(57)【要約】  燃料噴射弁は、先端部に噴孔が設けられたノズルボディと、前記噴孔に向かって前記ノズルボディ内を流れる燃料に旋回成分を付与する螺旋流路と、前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段と、を備える。前記噴射前旋回流生成手段は、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に向かって上昇して前記ノズルボディの内周面との間の第１の空隙部を拡大するニードル部材と、前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁する弁部材と、を備える。これにより、噴射初期より、微細気泡を含む燃料を噴射することができる。
2012114480.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に噴孔が設けられたノズルボディと、
前記噴孔に向かって前記ノズルボディ内を流れる燃料に旋回成分を付与する螺旋流路と、
前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段と、
を、備えた燃料噴射弁。
【請求項２】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記螺旋流路の下流側に設けられ、前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路内の燃料を前記螺旋流路の下流側に吸引する燃料吸引手段を含む請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記螺旋流路の下流側で当該螺旋流路と連通し、前記噴孔の開弁前に容積が拡大する吸引室を含む請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に向かって上昇して前記ノズルボディの内周面との間の第１の空隙部を拡大するニードル部材と、
前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁する弁部材と、
を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記弁部材は、球形である請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射前に前記ノズルボディ内壁との間に第１の空隙部を形成すると共に、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に上昇するニードル部材と、
前記ニードル部材の先端部に形成された凹部の内側に装着され、前記ニードル部材との間に第２の空隙部を形成し、前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁するとともに、前記第１の空隙部と前記第２の空隙部とを連通する第１の連通孔、を備えた弁部材と、
前記第２の空隙部に配置され、前記弁部材を、前記噴孔を閉弁する方向へ付勢する弾性部材と、
を備える請求項１乃至３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記第１の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項６記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記ニードル部材は、先端部に形成された前記凹部に前記弁部材が備える掛合鍔と掛合すると共に、前記掛合鍔との間に第３の空隙部を形成する掛合段部と、前記第３の空隙部と前記ニードル部材の外部とを連通させる第２の連通孔と、
を備える請求項６又は７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記第２の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記弁部材は、前記第２の空隙部と前記第３の空隙部とを連通する第３の連通孔を形成する請求項８又は９に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディに設けられ、ニードル部材によって開閉され、前記噴孔が開弁される以前に燃料を前記ノズルボディの外部へ排出する燃料排出孔を備えた請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
前記燃料排出孔は前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項１１記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関に関し、ＣＯ２低減及びエミッション低減のため、過給リーン、大量ＥＧＲ及び予混合自着火燃焼の研究が盛んに行われている。これらの研究によると、ＣＯ２低減及びエミッション低減の効果を最大限に引き出すには、より燃焼限界近傍において安定した燃焼状態を得る必要がある。また、石油燃料の枯渇化が進む中、バイオ燃料など多種の燃料でも安定して燃焼できるロバスト性が要求される。このような安定した燃焼を得るのに最も重要な点は混合気の着火ばらつきを低減することや膨張行程で燃料を燃やしきる速やかな燃焼が必要とされる。【０００３】
また、内燃機関の燃料供給において、過度応答性の向上、気化潜熱による体積効率向上や低温での触媒活性化用の大幅な遅角燃焼のために燃焼室内へ燃料を直接噴射する筒内噴射方式が採用されている。ところが、筒内噴射方式を採用することにより、噴霧燃料が液滴のまま燃焼室壁に衝突して起こるオイル希釈や、液状燃料で噴射弁の噴孔周りに生成されるデポジットによる噴霧悪化により燃焼変動が助長されていた。【０００４】
このような筒内噴射方式の採用により生じるオイル希釈や噴霧悪化の対策をするとともに、着火ばらつきを低減し安定した燃焼を実現するには、燃焼室内の燃料が速やかに気化するように、噴霧を微粒化することが重要となる。【０００５】
燃料噴射弁から噴射される噴霧の微粒化には薄膜化した液膜のせん断力によるもの、流れの剥離で発生するキャビテーションによるもの、超音波の機械的振動で表面に付着した燃料を微粒化するものなどが知られている。【０００６】
特許文献１には、気泡発生流路と気泡保持流路との圧力差を利用して発生させた気泡を混合した燃料を噴射し、噴射後の燃料において気泡が崩壊するエネルギーにより燃料を微粒化する燃料噴射弁が記載されている。【０００７】
このように、燃料噴射弁に対し、種々の提案がされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１７７１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１に開示された燃料噴射弁は、シート部が気泡保持流路よりも下流側に配置された構成となっている。このため、噴射初期は一旦気泡保持流路に保持された燃料が噴射されることになる。閉弁状態時に気泡保持流路に保持される燃料の気泡混合率は低く、噴射初期の微粒化は困難であり、燃料は液状のままシリンダ壁に衝突することが懸念される。液状の燃料がシリンダ壁に衝突することは、オイル希釈の原因となる。【００１０】
