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JP2002039036A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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Publication number
JP2002039036A
JP2002039036A JP2000221643A JP2000221643A JP2002039036A JP 2002039036 A JP2002039036 A JP 2002039036A JP 2000221643 A JP2000221643 A JP 2000221643A JP 2000221643 A JP2000221643 A JP 2000221643A JP 2002039036 A JP2002039036 A JP 2002039036A
Authority
JP
Japan
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fuel
valve seat
diameter
valve
cylindrical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000221643A
Other languages
English (en)
Inventor
Takeshi Munezane
毅 宗実
Mamoru Sumita
守 住田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2000221643A priority Critical patent/JP2002039036A/ja
Priority to US09/888,647 priority patent/US6394367B2/en
Priority to DE60102421T priority patent/DE60102421T2/de
Priority to EP01116603A priority patent/EP1176305B1/en
Priority to KR10-2001-0044183A priority patent/KR100493602B1/ko
Publication of JP2002039036A publication Critical patent/JP2002039036A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
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    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 噴口径を小さくして燃料の微粒化を計ること
が容易で、プレートの加工が容易で、価格の低い燃料噴
射弁を提供すること。 【解決手段】 プレート部材の噴口の直径をφｄ、配列
ピッチ径をφＰ、円筒形状の燃料通路の直径をφＤ１、
前記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かつｔ＜φｄとする。また、噴口の
総断面積Ｓ１と、燃料通路の直径に等しい直径で燃料キ
ャビティの軸方向深さに等しい高さの円筒形部分の円筒
面の面積Ｓ２との関係を１＜Ｓ２／Ｓ１＜３とする。更
に、燃料キャビティをバルブシートに形成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、内燃機関の燃料
噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料の微粒子化を促進する燃料噴
射弁としては、例えば特開平９−１４０９０号に示され
るものがあった。図６はこの従来例の燃料噴射弁の断面
図、図７は図６の燃料噴射弁の先端部の拡大図を示す。
噴射用燃料噴射弁１は、樹脂製ハウジング２の内部に電
磁コイル３，固定鉄心４及び磁気通路を構成する金属プ
レート５が配置され一体成形されている。電磁コイル３
は樹脂製のボビン３ａとその外周に巻線されているコイ
ル３ｂ及び外部との接続のために設けられたターミナル
６により構成され、樹脂製ハウジング２内に一体成形さ
れている。
【０００３】固定鉄心４の内部には圧縮ばね７の荷重を
調整するアジャスタ８が固定されている。二枚の磁気通
路を構成する金属プレート５は、一端を固定鉄心４に溶
接により固定され、他端は磁気通路を構成する電磁パイ
プ９に溶接されている。固定鉄心４と磁気パイプ９の間
には磁気パイプ９の内部に配置された可動鉄心１０を上
下に可動なように非磁性パイプ１１が固定鉄心４と磁気
パイプ９に固定、配置されている。
【０００４】可動鉄心１０は一端にニードル１０１が溶
接固定されており、可動鉄心１０の他端は圧縮ばね７に
当接している。ニードル１０１の他端は弁体１０１ａが
形成され、ガイド部１０１ｂでバルブシート１０２にガ
イドされている。
【０００５】弁体１０１は上部の電磁駆動手段により上
下方向に開閉を行い、弁座１０２と離接することにより
