(57)【要約】  噴射ノズル出口近傍に残留した燃料が炭化してデポジットとして付着して、噴霧形状や噴射流量が変化するのを防止する。  弁体が着座するシート部と、前記シート部よりも下流側に燃料を噴射させる噴射孔が形成されたシート部と、を備えた燃料噴射弁において、前記シート部材の下流側の端面において前記噴射孔よりも外周側に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面が形成され、前記凹面は、外周側の領域における燃料に対する材料表面の濡れ性が、内周側の領域における濡れ性よりも大きく構成された。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体が着座するシート部と、前記シート部よりも下流側に燃料を噴射させる噴射孔が形成されたシート部と、を備えた燃料噴射弁において、
前記シート部材の下流側の端面において前記噴射孔よりも外周側に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面が形成され、
前記凹面は、外周側の領域における燃料に対する材料表面の濡れ性が、内周側の領域における濡れ性よりも大きく構成された燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記凹面の外周側の領域の材料表面に、ディンプルが形成された燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記凹面の外周側の領域の材料表面に、エッジ部が形成された燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記エッジ部よりも外周側で、かつ、前記凹面の外周側の領域の材料表面にディンプルが形成された燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記凹面の外周側の領域の材料表面粗さが内周側の領域より粗くなるように構成された燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記シート部材の下流側の端面において前記噴射孔よりも外周側で、かつ、前記凹面よりも内周側において、燃料噴射方向に向かって凸となる凸面が形成された燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項６に記載の燃料噴射弁において、
前記凹面の外周側の領域の材料表面に、エッジ部が形成された燃料噴射弁。
【請求項８】
弁体が着座するシート部と、前記シート部よりも下流側に燃料を噴射させる噴射孔が形成されたシート部と、を備えた燃料噴射弁において、
前記シート部材の下流側の端面において前記噴射孔よりも外周側に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面が形成され、かつ前記凹面よりも外周側の材料表面に、ディンプルが形成された燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項１又は８に記載の燃料噴射弁において、
前記シート部材の下流側の端面は、前記噴射孔の内周側及び外周側が燃料噴射方向と反対側に凹む凹面形状で形成された燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、弁が弁座と当接することで燃料の漏洩を防止し、弁が弁座から離れることによって噴射を行なう、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来発明の一つは、燃料噴孔の出口側近傍の面粗度を粗く形成し、燃料噴孔の出口側の断面積を入口側の断面積よりも大きく形成することで、出口部に積極的にデポジットを体積させ、燃料入口側（計量部）へのデポジット付着を抑制している。【０００３】
またもう一つの従来発明は、燃料噴射弁の（燃料噴射孔の燃料出口側の）下端面に放射状の溝を形成し、燃料を噴孔の燃料出口から外周側へ案内して燃料出口周辺への燃料の滞留、および燃料の滞留にともなうデポジットの堆積を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−３２１５９２号公報
【特許文献２】特開２００８−１９６３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車エンジン用燃料噴射装置では、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴射ノズル出口近傍に残留した燃料が炭化してデポジットとして付着する問題がある。このデポジットは、噴射装置の使用時間と伴に噴射ノズルの出口の一部を塞ぐぐらいまで成長し、噴霧形状や噴射流量の変化を引き起こす。そこで、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴射ノズル出口近傍に残留する燃料を低減する必要がある。【０００６】
上記従来技術の一つでは、燃料噴孔の出口側近傍の面粗度を粗く形成し、燃料噴孔の出口側の断面積を入口側の断面積よりも大きく形成することで、出口部に積極的にデポジットを体積させ、燃料入口側（計量部）へのデポジット付着を抑制している。しかしこの従来発明では、噴射ノズル出口にデポジットを付着させる構造のために、徐々にデポジットが噴射ノズル出口を塞ぐように成長し、結果として噴霧形状や噴射流量の経時変化を引き起こすという課題がある。【０００７】
