(57)【要約】【課題】燃料同士の衝突を緩和し、噴孔２０を通過する燃料の流速を上げ、燃料の微細化を促進すること。【解決手段】ハウジング１２と、ハウジング１２の内部に配置されるニードル１４と、気筒内に燃料を噴射する複数の孔２０が設けられたプレート１８とを有する燃料噴射弁１０であって、プレート１８とハウジング１２の少なくともいずれかによって、ニードル１４の先端部とプレート１８との間に供給される燃料のうち、第１の方向から供給される燃料はニードル１４に沿って流れさせ、第２の方向から供給される燃料はプレート１８に沿って流れさせる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置されるニードルと、
気筒内に燃料を噴射する複数の孔が設けられたプレートとを有する燃料噴射弁であって、
前記プレートと前記ハウジングの少なくともいずれかによって、前記ニードルの先端部と前記プレートとの間に供給される燃料のうち、第１の方向から供給される燃料は前記ニードルに沿って流れさせ、第２の方向から供給される燃料は前記プレートに沿って流れさせることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置されるニードルと、
気筒内に燃料を噴射する複数の孔が設けられたプレートとを有する燃料噴射弁であって、
前記プレートと前記ハウジングの少なくともいずれかのうち、前記ニードルの先端部と対向する対向面において、前記複数の孔が形成された領域と、前記プレート対向面の外周の一部とを含む範囲が凹んでいることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
前記ハウジングの軸方向から前記プレートを平面視したときに、燃料の前記複数の孔が形成された領域から燃料の噴射される方向が凹んでいることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関等に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の気筒内に噴射される燃料が微細化されると、燃料の気化が促進され、内燃機関の性能が向上することが知られている。このため、燃料の微細化を実現するために、噴孔の断面を楕円形状とした燃料噴射弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２２１１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、噴孔を通過する燃料の流速が速いほど、燃料の粒径が小さくなることが知られている。特許文献１の燃料噴射弁では、燃料は噴孔プレートの外周側から中心に向かって供給されるため、異なる方向から供給された燃料は互いに衝突する。この衝突により、燃料の持つ運動エネルギーの一部が失われ、噴孔を通過する際の燃料の流速低下につながっている。このため、内燃機関の気筒内に噴射される燃料の微細化が妨げられている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る燃料噴射弁は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるニードルと、気筒内に燃料を噴射する複数の孔が設けられたプレートとを有する燃料噴射弁であって、前記プレートと前記ハウジングの少なくともいずれかによって、前記ニードルの先端部と前記プレートとの間に供給される燃料のうち、第１の方向から供給される燃料は前記ニードルに沿って流れさせ、第２の方向から供給される燃料は前記プレートに沿って流れさせることを特徴とする。
【０００６】
この構成によれば、燃料の流れが２層に分かれるため、燃料同士の衝突の発生を緩和することができる。そのため、孔を通過する燃料の流速を上げることができ、燃料の微細化を促進することができる。
【０００７】
また、本発明に係る燃料噴射弁は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるニードルと、気筒内に燃料を噴射する複数の孔が設けられたプレートとを有する燃料噴射弁であって、前記プレートと前記ハウジングの少なくともいずれかのうち、前記ニードルの先端部と対向する対向面において、前記複数の孔が形成された領域と、前記プレート対向面の外周の一部とを含む範囲が凹んでいることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、プレートの対向面の形状を変更することのみにより、燃料の流れを２層に分けることができる。したがって、燃料の微細化のために新たな部品の追加等をする必要がない。