そこで本明細書に開示の燃料噴射弁は、噴孔からの燃料噴射初期の時点から気泡を含んだ燃料を噴射し、噴射後にその気泡を崩壊させることによって燃料の微粒化を図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本明細書開示の燃料噴射弁は、先端部に噴孔が設けられたノズルボディと、前記噴孔に向かって前記ノズルボディ内を流れる燃料に旋回成分を付与する螺旋流路と、前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段と、を備える。【００１２】
噴射開始前に旋回流が生成されることにより、噴孔が開弁した直後より、旋回流による気柱を発生させ、微細な気泡を生成し、燃料の微粒化を図ることができる。なお、燃料の気泡は、主として、旋回流により生成される気柱、すなわち、旋回流内に形成される柱状の空気溜まりと燃料との境界において生成される。【００１３】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記螺旋流路の下流側に設けられ、前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路内の燃料を前記螺旋流路の下流側に吸引する燃料吸引手段を含むことができる。【００１４】
燃料吸引手段により燃料が吸引されることにより、噴孔の開弁前に燃料を螺旋流路から噴孔側へ導くことができる。螺旋流路を通過した燃料は旋回成分を付与される。これにより、噴孔の開弁直後から気柱を発生させ、燃料の微粒化を図ることができる。【００１５】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記螺旋流路の下流側で当該螺旋流路と連通し、前記噴孔の開弁前に容積が拡大する吸引室を含むことができる。吸引室は、その容積が拡大することにより、負圧を発生させ、閉弁状態のときに螺旋流路内に留まっている燃料に旋回成分を付与しつつ、その燃料を噴孔側へ吸引することができる。この結果、噴射開始直後から、気柱を発生させ、燃料の微粒化を図ることができる。【００１６】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に向かって上昇して前記ノズルボディの内周面との間の第１の空隙部を拡大するニードル部材と、前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁する弁部材と、を備えることができる。【００１７】
弁部材が噴孔を閉じた状態でニードル部材が上昇すると、第１の空隙部の容積が増大し、負圧が発生する。これにより、螺旋流路から燃料を吸引することができる。吸引された燃料には旋回成分が付与される。第１の空隙部は、吸引室として機能することができる。弁部材は、ニードル部材の上昇開始に遅れて上昇を開始する。これにより、第１の空隙部の容積が増大した後に噴孔を開弁することができる。【００１８】
前記弁部材は、球形とすることができる。弁部材を球形とすることにより、弁部材の調芯が容易となり、燃料のシール性を向上させることができる。【００１９】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射前に前記ノズルボディ内壁との間に第１の空隙部を形成すると共に、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に上昇するニードル部材と、前記ニードル部材の先端部に形成された凹部の内側に装着され、前記ニードル部材との間に第２の空隙部を形成し、前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁するとともに、前記第１の空隙部と前記第２の空隙部とを連通する第１の連通孔、を備えた弁部材と、前記第２の空隙部に配置され、前記弁部材を、前記噴孔を閉弁する方向へ付勢する弾性部材と、を備えることができる。【００２０】
ニードル部材が上昇すると、第２の空隙部の容積が増大し、第２の空隙部内に負圧が発生する。第２の空隙部内に負圧が発生すると、第１の空隙部を通じて螺旋流路内の燃料が第２の空隙部側へ引き込まれ、燃料の噴射前に旋回成分が付与された燃料の流れを生成することができる。【００２１】
前記第１の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びることが望ましい。第２の空隙部側に吸引され始めた燃料がスムーズに流れるようになるため、効率よく燃料の流れに旋回成分が付与される。【００２２】
前記ニードル部材は、先端部に形成された前記凹部に前記弁部材が備える掛合鍔と掛合すると共に、前記掛合鍔との間に第３の空隙部を形成する掛合段部と、前記第３の空隙部と前記ニードル部材の外部とを連通させる第２の連通孔と、を備えることができる。【００２３】
弁部材は、ニードル部材の上昇開始のタイミングに遅れて上昇を開始する。すなわち、ニードル部材の上昇が開始された後、暫くの間は、噴孔の閉塞を継続する。両者のこのような上昇のタイミングのズレを創出するために、弁部材は掛合鍔を備え、ニードル部材は掛合段部を備えることができる。掛合鍔が上昇するニードル部材が備える掛合段部と係合すると、弁部材は上昇を開始するが、それまでは、掛合鍔と掛合段部との間に第３の空隙部が存在する。この第３の空隙部に燃料が存在すると、掛合段部と掛合鍔とが接近することが困難となることが想定される。そこで、第３の空隙部内の燃料をニードル部材の外部に排出することができる第２の連通孔を備えることができる。【００２４】
前記第２の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びることが望ましい。第３の空隙部から排出された燃料の流れが、螺旋流路を通過した燃料の流れを妨げないようにするためである。【００２５】
前記弁部材は、前記第２の空隙部と前記第３の空隙部とを連通する第３の連通孔を形成することができる。掛合鍔と掛合段部とが接近するときに第３の空隙部内の燃料を第２の空隙部側へ排出して掛合鍔と掛合段部との掛合を容易にするためのものである。第３の連通孔は、第２の連通孔に代えて、又は、第２の連通孔と共に備えられる。【００２６】
前記噴射前旋回流生成手段は、前記ノズルボディに設けられ、ニードル部材によって開閉され、前記噴孔が開弁される以前に燃料を前記ノズルボディの外部へ排出する燃料排出孔を備えることができる。微細気泡を含み、混合気を生成する燃料を噴射する噴孔が開弁される以前に燃料をノズルボディの外部に排出することによって螺旋流路内の燃料を噴孔側へ導き、これにより、燃料に旋回成分を付与する。【００２７】
前記燃料排出孔は前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びることが望ましい。螺旋流路を通過した燃料の流れを妨げないようにするためである。
【発明の効果】
【００２８】
本明細書に開示された燃料噴射弁によれば、噴孔からの燃料噴射初期の時点から気泡を含んだ燃料を噴射し、噴射後にその気泡を崩壊させることによって燃料の微粒化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、燃料噴射弁を搭載したエンジンシステムの一構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施例１の燃料噴射弁の概略構成を示す説明図である。
