KR20150097793A - 연료 분사 밸브 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 관한 연료 분사 밸브는, 상류측의 제1의 분공 플레이트에 팽대부를 마련함으로써, 분공부의 위치 어긋남이 허용되고, 상류측 분공 출구부의 내경측 주연과 하류측 분공 입구부의 내경측 주연과의 사이에서 지름 방향의 치수의 확보가 불필요하게 되고, 하류측의 제2의 분공 플레이트의 판두께를 최소한으로 억제할 수 있고, 분공 플레이트체와 밸브시트 사이의 용접성이 향상된다.

Description

연료 분사 밸브{FUEL INJECTION VALVE}
본 발명은, 내연기관에 이용되는 연료 분사 밸브에 관한 것으로, 특히 밸브시트의 하류측에 마련된, 적층된 2장의 분공(분사구멍) 플레이트로 이루어지는 분공 플레이트체를 구비한 연료 분사 밸브에 관한 것이다.
근래, 자동차의 내연기관 등의 배출 가스 규제가 강화되는 중, 연료 분사 밸브로부터 분사되는 연료 분무의 미립화가 요구되고 있다.
특히, 연료 분무의 미립화에 관해서는 각종의 검토가 이루어져 있다.
예를 들면, 적층된, 상류측 플레이트 및 하류측 플레이트에 의해 분공 플레이트가 형성되고, 상류측 플레이트에 형성된 상류측 분공의 내경측 내벽면은, 하류측 플레이트에 형성된 하류측 분공의 내경측 내벽면과 연속적으로 형성되고, 상류측 분공 중 적어도 외경측의 내벽면에, 하류측 분공의 내경측 내벽면을 향하여 연료 흐름을 가이드하는 가이드부가 형성된 연료 분사 밸브가 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).
이 연료 분사 밸브에서는, 상류측 분공의 입구측 개구연의 외경측 내벽면 부근에 도달한 연료는, 가이드부의 가이드 작용을 받아서 하류측 분공의 내경측 내벽면으로 유도됨에 의해, 하류측 분공의 내벽면에 따라 액막화되고, 분사에 의해 미립화 된다.
또한, 상류측의 분공 플레이트에 형성된 복수의 제1의 원주형상 구멍에 대해, 하류측의 분공 플레이트에 1대1로 연통하도록 제2의 원주형상 구멍이 형성되고, 제2의 원주형상 구멍은 각각 제1의 원주형상 구멍보다도 큰 구멍지름을 가지며, 또한 제1의 원주형상 구멍에 대해 소정의 각도 경사하고 있는 연료 분사 밸브가 알려져 있다(특허 문헌 2 참조).
이 연료 분사 밸브에서는, 제1의 원주형상 구멍을 통과한 연료 액체는 경사한 제2의 원주형상 구멍의 내벽면에 확실하게 충돌하고, 제2의 원주형상 구멍의 내벽면을 둘레 방향 양측으로 넓어지면서 내벽면에 따른 얇은 액막형상이 되어 분출되고, 미립화된다.
특허 문헌 1 : 일본 특개2005-127186호 공보 특허 문헌 2 : 일본 특개2004-169572호 공보
상기 특허 문헌 1에 기재된 연료 분사 밸브에서는, 상류측 분공과 하류측 분공의 각각의 내경측 내벽면이 연속하고 있는 것을 전제로 하고 있지만, 실제로는 분공지름의 치수의 어긋남, 분공 가공 위치의 어긋남, 상류측 플레이트와 하류측 플레이트의 서로의 위치 어긋남 등의 요인에 의해, 각각의 내경측 내벽면을 연속시키는 것은, 가공상 곤란하다라는 문제점이 있다.
그리고, 특히 상류측 분공의 내경측 내벽면이 하류측 분공의 내경측 내벽면에 대해 지름 내측 방향으로 어긋난 경우, 상류측 분공의 일부가 막히는 형태가 되어 분사량에 영향을 끼치게 된다.
또한, 고온 부압의 환경하에서는, 유로가 교축되어 있는 밸브시트 시트 부 하류로부터 상류측 분공까지의 사이에서 감압 비등하여, 기액 2상류가 되기 때문에, 하류측 분공을 통과할 때의 압력 손실은 액체 단상류일 때보다도 증가하고, 분사량이 저하되는 경향이 있다.
