JPWO2013021733A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、この発明の実施の形態1による燃料噴射弁の軸方向に沿う断面模式図である。燃料噴射弁1は、ソレノイド装置2とコア3と磁気通路を構成するヨーク4とを有し、ソレノイド装置2は、コイルアセンブリ5とその外周に巻線されているコイル6とを有している。コア3内部にはロッド7が固定されており、このロッド7によってバネ8の荷重が調整される。コア3の一端部をコイルアセンブリ5が囲繞し、また、コア3と同軸に、その一端部に磁気通路を構成するバルブボディ9がスリーブ10を介装させて配設されている。スリーブ10はコア3およびバルブボディ9に溶接などの手段で締結され、内部燃料が漏れないようにシールされている。燃料は燃料噴射弁1の上方の供給口11から供給され、燃料噴射弁1の内部を中心軸方向へ流れ、燃料室15aを介して噴孔16から噴射される。磁気通路を構成するヨーク4は、その一端がコア3に溶接で固定され、他端がバルブボディ9に溶接され、コア3とバルブボディ9とを磁気的に連結している。
実施の形態1で示した噴孔16の配置を例示する。図6は、本実施の形態における燃料噴射弁1の噴孔16の配置を例示する模式図であり、図2におけるB−B断面を例示する図である。図2では燃料噴射弁1の中心軸の左半分の断面図を示したが、図6では中心軸周りの全体を示している。点線15bは燃料室15aの入口15bの位置を示す仮想線であり、入口15bと壁面14cによって囲まれる領域に、噴孔プレート15を下面としバルブシート14を上面とした燃料室15aが形成されている。本実施の形態においては、燃料室15aの側壁の壁面14cの近傍に、噴孔16の長辺方向が壁面14cに平行になるようにスリット形状の噴孔16を配置している。図6では、バルブシート14の下側の面に凹部を形成し、その開口部に噴孔プレート15を溶接固定することにより、バルブシート14と噴孔プレート15との間に燃料室15aが形成されている。図6に示す2個の噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1で説明したように1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1,2では、燃料室15aの形状が断面ロ字状である例を図示したが、O字状など様々な形状としてもよく、また、燃料室15aの壁面14cに凹部を設け、その凹部内に噴孔16を配置してもよい。図8は、実施の形態3における燃料噴射弁1の噴孔16の配置を例示する模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図8において、点線15は噴孔プレート15の端部の位置を示している。図42は図8におけるE−E断面の模式図である。ここでは、燃料室15aの壁面14cに凹部14dが設けられ、噴孔16が当該凹部14d内及び当該凹部14d外にまたがるように設けられている。これにより、壁面14cに沿って流れる燃料流が、噴孔16の短辺方向から噴孔16に流入するのを抑制できる。
実施の形態1〜3では、燃料噴射弁1の中心軸両側にそれぞれ1つの噴孔16を設けた例を図示したが、本発明は様々な噴孔16の数、配置で実施し得る。図10は、実施の形態4における燃料噴射弁1の噴孔16の配置を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態2と同様に燃料室15aの側壁の壁面14c近傍に、壁面14cに長辺方向が平行になるようにスリット形状の噴孔16を6個配置したものである。図10において、燃料室15aの外周にバルブシート14の外周部で構成された壁面14cが配置されており、その近傍に壁面14cと長手方向が平行になるように6個のスリット形状の噴孔16が配置されている。これらの噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜4では、燃料室15aの入口15bと噴孔16との間に障壁がない例を図示したが、障壁を設けてもよい。図14は、実施の形態5における燃料噴射弁1の噴孔16の配置を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。図14は図40におけるB−B断面図である。本実施の形態における噴孔16は、実施の形態2に示した図6と同様に、燃料室15aの側壁の壁面14c近傍に、壁面14cに長辺方向が平行になるようにスリット形状の噴孔16を配置したものである。さらに噴孔16の側壁と反対側の近傍に長辺方向に略平行の障壁20を設け、燃料室15aの中央部から噴孔16に燃料が直接流れ込むのを抑制したものである。噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜5では、噴孔16の断面形状がその深さ方向において同一であり、かつ、噴孔16の中心軸が垂直である例を図示したが、噴孔16の中心軸が傾斜したり、噴孔16の断面形状がその深さ方向において変化してもよい。図15は、実施の形態6における燃料噴射弁1の噴孔16の断面形状を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態における噴孔16は、スリット形状の開口部をもち、噴孔16の出口側が短辺方向の外側に向けて斜めの貫通孔となっている。
実施の形態1〜6では、略長方形のスリット形状である例を図示したが、スリット形状は以下のように様々に変形し得る。図18〜図22は、実施の形態7における燃料噴射弁1の噴孔16の形状を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、燃料室15aの側壁の壁面14cの近傍に、壁面14cに長軸方向が平行になるように、概楕円型(図18)、ひし形(図19)、楔形(図20)および馬蹄形(図21)のスリット状の噴孔16を配置したものである。これらの噴孔16の長軸方向の長さLと短軸方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短軸方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜7において、S字型にねじったスリット形状の噴孔16としてもよい。図23は、実施の形態8における燃料噴射弁1の噴孔16の形状を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、燃料室15aの側壁の壁面14c近傍に、S字型のスリット状の噴孔16を配置したものである。