(57)【要約】【課題】旋回体の内径部と可動弁との間の隙間を通過する未旋回燃料の流量を制御する構造を採用することにより、可動弁の応答性を悪化させずに安定した燃料噴射量や噴霧特性を有する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】中空円筒型のボディ５の一端部に燃料噴射口１１を有する弁座１０を設け、可動弁７は弁座１０に離接して燃料噴射口１１を開閉し、燃料旋回体６は可動弁７を囲んで摺動可能に支持すると共に燃料旋回溝６ａによって燃料噴射口１１に流入する流体に旋回力を与え、燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部間の隙間の断面積をＤ１、燃料旋回溝６ａの総断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下となるようにする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒型のボディと、上記ボディの一端部に設けられるとともに燃料噴射口を有する弁座と、上記弁座に離接して上記燃料噴射口を開閉する可動弁と、上記可動弁を囲んで摺動可能に支持すると共に上記燃料噴射口に流入する流体に旋回力を与える燃料旋回溝を有する燃料旋回体と、上記可動弁を開閉動作させるソレノイド装置とを備えた燃料噴射弁において、上記燃料旋回体の内径部と上記可動弁の外径部間の隙間の断面積をＤ１、上記燃料旋回溝の総断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下としたことを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は燃料噴射弁に関するものであり、特に燃料噴射口から噴射される燃料の噴霧形状及び噴射流量を制御するための構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁から噴出される燃料噴霧を円錐形にするとともに、微粒化するためには、燃料に旋回力を与える燃料旋回構造が採用される。この構造によれば、燃料に旋回力を加えることにより燃料噴射時の速度を上げると共に、燃料噴霧を円錐形状に形成し、更に噴霧の膜厚を薄くして微粒化を促進することができるようになる。
【０００３】
そして燃料旋回構造においては、旋回体の内径部において可動弁をガイドする構造となっており、旋回体に設けられた旋回溝を通過する旋回燃料流と、旋回体の内径部と可動弁との隙間を通過する少量の未旋回燃料流との合成により噴霧形状が形成されるとともに、燃料噴射量が決定されるため、各部品の寸法のばらつきにより旋回体の内径部と可動弁との間の隙間が変化した場合、未旋回燃料流量が増減することにより旋回効率が変化して燃料噴射量、並びに噴霧形状及び燃料の粒径などの噴霧特性がばらついてしまうこととなる。
【０００４】
このような欠点を是正するために、可動弁の外径部に弾性体部材を配置することにより、旋回体の内径部と可動弁との間の隙間を流れる未旋回燃料流量を抑制するようにしたものがある(特許文献１参照)。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３２４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に示されたものにおいては、構造が複雑であり、また可動弁の外径部に配置された弾性体部材と旋回体の内径部との摺動抵抗により、可動弁の応答性が悪化するという問題点があった。
【０００７】
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、旋回体の内径部と可動弁との間の隙間を通過する未旋回燃料の流量を制御する構造を採用することにより、可動弁の応答性を悪化させずに安定した燃料噴射量や噴霧特性を有する燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る燃料噴射弁は、中空円筒型のボディと、ボディの一端部に設けられるとともに燃料噴射口を有する弁座と、弁座に離接して燃料噴射口を開閉する可動弁と、可動弁を囲んで摺動可能に支持すると共に燃料噴射口に流入する流体に旋回力を与える燃料旋回溝を有する燃料旋回体と、可動弁を開閉動作させるソレノイド装置とを備えたものであって、燃料旋回体の内径部と可動弁の外径部間の隙間の断面積をＤ１、燃料旋回溝の総断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下としたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明に係る燃料噴射弁によれば、中空円筒型のボディと、ボディの一端部に設けられるとともに燃料噴射口を有する弁座と、弁座に離接して燃料噴射口を開閉する可動弁と、可動弁を囲んで摺動可能に支持すると共に燃料噴射口に流入する流体に旋回力を与える燃料旋回溝を有する燃料旋回体と、可動弁を開閉動作させるソレノイド装置とを備えたものであって、燃料旋回体の内径部と可動弁の外径部間の隙間の断面積をＤ１、燃料旋回溝の総断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下としたので、可動弁の応答性を悪化させることなく、燃料旋回体の内径部と可動弁の外径部間の隙間を通過する未旋回燃料流量を必要なレベルにまで抑制することができ、燃料噴射量及び噴霧特性の安定化を図ることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
燃料噴射弁は、ソレノイド装置に通電して発生する磁気力（磁気吸引力）により、可動弁が吸引されて弁座から離れることにより燃料が噴射される。燃料噴射弁をエンジンに用いる場合、この噴射された燃料量と燃料噴霧の形状がエンジンの燃焼性能に大きく影響する。特に、筒内燃料噴射方式のガソリンエンジン用燃料噴射弁においては、燃焼室内に直接燃料を供給しており、短時間に正確かつ必要な燃料量を噴射すると共に、燃焼室の形状に合わせた適切な形状を有する燃料噴霧を噴射することが必要となる。
【００１１】
また、燃料噴霧の特性として、エンジンの燃焼性能に影響するものとしては燃料噴霧の粒径及び角度がある。一般にこの粒径が小さく、噴霧角度のばらつきが小さいほど燃焼性能は安定することから、燃料噴霧の微粒化を図るとともに、噴霧角度のばらつきを抑えることが要求されている。本発明においては、燃料噴霧の微粒化をはかるとともに、噴霧角度のばらつきを押さえるための構造を採用したものである。
【００１２】
