(57)【要約】【課題】噴孔に導入された燃料を拡散させて噴孔内部の空気と攪拌させ、燃料粒子の微粒化を促進させることができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】上流側からの燃料が通過する開口部２３を有するバルブシート１８と、バルブシート１８に対して軸線の方向に往復移動可能なボール１７と、バルブシート１８の下流側に設けられ、燃料を外部に噴射する噴孔１９を有するプレート部材２０とを備え、噴孔１９の入口部の一部が開口部２３に臨み、残りの部分がバルブシート１８で塞がれているものである。【選択図】図３
2007032283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側からの燃料が通過する開口部を有するバルブシートと、
前記バルブシートに対して軸線の方向に往復移動可能な弁部材と、
前記バルブシートの下流側に設けられ、前記燃料を外部に噴射する噴孔を有するプレート部材と
を備え、
前記噴孔の入口部の一部が前記開口部に臨み、残りの部分が前記バルブシートで塞がれていること
を特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記プレート部材には、前記弁部材の前記軸線との交点を前記プレート部材の中心点とした場合に、前記中心点を中心とした中心円の円周線上にそれぞれ中心を有する複数の前記噴孔が周方向に設けられ、
前記開口部の内径φＤの寸法は、各前記噴孔を結ぶ外接円の直径φＳの寸法と前記中心円の直径φＰの寸法との間の値であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記バルブシートは、前記弁部材が当接する面と前記軸線に対して垂直な面とのなす鋭角側の角が、前記バルブシートと前記弁部材との当接部よりも下流側において大きくなるように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記開口部の下流側には、燃料を整流する燃料キャビティが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料を微粒化して噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車などの排出ガス規制が強化され、排出される有害物質を低減することが求められている。そのため、燃料噴射弁から噴射される燃料粒子の微粒化を向上させることにより燃焼の改善を図っている。
【０００３】
従来の燃料噴射弁は、複数の噴孔を有するプレート部材と、噴孔の上流に弁座を設けたバルブシートと、バルブシートに設けられた１ヶ所の円筒形燃料通路と、１ヶ所の円筒形燃料通路と複数の噴孔を有するプレート部材との間に構成され、複数の噴孔直上に配置された燃料キャビティと、バルブシートに往復移動可能に支持され、弁座に着座可能な当接部を有し、当接部が弁座から離座ならびに弁座に着座することにより噴孔を開閉する弁部材とを備えている。
上記の構成において、プレート部材に配置された噴孔の直径をφｄ、プレート部材に配置された配列ピッチ径をφＰ、円筒形状の燃料通路の直径をφＤ１、燃料キャビティの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとするとともに、ｔ＜φｄとすることにより、燃料流に乱れを起こし、噴孔から噴出された燃料を微粒化している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３９０３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の燃料噴射弁では、噴孔の入口部の全面が燃料キャビティに臨んでおり、噴孔の入口部から出口部までの流路断面積が一定であるため、燃料が燃料キャビティから噴孔に導入される際に十分に拡散されず、燃料と噴孔内部の空気とが攪拌されにくい。そのため、十分に燃料粒子を微粒化させることができないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、噴孔に導入された燃料を拡散させて噴孔内部の空気と攪拌させ、燃料粒子の微粒化を促進させることができる燃料噴射弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る燃料噴射弁は、上流側からの燃料が通過する開口部を有するバルブシートと、バルブシートに対して軸線の方向に往復移動可能な弁部材と、バルブシートの下流側に設けられ、燃料を外部に噴射する噴孔を有するプレート部材とを備え、噴孔の入口部の一部が開口部に臨み、残りの部分がバルブシートで塞がれているものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の燃料噴射弁によれば、噴孔の入口部の一部をバルブシートで塞ぐことにより、燃料が開口部から噴孔に導入された直後に流路断面積が急激に拡大するので、燃料が拡散されて噴孔内部の空気と攪拌され、燃料の微粒化を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁１を示す部分断面図、図２は、図１に示した弁装置４の要部拡大図、図３は、図２に示した弁装置４の要部拡大図である。
