(57)【要約】【課題】  時間と共に変化する噴霧燃料の燃料濃度の偏りを抑制することができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  弁座１３ａと、該弁座１３ａより中心軸側に位置する第１噴孔２５ａと、該第１噴孔２５ａよりさらに中心軸側に位置する第２噴孔２５ｂとを有する弁ボディ１３と、弁ボディ１３の内部に移動可能に収容され、弁座１３ａに対して離着座し、第１噴孔２５ａおよび第２噴孔２５ｂを開閉する弁体２０と、を備え、弁体２０を弁ボディ１３の軸方向に沿って移動させることにより、弁体２０と弁ボディ１３の内壁との間を通って流入する燃料を第１噴孔２５ａおよび第２噴孔２５ｂより噴霧する燃料噴射弁１であって、第１噴孔２５ａの出口側の開口面積を、第２噴孔２５ｂの出口側の開口面積よりも大きくさせ、第１噴孔２５ａおよび第２噴孔２５ｂの出口側の燃料圧力または燃料速度をほぼ等しくさせていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座と、該弁座より中心軸側に位置する第１噴孔と、該第１噴孔よりさらに中心軸側に位置する第２噴孔とを有する弁ボディと、
前記弁ボディの内部に移動可能に収容され、前記弁座に対して離着座し、前記第１噴孔および前記第２噴孔を開閉する弁体と、を備え、
前記弁体を前記弁ボディの軸方向に沿って移動させることにより、前記弁体と前記弁ボディの内壁との間を通って流入する燃料を前記第１噴孔および前記第２噴孔より噴霧する燃料噴射弁であって、
前記第１噴孔の出口側の開口面積を、前記第２噴孔の出口側の開口面積よりも大きくさせ、前記第１噴孔および前記第２噴孔の出口側の燃料圧力または燃料速度をほぼ等しくさせていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第２噴孔の出口側の開口面積は、前記第２噴孔の入口側の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第１噴孔の出口側の開口面積は、前記第１噴孔の入口側の開口面積よりも大きいことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第１噴孔の出口側の開口面積は、前記第１噴孔の入口側の開口面積とほぼ同じであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
弁座と、該弁座より中心軸側に位置する第１噴孔と、該第１噴孔よりさらに中心軸側に位置する第２噴孔とを有する弁ボディと、
前記弁ボディの内部に移動可能に収容され、前記弁座に対して離着座し、前記第１噴孔および前記第２噴孔を開閉する弁体と、を備え、
前記弁体を前記弁ボディの軸方向に沿って移動させることにより、前記弁体と前記弁ボディの内壁との間を通って流入する燃料を前記第１噴孔および前記第２噴孔より噴霧する燃料噴射弁であって、
前記第１噴孔から噴霧される燃料の噴霧形状の側壁に沿って空気流を形成する空気流形成手段が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
前記空気流形成手段は、燃料噴霧開始直前まで前記空気流を形成していることを特徴とする請求項５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記空気流形成手段は、燃料噴霧終了直後から前記空気流を形成することを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴孔の数を増やし、その配置を適切にすることにより噴霧燃料の微粒化を図っている燃料噴射弁が知られている（特許文献１）。この燃料噴射弁は、噴霧燃料を微粒化させることにより、噴霧燃料の気化促進、均質な混合気の形成を促進し、燃焼を良好にする。
【特許文献１】特開２０００−１０４６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、この燃料噴射弁では、時間と共に変化する噴霧燃料の燃料濃度までは考慮されておらず、特に、噴霧開始から十分時間が経過した時点の噴霧形状先端部分の中央付近の燃料濃度は、非常に高く、その周囲の燃料濃度は、非常に低い状態であり、燃料濃度に偏りが生じていた。