【図３】図３は、閉弁状態とした実施例１の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図４】図４は、噴孔の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇して第１の空隙部（吸引室）が拡大された実施例１の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図５】図５は、開弁状態とした実施例１の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図６】図６は、実施例１の燃料噴射弁により噴射された燃料の粒径の分布割合を比較例の燃料噴射弁と比較して示すグラフである。
【図７】図７（Ａ）は、比較例の燃料噴射弁の噴孔を下面側から見たときの形状を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、比較例の燃料噴射弁の噴孔を側方から見たときの形状を示す説明図である。
【図８】図８（Ａ）は比較例の燃料噴射弁により噴射された燃料の微細気泡の様子を撮影した写真であり、図８（Ｂ）は実施例１の燃料噴射弁により噴射された燃料の微細気泡の様子を撮影した写真である。
【図９】図９は、閉弁状態とした実施例２の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１０】図１０は、噴孔の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇して第１の空隙部（吸引室）が拡大された実施例２の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１１】図１１は、開弁状態とした実施例２の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１２】図１２は、噴孔の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇して第１の空隙部（吸引室）が拡大された実施例３の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１３】図１３は、閉弁状態とした実施例４の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１４】図１４は、閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇して第２の空隙部（吸引室）の容積が拡大した実施例４の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１５】図１５は、開弁状態とした実施例４の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１６】図１６（Ａ−１）は、実施例４の弁部材の断面図であり、図１６（Ａ−２）は、実施例４の弁部材の下面視である。図１６（Ｂ）は、実施例５の弁部材の下面視である。
【図１７】図１７は、閉弁状態の実施例６の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１８】図１８は、閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇する実施例６の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図１９】図１９（Ａ−１）は、実施例６のニードル部材の断面図であり、図１９（Ａ−２）は、実施例６のニードル部材の下面視である。図１９（Ｂ）は、実施例７の弁部材の下面視である。
【図２０】図２０（Ａ）は閉弁状態の実施例８の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図であり、図２０（Ｂ）は実施例８の弁部材の断面図であり、図２０（Ｃ）は実施例８の弁部材の下面視である。
【図２１】図２１は閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇する実施例８の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図２２】図２２は、閉弁状態とした実施例９の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図２３】図２３は、噴孔の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材が上昇して燃料排出孔から燃料が排出される状態の実施例９の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図２４】図２４は、開弁状態とした実施例９の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。
【図２５】図２５（Ａ−１）は、実施例９のノズルボディの断面図であり、図２５（Ａ−２）は、実施例９のノズルボディの下面視である。図２５（Ｂ）は、実施例１０のノズルボディの下面視である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。
【実施例１】
【００３１】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の燃料噴射弁３０を搭載したエンジンシステム１の一構成例を示した図である。なお、図１にはエンジン１０００の一部の構成のみが示されている。【００３２】
図１に示すエンジンシステム１は、動力源であるエンジン１０００を備えており、エンジン１０００の運転動作を総括的に制御するエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１０を備えている。エンジンシステム１は、エンジン１０００の燃焼室１１内へ燃料を噴射する燃料噴射弁３０を備えている。エンジンＥＣＵ１０は、制御部の機能を備える。エンジンＥＣＵ１０は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）と、プログラム等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）と、データ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）やＮＶＲＡＭ（Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ  ＲＡＭ）と、を備えるコンピュータである。【００３３】
エンジン１０００は、車両に搭載されるエンジンであって、燃焼室１１を構成するピストン１２を備えている。ピストン１２は、エンジン１０００のシリンダに摺動自在に嵌合されている。そして、ピストン１２は、コネクティングロッドを介して出力軸部材であるクランクシャフトに連結されている。【００３４】
吸気ポート１３から燃焼室１１内へ流入した吸入空気は、ピストン１２の上昇運動により燃焼室１１内で圧縮される。エンジンＥＣＵ１０は、クランク角センサからのピストン１２の位置、および吸気カム角センサからのカム軸回転位相の情報に基づき、燃料噴射タイミングを決定し燃料噴射弁３０に信号を送る。燃料噴射弁３０は、エンジンＥＣＵ１０の信号に従って、指示された噴射タイミングで燃料を噴射する。燃料噴射弁３０より噴射された燃料は、霧化して圧縮された吸入空気と混合される。そして、吸入空気と混合された燃料は、点火プラグ１８によって点火されることで燃焼し、燃焼室１１内で膨張してピストン１２を下降させる。この下降運動がコネクティングロッドを介してクランクシャフトの軸回転に変更されることにより、エンジン１０００は動力を得る。【００３５】
燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する吸気ポート１３が設けられている。吸気ポート１３には、吸気ポート１３を通じて吸入空気を燃焼室１１へと導く吸気通路１４とが接続されている。更に、各気筒の燃焼室１１には、それぞれ燃焼室１１と連通する排気ポート１５が接続されている。排気ポート１５には、燃焼室で発生した排気ガスをエンジン１０００の外部へと導く排気通路１６が接続されている。吸気通路１４には、サージタンク２２が配置されている。【００３６】
吸気通路１４には、エアフロメータ、スロットルバルブ１７およびスロットルポジションセンサが設置されている。エアフロメータおよびスロットルポジションセンサは、それぞれ吸気通路１４を通過する吸入空気量、スロットルバルブ１７の開度を検出し、検出結果をエンジンＥＣＵ１０に送信する。エンジンＥＣＵ１０は、送信された検出結果に基づいて吸気ポート１３および燃焼室１１へ導入される吸入空気量を認識し、スロットルバルブ１７の開度を調整することで吸入空気量を調節する。【００３７】
排気通路１６には、ターボチャージャ１９が設置されている。ターボチャージャ１９は、排気通路１６を流通する排気ガスの運動エネルギーを利用してタービンを回転させ、エアクリーナーを通過した吸入空気を圧縮してインタークーラーへと送り込む。圧縮された吸入空気は、インタークーラーで冷却された後に一旦サージタンク２２に貯留され、その後、吸気通路１４へと導入される。この場合、エンジン１０００は、ターボチャージャ１９を備える過給機付エンジンに限られず、自然吸気（Ｎａｔｕｒａｌ  Ａｓｐｉｒａｔｉｏｎ）エンジンであってもよい。【００３８】
ピストン１２は、その頂面にキャビティを有する。キャビティは、燃料噴射弁３０の方向から点火プラグ１８の方向へと連続するなだらかな曲面によってその壁面が形成されており、燃料噴射弁３０から噴射された燃料を壁面形状に沿って点火プラグ１８近傍へと導く。この場合、ピストン１２は、その頂面の中央部分に円環状にキャビティが形成されるリエントラント型燃焼室等、エンジン１０００の仕様に応じて任意の位置・形状でキャビティを形成することができる。【００３９】
燃料噴射弁３０は、吸気ポート１３下部の燃焼室１１に装着されている。燃料噴射弁３０は、エンジンＥＣＵ１０の指示に基づいて、燃料ポンプから燃料流路を通じて高圧供給された燃料をノズルボディ３１先端部に設けられた噴孔３２より燃焼室１１内へ直接噴射する。噴射された燃料は、燃焼室１１内で霧化し吸入空気と混合されつつキャビティの形状に沿って点火プラグ１８近傍へと導かれる。燃料噴射弁３０のリーク燃料は、リリーフ弁からリリーフ配管を通じて燃料タンクへと戻される。【００４０】
この燃料噴射弁３０は、吸気ポート１３下部に限られず燃焼室１１の任意の位置に設置することができる。例えば、燃焼室１１の中央上側から噴射するように配置することもできる。【００４１】
なお、エンジン１０００は、ガソリンを燃料とするガソリンエンジン、軽油を燃料とするディーゼルエンジン、ガソリンとアルコールとを任意の割合で混合した燃料を使用するフレキシブルフューエルエンジンのいずれでもよい。また、その他、燃料噴射弁によって噴射可能などのような燃料を用いるエンジンであってもよい。エンジンシステム１は、エンジン１０００と複数の電動モータとを組み合わせたハイブリッドシステムであってもよい。【００４２】
次に、本発明の一実施例である燃料噴射弁３０の内部構成について、詳細に説明する。図２は、実施例１の燃料噴射弁３０の概略構成を示す説明図である。図３は、閉弁状態とした実施例１の燃料噴射弁３０の先端部分を拡大して示す説明図である。図４は、噴孔３２の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材３３が上昇して第１の空隙部（吸引室）３７が形成された実施例１の燃料噴射弁３０の先端部分を拡大して示す説明図である。図５は、開弁状態とした実施例１の燃料噴射弁３０の先端部分を拡大して示す説明図である。図６は、実施例１の燃料噴射弁３０の粒径の分布割合を比較例の燃料噴射弁１２０と比較して示すグラフである。図７（Ａ）は、比較例の燃料噴射弁１２０の噴孔１２１を下面側から見たときの形状を示す説明図であり、図７（Ｂ）は、比較例の燃料噴射弁１２０の噴孔１２１を側方から見たときの形状を示す説明図である。図８（Ａ）は比較例の燃料噴射弁１２０により噴射された燃料の微細気泡の様子を撮影した写真であり、図８（Ｂ）は実施例１の燃料噴射弁３０により噴射された燃料の微細気泡の様子を撮影した写真である。【００４３】
実施例１の燃料噴射弁３０は、ノズルボディ３１を備える。ノズルボディ３１の先端部には、テーパ形状のシート面３１ａが設けられると共に、噴孔３２が設けられている。噴孔３２はノズルボディ３１の先端においてノズルボディ３１の軸に沿う方向に形成された単噴孔である。ノズルボディ３１の内部にはニードル部材３３が軸方向に摺動自在に配置されている。ノズルボディ３１の内部には、ノズルボディ３１の内周壁とニードル部材３３との間に燃料導入路３５が形成されている。ニードル部材３３は、駆動機構により摺動動作が制御される。駆動機構は、圧電素子、電磁石などを用いたアクチュエータやニードル部材３３へ適切な圧力を付与する弾性部材など、ニードル部材３３が動作するのに適する部品を備えた従来から知られる機構である。なお、本明細書において、燃料噴射弁３０の基端側及び先端側は、図２に示すように設定されるものとして説明を行う。【００４４】
ニードル部材３３の先端部には拡径してノズルボディ３１の内周面に摺接するガイド部３４が設けられている。このガイド部３４の先端部は、シート面３１ａのテーパ形状に対応したテーパ形状のシート部３４ａを備えている。また、ガイド部３４の外周面には、螺旋溝３４ｂが設けられている。螺旋溝３４ｂは、ノズルボディ３１の内周面と共に燃料の螺旋流路３６を形成する。螺旋流路３６は、噴孔３２向かってノズルボディ３１内を流れる燃料、すなわち、燃料導入路３５から噴孔３２に向かって流れる燃料に旋回成分を付与することができる。螺旋流路は、燃料導入路３５から噴孔３２に向かって流れる燃料に旋回成分を付与することができるものであれば、他の形態であってもよい。例えば、ノズルボディ３１の壁内に螺旋流路を穿設することもできる。【００４５】
ガイド部３４の先端部は、ノズルボディ３１の内周面との間に第１の空隙部３７を形成することができる。この第１の空隙部３７は、ガイド部と３４とノズルボディ３１の内周面との間に形成され、燃料噴射時にノズルボディ３１の基端側に向かって上昇することによって拡大される。すなわち、ニードル部材３３は、基端側に上昇することによって第１の空隙部３７を拡大する。第１の空隙部３７は、吸引室に相当する。【００４６】
燃料噴射弁３０は、ニードル部材３３の上昇開始に遅れてノズルボディ３１の基端側に移動を開始して噴孔３２を開弁する弁部材３８を備えている。弁部材３８は、ニードル部材３３、具体的には、ガイド部３４の先端部に設けられた装着凹部３４ｃに装着されている。装着凹部３４ｃは、掛合段部３４ｃ１を備えている。弁部材３８は、掛合鍔３８ａを備えている。掛合鍔３８ａは、掛合段部３４ｃ１と掛合することができる。装着凹部３４ｃ内には、弁部材３８を噴孔３２側へ付勢する弾性部材３９が装着されている。【００４７】
