JPH01178763A - 電磁式燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばエンジン等の燃料供給装置に使用され
る電磁式燃料噴射弁に関するものである。

〔従来の技術〕

電磁式燃料噴射弁は、一般に電磁コイルの励磁（磁気吸
引）、励磁解除（磁気吸引解除）により弁体を往復動さ
せて、弁開閉し、弁開時に燃料の噴射を行なう。また、
このような燃料噴射弁において、燃料の計量、微粒化を
図る場合には、例えば特開昭６０−２５２１６４号公報
等に開示されるように弁座の下流側に弁軸に対して偏心
、傾斜させたスワールオリフィスを配して行なっている
。すなわち弁開時にスワールオリフィスにて通過燃料を
計量し、且つ旋回力を付与してスワールオリフィスから
出る燃料を噴射ノズル内部で旋回させ、この燃料の旋回
力及び旋回燃料を積極的に拡散素子（例えはノズル内壁
）に衝突させて、燃料を膜状に分散させて燃料の微粒化
を図っている。

〔発明が解決しようとする請題〕

ところで、前述した如きスワールオリフィスを利用した
従来の燃料噴射方式では、衝突による燃料微粒化の効果
は、燃料がスワールオリフィスを出た直後のみてあり、
微粒化へ寄与する効果は、衝突によるものよりも膜状に
分散した燃料の旋回エネルギーの方がはるかに大きい。

従って、従来の燃料衝突構造によれば、次のような場合
には、それ以」二の燃料微粒化を望むことが技術的に難
しかった。

すなわち、近年、使用燃料圧力の」二昇、電磁式燃料噴
射弁の小形化、小噴射量インジェクタ等の開発に伴ない
スワールオリフィスの径小化が図られつつあるが、オリ
フィス径を小さくする程、オリフィスを通過する燃料の
圧損が大きくなり、その分、旋回エネルギー、衝突エネ
ルギーが小さくなる。従ってこのような場合に何らの配
慮がなければ、燃料微粒化性能が低下するといった改善
すべき点があった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、燃料の微粒化性能を向上させ、特に
、使用燃料圧力の」二昇、電磁式燃料噴射弁の小形化、
小噴射量インジェクタ化等に伴なうスワールオリフィス
径の縮小化があっても、微粒化性能を悪化させることが
なく良好な燃料微粒化を図り得る燃料噴射弁を提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

」１記目的は次の手段を採用することで達成される。以
下、本発明の内容の理解を容易にするため、第１図の実
施例の符号を引用して本発明を説明する。

すなわち、本発明は、電磁コイル４の励磁、励磁解除に
より弁体１０が往復動して力量閉動作を行なう電磁式の
燃料噴射弁であって、弁座１２の下流側には、ブ↑開時
に通過する燃料を計量しつつ旋回力を与えるスワールオ
リフィス１７及び噴射ノズル６を配してなるものにおい
て、弁座１２の下流側に中空筒形の第１の燃料拡散素子
６を設けると共に、この第１の燃料拡散素子６の内部に
筒形突起状の第２の燃料拡散素子１５を噴射ノズル出口
６ａ側に向けて垂設して、この第１．第２の燃料拡散素
子６，１５の内外周面間に環状の空隙１８を形成し、且
つスワールオリフィス１７を、その出口が環状空隙１８
に面する状態で第２の燃料拡散素子１５に配設して、ス
ワールオリフィス１７の出口から環状空隙１８に噴出し
た燃料が環状空隙１８で旋回しつつ第１の燃料拡散素子
６の内周面と第２の、燃料拡散素子１５の外周面とに繰
返し衝突するように設定してなる。

〔作用〕

このような構成よりなる本発明によれば、燃料噴射弁の
開弁時には、弁体１０と弁座１２間を通過する燃料がオ
リフィス１７に流入し、オリフィス１７にて燃料の計量
と燃料に対して旋回力の付与がなされて、環状空隙１８
に燃料が射出される。

そして、環状空隙１８に射出した燃料は、環状空隙１８
で旋回しつつ、第１の燃料拡散素子６の内周面と第２の
燃料拡散素子１５の外周面とに衝突を繰り返しながら微
粒化されて、噴射ノズル６の出口６ａから規定の噴霧角
度で噴射される。以」二のように本発明では、第］−２
第２の燃料拡散素子６．１５の存在によって燃料の衝突
回数を従来よりも大幅に増加させることができるので、
衝突による燃料の拡散効果を充分に引出すことができ、
この衝突による拡散と旋回エネルギーの両者の相乗作用
によって燃料の微粒化性能を向」ニさせることができる
。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明の一実施例たる電磁式燃料噴射弁の縦断
面図、第２図は本実施例の要部断面図、第３図は第２図
のＡ−Ａ矢視図である。

第１図において、１はボ１−ムフイード方式の電線式燃
料噴射弁で、燃料噴射弁］の本体は、コータ２．コア３
．電磁コイル４．弁付可動体５．噴射ノズル６等で構成
される。

