JPH02207171A

JPH02207171A - 電磁式燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH02207171A
Application number: JP2388289A
Authority: JP
Inventors: Tokuo Kosuge; 小菅　徳男; Susumu Ishikawa; 享石川
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-02-03
Filing date: 1989-02-03
Publication date: 1990-08-16

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、例えば自動車エンジン等の燃料供給に使用さ
れる電磁式燃料噴射弁に係り、更に詳細には弁座上流に
て燃料に旋回力を与える上流旋回方式燃料噴射弁に関す
る。

〔従来の技術〕

自動車エンジンに使用される電磁式燃料噴射弁は、混合
気形成を良好にするため、燃料微粒化を図る種々の技術
が提案されている。従来の燃料微粒化の代表的な手段と
しては、噴射燃料をニードル弁等の先端に設けたチップ
に衝突させたり、燃料に旋回力を与えて液膜状に噴射さ
せることで。

燃料微粒化を促進させるものがある。

このうち、後者のものは、例えば、米国特許第４　、２
３０　、２７３　号のＦｉｇ、　８〜Ｆｉｇ、　１０に
開示されるように、ニードル弁を内蔵する噴射弁本体（
ハウジング）に、このニードル弁の周辺に位置するよう
にして燃料供給孔（オリフィス）を穿設し、この燃料供
給孔を通過した燃料がニードル弁外周とハウジング内周
との間の環状空間で旋回しつつノズル側に流れるように
したり、その他にも、特開昭６０−３５１６９号公報に
開示されるように、弁座下流にスワールオリフィスを設
けて、燃料に旋回力を付与しつつ噴射させる下流旋回方
式のもの等がある。

更に最近では、下流旋回方式に代えて、弁座の直ぐ上流
に、以下に述べるような燃料旋回発生素子を配置した、
いわゆる上流旋回方式の電磁式燃料噴射弁が提案されて
いる。

この上流旋回方式は、燃料旋回発生素子の本体を環状体
で構成し、その内周に弁体（ボール弁）を導入して、二
のボール弁の軸方向移動をガイドすると共に、環状体の
外周から弁座に面する側の端面（以下、弁座側端面と称
する）にかけて複数の燃料通路溝を環状体の内周に対し
偏心させるようにして配設する（なお、第１図に示す本
発明の一実施例は、この上流旋回方式を採用しているの
で、その基本動作の詳細は実施例の項の説明を参照され
たい）。この上流旋回方式は、燃料旋回発生素子の本体
となる環状体の外周面及び弁座側端面に設けた燃料通路
溝が前記環状体及びボール弁に対し偏心するため、この
燃料通路溝から流出する燃料が環状体内径に沿って旋回
するもので、この旋回力が付与された後、弁座及びノズ
ルを通して外部に噴射される。

これらの従来技術のうち、特に上流旋回方式のものは、
オリフィス形成のような高度にして加工が面倒な穿孔微
細技術を必要とせず、燃料旋回発生素子（環状体）の外
周面及び一端面に加工が容易な溝を形成すれば良いので
、量産性、加工コストの面で有利であり、その実用化が
期待される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで前述した如き上流旋回方式を採用する場合、燃
料旋回素子と弁体（ボール弁）との位置関係に何らの配
慮がなされず、燃料旋回発生素子に形成された燃料通路
溝の流出口ボール弁の中心軸に対し任意位置になってい
ると、ボール弁に対する旋回燃料の衝突位置が変わるこ
とで、燃料の旋回力が強まったり弱まったりし、また、
ボール弁衝突後の燃料流れのベクトルも様々なものとな
って、場合によっては最大燃料噴射量がばらつき、燃料
流量が安定しないという問題が生じる。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、上流旋回方式における燃料旋回発生素子
の燃料通路溝とボール弁との位置関係を適正に設定して
、旋回燃料の流量係数を最大とすると共に、燃料流量の
安定性を向上させることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、電磁コイルの通電による電磁吸引力と、非
通電時の戻しばねの力でボール弁が往復動（弁開閉）す
る電磁式燃料噴射弁で、前記弁座の直ぐ上流に、内周が
前記ボール弁の軸方向の移動をガイドし、その外周から
弁座側端面にかけて複数の燃料通路溝がボール弁に対し
偏心するよう配設された環状の燃料旋回発生素子を配置
してなる電磁式燃料噴射弁において、第１図に示す如くボール弁６の外径をφｄ、ボール弁６
が弁座１１に接する位置からボール弁の中心までの距離
をＨ、ボール弁６が弁座１１に接する位置から前記燃料
旋回発生素子１３における弁座側端面に形成した燃料通
路溝１４の上壁面までの距離をＨ′とした時に、０．０
２≦（Ｈ−Ｈ′）／ｄ≦０．２１　の関係式が成立する
ように設定することで達成される。