그리고, 상류측 분공이 길면 압력 손실이 더욱 증대하기 때문에, 분위기에 의한 분사량의 변화가 크게 되어 버린다.
그 때문에, 상류측 분공을 짧게 함에 있어서 상류측 플레이트의 판두께를 작게 하고 싶지만, 상류측 플레이트가 너무 얇으면, 밸브시트와 상류측 플레이트 사이의 용접시의 열 영향에 의해 상류측 플레이트의 용접부로부터 내경측이 하류측 플레이트로부터 들뜨는 방향으로 변형되어 버린다.
이 변형을 일정하게 제어하기는 어렵고, 그에 수반하여 상류측 분공의 형상도 흐트러져 버리기 때문에, 샘플마다 분사각, 분무각, 분무 입경이 흐트러져 버린다는 문제점이 있다.
상기 특허 문헌 2에 기재된 연료 분사 밸브에서는, 2개의 분공을 다른 경사각으로 구성하고 있고, 내경측 내벽면은 반드시 연속시키지 않아도 하류측 분공의 내벽면에 따른 흐름은 형성된다.
그러나, 전술한 분공의 간섭에 의한 유량의 저하를 막기 위해서는, 상류측 분공 출구부의 내경측 주연과 하류측 분공 입구부의 내경측 주연과의 사이에서 지름 방향의 치수를 확보할 필요가 있고, 그 치수분만큼, 상류측 분공을 통과한 연료가 하류측 분공내벽에 따라 흐르는 길이가 짧아지고, 너무 짧으면 하류측 분공 내벽에 따라 액막이 넓어지기 전에 분사되어 버려, 미립화가 저해되어 버린다.
그와 같이 부적합함을 해소하는 방책으로서 하류측 플레이트를 두껍게 한 경우, 그에 수반하여 밸브시트를 상류측의 분공 플레이트 및 하류측의 분공 플레이트에 용접하는 깊이가 깊어지고, 그 만큼 열원의 출력을 높일 필요가 있다.
그 결과, 전술한 상류측 분공 플레이트가 변형하여 버리는 문제나, 밸브시트의 밸브와의 접합부가 변형해 버려, 밸브 유밀성이 악화한다는 문제점이 있다.
본 발명은, 적층된 분공 플레이트로 구성된 분공 플레이트체로 일어날 수 있는, 이러한 문제점을 해결하는 것을 과제로 하는 것으로, 분사량의 안정화, 분사각, 분무각, 분무 입경의 균일화 등을 도모할 수 있는 연료 분사 밸브를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 연료 분사 밸브는, 밸브시트와, 이 밸브시트에 대향하여 마련되고 중심축선에 따라 왕복운동 가능한 밸브체와, 상기 밸브시트에 용접에 의해 고정되고, 복수의 분공이 형성된 분공 플레이트체를 구비하고, 연료가 상기 밸브시트와 상기 밸브체와의 간극을 통과하여, 상기 분공으로부터 분사되는 연료 분사 밸브로서,
상기 분공 플레이트체는, 제1의 분공부(噴孔部) 및 이 제1의 분공부에 연통한 팽대부를 갖는 제1의 분공 플레이트와, 이 제1의 분공 플레이트에 하류측에서 적층되어 팽대부에 연통하고 있음과 함께, 팽대부로부터 하류측에 따라 상기 중심축선으로부터 멀어지는 방향으로 경사한 제2의 분공부를 갖는 제2의 분공 플레이트로 구성되고,
상기 제2의 분공부의 내경측 내벽면은, 적어도 일부가 상기 제1의 분공부의 투영면 내로 들어가 있고,
상기 제1의 분공부의 출구측 개구부는, 상기 팽대부의 입구측 개구부에 포함되고,
상기 제1의 분공부의 상기 연료의 최소 유로 면적은, 상기 제2의 분공부의 최소 유로 면적 및 상기 팽대부의 입구측 개구부의 최소 유로 면적과 같거나 또는 작고, 또한 상기 팽대부의 최소 유로 단면적보다도 작다.
본 발명에 관한 연료 분사 밸브는, 제2의 분공부의 내경측 내벽면은, 적어도 일부가 제1의 분공부의 투영면 내로 들어가 있기 때문에, 제1의 분공부를 통과한 연료는, 제2의 분공부의 내벽면에 꽉 눌려서, 박막화함으로써 분사 후의 미립화를 도모할 수 있다.
