JPH09126087A - 筒内噴射用燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内噴射用燃料噴射弁の先端部への付着物の
付着を抑制し、長期間に亘って安定した燃料噴射が行え
る筒内噴射用燃料噴射弁を提供すること。 【解決手段】 筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射孔は、
軸方向に直径の同じ円筒形部分と、円筒形部分に接続さ
れて円筒形部分と同じ直径の後端および端面上にあって
後端よりも直径の大きな先端を有するほぼ円錐台形のテ
ーパー部分とを備え筒内噴射用燃料噴射弁の先端面の幅
を小さくしてある。また、このテーパー部のテーパー角
度は燃料の噴霧角度よりも大きく設定してある。 【効果】 万一燃料噴射孔の先端部に付着物が付着して
も、燃料噴射にはほとんど影響を与えないので、長期間
に亙り安定した燃料噴射を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃焼
室内に燃料を直接噴射するためにシリンダーヘッドに取
り付けられる筒内噴射用燃料噴射弁に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の筒内噴射用燃料噴射弁の一般的構
造は、ニードルバルブを備えた噴射弁本体とニードルバ
ルブを作動させるためのソレノイドを備えたハウジング
とを結合させたものである。筒内噴射用燃料噴射弁のシ
リンダーヘッドへの取り付けは、噴射弁本体をシリンダ
ーヘッドに設けた開口に挿入し、噴射弁のハウジングを
燃料供給配管によりシリンダーヘッドに対して押圧する
ことにより固定して行われる。このようにしてシリンダ
ーヘッドに取り付けられた噴射弁の燃焼室に望んだ先端
部の形状は、ほぼ平坦な円形平面であり、中央の噴射孔
の直径が大きくても１ｍｍ程度であるのに対し、円形の
直径は１０ｍｍ程度であるので、燃料噴射孔に隣接して
その周囲に径方向幅４．５ｍｍ程度の環状の平面が形成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】内燃機関のシリンダー
ヘッドに取付けられて、燃焼室内に燃料を直接噴射する
このような筒内噴射用燃料噴射弁は、燃焼室特有の厳し
い環境条件に曝される。そのため、筒内噴射を行うため
には様々な問題をクリヤーしなければならない。これら
の様々な問題の一つとして、燃料噴射ノズル先端の先端
部におけるいわゆるカーボン付着の問題がある。内燃機
関のシリンダー内では絶えず吸入（燃料供給）や爆発
（燃焼）等の行程が繰り返し行われるが、燃料噴射後に
燃料噴射弁の先端部に燃料の液膜が残留していると、燃
焼時にこの残留燃料が高温の燃焼ガスに曝されて粘着性
残留物となったり炭化物となったりして燃料噴射弁の先
端部に付着する。この付着物（カーボン等）は次第に成
長して燃料噴射孔の実質的な形や方向を変えてしまった
りして、燃料の噴射角度や噴射量を変えてしまう。

【０００４】噴射弁の噴射孔の先端部の形状が軸方向に
直径の等しい円筒形である場合には、噴射孔の直径がた
かだか１ｍｍであるので、燃料噴射後の先端部における
液切れが悪くなって噴射孔内にも入り込み、そこに付着
する燃料液膜やカーボン等の付着物の量が多くなる。ま
た、一旦付着したカーボン等は付着力が大きいため、容
易には噴射燃料によっても吹き飛ばされずに残りやすく
なる。このようにして噴射孔内でカーボン等の付着物が
生じ成長すると、その上に更にカーボン等が付着して事
態を急速に悪化させ、燃焼室内の異常燃焼や燃料噴射の
不良を起こし、内燃機関の性能低下を招くこととなる。

【０００５】従って、この発明の目的は、従来の筒内噴
射用燃料噴射弁の上述のごとき問題点を解消した筒内噴
射用燃料噴射弁を得ることであり、特に、筒内噴射用燃
料噴射弁の先端部への付着物の付着を抑制し、長期間に
亘って安定した燃料噴射が行える筒内噴射用燃料噴射弁
を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の筒内噴射
用燃料噴射弁は、内燃機関のシリンダーヘッドに取り付
けられて、燃焼室に望む端面の燃料噴射孔から直接内燃
機関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁
であって、筒内噴射用燃料噴射弁の燃料噴射孔は、軸方
向に直径の同じ円筒形部分と、円筒形部分に接続されて
円筒形部分と同じ直径の後端および端面上にあって後端
よりも直径の大きな先端を有するほぼ円錐台形のテーパ
ー部分とを備えている。