燃料噴射弁３０は、弁部材３８による噴孔３２の開弁前に螺旋流路３６に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段を備える。噴射前旋回流生成手段は、種々の形態が考えられ、螺旋流路３５の下流側に設けられ、噴孔３２の開弁前に螺旋流路３５内の燃料を螺旋流路３６の下流側に吸引する燃料吸引手段を含むことができる。燃料噴射弁３０における噴射前旋回流生成手段は、吸引室に相当する第１の空隙部３７を拡大するニードル部材３３と弁部材３８とを含んでいる。【００４８】
図３に示す噴孔３２の閉弁状態から、図４に示すように噴孔３２の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材３３が上昇すると、ガイド部３４のシート部３４ａがシート面３１ａから離座し、第１の空隙部（吸引室）３７が拡大する。すると、第１の空隙部３７が拡大し始め、負圧を発生させる。これにより、螺旋流路３６内の燃料が螺旋流路３６の下流側に吸引される。吸引された燃料は、螺旋流路３６を通過してきているので、螺旋成分が付与される。このとき、弁部材３８は、弾性部材３９で付勢され、噴孔３２を閉弁している。そして、掛合鍔３８ａが掛合段部３４ｃ１と掛合すると、図５に示すように弁部材３８がノズルボディ３１の基端側に移動を開始し、噴孔３２が開弁状態となる。噴孔３２が開弁されると、噴孔３２から燃料が噴射されるが、このとき、噴射される燃料の流れは旋回成分を有し、気柱を生成し易くなっている。このため、即座に燃料と気柱との境界において微細気泡を生成することができる。生成された微細気泡は、噴射された後に圧壊されて、微細な燃料粒となる。【００４９】
図６は、実施例１の燃料噴射弁３０により噴射された燃料の粒径の分布割合を比較例の燃料噴射弁１２０と比較して示すグラフである。図６中、実線が実施例１の燃料噴射弁３０を示し、一点鎖線が比較例の燃料噴射弁１２０を示している。比較例の燃料噴射弁１２０は、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、側面から見たときに先端部に向かって扇状に拡がるスリット状の噴孔１２１を備えている。比較例の燃料噴射弁１２０により噴射された燃料の粒径は、バラツキが大きい。すなわち、粒径が大きいものから小さいものまで分布している。これに対し、実施例１の燃料噴射弁３０により噴射された燃料の粒径は、粒径が小さい範囲に集中し分布し、ほぼ一定の範囲内に収まっている。【００５０】
また、両者の微細気泡の様子を写真により比較しても、その相違は明らかである。すなわち、図８（Ａ）に示すように、比較例の燃料噴射弁１２０により噴射された燃料は粒径が粗く、また、不均一である。これに対し、図８（Ｂ）に示すように、実施例１の燃料噴射弁３０により噴射された燃料は粒径が細かく、また、均一に分布している。【００５１】
これは、実施例１の燃料噴射弁３０が噴射直後から微細気泡を含んだ燃料を噴射することができるためであると考えられる。【００５２】
燃料噴射弁３０の閉弁時において、テーパ形状のシート面３１ａにテーパ形状のシート部３４ａが着座している。そして、弁部材３８により噴孔を閉弁しつつ、ニードル部材３３が上昇することにより第１の空隙部３７が拡大され、負圧が発生する。そして、第１の空隙部３７に螺旋流路３６から流入する燃料に旋回成分が付与される。そして、噴孔３２が開弁状態となると、その直後から旋回成分が付与された燃料が噴射される。仮に、螺旋流路３６の下流側に燃料溜まりが形成されていると、閉弁状態時にその燃料溜まりに貯留された燃料に旋回成分を付与することは困難である。これに対し、閉弁時において互いにテーパ形状のシート面３１ａにシート部３４ａが密着し、第１の空隙部３７の容積をゼロに近づけておくことにより、噴射開始直後より、旋回成分が付与された燃料を噴射することができる。すなわち、第１の空隙部３７に生じた負圧により螺旋流路３６から吸引された燃料が助走して旋回し、噴孔３２から噴射される。【００５３】
さらに、実施例１の燃料噴射弁３０の利点として、第１の空隙部３７に生じる負圧により燃料を吸引するので、螺旋流路３６による圧損を低減することができる。この結果、燃料圧力を小さくすることができ、ひいては燃料ポンプの駆動損失の低減や低コスト化を図ることができる。【００５４】
また、ノズルボディ３１が、その先端部にテーパ形状のシート面３１ａを備えていることから、螺旋流路３６を通過した燃料の流速を増速することができる。すなわち、テーパ形状により、旋回流の回転半径が徐々に狭められる。旋回流は、縮径された狭い領域に流入することで、旋回速度が増す。旋回速度が増した旋回流は、中心に負圧を発生させ、噴孔３２内に気柱を形成する。気柱が生成されると、気柱と燃料との境界で微細気泡が生成され易くなり、効果的に燃料の微細化を図ることができる。燃料噴射弁３０により噴射された燃料の噴霧が微粒化されるため、燃焼室１１内における速やかな火炎伝播が実現され、安定した燃焼が行われる。燃料噴霧の微細化を図ることにより、燃料の気化が促進されると、ＰＭ（Particulate  Matter）や、ＨＣ（炭化水素）の低減を図ることができる。また、熱効率も改善される。さらに、気泡が燃料噴射弁３０から噴射された後に破壊されることになるので、燃料噴射弁３０内のＥＧＲエロージョンを抑制することができる。【００５５】
また、シート面３１ａ及びシート部３４ａのテーパ形状は、当該箇所を燃料が通過するときの流量抵抗を低減する上でも有利である。さらに、テーパ形状のシート面３１ａとシート部３４ａとが密着することにより弁部材３８における圧力差が小さくなる。この結果、油密性も改善することができる。さらに、弾性部材３９が、閉弁時の緩衝材として機能し、着座バウンスを抑制することができるため、油密性が向上し、噴霧の後だれを抑制することができる。【００５６】
このように実施例１の燃料噴射弁３０によれば、噴孔３２からの燃料噴射初期の時点から微細な気泡を含んだ燃料を噴射し、噴射後にその気泡を崩壊させることによって燃料の微粒化を図ることができる。
【実施例２】
【００５７】
つぎに、実施例２について、図９乃至図１１を参照しつつ説明する。図９は、閉弁状態とした実施例２の燃料噴射弁５０の先端部分を拡大して示す説明図である。図１０は、噴孔３２の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材３３が上昇して第１の空隙部３７が拡大した実施例２の燃料噴射弁５０の先端部分を拡大して示す説明図である。図１１は、開弁状態とした実施例２の燃料噴射弁５０の先端部分を拡大して示す説明図である。【００５８】
実施例２の燃料噴射弁５０が実施例１の燃料噴射弁３０と異なる点は、以下の如くである。すなわち、実施例２の燃料噴射弁５０は、燃料噴射弁３０が備える弁部材３８に代えて弁部材５１を備える。また、燃料噴射弁５０は、弾性部材３９に代えて、弾性部材５２を備える。他の構成要素については、実施例１と同様であるので、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。ただし、各構成要素に若干の形状変更が伴う場合がある。【００５９】
弁部材５１は、球形である。また、弾性部材５２は、弁部材５１の形状に対応した形状を有する弦巻状のバネ部材である。図９や図１０に示す状態において、弁部材５１は、噴孔３２を閉弁している。球形の弁部材５１は、その調芯が容易であることから、燃料のシール性が高く、油密不良を抑制することができる。図１１に示すように一旦開弁状態となった後、再び閉弁状態となる場合であっても、自動的に弁部材の調芯がされ、油密が保たれる。油密が保たれることにより、燃料だれが抑制される。【００６０】