〔作用〕

上記構成よりなれば、噴射弁本体内を通過する燃料は、
第１図に示す如く、弁座１１直前で燃料旋回発生素子１
３の外周から弁座側端面にかけて形成した燃料通路溝１
４を通ってボール弁６側に向けて流出されるが、この場
合、燃料通路溝１４がボール弁６に対し偏心しているこ
とから、燃料が旋回力を付与されつつボール弁６外周に
沿って流れ、その後ボール弁６・弁座１１間の環状隙間
（開弁時に生じる隙間）を通って噴射される。

そして、本発明では、前記関係式０．０２≦場合には、
逆にボール弁下面において旋回燃料が縮流をおこすため
、流量係数が減少する。

燃料通路溝１４．弁座１１等の位置関係が設定されるが
、この関係式において下限値０．０２は、通路溝１４の
上壁面が必ずボール弁６の中心部より下側、換言すれば
弁座１１寄り側に存在することを意味する。

また、上限値０．２１　は１通路溝１４の上壁面がボー
ル弁６の中心より下方に位置する場合の最大許容位置を
示す。

そして、上記関係式を満たす場合には、弁座１１上流位
置にて旋回運動を与えられた燃料は、ボール弁６の外周
面のうち、その中心部より下側外周面の適宜位置に衝突
することで、水平方向に対して噴射ノズル出口側にベク
トルが向くため、流量係数は安定すると共に、最大値に
近づく。

Ｈ−Ｈ’ なお、　　　　が上限値０．２１　よりも大きいさい場
合には９通路溝１４の上壁面の位置がボール弁６の中心
より下方に位置するため、旋回力が強すぎて流量係数が
低減する。

〔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を示す縦断面図、第２図は本
実施例に用いる燃料旋回発生素子を示す斜視図である。

第１図において、１は噴射弁本体となるヨーク（ハウジ
ング）で、ヨーク１内にコア（固定鉄心）２、電磁コイ
ル３が固定状態で内装される。４は電磁コイル巻装用の
ボビンで、コア２．ボビン４゜電磁コイル３が同心的に
配置される。

５はプランジャ（可動鉄心）で、先端にボール弁６が溶
接にて一体結合され、噴射弁本体１中夫に軸心方向に沿
って設けた燃料通路７に内装される。プランジャ５は、
コア２と同一軸方向となるように配置され、プランジャ
５の一端内周とコア２内のねじ力調整捧８との間に戻し
ばね９が介装される。

ヨーク４の下端には、ノズル１０が取付けられる。ノズ
ル１０の内部には弁座１１が形成され、弁座１１の下流
に燃料の噴射出口１２が設けられ、一方、弁座１１の直
ぐ上流に燃料旋回発生素子１３が固定配置される。

燃料旋回発生素子１３は、その本体が第２図に示すよう
に環状体で構成され、環状体内周にボール弁６が慴動可
能に導入される。また、環状体１３のうち外周から弁座
側端面にかけて、複数の燃料通路溝１４が配設されてい
る。この燃料通路溝１４は、環状体１３の下端面（弁座
側端面）側に形成された溝部が、第２図に示すように、
溝幅す、溝高さ（溝の深さ）ｈで、更に環状体中心に対
しＬＳだけ偏心するようにして配置される。この偏心量
Ｌｓは、たとえば燃料通路溝１４の出口側が環状体１３
内周の接線方向に向く程度に確保される。

１５はボール弁６の移動量を規制するためのストッパで
、ノズル１０の上部に配にされる。

１６はヨーク３にあけられた燃料供給孔である。

ここで、このような構成よりなる燃料噴射弁の動作につ
いて説明する。

コネクタ１８を介して電磁コイル３を通電させると、コ
イル３．コア２．ヨーク１．プランジャ５により磁気回
路が形成され、プランジャ５と共にボール弁６が戻しば
ね９の力に抗してコア２側へ磁気吸引され、ボール弁６
と弁座１１間に環状流路（隙間）が確保され開弁状態と
なる。