図において、この燃料噴射弁１は、燃料中の異物を取り除くフィルタ２で上流側を覆われた樹脂製のハウジング３と、ハウジング３の端部に設けられた弁装置４と、弁装置４を電磁吸引力により駆動させるソレノイド装置５とを有している。
【００１１】
ソレノイド装置５は、磁気回路の固定側である固定鉄心６と、固定鉄心６の外周側に設けられた電磁コイル７と、磁気回路を構成する金属プレート８と、同じく磁気回路を構成する中空円筒形状の電磁パイプ９と、磁気回路の可動側である可動鉄心１０と、可動鉄心１０に溶接固定されたニードルパイプ１１と、ニードルパイプ１１の上流側に当接してニードルパイプ１１を下流側に押圧する圧縮バネ１２と、固定鉄心６の内部に固定され、圧縮バネ１２の荷重を調節するアジャスタ１３とを有している。
【００１２】
電磁コイル７は、樹脂製のボビン１４と、ボビン１４に巻装されたコイル１５と、外部と接続するためのターミナル１６とから構成されている。
ここで、固定鉄心６、電磁コイル７および金属プレート８は、ハウジング３の内部に一体成形されている。また、金属プレート８は、一端が固定鉄心６に溶接され、他端が電磁パイプ９に溶接されている。
【００１３】
弁装置４は、ニードルパイプ１１の下流側に溶接され、ソレノイド装置５によって往復運動する、弁部材であるボール１７と、電磁パイプ９の内部に配置され、上流側からの燃料が通過する開口部２３を有するバルブシート１８と、燃料を外部に噴射する噴孔１９が設けられたプレート部材２０とを有している。
ここで、バルブシート１８とプレート部材２０とは、溶接によってそれぞれ接続されている。
【００１４】
また、バルブシート１８は、ボール１７と当接する面であるシート部２１と、ボール１７の軸線方向への往復移動をガイドするガイド部２２と、上流側からの燃料が通過する開口部２３と、燃料を整流する燃料キャビティ２４とを有している。
ここで、燃料キャビティ２４は、開口部２３の下流側が加工されて形成されている。また、ボール１７の外周部は、五角形に加工されており、ガイド部２２とボール１７との間隙を燃料が通過する。
【００１５】
プレート部材２０には、ボール１７の軸線との交点を中心点とした場合に、この中心点を中心とした同一の半径を有する円である中心円にそれぞれ中心を有する複数の噴孔１９が周方向に設けられている。
各噴孔１９は、燃料の噴射方向に応じたそれぞれ任意の角度で板厚方向に貫通している。
【００１６】
ここで、噴孔１９の入口部は、一部が開口部２３に臨み、残りの部分はバルブシート１８の燃料キャビティ２４によって塞がれている。即ち、燃料が燃料キャビティ２４から噴孔１９に導入された直後に、流路断面積が急激に拡大するように構成されている。
燃料キャビティ２４の内径の寸法をφＤ１、噴孔１９の外接円の直径の寸法をφＳ、中心円の直径の寸法をφＰとすると、φＤ１、φＳおよびφＰは、次式（１）で表される範囲に設定されている。
【００１７】
φＳ＞φＤ１＞φＰ・・・（１）
【００１８】
以下、上記構成の燃料噴射弁１についての動作を説明する。
まず、燃料は、デリバティブパイプ（図示せず）を介して燃料噴射弁１本体に導入され、フィルタ２、アジャスタ１３、圧縮バネ１２、およびニードルパイプ１１の内部を通り、弁装置４に溜められている。
【００１９】
続いて、エンジンの制御装置（図示せず）より燃料噴射弁１に動作信号が送られると、ターミナル１６を介してソレノイド装置５のコイル１５に電流が通電され、コイル１５に磁束が発生される。発生された磁束は、固定鉄心６、金属プレート８、電磁パイプ９、および可動鉄心１０からなる磁気回路を通り、可動鉄心１０は、磁束の発生に伴って生じる電磁吸引力によって、圧縮バネ１２の圧縮力に抗して固定鉄心６側へ吸引される。
可動鉄心１０が固定鉄心６側に吸引されると、ニードルパイプ１１を介して可動鉄心１０と接続されたボール１７も固定鉄心６側に動作され、バルブシート１８のシート部２１とボール１７との間に間隙が形成される。
【００２０】
また、エンジンの制御装置より燃料噴射弁１に動作の停止信号が送られると、ソレノイド装置５のコイル１５への電流の通電が停止され、磁束の消失に伴って電磁吸引力も消失される。電磁吸引力の消失に伴い、圧縮バネ１２によってボール１７は下流側に押圧され、ボール１７とシート部２１との間隙は閉塞される。
【００２１】
ボール１７とシート部２１との間に間隙が形成されると、弁装置４に溜められた燃料は、この間隙から開口部２３を通って燃料キャビティ２４に導入される。燃料キャビティ２４に導入された燃料は、プレート部材２０の面上を放射状に拡がり、噴孔１９に導入される。
【００２２】
ここで、噴孔１９の入口部は、式（１）の関係に基づいて、一部が燃料キャビティ２４で塞がれ、燃料が入口部を通過した直後に、流路断面積が急激に拡大するように構成されている。
そこで、噴孔１９の内部に導入された燃料は、噴孔１９の断面積の拡がる方向に拡散されて噴孔１９の内部の空気と攪拌され、微粒化される。
【００２３】
なお、燃料キャビティ２４の内径φＤ１の寸法が、中心円の直径φＰの寸法よりも小さくなると、バルブシート１８とプレート部材２０とを溶接した際に生じる組み立て誤差の影響が大きいという問題が生じる。そのため、φＤ１、φＳおよびφＰは、式（１）の関係を満たす範囲に設定される。
