(57)【要約】【課題】製品毎のばらつきが少なく、良好なスプレーの微粒子化を実現することのできる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】弁本体１７の一端に設けられ噴射口１４ｂを有する弁座１４と、この弁座１４に離接して噴射口１４ｂを開閉する弁体１３と、この弁体１３を囲んで弁体１３を摺動可能に支持するとともに、噴射口１４ｂに流入する流体に旋回を与えるスワーラー１６を備え、スワール溝入口部１６ｅにリング１５を設けるとともに、スワール溝出口部１６ｈに傾斜部１６ｇを設けることにより、燃料流れに斜め方向の力を加える。【選択図】          図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、上記弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体と、上記弁体を囲んで上記弁体を摺動可能に支持するとともに上記噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワーラーを備えた燃料噴射弁において、
スワール溝入口部に段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部の上記スワーラーに傾斜部を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
リングを設けることにより上記段付き形状を形成することを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
上記弁座のシート面の上流側に、上記シート面の傾き角よりも小さく、上記傾斜部の角度より傾き角が大きいテーパー面を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の燃料噴射弁。
【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の燃料噴射弁の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、スワーラー（旋回体）の下流側平面に形成されたスワール溝で旋回を行う形態の燃料噴射弁においては、スワーラーは外周部から燃料噴射弁の軸心にむかって溝の深さが減少するような形状を採用していた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
又、スワーラーの下流側を円錐面にするとともに、弁座の円錐面と接触させてスワール溝を軸方向に傾斜させて、スワール溝出口部で燃料に軸方向速度成分を与えるものもあった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２３１２６６号公報（図２６，図２７，図２８）
【特許文献２】
特開平１０−２１３０５３公報（第４〜８頁，図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料噴射弁は以上のように構成されており、上記特許文献１においては、スワール溝の入口面積を出口面積に比べて大きくして、溝出口において斜め方向の流れを作ろうとしているが、溝上流側の通路はスワーラーと弁本体との隙間による軸方向通路であるため、スワール溝の入口部では、溝の弁座側に主流が流れてしまい、溝出口ではほぼ水平方向の流れとなってしまう。
【０００６】
これにより、燃料はスワール溝出口から弁の軸心に対しほぼ垂直な方向に流出し、弁座シート面上に到達して急速に軸方向の速度成分を与えられるので、流速方向の急激な変更により乱れが発生し、流体的なロスが生じてしまう。
このような流体的なロスは、下流の噴射口出口において噴射燃料を減速させ、エンジンシリンダ内におけるスプレーの微粒子化が抑制されて、燃焼状態の悪化を招く。
【０００７】
又、上記特許文献２においては、スワーラー円錐面と弁座の円錐面とは燃料の洩れを防ぐために密着させる必要があるが、円錐面どうしであるため円錐のコーン角を同一にするための加工が困難となり、スワール溝以外の隙間からの流れが発生してしまう。