弁の開閉を行い、燃料は弁座１０２を持つバルブシート
部から燃料噴射口１０３を持つプレート部へ流入し、燃
料噴射口１０３から燃料噴射弁外部に燃料が噴射され
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図６および図７に示す
従来の燃料噴射弁においては、プレートに設けた噴口の
角度にて噴射燃料の噴射方向を決定するが、プレート上
流の燃料の流れ方向が外周部から内周部へ流れるため、
噴射された燃料の噴霧角が大きく出来にくいという欠点
があった。又、１スプレータイプで噴霧角の大きな仕様
（例えば１５°以上）及び２スプレータイプで噴射角の
大きな仕様（例えば１５°以上）を製作する場合、噴口
の角度を大きくする必要がある為、噴口径を小さくして
加工することが難しく、噴口径を小さくして燃料の微粒
化を計ることが困難であり、実施できたとしてもプレー
トの噴口加工にかなりのコストがかかる。特に微粒化を
促進するために噴口数を６以上設けたタイプにおいて
は、特に噴口径が小さくなる為、プレートの加工が難し
くなる。
【０００７】プレートに設けた噴口部の長さＬと直径φ
ｄとの比であるL／φｄを大きくすることにより、噴射
方向を規定し噴霧角を大きくすることも出来るが、その
場合は燃料の微粒子化が損なわれることになる。更に、
Ｌ／φｄを大きくした場合には、プレートに噴口を空け
る加工も難しく、噴口の角度も大きくすることは、プレ
ートの噴口を空ける加工上難易度が高くなるため、非常
なコストアップを伴うという問題があった。また、特開
平１０−１２２０９６記載のようにプレートを加工して
燃料キャビティを設けることは加工上難易度が高く、非
常なコスト増加を伴うという問題があった。
【０００８】従って、この発明の目的は噴口径を小さく
して燃料の微粒化を計ることが容易で、プレートの加工
が容易で、価格の低い燃料噴射弁を提供することであ
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明によれば、上述
の課題を解決するための手段は次の通りである。 （１）燃料噴射弁は、複数の噴口を有するプレート部材
と、前記噴口の上流に弁座を設けたバルブシートと、前
記バルブシートに設けられた１ヶ所の円筒形燃料通路
と、前記１ヶ所の円筒形燃料通路と前記複数の噴口を有
するプレート部材との間に構成され、前記複数の噴口直
上に配置された燃料キャビティと、前記バルブシートに
往復移動可能に支持され、前記弁座に着座可能な当接部
を有し、前記当接部が前記弁座から離座ならびに前記弁
座に着座することにより前記噴口を開閉する弁部材とを
備え、前記プレート部材に配置された噴口の直径をφｄ
とし、前記プレート部材に配置された噴口の配列ピッチ
径をφＰ、前記円筒形状の燃料通路の直径をφＤ１、前
記燃料キャビティの軸方向の深さをｔとしたときに、φ
Ｄ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしてある。
【００１０】（２）前記プレート部材の複数の噴口の総
断面積Ｓ１と、円筒形上の燃料通路の直径に等しい直径
で燃料キャビティの軸方向深さに等しい高さの円筒形部
分の円筒面の面積Ｓ２との関係を１＜Ｓ２／Ｓ１＜３と
することができる。
【００１１】（３）前記複数の噴口を有するプレートと
一ヶ所の円筒形状の燃料通路との間に設けられた燃料キ
ャビティをバルブシート側に設けることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態である燃料噴射弁１の全体構成を示す側面断
面図である。噴射用燃料噴射弁１は、樹脂製ハウジング
２の内部に電磁コイル３，固定鉄心４及び磁気通路を構
成する金属プレート５が配置され一体成形されている。
電磁コイル３は樹脂製のボビン３ａとその外周に巻線さ
れているコイル３ｂ及び外部との接続のために設けられ
たターミナル６により構成され、樹脂製ハウジング２内
に一体成形されている。
【００１３】固定鉄心４の内部には圧縮ばね７の荷重を
調整するアジャスタ８が固定されている。二枚の磁気通
路を構成する金属プレート５は、一端を固定鉄心４に溶
接により固定され、他端は磁気通路を構成する電磁パイ
プ９に溶接されている。固定鉄心４と磁気パイプ９の間
には磁気パイプ９の内部に配置された可動鉄心１０を上
下に可動なように非磁性パイプ１１が固定鉄心４と磁気
パイプ９に固定、配置されている。
【００１４】可動鉄心１０は一端にニードルパイプ１２
が溶接固定されている。ニードルパイプ１２の可動鉄心
１０側の一端は圧縮ばね７に当接しており、他端は弁と
してのボール１３が溶接固定されている。前記ボール１
３は磁気パイプ９の内部に配置されたバルブシート１４
にガイドされ、バルブシート１４のシート部１４ａに着
座及び離座出来る様に配置されている。ボール１３の外
周部は、五角形に加工され、バルブシートのガイド部１
４ｂと共に燃料通路を構成している。バルブシート１４
には円筒形の燃料通路１４ｃと、この燃料通路１４ｃに
連通した燃料キャビティ１４ｄとが形成されており、噴
口１８を持つプレート１７が燃料キャビティ１４ｄを覆
