(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、
一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、
上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、
上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項２】
上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、
一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、
上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、
上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の外周に設けられた外周環状溝と、上記外周面部分間に設けられ一端が上記外周環状溝に接続された上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記外周環状溝の上記流路部分に面した部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項３】
上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、
上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、
上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断面を有するように設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項４】
上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、
一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、
上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、
上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一つの流路部分につき複数の一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて内周に接続された旋回溝とを備えた筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項５】
上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の外周に上記旋回溝よりも断面積の大きい外周環状溝を備えた請求項１記載の筒内噴射用燃料噴射弁。
【請求項６】
上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断面を有する請求項１、２および５のいずれか記載の筒内噴射用燃料噴射弁。
【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にシリンダーヘッドに取り付けられる筒内噴射用燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内噴射用燃料噴射弁の一般的構造は、ニードルバルブを備えた噴射弁本体とニードルバルブを作動させるためのソレノイドを備えたハウジングとを結合させたものである。筒内噴射用燃料噴射弁のシリンダーヘッドへの取り付けは、噴射弁本体をシリンダーヘッドに設けた開口に挿入し、噴射弁のハウジングを燃料供給配管によりシリンダーヘッドに対して押圧することにより固定して行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関のシリンダーヘッドに取付けられて、燃焼室内に燃料を直接噴射するこのような筒内噴射用燃料噴射弁は、燃焼室内への燃料の噴霧を適切に行わねばならない。このための一方法として、噴射される燃料に旋回流を与えることが必要である。しかしながら、一般にこれまで用いられていたマニフォールド噴射用の燃料噴射弁は、筒内直接噴射のために必要な噴射量、圧力、噴霧燃料の安定性等の観点からは直ちに筒内噴射用燃料噴射弁に転用することが困難である。
【０００４】
例えば特開平５−２０２８２５号公報に記載されている筒内噴射用燃料噴射弁は、このような旋回流を与え、小噴射角で噴射量制御性能を損なうことがなく、微粒化特性に優れた電磁式燃料噴射弁に関するものであるが、筒内噴射用燃料噴射弁として、高圧の大量の燃料を安定した旋回流を持つ噴霧として内燃機関のシリンダー内に適切なタイミングで直接噴射するためには必ずしも満足できるものではない。
【０００５】
従って、この発明の目的は、筒内噴射用燃料噴射弁として使用するのに充分な性能を持つ筒内噴射用燃料噴射弁を得ることであり、特に、高圧の、大量の燃料を安定して噴霧できる筒内噴射用燃料噴射弁を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の筒内噴射用燃料噴射弁は、上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の内周に設けられた環状溝と、一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に上記環状溝に対して接線方向に延びて上記環状溝に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えている。
【０００７】
請求項２記載の筒内噴射用燃料噴射弁は、上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の外周に設けられた外周環状溝と、上記外周面部分間に設けられ一端が上記外周環状溝に接続された上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記外周環状溝の上記流路部分に面した部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えている。
【０００８】
