JP3572591B2

JP3572591B2 - 流体噴射ノズル及びそれを用いた電磁式燃料噴射弁

Info

Publication number: JP3572591B2
Application number: JP21895894A
Authority: JP
Inventors: 豊治西脇; 亮一多田; 英雄木内; 剛宇佐美
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-09-13
Filing date: 1994-09-13
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-10-06
Also published as: JPH0882271A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電磁式燃料噴射弁の燃料噴霧の微粒化を向上させる流体噴射ノズル及びそれを用いた電磁式燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、内燃機関に用いられる燃料噴射弁は、弁本体の軸方向に形成される案内孔に弁部材を摺動可能に収納し、弁本体の先端部に開口する噴孔を弁部材の往復直線運動により開閉する。このため、弁部材は、適正な燃料噴射量を確保するように開弁時のリフト量が精密に制御されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そして、内燃機関が発生する排ガス規制に対応するためには、噴霧の微粒化が必要であり、噴霧の微粒化を行うため、燃料噴射弁の噴孔の前方側に燃料の噴霧角を調節するスリーブノズルを備えたものが知られている。これを図７および図８に示す。この従来例では、セパレータ５により、インジェクタ噴霧を二方向へ分配すると同時に、従来の丸穴形状のスリーブに比べ微粒化を促進させる構造となっている。
【０００４】
この場合、図７（Ａ）、（Ｂ）および図８に示すピントル１の先端部の角度
θ_１および径Ｄを拡大させ薄膜を形成することが重要である。しかし、ピントル先端部の角度θ_１および径Ｄを拡大すると、噴霧角θ_２が拡大し、スリーブノズル４の内壁面に噴霧が付着し、微粒化が悪化するし、液ダレも発生しやすいという問題がある。
【０００５】
また、噴孔６より噴射された燃料がセパレータ５に衝突するとき、微粒化された噴霧の一部がスリーブ内壁側面７に付着し、その付着した微小粒子は時間経過に伴い重力の作用により下流側のスリーブノズル４の先端方向に集まり、スリーブノズル４の鉛直方向の最下端部３７にこの微小粒子が液滴３８に成長し、この液滴３８の容積は時間経過とともに次第に成長する。この液滴により液ダレ等を発生させてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、燃料噴射弁から噴射される燃料の液滴、液ダレ等の発生を防止する流体噴射ノズル及びそれを用いた電磁式燃料噴射弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための本発明による流体噴射ノズルは、請求項１では、燃料噴射弁の噴孔の先端部に取付可能なスリーブノズルを備え、前記噴孔から噴射された噴霧流の噴霧角を制御するセパレータを有し、前記スリープノズルの最下点が前記噴孔から噴射される噴霧流中にあり、エンジン搭載時において鉛直方向に対して傾斜して配置され、この際の最下点に向かって面取部が形成されていることを特徴とする構成を採用する。
【０００８】
請求項２記載の流体噴射ノズルでは、請求項１記載のスリーブノズルは、前記スリーブノズルの内壁面に付着した燃料が前記スリーブノズルの最下点に向けて集中する形状になっていることを特徴とする。
請求項３記載の流体噴射ノズルでは、面取部のエンジン取り付け状態での鉛直方向の最下点は、ほぼ水平方向になるように配置されることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の電磁式燃料噴射弁は、往復動可能な弁部材と、前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と前記弁部材の当接可能な弁座と噴射孔を有する弁本体と、前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁座から前記弁部材を離間させる電磁吸引力を発生する電磁アクチュエータと、請求項１〜３のいずれか一項記載の流体噴射ノズルとを備えたことを特徴とする。
