JPH0278768A - 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、内燃機関用の電磁式燃料噴射弁に係り、特に
広がり角の小さい噴霧を、しかも微細な液滴で形成する
のに好適な燃料旋回室形状を提供する電磁式燃料噴射弁
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５６−１５６４５７号公報に記載
のように、複数個のオリフィスから燃料を噴射させる際
に、燃料を噴流としてまず初めに自由に調製孔（燃料旋
回室）の壁に鋭角的にぶつけ、その後壁面に沿わせて膜
状に分散させ燃料を微粒化させる構成のものと、燃料の
旋回室の出口近傍に噴流を意識的に衝突させて燃料を飛
散させ微粒化させる構成のものとがあった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術の前者による微粒化手段では、燃料旋回室
において、複数個のオリフィスからの噴流が旋回の際に
合体し液膜が次第に行くなってしまうことが懸念される
。また、燃料旋回室内壁に鋭角的にぶつかった後の旋回
燃料が該燃料旋回室出口に至るまでに噴流の緩衝によっ
てそれ自体のエネルギー損失が大きくなるでしまうこと
について配慮されていなかった。

一方、後者による微粒化手段では、複数個のオリフィス
の噴流が燃料旋回室近傍にて衝突飛散するために軸方向
のエネルギー（貫通力）が大きく棒状噴霧となって微粒
化が促進されないことについて配慮されていなかった。

本発明は、上記従来技術における課題を解決するために
なされたもので、燃料旋回室内での液膜の形成に際して
、複数個のオリフィスからの噴流が互いに緩衝せずに、
しかも燃料旋回室内においてその流れが損失なく出口に
向い、供給燃料の圧力（エネルギー）を効率良く旋回（
エネルギー）に置換できる燃料旋回室の形状寸法を設定
し、内燃機関の吸気管壁に噴霧が付着することなく理想
空燃比で内燃機関を運転して効率を高く維持しうる電磁
式燃料噴射弁を提供することを、その目的とするもので
ある。

〔ＩＩ！＃１を解決するための手段〕 上記目的を達成するために１本発明に係る電磁式燃料噴
射弁の構成は、励磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと
、前記励磁コイルの中心に位置し一端が前記ヨークと接
触とたコアと、このコア内を軸方向に摺動可能で前記励
磁コイルが励磁されると所定量リフトする可動子と、こ
の可動子に対接して常時は閉じており可動子のリフト時
に開口する弁座を有する弁本体とを備え、前記弁座の下
流に燃料の噴射孔部を有する電磁式燃料噴射弁において
、前記弁本体の弁座の下流側に、燃料旋回室と当該燃料
旋回室に開口し弁軸線に傾斜して形設された複数個のオ
リフィスとからなる燃料計量・旋回素子を設け、この燃
料計量・旋回素子における、燃料旋回室内径をＤ、燃料
旋回室長さをＬ、オリフィス偏心量をＬｘ、オリフィス
部の厚さをｔ、オリフィス傾斜角を０１．燃料旋回室内
壁衝突角を０２としたとき、これらの形状寸法よりと表
わされる燃料噴流の幾何学的な旋回指数Ｎを、０．２≦
Ｎ≦０．５ となるように形成したものである。

なお付記すると、上記目的は、弁本体に具備された不動
の弁座と可動子に具備されたボールとの間に形成された
微少隙間から燃料を該弁座下流に具備した燃料計量・旋
回素子に供給して、燃料を微粒化させて内燃機関に供給
する構造の電磁式燃料噴射弁において、燃料旋回室に開
口する複数個のオリフィスからの噴流が該燃料旋回室内
で衝突と旋回流れとを効率良く行いうる燃料計量・旋回
素子の幾何学的形状寸法を設定することによって達成さ
れる。

〔作用〕

上記燃料の旋回指数Ｎの範囲において、オリフィスから
の噴流は、燃料旋回室内壁に衝突したのち、壁に沿って
多少の旋回流れを生じ燃料旋回室出口に向う、その旋回
流れの際に、複数個の噴流は前記燃料旋回室の内壁面に
充満し液膜を形成するが、その液膜は互いに緩衝するこ
となく出口端に向って流れ、しかも燃料旋回室の軸方向
において旋回エネルギーを損なわずに薄い液膜を生成す
る。この液膜は噴射と同時にそれ自体の乱れと不安定性
によって直ちに微粒化されるが、その噴霧は比較的強い
軸方向エネルギーをもつので広がりの小さいものとなる
。このように、燃料は衝突飛散による清生成と旋回流れ
による液膜からの分裂による滴生成とがからみ合う微粒
化態様を示し、その噴震は燃料の圧力エネルギーが効率
良く衝突旋回エネルギーに置換され微粒化が進んで柱状
噴震となる。