これらの噴孔16の長軸方向の長さLと短軸方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短軸方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜6において、燃料噴射弁1の噴孔16の形状を概T字型としてもよく、当該噴孔16の一部が燃料室15aの壁面14cを跨ぐようにしてもよい。図24は、実施の形態9における燃料噴射弁1の噴孔16の形状を示す模式図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、概T字型の噴孔16の一部が燃料室15aの壁面14cをまたいで貫通したものである。これらの噴孔16の長軸方向の長さLと短軸方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短軸方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。また、壁面14cのまたぎ量は実施の形態3と同様にS/2以下である。
実施の形態1〜9では、噴孔16の開口部を噴孔プレート15の貫通孔の開口部で構成した例を図示したが、当該噴孔16の開口部を、噴孔プレート15とバルブシート14など他部材とで構成してもよい。図25は、実施の形態10における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。また、図26は、本実施の形態における燃料噴射弁1の噴孔16の形状を示す模式図である。本実施の形態においては、バルブシート14で構成される燃料室15aの壁面14cの外側まで開口した円形の貫通孔を噴孔プレート15に形成し、壁面14cと噴孔プレート15とにより囲まれた開口を有する噴孔16を構成するものである。噴孔16の長軸方向の長さLと短軸方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短軸方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。このように構成された噴孔16においては、噴孔16と壁面14c間の隙間を完全にゼロにすることができるため、噴孔16内の乱れが抑制され、薄膜化が促進される。
実施の形態1〜10では、図2に示すように、噴孔プレート15の上面は平坦であり、バルブシート14の下面に凹部を形成して燃料室15aを形成した例を図示したが、本実施の形態11のように、噴孔プレート15の上面に凹部を形成して燃料室15aを形成してもよい。図27は、本実施の形態における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。ここでは噴孔プレート15の外周部に凸部15dを形成し、この凸部15dの上部で噴孔プレート15とバルブシート14とが溶接接続されている。噴孔プレート15の中央部の凹部とバルブシート14との間に燃料室15aが形成されている。噴孔プレート15の外周部の凸部15dの内壁面が燃料室15aの壁面14cとなる。
実施の形態1〜11では、燃料室15aを弁体13の周囲に設けた例を図示したが、当該燃料室15aを弁体13の下方に設けてもよい。図30は、実施の形態12における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、図30に示すように、噴孔プレート15の中央部(弁体13と最も近接する位置)に突起19が設けられ、この突起19に近接してスリット形状の噴孔16が形成されている。突起19の側壁面19aが、実施の形態2の燃料室15aの壁面14cに相当する。噴孔16と噴孔16の直上の弁体13との間の距離が噴孔16の直上の燃料室15aの高さHに相当する。これらの噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1と同様に1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜12では、弁体13の先端部が球状である例を図示したが、当該弁体13を先端部が平坦な円筒状のものにしてもよい。図31は、実施の形態13における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態は、実施の形態12と同様な構成であるが、弁体13の形状を先端部が平坦な円筒状の形状にしたものである。本実施の形態においては、図31に示すように、噴孔プレート15の中央部に突起19が設けられ、この突起19に近接してスリット形状の噴孔16が形成されている。突起19の側壁面19aが、実施の形態2の燃料室15aの壁面14cに相当する。噴孔16と噴孔16の直上の弁体13との間の距離が噴孔16の直上の燃料室15aの高さHに相当する。これらの噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1と同様に、1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜11において、燃料室15aの入口15bの部分の開口面積を全噴孔16の開口断面積の合計より小さくなるようにしてもよい。図32は、実施の形態14における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態2と同様な構成であるが、燃料室15aの入口15bの部分の断面積(開口面積)が、全噴孔16の合計断面積より小さくなるように構成したものである。噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1と同様に、1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態1〜14では、噴孔16の内壁面がその全周において同一の深さ(燃料噴射弁1の軸方向の長さ)を有する例を図示したが、その周方向において噴孔16の内壁面の深さが変化するようにしてもよい。特に、噴孔16の上流側に近い側の内壁面部分と、それに対向する内壁面部分とで深さを異ならせてもよい。図34は実施の形態15における燃料噴射弁1の噴孔16近傍の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態2と同様の構成であるが、噴孔16の内壁面のうち、壁面14cに近い側の内壁面部分16aの深さを、燃料室15aの入口15b側に近い内壁面部分16bの深さに比べて小さくすることにより、噴孔内流路のうちの内壁面部分16a側の流路長さt1と、内壁面部分16b側の流路長さt2とをt1<t2の関係としている。噴孔16の長辺方向の長さLと短辺方向の長さSとは、実施の形態1と同様に、1<L/S<12の関係にあり、また、燃料室15aの高さHと噴孔短辺方向長さSとの関係はH/S<10の関係にある。