【０００４】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、時間と共に変化する噴霧燃料の燃料濃度の偏りを抑制することができる燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明では、弁座と、該弁座より中心軸側に位置する第１噴孔と、該第１噴孔よりさらに中心軸側に位置する第２噴孔とを有する弁ボディと、弁ボディの内部に移動可能に収容され、弁座に対して離着座し、第１噴孔および第２噴孔を開閉する弁体と、を備え、弁体を弁ボディの軸方向に沿って移動させることにより、弁体と弁ボディの内壁との間を通って流入する燃料を第１噴孔および第２噴孔より噴霧する燃料噴射弁であって、
第１噴孔の出口側の開口面積を、第２噴孔の出口側の開口面積よりも大きくさせ、第１噴孔および第２噴孔の出口側の燃料圧力または燃料速度をほぼ等しくさせていることを特徴としている。
【０００６】
燃料圧力と噴霧燃料の粒径との間には所定の関係があることは、一般的に知られており、燃料圧力が低ければ低いほど噴霧燃料の粒径は大きくなる。さらに、噴孔から噴霧された燃料粒子と粒子の周囲の気体との間には所定の関係があることは、一般的に知られており、粒径が小さいほど周囲の気体（空気）の影響を受けやすく、速度の低下割合が大きい。
【０００７】
上記した弁座、第１噴孔、第２噴孔が配置されている形式の燃料噴射弁では、弁体が弁座から離座し、燃料を噴霧する際、弁体と弁ボディの内壁とを通る燃料は、第１噴孔、第２噴孔の順で到達する。したがって、第１噴孔、第２噴孔の入口側の燃料圧力は、常に、第１噴孔の入口側の燃料圧力の方が大きくなる傾向にある。開口面積が第１噴孔、第２噴孔で同じであるとすると、それぞれの噴孔から噴霧される燃料の粒径は、入口側の燃料圧力の低い第２噴孔の方が大きくなる。
【０００８】
それぞれの噴孔から噴霧される燃料の粒径が異なると、同時期に噴霧された燃料は、周囲の気体の影響を受け、時間と共に到達距離が異なってくる。特に、噴霧形状先端部分の中央付近の燃料濃度は、非常に高く、その周囲の燃料濃度は、非常に低い状態となり、燃料濃度に偏りが生じていた。
【０００９】
本発明では、第１噴孔の出口側開口面積を第２噴孔の出口側開口面積よりも大きくし、第１、第２噴孔の出口側の燃料圧力または燃料速度が等しくなるようにしている。これにより、各噴孔から同時期に噴霧される燃料の粒径が揃い、噴霧形状先端部分の燃料濃度に偏りを抑制することができる。
【００１０】
また、本発明の請求項２に記載されているように、第２噴孔の出口側の開口面積を第２噴孔の入口側の開口面積よりも小くさせると、入口側と出口側の開口面積が同じ形式の噴孔を有する従来の燃料噴射弁に比べ、噴霧初期に噴霧される燃料の粒径を小さくすることができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明では、第１噴孔の出口側の開口面積は、第１噴孔の入口側の開口面積よりも大きいことを特徴としている。また、本発明の請求項４に記載の発明では、第１噴孔の出口側の開口面積は、第１噴孔の入口側の開口面積とほぼ同じであることを特徴としている。請求項３、請求項４に記載されているように第１噴孔の出口側および入口側の開口面積を定めることにより、各噴孔の出口側の燃料圧力または燃料速度を等しくすることができる。
【００１２】
本発明の請求項５に記載の発明では、弁座と、該弁座より中心軸側に位置する第１噴孔と、該第１噴孔よりさらに中心軸側に位置する第２噴孔とを有する弁ボディと、
弁ボディの内部に移動可能に収容され、弁座に対して離着座し、第１噴孔および第２噴孔を開閉する弁体と、を備え、弁体を弁ボディの軸方向に沿って移動させることにより、弁体と弁ボディの内壁との間を通って流入する燃料を第１噴孔および第２噴孔より噴霧する燃料噴射弁であって、
第１噴孔から噴霧される燃料の噴霧形状の側壁に沿って空気流を形成する空気流形成手段が設けられていることを特徴としている。
【００１３】
この構成によれば、燃料噴射弁には、第１噴孔から噴霧される噴霧形状の側壁に沿って空気流を形成する空気流形成手段が設けられているので、噴霧される燃料は、形成される空気流によって引きずられる。従来の燃料噴射弁では到達することができなかった場所まで燃料を運ぶことができるので、噴霧形状先端部分の燃料濃度の偏りを防ぐことができる。
【００１４】