この電磁式燃料噴射弁を内燃機関に装着した場合、内燃
機関の吸気管壁に液滴が付着することなく内燃機関を効
率良く運転させることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、第１図ないし第４図を参照
して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の
縦断面図、第２図は、第１図の燃料計量・旋回素子の拡
大形断面図、第３図は第２図のＡ矢視平面図、第４図は
、本発明に係る燃料の旋回指数と噴霧粒径との関係を示
す線図である。

第１図において、２はプランジャ、３は励磁コイル、４
は励磁コイル３を取り囲む磁性体に係るヨーク、５は励
磁コイル３の中心に位置し一端が前記ヨーク４と接触し
たコア、６はリング、７はロード、８はボールである。

プランジャ２は、リング６およびロッド７が一体化され
、さらにロッド７をボール８と溶接で一体化されており
、これらの結合体を可動子に係るプランジャロッド１８
と称する。

９は、前記ボール８に対接する弁座、１０は、弁座９を
有する弁本体に係るバルブガイド、１１は、そのボア部
である。１２はフィルタ、１３゜１４は燃料通路を示す
、１５は、前記弁座９の下流側に位置しバルブガイド１
０に装着された燃料　　　゛計量・旋回素子、１６は複
数個の細大であるスワールオリフィス（以下単にオリフ
ィスという）、１７は燃料旋回室であり、オリフィス１
６は、燃料旋回室１７に開口し弁の軸心に対して傾斜し
て形設されている。

第１図を参照して電磁式燃料噴射弁（以下噴射弁という
）ｌの構造、動作についてより詳しく説明する。

噴射弁１は、コントロールユニット（図示せず）により
演算されたデユーティの０Ｎ−ＯＦＦ信号により弁座９
の開閉を行うことにより燃料の噴射を行うものであり、
その０Ｎ−ＯＦＦ信号はコネクタ１９を通り励磁コイル
３に印加される。励磁コイル３に電流が印加されるとコ
ア５．ヨーク４およびバルブガイド１ｏに摺動自在に装
備されたプランジャロッド１８のプランジャ２で磁気回
路が形成され、可動子であるプランジャロッド１８は上
方へ所定量リフトする。

プランジャロット１８をリフトさせる吸引力が作用する
とリング６はコア５の内周面を摺動し、かつ、ボール８
はバルブガイド１０のボア部１１を摺動する。すなおち
、プランジャロッド１８が上方へ移動すると、ロッド７
に結合したボール８と弁座９との間に環状すき間が形成
され、前記ヨーク４外周からフィルタ１２を介して供給
された燃料が励磁コイル３とヨーク４とによって形成さ
れる燃料通路１３、さらに、前記プランジャ２の外周と
前記ヨーク４の内周とで形成される燃料通路１４、およ
び前記バルブガイド１０のボア部１１、弁座９を通り燃
料計量・旋回素子１５に至る。ここで、燃料は計量され
、旋回力を与えられ、規定の噴射角度をもって内燃機関
の吸気管内に噴射される。

きの燃料の計量は、前記燃料計量・旋回素子１５に具備
される複数個のオリフィス１６により′行うものである
。このオリフィス１６は、前記燃料計量・旋回素子１５
の燃料出口より奥まった位置に具備され、内燃機関に当
該噴射弁１が装着されたときに機関の運転によって生ず
る燃焼ガス中のカーボン等の付着に対し有利な構造とな
っている。

次に、第２図および第３図を参照して、燃料計量・旋回
素子１５の形状寸法の説明と燃料の旋回指数について説
明する。

燃料計量・旋回素子１５の端部には、複数個のオリフィ
ス１６がその出口を当該燃料計量・旋回素子１５のの内
壁面である燃料旋回室１７に向けて形設されている。こ
の燃料旋回室１７の内壁面直径は燃料旋回室内径りと表
わしている。

また、前記オリフィス１６の中心軸線は燃料計量・旋回
素子１５の端面に対してθｌ傾斜しく以下オリフィス傾
斜角という）、かつ燃料計量・旋回素子１５の中心軸線
に対してＬｓ偏心（以下オリフィス偏心量という）させ
て設けである。噴射弁ｌの弁座９を通過した燃料は、燃
料計量・旋回素子１５に至ると、オリフィス１６から燃
料旋回室１７の内壁面に向って噴流状に流出し、前記オ
リフィス１６の傾斜角θ工と偏心：ｌ　Ｌ　ｓによって
旋回速度を与えられるから遠心力によって燃料旋回室１
７内を流れる。ここで、第２図におけるＬは燃料旋回室
長さ、第３図におけるθ２はオリフィス１６の中心軸線
と燃料旋回室１７の接線とで表わされる燃料旋回室内壁
衝突角である。

