JPH08200187A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃料噴霧の広がりが小さく、かつ燃料噴射量
を多くできる燃料噴射弁を提供する。 【構成】 プレート２０は、ニードル弁を収容するノズ
ルボディの先端外壁に溶接され、ノズルボディに形成さ
れた燃料通孔から流入した燃料を二つの噴孔２０ａから
二方向に噴射している。噴孔２０ａはプレート２０を貫
通し、プレート２０に二つ平行に形成されている。噴孔
２０ａは、横断面の流路形状が真直な細長状であり、両
端が円弧状に形成されている。噴孔２０ａの長さａ₁を
短くすることにより燃料の噴霧側角を小さくでき、噴孔
２０ａの幅ｂを小さくすることにより燃料噴霧が微粒化
する。一つの連続した流路を形成する噴孔２０ａから燃
料を噴射できるので、小さな噴霧側角で多くの燃料を噴
射することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の燃料噴射弁
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料噴射式の内燃機関（以下、
「エンジン」という）において、各気筒に連なる吸気通
路にそれぞれ燃料噴射弁を設置し、これら燃料噴射弁か
ら各気筒毎に燃料を供給することになっている。一般に
燃料噴射式のエンジンの燃焼効率は、空燃比と燃料噴射
弁から噴射される燃料の粒の大きさとの影響を受ける。
燃焼効率を高くするには燃料噴射弁から噴射される燃料
を微粒化して噴霧状態で供給することが有効である。こ
れは、燃料を微粒化して噴射すると速やかに着火し、短
時間に燃焼が終了するので燃焼効率が高くなるからであ
る。燃焼効率が高くなることは、排気ガス、特に炭化水
素ＨＣの排出濃度を低減することになる。近年、特に自
動車では、環境保全意識の高揚に伴い自動車の排気ガス
規制が強化されてきているので、燃料噴射弁から噴射さ
れる燃料を微粒化し、燃料効率を向上する必要がある。

【０００３】燃料噴射弁から噴射される燃料を微粒化す
るためには、燃料噴射圧力を高くしたり、噴孔の数、噴
孔の向きを工夫したり、燃料噴射弁から噴射された燃料
に空気を吹き付ける等、種々の手段が考えられている。
燃料噴射弁から噴射された燃料に空気を吹き付ける手段
は、コスト高となるため、最近では、噴孔の数を多く
し、噴孔径を小さくしたものが主流になっている。同一
の燃料噴射量であれば噴孔の数を多くすれば噴孔径を小
さくできるので燃料を微粒化するには有利であるが、エ
ンジンからの吹き付けや粗悪な燃料による噴孔詰まりに
ついては不利である。このため、四つの噴孔を持つプレ
ートタイプが主流である。特に、二つの吸気弁をもつ高
性能エンジンに対応するため、燃料噴射弁から噴射され
る燃料が二方向にわかれて噴射される二方向噴射タイプ
のものがよく知られている。このような燃料噴射弁とし
て、実開平２−１４６３号公報に開示されているものが
知られている。

【０００４】プレートに四つの噴孔を備え、二つの噴孔
がそれぞれ一組になって一つの燃料噴霧を形成する従来
の二方向噴射の燃料噴射弁を図９に示す。このもので
は、プレート７０に形成された噴孔７０ａのピッチｐ、
噴孔７０ａの噴孔径ｄ₁ が燃料噴射弁から噴射される燃
料の噴霧形状や燃料噴霧の粒径の大きさに大きく影響す
る。例えば、図１０に示すように噴孔７０ｂの噴孔径ｄ
₂ を小さくすれば燃料噴霧の粒径が小さくなる。また、
排気量の大きいエンジンに対応するためには燃料噴射弁
から噴射する燃料量を大きくする必要があり、図１１に
示すように噴孔７０ｃの噴孔径ｄ₃ を大きくすれば燃料
噴射量を増加することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示す従来の二方向噴射の燃料噴射弁は、図９の（Ａ）に
示す噴孔間のピッチｐの部分は燃料を噴射できない箇所
であり、このピッチｐ分だけ噴霧開始位置における噴霧
幅が広くなり、図９の（Ｃ）に示す噴霧側角θが広がっ
てしまう。ここでいう噴霧側角θは、各噴射方向の燃料
の噴霧形状において、プレート７０の噴霧中心Ｏと、噴
霧中心Ｏからある距離を隔てた位置における燃料噴霧幅
の両端とで形成される角度を意味する。噴霧中心Ｏから
同一距離を隔てた位置における燃料噴霧の噴霧側角で比
較すると、噴霧側角が大きいほど燃料噴霧の広がりが大
きくなる。また、エンジンの要求する燃料量により噴孔
径ｄ（添字は省略する）が決定されると、噴孔加工上か
らｅ寸法は次式(1) のような制約を受ける。ピッチｐは
噴孔径ｄ以上の長さに設定される。

