(57)【要約】【課題】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致せず位置ズレがある場合においても、燃料噴射弁の構造を複雑なものとすることなく、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することが可能な燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致している場合に噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁において、ニードル弁が、インジェクションノズル内を摺動しニードル弁を案内するガイド部であってサック室内に燃料を流入させる少なくとも二つの燃料通路口を有するガイド部を備え、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線との位置ズレ量に基づいて少なくとも二つの燃料通路口のそれぞれの燃料通路断面積を変更して、噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようにする。【選択図】図５
2010043541.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁であって、インジェクションノズルと、該インジェクションノズルの一端に形成された噴孔と、該噴孔に連通する半球形状のサック室と、該サック室の上流側に連続された接頭円錐形状のシート部と、前記インジェクションノズルの軸線方向に移動可能で前記シート部と当接するニードル弁とを有し、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが一致している場合に前記噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁において、
前記ニードル弁は、前記インジェクションノズル内を摺動し前記ニードル弁を案内するガイド部であって、前記サック室内に燃料を流入させる少なくとも二つの燃料通路口を有するガイド部を備え、
前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線との位置ズレ量に基づいて前記少なくとも二つの燃料通路口のそれぞれの燃料通路断面積を変更して、前記噴孔から燃料噴霧が前記所望の方向に噴射されるようにする、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、前記サック室の中心軸線を基準として前記噴孔の中心軸線の位置ズレ方向側にある前記燃料通路口の燃料通路断面積は、前記サック室の中心軸線を基準として前記噴孔の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にある前記燃料通路口の燃料通路断面積よりも大きくされる、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃料噴射弁であって、インジェクションノズルと、該インジェクションノズルの一端に形成された噴孔と、該噴孔に連通する半球形状のサック室と、該サック室の上流側に連続された接頭円錐形状のシート部と、インジェクションノズルの軸線方向に移動可能でシート部と当接するニードル弁とを有し、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致している場合に噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁は一般的に知られている。
【０００３】
このような燃料噴射弁においては、ニードル弁を軸線方向に移動させてシート部との当接が解除されると、噴孔入口の周囲へは、サック室の壁面に沿ってほぼ同じ流速の燃料が流入するために、噴孔内において粘性による燃料同士の摩擦がほとんどなく、噴孔出口から比較的高速で燃料噴霧を噴射することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２０５０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のような燃料噴射弁においては、噴孔とサック室とは燃料噴射弁のインジェクションノズルに形成され、また、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線が一致するように機械加工により精度良く形成される。
【０００６】
しかしながら、どのような機械加工においても多少なりとも製造バラツキを有し、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線が一致せずに位置ズレを起こした状態で噴孔とサック室とが形成される場合がある。このような位置ズレは、噴孔内の燃料の流速バランスに影響を及ぼし、このことは噴孔からの燃料噴霧の噴射方向を予期してない方向にもたらしてしまう、すなわち噴孔からの燃料噴霧の噴射方向にバラツキが生じる場合がある。
【０００７】
このような噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線の位置ズレに起因する燃料噴霧の噴射方向のバラツキを補正する一手段としては、サック室の中心軸線に対してニードル弁の中心軸線を偏心させて、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを制御することにより噴孔内の燃料の流速を均等化を図り燃料噴霧の噴射方向のバラツキを補正することが考えられる。具体的には、特許文献１に開示されているようなサック室の中心軸線に対してニードル弁の中心軸線を偏心させることが可能な機構を燃料噴射弁に設けて、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線の位置ズレ量に基づいてサック室の中心軸線に対するニードル弁の中心軸線の偏心量を決定して、該偏心量にてニードル弁を偏心させることにより、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御し噴孔内の燃料の流速を均等化して、噴孔からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることが考えられる。
【０００８】