또한, 제1의 분공부의 출구측 개구부는, 팽대부의 입구측 개구부에 포함되고, 제1의 분공부의 연료의 최소 유로 면적은, 제2의 분공부의 최소 유로 면적, 팽대부의 입구측 개구부의 최소 유로 면적과 같거나 또는 작고, 또한 상기 팽대부의 최소 유로 단면적보다도 작기 때문에, 가공시의 치수 편차에 의해 제1의 분공부와 제2의 분공부가 간섭하여 분사량의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 팽대부를 마련함으로써, 분공부의 위치 어긋남을 허용함에 의해, 상류측 분공 출구부의 내경측 주연과 하류측 분공 입구부의 내경측 주연과의 사이에서 지름 방향의 치수의 확보가 불필요하게 되고, 하류측의 제2의 분공 플레이트의 판두께를 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 분공 플레이트체와 밸브시트 사이의 용접성이 향상된다.
또한, 제1의 분공 플레이트의 하류측에 팽대부가 형성되어 있고, 제1의 분공 플레이트의 판두께를 얇게 하는 일 없이, 제1의 분공부를 짧게 할 수 있기 때문에, 밸브시트와 분공 플레이트체와의 용접시에 제1의 분공 플레이트가 변형하지 않을 정도의 플레이트 판두께를 확보하면서도, 제1의 분공부 내에서의 압력, 온도 등의 분위기의 변화에 의한 분사량의 저하를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 연료 분사 밸브를 도시하는 단면도.
도 2는 도 1의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 확대도.
도 3은 도 2의 분공 플레이트체의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 정면도.
도 4는 도 2의 분공을 도시하는 사시도.
도 5는 도 2의 제1의 분공부 및 제2의 분공부의 상대 위치가 어긋난 때의 분공을 도시하는 사시도.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 단면도.
도 7은 도 6의 분공 플레이트체의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 정면도.
도 8은 도 6의 B의 부위를 도시하는 확대도.
도 9는 도 6의 연료 분사 밸브에서의, (t-h)/D1과 분사 후의 연료 입경과의 관계를 도시하는 특성도.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 3의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 4의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 단면도.
도 12는 도 11의 C의 부위를 도시하는 확대도.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 5의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 단면도.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 6의 연료 분사 밸브의 주요부를 도시하는 단면도.
이하, 본 발명의 각 실시의 형태의 연료 분사 밸브에 관해 도면에 의거하여 설명하지만, 각 도면에서, 동일, 또는 상당 부재 등의 부위에 관해서는 동일 부호를 붙여서 설명한다.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1의 연료 분사 밸브(1)를 도시하는 단면도, 도 2는 도 1의 연료 분사 밸브(1)의 선단부를 도시하는 확대도이다.
이 연료 분사 밸브(1)는, 솔레노이드 장치(2)와, 솔레노이드 장치(2)의 구동에 의해 동작하는 밸브 장치(7)와, 솔레노이드 장치(2) 및 밸브 장치(7)를 덮은 케이스(20)를 구비하고 있다.
솔레노이드 장치(2)는, 자기 회로의 요크 부분인 하우징(3)과, 이 하우징(3)의 내측에 마련된 원통형상의 코어(4)와, 이 코어(4)를 둘러싼 코일(5)과, 코어(4)의 하류측에 코어(4)의 하단면(4a)에 대해 접리 가능하게 마련된 원통형상의 아마추어(6)와, 코어(4) 내에 수납된 압축 스프링(14)과, 코일(5)에 전기적으로 접속되고 선단부가 외부에 노출한 커넥터(21)를 구비하고 있다.
밸브 장치(7)는, 선단부에 볼부(13)를 갖는 통형상의 밸브체(8)와, 코어(4)의 하측의 외주 측면에 압입, 용접된 원통형상의 밸브 본체(9)와, 이 밸브 본체(9)의 하단부에 압입된 밸브시트(10)와, 이 밸브시트(10)의 하류측 단면에 용접부(11a)에서 용접에 의해 면접합된 분공 플레이트체(11)를 구비하고 있다. 용접부(11a)에 의해 분공 플레이트체(11)와 일체화된 밸브시트(10)는, 밸브 본체(9)의 하류측 단부로부터 내부에 압입된 후에, 분공 플레이트(11)가 절곡된 외주연부의 용접부(11b)에서 용접에 의해 밸브 본체(9)에 결합되어 있다.