一般的に、燃料噴射弁において軸方向に延び、移動する部材は、摺動面を軸方向に延ばすことによって当該部材の傾きを抑制する。例えば、噴孔を閉弁する弁部材も軸方向に長い形状である場合、その傾きを抑制し、シール性を確保するために、軸方向にある程度の長さが確保されている。このため、燃料噴射弁の体格が大きくなる傾向にある。これに対し、球形の弁部材５１を採用することにより、燃料噴射弁５０の体格を小さく抑えることが可能となる。【００６１】
実施例２の燃料噴射弁によれば、実施例１の燃料噴射弁３０と同様に、噴孔３２からの燃料噴射初期の時点から微細な気泡を含んだ燃料を噴射し、噴射後にその気泡を崩壊させることによって燃料の微粒化を図ることができる。
【実施例３】
【００６２】
つぎに実施例３の燃料噴射弁６０について図１２を参照しつつ説明する。図１２は、噴孔３２の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材３３が上昇して第１の空隙部（吸引室）３７が拡大された実施例３の燃料噴射弁の先端部分を拡大して示す説明図である。【００６３】
実施例３の燃料噴射弁６０が実施例２の燃料噴射弁５０と異なる点は、以下の如くである。燃料噴射弁６０は、燃料噴射弁５０が備える弾性部材５２に代えて、弾性部材６１を備えている。燃料噴射弁６０の他の構成要素は、燃料噴射弁５０と同様であるので、共通する構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。【００６４】
弾性部材５２が、弦巻状のバネ部材であるのに対し、弾性部材６１は、筒状の部材である。筒状の部材は、球形の弁部材５８に対応し易い。弁部材５８を小径とすることにより、燃焼圧のかかる面積を小さくすることができる。これにより、噴射弁の取付荷重も小さくすることができ、さらに、例えば、電磁弁式の弁駆動機構であっても応答性の高い噴射を実現することができる。また、燃焼圧のかかる面積を小さくすることは、シート部への火炎の侵入を抑制し、デポジットの生成及び付着を低減することができる。
【実施例４】
【００６５】
つぎに、実施例４の燃料噴射弁７０について、図１３乃至図１５を参照しつつ説明する。図１３は、閉弁状態とした実施例４の燃料噴射弁７０の先端部分を拡大して示す説明図である。図１４は、閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材７３が上昇して第２の空隙部（吸引室）の容積が拡大した実施例４の燃料噴射弁７０の先端部分を拡大して示す説明図である。図１５は、開弁状態とした実施例４の燃料噴射弁７０の先端部分を拡大して示す説明図である。【００６６】
実施例４の燃料噴射弁７０は、ノズルボディ７１を備える。ノズルボディ７１の先端部には、テーパ形状のシート面７１ａ及びシート面７１ｂが設けられると共に、噴孔７２が設けられている。噴孔７２はノズルボディ７１の先端においてノズルボディ７１の軸に沿う方向に形成された単噴孔である。ノズルボディ７１の内部にはニードル部材７３が軸方向に摺動自在に配置されている。ニードル部材７３は噴射前旋回流生成手段に含まれる。ニードル部材７３は、燃料噴射弁７０の燃料噴射時にノズルボディ７１の基端側に上昇する。ノズルボディ７１の内部には、ノズルボディ７１の内周壁とニードル部材７３との間に燃料導入路７５が形成されている。ニードル部材７３は、駆動機構により摺動動作が制御される。駆動機構は、圧電素子、電磁石などを用いたアクチュエータやニードル部材７３へ適切な圧力を付与する弾性部材など、ニードル部材７３が動作するのに適する部品を備えた従来から知られる機構である。ニードル部材７３は、その先端部がシート面７１ａに着座する。そして、後述する弁部材７８の先端部がシート面７１ａに着座することにより第１の空隙部７７を形成する。第１の空隙部７７は、ニードル部材７３が上昇を開始すると螺旋流路７６と連通する。【００６７】
ノズルボディ７１の先端部には、その内周面に圧入されたガイド部材７４を備えている。ガイド部材７４は筒状の部材であり、その内周側にニードル部材７３が軸方向に摺動する。ガイド部材７４の外周面には螺旋溝７４ａが設けられている。螺旋溝７４ａは、ノズルボディ７１の内周面と共に螺旋流路７６を形成する。螺旋流路７６には、燃料導入路７５から燃料が導入され、燃料の流れに旋回成分を付与する。【００６８】
燃料噴射弁７０は、ニードル部材７３の先端部に形成された凹部７３１の内側に装着された弁部材７８を備えている。弁部材７８は噴射前旋回流生成手段に含まれる。弁部材７８は、シート面７１ａに着座することにより噴孔７３を閉弁する。弁部材７８は、ノズルボディ７１とニードル部材７３とともに第１の空隙部７７を形成する。弁部材７８は、掛合鍔７８ａを備えている。掛合鍔７８ａは、凹部７３１の先端部に設けられた掛合段部７３ａと係合することができる。弁部材７８は、掛合鍔７８ａが掛合段部７３ａと掛合することにより、基端側へ上昇する。すなわち、ニードル部材７３の上昇開始に遅れてノズルボディ７１の基端側へ移動を開始して噴孔７２を開弁する。弁部材７３は、掛合鍔７８ａよりも上流側において、ニードル部材７３との間に第２の空隙部７９を形成する。第２の空隙部７９内には、弁部材７８を、噴孔７２を閉弁する方向へ付勢する弾性部材８０が装備されている。弾性部材８０は、噴射前旋回流生成手段に含まれる。弁部材７８の掛合鍔７８ａは掛合段部７３ａとの間に第３の空隙部８１を形成することができる。すなわち、掛合鍔７８ａは、図１３に示す閉弁時において凹部７３１の内部を第２の空隙部７９と第３の空隙部８１とに区分けする。弁部材７８は、第１の空隙部７７と第２の空隙部７９とを連通する第１の連通孔７８ｂを備えている。【００６９】
図１３に示す閉弁状態から図１４に示すようにニードル部材７３が上昇を開始すると、第２の空隙部の容積が拡大する。第２の空隙部７９の容積が拡大すると第２の空隙部７９内に負圧が発生する。第２の空隙部７９内に負圧が発生すると、第２の空隙部７９と第１の連通孔７８ｂを介して螺旋流路７６内の燃料を吸引する。すなわち、第２の空隙部７９は、吸引室として機能する。【００７０】
吸引された燃料は、螺旋流路７６を通過してきているので、螺旋成分が付与される。このとき、弁部材７８は、弾性部材８０で付勢され、噴孔７２を閉弁している。そして、掛合鍔７８ａが掛合段部７３ａと係合すると、図１５に示すように弁部材７８がノズルボディ７１の基端側に移動を開始し、噴孔７２が開弁状態となる。噴孔７２が開弁されると、噴孔７２から燃料が噴射されるが、このとき、噴射される燃料の流れは旋回成分を有し、気柱を生成し易くなっている。このため、即座に燃料と気柱との境界において微細気泡を生成することができる。生成された微細気泡は、噴射された後に圧壊されて、微細な燃料粒となる。【００７１】
このように実施例４の燃料噴射弁７０によれば、噴孔７２からの燃料噴射初期の時点から微細な気泡を含んだ燃料を噴射し、噴射後にその気泡を崩壊させることによって燃料の微粒化を図ることができる。
【実施例５】
【００７２】
つぎに実施例５について図１６（Ａ−１）、図１６（Ａ−２）、図１６（Ｂ）を参照しつつ説明する。実施例５は、実施例４における弁部材７８を弁部材８８に変更した例である。図１６（Ａ−１）は、実施例４の弁部材７８の断面図であり、図１６（Ａ−２）は、実施例４の弁部材７８の下面視である。図１６（Ｂ）は、実施例５の弁部材の下面視である。【００７３】