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である。図において、燃料噴射弁１には、燃料ポンプ（図示せず）から加圧された燃料が供給されている。中空円筒型のボディ５の一端部には、燃料噴射口１１を有する弁座１０が圧入されており、可動弁７と弁座１０との間で燃料通路の開閉を行い、燃料噴射口１１からの燃料の噴射量を制御している。
【００１３】
可動弁７の駆動力を発生させるために燃料噴射弁１にはボビン２に巻回されたコイル３等から構成されるソレノイド装置が設けられている。コイル３に電流が流されず磁気吸引力が発生していない時は、可動弁７がリターンスプリング８により弁座１０に押し付けられて接触し、閉弁状態となっている。
【００１４】
コイル３に電流が流されると磁束が発生し、コア９，ハウジング４及び可動弁７において磁路が発生し、コア９及びハウジング４と可動弁７との間に磁気吸引力が発生する。これにより可動弁７が弁座１０から離れる方向に（図１上側）変位し、可動弁７と弁座１１との間に隙間が生じて、燃料噴射口１1から燃料が噴射される。
【００１５】
弁座１０の近傍には燃料を微粒化するため、燃料に旋回力を与える部品である燃料旋回体６が設けられている。この燃料旋回体６は可動弁７の周囲に設けられ、可動弁７を囲んで可動弁７を摺動可能に支持している。燃料旋回体６により、円錐形状の微粒化された燃料噴霧が燃料噴射口１１から噴射されることになる。
【００１６】
図２は従来の燃料噴射弁の先端部を示す拡大断面図であり、燃料旋回体６に設けられた燃料旋回溝６ａを通過する旋回燃料流と、燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部との間の隙間を通過する少量の未旋回燃料流との合成燃料流によって燃料噴射量、噴霧形状及び粒径が決定されるため、燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部との間の隙間にばらつきがあると、未旋回燃料流量が増減して燃料噴射量、並びに噴霧形状及び粒径などの噴霧特性にばらつきが生じることになる。例えば噴霧形状に関しては、図２に示すように設定噴霧円錐角θ２に対してθ１〜θ３の範囲で変動してしまう。
【００１７】
図３はこの発明による燃料噴射弁の先端部を示す断面図、図４は図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。本発明においては、燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部間の隙間の断面積をＤ１、燃料旋回溝６ａの総断面積をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下としたものである。ここで断面積Ｄ１とは、燃料旋回体６の内径をＡ、可動弁７の外径をＢとしたとき、Ｄ１＝π(Ａ２/４−Ｂ２/４)で表されるものであり、又総断面積Ｄ２は図４において、１つの旋回溝６ａをＹ−Ｙ線断面として表したときの断面積を旋回溝の数だけ乗じて得られた値であり、例えば図５に示すように、Ｙ−Ｙ線断面が面積Ｓを有する半円形である場合、旋回溝６ａは図４の場合６個存在するからＤ２は６Ｓになる。
【００１８】
本発明においては燃料旋回溝６ａを通過する旋回燃料流に対する燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部との間の隙間を通過する未旋回燃料流量の割合を上記のように制御することにより、燃料旋回体６の内径部と可動弁７の外径部との間の隙間を通過する未旋回燃料流量を必要なレベルにまで抑制したものである。
【００１９】
図６は燃料圧力５ＭＰａ、ソレノイド装置における駆動電圧１００Ｖの条件におけるＤ１／Ｄ２と目標とする燃料噴射量に対するばらつきの関係を示すグラフである。Ｄ１／Ｄ２が大きくなるほど未旋回燃料による流れの影響により、旋回燃料流が阻害され、燃料の旋回性が低下するため、噴霧の液膜厚さが厚くなり、目標とする燃料噴射量よりも多くの燃料が噴射されてしまう。
【００２０】
また旋回性の低下により、噴霧角度が小さくなるとともに噴霧の粒径が大きくなる。この未旋回燃料の影響は、Ｄ１／Ｄ２が０．０２以上で顕著に影響があらわれる。このことはその他の条件、即ち燃料圧力５ＭＰａ、ソレノイド装置における駆動電圧１００Ｖの条件以外の条件において実験してもＤ１／Ｄ２が０．０２以上で顕著に影響があらわれることが判っている。
【００２１】
又図６においては、Ｄ１／Ｄ２と目標とする燃料噴射量に対するばらつきの関係を示したが、Ｄ１／Ｄ２と噴霧角度及び噴霧の粒径との関係についても同様であり、Ｄ１／Ｄ２が０．０２以上になると噴霧角度のばらつきが生じるとともに、噴霧の粒径も大きくなることが実験により判明している。
【００２２】
そこで本発明では、Ｄ１／Ｄ２を０．０２以下に設定することにより、可動弁の応答性を悪化させることなく、燃料旋回体の内径部と可動弁の外径部間の隙間を通過する未旋回燃料流量を必要なレベルにまで抑制することにより、燃料噴射量を安定的に供給し、また噴霧形状や粒径などの噴霧特性を安定化させることができる。
【００２３】
又本願発明では、燃料噴霧の微粒化を図るとともに、噴霧角度のばらつきを抑えることができるので、燃焼特性が良くなり、供給される燃料のうち非燃焼に終わる燃料が少なくなり、排気ガスにおいて有害物質が含まれる割合が少なく、環境にやさしいものとなる。更には目標とする燃料量を的確に供給することができるので、余分な燃料を供給せずに済み、経済性の優れた効率性の良い燃料噴射弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【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】従来の燃料噴射弁の先端部を示す拡大断面図である。
【図３】この発明による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【図４】図３におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】図４におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】Ｄ１／Ｄ２と目標とする燃料噴射量に対するばらつきの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
５  ボディ、６  燃料旋回体、６ａ  燃料旋回溝、７  可動弁、１０  弁座、
１１  燃料噴射口。
【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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【図６】
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