(57)【要約】【課題】サック部内における渦の発生を抑制しつつ、サック部容量を確保し、燃料噴射率及び噴霧形状を安定化させる内燃機関の燃料噴射弁を提供する。【解決手段】サック部４とニードル弁３と噴孔５とを備え、サック部４の内壁面４ａに環状の凸部を形成したことによってサック部内壁面４ａ近傍を流れる燃料を剥離することなく噴孔内に流入するようにした燃料噴射弁において、ニードル弁３先端部に凹部３ａを形成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サック部とニードル弁と噴孔とを備え、サック部の内壁面に環状の凸部を形成したことによってサック部内壁面近傍を流れる燃料を剥離することなく噴孔内に流入するようにした燃料噴射弁において、ニードル弁先端部に凹部を形成したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
サック部の内壁面が燃料の流れに対して流線形であ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。
【請求項３】
ニードル弁先端部が燃料の流れに対して流線形であることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項４】
サック部とニードル弁と噴孔とを備え、サック部の内壁面に環状の凸部を形成したことによってサック部内壁面近傍を流れる燃料を剥離することなく噴孔内に流入するようにした燃料噴射弁において、ニードル弁に環状の凹部を形成し、燃料噴射時に、燃料の一部が該環状の凹部に沿って噴孔内に誘導されることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項５】
サック部の内壁面が燃料の流れに対して流線形であることを特徴とする請求項４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】
特に、ニードル弁、スリット形の噴孔及びサック部を有する燃料噴射弁において、機関サイクル間の単位時間当たりの燃料噴射量である燃料噴射率及び噴射された燃料の噴霧形状の安定化のため、ニードル弁閉弁時にニードル弁先端部とサック部内壁面とによって形成されるサック部の容量（以下、「サック部容量」と称す）はできるだけ大きい方が望ましい。そこで、サック部容量確保のため、従来、サック部内壁面は環状の凹部を有する球面形状に形成されていた。しかし、サック部内壁面を球面形状としたことによって、内壁面近傍を流れる燃料に剥離が生じ、それにより燃料噴射率及び噴霧形状が不安定となる問題が生じていた。
【０００３】
この問題について図５及び６を用いて説明する。図５及び６は、従来の内燃機関の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。１は燃料噴射弁、２は噴射弁本体、３は噴射弁本体２内で往復動可能に支持されたニードル弁、４は球面形状の内壁面によって形成されたサック部、５はスリット形の噴孔であるスリット噴孔、６は噴射弁本体２とニードル弁３間の最も流路断面積の小さい絞り部を示す。また、４ａはサック部４の内壁面を示し、図中の矢印は燃料の流れを示す。燃料噴射時にニードル弁３が上昇すると、燃料は絞り部６を通って流量が調整された後、サック部４内へ流入し、スリット噴孔５を通って燃焼室内に噴射される。
【０００４】
このとき、図５に示すように、絞り部６を通過した燃料の流れは、サック部４内壁面が球面形状とされていることによって、曲率の変化が大きいＡ部において剥離が発生してしまう。剥離の発生によりＡ部は負圧領域となり、図６に示すように、燃料の流れがＡ部に逆流し渦を形成する。この渦の影響により、燃料噴射率及び噴霧形状が不安定となってしまうという問題があった。
【０００５】
ところで、こうしたサック部内における剥離の発生を抑制するため、ニードル弁が着座するサック部内壁面の弁座部近傍の形状を内側に凸形状にした内燃機関の燃料噴射弁が公知である（特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１１３１６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、この構造によれば、サック部内壁面の弁座部近傍の形状を凸形状としたことによって、サック部容量が減少してしまう。サック部容量は、燃料噴射率及び噴霧形状の安定化のため、所定容量以上が必要とされるが、サック部容量が減少してしまうことにより、燃料噴射率及び噴霧形状が不安定になるという問題が新たに生じていた。そのため、燃料噴射弁自体を大型化することが考えられるが、これは搭載スペース等の都合上、望ましいことではない。
【０００８】
そこで本発明は、サック部内における渦の発生を抑制しつつ、サック部容量を確保し、燃料噴射率及び噴霧形状を安定化させる内燃機関の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】
【０００９】
前記課題を解決するために請求項１に記載の発明によれば、サック部とニードル弁と噴孔とを備え、サック部の内壁面に環状の凸部を形成したことによってサック部内壁面近傍を流れる燃料を剥離することなく噴孔内に流入するようにした燃料噴射弁において、ニードル弁先端部に凹部を形成したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁が提供される。
【００１０】
即ち、請求項１に記載の発明では、サック部の内壁面に環状の凸部を形成することによって内壁面の曲率の急激な変化を抑え、剥離に起因する渦の発生を抑制すると共に、ニードル弁先端部に凹部を形成することによって、サック部に必要な容量を確保することができるため、安定した燃料噴射率及び噴霧形状を実現することが可能となる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によれば請求項１に記載の発明において、サック部の内壁面が燃料の流れに対して流線形であ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。即ち、請求項２に記載の発明では、サック部内壁面を流線形とすることで、渦の発生が抑制される。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明によれば請求項１又は２に記載の発明において、ニードル弁先端部が燃料の流れに対して流線形であ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。即ち、請求項３に記載の発明では、ニードル弁先端部の凹部形状によっては、凹部内に渦が発生してしまうので、ニードル弁先端部を全体として流線形とすることで渦の発生を抑制することが可能となる。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明によれば、サック部とニードル弁と噴孔とを備え、サック部の内壁面に環状の凸部を形成したことによってサック部内壁面近傍を流れる燃料を剥離することなく噴孔内に流入するようにした燃料噴射弁において、ニードル弁に環状の凹部を形成し、燃料噴射時に、燃料の一部が該環状の凹部に沿って噴孔内に誘導され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。
