JPS6143973Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は液体を微粒化せしめる装置、特に内燃
機関に燃料を噴霧供給するに適する噴射弁に関す
る。

この種の噴射弁は、一般に噴射弁の筐体内の貫
通孔にニードル弁をその軸方向に摺動自在に設
け、該ニードル弁により前記貫通孔の先端に形成
したノズル孔を閉塞せしめ、該ニードル弁を開弁
方向に移動せしめたとき圧力液体を前記ノズル孔
より噴霧せしめるものであつて、該ニードル弁の
先端に円錐形の弁体を形成して前記ノズル孔の上
流側に形成した截頭円錐形の弁座に着座せしめる
形式のもの、あるいは前記ノズル孔を前記筐体の
先端部に形成したダイアフラムの中央に穿設し
て、前記ニードル弁先端に形成した弁体を該ダイ
アフラムに圧接せしせて着座させる形式のものな
どが存在するが、ニードル弁の形状のみでは液体
の微粒化特性あるいは閉弁時の液体のたれ等を改
善することは難かしいため、液体の噴射時にニー
ドル弁の弁体の周囲に液体の強い渦流を生じさせ
る渦流室を形成することにより液体の微粒化特性
を改善した渦巻噴射弁が多く提案されている。

ところでこの種の渦巻噴射弁において、液体を
供給源から液体の供給通路を経て渦流室に供給し
てニードル弁の弁体の周囲に渦流を形成させ、該
液体を還流通路を経て供給源に還流せしめること
により前記渦流室に常時渦流を形成せしめてお
き、ニードル弁が開弁方向に移動して弁体が弁座
から離れたとき、渦流を形成している液体をノズ
ル孔より噴霧せしめる形式の還流式渦巻噴射弁に
おいては、ノズル孔を穿設した筐体先端部の小さ
い部分に液体の供給通路および還流通路を形成さ
せ、しかもニードル弁を摺動せしめなければなら
ないので、構造も複雑化し、工作も容易ではな
い。

本考案はかかる還流式渦巻噴射弁において、構
造簡単、製作および組付けが容易であり、精度は
高く、かつ微粒化特性が良好で圧力損失の少いも
のを提供しようとするものであつて、体内に形成
した貫通孔の下流側先端部にノズル孔を形成した
筐体と、前記貫通孔内に挿入され前記ノズル孔の
上流側において外周面が前記貫通孔の内壁に液密
に嵌合する隔壁部材を有する案内筒であつて、前
記隔壁部材と前記ノズル孔との間に形成した渦流
室と該部材の上流側に前記貫通孔の内壁に沿つて
形成した環状の圧力室とを分離する案内筒と、該
案内筒の内腔室に前記筐体の貫通孔の軸方向に摺
動自在に挿置せしめ先端に前記渦流室内に突入し
て前記ノズル孔を開閉せしめる弁体を形成したニ
ードル弁とより成り、前記案内筒の隔壁部材の外
周面には、前記貫通孔の軸に垂直な面に対し10度
以上の鋭角の傾斜角を有する溝を刻設して前記圧
力室と渦流室とを連通せしめる連絡通路を前記筐
体の貫通孔の内壁に沿つて形成せしめ、前記圧力
室を液体供給源より液体を供給する液体通路に、
前記案内筒の内腟を液体供給源に還流せしめる液
体通路にそれぞれ連通せしめるようにしたことを
特徴とするものである。

