JPH11303707A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料微粒化および噴霧角度増加を促進し、加
工の容易な燃料噴射弁を提供する。 【解決手段】 旋回流部材２５は当接部２０ａの燃料上
流側近傍かつ第１摺動部２２の燃料下流側近傍において
ニードル弁２０に取り付けられている。第１摺動部２２
の燃料上流側と燃料緩衝室３６とを連通する連通路２２
ａが第１摺動部２２に形成されており、燃料緩衝室３６
と旋回流部材２５の噴孔側とを連通する３個の旋回流通
路２８が旋回流部材２５に形成されている。当接部２０
ａが弁座１３ａに着座しているときに燃料滞留室３７に
滞留する燃料が比較的少量となるので、燃料噴射の初期
段階において、旋回流とならない燃料が噴孔１３ｂから
噴射される量を減少することができる。また、ニードル
弁２０に旋回流部材２５を取り付ける前の状態で当接部
２０ａを高精度に加工することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
内燃機関」をエンジンという）に燃料を噴射する燃料噴
射弁に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両用の燃料噴射弁として、弁ボディの
噴孔上流側に形成した弁座からニードル弁の当接部が離
座または弁座に当接部が着座することにより噴孔を開閉
するものが知られている。このような燃料噴射弁では、
燃料消費量の低減、排気ガス中の有害物質の低減、エン
ジンの安定した運転性等の観点から、噴孔から噴射する
燃料を微粒化することが重要である。さらに筒内直接噴
射式エンジン用の燃料噴射弁の場合、噴孔から噴射した
燃料を噴孔直下で燃焼室に拡散させる必要があるので、
噴霧角度の増加が重要である。燃料微粒化および噴霧角
度増加のため、燃料噴射弁内で燃料に旋回流を形成し、
旋回流となっている燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁
が知られている。燃料噴射弁内に設ける旋回流機構とし
て、ニードル弁にニードル軸心と交差する方向に溝また
は貫通孔を形成することが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ニード
ル弁に旋回流機構を設けた燃料噴射弁において、旋回流
機構と旋回流機構の燃料下流側に位置する当接部との間
が離れていると、当接部が弁座に着座している状態で旋
回流機構と当接部との間に形成される燃料滞留室の容積
が大きくなる。燃料滞留室の容積が大きいと、当接部が
弁座から離座する燃料噴射の初期段階において燃料滞留
室に滞留していた燃料が旋回流とならずに噴孔から噴射
されるので、燃料噴射の初期段階において燃料微粒化お
よび噴霧角度増加が妨げられる。

【０００４】旋回流機構と当接部との間を接近させると
燃料滞留室の容積は減少する。しかし、旋回流機構を形
成するニードル弁の部位は当接部よりも径方向外側に張
り出しているので、当接部を加工する際に旋回流機構が
形成されている部位が邪魔になり当接部を高精度に加工
することが困難である。本発明の目的は、燃料微粒化お
よび噴霧角度増加を促進し、加工の容易な燃料噴射弁を
提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射弁によると、弁部材とともに往復移動するよう
に弁部材の当接部の燃料上流側近傍に旋回流を生成する
旋回流部材を取付けている。旋回流部材が当接部と接近
しているので、当接部が弁座に着座した状態で旋回流部
材と旋回流部材の燃料下流側に位置する当接部との間に
形成される空間の容積を減少することができる。燃料噴
射時に旋回流とならない燃料量を減少することができる
ので、燃料微粒化および噴霧角度増加を促進できる。

【０００６】さらに、弁部材に旋回流部材を取り付ける
前の状態において、旋回流部材に邪魔されることなく当
接部を高精度に加工することができる。本発明の請求項
２記載の燃料噴射弁によると、旋回流部材は燃料上流側
に向けて燃料を受ける凹状に形成されており、凹状に形
成されている旋回流部材の底部に旋回流部材を貫通して
旋回流通路が形成されている。燃料上流側から旋回流部
材に向かう燃料は旋回流通路の入口に案内されるので、
旋回流通路を通過せずに燃料が噴孔に向かうことを極力
防止する。したがって、噴孔に流入する燃料をほぼ旋回
流にすることができるので、燃料微流化および噴霧角度
増加を促進できる。

