JPH1193807A - 流体噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体噴霧の微粒化を促進する流体噴射ノズル
を提供する。 【解決手段】 ニードル弁２５の先端面２５ａ、バルブ
ボディ３０の内壁面３１、およびオリフィスプレート３
２のニードル弁２５との対向面３３により、略円板状の
燃料室３５が形成されている。対向面３３には対向面３
３から突出した突起物３３ａがオリフィス３４の外周側
に形成されている。当接部２５ｃと弁座３１ａとの開口
部から燃料室３５に流入した燃料は、対向面３３に形成
された突起物３３ａに衝突するとともに、突起物３３ａ
の間を屈曲して流れるので、燃料流れに擾乱を発生す
る。この擾乱を内包した燃料がオリフィス３４から噴射
されると、擾乱のエネルギーにより噴射される燃料噴霧
の微粒化が促進される。これにより、燃料噴霧が広範囲
に渡って空気と混合しやすく燃料の燃焼効率が増大する
ので、排気ガス中に排出される有害物質および燃料消費
量を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体噴射ノズルに
関するもので、特に、自動車用の内燃機関へ燃料を噴射
して供給する電磁式燃料噴射弁の噴射ノズル部に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関（以下、「エンジン」
と称する）に用いられる燃料噴射弁は、バルブボディの
軸方向に形成される案内孔に弁部材を往復移動可能に収
容し、燃料噴射弁の先端部に開口する噴孔を弁部材の上
下動により開閉している。弁部材は、適正な燃料噴射量
を確保するように開弁時のリフト量が精密に制御されて
いる。

【０００３】また、米国特許第５３８３６０７号に開示
される燃料噴射弁のように、弁部材の燃料下流側にオリ
フィスプレートを取付け、オリフィスプレートに形成し
た噴孔から燃料を噴射するものも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、燃費の低減や排
気ガス中に排出される有害物質を低減するために、燃料
噴射弁から噴射する燃料噴霧の微粒化が要求されてい
る。燃料噴霧を微粒化するためには噴孔に至る燃料流れ
に乱れ（擾乱）を発生させることが有力である。しかし
ながら、米国特許第５３８３６０７号に開示されるよう
な燃料噴射弁では、オリフィスプレートに至る燃料流れ
に擾乱を発生させる構成をもたないので、燃料噴霧の微
粒化が不十分である。

【０００５】本発明の目的は、流体噴霧の微粒化を促進
する流体噴射ノズルを提供することにある。本発明の他
の目的は、燃料噴霧の微粒化を促進する燃料噴射弁を提
供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
流体噴射ノズルによると、弁部材が弁座から離座し、こ
の開口部からオリフィスに至る流体流れが突起物と衝突
するとともに、突起物の間を屈曲して流れることによ
り、流体流れに乱れ（擾乱）が発生する。この擾乱を生
じた流体同士を略円板状の流体室でオリフィスプレート
面に平行に衝突させ、その後、オリフィスから噴射する
ことにより、流体噴霧の微粒化が促進される。

【０００７】本発明の請求項２記載の流体噴射ノズルに
よると、オリフィスよりも外周側に突起物を配置するこ
とにより、突起物を通過してオリフィスの内周側を通過
する流体流れが突起物と衝突せず、かつ突起物の間を屈
曲して流れないので、中央部で衝突してオリフィスの内
周側からオリフィフに向かう流体流れのエネルギーが殆
ど損なわれない。したがって、オリフィスの外周側から
オリフィスに向かう流体流れと、オリフィスの内周側か
らオリフィスに向かう流体流れとの乱れの程度は同程度
となり、その状態で流体流れがオリフィス直上で正面衝
突することにより流体噴霧の微粒化が促進される。

【０００８】本発明の請求項３記載の流体噴射ノズルに
よると、突起物の間隔をＬ、突起物の根元の径または多
角形状に形成した突起物の根元の一辺の長さをｄとする
と、ｄ＜Ｌである。したがって、流体流れが突起物の間
を流れるときに受ける流路抵抗を低減することができる
ので、オリフィス直上で衝突する流体のエネルギーを高
めることができる。これにより、オリフィスから噴射さ
れる流体噴霧の微粒化が促進される。