請求項５記載の電磁式燃料噴射弁は、前記弁部材は先端部にピントルを有し、前記ピントルは前記噴孔の内周壁と隙間を介して前記噴孔を貫通し、前記噴孔より突出し、基端部側から先端部側に向かって径が拡大していることを特徴とする。
【００１０】
【作用および発明の効果】
本発明の流体噴射ノズルによれば、車載の内燃機関（以下、機関を「エンジン」と称する。）に燃料噴射弁を取付けたとき、噴孔の先端部に取付られるスリーブノズルの最下点が前記噴孔から噴射される噴霧流中にあるため、スリーブノズルの内壁に付着した燃料流が、噴孔から噴射される噴霧流中に晒される。このため、燃料の液滴が大粒子に成長することが防止され、液滴の状態で吸気ポートから燃焼室に流入することが防止される。また同時に、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の微粒化は損なわれない。このような燃料の液滴、液ダレ等の発生を防止するため、エンジンの運転性の向上および排出ガスのエミッションを低減することができる。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による電磁式燃料噴射弁を図１〜図４に示す。
図４に示すように、燃料噴射弁１１は、エンジンの吸気管１２に形成される吸気通路１３内に向けて吸気管１２の外壁に取付けられる。この場合、燃料噴射弁１１は、複数の気筒に対応して分岐する吸気マニホールドの分岐管毎に設けられている。図４には分岐管の仕切り壁１４が示されている。図４に示す燃料噴射弁１１は、仕切り壁１４の紙面に対して手前側の吸気通路１３に向けて燃料を噴孔６から噴射する。
【００１２】
図３に示すように、電磁式に作動する燃料噴射弁１１は、エンジンの各気筒に燃料を供給するためのデリバリパイプに取付けられている。図３に示すように、燃料噴射弁１１のハウジング５３は段付き筒状をなし、ハウジング５３の大径部には、スプール５４に巻回して電磁コイル５５を配している。スプール５４には上方より筒状の鉄芯５６が貫かれて設けられ、その鉄芯５６の内部にアジャスティングパイプ５７が軸方向に挿入されて固定されている。
【００１３】
ハウジング５３の小径部にはスぺーサ５８を介してノズルボディ１６が重ね固定され、ノズルボディ１６の下方へ突出される端面には噴孔６が形成されている。ノズルボディ１６の案内孔１７の内部には、弁座１９に当接可能なニードル弁１８が摺動可能な状態で設けられ、ニードル弁１８の先端にはピントル１が形成され、このピントル１は噴孔６の内周壁と隙間を介して貫通し、噴孔６より突出している。また、ニードル弁１８のほぼ中央にはスぺーサ５８と対向してストッパ６０が形成されている。さらにニードル弁１８の上端には、ニードル弁１８に溶着固定された可動コア６１が鉄芯５６と対向して連設され、可動コア６１は鉄芯５６とアジャスティングパイプ５７との間に配したコイルバネ６２により下方へ付勢されている。ノズルボディ１６の噴孔６を形成した端部には、スリーブノズル２４がノズルボディ１６の端部を包むように設けられている。
【００１４】
燃料噴射弁１１のノズルボディ１６の先端部に取付けられるスリーブノズル２４は、樹脂例えば６６ナイロン等の材料により一体成形されており、その構成要素は、円筒状のスカート部２５、キャップ部２６、フランジ部２７およびセパレータ２９からなる。以下、図１、２に基づいてスリーブノズル２４のこれらの構成要素を順に詳述する。
【００１５】
スカート部２５は、中空円筒状であって、内部に燃料噴霧が通過する内部空間３０が形成されている。
キャップ部２６は、スリーブノズル２４の先端面に取付けられる部分で、その中心部に内部空間３０よりも内径の小さな小径穴２８が形成される。この小径穴２８は断面形状が円形状のもので噴孔６がスリーブノズル２４の中心線位置にある。またこの小径穴２８の中心線位置にニードル弁１８の先端部に突き出すピントル１が配備される。小径穴２８の内径は、噴孔６からピントル１の外壁に沿って噴射される燃料の燃料流が小径穴２８の内壁に直接当たらない大きな径に形成されている。