【０００６】 ｅ＝２ｄ＋ｐ≧３ｄ ・・・(1) このため、図１１に示すように、燃料噴射量を増加する
ために噴孔径ｄ₃ を大きくすると、噴孔加工上、噴孔径
ｄ₃と同程度の噴孔のピッチｐをとる必要があることか
ら、ｅ寸法が長くなり、噴霧開始位置における噴霧幅が
広がってしまうので噴霧側角が大きくなる。最近の高性
能エンジンの吸気管は吸気通路が狭い形状となっている
ので、燃料の噴霧側角が大きくなると吸気管の内壁に微
粒化した燃料が付着し内壁を伝って気筒に入る。つま
り、燃料噴霧の粒径を小さくしても、燃料の噴霧側角が
大きくなると粒径の大きい燃料が遅れて気筒内に入るこ
とになるので、燃焼効率が下がり、結果として排気ガス
中における炭化水素ＨＣの濃度が上昇することになる。
このように、排気量の大きいエンジンでは、燃料噴射弁
から噴射された燃料を微粒化することと、噴霧側角を小
さくすることとを両立させることが困難となっている。

【０００７】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、燃料噴霧の広がりが小さく、かつ燃料
噴射量を多くできる燃料噴射弁を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の請求項１記載の燃料噴射弁は、先端部に複数
の噴孔を有するエンジンの燃料噴射弁であって、前記複
数の噴孔は横断面の流路形状が細長状に形成され、前記
複数の噴孔の軸は燃料噴射方向と反対側で交差すること
を特徴とする。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁は、請
求項１記載の燃料噴射弁において、先端に燃料通孔を有
するバルブボディと、前記バルブボディに形成された摺
動孔に軸方向に往復移動可能に収容され、前記燃料通孔
を開閉可能なニードル弁とを備え、前記燃料通孔の燃料
噴射下流側に設けられたプレートに前記噴孔が形成さ
れ、前記燃料通孔から前記噴孔に燃料が流入することを
特徴とする。

【００１０】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁は、請
求項２記載の燃料噴射弁において、前記ニードル弁を一
方向に付勢する付勢手段と、通電することにより前記付
勢手段に抗して前記ニードル弁を前記付勢手段と反対方
向に移動可能なソレノイドとを備えることを特徴とす
る。

【００１１】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１記載の燃料
噴射弁によると、複数の噴孔の横断面の流路形状が細長
状に形成され、噴孔の軸が燃料噴射方向と反対側で交差
することにより、燃料噴霧の広がりを小さく、かつ燃料
噴射量の大きな燃料噴射が可能であり、例えば、二つの
吸気弁をもつ高性能エンジンに適した二方向噴射が可能
である。

【００１２】本発明の請求項２記載の燃料噴射弁による
と、バルブボディの燃料下流側に設けたプレートに噴孔
を形成することにより、例えばエンジン毎に燃料噴射量
の要求量が異なる場合、要求量に応じた噴孔の形成され
たプレートを選択するだけで、他の部品を変更すること
なく容易に燃料噴射量を調整できる。本発明の請求項３
記載の燃料噴射弁によると、ソレノイドに供給する電流
によりニードル弁を移動させることにより、燃料噴射弁
の噴射時期制御を高精度に行うことができる。

【００１３】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
本発明による燃料噴射弁の一実施例を図１〜図４に示
す。図４に示すように、本発明の燃料噴射弁１は燃料分
配管６０に設置され、燃焼室の吸気口を開閉する吸気バ
ルブ６２に向けて燃料を噴射する。吸気バルブ６２は各
気筒毎に二つ設置され、もう一方の吸気バルブは図示し
た吸気バルブ６２と重なっているので図４では示されて
いない。噴射された燃料は、吸気管６１に吸入された空
気とともに、吸気弁６２の開タイミングで燃焼室に送出
される。燃料噴射弁１は燃料分配管６０の内部に設置さ
れているため、分配管６０から外部に燃料が漏れること
を防ぐゴム製のＯリング５１、５２がノズルボディ１１
の外周壁およびハウジング２の外周壁にそれぞれ嵌合し
ている。