분공 플레이트체(11)는, 판두께 방향으로 관통하는 복수의 분공(12)이 둘레 방향에 따라 간격을 두고 형성되어 있다.
밸브시트(10)는, 하류측에 따라 내경이 작은 시트면(10a)을 갖고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 분공(12)은, 시트면(10a)에 따라 하류측으로 늘어나 형성된 가상 원추형과 분공 플레이트체(11)의 상류측의 면이 교차하는 가상원(15)에 따라 둘레 방향으로 등분간격으로 형성되어 있다.
분공 플레이트체(11)는, 상류측의 제1의 분공 플레이트(11A)와 하류측의 제2의 분공 플레이트(11B)가 적층되어 구성되어 있다.
분공(12)은, 제1의 분공 플레이트(11A)에 형성된 제1의 분공부(12a)와, 제1의 분공 플레이트(11A)에 제1의 분공부(12a)에 연통하고 지름 방향으로 확대한 팽대부(12b)와, 제2의 분공 플레이트(11B)에 형성되고, 팽대부(12b)와 연통한 제2의 분공부(12c)로 구성되어 있다.
도 4는 도 2의 분공(12)을 도시하는 사시도이다.
제2의 분공부(12c)는, 제1의 분공 플레이트(11A)가 팽대부(12b)의 축선으로부터 연료의 하류측에 따라 멀어지는 방향으로 경사하고 있다.
이 분공(12)에서는, 제2의 분공부(12c)의 내경측 내벽면(Ⅱ)(제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)와 대향하는 측의 내벽면)은, 제1의 분공부(12a)의 투영면 내로 들어가 있다.
또한, 분공(12)은, 팽대부(12b)의 입구측 개구부(Ⅲ)가 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 전부를 포함하도록 형성되어 있다.
분공(12)은, 예를 들면 도 5에 도시하는 바와 같이, 제1의 분공부(12a) 및 제2의 분공부(12c)가 팽대부(12b)에 대해 좌우로 위치 어긋나 형성되는 일이 일어날 수 있다.
이 실시의 형태에서는, 제1의 분공부(12a)의 최소 유로 면적(제1의 분공부(12a)의 축선에 대해 수직 방향으로 절단한 때의 면적)을 A1, 제2의 분공부(12c)의 최소 유로 면적(제2의 분공부(12c)의 축선에 대해 수직 방향으로 절단한 때의 면적)을 A2, 제1의 분공부(12a)와 팽대부(12b)와의 연결부의 면적을 A3(제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 면적이기도 하다.)로 하였을 때, A1≤A2면서 A1≤A3의 관계에 있다.
또한, 제1의 분공부(12a)의 최소 유로 면적(A1)과 팽대부(12b)의 최소 유로 면적(A4)과의 관계는, A1<A4의 관계에 있다.
여기서, 팽대부(12b)의 최소 유로 면적(A4)은, 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 외주 길이에 팽대부(12b)의 높이(h)를 곱한 값이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 제1의 분공부(12a)가 원주형상인 때에는, 최소 유로 면적(A4)은, 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 외주 길이(πD(출구측 개구부(I)의 직경))×h이고, A1은, πD2/4이기 때문에, 팽대부(12b)가 팽대부(12b)의 최소 유로 면적(A4) 이상을 확보하려면, 팽대부(12b)의 높이(h)는, 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 1/4 이상 있으면 좋다.
다음에, 상기 구성의 연료 분사 밸브(1)의 동작에 관해 설명한다.
내연기관의 제어 장치로부터 연료 분사 밸브(1)의 구동 회로에 동작 신호가 보내지면, 커넥터(21)를 통하여 코일(5)에 전류가 통전되고, 아마추어(6), 코어(4), 하우징(3), 밸브 본체(9)로 구성된 자기 회로에 자속이 발생한다.
그 결과, 아마추어(6)는, 코어(4)측으로 압축 스프링(14)의 탄성력에 거슬러서 흡인 동작되고, 아마추어(6)의 상단면(6a)이 코어(4)의 하단면(4a)과 당접하고, 아마추어(6)와 일체 구조인 밸브체(8)는, 원추형상의 시트면(10a)으로부터 떨어져서 간극이 형성된다.