請求項６に記載されているように、空気流形成手段は、燃料噴霧開始直前まで空気流を形成することが好ましい。これは、燃料が噴霧された後も空気流を形成し続けると、噴霧初期の燃料だけでなく噴霧中期および後期の燃料も空気流に引きずられてしまい、噴霧形状の噴霧付近から中腹部分にかけての燃料濃度が小さくなるからである。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明では、空気流形成手段は、燃料噴霧終了直後から空気流を形成することを特徴としている。この構成によれば、噴霧後に形成される空気流により、噴孔付近に付着している燃料を除去することができる。これにより、燃焼室からの熱により噴孔付近にデポジットが発生するという問題を回避することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施形態を図に基づいて説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
ガソリンエンジンに本発明の燃料噴射弁を適用した第１実施形態を、図１から図８に示す。図１は、本発明の第１実施形態によるガソリンエンジン用の燃料噴射弁の断面図である。図２は、燃料噴射弁の噴孔付近の断面図である。図３は、図２に示す燃料噴射弁の噴孔付近の断面の模式図である。図４は、噴孔付近の平面図である。
【００１８】
図１に示すように、燃料噴射弁１のケーシング１１は、磁性パイプ１２、固定鉄心３０、スプール４０に巻回したコイル４１等を覆うモールド樹脂である。弁ボディ１３は磁性パイプ１２とレーザ溶接等により結合している。弁体としてのニードル弁２０は磁性パイプ１２および弁ボディ１３内に往復移動可能に収容されており、ニードル弁２０の当接部２１は弁ボディ１３に形成した弁座１３ａに着座可能である。
【００１９】
ニードル弁２０の当接部２１と反対側に設けられた接合部２２は可動鉄心３１と結合している。固定鉄心３０と非磁性パイプ３２、非磁性パイプ３２と磁性パイプ１２とはそれぞれレーザ溶接等により結合している。
【００２０】
アジャスティングパイプ３４の反燃料導入側にはニードル弁２０を弁座１３ａ方向に付勢するスプリング３５が配設されている。アジャスティングパイプ３４の軸方向位置を変更することによりニードル弁２０を付勢するスプリング３５の付勢力を調整することができる。
【００２１】
コイル４１は、軸方向に非磁性パイプ３２を挟むように位置する固定鉄心３０および磁性パイプ１２のそれぞれの端部と非磁性パイプ３２との周囲を覆うようにケーシング１１内に位置している。コイル４１はターミナル４２と電気的に接続されており、ターミナル４２に印加される電圧がコイル４１に加わる。
【００２２】
金属プレート４５、４６は、コイル４１が巻回されたスプール４０の周囲を覆うように配設されており、磁性パイプ１２、固定鉄心３０、可動鉄心３１とともに磁気回路を構成している。
【００２３】
コイル４１への通電がオンされると、固定鉄心３０側に可動鉄心３１を吸引可能な電磁吸引力がコイル４１に生ずる。この電磁吸引力によって可動鉄心３１が固定鉄心３０側に吸引されるとニードル弁２０も固定鉄心３０側に移動し、当接部２１が弁座１３ａから離座する。
【００２４】
コイル４１への通電がオフされ電磁吸引力が消滅するとスプリング３５の付勢力により弁座１３ａ側に可動鉄心３１およびニードル弁２０が移動し、当接部２１が弁座１３ａに着座する。
【００２５】
図２に示すように、弁ボディ１３の燃料噴射側端面に、薄板でカップ状に形成された噴孔部材２４が配設されている。噴孔部材２４は円板部２５と、円板部２５の外周縁で折り曲げられている折り曲げ部２６とを有する。円板部２５には図３に示すように複数の噴孔２５ａ、２５ｂが形成されている。図２に示すニードル弁２０が弁座１３ａから離座すると、各噴孔２５ａ、２５ｂから燃料が噴射される。本実施形態では、弁ボディ１３と噴孔２５ａ、２５ｂが形成されている噴孔部材２４は別部材として説明しているが、これらの部材は、一体的に形成されていても良い。噴孔２５ａ、２５ｂの配置については、後ほど説明する。
【００２６】
噴孔部材２４の出口側にカップ状に形成された保持部材２７が配設されている。噴孔部材２４と保持部材２７とはレーザ溶接されており、保持部材２７は噴孔部材２４を支持している。各噴孔から噴射される燃料が通過する貫通孔２７ａが保持部材２７に形成されている。スリーブ２８は円筒状に形成されており、噴孔部材２４および保持部材２７を覆っている。
【００２７】