【０００９】
また、本発明に係る燃料噴射弁は、ハウジングと、前記ハウジングの内部に配置されるニードルと、気筒内に燃料を噴射する複数の孔が設けられたプレートとを有する燃料噴射弁であって、前記プレートの面であり、かつ前記ニードルの先端部と対向する対向面のうち、前記複数の孔が形成された領域よりも外周側の一部に凸部が設けられたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、プレートの対向面の形状を変更することのみにより、燃料の流れを２層に分けることができる。したがって、燃料の微細化のために新たな部品の追加等をする必要がない。
【００１１】
また、本発明に係る燃料噴射弁は、前記ハウジングの軸方向から前記プレートを平面視したときに、燃料の前記複数の孔が形成された領域から燃料の噴射される方向が凹んでいることを特徴とすることが望ましい。
【００１２】
この構成によれば、燃料の噴射方向と反対方向から供給される燃料を、プレートに沿って流すことができる。このため、孔を通過する燃料を薄い膜状とすることができ、燃料の微細化を促進することができる。
【００１３】
また、本発明に係る燃料噴射弁は、前記ハウジングの軸方向から前記プレートを平面視したときに、燃料の前記複数の孔が形成された領域からの燃料が噴射される方向以外に、前記凸部が設けられていることを特徴とすることが望ましい。
【００１４】
この構成によれば、燃料の噴射方向と反対方向から供給される燃料を、プレートに沿って流すことができる。このため、燃料を、孔を通過する燃料を薄い膜状とすることができ、燃料の微細化を促進することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、燃料の流れが２層に分かれるため、燃料同士の衝突の発生を緩和することができる。したがって、孔を通過する燃料の流速が上がり、燃料の微細化が促進されるため、内燃機関の性能の向上を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例の燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】第１の実施例のプレートとハウジングを、ハウジングの軸方向から見た平面図である。
【図３】燃料噴射時の、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】燃料噴射時の、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第２の実施例の、図２に対応する平面図である。
【図６】燃料噴射時の、図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】第２の実施例の変形例１の、図２に対応する平面図である。
【図８】第２の実施例の変形例２の、図３に対応する平面図である。
【図９】第２の実施例の変形例２の、図４に対応する平面図である。
【図１０】第１の実施例の変形例の、図４に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第１の実施例について、図面に基づいて説明する。まず、図１を用いて、燃料噴射弁の全体の構成について説明する。図１に示すように、燃料噴射弁１０は、ハウジング１２と、ニードル１４と、プレート１８とを有する。ハウジング１２は、金属材料等からなる円筒状の部品である。ハウジング１２の端部には、先端に近づくにつれその内径が小さくなるように、テーパ２２が形成されている。ニードル１４はハウジング１２の内部に配置され、燃料を噴射していない時は、図１に示すようにその先端部がテーパ２２と接触している。なお燃料噴射時には、図１中の矢印に示すように、ニードル１４はハウジング１２の基端方向へと移動し、ニードル１４とテーパ２２との間に隙間が生じる。この移動は、図示しないソレノイド等のアクチュエータにより行われる。また、プレート１８は、ニードル１４と対向するプレート対向面１８ａを有する。また、プレート１８には、図示しない内燃機関等に燃料を噴射する、複数の孔２０が形成されている。
【００１８】
