(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体内に往復動可能に設けられた針弁と、前記弁体の先端部内に弁体中心軸線上の点を中心とした略半球状に形成されたサック部と、前記弁体の先端部にスリット状に開口され、そのスリット長が前記弁体の先端部の外部側に向けて広がる断面扇形状の噴孔とを備え、前記サック部内の燃料を前記針弁の往復動作に基づいて前記噴孔から噴射するようにした内燃機関用燃料噴射弁において、
前記噴孔は前記扇形状の断面において前記サック側の開口部の周縁と外部側の開口部の周縁とを結ぶ直線が前記サックの中心よりも上流側にある中心軸線上の点で所定角度をもって交わるように形成され、前記噴孔のスリット長方向の両側面が前記直線よりも内側に膨らむ円弧状断面に形成されてなることを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。
【請求項２】
弁体内に往復動可能に設けられた針弁と、前記弁体の先端部内に弁体中心軸線上の点を中心とした略半球状に形成されたサック部と、前記弁体の先端部にスリット状に開口され、そのスリット長が前記弁体の先端部の外部側に向けて広がる断面扇形状の噴孔とを備え、前記サック部内の燃料を前記針弁の往復動作に基づいて前記噴孔から噴射するようにした内燃機関用燃料噴射弁において、
前記サック側の開口部の面積と外部側の開口部の面積との差が減少するように前記噴孔のスリット幅を前記サック側の開口部から外部側の開口部に向けて徐々に薄くしたことを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スリット状の噴孔を備えた内燃機関用燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内噴射式内燃機関に用いられる燃料噴射弁としては、例えば、特開平９−１２６０９５号公報や特開平９−１５８７３６号公報に記載されるものが知られている。図７は、こうした燃料噴射弁の断面構造を示し、図８は図７における破線部内を拡大して示している。また、図９は図８の９−９線に沿った断面構造を示している。
【０００３】
これら各図に示されるように、燃料噴射弁３０の弁体３１にはスリット状の噴孔３２が形成されている。この噴孔３２は弁体３１内に形成されたサック部３３に通じている。針弁３５が弁座３７から離れると、燃料通路３９からサック部３３内に流れ込んだ燃料が噴孔３２から噴射される。そして、こうして噴射された燃料は機関ピストンの頂面を利用して点火プラグ周りに集められ、同点火プラグによって点火される。
【０００４】
また、噴孔３２はそのスリット長Ｗ（図９参照）が下流に向けて徐々に長くなる扇形の断面形状を有している。このため、噴孔３２から噴射される噴霧は扁平扇形状となる。燃料噴霧をこうした扁平扇形状とすることにより、噴霧と空気との接触面積を大きくしてその微粒化（気化）の促進を図ることができるようになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、こうした燃料噴射弁３０においては、噴孔３２の入口部３４がエッジとなっているため、サック部３３から噴孔３２に流入する燃料は、この入口部３４において大きく剥離するようになる。このため、噴霧の拡がり角θｆを大きくすることができず、図９の二点鎖線で示されるように、噴霧形状を所望の形状にまで拡げることができなくなる。特にエッジとなっている入口部３４の近傍には多くの渦が発生するようになるため、噴霧はこの渦の影響を受けて形状の不安定化が避けられない。
【０００６】
また、噴孔３２は、その入口部３４から出口部３８にかけて、流路断面積が徐々に大きくなっているため、燃料は噴孔３２の幅Ｂ方向（図８参照）において均等に行き渡らなくなり、噴孔３２の内壁面近傍には流れの中心部と比較して燃料の極めて薄い部分（低圧部）が生じるようになる。このため、燃料噴射が間欠的に行われてサック部３３内の燃料圧力が変動した場合に、その影響を受け易くなり、図８の一点鎖線や二点鎖線で示されるように、燃料の噴射方向が定まらず、この形状も不安定化するようになる。
【０００７】
特に、噴孔３２が弁体３１の軸線方向Ｃに対して傾斜して形成されていると、サック部３３から噴孔３２内への燃料の流入速度がその幅Ｂ方向において異なるようになるため、こうした燃料の噴射方向の変動や噴霧形状の不安定化が更に助長されるようになる。