【０００７】請求項２記載の筒内噴射用燃料噴射弁に於
いては、燃料噴射孔のテーパー部分のテーパー角度が燃
料の噴霧角度よりも大きい。

【０００８】請求項３記載の筒内噴射用燃料噴射弁に於
いては、噴射孔を囲む端面が、噴射孔の軸心に垂直な平
面内にあって、噴射孔の先端の位置にあるほぼ環状の先
端面と、先端面から後退した位置にある後退面と、先端
面および後退面間の遷移面とを備え、先端面の径方向の
幅が、噴射孔から噴射される燃料の先端面への付着を抑
制する程の小さな幅である。

【０００９】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１にこの発明の実施形態である筒内噴
射用燃料噴射弁１を側面断面図で示す。筒内噴射用燃料
噴射弁１は、ハウジング２と、このハウジング２の一端
にかしめ等の結合手段により支持された弁装置３とを備
えている。ハウジング２の他端には燃料供給管４が接続
され、筒内噴射用燃料噴射弁１の先端部は内燃機関のシ
リンダーヘッド５の噴射弁挿入孔６に挿入されてシール
されて取付けられている。

【００１０】弁装置３は、小径円筒部７および大径円筒
部８を持つ段付中空円筒形の弁本体９と、弁本体９内で
中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１
１と、弁座１１に離接して燃料噴射孔１０を開閉するニ
ードルバルブ１２と、ニードルバルブ１２を軸方向に案
内すると共に、径方向内向きに弁座１１の燃料噴射孔１
０に流れ込もうとする燃料に旋回運動を与える旋回体１
３とを備えている。

【００１１】図２に示す如く、弁装置３の弁座１１は、
先端側の円形の先端面１６と後端側の円形の後端面１７
とを持つほぼドラム型の部材であり、軸心１５に沿って
噴射孔１０が形成されている。弁座１１の先端面１６と
それが固着されている弁本体９の先端側の面２３とは、
図に示す如くシリンダーヘッド５に取り付けられたとき
に、燃焼室内に曝される面となり、共働して筒内噴射用
燃料噴射弁１の端面１４を構成している。筒内噴射用燃
料噴射弁１の端面１４は、弁座１１の噴射孔１０の軸心
１５に垂直で噴射孔１０の先端の位置にある平面内にあ
る環状の面である。

【００１２】弁座１１の噴射孔１０は、弁座１１の先端
面１６から後端面１７まで貫通して延びており、バルブ
シート部分１８と、円筒形部分１９と、テーパー部分２
０とを備えている。バルブシート部分１８は弁装置３の
ニードルバルブ１２が離接して弁装置３の開閉を行う後
端面１７に向かって広がったほぼ円錐形の部分であり、
円筒形部分１９はバルブシート部分１８に連通して軸方
向に延びた円筒形の部分であり、テーパー部分２０は円
筒形部分１９に接続されて円筒形部分１９と同じ直径を
持つ後端２１と、弁座１１の先端面１６上にあって後端
２１よりも直径の大きな前端２２とを有するほぼ円錐台
形にテーパーした部分である。

【００１３】図２に示す如く、噴射孔１０のテーパー部
分２０のテーパー角度Ａは、燃料の噴霧角度Ｂよりも１
０度乃至２０度だけ大きくしてある。即ち、筒内噴射用
燃料噴射弁の噴霧角度Ｂは通常約５０度乃至７０度であ
るのに対して、テーパー角度Ａは６０度乃至９０度であ
る。燃料噴霧角度Ｂが一般的な角度である６０度の場合
には、テーパー角度Ａを８０度にすると良い結果が得ら
れる。

【００１４】また、噴射孔１０の直径は０．８〜１．０
ｍｍ、テーパー部分２０の軸方向の長さは０．４〜０．
７ｍｍ、円筒形部分１９の軸方向の長さは０．８〜１．
３ｍｍ、弁座１１の軸方向の長さは１．７〜２．５ｍｍ
である。

【００１５】このような構成の筒内噴射用燃料噴射弁１
に於いて、ニードルバルブ１２がバルブシート部分１８
から離されると、燃料が噴射孔１０のバルブシート部分
１８から円筒形部分１９を通って流れてテーパー部分２
０の後端２１で噴霧状になりテーパー部分２０のテーパ
ー面に触れること無く前端２２を通って燃焼室内に噴霧
される。