この時、ヨーク１の燃料供給孔１６からの燃料が、ボビ
ン４外周とヨーク１内周との間の燃料通路１７及び中央
通路７を通り、燃料旋回発生素子１３の燃料通路溝１４
を通って、旋回発生素子１３の内周側に流出する。この
流出燃料は、燃料通路溝１４が偏心しているため、旋回
力を付与されつつボール弁６外周にそって、ボール弁６
と弁座１１との間の環状隙間よりノズル出口１２側に導
かれ燃料噴射がなされる。

そして、本実施例では、ノズル部１０内の設定条件を、ボール弁６の外径をφｄ、ボール弁６の弁座１１に接す
る位置からボール弁６の中心までの距離をＨ、ボール弁
６の弁座】１に接する位置から燃料通路溝１４における
弁座側端面に形成した溝部の上壁面まで距離をＨ′とし
た場合、Ｈ−Ｈ’ ０．０２≦　　　　≦０．２１の関係が成立するよう設定しである。

Ｈ−Ｈ’ 第３図は、　　　　　をいろいろ変えて、その時の燃料
の静的流量との関係を表わしたもので、横Ｈ−Ｈ’ 軸に　　　　を、縦軸に静的流量Ｏｔを示している。

イナス側となる方が、θ１が減少している。これは、燃
料通路溝１４の上壁面、換言すれば通路溝１４がボール
弁６の中心より上方に位置するため、旋回力が強すぎ流
量係数が低減することによるものである。

Ｈ−Ｈ’ そして、　　　　が０゜０２〜０．２１の範囲内にある
場合には、燃料通路溝１４から旋回力を付与されつつ流
出する燃料は、ボール弁６の中心部より下側の適宜位置
に衝突することで、燃料流れのベクトルが水平方向に対
して噴射ノズル出口１２側に向くため、流量係数がほぼ
最大となる点で安定することが可能となり、θＬは最大
値となる。

Ｈ−Ｈ’ 更に、　　　　が０．２１より大きい場合には、逆にボ
ール下面にて縮流を起こすため、再び流量係数が減少し
、０１が最小となる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、上流旋回方式の燃料噴射
弁において、燃料旋回発生素子の燃料通路溝とボール弁
との位置関係を適正に設定して、旋回燃料の流量係数を
最大とすると共に、燃料流量の安定性を向上させること
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
記実施例に用いる燃料旋回発生素子の斜視図、第３図は
燃料旋回発生素子の燃料通路溝と量Ｏｆの変化を示す特
性図である。１・・・噴射弁本体、２・・・固定鉄心、３・・・電磁
コイル、５・・・可動鉄心、６・・・ボール弁、７・・
・燃料噴射用通路、９・・・戻しばね、１０・・・ノズ
ル、１１・・・弁座、１３・・・燃料旋回発生素子、１
４・・・燃料通路溝。

Claims

【特許請求の範囲】

１．噴射弁本体の内部に、電磁コイル，固定鉄心，可動
鉄心付きボール弁，戻しばね等を内装し、燃料噴射用通
路に前記ボール弁の弁座を設け、前記電磁コイルの通電
により励磁される前記固定鉄心の吸引力と、電磁コイル
非通電時の前記戻しばねの力とで前記ボール弁を往復動
させて弁開閉を行う噴射弁で、前記弁座の直ぐ上流に環
状の燃料旋回発生素子を配置し、この燃料旋回発生素子
は、内周が前記ボール弁の軸方向移動をガイドし、その
外周から前記弁座側に向いた端面（弁座側端面）に、複
数の燃料通路溝を前記ボール弁に対し偏心するよう配設
してなる電磁式燃料噴射弁において、前記ボール弁の外径をφｄ、ボール弁が弁座に接する位
置からボール弁の中心までの距離をＨ、ボール弁が弁座
に接する位置から前記燃料旋回発生素子における弁座側
端面に形成した燃料通路溝の上壁面までの距離をＨ′と
した時に、０．０２≦（Ｈ−Ｈ′）／ｄ≦０．２１の関
係式が成立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。