【０００８】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、噴霧形状の安定化を図ることのできる内燃機関用燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段及びその作用効果について以下に記載する。
請求項１に記載の発明は、弁体内に往復動可能に設けられた針弁と、前記弁体の先端部内に弁体中心軸線上の点を中心とした略半球状に形成されたサック部と、前記弁体の先端部にスリット状に開口され、そのスリット長が前記弁体の先端部の外部側に向けて広がる断面扇形状の噴孔とを備え、前記サック部内の燃料を前記針弁の往復動作に基づいて前記噴孔から噴射するようにした内燃機関用燃料噴射弁において、前記噴孔は前記扇形状の断面において前記サック側の開口部の周縁と外部側の開口部の周縁とを結ぶ直線が前記サックの中心よりも上流側にある中心軸線上の点で所定角度をもって交わるように形成され、前記噴孔のスリット長方向の両側面が前記直線よりも内側に膨らむ円弧状断面に形成されてなることを要旨とする。
【００１０】
上記構成によれば、噴孔のスリット長方向の両側面が内側に膨らむ円弧状断面に形成されているために、サック部から噴孔に流れ込む燃料は、同噴孔のスリット長方向の両側面に沿って徐々にその流れ方向が変えられるようになる。従って、剥離の発生が抑制され、剥離点が噴孔の下流側に移動するようになり、しかも噴孔内での渦の発生が抑制されるために、その剥離点の位置変動も抑えられるようになる。更に、噴孔の出口部近傍では、その開口面積が大きくなるために、燃料が噴孔の内壁側面に引き寄せられるようになる。
【００１１】
その結果、噴霧の拡がり角を大きくすることができるとともに、その形状の安定化を図ることができる。
また請求項２に記載の発明は、弁体内に往復動可能に設けられた針弁と、前記弁体の先端部内に弁体中心軸線上の点を中心とした略半球状に形成されたサック部と、前記弁体の先端部にスリット状に開口され、そのスリット長が前記弁体の先端部の外部側に向けて広がる断面扇形状の噴孔とを備え、前記サック部内の燃料を前記針弁の往復動作に基づいて前記噴孔から噴射するようにした内燃機関用燃料噴射弁において、前記サック側の開口部の面積と外部側の開口部の面積との差が減少するように前記噴孔のスリット幅を前記サック側の開口部から外部側の開口部に向けて徐々に薄くしたことを要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、噴孔内を流れる燃料はその幅方向においてより均一な状態になるため、サック部内の圧力が変動しても、その影響を受け難いものとなる。その結果、燃料の噴射方向を安定化することができるとともに、噴霧形状の安定化を図ることができるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明を筒内噴射式内燃機関の燃料噴射弁に適用するようにした、第１の実施形態について図１〜図４を参照して説明する。
【００１４】
はじめに、図１および図２を参照して、本形態にかかる燃料噴射弁の概要について説明する。なお、図１は、この燃料噴射弁の先端部分の断面構造を示し、図２は、図１の２−２線に沿った断面構造を示している。
【００１５】
これら各図に示されるように、燃料噴射弁１０は、その内部に燃料が供給される弁体１１、同弁体１１の中心軸線Ｃに沿って往復動可能な針弁１４、弁体１１の先端部内に形成されたサック部１２、同弁体１１の先端部に開口された噴孔１６等を備えて構成される。
【００１６】
上記サック部１２は弁体１１の中心軸線Ｃ上にある点Ｏを中心とした略半球状に形成されている。弁体１１の内周面と針弁１４の外周面との間には、このサック部１２内に燃料を供給するための燃料通路１７が形成されており、同通路１７は図示しないデリバリパイプに接続されている。また、弁体１１の内壁には針弁１４の先端部１５が離着座可能な弁座１３が上記燃料通路１７とサック部１２との間に位置して形成されている。
【００１７】
この燃料噴射弁１０において、針弁１４の先端部１５がこの弁座１３から離れると、燃料通路１７とサック部１２とが連通され、サック部１２には燃料通路１７から燃料が供給される。その結果、サック部１２内の燃料圧力が上昇し、同サック部１２内の燃料は噴孔１６から機関燃焼室（図示略）内に噴射される。
【００１８】
一方、針弁１４の先端部１５が弁座１３に当接すると、燃料通路１７とサック部１２との連通が遮断され、同サック部１２内の燃料圧力が低下して燃料噴射も停止される。
【００１９】