以下図面に示す実施例に基づいて本考案を詳細
に説明する。

第１図および第２図は本考案の一実施例を示す
ものであつて、筐体１はその先端にノズル孔２を
有する貫通孔３がその体内に穿設されており、該
貫通孔３の軸方向に摺動自在にニードル弁４が挿
置され、該ニードル弁４の先端部に形成した円錐
面を有する弁体５は前記ノズル孔２は開放または
閉塞すべく該ノズル孔２の上流側に形成した弁座
６にその円錐面で着座するように構成される。筐
体１の貫通孔３内には、主要部を中空円筒状に形
成され下端部に同心的にかつ直径方向外方に張り
出したフランジ状の隔壁部材７を形成した案内筒
８が挿入され、前記貫通孔３の下流側に形成した
段部９に該隔壁部材７の段部を当接した位置で固
定される。該案内筒８の内腟室１０は前記ニード
ル弁４の摺動の案内面を構成する。前記隔壁部材
７の外周面は前記貫通孔３の内壁に液密に嵌合す
るように形成され、該隔壁部材７の上面と案内筒
８の外壁とで液体の供給源Ｆに供給口１１および
液体供給用の液体通路１２を介して連通する環状
の圧力室１３を形成し、また前記隔壁部材７の下
面と前記貫通孔３の下流端部との間にニードル弁
４の弁体５が内部に突入している渦流室１４を形
成し、該室１４は前記案内筒８の内腟室１０およ
びニードル弁４との間の液体通路１５および該弁
４に穿設した液体通路１６を介して液体供給源Ｆ
への還流路を構成する。かくて隔壁部材７は前記
圧力室１３と渦流室１４を分離するとともに、該
隔壁部材７の外周面に貫通孔３の中心軸に対し所
定の傾斜角を有する溝１７（第２図参照）を刻設
し、該溝１７によつて前記圧力室１３および渦流
室１４を連絡せしめる。

しかして、筐体１は噴射弁本体１８の下端に固
定され、ニードル弁４の上端は噴射弁本体１８に
内蔵される電磁制御装置（図示せず）における電
磁コイル（図示せず）の電磁力が作用するプラン
ジヤ１９に固定され、ストツパ２０によつて制限
される距離の摺動運動が伝達される。その他２
１，２２はニードル弁４に形成した案内部であつ
て、案内部２１は案内筒８の内腟室１０に液密に
嵌合する周面を有し、案内部２２は該内腔壁１０
に当接する円形壁と液体通路用の平面部とよりな
る周面を有するものである。

上記実施例においては、第１図に示すようにニ
ードル弁４の弁体５が弁座６に着座している状態
において、液体供給源Ｆから供給される圧力液体
は供給口１１、液体通路１２を介して圧力室１３
に導入され、該圧力室１３から溝１７を通つて旋
回流となつて渦流室１４内を旋回し、しかる後液
体通路１５，１６を介して液体供給源Ｆのリザー
バに還流される。液体がこのような流路で循環さ
れていることにより、渦流室１４内の圧力液体は
渦流室１４の周壁に沿つて溝１７に付した傾斜角
に沿う旋回流として流下し、弁体５に沿つて液体
通路１５へと還流するように旋回しているので、
電磁制御装置の作動によつてプランジヤ１９がひ
き上げられニードル弁４が開弁方向に移動ると、
第２図に示すように弁体５は弁座６から離脱して
ノズル孔２を開放し、渦流室１４内の旋回流はノ
ズル孔から所要の噴霧角にて噴霧される。

従来の渦巻噴射弁では、ニードル弁が開弁方向
に移動した瞬間渦流室内に旋回流を発生させるも
のが多く、この種のものは移動直前まで液体は静
止の状態にあり、静止液体はそのままノズルから
噴出されて液の塊となる。これに対し本実施例の
ものでは渦流室１４内の液体は常に旋回している
ので、ノズル孔２から噴出された瞬間にも円錐形
の薄膜を形成し、細かい液粒に分裂するという優
れた作用効果を奏する。