またもう一つの上記従来技術では、燃料噴射弁の（燃料噴射孔の燃料出口側の）下端面に形成する、放射状の溝の加工費用がかかり、また前記の放射状の溝がない領域の燃料を収集できず、燃料の滞留を十分に低減できないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するために、本発明では、弁体が着座するシート部と、前記シート部よりも下流側に燃料を噴射させる噴射孔が形成されたシート部と、を備えた燃料噴射弁において、前記シート部材の下流側の端面において前記噴射孔よりも外周側に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面が形成され、前記凹面は、外周側の領域における燃料に対する材料表面の濡れ性が、内周側の領域における濡れ性よりも大きく構成されたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、噴射孔の出口近傍に発生するデポジットを防止して、噴霧形状や噴射流量の経時変化が少ない燃料噴射装置を実現することが可能となる。【００１０】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凹面の外周側の領域の材料表面に、ディンプルを形成したものである。
【図３】本発明の第１実施例による作用効果を説明する図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凹面の外周側の領域の材料表面に、エッジ部を形成したものである。
【図５】本発明の第３実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、第２実施例（図４）のエッジ部から外周にディンプルを形成したものである。
【図６】本発明の第４実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面形状の外周側に、燃料噴射方向に対して凹面形状を形成し、かつその外周部にエッジ部を形成したものである。
【図７】本発明の第５実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面形状の外周側に、燃料噴射方向に対して凹面形状を形成し、かつその外周部にディンプルを形成したものである。
【図８】本発明の第６実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面形状の外周側に、燃料噴射方向に対して凹面形状を形成し、かつその外周部にエッジ部を形成し、さらにエッジ部から外周側にディンプルを形成したものである。
【図９】本発明の第７実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、第１実施例の図２を更に簡易形状にしたものである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。  
【実施例１】
【００１３】
本発明の第１の実施例に係わる燃料噴射弁について、図１、２、３、９を用いて以下説明する。  
図１は、本発明に係る燃料噴射弁の実施例を示す断面図である。  
図２は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凹面の外周側の領域の材料表面に、ディンプルを形成したものである。  
図３は、本発明の第１実施例による作用効果を説明する図である。  
図９は、本発明の第７実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、第１実施例の図２を更に簡易形状にしたものである。【００１４】
以下、本実施例の燃料噴射弁の基本動作について説明する。図１において、燃料は燃料供給口１１２から供給され、燃料噴射弁の内部に供給される。図１に示す電磁式燃料噴射弁１００は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル１０８に通電がないときには、弁体１０１がスプリング１１０によって付勢されてシート部材１０２に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用燃料噴射弁では、供給される燃料圧力がおよそ１ＭＰａ乃至３５ＭＰａの範囲である。【００１５】
図２は弁体の先端に設けられた噴射ノズルの近傍を拡大した断面図である。燃料噴射弁が閉弁状態にあるときには、弁体１０１はノズル体１０４に溶接などで接合されたシート部材１０２に設けられた円錐面からなる弁座面２０３と当接することによって燃料のシールを保つようになっている。このとき、弁体１０１側の接触部は球面２０２によって形成されており、円錐面の弁座面２０３と球面２０２の接触はほぼ線接触の状態になっている。図１に示したコイル１０８に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成するコア１０７、ヨーク１０９、アンカー１０６に磁束密度を生じて、空隙のあるコア１０７とアンカー１０６の間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング１１０の付勢力と前述の燃料圧力による力よりも大きくなると、弁体１０１はガイド部材１０３、弁体ガイド１０５にガイドされながらアンカー１０６によってコア１０７側に吸引され、開弁状態となる。【００１６】