次に、図２、図３、図４を用いて、燃料噴射弁１０の先端付近の形状について詳しく説明する。図２および図３に示すように、ハウジング１２の内側にテーパ２２、テーパ２２の内側にプレート１８が配置されている。なお、図２中の点線はニードル１４の先端部を表す。このように、プレート対向面１８ａと、後述する第１の面２４ａと、テーパ２２の一部とが、ニードル１４と対向する。また、図２および図４に示すように、テーパ２２とプレート１８との間には、４つの凸部２４が部分的に設けられている。凸部２４は、図４に示すように、プレート１８の表面と平行な第１の面２４ａと、第１の面２４ａと垂直な第２の面２４ｂとを有する。第１の面２４ａは、プレート対向面１８ａと平行であるとともに、テーパ２２と接している。また、第２の面２４ｂは、プレート対向面１８ａと垂直であるとともに、プレート１８と接している。このため、第１の面２４ａと第２の面２４ｂは互いに直角に接しており、第１の面２４ｂとプレート対向面１８ａとの間には段差が形成されている。
【００１９】
次に、燃料噴射弁１０内の燃料の流れについて、図３および図４を用いて説明する。ハウジング１２内には、燃料噴射弁１０の基端側の図示しない燃料配管等から燃料が供給されている。燃料の噴射時には、ニードル１４が燃料噴射弁１０の基端側へと移動するため、図３あるいは図４に示すように、ハウジング１２とニードル１４との間には燃料通路１６が生じる。これにより、基端側のハウジング内に滞留していた燃料は、図３あるいは図４の黒い矢印にて示すように、テーパ２２に沿って燃料通路１６を通り、ニードル１４とプレート１８との間へと流れ込む。
【００２０】
このとき、図３にて示すように、凸部２４が形成されていない方向から流れ込む燃料は、テーパ２２の下端まで達した後、プレート対向面１８ａと平行な方向へとその流れの方向を変え、プレート１８とニードル１４との間を流れる。この時、図３の矢印が示すように、燃料はプレート１８側をプレート１８の表面に沿って流れる。
【００２１】
一方、図４にて示すように、凸部２４の形成されている方向から流れ込む燃料は、テーパ２２の下端まで達する前に、テーパ２２と凸部２４との境界にて、プレート対向面１８ａと平行な方向へと流れの方向を変える。その後、第１の面２４ａに沿って第１の面２４ａの端部まで流れた燃料は、その慣性力により流れの方向を維持したまま、プレート１８とニードル１４との間を流れる。この時、図４の矢印が示すように、燃料はニードル１４側をニードル１４の表面に沿って流れる。
【００２２】
ニードル１４側もしくはプレート１８側のいずれかを流れた燃料は、プレート１８に形成された孔２０内へと流入する。孔２０内へと流入した燃料は、孔２０の内側壁２０ｂに衝突して薄い膜状の流れとなり、図示しない内燃機関の気筒内へと噴射される。
【００２３】
以上のように、第１の実施例の燃料噴射弁においては、ニードル１４の先端部と対向する対向面のうち凸部２４を突出させ、プレート対向面１８ａと、テーパ２２の一部とを凹ませている。このような構成とすることにより、ニードル１４とプレート１８との間を流れる燃料の流れを、ニードル１４側をニードル１４に沿って流れる層と、プレート１８側をプレート１８に沿って流れる層との、２層に分けることができる。このため、異なった方向から流れ込む燃料同士の衝突の発生を抑制することができ、孔２０内を通過する燃料の速度を速めることができる。なお一般に、孔２０内を通過する燃料の速度が速いほど、孔２０から噴射される燃料の粒径は小さくなることが知られている。このため、第１の実施例の燃料噴射弁１０は、燃料の微細化を促進することができる。
【００２４】
なお、第１の実施例における複数の孔２０は、図２に示すように、ハウジング１２の軸を中心として、燃料が同心円状に噴射されるよう構成されている。しかし、燃料の微細化という効果を得るためには、複数の孔２０はこの構成に限定されない。例えば、複数の孔２０が２つのグループに分けられ、それぞれのグループにおける複数の孔２０が、異なる２つの方向に燃料を噴射するように、複数の孔２０が形成されていてもよい。
【００２５】
また、第１の実施例における凸部２４は、図２に示すように、等間隔をおいて４つ配置されているが、凸部２４の数および配置はこれに限定されない。
【００２６】
次に、本発明の第２の実施例を示す。上述の第１の実施例では、孔２０はハウジング１２の軸を中心として、燃料が同心円状に噴射されるよう構成されている。これに対し第２の実施例では、図５に示すように、複数の孔２０が２つのグループに分けられ、それぞれのグループにおける複数の孔２０が、ハウジング１２の軸方向からの平面視において逆方向に燃料を噴射するように、複数の孔２０が形成されている。また、上述の第１の実施例では、テーパ２２とプレート１８との間には、４つの凸部２４が部分的に設けられている。これに対し、第２の実施例では、図５に示すように、テーパ２２とプレート１８との間に２つの凸部２４が設けられている。２つの凸部２４は、ハウジング１２の軸方向からの平面視において、それらの第２の面２４ｂが燃料の噴射方向と平行となるよう配置されている。また、２つの凸部２４は、複数の孔２０を挟んで互いに反対側に配置されている。