また本実施例においては微粒化特性もよくかつ
圧力損失も極めて少く、構造簡単で製作、組付け
等を簡便とし、精度を高めることができる。

本考案においては、噴射弁のノズル孔を穿設し
た筐体の該ノズル孔に連なる貫通孔を、その内部
において隔壁部材により、液体供給源に連通する
環状の圧力室と液体の還流路と連通しかつニード
ル弁の弁体を内部に臨ませてある渦流室とに分離
し、かつ該隔壁部材の貫通孔内壁に液密に嵌合す
る外周面に前記貫通孔の軸に垂直な面に対し10度
以上の鋭角の傾斜角を有するように刻設した溝に
より前記貫通孔の内壁に沿う前記圧力室と渦流室
とを連絡せしめたものであるから、液体供給源か
ら圧力室に導かれた圧力液体は隔壁部材の外周面
に刻設した溝により旋回流となつて渦流室に流入
し、該室内に旋回流を形成せしめ、開弁時に液体
を旋回流としてノズル孔より噴射するものであつ
て、しかも圧力室から渦流室へ流入する液体は渦
流室の最大直径部で溝の傾斜角に基く旋回力が与
えられるので旋回流は強力であり、かつ旋回流は
筐体の貫通孔の内壁面に沿つて形成され、渦流室
の内壁を伝わつて弁座面に達し、しかる後弁体の
周面に沿つて案内筒の内腟より還流するようにな
るので、圧力室から連絡通路を経て渦流室に流入
する旋回流は還流する液体に衝突せしめられない
から、開弁時にノズル孔付近には強力な旋回流が
常に形成され、開弁と同時に右の旋回流がノズル
孔より極めて薄い膜状となつて円錐形に噴出せし
められるものである。しかして液体は薄膜状に噴
出せしめられた場合その表面張力によつて細かい
液粒に破砕され微粒化されるから、渦流室内で内
壁に沿つて旋回流を流入せしめるとともにノズル
孔付近に強力な旋回流を常に形成せしめる前記溝
による連絡通路の形成は、噴射弁の微粒化特性を
特に良好にするものである。

そして本考案においては、旋回流を形成するた
めの溝は筐体の貫通孔内壁に嵌合する大径の円筒
面の外周面に刻設されるため、溝の刻設のための
工作は容易であり、かつ精度も高く加工されると
ともに、組付作業も使用後の清掃作業も極めて簡
単に行い得られる等、多大の実用的効果のあるも
のである。

また噴射弁において液体を通過させる溝断面を
小とすると該溝を通過する際の圧力損失が大とな
るが、本考案においては噴射弁を構成する部材と
しては大なる外径を有する部分に相当する案内筒
の隔壁部材の外周面の部分に溝を刻設するので十
分に大面積の溝断面を得られるほか、溝の刻設は
１個に限らず複数個の溝を刻設する余裕は十分に
あるので、噴射弁の所望の性能に適合する断面積
の溝を刻設できる。また溝の刻設は薄刃グライン
ダによつて精密に加工できるが、精密を要しない
場合には溝の刻設はヤスリ、カツタ等でも容易に
工作することができ、バリが生じたとしても容易
にこれを除去できる特長を有する。

さらに、本考案に噴射弁においては、これを内
燃機関の燃焼室に燃料を直接噴霧する場合に適用
すれば、高温はさらされるのである。かかる場合
には、本考案の噴射弁にあつては、噴射弁内を還
流する燃料によつて常に冷却されるため、従来の
噴射弁においてみられるような高温によるトラブ
ル、例えば、ニードル弁のノズルボデーへの焼付
きや燃料内の気泡発生による異常噴射等の不具合
は全く抑止でき、常に良好な噴霧を燃焼室に供給
することができる実用的効果がある。かくして、
還流用のノズル孔をニードル弁の側壁に前記渦巻
室を臨むように設け、燃料に強い旋回流を渦巻室
内に持続させることにより、噴射直後から、終了
時まで、極めて良好な微粒化特性を実現すること
ができ実用上極めて優れた効果を有する。

さらに、本考案の還流式渦巻噴射弁は以下の作
用効果を奏するものである。

溝の通路断面積の合計をノズル孔の孔断面積に
対して適宜割合を選択することにより、ノズル孔
から噴射される円錐状の液膜（噴霧）の拡がり角
度を自由に選定することができる。

渦巻室に出来るだけ近接した還流用通路の一部
に還流量を計量する絞りを設け、好ましくは、ノ
ズル孔の孔断面積に対して適宜大きさ、一般には
小さく形成することにより、還流量は噴射量にく
らべてわずかでありながらしかもニードル弁が開
くと同時に、きわめて応答よく安定した噴霧を形
成することができる。さらにかかる構成となした
場合には、ニードル弁から噴射される流体の量
は、ニードル弁が開いている時間に正比例の関係
となり、噴射量の制御はきわめて正確かつ容易と
なる。