【０００９】本発明の請求項４記載の流体噴射ノズルに
よると、突起物の高さをｈ、突起物の根元の径または多
角形状に形成した突起物の根元の一辺の長さをｄとする
と、１．５ｄ＜ｈである。したがって、突起物の間に形
成される空間の容積が大きくなるので、突起物に衝突す
るとともに、突起物の間を屈曲して流れる流体量が多く
なることにより、流体に生じる擾乱エネルギーが増加す
る。これにより、オリフィスから噴射される流体噴霧の
微粒化が促進される。

【００１０】本発明の請求項５記載の燃料噴射弁による
と、オリフィスから噴射される燃料噴霧の微粒化を促進
することができるので、燃料噴霧が広範囲に空気と良好
に混合する。したがって、燃料消費量および排気ガス中
に排出する有害物質を低減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
実施例を図面に基づいて説明する。本発明をガソリン機
関用燃料供給装置の燃料噴射弁に適用した一実施例を図
１、図２および図３に示す。まず、燃料噴射装置として
の燃料噴射弁を図２に基づいて説明する。図２に示すよ
うに、燃料噴射弁１０の樹脂製のハウジングモールド１
１の内部に、強磁性材料からなる固定コア２１が収容さ
れている。

【００１２】磁性材料からなる可動コア２２は筒状に形
成されており、非磁性パイプ２３および磁性パイプ２４
の内部空間に配設されている。可動コア２２の外径は非
磁性パイプ２３の内径より僅かに小さく設定され、可動
コア２２は非磁性パイプ２３に摺動可能に支持されてい
る。可動コア２２は、固定コア２１と軸方向に対向し、
固定コア２１の下端面と所定の隙間を形成するように配
設されている。

【００１３】非磁性パイプ２３は、固定コア２１の可動
コア側端部外周に嵌合し、レーザ溶接等により固定され
ている。非磁性パイプ２３の反固定コア側端部には、磁
性材料からなり段付きパイプ状に形成された磁性パイプ
２４が接続されている。なお、非磁性パイプ２３の反固
定コア側は可動コア２２の案内部をなしている。弁部材
としてのニードル弁２５の燃料噴射側の先端面２５ａは
図１に示すようにほぼ平坦に形成されており、ニードル
弁２５の他方の端部には図２に示すように接合部２５ｂ
が形成されている。そして、接合部２５ｂと可動コア２
２とがレーザ溶接され、ニードル弁２５と可動コア２２
とが一体に連結される。接合部２５ｂの外周には燃料通
路としての二面取りが設けられている。

【００１４】圧縮コイルスプリング２６の一端は、可動
コア２２に設けられたスプリング座２２ａに当接し、圧
縮コイルスプリング２６の他端は、アジャスティングパ
イプ２７の底部に当接している。圧縮コイルスプリング
２６は、可動コア２２とニードル弁２５とを図２の下
方、つまり当接部２５ｃがバルブボディ３０の弁座３１
ａに着座する方向に付勢している。

【００１５】アジャスティングパイプ２７は固定コア２
１の内周に圧入されている。組付け時にアジャスティン
グパイプ２７の圧入位置を調整することにより圧縮コイ
ルスプリング２６の付勢力を調整可能である。バルブボ
ディ３０は、スペーサ２８を介して磁性パイプ２４に挿
入され、磁性パイプ２４とレーザ溶接等により固定され
ている。スペーサ２８の厚みは固定コア２１と可動コア
２２とのエアギャップを所定値にするように調節され
る。バルブボディ３０の内径は先端付近からオリフィス
プレート３２に向かうにしたがい縮径しており、流体通
路としての燃料通路を形成する内壁面３１は円錐状に形
成されている。ニードル弁２５の当接部２５ｃは内壁面
３１に形成された弁座３１ａに着座可能である。

【００１６】ステンレス製のオリフィスプレート３２は
カップ状に形成されており、バルブボディ３０の先端に
溶接、例えば全周溶接により接合される。図１に示すよ
うに、ニードル弁２５の先端面２５ａ、バルブボディ３
０の内壁面３１、およびオリフィスプレート３２のニー
ドル弁２５との対向面３３により、略円板状の流体室と
しての燃料室３５が形成されている。図１および図３に
示すように、対向面３３には横断面正四角形状の突起物
３３ａが対向面３３から突出し、かつオリフィス３４よ
りも外周側に形成されている。突起物３３ａは切削刃ま
たはレーザ加工により形成される。

