JP4097155B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

この発明は燃料噴射弁に関し、特に燃料噴射口が軸心に対して傾斜した内燃機関用の燃料噴射弁に関するものである。

この発明の関連する従来の燃料噴射弁は、弁座と、弁座に整列して係合離脱の可能な弁体と、弁体を作動させる作動装置とを備えている。弁座は、燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる円錐面を持つ円錐流路を形成する弁座面と、円錐流路の下流側で連通して円筒面を持つ噴射口とを有している。弁体は、ほぼ円錐形の先端を持ち、弁座面に対して離接して噴射口への燃料の供給を制御するようにしてある。噴射口は、スワラ（旋回体）による燃料旋回のエネルギーを燃料の霧化に効果的に利用するために、円錐流路の軸心に対して傾斜させてある。（例えば特開平１０−１８４４９６号公報参照）
しかしながら、このように中心軸心に対して傾斜した噴射口を持つ燃料噴射弁に於いては、円錐面と円筒面との間に形成される角度が、噴射口が傾斜した側で小さくなってその部分の角がより鋭くなり、また反対側ではこの角度が大きくなっている。従って、円錐面に沿って流れてきた燃料はこの鋭い角の下流側で流速が小さくなってよどみが発生し、このよどみ部に対応する燃料流路壁面に燃料中のカーボンデポジットが付着する原因となっていた。特に燃料噴射弁の中心軸に対する噴射口の傾斜角度が大きいときによどみが発生しやすくなる。
従って、この発明の目的はカーボンデポジットの少ない燃料噴射弁を得ることである。

この目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる円錐面を持つ円錐流路を形成する弁座面および上記円錐流路の下流側で連通して、上記円錐流路の軸心に対して傾斜した軸心を持つ円筒面を持つ噴射口を有する弁座と、ほぼ円錐形の先端を持ち、上記弁座面に接触部で離接して上記噴射口への燃料の供給を制御する弁本と、上記弁体を作動させる作動装置とを備えた燃料噴射弁であって、上記円錐流路と上記噴射口との間に上記円錐流路と同軸の円筒面を持つ中間流路を備え、上記噴射口は、上記円筒面の一部が上記円錐流路の上記円錐面に接続され、上記円筒面の他の一部が上記中間流路の上記円筒面に接続されており、もって燃料の流れのよどみの発生を抑制したことを特徴とする燃料噴射弁である。

図１は本発明による燃料噴射弁の縦断面図である。
図２は本発明の燃料噴射弁の一実施の形態による弁体と弁座との間の燃料流路を示す拡大図である。
図３は本発明の燃料噴射弁の別の実施の形態による燃料流路を示す拡大図である。
図４は図３の燃料噴射弁の構造を説明するための拡大図である。
図５は図３及び図４の燃料噴射弁の噴射口の直径が小さい場合の燃料流路を示す拡大図である。