噴孔１６は、燃料の通過する部分の断面形状が長方形を呈したスリット状の孔であり、図１に示されるように、弁体１１の中心軸線Ｃに対して所定角度θ１だけ傾斜した方向に沿って形成されている。因みに、このように噴孔１６の形成方向を傾斜させることで、同噴孔１６から噴射される燃料を機関ピストン（図示略）の頂面で跳ね返らせ、点火プラグ（図示略）の近傍に集めることが可能になる。
【００２０】
また、噴孔１６は、一定のスリット幅Ｂ（図１参照）を有するとともに、そのスリット長Ｗ（図２参照）がサック部１２側から外部側に向けて徐々に長くなるように形成されている。このようにスリット長Ｗが設定されることにより、噴孔１６は、その形成方向に沿った断面形状が略扇形状となっている。
【００２１】
更に、噴孔１６は、図２に示す断面において、サック部１２側の開口部（以下、「入口部」という）１８の周縁と外部側の開口部（以下、「出口部」という）１９の周縁とを結ぶ直線Ｌ１、Ｌ２が、サック部１２の中心Ｏよりも上流側にある中心軸線Ｃ上の点Ｐで所定角度θ２をもって交わるように、上記入口部１８及び出口部１９がそれぞれ形成されている。そして、スリットの延びる方向での噴孔１６の両側面１６ａ、１６ｂ（図２の左右側面）は、それらの断面形状が上記直線Ｌ１、Ｌ２よりも内側に膨らむ円弧状に形成されている。因みに、サック部１２から噴孔１６に流れ込む燃料の量は、入口部１８の開口面積によって決定される。
【００２２】
上記のような形状を有する噴孔１６は、例えばこれを放電加工によって弁体１１に形成することができる。次に、こうした噴孔１６の形成方法について、図３を併せ参照して説明する。
【００２３】
先ず、絶縁油中に置かれた弁体１１の表面に先端が山形となった板状の電極Ａを近接させ、電極Ａと弁体１１との間に所定の電圧を印加する。そして、この電極Ａを所定の送り速度で弁体１１側に移動させながら、電極Ａに近接する弁体１１の表面部分を同電極Ａの形状に倣うように放電加工する（図３（ａ））。
【００２４】
このように弁体１１が加工されると、その加工に伴って電極Ａの先端側の周縁部分もその内側に向けて徐々に円弧状になる（図３（ｂ））。電極Ａを更に移動させて弁体１１の加工を進めると、噴孔１６の両側面１６ａ、１６ｂはこの電極Ａの形状に倣って断面円弧状に形成されるようになる（図３（ｃ））。
【００２５】
ここで、噴孔１６の各側面１６ａ、１６ｂの膨らみ度合は、電極Ａの材質の硬度に応じて変更することができる。例えば、電極Ａとして、銅、アルミニウム等の硬度の比較的低い金属を用いることで、各側面１６ａ、１６ｂの膨らみ度合を大きくすることができ、逆に、ステンレス鋼等の硬度の比較的高い金属を用いることで、その膨らみ度合を小さくすることができる。
【００２６】
以上説明した本実施形態の燃料噴射弁１０では、噴孔１６の両側面１６ａ、１６ｂを内側に膨らむ断面凸形状に形成しているため、サック部１２から噴孔１６に流れ込む燃料は、これら側面１６ａ、１６ｂに沿ってその流れ方向が徐々に変えられるようになる。このため、入口部１８近傍における剥離の発生が抑制され、剥離点Ｋ（図２参照）が下流側の位置に移動するようになる。しかも、燃料の流れ方向が急激に変化することがないため、噴孔１６内での渦の発生が抑制され、剥離点Ｋの位置変動も抑制される。この結果、噴霧形状が安定するようになる。
【００２７】
更に、出口部１９近傍では、その開口面積が大きくなっているために、剥離後の燃料は噴孔１６の両側面１６ａ、１６ｂ側に引き寄せられて拡がるようになる。この結果、噴孔１６から噴射される燃料は、図４（ａ）及び（ｂ）の二点鎖線で示されるように、その中央に偏るようなことはなく、実線で示されるように、略三角形状の噴霧となり、その流量分布に関しても、噴霧の拡散する領域内で略均一となる。
【００２８】
以上詳述したように、この実施形態にかかる燃料噴射弁１０によれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（１）噴霧形状の安定化を図ることができるとともに、噴霧の拡がり角を大きくすることができるようになる。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について上記第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３０】
図５は、本実施形態の燃料噴射弁１０における噴孔１６の断面構造を示すものであり、図１の破線部内の拡大断面図に相当するものである。
同図５に示されるように、噴孔１６は、その幅方向における両側面１６ｃ、１６ｄが下流側ほど噴孔１６の中心線に近接するように形成されている。従って、噴孔１６のスリット幅Ｂは、入口部１８から出口部１９にかけて徐々に薄くなっている（Ｂｉｎ＞Ｂｏｕｔ）。因みに、こうした形状を有する噴孔１６は、例えば、これをレーザ加工によって弁体１１に形成することができる。