しかしながら、このようなサック室の中心軸線に対してニードル弁の中心軸線を偏心させることにより燃料噴霧の噴射方向のバラツキを補正する場合においては、サック室の中心軸線に対するニードル弁の中心軸線の偏心を制御しうる機構を燃料噴射弁に設けることが必要となり、このことは燃料噴射弁の構造を非常に複雑なものとし、製造コストの点においても好適なものではない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線が一致せずに位置ズレを起こした状態で噴孔とサック室とが形成された場合においても、燃料噴射弁の構造を複雑なものとすることなく、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することでき、噴孔内の燃料の流速を均等化して噴孔からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の燃料噴射弁であって、インジェクションノズルと、該インジェクションノズルの一端に形成された噴孔と、該噴孔に連通する半球形状のサック室と、該サック室の上流側に連続された接頭円錐形状のシート部と、前記インジェクションノズルの軸線方向に移動可能で前記シート部と当接するニードル弁とを有し、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが一致している場合に前記噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁において、
前記ニードル弁は、前記インジェクションノズル内を摺動し前記ニードル弁を案内するガイド部であって、前記サック室内に燃料を流入させる少なくとも二つの燃料通路口を有するガイド部を備え、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線との位置ズレ量に基づいて前記少なくとも二つの燃料通路口のそれぞれの燃料通路断面積を変更して、前記噴孔から燃料噴霧が前記所望の方向に噴射されるようにする、ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁が提供される。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明では、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致している場合に噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線との位置ズレ量に基づいて、ニードル弁のガイド部に設けられている燃料通路口の燃料通路断面積を変更するようにすることで、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することができ、これより、噴孔内の燃料の流速を均等化して噴孔からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることを可能とする。このような噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線の位置ズレに起因する燃料噴霧の噴射方向のバラツキの補正によれば、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線が一致せずに位置ズレを起こした状態で噴孔とサック室とが形成された場合においても、燃料噴射弁の構造を複雑なものとすることなく、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することができ、噴孔内の燃料の流速を均等化して噴孔からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記噴孔の中心軸線と前記サック室の中心軸線とが位置ズレしている場合には、前記サック室の中心軸線を基準として前記噴孔の中心軸線の位置ズレ方向側にある前記燃料通路口の燃料通路断面積は、前記サック室の中心軸線を基準として前記噴孔の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にある前記燃料通路口の燃料通路断面積よりも大きくされる、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
各請求項に記載の発明によれば、噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致している場合に噴孔から燃料噴霧が所望の方向に噴射されるようになっている内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔とサック室とのそれぞれの中心軸線が一致せずに位置ズレを起こした状態で噴孔とサック室とが形成された場合においても、燃料噴射弁の構造を複雑なものとすることなく、噴孔に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することができ、噴孔内の燃料の流速を均等化して噴孔からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることを可能とする共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を用いて本発明の燃料噴射弁について説明する。図１は本発明の燃料噴射弁の一実施形態の概略の断面図である。図１において、１はインジェクションノズル、２はインジェクションノズル１の一端に形成された噴孔、３は噴孔２に連通する半球形状のサック室、４はサック室３の上流側に連続された接頭円錐形状のシート部、５はインジェクションノズル１の軸線方向に移動可能でシート部４と当接するニードル弁、６は燃料供給通路、７はニードル弁５をその中心軸線を中心にインジェクションノズル１に対して回転せしめるための回転軸、８は回転軸７を回転させる回転機構部をそれぞれ示す。また、ニードル弁５は、インジェクションノズル１内を摺動しニードル弁５を案内するガイド部であって、サック室３内に燃料を流入させる少なくとも二つの燃料通路口を有するガイド部９を有する。
【００１５】
本実施形態における燃料噴射弁は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが一致している場合に、噴孔２から燃料噴霧が所望の噴射方向すなわち噴孔２の中心軸線に一致する方向に燃料噴霧が噴射されるようになっている。そして、ニードル弁５を軸線方向に移動させてシート部４との当接が解除されると、噴孔入口の周囲へは、サック室３の壁面に沿ってほぼ同じ流速の燃料が流入するために、噴孔内において粘性による燃料同士の摩擦がほとんどなく、噴孔出口から比較的高速で燃料噴霧を噴射することができる。
