒
状の可動コア１３が配設され、電磁コイル５に接続され
たターミナル７に通電すれば、可動コア１３が後述する
コイルばね１２の付勢力に抗して固定コア８に吸引され
て上昇するように構成されている。なお、６は、電磁コ
イル５の周囲を覆って磁気回路を構成する金属製の略円
筒状のカバーである。

【００１９】固定コア８は、上部を燃料コネクタ９とし
て構成されており、その内部にフィルタ１０を配設させ
ている。また、固定コア８の内部には、インサート管１
１が固着されており、インサート管１１の下端には、ニ
ードル弁１９を下方へ付勢するためのコイルばね１２の
上端が当接されている。さらに、固定コア８の下部外周
には、カラー１４が溶接され、カラー１４の下部外周に
は略円筒状のスリーブ１６が溶接されている。スリーブ
１６内には、略円環状のストッパ１５が配設されてい
る。

【００２０】弁部１８は、図１・５に示すように、ニー
ドル弁１９、シート２０、カバー２１、制御プレート２
３を備えて構成されており、ニードル弁１９は、上部に
コイルばね１２の下端を当接させて可動コア１３と接合
されている。

【００２１】シート２０は、略円筒状として、ニードル
弁１９の下部の周囲を覆ってスリーブ１６に接合され、
下端に、ニードル弁１９の開弁時に燃料Ｆを流出させる
ために円形に開口する燃料流出口２０ａを備えて構成さ
れている。

【００２２】なお、燃料Ｆは、開弁時、本体部２におけ
る固定コア８の燃料コネクタ９の部位からインサート管
１１を経て、固定コア８内を通り、ついで、可動コア１
３・ストッパ１５・シート２０の内周側を経て、シート
２０の燃料流出口２０ａから流出し、さらに、制御プレ
ート２３を通って、噴射されることとなる。

【００２３】カバー２１は、図５に示すように、制御プ
レート２３をシート２０の燃料流出口２０ａ周縁に固定
するものであり、制御プレート２３を内部に配置させた
状態でシート２０に溶接されている。

【００２４】制御プレート２３は、図２〜４に示すよう
に、燃料流出口２０ａ側のオリフィスプレート２４と、
オリフィスプレート２４と離れて配置される干渉体２７
と、を備えて構成されている。

【００２５】オリフィスプレート２４は、シート２０の
燃料流出口２０ａ周縁に当接し、燃料流出口２０ａの中
央に、直列的に均等配置される３つのオリフィス２５
（２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃ）を開口させている。各オリ
フィス２５は、同一形状として、それぞれ、内周面２６
を各オリフィス２５の軸方向Ｘに沿う直線状にして、円
形に開口するように構成されている。

【００２６】干渉体２７は、幅寸法ｔを各オリフィス２
５の開口幅寸法ｗ１（実施形態の場合には内径寸法ｄ）
より小さくして、各オリフィス２５の中央を跨ぐような
帯状として構成され、上面を、各オリフィス２５と対向
する燃料衝突面２８（２８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃ）として
いる。各燃料衝突面２８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃは、各オリ
フィス２５の軸方向Ｘと直交させた平面形状としてい
る。

【００２７】そして、各オリフィス２５に対応する燃料
衝突面２８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃは、それぞれ、対応する
オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃとの離隔距離Ｈ（Ｈ
Ａ・ＨＢ・ＨＣ）を、隣の燃料衝突面２８Ａ・２８Ｂ・
２８Ｃと対応するオリフィス２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃと
の離隔距離ＨＡ・ＨＢ・ＨＣと相違させている。

【００２８】これらの離隔距離ＨＡ・ＨＢ・ＨＣは、各
オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃの配列方向の開口長
さ寸法ｗ２（実施形態の場合には内径寸法ｄ）やピッチ
ｐ等、を考慮しつつ、各燃料衝突面２８で衝突した燃料
の噴霧粒が相互に干渉することを抑えるように、設定さ
れている。

【００２９】実施形態の場合には、各オリフィス２５の
内径寸法ｄをφ０．２５mm、ピッチｐを０．５mmとし
て、離隔距離ＨＡが０．２５mm、離隔距離ＨＢが０．５
mm、離隔距離ＨＣが０．２５mmとしている。