이 간극(22)의 형성과 동시에, 연료 통로(22) 내의 연료는, 밸브체(8)의 선단부에 마련된 볼부(13)의 모따기부(13a), 상기 간극을 통과하여, 분공(12)으로부터 내연기관의 흡기관(도시 생략)에 분사된다.
다음에, 내연기관의 제어 장치로부터 연료 분사 밸브(1)의 구동 회로에 동작의 정지 신호가 보내지면, 커넥터(21)로부터의 코일(5)의 전류의 통전이 정지하고, 자기 회로 중의 자속이 감소하여 밸브체(8)를 밸브폐쇄 방향으로 가압하고 있는 압축 스프링(14)의 탄성력에 의해, 아마추어(6)의 상단면(6a)은 코어(4)의 하단면(4a)으로부터 이간하고, 그 결과 밸브체(8)와 시트면(10a) 사이의 간극은 닫힌 상태가 되어, 연료 분사가 종료된다.
상기한 연료 분사 밸브(1)에 의하면, 이 분공(12)에서는, 제2의 분공부(12c)의 내경측 내벽면(Ⅱ)은, 제1의 분공부(12a)의 투영면 내에 적어도 일부는 들어가 있다.
따라서 제1의 분공부(12a)로부터 유출된 연료는, 팽대부(12b)를 경유하고 제2의 분공부(12c)의 내경측 내벽면(Ⅱ)에 충돌하고, 제2의 분공부(12c)의 내벽면에 따라 액막화하여, 미립화한 연료가 흡기관 내부에 분사되어, 연료의 기화성이 향상하고, 연비가 저감된다.
또한, 분공(12)은, 팽대부(12b)가 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부(I)의 전부를 포함하도록 형성되어 있다.
또한, 제1의 분공부(12a)의 최소 유로 면적(A1), 제2의 분공부(12c)의 최소 유로 면적(A2), 제1의 분공부(12a)와 팽대부(12b)와의 연결부의 면적(A3)으로 하였을 때, A1≤A2면서 A1≤A3의 관계에 있다.
또한, 제1의 분공부(12a)의 최소 유로 면적(A1)과 팽대부(12b)의 최소 유로 면적(A4)과의 관계는, A1<A4의 관계에 있다.
따라서 제1의 분공부(12a)가 제2의 분공부(12c)에 대해 팽대부(12b)의 입구측 개구부(Ⅲ) 내에서 위치 어긋남을 일으켰다고 하여도, 제1의 분공부(12a)는 막히는 일이 없고, 또한 팽대부(12b) 및 제2의 분공부(12c) 내에서 각각 유로 면적이 감소하는 일은 없다.
따라서, 제1의 분공부(12a), 제2의 분공부(12c)의 가공의 위치 편차, 제1의 분공 플레이트(11A), 제2의 분공 플레이트(11B)의 위치 어긋남을 고려하여 팽대부(12b)의 형상과 깊이를 결정하면, 제1의 분공부(12a), 제2의 분공부(12c)의 간섭에 의한 분사량의 저하를 막을 수 있다.
또한, 팽대부(12b)의 입구측 개구부(Ⅲ)의 면적을 크게 취하면, 팽대부(12b)의 높이를 크게 하는 일 없이 필요한 효과를 얻을 수 있기 때문에, 팽대부(12b)를 형성할 때에 프레스 성형이 용이해진다.
또한, 상기 실시의 형태에서는, 제1의 분공부(12a)와 팽대부(12b)를 1대1로 대응시키고 있지만, 인접한 각 팽대부(12b)를 접속하여 복수의 제1의 분공부(12a)에 대해 팽대부를 하나로 하여도 좋다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 연료 분사 밸브에서는, 선술한 분공의 간섭에 의한 유량의 저하를 막기 위해, 상류측 분공 출구부의 내경측 주연과 하류측 분공 입구부의 내경측 주연과의 사이에서 지름 방향의 치수를 확보할 필요가 있고, 그 치수분만큼, 상류측 분공을 통과한 연료가 하류측 분공내벽에 따라 흐르는 길이가 짧아지고, 너무 짧으면 하류측 분공 내벽에 따라 액막이 넓어지기 전에 분사되어 버리기 때문에, 플레이트를 두껍게 할 필요가 있다.