開弁状態となると、弁座面２０３と弁体の球面部２０２との間に隙間を生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換されて燃料の噴射ノズル２０１に至り噴射される。【００１７】
図３は、本実施例による作用効果を説明する図である。燃料を噴射孔２０１から噴射すると、燃料飛沫や閉弁間際の噴霧横揺れによる燃料が、図３の３０１のように液膜や液滴となって燃料噴射弁の下端面２０７に付着する。前記の付着した燃料は、噴射回数を重ねる毎に成長していき、噴射孔出口にある座繰り部２０６の出口近傍に堆積するようになる。この堆積した燃料がデポジットの要因の一つとなる。【００１８】
以上のように本実施例の電磁式燃料噴射弁１００は、内壁面に弁座を有するシート部材１０２と、シート部材１０２に離座、又は着座する弁体１０１とを備える。またシート部材と弁体１０１との間には燃料通路部が形成される。またシート部材１０２には弁体１０１が着座するシート部よりも下流側に燃料を噴射させる噴射孔２０１が形成される。また電磁式燃料噴射弁１００の燃料噴射孔の燃料出口側の下端面２０７に、つまり、シート部材１０２の下流側の端面２０７に、電磁式燃料噴射弁１００の中心軸からみて、各噴射孔よりも外周側の領域に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面２０７が形成される。【００１９】
そして図３に示すように、この凹面２０７は電磁式燃料噴射弁１００の中心軸からみて、外周側の領域３０３における燃料に対する材料表面の濡れ性が、内周側の領域３０４における濡れ性よりも大きいことを特徴とする。つまり、凹面２０７において外周側の領域３０３は内周側の領域３０４よりも濡れ易くしている。逆に言うと、凹面２０７において外周側の領域３０３に対して内周側の領域３０４の方が撥油性を良くしている。【００２０】
このとき、燃料が凹面２０７に付着した場合において、燃料と凹面２０７の材料表面との接触角が、外周側の領域３０３の方が内周側の領域３０４よりも小さくなる。
より具体的には図３に示すように、外周側の領域３０３にディンプル２０８を形成する。つまり、外周側の領域３０３に燃料噴射方向に対して反対側に凹むくぼみを形成する。図３においては３つのディンプル２０８を形成しているが、これに限定するものではなく、１つ以上であれば良い。すなわち、凹面２０７の外周側の領域３０３の材料表面粗さを、内周側の領域３０４より粗くするものである。これにより、凹面２０７の外周側の領域３０３において、燃料に対する材料表面の濡れ性を、凹面２０７の内周側３０４の領域よりも濡れ易くしている。【００２１】
このように材料表面の濡れ性を変えることにより、燃料噴射弁の下端面２０７に堆積した燃料の液膜や液滴は、濡れ性の良い外周側である矢印３０２の方向に移動し、燃料噴射孔２０１の近傍に燃料が堆積することを低減することが可能である。【００２２】
なお、本実施例において凹面２０７は、ほぼ直線形状で形成された外周側の領域３０３と内周側の領域３０４とがある角度で繋がることで形成される。このように断面で見た場合において、それぞれの領域をほぼ直線で繋げることで加工を容易に行うことが可能となる。
【実施例２】
【００２３】
本発明の第２の実施例に係わる燃料噴射弁について、図４を用いて以下説明する。図４は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凹面の外周側の領域の材料表面に、エッジ部を形成したものである。実施例２では、燃料噴射弁の下端面に、燃料噴射弁の中心軸からみて、前記各噴射孔を含まない外周側の領域に、燃料噴射方向に対して凹面を面２０７と面４０１で形成し、かつエッジ部４０２を設けたものである。【００２４】
なお、本実施例では面４０１は電磁式燃料噴射弁１００の軸方向とほぼ同じ方向に形成され、面４０１と面２０７との交点でエッジ部４０２が形成される。このとき面４０１と面２０７との交差角度が９０度から１８０度であることが望ましい。また、エッジ部４０２は凹面の中心に対して外周側において形成されることが望ましい。【００２５】
燃料噴射弁の下端面に堆積した燃料の液膜や液滴は、エッジ部４０２に接すると表面張力効果でエッジ部にトラップされる。この結果、液膜や液滴はエッジ側に引き寄せられ、燃料噴射孔２０１の近傍に堆積した燃料を低減することが可能である。
【実施例３】
【００２６】
本発明の第３の実施例に係わる燃料噴射弁について、図５を用いて以下説明する。図５は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、第２実施例の図４のエッジ部４０２から外周面４０１にディンプル５０１を形成したものである。こうすることにより、図４のエッジ部４０２にトラップされた液滴や液膜は、面４０１の上に移動し、液滴や液膜を噴射孔からさらに遠ざけることが可能である。【００２７】
なお、図２、４、５に示すようにシート部材１０２の下流側の端面は、噴射孔２０１の内周側及び外周側の全体が燃料噴射方向と反対側に凹む凹面形状で形成されたものである。
【実施例４】
【００２８】