実施例４における弁部材７８に設けられた第１の連通孔７８ｂは、図１６（Ａ−２）において明らかであるように、下面視したときに放射状に延びている。これに対し弁部材８８に設けられた第１の連通孔８８ｂは、螺旋流路７６を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる。実施例４で説明したように第２の空隙部７９内に負圧が発生すると螺旋流路７６を通過した燃料が吸引される。螺旋流路７６を通過した燃料の流れは旋回成分を備える。第１の連通孔８８ｂは、この旋回成分をできるだけ妨げないように設けられている。【００７４】
これにより、流路抵抗が低減され、ひいては、燃料流速の向上も期待することができる。燃料流速が向上すると、気柱が発生し易くなり、微細気泡の生成に有利となる。なお、弁部材８８は、弁部材７８と同様に掛合鍔８８ａを備えている。
【実施例６】
【００７５】
つぎに、実施例６の燃料噴射弁９０について、図１７及び図１８を参照しつつ説明する。図１７は、閉弁状態の実施例６の燃料噴射弁９０の先端部分を拡大して示す説明図である。図１８は、閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材７３が上昇する実施例６の燃料噴射弁９０の先端部分を拡大して示す説明図である。【００７６】
実施例６の燃料噴射弁９０が実施例４の燃料噴射弁７０と異なる点は、以下の如くである。ニードル部材７３は、先端部に形成された凹部７３１に弁部材が備える掛合鍔７８ａと掛合すると共に、掛合鍔７８ａとの間に第３の空隙部８１を形成する掛合段部７３ａを備える。そして、さらに、ニードル部材７３は、第３の空隙部８１とニードル部材７３の外部とを連通させる第２の連通孔７３ｂを備える。【００７７】
他の構成は、実施例６と共通するので、同一の構成要素には図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。【００７８】
弁部材７８は、ニードル部材７３の上昇開始のタイミングに遅れて上昇を開始する。すなわち、ニードル部材７３の上昇が開始された後、暫くの間は、噴孔７２の閉塞を継続する。両者のこのような上昇のタイミングのズレを創出するために、弁部材７８は掛合鍔７８ａを備え、ニードル部材は掛合段部を備えることができる。掛合鍔７８ａが上昇するニードル部材７３が備える掛合段部７３ａと係合すると、弁部材７８ａは上昇を開始するが、それまでは、掛合鍔７８ａと掛合段部７３ａとの間に第３の空隙部８１が存在する。この第３の空隙部８１に燃料が存在すると、掛合段部７３ａと掛合鍔７８ａとが接近することが困難となることが想定される。そこで、第３の空隙部８１内の燃料をニードル部材７３の外部に排出することができる第２の連通孔７３ｂを備える。【００７９】
また、第３の空隙部８１内に存在する燃料は、弁部材７８による噴孔７２の閉塞に影響を与えることが考えられる。すなわち、第３の空隙部８１内に存在する燃料は弁部材７８を基端側へ押し戻す作用があると考えられる。このような作用を消滅させるために、第３の空隙部８１からは燃料が排出されることが望ましく、第２の連通孔７３ｂは、第３の空隙部８１から燃料を排出することができる。
【実施例７】
【００８０】
つぎに、実施例７について、図１９（Ａ−１）、図１９（Ａ−２）、図１９（Ｂ）を参照しつつ説明する。実施例７は、実施例６におけるニードル部材７３をニードル部材８３に変更した例である。図１９（Ａ−１）は、実施例６のニードル部材７３の断面図であり、図１９（Ａ−２）は、実施例６のニードル部材７３の下面視である。図１９（Ｂ）は、実施例７の弁部材８３の下面視である。【００８１】
実施例６におけるニードル部材７３に設けられた第２の連通孔７３ｂは、図１９（Ａ−２）において明らかであるように、下面視したときに放射状に延びている。これに対しニードル部材８３に設けられた第２の連通孔８３ｂは、螺旋流路７６を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる。螺旋流路７６を通過した燃料の流れは旋回成分を備える。第２の連通孔８３ｂは、この旋回成分をできるだけ妨げないように設けられている。【００８２】
これにより、第３の空隙部８１から燃料が抜け易くなり、弁部材７８による噴孔７２の閉弁保持性が向上する。
【実施例８】
【００８３】
つぎに、実施例８の燃料噴射弁１１０について図２０（Ａ）、図２０（Ｂ）、図２０（Ｃ）及び図２１を参照しつつ説明する。図２０（Ａ）は閉弁状態の実施例８の燃料噴射弁１１０の先端部分を拡大して示す説明図であり、図２０（Ｂ）は実施例８の弁部材の断面図であり、図２０（Ｃ）は実施例８の弁部材の下面視である。図２１は閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材７３が上昇する実施例８の燃料噴射弁１１０の先端部分を拡大して示す説明図である。【００８４】
実施例８の燃料噴射弁１１０が実施例４の燃料噴射弁と異なる点は、以下の如くである。弁部材７８は、第２の空隙部７９と第３の空隙部８１とを連通する第３の連通孔７８ｃを形成している。この第３の連通孔７８ｃは、実施例６における第２の連通孔７３ｂ、実施例７における第２の連通孔８３ｂに代えて、または、これらと共に装備されることができる。【００８５】
第３の連通孔７８ｃは、図２１に示すように、第３の空隙部８１内の燃料を第２の空隙部７９へ排出することができる。第３の空隙部８１から燃料が排出されることにより、掛合鍔７８ａと掛合段部７３ａとが接近し易くなり、噴孔７２の閉弁性も向上する。
【実施例９】
【００８６】
つぎに、実施例９の燃料噴射弁１３０について、図２２乃至図２４を参照しつつ説明する。図２２は、閉弁状態とした実施例９の燃料噴射弁１３０の先端部分を拡大して示す説明図である。図２３は、噴孔１３２の閉弁状態を維持しつつ、ニードル部材７３が上昇して燃料排出孔１３１ｃ１から燃料が排出される状態の実施例９の燃料噴射弁１３０の先端部分を拡大して示す説明図である。図２４は、開弁状態とした実施例９の燃料噴射弁１３０の先端部分を拡大して示す説明図である。【００８７】
実施例９の燃料噴射弁１３０が実施例４の燃料噴射弁と異なる点は以下の如くである。まず、実施例９の燃料噴射弁１３０は、実施例４のノズルボディ７１に代えてノズルボディ１３１を備える。燃料噴射弁１３０は、弁部材７８に代えて弁部材１３８を備える。【００８８】
ノズルボディ１３１は、シート面１３１ａ、シート面１３１ｂを備える。シート面１３１ａにはニードル部材７３の先端部が着座する。シート面１３１ｂには弁部材１３８が着座する。ノズルボディ１３１は、その先端部にざぐり部１３１ｃが設けられており、このざぐり部１３１ｃと内部とを連通する燃料排出孔１３１ｃ１を備えている。この燃料排出孔１３１ｃ１は、噴射前旋回流生成手段に含まれる。燃料排出孔１３１ｃ１と螺旋流路７６との連通は、図２２に示すようにニードル部材７３がシート面１３１ａに着座している状態において、遮断されている。そして、図２３に示すように、弁部材１３８が噴孔１３２の閉塞を維持しつつニードル部材７３が上昇を開始すると、螺旋流路７６と燃料排出孔１３１ｃ１とは連通する。これにより、螺旋流路７６内の燃料が流動し始め、ノズルボディ１３１の外部へ排出されるようになる。これにより、燃料の流れが生じ、さらに、螺旋流路７６内の燃料が連続して吸引される。【００８９】