이에 대해, 제1의 분공부(12a)의 출구측 개구부를 팽대부(12b)의 입구측 개구부에 포함시킴에 의해 전술한 간격을 최소한으로 할 수 있기 때문에, 제2의 분공 플레이트(11B)의 판두께를 최소한으로 억제함으로써, 분공 플레이트체(11)와 밸브시트(10)와의 사이를 용접할 때의 열원의 출력을 저하시킬 수 있다.
이에 의해, 제1의 분공 플레이트(11A)의 변형이나 밸브시트(10)의 시트면(10a)의 변형에 의한 밸브 유밀성의 악화 등의 우려가 해소된다.
또한, 제1의 분공 플레이트(11A)의 제1의 분공부(12a)의 하류측에 팽대부(12b)가 형성되어 있기 때문에, 제1의 분공 플레이트(11A)의 판두께를 얇게 하는 일 없이, 제1의 분공부(12a)를 짧게 할 수 있다.
이에 의해, 밸브시트(10)와 제1의 분공 플레이트(11A) 사이의 용접시에 제1의 분공 플레이트(11A)가 변형하지 않을 정도의 판두께를 확보하면서도, 제1의 분공부(12a)가 길다란 것에 기인한 압력, 온도 등의 분위기의 변화에 의한 분사량의 저하를 억제할 수 있다.
또한, 제1의 분공부(12a)는, 제1의 분공 플레이트(11A)의 표면에 대해 수직 방향으로 늘어나 형성하고 있기 때문에, 제1의 분공부(12a)의 길이는 최소한으로 억제되어, 전술한 압력, 온도 등의 분위기압의 변화에 의한 분사량의 저하를 더욱 억제할 수 있다.
실시의 형태 2.
도 6은 본 발명의 실시의 형태 2의 연료 분사 밸브(1)의 주요부를 도시하는 단면도, 도 7은 도 6의 분공 플레이트체(11)의 Ⅶ-Ⅶ선에 따른 정면도, 도 8은 도 6의 B의 부위를 도시하는 확대도이다.
제1의 분공부(12a)의 입구부에서 박리(도 8의 Ⅵ의 부위)한 연료 흐름은 편평한 형상이 되는데, 제1의 분공부(12a)가 너무 길면 제1의 분공부(12a)의 내벽에 따라 연료는 일주하여 버려, 편평한 형상은 무너져 버린다.
이에 대해, 이 실시의 형태에서는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 제1의 분공부(12a)를 수직으로 형성함으로써 제1의 분공부(12a)의 길이를 최소한으로 억제하고, 제1의 플레이트(11A)의 판두께를 t, 제1의 분공부(12a)의 지름을 D1, 팽대부(12b)의 높이를 h로 하였을 때, (t-h)/D1의 값을 작게 함으로써, 제1의 분공부(12a) 내에 유입한 연료는 편평 형상을 유지한 채로 제2의 분공부(12c)의 지름 방향의 내경측 내벽면(Ⅱ)에 충돌한다.
이에 의해, 제2의 분공부(12c)의 내벽에 따라 액막을 넓히려고 하는 흐름이 강화되어, 효율적으로 연료의 박막화가 도모되기 때문에, 미립화를 촉진시키는 효과가 있다.
특히, 본원 발명자는, (t-h)/D1와 분사 후의 연료 입경과의 관계를 실험에 의해 조사하였다. 도 9는 그 관계를 도시한 특성도이고, (t-h)/D1<1로 한 때에 상술한 미립화의 효과가 나타남을 알았다.
즉, 제1의 플레이트(11A)의 판두께(t)에 대해, 제1의 분공부(12a)의 지름(D1) 및 팽대부(12b)의 높이(h)를 크게 함으로써 효과가 큼을 알았다.
또한, 연료 분사 밸브(1)에서는 소정의 유량을 관리하기 위해 분공지름은 제약을 받는다.
이에 대해, 분공 플레이트체(11)는, 상류측의 제1의 분공 플레이트(11A)와 하류측의 제2의 분공 플레이트(11B)가 적층되어 구성되어 있고, 제1의 분공부(12a)의 지름에 의해 연료의 유량이 결정되기 때문에, 제2의 분공부(12c)의 지름을 자유롭게 설정할 수 있다.