【００１６】テーパー部分２０の後端２１で燃料が噴霧
される際には、所定の噴霧角度で噴霧され、テーパー部
分２０のテーパー面には直接触れないので、燃料の液膜
がテーパー部分２０に付着しそうになっても燃料の流れ
によって吹き飛ばされてしまい、付着することがない。
また、液膜やその他の燃焼生成物あるいは未燃焼燃料成
分が万一テーパー部分２０に付着した場合にも、それら
の付着物は噴霧角度よりも外側にあるために燃料の噴霧
角度に殆ど影響を与えず、適切な燃料噴射が行える。万
一付着物がテーパー部分２０上で成長して厚くなった場
合には、燃料の噴流によりテーパー部分２０から剥離さ
せられて吹き飛ばされてしまい、長期間に亙り安定した
動作が維持できる。

【００１７】テーパー角度Ａは、噴霧角度Ｂに対して１
０度乃至２０度の範囲でより大きな角度にしてある。こ
の角度の差が１０度より小さくなると、テーパー部分２
０の内周面にカーボン等の付着物が付着した場合に噴射
された燃料と干渉して噴霧角度を変化させてしまうこと
がある。一方、この角度の差が２０度よりも大きくなる
と、テーパー部分２０の内周面と噴霧された燃料との間
に形成される空間内に噴霧燃料の逆流が起こり、カーボ
ン等の付着物が付着し易くなる。

【００１８】実施の形態２．図３にはこの発明の筒内噴
射用燃料噴射弁の更に別の実施の形態の先端部だけを示
す。この筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の弁座２５の噴
射孔１０を囲む先端面２６は、その幅寸法が小さくされ
ていて、噴射孔１０のテーパー部分２０の前端２２に隣
接した環状平面とされており、この先端面２６の外周縁
から円錐台形のテーパー面である遷移面２７が延び、遷
移面２７の後端には先端面２６よりも後退した環状の平
面である後退面２８が接続されている。先端面２６の径
方向の幅は、噴射孔１０から噴射される燃料の先端面２
６への付着を抑制する程の小さな幅にしてある。

【００１９】この実施の態様に於いては、燃料の付着物
が付着し易い先端面２６が狭く、また噴射孔１０と遷移
面２７とが作る角度が鋭角であるので、燃料の液膜やカ
ーボン等の付着物が先端面２６に付着することが極めて
少なく、また剥離し易いため成長するのも確実に防ぐこ
とが出来る。また、遷移面２７と後退面２８との間が鈍
角であるので、機械的応力集中が起こり難く、また高温
に曝される先端部から弁装置本体部への熱伝導経路も充
分に確保される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁がシリンダ
ーヘッドに取り付けられた状態を示す断面図である。

【図２】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施
の形態の弁座を示す断面図である。

【図３】 この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の更に別の
実施の形態の先端部を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 筒内噴射用燃料噴射弁、３ 弁装置、５ シリンダ
ーヘッド、１０ 燃料噴射孔、１１ 弁座、１２ ニー
ドルバルブ、１３ 旋回体、１４ 端面、１６先端面、
１７ 後端面、１８ バルブシート部分、１９ 円筒形
部分、２０テーパー部分、２１ 後端、２２ 前端、２
５ 弁座、２６ 先端面、２７ 遷移面、２８ 後退
面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宗実 毅 兵庫県神戸市兵庫区浜山通６丁目１番２号 三菱電機コントロールソフトウエア株式 会社内 (72)発明者 細山 慶太 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のシリンダーヘッドに取り付け
   られて、燃焼室に望む端面の燃料噴射孔から直接内燃機
   関の燃焼室内に燃料を噴射する筒内噴射用燃料噴射弁で
   あって、上記筒内噴射用燃料噴射弁の上記燃料噴射孔
   は、軸方向に直径の同じ円筒形部分と、上記円筒形部分
   に接続されて上記円筒形部分と同じ直径の後端および上
   記端面上にあって上記後端よりも直径の大きな先端を有
   するほぼ円錐台形のテーパー部分とを備えた筒内噴射用
   燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 上記燃料噴射孔の上記テーパー部分のテ
   ーパー角度が燃料の噴霧角度よりも大きい請求項１記載
   の筒内噴射用燃料噴射弁。
3. 【請求項３】 上記噴射孔を囲む端面が、上記噴射孔の
   軸心に垂直な平面内にあって、上記噴射孔の先端の位置
   にあるほぼ環状の先端面と、上記先端面から後退した位
   置にある後退面と、上記先端面および上記後退面間の遷
   移面とを備え、上記先端面の径方向の幅が、上記噴射孔
   から噴射される燃料の上記先端面への付着を抑制する程
   の小さな幅である請求項１あるいは２記載の筒内噴射用
   燃料噴射弁。