【００３０】また、干渉体２７の長手方向の両端には、
幅寸法を円弧状に大きくするとともに、干渉体２７とオ
リフィスプレート２４との隙間を塞いで、干渉体２７を
オリフィスプレート２４に連結させるための連結部２９
が配置されている。

【００３１】なお、実施形態の制御プレート２３は、ス
テンレス鋼材から切削や研削等の機械加工を利用して形
成され、オリフィスプレート２４、干渉体２７、及び、
連結部２９・２９を含めて、一体的に形成されている。

【００３２】この実施形態の燃料噴射弁１では、ターミ
ナル７に通電すれば、可動コア１３が上昇して、可動コ
ア１３に接合されたニードル弁１９が燃料流出口２０ａ
を開口させることから、燃料Ｆが、図５〜７に示すよう
に、燃料流出口２０ａから流出して、オリフィスプレー
ト２４の各オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃを経て、
干渉体２７の対応する燃料衝突面２８Ａ・２８Ｂ・２８
Ｃに衝突し、２方向に分岐されて、噴射されることとな
る。

【００３３】その際、各オリフィス２５に対応した燃料
衝突面２８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃが、それぞれ、幅寸法ｔ
を各オリフィスの内径寸法ｄより小さくして、各オリフ
ィス２５の中央を跨ぐように各オリフィス２５に対向し
て帯状に延びているため、各オリフィス２５から噴射さ
れた燃料Ｆは、それぞれ、対応する燃料衝突面２８Ａ・
２８Ｂ・２８Ｃに衝突して、均等に二又状に分岐する噴
霧流Ｓ（ＳＡ・ＳＢ・ＳＣ）を形成して、噴霧されるこ
ととなる。

【００３４】そしてさらに、各燃料衝突面２８で衝突し
た燃料Ｆの噴霧粒が相互に干渉することを抑えるよう
に、各燃料衝突面２８Ａ・２８Ｂ・２８Ｃが、対応する
オリフィス２５との離隔距離ＨＡ・ＨＢ・ＨＣを、隣の
離隔距離と相違させて配置されている。

【００３５】その結果、各燃料衝突面２８に衝突して二
又状に分岐した噴霧流ＳＡ・ＳＢ・ＳＣは、隣の噴霧流
と、オリフィス軸方向Ｘに沿って、高さを相違させるこ
ととなって、隣合う噴霧流ＳＡ・ＳＢ・ＳＣの噴霧粒相
互の干渉が抑えられて、各オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・
２５Ｃから噴射された燃料Ｆが、微粒化を維持された状
態で、噴射されることとなる。

【００３６】そして勿論、オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・
２５Ｃは３個設けられているため、燃料流量は、増大す
ることとなる。

【００３７】したがって、実施形態の燃料噴射弁１は、
オリフィス２５Ａ・２５Ｂ・２５Ｃを複数として燃料流
量を増加させても、燃料Ｆの微粒化を図ることができ
る。

【００３８】なお、実施形態の場合には、各オリフィス
２５と対応する各燃料衝突面２８との離隔距離Ｈに関し
て、中間部位の離隔距離ＨＢを大きくして、両側の離隔
距離ＨＡ・ＨＣを小さくした場合を示したが、これらの
離隔距離Ｈは、各オリフィス２５の配列方向の開口長さ
寸法ｗ２（実施形態の場合には内径寸法ｄ）やピッチｐ
等、を考慮しつつ、各燃料衝突面２８で衝突した燃料の
噴霧粒が相互に干渉することを抑えるように、設定され
れば良い。

【００３９】そのため、図８に示す制御プレート３３の
ように、各オリフィス２５と対応する各燃料衝突面２８
との離隔距離Ｈに関して、中間部位の離隔距離ＨＢを小
さくして、両側の離隔距離ＨＡ・ＨＣを大きくしたり、
あるいは、図９・１０に示す制御プレート４３・５３の
ように、中央の離隔距離ＨＢを大きくするように、干渉
体２７の燃料衝突面２８を傾斜させたり、あるいは、中
央の離隔距離ＨＢを小さくするように、干渉体２７の燃
料衝突面２８を傾斜させても良い。

【００４０】ちなみに、本発明の効果を確認するため
に、実施形態の燃料噴射弁１、図８・９・１０の制御プ
レート３３・４３・５３を使用した燃料噴射弁、図１１
・１２に示す制御プレート６３・７３を使用した燃料噴
射弁、の噴霧粒径を調べた結果を表１に示す。