【０００７】本発明の請求項３記載の燃料噴射弁による
と、弁ボディと摺動するとともに燃料上流側および旋回
流部材の底部に向けて開口する連通路を有する摺動部を
旋回流部材の燃料上流側近傍の弁部材に設けているの
で、燃料上流側から旋回流部材に向かう燃料が確実に旋
回流通路を通過する。さらに、連通路を通過した燃料が
燃料緩衝室に流入すると燃料緩衝室で燃料エネルギーは
ほぼ均一になるので、旋回流通路が複数形成されている
と各旋回流通路から均一なエネルギーを有する旋回流が
流出する。これら均一なエネルギーを有する旋回流が合
流することにより乱れのない旋回流が噴孔に流入する。
したがって、燃料微流化および噴霧角度増加を促進でき
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図に基づ
いて説明する。本発明をガソリンエンジン用燃料供給装
置の燃料噴射弁に適用した一実施例を図１および図２に
示す。図２に示すように、燃料噴射弁１０のハウジング
１１の一端は強磁性材料からなる固定コア１２とコネク
タ４１により樹脂モールドされており、他端は弁ボディ
１３とレーザ溶接されている。ハウジング１１と弁ボデ
ィ１３との間にスペーサ１４が挟持されている。スペー
サ１４の厚みは固定コア１２と可動コア３０とのエアギ
ャップを所定値にするように調節されている。

【０００９】弁部材としてのニードル弁２０は弁ボディ
１３に往復移動可能に支持されている。ニードル弁２０
の先端に形成した円錐面を有する当接部２０ａは、弁ボ
ディ１３の内周壁１３ｃに形成した弁座１３ａに着座可
能である。当接部２０ａが弁座１３ａに着座することに
より噴孔１３ｂが閉塞される。ニードル弁２０の他端に
形成された接合部２１は可動コア３０とレーザ溶接され
ており、ニードル弁２０と可動コア３０とが一体に連結
されている。接合部２１の外周には可動コア３０の内周
壁との間に燃料通路を形成するように二箇所面取りが設
けられている。旋回流を形成する旋回流部材２５は当接
部２０ａの燃料上流側近傍のニードル弁２０に取り付け
られている。

【００１０】可動コア３０は、固定コア１２と軸方向に
対向し、固定コア１２の下端面と所定の隙間を形成する
ように配設されている。スプリング３１は、ニードル弁
２０および可動コア３０を図２の下方、つまり当接部２
０ａが弁座１３ａに着座する方向に付勢している。アジ
ャスティングパイプ３２は固定コア１２の内周に圧入さ
れている。組付け時にアジャスティングパイプ３２の圧
入位置を調整することによりスプリング３１の付勢力を
調整可能である。フィルタ３３はアジャスティングパイ
プ３２の上流側に配設されており、燃料タンクから燃料
ポンプ等によって圧送され、燃料噴射弁１０の内部に流
入する燃料中のゴミ等の異物を除去する。

【００１１】電磁コイル４０は樹脂製のスプール４１の
外周に巻回されており、スプール４１は固定コア１２の
外周に配設されている。図示しない電子制御装置によっ
てコネクタ４２にインサート成形されているターミナル
４３から図示しないリード線を介して電磁コイル４０に
励磁電流が流れると、ニードル弁２０および可動コア３
０がスプリング３１の付勢力に抗して固定コア１２の方
向へ吸引され、当接部２０ａが弁座１３ａから離座す
る。

【００１２】次に、ニードル弁２０および旋回流部材２
５の構造を詳細に説明する。ニードル弁２０は、第１摺
動部２２および第２摺動部２３において弁ボディ１３の
内周壁１３ｃに往復移動可能に支持されている。第１摺
動部２２は特許請求の範囲に記載した摺動部を表してい
る。第１摺動部２２と第２摺動部２３との間に両摺動部
よりも小径の小径部２４が形成されており、小径部２４
と内周壁１３ｃとの間に燃料が通過する間隙３５が形成
されている。第２摺動部２３は外周壁に四箇所面取りが
形成されており、この面取りと内周壁１３ｃとの間を燃
料が通過する。