【００３１】
噴孔１６がこうした形状を有して構成されることにより、その入口部１８と出口部１９との開口面積の差がスリット幅Ｂを一定とした構成と比較して減少することとなる。これにより、噴孔１６内を流れる燃料は、その幅方向においてより均一な状態になる。その結果、噴孔１６の両側面１６ｃ、１６ｄの近傍に燃料の極めて薄い部分が生じるようなことがなく、サック部１２内の圧力が変動する場合でも、噴霧はその影響を受け難いものとなる。しかも、入口部１８の開口面積を変更する必要がないことから燃料の調量に影響を与えることもない。
【００３２】
以上詳述したように、この実施形態にかかる燃料噴射弁１０によれば、以下に示すような優れた効果が得られるようになる。
（２）噴霧形状の安定化を図ることができるとともに、燃料の噴射方向の変動を抑えることができるようになる。
【００３３】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、例えば以下のように構成を適宜変更することもできる。
【００３４】
（イ）前記第２の実施形態において、図６（図５の６−６線に沿った断面図に相当する）に示されるように、燃料噴射弁１０の噴孔１６を、その中央部におけるスリット幅Ｂがより大きく狭められる形状としてもよい。
【００３５】
このような構成にすれば、前記第２の実施形態に記載の効果に加え、噴孔１６の両端部に、より多くの燃料を流すことができ、噴霧の拡がり角を更に大きくすることができるようになる。
【００３６】
（ロ）燃料噴射弁を前記第１の実施形態及び第２の実施形態にそれぞれ示す構成を併せ有するものとしてもよい。即ち、燃料噴射弁の噴孔を、スリット長方向の両側面が内側に膨らむ断面凸形状とし、更にそのスリット幅を下流側ほど薄くなるように設定する。
【００３７】
このような構成にすれば、上記各実施形態において（１）及び（２）に記載した効果を奏することができる。
（ハ）他の実施形態（イ）と他の実施形態（ロ）にそれぞれ示す構成を併せ有するものとしてもよい。即ち、燃料噴射弁の噴孔を、スリット長方向の両側面が内側に膨らむ断面凸形状とし、更にそのスリット幅を下流側ほど薄くする際に、噴孔の中央部をより薄くなるようにする。
【００３８】
このような構成にすれば、他の実施形態（ロ）に記載した効果に加えて、噴霧の拡がり角を更に大きくすることができるようになる。
（ニ）前記各実施形態及び他の実施形態（イ）、（ロ）、（ハ）では、噴孔１６を図１、図５及び図６に示される位置（弁体１１の中心軸線Ｃに対して所定角度θ１傾斜する位置）に設けたが、この位置は適宜、その位置を変更することができる。例えば、噴孔１６を上記中心軸線Ｃに沿って形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態における燃料噴射弁の先端部分の断面構造を示す断面図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】噴孔の形成工程を説明するための工程図。
【図４】噴霧の形状、並びにその流量分布を説明するための説明図。
【図５】第２の実施形態における燃料噴射弁の先端部分の断面構造を示す断面図。
【図６】他の実施形態（イ）における噴孔の断面形状を示す断面図。
【図７】従来構成における燃料噴射弁の先端部分の断面構造を示す断面図。
【図８】図７の破線部内を拡大して示す断面図。
【図９】図８の９−９線断面図。
【符号の説明】
１０・・・燃料噴射弁、１１・・・弁体、１２・・・サック部、１３・・・弁座、１４・・・針弁、１５・・・先端部、１６・・・噴孔、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ・・・（噴孔の）側面、１７・・・燃料通路、１８・・・入口部、１９・・・出口部、Ｂ・・・スリット幅、Ｗ・・・スリット長。
【図１】
0003592142.tif 000002
【図２】
0003592142.tif 000003
【図３】
0003592142.tif 000004
【図４】
0003592142.tif 000005
【図５】
0003592142.tif 000006
【図６】
0003592142.tif 000007
【図７】
0003592142.tif 000008
【図８】
0003592142.tif 000009
【図９】
0003592142.tif 000010