【００１７】図４の（Ａ）および（Ｂ）に示すように、
突起物３３ａの横断面正四角形の一辺の長さをｄ、突起
物３３ａの間隔をＬ、突起物３３ａの対向面３３からの
高さをｈとすると、ｄ＜Ｌ、１．５ｄ≦ｈである。オリ
フィス３４は、オリフィスプレート３２を板厚方向に貫
通して四つ形成されており、図１の下方、つまり燃料噴
射方向に向かい軸から離れる方向に所定角度をなしてい
る。ニードル弁２５が弁座３１ａから離座すると燃料室
３５からオリフィス３４を通って燃料が噴射される。

【００１８】図２に示すスリーブ４０は樹脂製であり、
バルブボディ３０およびオリフィスプレート３２の外周
に圧入され、オリフィスプレート３２を保護している。
オリフィス３４から噴射される燃料はスリーブ４０の開
口部４０ａからエンジンに噴射される。電磁コイル５０
は樹脂製のスプール５１の外周に巻回されており、スプ
ール５１は固定コア２１、非磁性パイプ２３、磁性パイ
プ２４の外周に配設されている。電磁コイル５０および
スプール５１の外周にハウジングモールド１１が樹脂成
形され、ハウジングモールド１１により電磁コイル５０
が包囲されている。図示しない電子制御装置によってタ
ーミナル５２からリード線を介して電磁コイル５０に励
磁電流が流れると、ニードル弁２５および可動コア２２
が圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して固定コア
２１の方向へ吸引され、当接部２５ｃが弁座３１ａから
離座する。

【００１９】ターミナル５２はハウジングモールド１１
に埋設されており、電磁コイル５０に電気的に接続され
ている。ターミナル５２は図示しない電子制御装置にワ
イヤーハーネスを介して接続されている。２枚の金属プ
レート６１および６２は上方の一端が固定コア２１の外
周に接し、下方の他端が磁性パイプ２４の外周に接する
ように設けられ、電磁コイル５０への通電時の磁束を通
す磁路を形成する部材である。この２枚の金属プレート
６１、６２により電磁コイル５０が保護されている。

【００２０】フィルタ６３は固定コア２１の上方に配設
されており、燃料タンクから燃料ポンプ等によって圧送
され、燃料噴射弁１０内に流入する燃料中のゴミ等の異
物を除去する。固定コア２１内にフィルタ６３を通して
流入した燃料は、アジャスティングパイプ２７からニー
ドル弁２５の接合部２５ｂに形成された二面取り部との
隙間、さらには、バルブボディ３０とニードル弁２５と
の摺動部に形成された四面取り部との隙間を通過し、ニ
ードル弁２５の当接部２５ｃと弁座３１ａとよりなる弁
部に到る。当接部２５ｃが弁座３１ａから離座すると、
当接部２５ｃと弁座３１ａとが形成する開口部から燃料
が燃料室３５に流入する。

【００２１】次に、燃料噴射弁１０の作動について説明
する。 (1) 電磁コイル５０への通電オフ時、可動コア２２およ
びニードル弁２５は圧縮コイルスプリング２６の付勢力
により図２の下方に付勢され、ニードル弁２５の当接部
２５ｃが弁座３１ａに着座する。これにより、オリフィ
ス３４からの燃料噴射が遮断される。

【００２２】(2) 電磁コイル５０への通電をオンする
と、圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して可動コ
ア２２が固定コア２１に吸引されるので、ニードル弁２
５の当接部２５ｃが弁座３１ａから離座する。これによ
り、当接部２５ｃと弁座３１ａとの開口部から燃料室３
５に燃料が流入する。燃料室３５に流入した燃料は、内
壁面３１、先端面２５ａ、対向面３３に案内されて燃料
室３５の中央部に向かう。中央部に向かう燃料は中央部
で互いに衝突して内周側からオリフィスに向かう流れを
生じ、この内周側からオリフィスに向かう燃料流れと外
周側からオリフィス３４に向かう燃料流れとがオリフィ
ス３４上で衝突する。

【００２３】燃料室３５に流入し外周側からオリフィス
３４に向かう燃料はオリフィスプレート３２の対向面３
３に形成された突起物３３ａに衝突するとともに、突起
物３３ａの間を屈曲して流れることにより燃料流れに擾
乱を発生する。また、オリフィス３４を通過して中央部
で衝突し、内周側からオリフィス３４に向かう燃料流れ
は、オリフィス３４の内周側に突起物３３ａが形成され
ていないので、燃料室３５の中央部で衝突してからオリ
フィス３４に向かうエネルギーをオリフィス３４の内周
側で殆ど失わない。この擾乱を内包した燃料がオリフィ
ス３４の直上で衝突しオリフィス３４から噴射される
と、擾乱のエネルギーによりオリフィス３４から噴射さ
れる燃料噴霧の微粒化が促進される。