また、スワール溝の深さの測定管理方法が難しいため、加工によるばらつきが大きくなり、スプレーの形状及び噴射量の製品毎のばらつきが大きくなるという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、スワール溝の加工精度を確保しながら、スワール溝の出口部分で燃料の流れに斜め成分を与えることにより、流体的なロスを減らすようにして、製品毎のばらつきが少なく、更には良好なスプレーの微粒子化を実現することのできる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワーラーを備えたものであって、スワール溝入口部に段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部のスワーラーに傾斜部を設けたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図、図２はスワーラー（旋回体）部の形状を示すための図１におけるＡ−Ａ線断面図、図３は図２におけるＢ−Ｂ線断面図、図４はスワーラー単体を示す断面図、図５は同じく底面から見た平面図である。
燃料噴射弁１の先端は、エンジンのシリンダヘッドの穴にシール部材２を介して挿入され、シリンダ内に円錐形状のスプレーを噴射する。
【００１１】
ソレノイド装置３は、コイル４を巻回したボビン６と、このボビン６の内周部に設置されたコア７とを有し、コイル４の巻線は端子８に接続されている。
コア７はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には圧縮ばね９が設置されており、又アマチュア１０はコア７の先端に対向するように設置されている。
【００１２】
コイル４はハウジング１１内に挿入され、その後コア７がハウジング１１内に圧入された後、両者は溶接により固定される。
ばね９の位置を固定するためのロッド１２はコア７の内周部に挿入され、所定の噴射量特性を有するようなばね力となる位置まで圧縮ばね９を押し込み、この状態でコア７の外周部７ａより、かしめによって固定される。
【００１３】
更に燃料噴射弁１においては、アマチュア１０と一体化された弁体１３、シート部１４ａと噴射口部１４ｂを有する弁座１４、この弁座１４の外周に固定され、金属製のドーナツ形状に形成されたリング１５、燃料に旋回をかけるためのスワーラー（旋回体）１６、及びスワーラー１６と弁座１４を先端部に収容し、外周部にシール部材２を取り付けた中空状の弁本体１７が設けられており、これらによって弁装置が構成されている。
【００１４】
スワーラー１６はその底面に設けられた平面部１６ｊで弁座１４と密着状態で接触し、弁座１４とともに弁本体１７の内周部に圧入され、溶接により固定される。
弁体１３は弁本体１７との摺動部１３ａ及びスワーラー１６との摺動部１３ｂにより摺動可能な状態で弁本体１７に挿入され、弁座１４のシート部１４ａとの接触によって軸方向の位置が固定される。
【００１５】
弁本体１７はその上面にプレート１８をハウジング１１との間にはさみこんだ状態でハウジング１１の内周部に圧入され、溶接により固定される。
プレート１８はコイル４に電流が流されたときのアマチュア１０とコア７との距離であるエアギャップを調整するために設けられたものであり、アマチュア１０とコア７との軸方向相対位置に応じた適切な厚さのものが用いられる。
【００１６】
図示しないエンジンのマイコンより燃料噴射弁１の駆動回路に対し動作信号が送られると、燃料噴射弁１は端子８よりコイル４に電流が流され、ハウジング１１、コア７、アマチュア１０で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア１０はコア７側へ吸引される。
そして、アマチュア１０と一体に構成された弁体１３は弁座１４に設けられたシート部１４ａから離れ、弁体１３とシート部１４と間に間隙が形成されると、燃料圧力１ＭＰａ以上の高圧の燃料が噴射口部１４ｂよりエンジンシリンダ内へ噴射され、燃料噴射が開始する。
【００１７】
弁体１３は、弁体１３の上端面１３ｃ部がプレート１８の下端面と接触することにより開弁位置が決まり、１０分の数ミリ秒から数ミリ秒間の時間で燃料噴射が継続される。その後、マイコンからのオフ信号によりコイル４への通電が停止されて電磁力が減少し、弁体１３はばね９の復帰力により閉弁方向へ動作を開始し、１０分の数ミリ秒後にはシート部１４ａに達して燃料噴射が終了する。
【００１８】
コイル４に電流が流されている状態において、図示しない燃料供給管よりコア７の内周部に流入した燃料は、アマチュア１０と弁体１３との隙間１３ｄを通って、弁体１３と弁本体１７間１７ａに到り、更にはスワーラー内通路１６ａ，スワーラー円周通路１６ｂ，及び弁体１３の軸心に偏心して半径方向に延びる複数のスワール溝１６ｃを通って弁体１３とスワーラー１６の隙間１６ｄに至る。
燃料は更に弁体１３と弁座１４の隙間よりシート部１４ａに達し、噴射口１４ｂを通ってエンジンシリンダ内に噴射される。