【００１６】
フランジ部２７は、キャップ部２６に接続されるものでノズルボディ１６の先端外周面に圧入固定される部分である。
セパレータ２９は、スカート部２５の入口部よりも出口部側に一定距離だけ離れた位置から断面二等辺三角形状に出口部に斜面２９ａとその反対側の斜面２９ｂとを形成し、出口部でスカート部２５の直径を含む方形状の底面２９ｃを形成している。この一方の斜面２９ａとスカート部２５の内壁面２５ａとで通路３４が形成され、他方の斜面２９ｂと内壁面２５ａとで通路３５が形成される。この２個の通路３４と通路３５との方向に噴射流が噴射される。このセパレータ２９は、噴孔６を通ってピントル１の外周壁に沿って液膜状になる燃料流がピントル１から離れた位置で微粒化された状態となって噴霧流になり、この噴霧流を２方向に分離する役割と、この分離した噴霧流の噴霧角を制御する役割とがある。噴霧角の制御はスカート部２５の内壁面２５ａとセパレータ２９の斜面２９ａ及び斜面２９ｂとのなす角とによって制御される。
【００１７】
そして、スカート部２５の出口部からセパレータ２９の付け根部の片側部分を取り除く面取部３２が形成される。この面取部３２は、平面状にカットされた平坦面である。その平坦面は、スリーブノズル２４の軸線に傾斜する面でありかつセパレータ２９の片側付根部の斜面２９ａと斜面２９ｂとが対称にカットされる形状である。面取部３２のエンジン取付状態での鉛直方向の最下点３３は、ほぼ水平方向になるようにセットされている。この最下点３３は、直線状に表れるものであるが、この直線状の最下点３３が噴霧流の噴霧中に位置するようにエンジン搭載時の状態が設定されている。
【００１８】
またこの最下点３３は、スカート部２５の内壁面２５ａに付着した燃料の壁面付着流が重力によって流れる壁流の終点に設定され、この壁流が集中する形状になっている。従って、スリーブノズル２４の内壁面２５ａに沿って流れる燃料壁面付着流が面取部３２の最下点３３に到達する直前において壁面付着流は、燃料噴霧流により吸気ポートに向けて流れ落とされる。このため、スリーブノズル２４の最下点３３に液滴や液ダレが発生するのが防止される。
【００１９】
本実施例によると、車両に搭載したエンジンへの燃料噴射弁１１の取付状態において、スリーブノズル２４の最下点３３が噴霧流の内部に存在するように面取部３２を形成したため、噴孔６から噴射される燃料の噴霧粒子の一部が飛散して内壁面２５ａに付着した場合、この壁面付着流は常に噴霧流により取り除かれるので、壁面付着流が液滴にまで成長することが防止され、液ダレ、液滴の飛散等が発生するのを抑えることができる。従って、この実施例によると、噴霧の微粒化を損なうことなく、燃料の液滴、液ダレ等の発生を防止できるため、エンジンの運転性の向上、排ガスエミッション低減効果が大である。
【００２０】
（第２実施例）
次に本発明の第２実施例を図５に示す。図５に示す第２実施例は、第１実施例に示した面取部３２に代えて湾曲した面取部４２を形成した例である。スリーブノズル２４の面取部４２においては、燃料噴射弁１１を車両に搭載した状態においてスリーブ出口端と面取部４２の交わる位置の最下点４３が重力方向に向かって最下点となる位置にある。そしてこの最下点４３は、噴孔６から噴射される燃料噴霧流の一部が通過する位置にある。
【００２１】
この第２実施例においても、第１実施例と同様に、スリーブノズル２４の内壁面２４ａを流れる燃料壁面付着流が最下点４３に集中しようとするが、壁面付着流はこの最下点４３に集中する前に噴霧流により流れ落とされるため、壁面付着流が液滴に成長する前に液ダレを防止することができる。
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図６に示す。
【００２２】
図６に示す第３実施例は、第１実施例の面取部３２に加えてさらに軸対称に第２の面取部５２を形成した例である。この第１の面取部３２と第２の面取部５２は、軸対称に形成されており、セパレータ２９の一方側の付根部と他方側の付根部とに軸対称に形成されている。
第２の面取部５２の最下点５３は、第１の面取部３２の最下点３３と同様に燃料の噴霧流中に位置する設定となっている。
【００２３】
この第３実施例によると、ノズルボディ１６の先端外周部にスリーブノズル２４を取付けるとき、そのスリーブノズル２４の取付回転角を容易に選択して設定できるため、取付作業性が向上するという効果がある。