【００１４】図２に示すように、燃料噴射弁１はボトム
フィールド型電磁式燃料噴射弁であり、弁部１０とアク
チュエータ部３０とからなる。ハウジング２は、磁性金
属から形成されており、弁部１０のノズルボディ１１と
アクチュエータ部３０の固定コア３１とをかしめ固定し
ている。ニードル弁１２はノズルボディ１１の内壁で形
成された摺動孔１１ａに往復移動可能に収容されてい
る。ノズルボディ１１の先端外壁にプレート２０が溶接
されている。ノズルボディ１１の先端およびプレート２
０を覆うようにキャップ２１がノズルボディ１１の外周
壁に嵌合している。キャップ２１はＯリング５１の脱落
防止用である。

【００１５】図３に示すように、ノズルボディ１１の先
端には燃料通孔１１ｂが形成されている。ニードル弁１
２の先端部に形成されたシート部１２ａが燃料通孔１１
ｂの燃料上流側に形成された弁座１１ｃに着座すると燃
料通孔１１ｂへの燃料流れが遮断され、シート部１２ａ
が弁座１１ｃから離座すると燃料通孔１１ｂに燃料が流
れ込む。燃料通孔１１ｂから噴出した燃料はプレート２
０に形成された噴孔２０ａを通過すると噴霧化され、キ
ャップ２１の燃料通孔２１ａから吸気バルブ６２に向け
て噴射される。

【００１６】図１の（Ａ）に示すように、噴孔２０ａは
プレート２０を貫通しプレート２０に二つ平行に形成さ
れている。噴孔２０ａは、横断面の流路形状が真直な細
長状であり、両端が円弧状に形成されている。図１の
（Ｂ）に示すように、二つの噴孔２０ａから二方向に燃
料が噴射されている。プレート２０の板厚ｃは、０．１
〜１mmである。噴孔２０ａの長さａ₁は、エンジンの吸
気管内の吸気通路形状により決定されるが、約１mm以内
に設定される。噴孔２０ａの幅ｂは、エンジンの要求す
る燃料量と上記理由により設定された噴孔２０ａの長さ
ａ₁ により決まるが、約０．１〜０．３mm以内に設定さ
れている。０．１mmより小さくしないのは、エンジンか
らの吹き付けや粗悪な燃料による噴孔詰まりを防ぐため
である。このような噴孔２０ａの長さａ₁および幅ｂの
形成範囲内で、噴孔２０ａの長さａ₁ を短くすることに
より燃料の噴霧側角を小さくでき、噴孔２０ａの幅ｂを
小さくすることにより燃料噴霧が微粒化する。図１の
（Ｂ）に示すように、噴孔２０ａは、燃料の噴射方向と
反対側で軸が交差するように傾斜して形成されており、
これにより二方向の噴霧形状が得られる。この傾斜角度
ｘは、吸気管の吸気通路形状により決定されるが、通常
１０°〜４５°である。

【００１７】図２に示すように、ハウジング２の側壁に
燃料通路２ａが形成されており、ハウジング２の外壁に
取り付けられた燃料フィルタ２２で異物を除去された燃
料は、燃料通路２ａから摺動孔１１ａに流入する。アク
チュエータ部３０は、ニードル弁１２の頭部１２ｂに連
結された可動コア３２と、ハウジング２にかしめ固定さ
れた固定コア３１と、ボビン３３に巻装され固定コア３
１の外周に設置されたコイル３４とを備えている。可動
コア３２と固定コア３１との間には、ニードル弁１２の
閉弁方向に向けて可動コア３２を付勢する圧縮コイルス
プリング３５が介挿されている。固定コア３１内に外部
に通じる貫通孔３７が形成されており、この貫通孔３７
に圧縮コイルスプリング３５の付勢力を調整するアジャ
ストパイプ３６が挿入固定されている。ゴム製のＯリン
グ３８は、アジャストパイプ３６の外壁と固定コア３１
の内壁間をシールし、貫通孔３７から外部に燃料が漏れ
ることを防いでいる。

【００１８】ボビン３３には受電ピン４１が取り付けら
れており、この受電ピン４１の基端はコイル３４に接続
されている。この受電ピン４１の先端は、合成樹脂等の
電気絶縁体からなるコネクタ４０内に露出している。受
電ピン４１に図示しない電源から電流を供給するとコイ
ル３４に電流が供給され、コイル３４に電磁力が発生し
て圧縮スプリングコイル３５の付勢力に抗して固定コア
３１側に可動コア３２を吸引する。