次に、噴孔部材２４に形成される噴孔について説明する。図４に示すように、この実施形態では、１２個の噴孔が噴孔部材２４に形成されている。噴孔は、８個の噴孔２５ａと、４個の噴孔２５ｂとから構成されている。
【００２８】
各噴孔２５ａ、２５ｂは、噴孔部材２４の中心軸を中心とした径の異なる二つの同心円に沿って形成されている。噴孔２５ａは、噴孔２５ｂよりも径の大きい同心円上に沿って形成されている。なお、噴孔２５ａは、請求項１に記載の第１噴孔に相当し、噴孔２５ｂは、請求項１に記載の第２噴孔に相当する。
【００２９】
図３に示すように、各噴孔２５ａ、２５ｂの入口側、出口側の開口面積は、異なっている。噴孔２５ａの入口側の開口面積は、出口側の開口面積よりも小さくなっており、噴孔２５ｂの入口側の開口面積は、出口側の開口面積よりも大きくなっている。本実施形態では、噴孔の形状は、いずれも楕円形となっているが、円形でももちろん良い。
【００３０】
また、噴孔２５ａの出口側の開口面積は、噴孔２５ｂの出口側の開口面積よりも大きく形成されている。このように、各出口側の開口面積を定めることにより、各噴孔２５ａ、２５ｂから噴霧される燃料の燃料圧力または燃料速度をほぼ等しくすることができる。具体的には、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側の開口面積は、出口側から噴霧される燃料の燃料圧力または燃料速度が等しくなるように、各出口側の開口面積を定めている。開口面積を定める方法についての考え方は後ほど説明する。
【００３１】
次に、各噴孔から噴霧される燃料が形成する噴霧形状、ならびに噴霧燃料の濃度について、従来の燃料噴射弁と比較して説明する。
【００３２】
まず、従来の燃料噴射弁について説明する。従来の燃料噴射弁を図１４に示す。図１４は、従来の燃料噴射弁の噴孔付近の断面図の模式図である。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する点のみを説明する。
【００３３】
図１４に示すように、従来の燃料噴射弁の噴孔は、第１実施形態の噴孔と同様、噴孔部材２４に形成されている。噴孔は、噴孔２５ａと、噴孔２５ｂとから構成されている。
【００３４】
各噴孔２５ａ、２５ｂは、噴孔部材２４の中心軸を中心とした径の異なる二つの同心円に沿って形成されている。噴孔２５ａは、噴孔２５ｂよりも径の大きい同心円上に沿って形成されている。なお、噴孔２５ａは、第１実施形態の噴孔２５ａに相当し、噴孔２５ｂは、噴孔２５ｂに相当する。図１４に示すように、各噴孔２５ａ、２５ｂの入口側、出口側の開口面積は、全て等しくなっている。
【００３５】
図５は、ニードル弁が弁座から離座し、再び着座するまでの噴孔の入口側、出口側の圧力変化を示したグラフである。各噴孔２５ａ、２５ｂの入口側の圧力の状態は、図５の破線で示すように、ニードル弁２０が弁座１３ａから離座し、再び着座するまでの間、常に噴孔２５ｂの入口側圧力の方が低い値を示している。これは、各噴孔２５ａ、２５ｂに供給される際の燃料の流入経路によるためだと考えられる。燃料噴射弁１に供給される燃料は、ニードル弁２０と弁ボディ１３の内壁との間を通り、その後、噴孔２５ａ、噴孔２５ｂの順序で供給される。このため、噴孔２５ｂの入口側圧力は、噴孔２５ａの入口側圧力よりも低い値を示す。
【００３６】
各噴孔２５ａ、２５ｂの出入口の開口面積は、全て等しいので、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側圧力は、図５中の一点鎖線に示すようになる。出口側圧力の値は、上記入口側圧力の値とほぼ同じとなっている。圧力の傾向は、各噴孔２５ａ、２５ｂの入口側圧力の傾向と同じである。噴孔２５ｂの出口側圧力は、噴孔２５ａの出口側圧力よりも低い値を示す。
【００３７】
燃料圧力と噴霧燃料の粒径との間には所定の関係があることは、一般的に知られており、図１５に示すように燃料圧力が低ければ低いほど噴霧燃料の粒径は大きくなる。さらに、噴孔から噴霧された燃料粒子とその粒子周囲の気体との間には所定の関係があることも、一般的に知られており、図１６に示すように粒径が小さいほど周囲の気体（空気）の影響を受けやすく、速度の低下割合が大きい。
【００３８】
従来の燃料噴射弁の各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側圧力は上記のように差があるので、各噴孔２５ａ、２５ｂから同時期に噴霧される燃料の粒径は異なる。噴孔２５ｂから噴霧される燃料の粒径は、噴孔２５ａから噴霧される燃料の粒径よりも大きくなる。