【００２７】
このような構成とすることにより、図５における左右方向から供給される燃料はプレート１８側をプレート１８に沿って流すことができる。また、図５における上下方向から供給される燃料はニードル１４側をニードル１４に沿って流すことができる。
【００２８】
なお、図６に示すように、プレート対向面１８ａと、孔２０の外側面２０ａとは鋭角にて接している。このため、図６中の矢印にて表された方向へと流れる燃料は、プレート対向面１８ａから離れた後、孔２０の内側面２０ｂに衝突することにより内側面２０ｂに沿って広げられ、薄い膜状の流れとなる。このように、孔２０を通過する燃料の流れが薄い膜状となることにより、孔２０から噴出される燃料は微細化される。第２の実施例では、プレート対向面１８ａと孔２０の外側面２０ａとのなす角度が最も小さくなる方向（図５における左右方向）から供給される燃料は、他の方向（図５における上下方向）から供給される燃料との衝突が抑制されるため、より速い速度にて孔２０に流入することができる。したがって、燃料は孔２０の内側面２０ｂにより強く衝突して、その流れの厚さをより薄くすることができ、噴射される燃料の微細化を促進することができる。
【００２９】
なお、第２の実施例の凸部２４の第２の面２４ｂは、図７に示すように、その中央付近において、プレート１８の中心方向へと膨らんだ形状であってもよい。凸部２４をこのような形状とすることにより、プレート対向面１８ａと孔２０の外側面２０ａとのなす角度が最も小さい方向以外の方向（図５における上下方向）から供給される燃料を、プレート対向面１８ａと孔２０の外側面２０ａとのなす角度が最も小さい方向（図５における左右方向）から供給される燃料と衝突させることなく、孔２０付近へと供給させることができる。これにより、孔２０から噴射される燃料の微細化を促進することができる。
【００３０】
なお、第１の実施例および第２の実施例では、テーパ２２の一部およびプレート対向面１８ａを凹ませるとともに、凸部２４を突出させており、ハウジング１２が整流部分として作用していた。しかし、本発明では、プレート１８が整流部分として作用するような構成であってもよい。具体的には、図８および図９に示すように、凸部２４およびテーパ２２の一部がプレート１８によって形成されていてもよい。このような構成にすることにより、ハウジング１２の構成は従来のままで、プレート１８の形状のみを変更することによって燃料の微細化を実現することができる。ハウジング１２の構成を従来のままとすることができるため、製造コストの増加を抑えられる。
【００３１】
また、第１の実施例および第２の実施例における凸部２４について、第１の面２４ａはプレート対向面１８ａと平行とし、第２の面２４ｂはプレート対向面１８ａと垂直であるとしたが、これに限られない。例えば、図１０のように、第１の面２４ａは、テーパ２２の傾きと反対方向に傾いていてもよい。また、第２の面２４ｂは、図１０のように、第１の面２４ａと同じ方向に傾いていてもよい。
【００３２】
また、第１の実施例および第２の実施例では、テーパ２２とハウジング１２、テーパ２２とプレート１８、テーパ２２と凸部２４とは、それぞれ角度をもって接しているとした。しかし、本発明では、テーパ２２とハウジング１２、テーパ２２とプレート１８、テーパ２２と凸部２４とは、連続する曲面を形成するような構成であってもよい。また、テーパ２２がなく、ハウジング１２と凸部２４、ハウジング１２とプレート１８とが直接接していてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０・・・燃料噴射弁、１２・・・ハウジング、１４・・・ニードル、１６・・・燃料通路、１８・・・プレート、１８ａ・・・プレート対向面、２０・・・孔、２０ａ・・・孔の外側面、２０ｂ・・・孔の内側面、２２・・・テーパ、２４・・・凸部、２４ａ・・・第１の面、２４ｂ・・・第２の面。
【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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