本発明の第４の実施例に係わる燃料噴射弁について、図６を用いて以下説明する。図６は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面２０９の外周側に、燃料噴射方向に対して凹面６０３を形成し、かつその外周部６０１にエッジ部６０３を形成したものである。つまり、シート部材１０２の下流側の端面において噴射孔２０１よりも外周側に、燃料噴射方向に向かって凸となる凸面２０９が形成され、凸面２０９のさらに外周側に燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面６０３が形成される。【００２９】
燃料噴射弁の下端面に堆積した燃料は、前記の凹面６０３に溜まり易い。そこで、凹面６０３の外周側の領域にエッジ６０２を設けることにより、上記の理由により、燃料噴射弁の下端面に堆積した液滴や液膜がエッジ部６０２に引き寄せられる。【００３０】
なお、本実施例では外周部６０１は電磁式燃料噴射弁１００の軸方向とほぼ同じ方向に形成され、外周部６０１と凹面６０３との交点でエッジ部６０２が形成される。このとき外周部６０１と凹面６０３との交差角度が９０度から１８０度であることが望ましい。また、エッジ部６０２は凹面６０３の中心に対して外周側において形成されることが望ましい。【００３１】
この結果、液滴や液膜が堆積する表面積が大きくなり、堆積する燃料の膜厚を薄くなることで蒸発が加速され、デポジット低減が可能である。
【実施例５】
【００３２】
本発明の第５の実施例に係わる燃料噴射弁について、図７を用いて以下、説明する。図７は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面形状２０９の外周側に、燃料噴射方向に対して反対側に凹む凹面６０３を形成している。そして、シート部材１０２の下流側の端面において、凹面６０３よりも外周側にディンプル７０１を形成したものである。本実施例では、凹面形状６０３に溜まった燃料を、ディンプル７０１を使ってさらに外周側に移動することが可能であり、その結果、デポジット低減が可能である。
【実施例６】
【００３３】
本発明の第６の実施例に係わる燃料噴射弁について、図８を用いて以下説明する。図８は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、凸面形状２０９の外周側に、燃料噴射方向に対して凹面形状６０３を形成し、かつその外周部にエッジ部６０２を形成し、さらにエッジ部から外周側６０１にディンプルを形成したものである。こうすることにより、エッジ部にトラップされた液滴や液膜は、エッジ部を乗り越えてさらに外周側に広がる。また液滴や液膜の内周側界面はエッジ部でトラップされるため、液滴や液膜はエッジ部より外周側に集中して形成されるようになる。
【実施例７】
【００３４】
本発明の第７の実施例に係わる燃料噴射弁について、図９を用いて以下説明する。図９は、本発明の第７実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図であり、第１実施例の図２を更に簡易形状にしたものである。このように燃料噴射弁の下端面を平面で形成しても同様な効果を得ることが可能である。【００３５】
上記では、ディンプルを使って凹面形状の燃料に対する濡れ性を変化させているが、ディンプルの代りに、例えば、濡れ性を良くするために、表面の粗さを粗くすることで同様な効果を得ることが可能である。ディンプルの代りに、燃料噴射弁の中心軸に対して同心円上の細溝を形成しても同様な効果が得られる。【００３６】
以上の実施例によれば、噴射孔２０１の出口近傍に発生するデポジットを防止して、噴霧形状や噴射流量の経時変化が少ない燃料噴射装置（電磁式燃料噴射弁１００）を実現することで、排気性能や燃費性能を高めた内燃機関を実現することが可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１００・・・電磁式燃料噴射弁
１０１・・・弁体
１０２・・・弁座部材（シート部材）
１０３・・・ガイド部材
１０４・・・ノズル体
１０５・・・弁体ガイド
１０６・・・可動子
１０７・・・磁気コア
１０８・・・コイル
１０９・・・ヨーク
１１０・・・付勢スプリング
１１１・・・コネクタ
１１２・・・燃料供給口
２０１・・・噴射ノズル（燃料噴射孔）
２０２・・・弁体の球面
２０３・・・弁座面
２０４・・・燃料噴射弁の鉛直方向の中心軸
２０５・・・段差部
２０６・・・座グリ部
２０７・・・燃料噴射弁の下端の凹面
２０８・・・凹曲面の外周側に設けたディンプル
２０９・・・凸曲面
３０１・・・液滴や液膜
３０２・・・液滴や液膜の移動方向
３０３・・・凹面の外周側の領域
３０４・・・凹面の内周側の領域
４０１・・・エッジ部の外周側の領域
４０２・・・エッジ部
５０１・・・エッジ部の外周側に設けたディンプル
６０１・・・エッジ部の外周側の領域
６０２・・・エッジ部
６０３・・・凸面形状２０９の外周側に設けた凹面形状
７０１・・・凹曲面の外周側に設けたディンプル
７０１・・・エッジ６０２の外周側に設けたディンプル
【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】
2017126259.tif 000009
【図８】
2017126259.tif 000010
【図９】
2017126259.tif 000011
【国際調査報告】
2017126259.tif 000012
2017126259.tif 000013
2017126259.tif 000014
2017126259.tif 000015