請求項３記載の筒内噴射用燃料噴射弁は、上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断面を有するように設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて上記旋回体の内周に接続されると共に、上記旋回体の一つの流路部分につき複数設けられた旋回溝とを備えている。
【０００９】
請求項４記載の筒内噴射用燃料噴射弁は、上流側の小内径部及びこれに連通する下流側の大内径部を有する中空円筒型の弁本体、上記弁本体の上記大内径部内に設けられ、中心に流体の噴射孔を有する弁座、先端側で上記弁座に離接して上記噴射孔を開閉すると共に、基部側が上記弁本体の上記小内径部に収容される弁体および上記弁体の周囲に設けられ、上記弁体を囲んで摺動可能に支持すると共に、上記弁座の上記噴射孔に流入する流体に旋回を与えるほぼ中空筒状の旋回体を有する弁装置と、一端で上記弁装置に結合されて他端で燃料供給管に接続できる中空のハウジング本体と、上記ハウジング本体内に設けられて上記弁装置を開閉動作させるソレノイドとを備え、上記弁装置の上記旋回体が、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分と、上記外周面部分間に設けられて上記流体の軸方向の流路を形成する流路部分と、一つの流路部分につき複数の一端が上記流路部分に接続され他端がそこからほぼ径方向内側に延びて内周に接続された旋回溝とを備えている。
【００１０】
請求項５及び６においては、上記旋回体の上記弁座に面する軸方向端面の外周に上記旋回溝よりも断面積の大きい外周環状溝を備えたという特徴と、上記中空の弁本体の内周面に接して弁本体に対する位置を規定する複数の外周面部分間に径方向内側に凹んだ径方向断面を有するという特徴とがそれぞれあるいは様々に組み合わされた筒内噴射用燃料噴射弁が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１乃至図３にこの発明の実施形態である筒内噴射用燃料噴射弁１を側面断面図で示す。筒内噴射用燃料噴射弁１は、ハウジング本体２と、このハウジング本体２の一端にかしめ等の結合手段により支持された弁装置３とを備えている。ハウジング本体２の他端には燃料供給管４が接続され、筒内噴射用燃料噴射弁１の先端部は内燃機関のシリンダーヘッド５の噴射弁挿入孔６に挿入されてシールされて取付けられている。
【００１２】
弁装置３は、小径円筒部７および大径円筒部８を持つ段付中空円筒形の弁本体９と、弁本体９内で中心孔先端に固着されて燃料噴射孔１０を有する弁座１１と、ソレノイド装置により弁座１１に離接して燃料噴射孔１０を開閉する弁体であるニードルバルブ１２と、ニードルバルブ１２を軸方向に案内すると共に、径方向内向きに弁座１１の燃料噴射孔１０に流れ込もうとする燃料に旋回運動を与える旋回体１３とを備えている。弁装置３の弁本体９はハウジング本体２と共働して筒内噴射用燃料噴射弁１のハウジングを構成している。
【００１３】
図２および図３から明らかな通り、弁装置３の旋回体１３は、中心に弁体であるニードルバルブ１２を囲んで軸方向に摺動可能に支持する中心孔１５を持つほぼ中空筒形の部材であって、弁装置３内に組み立てられたとき弁座１１に接する第１端面１６と、弁座１１と反対側の第２端面１７と、これら端面間にあって中空のハウジングの一部である弁本体９の内周面１８に接する周面１９とを備えている。
【００１４】
旋回体１３の第２端面１７は、その周辺部で弁本体９の内周面１８の肩部２０に当接して支持されており、また径方向に延びた通路溝２６が形成されていて、第２端面１７の内周部から外周部に燃料が流れることができるようにしてある。
【００１５】
旋回体１３の周面１９には、互いに等間隔に周方向に離間して軸方向に延びた多数の平坦面が形成されており、その結果、周面１９には弁体９の内周面１８に当接して弁体９に対する位置を規定する複数の外周面部分２１と、これら外周面部分２１間に設けられた平坦面であって、内周面１８とともに燃料の軸方向流路２２を形成する流路部分２３とが形成されている。これらの軸方向流路２２は弁体９の内周面１８と平坦な流路部分２３との間の間隙であるので、断面形が片面凸レンズ状である。これらの軸方向流路２２は図示の例では８本であるが、４本あるいは６本でもよい。
【００１６】
旋回体１３の弁座１１に面する軸方向端面即ち第１端面１６には、第１端面１６の中心孔１５に隣接する内周辺に形成された所定幅の内周環状溝２４と、一端で周面１９の流路部分２３に接続されて、そこからほぼ径方向内側に延びて、他端で内周環状溝２４に接線方向に接続された旋回溝２５とが設けられている。図示の例では旋回溝２５の幅は内周環状溝２４の幅と等しくされているが、内周環状溝２４の外縁が旋回溝２５の外縁と接線関係にあれば良い。また、旋回溝２５の数は図示の例では８本であるが、４本あるいは６本更にはそれ以上の適当な数でも良い。
【００１７】
このような構成の筒内噴射用燃料噴射弁１に於いて、弁体であるニードルバルブ１２が弁座１１から離れて間隙が形成されると、高圧の燃料は弁体９から、先ず旋回体１３の第２端面１７の通路溝２６を通って周面の軸方向流路２２を流れ、第１端面１６の旋回溝２５に流入して径方向内側に流れ、第１端面１６の内周環状溝２４内にその接線方向に流れ込み、旋回流となって弁座１１の噴射孔１０内に入ってその先端出口から噴霧される。
【００１８】
このとき、旋回溝２５から内周環状溝２４への燃料の流れは、内周環状溝２４の接線方向に高速で但し滑らかに流入するので、複数の旋回溝２５からの燃料の複数の噴流が衝突し合ったり、既に形成されている燃料の旋回流に新に加えられる燃料の噴流が衝突したりすることがなく、燃料の流れが滑らかで、流れの衝突や乱れによる大きな圧力損失は発生しない。
【００１９】
一般に噴射燃料に旋回を充分に与えるためには、旋回溝２５の数が多いのが望ましいが、数を増やすと燃料の流れに衝突や乱れが生じて必ずしも良い結果は得られなかった。特に、シリンダーヘッドに燃料を直接噴射する筒内噴射用燃料噴射弁に於いては、高圧、高速の燃料の流れに充分な旋回を与えることが要求されるため、従来の一般的な構造の噴射弁では満足できなかった。この発明のこの実施の態様の筒内噴射用燃料噴射弁１によれば、燃料の流路を接線接続をした結果、十分な旋回を噴射燃料に与えることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図４および５に示すこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁の弁装置３に用いる旋回体３０に於いては、旋回体３０の第１端面１６の外周辺に外周環状溝３１が設けられており、旋回溝２５の径方向外端がこの外周環状溝３１に接続されている。その他の点では図２および３に示す旋回体１３と同様の構成である。