うようにバルブシート１４に取り付けられている。
【００１５】次に燃料噴射弁の動作について説明する。
外部より端子６を介してコイル３に通電すると、固定鉄
心４、金属プレート５、磁気パイプ９、可動鉄心１０で
構成される磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心１０が固
定鉄心４に電磁吸引力により引き付けられ、可動鉄心４
と接合され一体となっているニードルパイプ１２及びニ
ードルパイプ１２に溶接固定されているボール１３が動
作し、バルブシート１４の弁座１４ａとボール１３の間
に燃料通路が開口し、プレート１７に設けられた噴口１
８より燃料が噴射される。
【００１６】燃料は、デリバリパイプ（図示せず）を介
して図１の上部よりインジェクタ本体に流れ込みフィル
タ１６を通過し、固定鉄心４内に配置されているアジャ
スタ８及び圧縮ばね７、可動鉄心１０、ニードルパイプ
１２の内部を通り、更にバルブシートガイド部１４ｂと
ボール１３の外周とにて構成された燃料通路を通ってシ
ート部１４ａから円筒形燃料通路１４ｃ、燃料キャビテ
ィ１４ｄを通り、プレート１７に配置されている噴口１
８より外部へ噴射される。
【００１７】図２において、プレート１７に配置された
噴口の直径をφｄとし、半径方向の位置即ち複数の噴口
の中心を通って描かれる円の直径を噴口ピッチφＰと
し、円筒形状の燃料通路１４ｃの直径をφＤ１、燃料キ
ャビティ１４ｄの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ
１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとすることによ
り、燃料流に乱れを起こし噴口から噴出された燃料は十
分微粒子化される。又、燃料の流れを燃料キャビティ１
４ｄの中心から外側へ向かう流れとしたため、同じ噴霧
角を形成する場合、プレート１７の噴口部加工角度θを
小さく出来るためプレートの製作上安価な構成とするこ
とが出来る。
【００１８】図３にｔ＜φｄであるときのφＤ１、φｄ
およびφＰの寸法（ｍｍ）と燃料粒径のＳＭＤ（ザウタ
ー平均粒径：μｍ）を測定した結果の一例をグラフにし
て示す。このグラフから明らかな通り、一般的傾向とし
てφＰが増大すると燃料粒径のＳＭＤが減少するが、φ
Ｐが次第に増大してφＤ１＋φｄに近くなるとＳＭＤが
約１２０μｍから急激な減少が始まり、φＤ１＋φｄで
約９０μｍとなり、φＤ１＋φｄよりも大きくなるとＳ
ＭＤの値が更に小さくなって約７０μｍ程度にまで小さ
くなり、燃料粒径が約５０％減少するという望ましい結
果が得られる。
【００１９】実施の形態２．図４に示す本発明の第２の
実施形態に於いては、図２および図３に関連して説明し
たφＤ１＋φｄ＜φＰかつｔ＜φｄの条件を満たすと共
に、噴口１８の総面積Ｓ１を一定の条件を満足するよう
に選択することにより、燃料の微粒化を更に促進するこ
とが出来る。即ち、プレート１７に設けた複数の噴口１
８の断面積の合計である総面積をＳ１とし、円筒形の燃
料通路１４ｃから燃料キャビティ１４ｄ内へ流れ込む部
分の面積、即ちバルブシート１４に設けた円筒形の燃料
通路１４ｃの直径Ｄ１に等しい直径を持ち、燃料キャビ
ティ１４ｄの軸方向深さｔに等しい高さの円筒形部分の
円筒面の面積をＳ２としたときに、Ｓ１とＳ２との関係
を１＜Ｓ２／Ｓ１＜３とすることにより、燃料の微粒化
を更に促進することが出来る。
【００２０】図５のグラフにはＳ２／Ｓ１と燃料の微粒
化を測定した結果を横軸に示す。このグラフから明らか
な通り、ＳＭＤの値はＳ２／Ｓ１が１．０より小さい範
囲では約１００乃至１２０μｍであるが、Ｓ２／Ｓ１が
１．０に近づくと急激に減少して１．０で約９０μｍと
なり、１．０を越えると更に小さくなって１．５では約
６０μｍ程度にまで減少する。ＳＭＤはＳ２／Ｓ１が
３．０に近づくにつれて再び増大して３．０で約８０と
なり、３．０を越えると更に大きくなる。このようにＳ
ＭＤは、Ｓ２／Ｓ１が１．０よりも大きく、３．０より
も小さいときに満足できる程度に小さく、それ以外の場
合には著しく大きくなっている。このことから、ＳＭＤ
を小さくするためには１＜Ｓ２／Ｓ１＜３の関係を満た
すことが重要であることが理解される。
【００２１】又、燃料キャビティ１４ｄがバルブシート
１４を加工して形成された空洞部であるので、プレート
１７にプレス加工等の加工を施す必要がなくなり、平板
状のプレート１７を使用できるため、プレート１７の加
工を簡単かつ安価に行うことが出来る。
【００２２】
【発明の効果】以上の如く本発明の燃料噴射弁による効
果は次の通りである。 （１）電磁式燃料噴射弁は、複数の噴口を有するプレー
ト部材と、前記噴口の上流に弁座を設けたバルブシート
と、前記バルブシートに設けられた１ヶ所の円筒形燃料
通路と、前記１ヶ所の円筒形燃料通路と前記複数の噴口
を有するプレート部材との間に構成され、前記複数の噴
口直上に配置された燃料キャビティと、前記バルブシー
トに往復移動可能に支持され、前記弁座に着座可能な当
接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座ならびに前