【００４１】なお、各制御プレート３３・４３・５３・
６３・７３を使用する燃料噴射弁は、実施形態の燃料噴
射弁１の制御プレート２３を交換しただけのものであ
る。

【００４２】さらに、制御プレート３３は、離隔距離Ｈ
Ａ・ＨＣを０．５mm、離隔距離ＨＢを０．２５mmとした
だけで、各オリフィス２５のピッチや内径寸法・干渉体
２７の幅寸法等を制御プレート２３と同様としている。
また、制御プレート４３も、離隔距離ＨＡ・ＨＣを０．
３９mm、離隔距離ＨＢを０．５mmとしただけで、各オリ
フィス２５のピッチや内径寸法・干渉体２７の幅寸法等
を制御プレート２３と同様としている。さらに、制御プ
レート５３も、離隔距離ＨＡ・ＨＣを０．３９mm、離隔
距離ＨＢを０．２５mmとしただけで、各オリフィス２５
のピッチや内径寸法・干渉体２７の幅寸法等を制御プレ
ート２３と同様としている。

【００４３】さらにまた、制御プレート６３は、離隔距
離Ｈを０．５mmとして、制御プレート２３の両側の２つ
のオリフィス２５を塞いだ状態のものである。また、制
御プレート７３は、制御プレート２３の各離隔距離Ｈを
０．５mmと一定にした状態のものである。

【００４４】さらに、測定した噴霧粒径は、干渉体２７
の５cm下流側でのザウタ平均粒径を測定したものであ
る。

【００４５】

【表１】

【００４６】この表から解るように、実施形態の燃料噴
射弁１や図８・９・１０の制御プレート３３・４３・５
３を使用した燃料噴射弁は、図１１に示す制御プレート
６３を使用した燃料噴射弁に比べて、僅かに、噴霧粒径
が大きいものの、燃料流量を増加させており、また、図
１２に示す制御プレート７３を使用した燃料噴射弁に比
べて、微粒化が図られていることが解る。

【００４７】さらに、実施形態では、オリフィスプレー
ト２４と干渉体２７とを、相互に連結された一体物から
構成しており、オリフィスプレート２４と干渉体２７と
を別体にした場合に比べて、各オリフィス２５の中心と
干渉体２７の対応する各燃料衝突面２８の幅方向の中心
とを、予め一致させておくことができるため、燃料噴射
弁１に組み付ける際の組付作業性を良好にすることがで
きる。

【００４８】なお、このような作用・効果は得られない
ものの、図１３に示す燃料噴射弁８１のように、オリフ
ィスプレート８４と干渉体８７とを別体としても良い。
この燃料噴射弁８１は、図示しないニードル弁で開口す
る燃料流出口２０ａを備えたシート２０とカバー２１と
の間に、円環状のスペーサ９０を介在させて、オリフィ
スプレート８４と干渉体８７とを組み付けたものであ
る。オリフィスプレート８４は、中央に、円形に開口し
た３つのオリフィス８５を備えて構成され、干渉体８７
は、各オリフィス８５に対応して所定距離離れた３つの
燃料衝突面８８を有して、周囲に円環状の支持部８９を
連結させて構成されている。

【００４９】この燃料噴射弁８１でも、実施形態と同様
に、オリフィス８５を複数として燃料流量を増加させて
も、燃料Ｆの微粒化を図ることができる。

【００５０】また、実施形態では、つぎのような作用・
効果を得ることができる。すなわち、各オリフィス２５
が、燃料流出口２０ａより開口面積を小さく、かつ、内
周面２６を軸方向Ｘに沿う直線状にしているため、燃料
Ｆが、柱状になって、干渉体２７の各燃料衝突面２８に
衝突する。特に、各オリフィス２５の開口形状が、四角
形等の多角形状でなく、中央部位から周縁までの距離を
均等とする円形であるため、一層、テーパ状に広がるこ
となく、燃料Ｆが、液体状でストレートの円柱形状の層
流状態となって干渉体２７の燃料衝突面２８に衝突す
る。

【００５１】そして、各燃料衝突面２８の幅寸法ｔが各
オリフィス２５の内径寸法ｄより小さい寸法であるた
め、干渉体２７を通過する燃料は、図６に示すように、
各燃料衝突面２８に衝突して、その面に沿って外方へ流
れる燃料Ｆｈと、各燃料衝突面２８と衝突せずに干渉体
２７の横を通過する燃料Ｆｖと、に分かれる。