【００１６】
ところで、上記のような燃料噴射弁においては、噴孔２とサック室３とは燃料噴射弁のインジェクションノズル１に形成され、また、噴孔２とサック室３とのそれぞれの中心軸線が一致するように機械加工により精度良く形成される。
【００１７】
しかしながら、どのような機械加工においても多少なりとも製造バラツキを有し、噴孔２とサック室３とのそれぞれの中心軸線が一致せずに位置ズレを起こした状態で噴孔２とサック室３とが形成される場合がある。このような位置ズレは、噴孔２内の燃料の流速バランスに影響を及ぼし、このことは噴孔２からの燃料噴霧の噴射方向を予期してない方向にもたらしてしまう、すなわち噴孔２からの燃料噴霧の噴射方向にバラツキが生じる場合がある。
【００１８】
図２は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが一致しており噴孔２から所望の噴射方向にて燃料噴霧が噴射されている状態を示す模式図であり、また、図３は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしており、噴孔２から所望の噴射方向に燃料噴霧が噴射されていない状態を示す模式図である。
【００１９】
図２に示されるように、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが一致している場合においては、シート部４からサック室３の壁面に沿う噴孔２までのサック室３の高さ方向における二つの距離ａ１、ａ２が等しくなる。それにより、サック室３に開口する噴孔２の入口周囲へは、サック室３の壁面に沿ってほぼ同じ流速の燃料が流入するために、噴孔２内において、粘性による燃料同士の摩擦がほとんどなく、噴孔出口からは比較的高速で燃料噴霧が噴射され、且つ、所望の燃料噴霧の噴射方向すなわち噴孔の中心軸線に一致する方向に燃料噴霧が噴射される。
【００２０】
しかしながら、図３に示されるように、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合においては、シート部４からサック室３の壁面に沿う噴孔２までのサック室３の高さ方向における二つの距離ｂ１、ｂ２が異なるものとなる。それにより、噴孔内の燃料の流速バランスがくずれて、噴孔２内において、これら燃料同士の摩擦による大きなエネルギ損失が発生し、燃料噴射速度が低下するとともに、燃料噴霧は、所望の燃料噴霧の噴射方向すなわち噴孔２の中心軸線に一致する方向とは異なる方向に噴射される、すなわち、燃料噴霧の噴射方向にバラツキが生じることになる。
【００２１】
このことに基づいて、本発明の内燃機関の燃料噴射弁おいては、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合には、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量に基づいて、ニードル弁５のガイド部９に設けられている燃料通路口の燃料通路断面積を変更することで、噴孔２に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御し噴孔内の燃料の流速を均等化して、噴孔２とサック室３とのそれぞれの中心軸線の位置ズレに起因する燃料噴霧の噴射方向のバラツキを補正して、これより、噴孔２からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることを可能とする。
【００２２】
より具体的には、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合には、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向側にある燃料通路口の燃料通路断面積を、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にある燃料通路口の燃料通路断面積よりも大きくすることで、噴孔２に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御し噴孔内の燃料の流速を均等化して、噴孔２とサック室３とのそれぞれの中心軸線の位置ズレに起因する燃料噴霧の噴射方向のバラツキを補正する。
【００２３】
図４は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが一致している場合に適用されるガイド部９の燃料通路口の一実施形態を示す図である。また、図５は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合に適用されるガイド部９の燃料通路口の一実施形態を示す図である。
【００２４】
図４に示されるように、本実施形態におけるニードル弁５のガイド部９には、４つの燃料通路口１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄがニードル弁５の中心軸線に対して対称に且つ周囲方向に等間隔に配設され、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが一致している場合には、４つの燃料通路口の燃料通路断面積は同一とされる。これにより、サック室３に開口する噴孔２の入口周囲へは、サック室３の壁面に沿ってほぼ同じ流速の燃料が流入するために、噴孔２内において、粘性による燃料同士の摩擦がほとんどなく、噴孔出口からは比較的高速で燃料噴霧が噴射され、且つ、所望の燃料噴霧の噴射方向すなわち噴孔２の中心軸線に一致する方向に燃料噴霧が噴射される。
【００２５】
一方、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合には、図５に示されるように、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向側にある２つの燃料通路口１０ａ、１０ｂの燃料通路断面積を、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にある２つの燃料通路口１０ｃ、１０ｄの燃料通路断面積よりも大きくすることで、噴孔２に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御し噴孔内の燃料の流速を均等化することで、所望の燃料噴霧の噴射方向すなわち噴孔２の中心軸線に一致する方向に燃料噴霧が噴射されさることを可能とする。