【００２４】
この発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁１によれば、噴孔１９の入口部の一部を燃料キャビティ２４で塞ぐことにより、燃料が燃料キャビティ２４から噴孔１９に導入された直後に流路断面積が急激に拡大するので、噴孔１９の内部に導入された燃料は、噴孔１９の断面積の拡がる方向に拡散されて噴孔１９の内部の空気と攪拌され、燃料の微粒化を促進させることができる。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁１Ａを示す要部拡大図である。
図において、図２および図３に示した燃料キャビティ２４が廃されている。また、開口部２３の内径の寸法をφＤ２、噴孔１９の外接円の直径の寸法をφＳ、中心円の直径の寸法をφＰとすると、φＤ２、φＳおよびφＰは、次式（２）で表される範囲に設定されている。
その他の構成については、実施の形態１と同様であり、その説明は省略する。
【００２６】
φＳ＞φＤ２＞φＰ・・・（２）
【００２７】
以下、上記構成の燃料噴射弁１Ａについての動作を説明する。なお、実施の形態１と同様の動作については、説明を省略する。
ボール１７とシート部２１との間に間隙が形成されることによって開口部２３に導入された燃料の一部は、導入された速度のまま噴孔１９に直接導入され、噴孔１９の内壁面のうち、プレート部材２０の中心点側即ち内側である内側内壁面２６に衝突する。
【００２８】
内側内壁面２６に衝突した燃料は、内側内壁面２６に押しつけられて縮流が発生し、内側内壁面２６上を拡げられて薄膜化される。燃料が薄膜化されることによって噴孔１９の内部の空気と触れる表面積が増大され、微粒化される。
また、噴孔１９に直接導入されなかった燃料は、上記実施の形態１と同様に、噴孔１９の断面積の拡がる方向に拡散されて噴孔１９の内部の空気と攪拌され、微粒化される。
【００２９】
この発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁１Ａによれば、上記実施の形態１に示した効果に加えて、図２および図３に示した燃料キャビティ２４を廃したことにより、開口部２３に導入された燃料の一部が導入された速度のまま噴孔１９に直接導入され、内側内壁面２６に衝突するので、内側内壁面２６で燃料が拡げられて薄膜化され、噴孔１９の内部の空気と触れる表面積が増大されて、さらに燃料の微粒化を促進させることができる。
【００３０】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁１Ｂを示す要部拡大図である。
図において、バルブシート１８は、シート部２１とボール１７の軸線に対して垂直な面とのなす鋭角側の角が、シート部２１とボール１７との当接部２５よりも下流側においてα°大きくなるように形成されている。
その他の構成については、実施の形態２と同様であり、その説明は省略する。
【００３１】
以下、上記構成の燃料噴射弁１Ｂについての動作を説明する。なお、実施の形態２と同様の動作については、説明を省略する。
ボール１７とシート部２１との間に間隙が形成されることによって開口部２３に導入された燃料の一部は、導入された速度のまま噴孔１９に直接導入される。
ここで、シート部２１とボール１７の軸線に対して垂直な面とのなす鋭角側の角が、シート部２１とボール１７との当接部２５よりも下流側においてα°大きくなるように形成されているので、実施の形態２と比較して、さらに大量の燃料が噴孔１９に直接導入され、内側内壁面２６に衝突する。
【００３２】
この発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁１Ｂによれば、シート部２１とボール１７の軸線に対して垂直な面とのなす鋭角側の角が、シート部２１とボール１７との当接部２５よりも下流側においてα°大きくなるように形成されているので、実施の形態２と比較して、さらに大量の燃料が噴孔１９に直接導入されて内側内壁面２６に衝突し、さらに燃料の微粒化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁を示す部分断面図である。
【図２】図１に示した弁装置の要部拡大図である。
【図３】図２に示した弁装置の要部拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁の弁装置を示す要部拡大図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁の弁装置を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃料噴射弁、１７  ボール（弁部材）、１８  バルブシート、１９  噴孔、２０  プレート部材、２１  シート部、２３  開口部、２４  燃料キャビティ、２５  当接部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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