【００５２】そしてさらに、各燃料衝突面２８が、各オ
リフィス２５の軸方向Ｘと直交させた平面形状としてお
り、各燃料衝突面２８に衝突してその面に沿って外方へ
流れる燃料Ｆｈが、各燃料衝突面２８と衝突せずに干渉
体２７の横を通過する燃料Ｆｖに対して、直交方向に衝
突する。

【００５３】その結果、燃料Ｆを効果的に微粒化させて
燃料噴射弁１から噴射させることができる。

【００５４】そして、各燃料衝突面２８の幅寸法ｔと各
オリフィス２５の内径寸法ｄとは、０．１≦ｔ／ｄ≦
０．３の関係であれば、一層、燃料Ｆの微粒化が図れる
ことが解った。ちなみに、ｔ／ｄの値が、０．１未満で
は、干渉体２７の強度を低下させてしまい、０．３を超
えては、噴霧粒径が増大して、燃料Ｆの微粒化が効果的
に図れなかった。

【００５５】なお、この点を考慮しなければ、各オリフ
ィス２５を、正方形等の多角形状に開口させたり、下流
側に開口形状を広くするテーパ状にしても良い。

【００５６】また、実施形態の燃料噴射弁１に関して、
２方向へ分岐させる噴霧流ＳＡ・ＳＡ相互、あるいは、
ＳＢ・ＳＢ相互の角度、すなわち、噴射角度θを増減さ
せる場合には、各燃料衝突面２８の幅寸法ｔに正比例し
て、噴射角度θが一次関数的に増減することから、適
宜、各燃料衝突面２８の幅寸法ｔを変更して、噴射角度
θを調整すれば良い。

【００５７】さらに、実施形態では、オリフィスプレー
ト２４に３個のオリフィス２５を設けた場合を示した
が、勿論、複数であれば、干渉体の燃料衝突面を対応さ
せて、２個や４個以上のオリフィスを設けても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の燃料噴射弁の縦断面図で
ある。

【図２】同実施形態で使用する制御プレートの正面図で
ある。

【図３】同制御プレートの底面図である。

【図４】同制御プレートの斜視図である。

【図５】同実施形態の燃料噴射時の拡大部分断面図であ
る。

【図６】同実施形態の燃料噴射時の要部をさらに拡大し
た部分断面図である。

【図７】同実施形態の燃料噴射時の要部を、制御プレー
トの正面側からみた状態を示す図である。

【図８】制御プレートの他の例を示す部分正面図であ
る。

【図９】制御プレートのさらに他の例を示す部分正面図
である。

【図１０】制御プレートのさらに他の例を示す部分正面
図である。

【図１１】比較例としての制御プレートを示す斜視図で
ある。

【図１２】比較例としての他の制御プレートを示す斜視
図である。

【図１３】他の実施形態の要部を示す分解斜視図であ
る。

【符号の説明】

１・８１…燃料噴射弁、 １９…ニードル弁、 ２０ａ…燃料流出口、 ２４・８４…オリフィスプレート、 ２５・８５…オリフィス、 ２７・８７…干渉体、 ２８・８８…燃料衝突面、 Ｈ（ＨＡ・ＨＢ・ＨＣ）…離隔距離。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ニードル弁で開口する燃料流出口から流
   出される燃料が、干渉体に衝突し、２方向に分岐されつ
   つ微粒化されて、噴射される燃料噴射弁であって、 前記燃料流出口の燃料流出側に、直列的に均等配置され
   て開口する複数のオリフィスを備えたオリフィスプレー
   トが配置され、 前記干渉体が、幅寸法を前記各オリフィスの開口幅寸法
   より小さくして、前記各オリフィスの中央を跨ぐように
   前記各オリフィスに対向して帯状に延びる燃料衝突面を
   備え、 前記各燃料衝突面で衝突した燃料の噴霧粒の相互干渉を
   抑えるように、前記各燃料衝突面が、対応するオリフィ
   スとの離隔距離を、隣の前記燃料衝突面と対応する前記
   オリフィスとの離隔距離と相違させて、配置されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記オリフィスプレートと前記干渉体と
   が、相互に連結された一体物から構成されていることを
   特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。