【００１９】
本発明におけるスワーラー１６においては、図３に示すように、金属製のドーナツ形状を有するリング１５を設けることにより、スワール溝入口部１６ｅにおいて段付き形状が形成され、更にはスワール溝出口部１６ｈ付近に傾斜部１６ｇを設けたものである。
このように、リング１５を設けて段付き形状にすることにより、燃料入口部の流れ１６ｆに斜め下方向の力が加わるようになり、更にスワール溝出口部１６ｈ付近の上流側のラインの一部１６ｇを下流方向に傾斜させることにより、溝出口部１６ｈにおける燃料の流れも斜めになるようにすることができる。
【００２０】
このようにスワール溝１６ｃの流れを斜め下方向に修正することにより、スワール溝出口部１６ｈより流出した燃料が、シート部１４に向かう過程で、流れ方向の急速な変化が生じることがなくなり、噴射口１４ｂへ到達することができるので、流体のロスが少なく、微粒子化の良好な円錐状のスプレーがエンジンシリンダへ噴射できる。
そして燃費が良好となるとともに、燃料の燃え残りによるＨＣの排出の少ないエンジンを提供することができる。
【００２１】
なおスプレーの噴霧角や、流量を決定する燃料の旋回力は、スワール溝出口部１６ｈの流路断面積により大きく左右されるが、スワーラー１６と弁座１４との接触面は弁体１３の中心軸に垂直な平面１６ｊとしたので、この部分の平面度及び直角度の精度は高く、この接触面の隙間からの燃料の洩れは無視できるほど少なくなる。よってスプレーの噴霧角及び流量のばらつきが少なく、生産性の高い燃料噴射弁を得ることができる。
【００２２】
なお図３においては、リング１５を使用することにより、スワール溝入口部１６ｅに段付き形状を形成しているが、リング１５と弁座１４とを一体に構成し、弁座１４の一部に凸部を設けるようにしてもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
本実施形態においては、弁座１４のシート部１４ａの上流側に、スワール溝１６ｃからシート部１４ａへ到る燃料の流れの方向の変化をスムーズにするためのテーパー面１４ｃを形成したものである。
このテーパー面１４ｃは、スワール溝出口部１６ｈにおける流速方向と、シート部１４ａ付近の流速方向との中間に位置する方向へ燃料を導くためのテーパー角の設定とする。
【００２４】
具体的には、スワール溝上流側ラインの傾斜部１６ｇの傾き角を３０°とした場合、スワール溝出口部１６ｈの流速方向は水平成分も若干存在するため３０°以下の流速方向となり、シート面１４ｄの傾き角を５０°とすると、テーパー面１４ｃの傾き角は３０°以上５０°以下に設定することになり、図８においては４０°としている。
【００２５】
以上のように、本実施形態によれば、弁座１４のシート面１４ａの上流側に、シート面１４ａの傾き角よりも角度が小さく、スワール溝１６ｃの傾斜部１６ｇの角度より傾き角が大きいテーパー面１４ｃを構成したので、実施の形態１の場合より更に燃料流れの方向変化をスムーズにすることができ、流体のロスが小さくなり、よりスプレーの微粒子化を促進することができる。
【００２６】
【発明の効果】
この発明の請求項１に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワーラーを備えたものであって、スワール溝入口部に段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部のスワーラーに傾斜部を設けたので、スムーズな燃料流れを得ることができ、流体のロスを小さくするとともに、スプレーの微粒子化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】スワーラー単体を示す断面図である。
【図５】スワーラー単体を示す平面図である。
【図６】この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【符号の説明】
１３  弁体、１４  弁座、１４ａ  シート面、１４ｂ  噴射口、１４ｃ  テーパー面、１５  リング、１６  スワーラー、１６ｅ  スワール溝入口部、１６ｇ傾斜部、１６ｈ  スワール溝出口部、１７  弁本体。
【図１】
2004353519.tif 000003
【図２】
2004353519.tif 000004
【図３】
2004353519.tif 000005
【図４】
2004353519.tif 000006
【図５】
2004353519.tif 000007
【図６】
2004353519.tif 000008