また本実施例の電磁式燃料噴射弁によれば、噴霧流の角度θの調節を容易に行えるという効果がある。
【００２４】
以上説明したように、本発明の各実施例においては、スリーブノズルの最下点が噴霧流の中にあるようにエンジンに燃料噴射弁が取付けられ、スリーブノズルの最下点に向けて壁面付着燃料が集中するような形状になっていることから、スリーブノズルの壁面に付着する燃料液滴の成長が防止され、液ダレの発生を阻止し、しかも燃料の噴霧の微粒化を損なわない。従って燃料の液滴成長および液ダレの発生を防止することによるエンジンの運転性の向上が図れ、また排ガスエミッション低減効果が大であるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射弁の主要部を示すもので、（Ａ）はその断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ｂ方向矢視拡大図である。
【図２】（Ａ）は図１（Ａ）に示すＩＩ−ＩＩ線断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す矢印Ｂ方向矢視拡大図である。
【図３】本発明の第１実施例の燃料噴射弁の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例の燃料噴射弁をエンジンに取付けた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第２実施例の主要部の断面図である。
【図６】本発明の第３実施例の主要部の断面図である。
【図７】従来例の主要部を示すもので、（Ａ）はその主要部の断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向矢視拡大図である。
【図８】図７（Ａ）に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。
【符号の説明】
１ピントル
６噴孔
１１燃料噴射弁
１２吸気管
１３吸気通路
１６ノズルボディ（弁本体）
１７案内孔
１８ニードル弁（弁部材）
１９弁座
２４スリーブノズル（流体噴射ノズル）
２５スカート部
２６キャップ部
２７フランジ部
２９セパレータ
２９ａ、２９ｂ斜面
３２面取部
３３最下点
３４、３５通路
４２面取部
５２面取部
５５電磁コイル（電磁アクチュエータ）
５６鉄芯（電磁アクチュエータ）
６１可動コア（電磁アクチュエータ）
６２コイルバネ（付勢手段）

Claims

燃料噴射弁の噴孔の先端部に取付可能なスリーブノズルを備え、前記噴孔から噴射された噴霧流の噴霧角を制御するセパレータを有し、前記スリーブノズルの最下点が前記噴孔から噴射される噴霧流中にあり、エンジン搭載時において鉛直方向に対して傾斜して配置され、この際の最下点に向かって面取部が形成されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
前記スリーブノズルは、前記スリーブノズルの内壁面に付着した燃料が前記スリーブノズルの最下点に向けて集中する形状になっていることを特徴とする請求項１記載の流体噴射ノズル。
面取部のエンジン取り付け状態での鉛直方向の最下点は、ほぼ水平方向になるように配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の流体噴射ノズル。
往復動可能な弁部材と、
前記弁部材を軸方向に摺動可能な案内孔と前記弁部材の当接可能な弁座と噴射孔を有する弁本体と、
前記弁部材を閉弁方向に付勢する付勢手段と、
前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁座から前記弁部材を離間させる電磁吸引力を発生する電磁アクチュエータと、
請求項１〜３のいずれか一項記載の流体噴射ノズルとを備えたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
前記弁部材は先端部にピントルを有し、
前記ピントルは前記噴孔の内周壁と隙間を介して前記噴孔を貫通し、前記噴孔より突出し、基端部側から先端部側に向かって径が拡大していることを特徴とする請求項４記載の電磁式燃料噴射弁。