上述の計量絞りに加えて還流用通路の下流に還
流量を計量する可変絞りを設け、この絞り面積を
電気的に調節することにより、噴射パルス巾を同
一のままで、噴射量を増減することも可能であ
る。（内燃機関用燃料噴射弁に使う場合には、燃
料の始動増量、加速増量の制御を行う場合好都合
となる） 還流を行うことにより、噴霧角は安定し、低い
噴射圧力でも微粒化はきわめて良好となり、また
還流用通路を適宜寸法に選ぶことで、噴射量は安
定かつ精確となり、結果として、還流用通路とノ
ズル孔の寸法割合に相応した噴霧角を得ることが
できるので、ノズルの設計はきわめて容易とな
る。

噴射開始に即応して良好な噴霧が得られる特徴
を有するため、非常に短かい噴射パルス巾（噴射
期間）例えば2msec以下の時に、大きな利点とな
る。しかも、本考案の還流式渦巻噴射弁の形状、
構造、またはこれらの組合せ等が極めて簡素化で
き、それらの製作、加工、組付等も従来の各種噴
射弁に比して著しく容易となして量産向きとし、
かつ種々のトラブルも生じなく耐久性、信頼性に
極めて優れ、取扱い簡便に行うことができ、かつ
安価とすることができる実用的効果を有する。

なお本考案者らが多くの実験を重ねて得た知見
によれば、渦巻噴射弁において渦流室に発生せし
める旋回流は、液体に旋回力を付与せしめる通
路、本考案の場合は隔壁部材の外周面に刻設した
溝の出口部分における僅かな距離の傾斜角に基い
て定まることが知られ、該通路を長くとつても徒
らに圧力損失を生ずるのみであることが知られ
た。よつて本考案においては図面に示したように
隔壁部材の貫通孔に嵌合する面の貫通孔の軸方向
に沿う長さを隔壁部材の直径の１／５ないし1.5
倍（具体的な一例として２ミリないし10ミリ程
度）の小距離とし、カツタ等で直線状の溝を刻設
すれば、圧力損失の極めて小い渦巻噴射弁が容易
に得られるほか、該溝の出口、すなわち隔壁部材
の下流側端縁において溝の中心が該端縁を横切る
点における溝の中心線が、隔壁部材の周面上にお
いて、貫通孔の軸に垂直な面に対し10度ないし90
度の範囲内にあるように形成せしめると、微粒化
特性の極めて優れた噴射弁を得ることができ、溝
断面もＶ字状に限らず適宜断面の凹溝とすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の一実施例の断面
図である。 なお図中１は噴射弁の筐体、２はノズル孔、３
は筐体の貫通孔、４はニードル弁、５はニードル
弁の弁体、１３は圧力室、１４は渦流室、１７は
溝を夫々示すものである。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 体内に形成した貫通孔の下流側先端部にノズル
   孔を形成した筐体と、前記貫通孔内に挿入され前
   記ノズル孔の上流側において外周面が前記貫通孔
   の内壁に液密に嵌合する隔壁部材を有する案内筒
   であつて、前記隔壁部材と前記ノズル孔との間に
   形成した渦流室と該部材の上流側に前記貫通孔の
   内壁に沿つて形成した環状の圧力室とを分離する
   案内筒と、該案内筒の内腔壁に前記筐体の貫通孔
   の軸方向に摺動自在に挿置せしめ先端に前記渦流
   室内に突入して前記ノズル孔を開閉せしめる弁体
   を形成したニードル弁とより成り、前記案内筒の
   隔壁部材の外周面には、前記貫通孔の軸に垂直な
   面に対し10度以上の鋭角の傾斜角を有する溝を刻
   設して前記圧力室と渦流室とを連通せしめる連絡
   通路を前記筐体の貫通孔の内壁に沿つて形成せし
   め、前記圧力室を液体供給源より液体を供給する
   液体通路に、前記案内筒の内腔を液体供給源に還
   流せしめる液体通路にそれぞれ連通せしめるよう
   にしたことを特徴とする還流式渦巻噴射弁。