吸引された燃料は、螺旋流路７６を通過してきているので、螺旋成分が付与される。このとき、弁部材７８は、弾性部材８０で付勢され、噴孔１７２を閉弁している。そして、掛合鍔１３８ａが掛合段部７３ａと係合すると、図２４に示すように弁部材１３８がノズルボディ７１の基端側に移動を開始し、噴孔１３２が開弁状態となる。噴孔１３２が開弁されると、噴孔１３２から燃料が噴射されるが、このとき、噴射される燃料の流れは旋回成分を有し、気柱を生成し易くなっている。このため、即座に燃料と気柱との境界において微細気泡を生成することができる。生成された微細気泡は、噴射された後に圧壊されて、微細な燃料粒となる。【００９０】
他の構成要素は、実施例４と共通するので、同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。【００９１】
なお、弁部材１３８は、弁部材７８と同様に第１の連通孔を備えることもできるが、実施例９の弁部材１３８は、第１の連通孔を備えていない。
【実施例１０】
【００９２】
つぎに、実施例１０について図２５（Ａ−１）、図２５（Ａ−２）及び図２５（Ｂ）を参照しつつ説明する。図２５（Ａ−１）は、実施例９のノズルボディ１３１の断面図であり、図２５（Ａ−２）は、実施例９のノズルボディ１３１の下面視である。図２５（Ｂ）は、実施例１０のノズルボディ１４１の下面視である。【００９３】
実施例９におけるノズルボディ１３１に設けられた燃料排出孔１３１ｃ１及びざぐり部１３１ｃは、図２５（Ａ−２）において明らかであるように、下面視したときに放射状に延びている。これに対しノズルボディ１４１に設けられた燃料排出孔１４１ｃ１及びざぐり部１４１ｃは、螺旋流路７６を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる。螺旋流路７６を通過した燃料の流れは旋回成分を備える。燃料排出孔１４１ｃ１は、この旋回成分をできるだけ妨げないように設けられている。【００９４】
これにより、流路抵抗を低減することができる。流路抵抗の低減により燃料の流速を向上させることができる。燃料の流速が上昇すると気柱が発生し易くなり、燃料の微粒化が促進される。【００９５】
上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００９６】
３０、５０、６０、７０、９０、１１０、１３０  燃料噴射弁
３１、７１、１３１  ノズルボディ
３１ａ、７１ａ、７１ｂ，１３１ａ、１３１ｂ  シート面
３２、７２、１３２  噴孔
３３、７３  ニードル部材
３４  ガイド部
３４ｂ  螺旋溝
７３１  凹部
７３ａ  掛合段部
７３ｂ、８３ｂ  第２の連通孔
７３ｃ  第３の連通孔
３４ｃ１  掛合段部
３５、７５  燃料導入路
３６、７６  螺旋流路
３７  第１の空隙部（吸引室）
７７  第１の空隙部
３８、５１、７８、８８、１３８  弁部材
３８ａ、７８ａ、１３８ａ  掛合鍔
７８ｂ、８８ｂ  第１の連通孔
７９  第２の空隙部
３９、５２、６１、８０  弾性部材
８１  第３の空隙部
７４  ガイド部材
７４ａ  螺旋溝
１３１ｃ  ざぐり部
１３１ｃ１  燃料排出孔
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月18日(2011.10.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に噴孔が設けられたノズルボディと、
前記噴孔に向かって前記ノズルボディ内を流れる燃料に旋回成分を付与する螺旋流路と、
前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段と、
を、備え、
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記螺旋流路の下流側で当該螺旋流路と連通し、前記噴孔の開弁前に容積が拡大する吸引室を含む燃料噴射弁。
【請求項２】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に向かって上昇して前記ノズルボディの内周面との間に前記吸引室を形成する第１の空隙部を拡大するニードル部材と、
前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁する弁部材と、
を備える請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ニードル部材が備えるシート面は、閉弁時に前記ノズルボディが備えるシート部に着座して前記第１の空隙部の容積をゼロに近づける請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弁部材は、球形である請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、燃料噴射前に前記ノズルボディ内壁との間に第１の空隙部を形成すると共に、燃料噴射時に前記ノズルボディの基端側に上昇するニードル部材と、
前記ニードル部材の先端部に形成された凹部の内側に装着され、前記ニードル部材との間に前記吸引室を形成する第２の空隙部を形成し、前記ニードル部材の上昇開始に遅れて前記ノズルボディの基端側に移動を開始して前記噴孔を開弁するとともに、前記第１の空隙部と前記第２の空隙部とを連通する第１の連通孔、を備えた弁部材と、
前記第２の空隙部に配置され、前記弁部材を、前記噴孔を閉弁する方向へ付勢する弾性部材と、
を備える請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第１の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記ニードル部材は、先端部に形成された前記凹部に前記弁部材が備える掛合鍔と掛合すると共に、前記掛合鍔との間に第３の空隙部を形成する掛合段部と、前記第３の空隙部と前記ニードル部材の外部とを連通させる第２の連通孔と、
を備える請求項５又は６に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記第２の連通孔は、前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項７に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記弁部材は、前記第２の空隙部と前記第３の空隙部とを連通する第３の連通孔を形成する請求項７又は８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
先端部に噴孔が設けられたノズルボディと、
前記噴孔に向かって前記ノズルボディ内を流れる燃料に旋回成分を付与する螺旋流路と、
前記噴孔の開弁前に前記螺旋流路に燃料を流通させる噴射前旋回流生成手段と、
を、備え、
前記噴射前旋回流生成手段は、
前記ノズルボディに設けられ、ニードル部材によって開閉され、前記噴孔が開弁される以前に燃料を前記ノズルボディの外部へ排出する燃料排出孔を備えた燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記燃料排出孔は前記螺旋流路を通過した燃料の流通方向に沿う方向に延びる請求項１０記載の燃料噴射弁。
【国際調査報告】
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