이 분공 플레이트체(11)는, 제2의 분공부(12c)의 지름(D2)을 제1의 분공부(12a)의 지름(D1)보다도 크게 함에 의해, 제1의 분공부(12a)를 통과한 연료가 제2의 분공부(12c)의 내벽면에 충돌한 때에 액막을 크게 넓힐 수 있기 때문에, 액막의 박막화에 의한 분사 후의 연료의 미립화를 더욱 강화할 수 있다.
실시의 형태 3.
도 10은 본 발명의 실시의 형태 3의 연료 분사 밸브(1)의 주요부를 도시하는 단면도이다.
이 실시의 형태에서는, 통형상의 밸브체(8)의 볼부(13)는, 선단부에 제1의 분공 플레이트(11A)와 대면한 평탄부(13b)를 갖고 있다.
다른 구성은, 실시의 형태 2의 연료 분사 밸브(1)와 같다.
이 실시의 형태에서는, 볼부(13)는 선단부에 평탄부(13b)를 갖고 있기 때문에, 밸브폐쇄시에 있어서의 밸브체(8)의 선단부와 제1의 분공 플레이트(11A)와의 간섭을 회피하면서 데드 볼륨을 작게 할 수 있기 때문에, 고온 부압하에서의 데드 볼륨 내의 연료 증발량도 적고, 분위기 변화에 수반하는 분사량(정적 유량, 동적 유량)의 변화를 억제할 수 있다.
실시의 형태 4.
도 11은 본 발명의 실시의 형태 4의 연료 분사 밸브(1)의 주요부를 도시하는 단면도, 도 12는 도 11의 C의 부위를 도시하는 확대도이다.
이 실시의 형태에서는, 제1의 분공 플레이트(11A)의 제1의 분공부(12a)는, 밸브시트(10)의 최내경부(10e)보다 지름 방향의 내측으로서, 또한 볼부(13)의 평탄부(13b)보다 지름 방향의 외측에 형성되어 있다.
다른 구성은, 실시의 형태 3의 연료 분사 밸브(1)와 같다.
볼부(13), 밸브시트(10) 및 제1의 분공 플레이트(11A)로 둘러싸인 캐비티 내의 연료 흐름은, 제1의 분공 플레이트(11A)에 도달 후부터 평탄부(13b)까지는 캐비티 유로 면적은 급격하게 축소한다.
이 실시의 형태에서는, 제1의 분공부(12a)는, 밸브시트(10)의 최내경부(10e)보다 지름 방향의 내측으로서, 또한 볼부(13)가 평탄부(13b)보다 지름 방향의 외측에 형성되어 있다.
따라서 분공부(12a) 사이를 지름 방향의 내측을 향하여 통과한 연료끼리가 충돌하여 U턴하여 제1의 분공부(12a)를 향하는 흐름을 억제할 수 있기 때문에, 일방향으로부터의 분공부(12a)에의 유입이 강화된다.
이에 의해 제1의 분공부(12a)의 입구측 개구부로 생기는 연료의 박리(도 12의 Ⅵ의 부위)는 강화되고, 제2의 분공부(12c)의 내벽에 따라 액막이 넓어져서 박막화함에 의해, 분사 후의 미립화가 촉진된다.
실시의 형태 5.
도 13은 본 발명의 실시의 형태 5의 연료 분사 밸브(1)의 주요부를 도시하는 단면도이다.
이 실시의 형태에서는, 제1의 분공 플레이트(11A)의 제1의 분공부(12a)는, 볼부(13)가 평탄부(13b)에 대향하여 형성되어 있다.
다른 구성은, 실시의 형태 3의 연료 분사 밸브(1)와 같다.
이 실시의 형태에서는, 볼부(13)가 평탄부(13b)보다 외측에 제1의 분공부(12a)를 형성한 실시의 형태 4의 것과 비교하여, 제1의 분공부(12a)의 볼부(13)까지의 직상 높이가 낮다.
따라서 제1의 분공부(12a)에 대해 직상으로부터 유입한 흐름을 저감시킬 수 있기 때문에, 연료 분사 밸브(1)의 축선 방향으로의 분사 속도는 저감된다.