【００１３】図１の（Ａ）に示すように、旋回流部材２
５に向かうにしたがい径方向内側に傾斜する連通路２２
ａが第１摺動部２２に４個形成されている。連通路２２
ａは第１摺動部２２の燃料上流側と後述する燃料緩衝室
３６とを連通しており、連通路２２ａの出口は底部２６
に向けて開口している。旋回流部材２５は当接部２０ａ
の燃料上流側近傍かつ第１摺動部２２の燃料下流側近傍
においてニードル弁２０に取り付けられている。第１摺
動部２２と旋回流部材２５との間に燃料緩衝室３６が形
成されている。旋回流部材２５は円環状の底部２６と底
部２６の外周から第１摺動部２２側に延びた外周部２７
とを有し、燃料上流側に向けて凹状に形成されている。
旋回流部材２５は内周壁１３ｃと摺動しない範囲内で極
力内周壁１３ｃとの隙間を小さくしている。

【００１４】図１の（Ｂ）に示す図は噴孔側から旋回流
部材２５を見た底面図である。図１の（Ｂ）に示すよう
に、底部２６を貫通し燃料緩衝室３６と旋回流部材２５
の噴孔側とを連通する３個の旋回流通路２８が旋回流部
材２５に形成されている。旋回流通路２８はニードル弁
２０の軸心と交差するように形成されている。旋回流通
路２８の通路入口２８ａは通路出口２８ｂよりも外周側
に形成されているので、旋回流通路２８を通過した燃料
は径方向外側から径方向内側に向かう旋回流となって噴
孔１３ｂ側に向けて流れる。

【００１５】当接部２０ａが弁座１３ａに着座した状態
で、燃料滞留室３７は旋回流部材２５の噴孔側端面と当
接部２０ａとの間に形成されている。当接部２０ａが弁
座１３ａに着座しているとき、燃料噴射弁１０に流入し
た燃料は燃料滞留室３７まで滞留している。当接部２０
ａの燃料上流側近傍でニードル弁２０に旋回流部材２５
を取付けているので、燃料滞留室３７の容積を比較的小
さくすることができる。燃料滞留室３７の容積を比較的
小さくすることにより、当接部２０ａが弁座１３ａに着
座しているときに燃料滞留室３７に滞留する燃料が比較
的少量となるので、当接部２０ａが弁座１３ａから離座
する燃料噴射の初期段階において、旋回流とならない燃
料が噴孔１３ｂから噴射される量を減少することができ
る。

【００１６】次に、燃料噴射弁１０の作動について説明
する。 (1) 電磁コイル４０への通電をオフすると、ニードル弁
２０および可動コア３０はスプリング３１の付勢力によ
り図２の下方に付勢され、当接部２０ａが弁座１３ａに
着座する。これにより、噴孔１３ｂからの燃料噴射が遮
断され、旋回流通路２８を通過した燃料は燃料滞留室３
７に滞留する。

【００１７】(2) 電磁コイル４０への通電をオンする
と、スプリング３１の付勢力に抗して可動コア３０が固
定コア１２に吸引されるので、当接部２０ａが弁座１３
ａから離座する。当接部２０ａが弁座１３ａから離座す
ると、燃料フィルタ３３、アジャスティングパイプ３２
の内周、接合部２１と可動コア３０との隙間、第２摺動
部２３と内周壁１３ｃとの隙間、間隙３５、連通路２２
ａ、燃料緩衝室３６、旋回流通路２８、燃料滞留室３
７、当接部２０ａと弁座１３ａとの開口部を経て噴孔１
３ｂから燃料が噴射される。