コア３及び電磁コイル４はヨーク２の内部に同心円状に
配置され、またヨーク２の中央下部側に弁付可動体５．
バルフボデイ１３及び噴射ノズル６が組込まれている。

弁付可動体５は、リング７、プランジャ８．ロッド９を
塑性流動を利用した結合、または溶接。

緊迫結合等により一体化し、さらにロッド９にボール（
弁体）１０を溶接にて固着してなる。そして、弁付可動
体５全体が燃料通路］１内に所定ス１ヘロークで往復動
てきるように配置され、その−端（プランジャ８）側が
ばね１２にて付勢されて、ボール１０が電磁コイル４の
オフ時に弁座１２に圧接している。弁座１２はバルブボ
ディ１３内に配され、弁座１２の下流側に本実施例の要
部となる中空筒形の第１−の燃料拡散素子（本例では、
噴材ノズルが兼用する）６と第２の燃料拡散素子１５が
配設されている。

ここで、燃料拡散素子６，１５の構造１作用に先立ち、
電磁式噴射弁１の動作概要について説明する。

噴射弁１の燃料通路系は、電磁コイル４外周とＨ−り２
内周とによって形成される燃料通路１−６゜プランジャ
８外周とヨーク２の内周によって形成される燃料通路１
］、弁座１２のボア部１２ａ。

後述するスワールオリフィス１７等で構成される。

しかして、コン１〜ロールユニツ１へ（図示せず）によ
り演算、決定されたデユーティのオン−オフ信号をコネ
クタ２０を介して電磁コイル４に印加すると、電磁コイ
ル４に電流が通電した時にコア３、ヨーク２及びプラン
ジャ８が磁気回路を形成し、プランジャ８が図中」１方
へ移動する。また、プランジャ８に図中上方への磁気吸
引力が作用すると、リング７は、コア３の内周に案内さ
れて摺動し、ボール１０は、弁座１２から離れてボア部
１２ａを摺動し、ボール１０と弁座１２との間に微少隙
間が形成されて弁開状態となる。この状態では、ヨーク
２外周からフィルタ２１を介して供給された燃料が燃料
通路１６，１１．ボア部１．２ａを経てスワールオリフ
ィス１７に至り、その後、後述する如く燃料力補」量、
微粒化されて噴射ノズル口６ａから燃料が噴射される。

燃料微粒化手段は、第１の燃料拡散素子６．第２の燃料
拡散素子↑５．スワールオリフィス１７等を次のように
組込むことにより構成される。

以下、本実施例における改善の目的である燃料の微粒化
手段について第２．第３図に基づき説明する。

本実施例では、既述したように第１の燃料拡散素子６は
噴射ノズルを兼用するもので、中空円筒形を呈してバル
ブボディ１３下端側に取付けられている。また、第２の
燃料拡散素子１５は、第１の燃料拡散素子６の内径より
も外径を幾分小さくした筒形突起１．５　ａにフランジ
１５ｂを設けてなる。そして、フランジ１’５　ｂを弁
座１２の下端面と第１の拡散素子６の−に端面との間に
介装させた状態で、筒形突起１５ａの外周が第１の拡散
素子６の内周と同心円状となるように、筒形突起］５ａ
を第１の拡散素子６の内部に向けて垂設する。このよう
にして、第１．第２の燃料拡散素子６゜１５の内外周面
間に環状の空隙１８が形成される。

また、第２の燃料拡散素子１５には、複数個（６個）の
スワールオリフィス１７が配設される。これらのスワー
ルオリフィス１７は、入口側が弁座１２のボア１２ａ一
端に面し、出口側が環状空隙１８に面するようにし、且
つ各オリフィス１７は、第３図に示すように弁軸Ａに対
し偏心した状態で傾斜角Ｏとなるように設定されている
。

しかして、弁開時にボール１０と弁シート面１２′間の
空隙を通過した燃料は、各スワールオリフィス１７に流
入し、スワールオリフィス１７によって燃料がＭ−１量
されつつ旋回力が付加されて、第１．第２の燃料拡散素
子６，１５の内外周面間に形成される環状空隙１８へ噴
射される。そして、噴射された燃料は、円すい形の膜状
を呈しつつ環状空隙１８を旋回し、この過程で第１の燃
料拡散素子６の内周面と第２の燃料拡散素子１５の外周
面とに衝突を繰返して通過する。この過程において、燃
料が拡散素子６，１５に繰返し衝突することにより、細
かい拡散（微粒化）され、更に膜状の燃料にも旋回エネ
ルギーが加わって、燃料の微粒化が促進され、このよう
にして、燃料が円すい状の規定の噴霧角及び規定の粒径
となってノズル出口６ａより内燃機関（図示せず）に噴
射される。

また、燃料の計量は、複数個のスワールオリフィス１７
により行うものである。

第４図はスワールオリフィス１７の角度Ｏと微粒化の粒
径の関係を表わし、角度θは、目標の噴霧角、目標粒径
により一義的に決定される。スワールオリフィス１７の
本数は、燃料の旋回・分散を向上させるために４〜８本
が適当である。