이에 의해, 분무의 저관철력화를 도모할 수 있고, 기화 전의 연료가 흡기 포트 내에 부착하는 비율을 저감시키기 때문에 제어성이 향상된다.
실시의 형태 6.
도 14는 본 발명의 실시의 형태 6의 연료 분사 밸브(1)의 주요부를 도시하는 단면도이다.
이 실시의 형태에서는, 제1의 분공 플레이트(11A) 및 제2의 분공 플레이트(11B)의 각각의 중앙부에는, 볼부(13)의 구형상의 선단부와 거의 등간격으로 이간한 패임부(11Aa, 11Ba)가 형성되어 있다.
다른 구성은, 실시의 형태 2의 연료 분사 밸브(1)와 같다.
이 실시의 형태에서는, 실시의 형태 3의 연료 분사 밸브(1)와 마찬가지로, 고온 부압하에서의 데드 볼륨 내의 연료 증발량을 적게 할 수 있기 때문에, 분위기 변화에 수반하는 분사량(정적 유량, 동적 유량)의 변화를 억제할 수 있다.
1 : 연료 분사 밸브 2 : 솔레노이드 장치
3 : 하우징 4 : 코어
5 : 코일 6 : 아마추어
7 : 밸브 장치 8 : 밸브체
9 : 밸브 본체 10 : 밸브시트
10a : 시트면 11 : 분공 플레이트체
11A : 제1의 분공 플레이트 11B : 제2의 분공 플레이트
11Aa, 11Ba : 패임부 12 : 분공
12a : 제1의 분공부 12b : 팽대부
12c : 제2의 분공부 13 : 볼부
13a : 모따기부 13b : 평탄부
14 : 압축 스프링 15 : 가상원
20 : 케이스 21 : 커넥터
22 : 연료 통로 I : 제1의 분공부의 출구측 개구부
Ⅱ : 내경측 내벽면 Ⅲ : 팽대부의 입구측 개구부
Ⅵ : 박리의 부위

Claims (7)

  1. 밸브시트와, 이 밸브시트에 대향하여 마련되고 중심축선에 따라 왕복운동 가능한 밸브체와, 상기 밸브시트에 용접에 의해 고정되고, 복수의 분공이 형성된 분공 플레이트체를 구비하고, 연료가 상기 밸브시트와 상기 밸브체와의 간극을 통과하여, 상기 분공으로부터 분사되는 연료 분사 밸브로서,
    상기 분공 플레이트체는, 제1의 분공부 및 이 제1의 분공부에 연통한 팽대부를 갖는 제1의 분공 플레이트와, 이 제1의 분공 플레이트에 하류측에서 적층되어 팽대부에 연통하고 있음과 함께, 팽대부로부터 하류측에 따라 상기 중심축선으로부터 멀어지는 방향으로 경사한 제2의 분공부를 갖는 제2의 분공 플레이트로 구성되고,
    상기 제2의 분공부의 내경측 내벽면은, 적어도 일부가 상기 제1의 분공부의 투영면 내로 들어가 있고,
    상기 제1의 분공부의 출구측 개구부는, 상기 팽대부의 입구측 개구부에 포함되고,
    상기 제1의 분공부의 상기 연료의 최소 유로 면적은, 상기 제2의 분공부의 최소 유로 면적 및 상기 팽대부의 입구측 개구부의 최소 유로 면적과 같거나 또는 작고, 또한 상기 팽대부의 최소 유로 단면적보다도 작은 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1의 분공부는, 상기 제1의 분공 플레이트의 표면에 대해 수직 방향으로 직선상에 늘어나 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1의 분공부는, 원주형상이고, 상기 제1의 분공 플레이트의 판두께를 t, 상기 제1의 분공부의 지름을 D1, 상기 팽대부의 높이를 h로 하였을 때에, (t-h)/D1<1인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 선단부에 상기 제1의 분공 플레이트와 평행한 평탄부를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제1의 분공부의 상기 입구측 개구부는, 상기 밸브시트의 최내경부보다 내측이고, 또한 상기 평탄부보다 외측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1의 분공부의 상기 입구측 개구부는, 상기 평탄부에 대향하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
  7. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 선단부에 원호면을 갖고 있고, 상기 분공 플레이트체는, 원호면에 대향하여 이간한 패임부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
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