記弁座に着座することにより前記噴口を開閉する弁部材
とを備え、前記プレート部材に配置された噴口の直径を
φｄとし、前記プレート部材に配置された噴口の配列ピ
ッチ径をφＰ、前記円筒形状の燃料通路の直径をφＤ
１、前記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とすると共に、ｔ＜φｄとして
ある。従って、燃料の微粒化を計ることが容易で、プレ
ートの加工が容易で、価格の低い燃料噴射弁を提供する
ことができる。
【００２３】（２）前記プレート部材の複数の噴口の総
断面積Ｓ１と、円筒形上の燃料通路の直径に等しい直径
で燃料キャビティの軸方向深さに等しい高さの円筒形部
分の円筒面の面積Ｓ２との関係を１＜Ｓ２／Ｓ１＜３と
することができるので、噴霧燃料の粒径を更に小さくす
ることができる。
【００２４】（３）前記複数の噴口を有するプレートと
一ヶ所の円筒形状の燃料通路との間に設けられた燃料キ
ャビティをバルブシート側に設けることができるので、
プレートの加工が容易で、価格の低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】
【図１】 本発明の燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】 図１の燃料噴射弁の燃料噴射口周辺部を示す
拡大断面図である。
【図３】 本発明の燃料噴射弁の噴口の配列ピッチ径φ
Ｐと燃料粒径ＳＭＤとの関係を示すグラフである。
【図４】 図本発明の燃料噴射弁の燃料噴射口周辺部を
示す概略斜視図である。
【図５】 本発明の燃料噴射弁の面積比Ｓ２／Ｓ１と燃
料粒径ＳＭＤとの関係を示すグラフである。
【図６】 従来の燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図７】 図６の燃料噴射弁の燃料噴射口周辺部を示す
拡大断面図である。
【符号の説明】
１８ 噴口、１７ プレート部材、１４ａ 弁座、１４
バルブシート、１４ｃ 燃料通路、１４ｄ 燃料キャ
ビティ、１３ 弁部材、φｄ 噴口の直径、φＰ 噴口
の配列ピッチ径、φＤ１ 燃料通路の直径、ｔ 燃料キ
ャビティの軸方向深さ、Ｓ１ 噴口の総断面積、Ｓ２
円筒面の面積。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の噴口を有するプレート部材と、前
    記噴口の上流に弁座を設けたバルブシートと、前記バル
    ブシートに設けられた１ヶ所の円筒形燃料通路と、前記
    １ヶ所の円筒形燃料通路と前記複数の噴口を有するプレ
    ート部材との間に構成され、前記複数の噴口直上に配置
    された燃料キャビティと、前記バルブシートに往復移動
    可能に支持され、前記弁座に着座可能な当接部を有し、
    前記当接部が前記弁座から離座ならびに前記弁座に着座
    することにより前記噴口を開閉する弁部材とを備える燃
    料噴射弁であって、前記プレート部材に配置された噴口
    の直径をφｄとし、前記プレート部材に配置された噴口
    の配列ピッチ径をφＰ、前記円筒形状の燃料通路の直径
    をφＤ１、前記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とすると共に、ｔ＜φｄ
    としたことを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 【請求項２】 前記プレート部材の複数の噴口の総断面
    積Ｓ１と、前記燃料通路の直径に等しい直径を持ち、燃
    料キャビティの軸方向深さに等しい高さの円筒形部分の
    円筒面の面積Ｓ２との関係を１＜Ｓ２／Ｓ１＜３とした
    ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
  3. 【請求項３】 前記複数の噴口を有するプレートと一ヶ
    所の円筒形状の燃料通路との間に設けられた燃料キャビ
    ティをバルブシート側に設けたことを特徴とする請求項
    １あるいは２に記載の燃料噴射弁。
JP2000221643A 2000-07-24 2000-07-24 燃料噴射弁 Pending JP2002039036A (ja)

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US09/888,647 US6394367B2 (en) 2000-07-24 2001-06-26 Fuel injection valve
DE60102421T DE60102421T2 (de) 2000-07-24 2001-07-11 Kraftstoffeinspritzventil
EP01116603A EP1176305B1 (en) 2000-07-24 2001-07-11 Fuel injection valve
KR10-2001-0044183A KR100493602B1 (ko) 2000-07-24 2001-07-23 연료분사밸브

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