第５図は環状空隙１８のキャップサイズδと粒径の関係
を表わし、第６図は第２燃料拡散素子１５の突起長さＱ
と粒径の関係を表わす実験データである。しかして、環
状空隙１８のギャップサイズδは、δがあまり小さくな
りすぎると燃料の衝突が充分に行なえず、また大きくな
りすぎても衝突の効果が薄れ、微粒化の効果が次第に弱
まるので、空隙１８のδを適宜値に設定する必要がある
。このギャップδは、第５図に示すようδ１（δ１はス
ワールオリフィス１７の孔径の１．５〜２倍程度）の範
囲内で設定するのが好ましい。また、第２の燃料拡散素
子１５の突起長さＱは、角度θでスワールオリフィス１
７から噴射された燃料が第１の燃料拡散素子６の内周と
第２の燃料拡散素子１５の外周とに複数回衝突して、噴
霧されるようにＱを幾何学的に決定する必要がある。こ
れは、第６図に示すようにＱＩＣＱｓは燃料が環状空隙
１８で１〜２回旋回できる突起長さ）の範囲内で設定す
るのが好ましい。また、スワールオリフィス１７から出
た後、ノズル出口６ａから噴射されるまでの燃料のＩ・
−タルの旋回回数は、３〜４回程度に設定するのが、微
粒化向」二の見地から好ましい。

しかして本実施例によれば、第１−１第２の燃料拡散素
子６，１５の内外周面で旋回燃料を繰返し衝突させるの
で、衝突回数を従来に較べて大幅に増加させることが可
能となり、衝突と旋回力の相乗作用を充分に引出して、
燃料の微粒化性能を向」ニさせることができる。特に、
本実施例によれば、中空円すい上の小微粒子の噴霧が可
能となり、内蝋機関のアイドル安定性の向上、加速時の
レスポンスが向上する。また、使用燃料圧力上昇、電磁
噴射弁の小形化、燃料車噴射量化に伴なうオリフィス径
の縮小化においても、微粒化の程度を悪化させることの
ない電磁式燃料噴射弁を提供することができる。

更に、スワールオリフィス１７は、ノズル１６先端より
も奥まった位置に具備されるので、内燃機関に噴射弁１
を装着した場合でも、使用された時に生じる燃焼ガス中
及び燃料中の炭素化合物の付着からのがれる有利な構造
となり得る。またスワールオリフィス１７は、複数個で
形成されるため、スワールオリフィスの１個当りの炭素
化合物の付着による燃料計量精度の悪化が、１個のオリ
フィスにより燃料計量を行う噴射弁に比較し軽微である
利点を有する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、噴射燃料の微粒化のため
の衝突回数を増加させることができるので、燃料の微粒
化を更に向上させ、特に使用燃料圧力上昇、燃料噴射弁
の小形化、燃料の小噴射量化に対しても微粒化程度を悪
化させず、良好な微粒化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は上
記実施例の要部断面図、第３図は第２図のＡ−Ａ断面図
、第４図はスワールオリフィスの角度と燃料微粒化の粒
径の関係を表わす線図、第５図は環状空隙と燃料微粒化
の粒径の関係を表わす線図、第６図は第２燃料拡散素子
の突起長さと燃料微粒化の粒径の関係を示す線図である
。 １・・燃料噴射弁、４・・電磁コイル、６・・第１の燃
料拡散素子（噴射ノズル）、１０・・・弁体（ボール）
、１２・・・弁座、１５・・・第２の燃料拡散素子、１
７・・スワールオリフィス、１８・・環状空隙。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．　電磁コイルの励磁、励磁解除により弁体が往復動
   して弁開閉動作を行なう電磁式の燃料噴射弁であつて、
   弁座の下流側には、弁開時に通過する燃料を計量しつつ
   旋回力を与えるスワールオリフイス及び噴射ノズルを配
   してなるものにおいて、前記弁座の下流側に中空筒形の
   第１の燃料拡散素子を設けると共に、該第１の燃料拡散
   素子の内部に筒形突起状の第２の燃料拡散素子を前記噴
   射ノズルの出口側に向けて垂設して、この第１、第２の
   燃料拡散素子の内外周面間に環状の空隙を形成し、且つ
   前記スワールオリフイスを、その出口が前記環状空隙に
   面する状態で前記第２の燃料拡散素子に配設して、前記
   スワールオリフイスの出口から前記環状空隙に噴出した
   燃料が該環状空隙で旋回しつつ前記第１の燃料拡散素子
   の内周面と前記第２の燃料拡散素子の外周面とに繰返し
   衝突するように設定してなることを特徴とする電磁式燃
   料噴射弁。
2. ２．　特許請求の範囲第１項において、前記スワールオ
   リフイスは、前記第２の燃料拡散素子に複数配設されて
   なる電磁式燃料噴射弁。
3. ３．　特許請求の範囲第１項又は第２項において、前記
   第１の燃料拡散素子は、前記燃料噴射ノズルと兼用して
   なる電磁式燃料噴射弁。