【００１４】
即ち、請求項４に記載の発明では、サック部の内壁面に環状の凸部を形成することによって内壁面の曲率の急激な変化を抑え、剥離に起因する渦の発生を抑制すると共に、ニードル弁先端部に凹部を形成することによって、サック部に必要な容量を確保することができるため、安定した燃料噴射率及び噴霧形状を実現することが可能となる。
【００１５】
また、請求項５に記載の発明によれば請求項４に記載の発明において、サック部の内壁面が燃料の流れに対して流線形である内燃機関の燃料噴射弁が提供される。即ち、請求項５に記載の発明では、サック部内壁面を流線形とすることで、渦の発生が抑制される。
【発明の効果】
【００１６】
各請求項に記載の発明によれば、サック部内における渦の発生を抑制しつつ、サック部容量を確保し、燃料噴射率及び噴霧形状を安定化させることが可能となるという共通の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１から４は本発明の実施形態による内燃機関の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。各図において、同じ参照符号は同じ対象を指し示す。
【００１８】
各図において、１は燃料噴射弁、２は噴射弁本体、３は噴射弁本体２内で往復動可能に支持されたニードル弁、４は球面形状の内壁面によって形成されたサック部、５はスリット形の噴孔であるスリット噴孔、６は噴射弁本体２とニードル弁３間の最も流路断面積の小さい絞り部を示す。また、４ａはサック部４の内壁面を示し、図中の矢印は燃料の流れを示す。燃料噴射時にニードル弁３が上昇すると、燃料は絞り部６を通って流量が調整された後、サック部４内へ流入し、スリット噴孔５を通って燃焼室内に噴射される。単位時間当たりの噴射燃料量、即ち、燃料噴射率は、ニードル３のリフト量を制御し、絞り部５の大きさを変更することによって決定される。
【００１９】
なお、本発明による燃料噴射弁の構造は、サック部を有するその他のタイプの燃料噴射弁、例えば、円錐形の噴霧を形成するスワールノズル等にも適用可能である。
【００２０】
また、各実施形態共通の特徴の１つとして、図に示すようにサック部４の内壁面４ａの大部分が内側に凸形状となるように環状の凸部が形成されている。この凸部により、図５及び６に示すような内壁面４ａの曲率の急激な変化が抑えられ、サック部内壁面近傍の燃料の流れの剥離及び剥離に起因する渦の発生を抑制することが可能となる。この凸部の形状は、予め実験又は計算によって求められ、好ましくは、燃料の流れから受ける抵抗が最も小さくなる曲線で構成される流線形である。
【００２１】
ここで、前述のように、サック部容量は、燃料噴射率及び噴霧形状の安定化のため、所定容量が必要とされる。ところが、サック部４の内壁面４ａに凸部を設けたことによって、その分サック部容量が減少してしまう。そこで燃料噴射弁自体を大型化することなく、減少したサック部容量を確保する方法について、以下、実施形態毎に説明する。
【００２２】
図１に示される燃料噴射弁１では、ニードル弁３の先端部に凹部３ａを形成している。これによりサック部容量を所定容量に確保することが可能となり、燃料噴射率及び噴霧形状を安定させることが可能となる。この凹部３ａは、サック部４内の燃料の流れの偏りを防止するため、ニードル弁３の中心軸線周りに対称な形状とされていることが好ましい。
【００２３】
しかしながら、図１に示される燃料噴射弁１において、凹部３ａの形状によっては、３ｂに示す凹部３ａの周縁部３ｂにおいて剥離したり、流れの死角となって燃料が凹部３ａ内に流入せず負圧が発生したりすることにより、図１に示されるように凹部３ａ内に別の渦が生じてしまう場合がある。
【００２４】
そこで、図２に示される燃料噴射弁１では、凹部３ａに渦が生じないように、図１における燃料噴射弁１のニードル弁３先端部が全体として燃料の流れに対して流線形となるよう形成している。このニードル弁３先端部の流線形は、予め実験又は計算によって求められる。
【００２５】
図３に示される燃料噴射弁１では、例えばニードル弁３先端部からスリット噴孔５入口までの距離で表されるような、サック部４の長さＨをより長く形成している。これによりサック部容量を所定容量に確保することが可能となり、燃料噴射率及び噴霧形状を安定させることが可能となる。
【００２６】
しかしながら、図３に示される燃料噴射弁１において、ニードル弁３先端部近傍において負圧が発生し、図３に示されるように別の渦が生じてしまう場合がある。
【００２７】
そこで、図４に示される燃料噴射弁１では、ニードル弁３先端部近傍に渦が生じないように、ニードル弁３先端部に環状の凹部３ｃを形成している。燃料噴射時、燃料の流れは、環状の凹部３ｂに沿って流れ、ニードル弁３先端部近傍に負圧が生じることがなく整流される。このニードル弁３先端部の凹部３ｃは、負圧を発生させないように、予め実験又は計算によって求められる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による実施形態の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【図２】本発明による別の実施形態の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【図３】本発明による更に別の実施形態の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【図４】本発明による更に別の実施形態の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【図５】従来の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【図６】従来の燃料噴射弁先端部の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    燃料噴射弁
２    噴射弁本体
３    ニードル弁
３ａ    凹部
４    サック部
４ａ    内壁面
５    スリット噴孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010025056.tif 000005
【図４】
2010025056.tif 000006
【図５】
2010025056.tif 000007
【図６】
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