【００１９】次に燃料噴射弁１の作動を説明する。 (1) 受電ピン４１からコイル３４に電流が供給される
と、発生した磁力により圧縮コイルスプリング３５の付
勢力に抗して可動コア３２が固定コア３１に吸引され
る。可動コア３２とともにニードル弁１２がリフトする
と、シート部１２ａが弁座１１ｃから離座するので、燃
料通孔１１ｂに燃料が流れ込む。燃料通孔１１ｂに流れ
込んだ燃料は、プレート２０の噴孔２０ａを通過する
と、図１の（ｃ）に示すように所定の噴霧側角を形成
し、燃料通孔２１ａを通って二方向に噴射される。本実
施例は、横断面の流路形状が細長状に形成された一つの
噴孔２０ａで二方向噴射の内の一方向に燃料を噴射して
いるので、二つの噴孔で二方向噴射の内の一方向に燃料
噴射を行う燃料噴射弁に比べ、噴孔間のピッチという無
駄な部分がない。このため、一つの連続した流路を形成
する噴孔２０ａから燃料を噴射できるので、小さな噴霧
側角で多くの燃料を噴射することができる。

【００２０】(2) コイル３４への電流供給が遮断される
と、圧縮コイルスプリング３５の付勢力によりニードル
弁１２は下降し、シート部１２ａが弁座１１ｃに着座す
ると燃料通孔１１ｂが遮断され、燃料噴射が終了する。 本実施例では、横断面の流路形状が細長状に形成され、
両端が円弧状に形成された噴孔２０ａから燃料を噴射し
たが、以下に、噴孔形状の変形例について説明する。

【００２１】（変形例１）図５に本実施例の変形例１を
示す。変形例１のプレート２５は、横断面の流路形状が
円形状である三つの孔２５ｂを直線上に重ねて噴孔２５
ａを形成している。孔２５ｂの径ｄは孔２５ｂの中心間
のピッチｐ₁ よりも大きくなっている。変形例１では、
ピッチｐ₁ を調整することにより噴孔２５ａの流路面積
を容易に調整できるので、燃料噴射量の微調整が容易で
ある。

【００２２】（変形例２、変形例３）図６に本実施例の
変形例２のプレート２６を示し、図７に変形例３のプレ
ート２７を示す。変形例２および３は、各噴孔２６ａ、
２７ａの横断面の流路形状を細長い円弧状に形成してい
る。このため、同じ燃料噴射量の場合、第１実施例の噴
孔長さａ₁ よりも噴孔長さａ₂ が短くなるので燃料の噴
霧側角を小さくできる。

【００２３】（変形例４）図８に本実施例の変形例４の
プレート２８を示す。変形例４は噴孔２８ａをスリット
状に形成したものである。以上説明した本発明の実施例
では、噴孔の形状を種々示したが、本発明では噴孔の形
状はこれらに限るものではなく、横断面の流路形状が細
長状に形成されるのであればどのような形状にすること
も可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による燃料噴射弁のプレート
であり、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方
向矢視図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図であ
る。

【図２】本発明の一実施例による燃料噴射弁を示す断面
図である。

【図３】本実施例の燃料噴射弁の先端部を示す断面図で
ある。

【図４】本実施例の燃料噴射弁を燃料分配管に取付けた
状態を示す断面図である。

【図５】本実施例の変形例１によるプレートを示す平面
図である。

【図６】本実施例の変形例２によるプレートを示す平面
図である。

【図７】本実施例の変形例３によるプレートを示す平面
図である。

【図８】本実施例の変形例４によるプレートを示す平面
図である。

【図９】従来例のプレートを示すものであり、（Ａ）は
平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ方向矢視図であり、
（Ｃ）は（Ａ）のＣ方向矢視図である。

【図１０】図９に示すプレートの噴孔径を小さくしたも
のを示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
方向矢視図である。

【図１１】図９に示すプレートの噴孔径を大きくしたも
のを示し、（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ
方向矢視図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射弁 １１ ノズルボディ（バルブボディ） １２ ニードル弁 ２０、２５、２６、２７、２８ プレート ２０ａ、２５ａ、２６ａ、２７ａ、２８ａ 噴孔 ３４ コイル（ソレノイド） ３５ 圧縮コイルスプリング（付勢手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に複数の噴孔を有する内燃機関の
   燃料噴射弁であって、 前記複数の噴孔は横断面の流路形状が細長状に形成さ
   れ、前記複数の噴孔の軸は燃料噴射方向と反対側で交差
   することを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 先端に燃料通孔を有するバルブボディ
   と、前記バルブボディに形成された摺動孔に軸方向に往
   復移動可能に収容され、前記燃料通孔を開閉可能なニー
   ドル弁とを備え、 前記燃料通孔の燃料噴射下流側に設けられたプレートに
   前記噴孔が形成され、前記燃料通孔から前記噴孔に燃料
   が流入することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射
   弁。
3. 【請求項３】 前記ニードル弁を一方向に付勢する付勢
   手段と、通電することにより前記付勢手段に抗して前記
   ニードル弁を前記付勢手段と反対方向に移動可能なソレ
   ノイドとを備えることを特徴とする請求項２記載の燃料
   噴射弁。