実施の形態15では、噴孔16の内壁面のうち、壁面14cに近い側の内壁面部分16aの深さを小さくすることにより、内壁面部分16a側の流路長さt1を小さくしたが、内壁面部分16aに壁面14c側への折れ曲がり部を設けることにより、当該流路長さt1を小さくしてもよい。図37は実施の形態16における燃料噴射弁1の噴孔16近傍の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態2と同様の構成であるが、内壁面部分16aの出口付近に面取り部16dを設けることにより、内壁面部分16aに壁面14c側への折れ曲がり部を設けて、流路長さt1を流路長さt2よりも小さくしたものである。流路長さt1と流路長さt2の関係は実施の形態15と同様にt1<t2の関係にあるため、同様に壁面14c方向への液膜17の拡がりを促進し、微粒化を促進する効果が得られる。また噴孔プレート15の板厚を変更する必要がないため、強度も低下しない。ここでは、噴孔プレート15の下面がバルブシート14の下面よりも突出する場合を例示しているが、それら噴孔プレート15の下面とバルブシート14の下面が同じ高さに一致していてもよく、あるいは、バルブシート14の下面が噴孔プレート15の下面よりも突出していてもよい。
実施の形態16では、内壁面部分16aの出口付近に面取り部16dを設けることで、内壁面部分16aに壁面14c側への折れ曲がり部を設けたが、ザグリにより当該折れ曲がり部を設けてもよい。図38は実施の形態17における燃料噴射弁1の噴孔16近傍の断面図である。図において、図1乃至図7と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。本実施の形態においては、実施の形態2と同様の構成であるが、壁面14cに近い内壁面部分16aの下流側にザグリ16eを設け、ザグリ16eが設けられた内壁面部分16aのみ流路長さの関係をt1<t2としたものである。燃料は噴孔16の中央付近にて衝突して拡がるため、内壁面部分16aの中央部分のみ流路長さt1<t2にすれば実施の形態15と同様の効果が得られる。噴孔プレート15の板厚を変更する必要がないため、強度も低下しない。また、液膜17はザグリ16eの方向により拡がるため、ザグリ16eの位置を変更することで液膜17の拡がり方向を制御することができる。
実施の形態15〜17のような流路長さt1<t2とする構成において、燃料室15aを弁体13の下方に設ける構成としてもよい。図39は、実施の形態18における燃料噴射弁1の噴孔16近辺の断面図である。本実施の形態においては、実施の形態12と同様に、噴孔プレート15の中央部(弁体13と最も近接する位置)に突起19が設けられ、この突起19に近接してスリット形状の噴孔16が形成されている。噴孔内流路のうち、突起19に近い内壁面部分16aの流路長さt3と対向する内壁面部分16bの流路長さt2がt3<t2の関係にある。このように構成された燃料噴射弁1は、実施の形態15と同様に液膜17の拡がりを促進し、微粒化を促進する効果が得られる。また、本実施の形態における構成は、先に説明したその他の実施の形態にも適用可能である。
Claims (12)
- 内部に燃料通路および弁座部を有するバルブシートと、前記弁座部に着座可能な当接部を有し、前記当接部が上記弁座部から離座および着座することにより前記燃料通路を開閉する弁部材と、前記燃料通路に連通された燃料室とを備えた燃料噴射弁であって、
前記燃料室に、燃料を噴射するスリット形状の噴孔を備え、前記噴孔はその長軸方向に燃料流を衝突させ、その長軸方向に交わる方向に液膜を形成するスリット形状であることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記噴孔は、前記噴孔の長軸方向に液膜を形成し、その下流において前記噴孔の長軸方向に交わる方向に液膜を形成するスリット形状であることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
- 前記スリット形状の噴孔の長軸方向の長さをL、前記スリット形状の噴孔の短軸方向の長さをS、前記スリット形状の噴孔の直上の前記燃料室の高さをHとしたときに、
1<L/S<12
H/S<10
の関係であることを特徴する請求項1又は2に記載の燃料噴射弁。 - 前記スリット形状の噴孔と前記燃料室の壁面との距離をDとしたとき、当該距離Dが当該スリット形状の噴孔の短軸方向の長さSよりも小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記スリット形状の噴孔が前記燃料室の壁面をまたいで貫通し、
前記噴孔と前記壁面のまたぎ量をX、前記噴孔の短軸方向の長さをSとしたときに、
X<S/2
の関係であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。 - 前記スリット形状の噴孔の長軸方向と前記燃料室の壁面とが略平行であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記燃料室は、前記バルブシートの下側に凹状に形成された空間と噴孔プレートとの間に形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記燃料室は、噴孔プレートの上側に凹状に形成された空間と前記バルブシートとの間に形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記燃料室は、前記バルブシートと噴孔プレートとの間に別部材を挟んで形成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- 前記燃料室の上流側の入口と前記スリット形状の噴孔との距離をW、前記噴孔の長軸方向の長さをLとしたときに、
L/2<W
の関係であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。 - 前記燃料室の上流側の入口の断面積を前記噴孔の断面積より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
- スリット形状の前記噴孔内の燃料噴射弁軸方向の流路長さのうち、前記燃料室の壁面に近い側の流路長さをt1、対向する面側の流路長さをt2としたとき、
t1<t2
の関係であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
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