【００３９】
噴霧初期に各噴孔２５ａ、２５ｂから噴霧された燃料は、粒径の大きさの違いにより、噴霧燃料の速度の低下割合が異なるので、噴霧された燃料で形成される噴霧形状の先端部分は、図６の破線で示すような形状となる。以下、噴霧される燃料が進む方向を噴霧方向といい、噴霧方向に対して垂直な方向を水平方向という。
【００４０】
図７は、噴霧形状の先端部分における水平方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。図８は、噴霧形状の中央付近における噴霧方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。ここでいう燃料濃度とは、噴霧形状内の単位体積当りの燃料量である。
【００４１】
図７に示すように、噴霧形状先端部分の水平方向の燃料濃度は、中央付近の値が非常に大きく、中央付近に偏っている（図中、破線参照）。噴霧初期の噴霧形状先端部分の水平方向の燃料濃度は、偏りがないが、時間と共に燃料濃度は変化し、最終的には、図６の破線で示すような噴霧形状となり、燃料濃度は、図７で示すように中央付近に偏ったものとなってしまう。これは、噴孔２５aから噴霧される燃料の粒径は、噴孔２５ｂから噴霧される燃料よりも小さく、噴孔２５ｂから噴霧された燃料よりも空気の影響を多く受けたためだと考えられる（図１６参照）。
【００４２】
また、図８に示すように、噴霧形状中央付近の噴霧方向の燃料濃度は、噴霧形状の先端ほど値が大きい（図中、破線参照）。これは、図５に示すように噴霧初期（開弁直後）の圧力は小さいためであり、この時期に噴霧される燃料の粒径は大きい。このため、噴霧形状先端部分の燃料濃度は大きいものとなる。
【００４３】
次に、本実施形態の燃料噴射弁について、上記従来の燃料噴射弁と比較しながら説明する。本実施形態の燃料噴射弁１に形成される各噴孔２５ａ、２５ｂは、前述したように形成されている。
【００４４】
前述したように噴霧される燃料の粒径は、噴孔の出口側燃料圧力が大きく係っているのが分かる。本実施形態は、このことを利用したものであり、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側開口面積を調節することで、噴孔の出口側燃料圧力を調節するものである。この出口側燃料圧力を調節することにより、各噴孔２５ａ、２５ｂから同時期に噴霧される燃料の粒径を揃えることができる。結果、従来の燃料噴射弁から噴霧される燃料の噴霧形状の燃料濃度の偏りを防止することができる。本実施形態は、このような考え方の上に成り立っている。
【００４５】
本実施形態の燃料噴射弁１においても、各噴孔２５ａ、２５ｂの入口側の燃料圧力は、従来の燃料噴射弁のそれと同じ傾向を示す（図５参照）。噴孔２５ａの入口側燃料圧力は、噴孔２５ｂの入口側燃料圧力よりも大きい。本実施形態では、それを踏まえ、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側開口面積の面積を定めている。具体的には、噴孔２５ａの出口側の開口面積を、噴孔２５ｂの出口側の開口面積よりも大きく形成している。これにより、図５に示すように各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側燃料圧力を等しくすることができ、同時期に噴霧される燃料の粒径を揃えることができる。なお、開口面積の決定に当っては、実際に各噴孔から出る粒子径を計測して定めても良いし、モデル式等を使用して定めても良い。
【００４６】
本実施形態の燃料噴射弁１から噴霧される燃料によって形成される噴霧形状は、図６の実線で示すような形状となる。そして、この噴霧形状先端部分の水平方向の燃料濃度は、図７の実線で示すようになり、噴霧方向の燃料濃度は、図８の実線で示すようになる。
【００４７】
本実施形態では、図７に示すように、噴霧形状先端部分の燃料濃度は、従来のものと比べ、中央付近での値は、小さくなり、反対にその周囲では、値が大きくなっている。全体的に見ると燃料濃度の偏りが従来に比べ解消されている。
【００４８】