【００２６】
また、上述したように、ガイド部９の燃料通路口の燃料通路断面積は、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量に基づいて変更されるものとする。尚、ガイド部９の各燃料通路口の燃料通路断面積は、該燃料通路断面積を噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量から算出することができるマップであって評価試験などに基づいて予め準備されたマップに基づいて算出されるものとする。
【００２７】
尚、ニードル弁５のガイド部９に配設される燃料通路口の数量や形状は、図４及び図５に示されたような燃料通路口に限定されることはなく、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合においても、噴孔内の燃料の流速を均等化することを可能とするような数量や形状であればよい。
【００２８】
以下に、本実施形態の燃料噴射弁のインジェクションノズル１とニードル弁５との製造組立工程の概略について説明する。図６は、本燃料噴射弁のインジェクションノズル１とニードル弁５との製造組立工程の一実施形態を示すフローチャートである。
【００２９】
図６に示されるフローチャートにおいては、まず、ステップ１０１において、機械加工により製造されたインジェクションノズル１における噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量が検査される。本実施形態においては、サック室３の中心軸線を基準とした噴孔２の中心軸線の位置ズレ量が検査される。
【００３０】
ステップ１０１に続くステップ１０２においては、噴孔内の燃料の流速を均等化するのに適したガイド部９の各燃料通路口の燃料通路断面積が、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量に基づいて算出される。具体的には、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合においても、噴孔内の燃料の流速を均等化することを可能とするように、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向側にある燃料通路口の燃料通路断面積が、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にある燃料通路口の燃料通路断面積よりも大きく設定される。本実施形態においては、ガイド部９の各燃料通路の燃料通路断面積は、該燃料通路断面積を噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線との位置ズレ量から算出することができるマップであって評価試験などに基づいて予め準備されたマップを使用して算出されるものとする。
【００３１】
そして、ステップ１０２に続くステップ１０３においては、ステップ１０２にて算出された適切な燃料通路断面積を有する各燃料通路口がニードル弁５のガイド部９に機械加工などにより形成される。
【００３２】
ステップ１０３に続くステップ１０４においては、ガイド部９に各燃料通路口が形成されたニードル弁５がインジェクションノズル１に組み付けられる。この際、噴孔内の燃料の流速の均等化を図るべく、ステップ１０２にて算出された燃料通路断面積を有するガイド部９の各燃料通路口が、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向に対して適切に配置されるように、ニードル弁５を回転させうる回転機構部８を使用して、ニードル弁５がインジェクションノズル１に対して組み付けられる。すなわち、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向側にあるガイド部９の燃料通路口の燃料通路断面積が、サック室３の中心軸線を基準として噴孔２の中心軸線の位置ズレ方向に対して逆側にあるガイド部９の燃料通路口の燃料通路断面積よりも大きくされるように、ニードル弁５がインジェクションノズル１に対して組み付けられる。
【００３３】
このような製造組立工程より製造された燃料噴射弁によれば、噴孔２の中心軸線とサック室３の中心軸線とが位置ズレしている場合にも、燃料噴射弁の構造を複雑なものとすることなく、噴孔２に流れ込む燃料の噴孔周囲の流量バランスを最適に制御することができ、噴孔内の燃料の流速を均等化して噴孔２からの燃料噴霧を所望の方向に噴射させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の燃料噴射弁の一実施形態の概略の断面図である。
【図２】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致しており噴孔から所望の噴射方向にて燃料噴霧が噴射されている状態を示す模式図である。
【図３】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが位置ズレしており、噴孔から所望の噴射方向に燃料噴霧が噴射されていない状態を示す模式図である。
【図４】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが一致している場合に適用されるガイド部の燃料通路口の一実施形態を示す図である。
【図５】噴孔の中心軸線とサック室の中心軸線とが位置ズレしている場合に適用されるガイド部の燃料通路口の一実施形態を示す図である。
【図６】本燃料噴射弁のインジェクションノズルとニードル弁との製造組立工程の一実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１    インジェクションノズル
２    噴孔
３    サック室
４    シート部
５    ニードル弁
９    ガイド部
１０ａ    燃料通路口
１０ｂ    燃料通路口
１０ｃ    燃料通路口
１０ｄ    燃料通路口
【図１】
2010043541.tif 000003
【図２】
2010043541.tif 000004
【図３】
2010043541.tif 000005
【図４】
2010043541.tif 000006
【図５】
2010043541.tif 000007
【図６】
2010043541.tif 000008