本実施例における燃料計量・旋回素子１５は。

その燃料旋回室１７内の衝突と旋回流れを最適な組み合
わせで実施させるための形状寸法を与えたものである。

上記した各寸法諸元を用いて整理した幾何学的な指数（
燃料の旋回数）Ｎは次式で表わされる。

この指数Ｎが、本実施例では ０．２≦Ｎ≦０．５ となるように燃料計量・旋回素子１５の形状寸法が設定
されるでいる。

このような燃料の旋回指数Ｎ内にある燃料計量・旋回素
子１５を有する噴射弁１の微粒化態様を第４図の実験結
果により説明する。

第４図は噴射角度が３０’以下の場合における燃料の旋
回指数と噴霧粒径との関係を実験結果にもとづいてまと
めたもので、横軸に燃料の旋回指数Ｎを示し、縦軸に噴
霧粒径を示す、第４図から明らかなように、燃料の旋回
指数Ｎが０．３近傍に粒径の極小値が存在し、その前後
では粒径は次第に大きくなる。この旋回指数に対応する
微粒化の態様を図の上部に模式的に示す。

燃料の微粒化は、燃料の旋回指数ＮがＯ〜０．２の範囲
では衝突が支配的な棒状慈震、Ｎが０．２〜０．５　の
範囲では衝突と旋回が混在する柱状噴霧、Ｎが０．５〜
１　の範囲では遷移式、Ｎが１以上では旋回が支配的な
膜状噴霧となることが確かめられた。

本実施例の燃料計量・旋回素子１５による燃料の噴流は
、燃料旋回室１７の内壁面に衝突したのち、多少の旋回
流れを得て出口に向う、燃料の微粒化はこの衝突の際に
多少起こるが、大部分は後の旋回流れによる膜の分裂に
よって起こる。この際に噴流同志が重なり合うことがな
く流れ損失が僅かになる。いわゆる、燃料の圧力エネル
ギーを損失することなく衝突旋回エネルギーに置換する
ことによって微粒化のエネルギーを保存していると言え
る。

すなわち、本実施例による燃料の微粒化は、衝突飛散に
よるものと旋回流れによる液膜からの飛散（分裂）によ
るものとが混在する柱状噴震であり、かかる噴震は比較
的強い軸方向成分をもつのので、その広がりが小さいも
のとなる。

本実施例の電磁式燃料噴射弁を内燃機関に装着した場合
、内燃機関の吸気管内壁に液滴が付着することがなく、
内燃機関を効率良く運転させることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、燃料旋回室内での
液膜の形成に際して、複数個のオリフィスからの噴流が
互いに緩衝せずに、しかも燃料旋回室内においてその流
れが損失なく出口に向い、供給燃料の圧力（エネルギー
）を効率良く旋回（エネルギー）に置換できる燃料旋回
室の形状寸法が設定され、内燃機関の吸気管壁に噴霧が
付着することなく理想空燃比で内燃機関を運転して効率
を高く維持しうる電磁式燃料噴射弁を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の一実施例に係る電磁式燃料噴射弁の
縦断面図、第２図は、第１図の燃料計量・旋回素子の拡
大縦断面図、第３図は、第２図のＡ矢視平面図、第４図
は１本発明に係る燃料の旋回指数と噴霧粒径との関係を
示す線図である。 ３・・・励磁コイル、４・・・ヨーク、５・・・コア、
８・・・ボール、９・・・弁座、１０・・・バルブガイ
ド、１５・・・燃料計量・旋回素子、１６・・・オリフ
ィス、１７・・・燃料旋回室、１８・・・プランジャロ
ッド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．励磁コイルを取り囲む磁性体のヨークと、前記励磁
   コイルの中心に位置し一端が前記ヨークと接触とたコア
   と、このコア内を軸方向に摺動可能で前記励磁コイルが
   励磁されると所定量リフトする可動子と、この可動子に
   対接した常時は閉じており可動子のリフト時に開口する
   弁座を有する弁本体とを備え、前記弁座の下流に燃料の
   噴射孔部を有する電磁式燃料噴射弁において、前記弁本
   体の弁座の下流側に、燃料旋回室と当該燃料旋回室に開
   口し弁軸線に傾斜して形設された複数個のオリフイスと
   からなる燃料計量・旋回素子を設け、この燃料計量・旋
   回素子における、燃料旋回室内径をＤ、燃料旋回室長さ
   をＬ、オリフイス偏心量をＬ＿ｓ、オリフイス部の行さ
   をｔ、オリフイス傾斜角をθ＿１、燃料旋回室内壁衝突
   角をθ＿２としたとき、これらの形状寸法より ▲数式、化学式、表等があります▼ と表わされる燃料噴流の幾何学的な旋回指数Ｎを、 ０．２≦Ｎ≦０．５ となるように形成したことを特徴とする電磁式燃料噴射
   弁。