図１に示す如く、本発明の燃料噴射弁１はソレノイド装置２を備えており、ソレノイド装置２は磁気回路のヨーク部分でもあるハウジング３と、磁気回路の固定鉄心部分であるコア４と、コイル５と、ハウジング３のホルダ部分１４により摺動可能に保持された可動鉄心部分であるアマチュア６と、アマチュア６を附勢するばね１３とを備えている。このようなソレノイド装置２には弁装置７が連結されていて弁装置７の開閉動作をさせるので、ソレノイド装置２は作動装置である。弁装置７はアマチュア６に連結された弁体８と、ハウジング３にホルダ部分１４を介して連結された弁本体９と、弁本体９内に設けられて燃料流れに旋回運動を与えるスワラ１０と、弁体８が離接して噴射口１５を開閉し、燃料の流れを制御する弁座１１と、弁体８の移動を制限するストッパ１２とを備えている。
燃料噴射弁のコイル５に電流が通電されると、アマチュア６、コア４、ハウジング（ヨーク）３で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア６はコア４側へ吸引され、アマチュア６と一体構造である弁体８が弁座１１の弁座面から離れてこの間に間隙が形成される。すると、高圧の燃料（圧力３ＭＰａ）が噴射口１５からエンジンシリンダ（図示してない）内に噴射されて数ミリ秒後には燃焼にいたる。このとき噴射口１５から噴射される燃料は弁座１１の上流側に設けられているスワラ１０によって旋回運動エネルギーを与えられ、噴射口１５内でらせん状の流れとなり、エンジンシリンダ内に円錐状のスプレーとなって噴射される。コイル５の電流の通電を停止すると、磁気回路中の磁束が減少して弁体８を閉弁方向に押している圧縮ばね１３により弁体８と弁座１１との間の隙間は閉ざされて、燃料噴射が終了する。弁体８は弁本体９内で摺動し、開弁状態では弁体８のフランジ８ａがストッパ１２と当接して停止する。
図２は図１の燃料噴射弁の弁体と弁座との間の燃料流路を示す拡大図であり、弁体８が弁座１１から離れた開弁位置にある状態を示してある。弁座１１には、燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる円錐面を持つ円錐流路１６を形成する弁座面１７が設けられており、円錐流路１６の下流側で連通している噴射口１５は、円錐流路１６の軸心１８に対して傾斜した軸心１９を持つ円筒面２０を持っている。また弁体８は、ほぼ円錐形の先端を持ち、弁座面１７に離接して噴射口１５への燃料の供給を制御する。
弁座１１は更に、円錐流路１６と噴射口１５との間に円錐流路１６と同軸の円筒面２１を持つ中間流路２２を備えている（即ち、中間流路２２の軸心は円錐流路１６の軸心１８と一致している）。中間流路２２の直径は噴射口１５の直径とほぼ等しいので、円錐流路１６と噴射口１５との間に部分的にしか現れておらず、噴射口１５は、その円筒面２０の一部（弁座面１７に対して角度の変化の小さい側）が円錐流路１６の円錐面である弁座面１７に接続され、円筒面２０の他の一部（弁座面１７に対して角度の変化の大きい側）が中間流路２２の円筒面２１に接続されている。従って、弁座面１７と噴射口１５の円筒面２０との間の角度変化の大きな部分が削り落とされた如き形状となっている。
このような構成によれば、この部分での燃料の流れを滑らかにしてロスを減少させ、よどみの発生が抑制されているので、図示の如くカーボンデポジット２３の付着が少ない。噴射口１５の上流側の周縁は一部が中間流路２２に接続され、他の一部は弁座面１７に接続されているので、噴射口１５の上流側の全周縁が中間流路２２に接続されていて流路が屈曲している場合に比べて燃料流れ方向の変化部分の数が少なくなり、流れのロスが少ない。なお、中間流路２２の効果は斜め噴射のための噴射口の傾き角が例えば３０°以上と大きい場合に特に有効である。
図３は本発明の燃料噴射弁の別の実施の形態による燃料流路を示す拡大図であり、この燃料噴射弁に於いては、図４に良く示されているように、中間流路２４は、円筒面２１と、円筒面２１の下流側端部に接続されて燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる先細り円錐面２５とを持っており、この円錐面２５には、先に説明した噴射口１５の円筒面２０の上端の周縁の一部が接続されている。中間流路２４の円錐面２５の頂角Ｂは、弁座面１７の円錐面の頂角Ａよりも小さくしてある（Ｂ＜Ａ）。このように、噴射口１５の上端は、円錐流路１６の円錐面である弁座面１７と、中間流路２４の円筒面２１と、中間流路２４の円錐面２５とに接続され、弁座面１７と噴射口１５との間には角度変化の大きな部分が無いような形状となっている。このため、流路壁面上に付着するカーボンデポジット２３は付着しにくく、付着しても僅かである。
このような燃料噴射弁は、図２の燃料噴射弁に対して噴射口１５の内径が小さく、円筒流路である中間流路２４の下端部が、図５に示すように噴射口１５の円筒面２０を抉って加工残りとして窪み２６を形成させてしまうことを防ぐことができる。
本発明の燃料噴射弁を内燃機関に使用することによる効果は、燃料噴射弁の取り付け方向に対して噴射方向を大きく傾斜させた場合でも、カーボンデポジットによる噴射燃料量の低下及び噴射燃料の微粒子化の悪化が抑制されるのでエンジンの長時間の使用後においても製造初期エンジン性能を維持することが可能となる。

Claims (3)

1. 燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる円錐流路を形成する円錐形の弁座面および上記円錐流路の下流側で連通して、上記円錐流路の軸心に対して傾斜した軸心を持つ円筒面を持つ噴射口を有する弁座と、
   ほぼ円錐形の先端を持ち、上記弁座面に接触部で離接して上記噴射口への燃料の供給を制御する弁体と、
   上記弁体を作動させる作動装置とを備えた燃料噴射弁に於いて、
   上記円錐流路と上記噴射口との間に上記円錐流路と同軸の円筒面を持つ中間流路を備え、
   上記噴射口の上記円筒面は、一部が円錐形の上記弁座面に接続され、他の一部が上記中間流路の上記円筒面に接続されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 上記中間流路は、上記円筒面の下流側端部に接続され、燃料の流れの方向に沿って次第に直径が小さくなる先細り円錐面を持ち、上記噴射口の上記円筒面のさらに他の一部が上記中間流路の上記先細り円錐面に接続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。
3. 上記中間流路の上記円錐面の円錐頂角は、上記弁座面の円錐頂角よりも小さいことを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁。

Images