【００２１】
この構成によれば、旋回体３０の周面の軸方向流路２２からの燃料は、比較的断面積が小さく狭い流路である軸方向流路２２から、一旦比較的広く流路断面積の大きな外周環状溝３１内に流れ込み、そこから再び比較的断面積の小さな旋回溝２５に流れることになる。従って、多数の旋回溝２５にもほぼ均等に充分な燃料を流すことができ、旋回溝２５への燃料の流れがより一層滑らかで安定したものとなり、旋回溝２５の数を更に増やすことができる。
【００２２】
実施の形態３．
図６および図７に示すこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁１の弁装置３に用いる旋回体３３に於いては、旋回体３３の外周面１９の複数の外周面部分２１間には、平坦面でなく径方向内側に凹んだ湾曲面の流路部分３４が形成されている。これらの流路部分３４と弁体９の内周面との間に形成される軸方向流路３５は、断面形が両面凸レンズ状である。その他の点では図２および図３に示す旋回体１３と同様の構成である。
【００２３】
この構成によれば、旋回体３３の周面上の軸方向流路３５の断面積が大きいので、軸方向流路３５に流入してそこを通り抜ける燃料が大量に流れることができ、また圧力損失が小さいので、旋回溝２５の数を増やしても充分な量の燃料を安定して供給することができ、筒内噴射用燃料噴射弁に使用しても満足すべき結果が得られる。
【００２４】
実施の形態４．
図８および図９に示すこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁１の弁装置３に使用できる旋回体３７に於いては、弁体９の内周面に当接する軸方向の外周面部分３８が４つであり、従って外周面部分３８間に設けられて燃料の軸方向の軸方向流路３９を形成する平坦な流路部分４０が４つである。従って、流路部分４０の幅は図２および図３のものに比べて大きく、軸方向流路３９も幅広く流路断面積も大きい。また、一つの軸方向流路３９あるいは流路部分４０につき２本の旋回溝２５が接続されており、旋回溝２５の他端はそこからほぼ径方向内側に延びて内周環状溝２４に接線方向に接続されている。
【００２５】
この構成によれば、旋回体３７の周面上の軸方向流路３９の断面積が大きく周方向の幅も大きいため、軸方向流路３９には多量の燃料が供給されることになり、共通の１つの軸方向流路３９に２本あるいはそれ以上の旋回溝２５を接続して、複数の旋回溝２５に１つの共通の大容量の軸方向流路３９から燃料を供給するようにできる。従って、軸方向流路３９に流入してそこを通り抜ける燃料が大量に流れることができ、また圧力損失が小さいので、旋回溝２５の数を増やしても充分な量の燃料を安定して供給することができ、筒内噴射用燃料噴射弁１に使用しても満足すべき結果が得られる。
【００２６】
実施の形態５．
図１０および図１１には、以上に説明してきたこの発明の構成上の特徴を組合わせて備えた弁装置３用の旋回体４５の例を示す。この旋回体４５は、図２および図３の内周環状溝２４に接線接続された旋回溝２５と、図４および図５に示す外周環状溝３１とを持つ旋回体に、図６および図７に示す径方向内側に凹んだ湾曲面の流路部分３４を形成したものである。この構成によれば、３つの構成上の特徴の作用・効果が組み合わされて筒内噴射用燃料噴射弁１が更に優れた性能を持つことになる。
【００２７】
以上に説明してきたこの発明の構成上の特徴、即ち、図２および図３に示す旋回溝２５を内周環状溝２４に接線方向に接続した特徴と、図４および図５に示す外周環状溝３１を設けた特徴と、図６および図７に示す径方向内側に凹んだ湾曲面の流路部分３４の特徴と、図８および図９に示す複数の旋回溝２５を共通の軸方向流路３９に接続した特徴とは、上述の如くそれぞれ単独で用いても良いし、一つずつあるいは複数個を他の特徴に任意に組合せることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁がシリンダーヘッドに取り付けられた状態を示す断面図である。
【図２】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の旋回体の上面図である。
【図３】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図４】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施の態様の旋回体の上面図である。
【図５】  図４の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図６】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施の態様の旋回体の上面図である。
【図７】  図６の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図８】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の別の実施の態様の旋回体の上面図である。
【図９】  図８の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【図１０】  この発明の筒内噴射用燃料噴射弁の更に別の実施の態様の旋回体の上面図である。
【図１１】  図１０の旋回体を用いた筒内噴射用燃料噴射弁の先端部の断面図である。
【符号の説明】
１  筒内噴射用燃料噴射弁、３  弁装置、１０  燃料噴射孔、１１  弁座、１３  旋回体、１９  周面、２１  外周面部分、２２  軸方向流路、２３  流路部分、２４  内周環状溝、２５  旋回溝、３０  旋回体、３１  外周環状溝、３３旋回体、３４  流路部分、３５  軸方向流路、３８  外周面部分、３９  軸方向流路、４０  流路部分、４５  旋回体。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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