【００１８】４個の連通路２２ａから燃料緩衝室３６に
燃料が流入することにより燃料流れのエネルギーが燃料
緩衝室３６内で均一化されるので、旋回流通路２８に流
入する燃料流れのエネルギーはほぼ等しい。３個の旋回
流通路２８から流出する各旋回流のエネルギーがほぼ等
しくなり、これら等しいエネルギーの旋回流が噴孔１３
ｂ上で合流することにより乱れのない旋回流を形成す
る。また、３個の旋回流通路２８から流出する旋回流は
径方向外側から径方向内側に向かうので、弁座１３ｂの
形成されている内周壁１３ｃの円錐面に沿って旋回流の
エネルギーを損なうことなく噴孔１３ｂに向かう。した
がって、噴孔１３ｂから噴射される燃料は均一に微粒化
されるとともに、大きな噴霧角度で均一に燃焼室に拡散
する。

【００１９】以上説明した上記実施例では、当接部２０
ａの燃料上流側近傍に旋回流部材２５を取付けたので、
当接部２０ａが弁座１３ａに着座した状態で旋回流部材
２５と当接部２０ａとの間に形成される滞留室３７の容
積を比較的小さくしている。このため、当接部２０ａが
弁座１３ａから離座する燃料噴射の初期段階において、
旋回流とならない燃料が噴孔１３ｂから噴射される量を
減少することができる。

【００２０】また、旋回流を形成する旋回流部材２５を
ニードル弁２０と別部材にすることにより、旋回流部材
２５を取り付ける前の状態で当接部２０ａと第１摺動部
２２との間を軸方向に離すことができる。これにより、
当接部２０ａを加工するために用いる治具の使用が容易
になるので、当接部２０ａを高精度に加工することがで
きる。

【００２１】さらに上記実施例では、連通路２２ａと旋
回流通路２８との間に容積の小さい燃料緩衝室３６を形
成する程度に第１摺動部２２と旋回流部材２５とを接近
させたことにより、第１摺動部２２に旋回流部材２２を
取付けることができる。したがって、新たに旋回流部材
２５の取付け構造を設けることなくニードル弁２０に旋
回流部材２５を強固に取付けることができる。

【００２２】上記実施例では旋回流部材２５を燃料上流
側に向けて凹状に形成したが、平板状に形成してもよ
い。また、旋回流部材２５の燃料上流側近傍に第１摺動
部２２を設けたが、旋回流部材から離して第１摺動部を
設けてもよい。また第１摺動部の外周壁に溝を形成して
連通路を形成してもよい。上記実施例では、旋回流部材
２５に３個の旋回流通路２８を形成したが、本発明で
は、旋回流部材に形成する旋回流通路は１個または３個
を含む複数でもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は本発明の一実施例による燃料噴射弁の
噴孔周辺を示す断面図であり、（Ｂ）は噴孔側から見た
旋回流部材を示す底面図である。

【図２】本実施例による燃料噴射弁を示す縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 燃料噴射弁 １３ 弁ボディ １３ａ 弁座 １３ｂ 噴孔 ２０ ニードル弁（弁部材） ２０ａ 当接部 ２２ 第１摺動部 ２２ａ 連通路 ２３ 第２摺動部 ２５ 旋回流部材 ２６ 底部 ２８ 旋回流通路 ３６ 燃料緩衝室 ３７ 燃料滞留室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔の燃料上流側に弁座を設けた弁ボデ
   ィと、 前記弁ボディに往復移動可能に支持され、前記弁座に着
   座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座
   ならびに前記弁座に着座することにより前記噴孔を開閉
   する弁部材と、 前記弁部材とともに往復移動するように前記当接部の燃
   料上流側近傍で前記弁部材に取付けられ、燃料下流側に
   向けて旋回流を生成する旋回流通路を有する旋回流部材
   と、 を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 【請求項２】 前記旋回流部材は、燃料上流側に向けて
   凹状に形成されており、凹状に形成されている前記旋回
   流部材の底部に前記旋回流部材を貫通する旋回流通路が
   形成されてい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】 前記弁部材は前記旋回流部材の燃料上流
   側近傍に前記弁ボディと摺動する摺動部を設け、前記摺
   動部は前記摺動部の燃料上流側および前記底部に向けて
   開口する連通路を有し、前記摺動部と前記旋回流部材と
   の間に燃料緩衝室が形成されていることを特徴とする請
   求項２記載の燃料噴射弁。