【００２４】さらに、突起物３３ａの横断面正四角形の
一辺の長さをｄ、突起物３３ａの間隔をＬとすると、ｄ
＜Ｌになるように突起物３３ａを形成したことにより、
燃料流れが突起物３３ａの間を流れるときに受ける流路
抵抗を低減することができる。したがって、オリフィス
３４の直上で衝突する燃料のエネルギーを高めることが
できるので、オリフィス３４から噴射される燃料噴霧の
微粒化が促進される。さらに、突起物３３ａの対向面３
３からの高さをｈとすると、１．５ｄ≦ｈになるように
突起物３３ａを形成したことにより、突起物３３ａの間
に形成される空間の容積が大きくなるので、突起物３３
ａに衝突するとともに、突起物３３ａの間を屈曲して流
れる燃料量が多くなることにより、燃料流れに生じる擾
乱エネルギーが増加する。これにより、オリフィス３４
から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。

【００２５】本実施例では、オリフィス３４から噴射さ
れる燃料噴霧の微粒化が促進されることにより、燃料噴
霧が広範囲に渡って空気と混合しやすく燃料の燃焼効率
が増大するので、排気ガス中に排出される有害物質およ
び燃料消費量を低減することができる。以上説明した本
発明の上記実施例では、オリフィス３４の内周側に突起
物３３ａを形成しなかったが、対向面３３の全面に突起
物３３ａを形成してもよい。

【００２６】また上記実施例では、突起物３３ａの横断
面を正四角形に形成したが、正四角形以外の多角形状に
突起物の横断面を形成してもよいし、突起物の横断面を
円形に形成してもよい。上記実施例は、燃料噴射弁に本
発明の流体噴射ノズルの構成を適用したものであるが、
噴射する流体噴霧の微粒化を必要とするのであればどの
ような流体噴射ノズルに本発明を適用することも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射弁の噴射ノズ
ル部を示す断面図である。

【図２】本実施例の燃料噴射弁を示す断面図である。

【図３】本実施例のオリフィスプレートを示す平面図で
ある。

【図４】（Ａ）はオリフィスプレートを示す拡大平面図
であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射弁 ２１ 固定コア ２２ 可動コア ２５ ニードル弁（弁部材） ２５ａ 先端面 ２５ｃ 当接部 ３０ ノズルボディ ３１ 内壁面 ３１ａ 弁座 ３２ オリフィスプレート ３３ 対向面 ３３ａ 突起物 ３４ オリフィス ３５ 燃料室（流体室）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体通路を形成する内壁面に弁座を設け
   たバルブボディと、 前記弁座に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記
   弁座から離座、ならびに前記弁座に着座することにより
   前記流体通路を開閉する弁部材と、 前記弁部材よりも流体下流側の前記バルブボディに取付
   けられるオリフィスプレートであって、板厚方向に貫通
   するオリフィスを有するオリフィスプレートとを備え、 前記オリフィスプレートの前記弁部材との対向面と前記
   弁部材の先端面と前記内壁面とで略円板状の流体室を形
   成する流体噴射ノズルであって、 前記対向面に前記対向面よりも突出した突起物を設け、
   前記突起物の間を流体が流れることを特徴とする流体噴
   射ノズル。
2. 【請求項２】 前記突起物はオリフィスよりも外周側に
   配置されることを特徴とする請求項１記載の流体噴射ノ
   ズル。
3. 【請求項３】 前記突起物の間隔をＬ、前記突起物の根
   元の径または横断面多角形状に形成した前記突起物の根
   元の一辺の長さをｄとすると、ｄ＜Ｌであることを特徴
   とする請求項１または２記載の流体噴射ノズル。
4. 【請求項４】 前記突起物の高さをｈ、前記突起物の根
   元の径または横断面多角形状に形成した前記突起物の根
   元の一辺の長さをｄとすると、１．５ｄ≦ｈであること
   を特徴とする請求項１、２または３記載の流体噴射ノズ
   ル。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項に記載した
   流体噴射ノズルを燃料噴射ノズルに用いることを特徴と
   する内燃機関の燃料噴射弁。