本実施形態では、噴孔２５ａの出口側開口面積を、噴孔２５ｂの出口側開口面積よりも大きく形成され、かつ、噴孔２５ａは、その入口側開口面積よりも出口側開口面積を大きく、噴孔２５ｂは、その入口側開口面積よりも出口側開口面積を小さく形成されている。これにより、噴孔２５ａの出口側燃料圧力は、従来に比べ小さくなり、粒径は大きくなる。噴孔２５ｂの出口側燃料圧力は、従来に比べ大きくなり、粒径は小さくなる。
【００４９】
これにより、噴霧形状先端部分の中央付近の燃料濃度は、従来に比べ小さくなり、その周囲の燃料濃度は、従来に比べ大きくなり、燃料濃度の偏りが解消する。
【００５０】
さらに、噴霧方向の先端部分の燃料濃度も、従来に比べ小さくなり、噴霧方向の燃料濃度の方よりも従来に比べ解消される（図８参照）。噴霧形状先端部分の燃料濃度と、燃料濃度が最も小さい部分の濃度差（ΔＤ）は、従来の濃度差（Δｄ）に比べ小さくなっている。
【００５１】
また、同時期に噴霧される燃料の粒子を揃える点のみを重視すれば、図９や図１０に示すように、噴孔２５ａ、２５ｂを定めても良い。図９では、噴孔２５ｂは、本実施形態と同様に入口側開口面積よりも出口側開口面積が小さく形成され、噴孔２５ａは、入口側開口面積と出口側開口面積とが同じ面積となるように形成されている。図１０では、噴孔２５ａは、本実施形態と同様に入口側開口面積よりも出口側開口面積が大きく形成され、噴孔２５ｂは、入口側開口面積と出口側開口面積とが同じ面積となるように形成されている。いずれの場合も、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側開口面積の関係は、噴孔２５ａの方が大きく形成されている。
【００５２】
本実施形態では、各噴孔２５ａ、２５ｂの出口側の燃料圧力を等しくすることにより、同時期に噴霧される燃料の粒径を揃えて、燃料濃度の偏りを防止するものであったが、燃料圧力にかえて燃料速度を等しくすることでも本実施形態と同様な効果が得られる。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を図１１から図１３に基づいて説明する。本実施形態における燃料噴射弁を図１１に示す。図１２は、燃料噴射弁から噴霧される燃料の噴霧形状を示す図である。図１３は、噴霧形状の先端部分における水平方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。なお、第１実施形態と同一機能物は、同一符号を付す。ここでは、第１実施形態と相違する点のみを説明する。
【００５４】
燃料噴射弁１の噴孔部材２４に形成されている各噴孔２５ａ、２５ｂの開口面積は、入口側、出口側全て同じ開口面積となっている。燃料噴射弁１の先端には、請求項５に記載の空気流形成手段としての制御弁５０が設けられている。制御弁５０は、燃料噴射弁１から噴霧される燃料の噴霧形状の側壁部分に空気流５６を形成するものであり、ソレノイド５１、弁体５２、スプリング５３および外套５４からなっている。
【００５５】
外套５４は、スリーブ２８の外周に配置され、外套５４の内壁とスリーブ２８の外壁との間には、空気を通す空気通路５５が形成される。弁体５２は、略Ｌ字形の部品であり、空気通路５５を開閉するためのものである。この弁体５２は、外套５４に形成されたスリット５４ａにその一端が差し込まれ、弁体５２が水平方向に往復移動することにより、空気通路５５を開閉する。
【００５６】
ソレノイド５１は、弁体５２の外壁側に配置され、ソレノイド５１への通電がオンされると、弁体５２を吸引する。弁体５２は、ソレノイド５１に吸引されると空気通路５５を開放し、噴霧形状の側壁部分に空気流５６が形成される。弁体５２の内壁側には、スプリング５３が配置されている。ソレノイド５１への通電がオフされるとこのスプリング５３の付勢力により、弁体５２が空気通路５５を閉塞する。空気通路５５に供給される空気は、図示しないエアポンプ等から供給される。
【００５７】
次に、本実施形態の動作と効果とを図１２および図１３に基づいて説明する。ソレノイド５１への通電は、燃料噴射弁１から燃料が噴霧される前からオンとされ、燃料が噴霧される直前にオフとなる。ソレノイド５１へ通電されている期間、弁体５２が空気通路５５を開放するので、図１２に示すように噴霧形状の側壁部分に空気流５６を形成する。この空気流５６は、ソレノイド５１への通電がオフとなり、弁体５２が空気通路５５を閉塞した後でも、所定時間空気流５６は持続する。
【００５８】
空気流５６が形成されている状態で、燃料噴射弁１から燃料が噴霧されると、噴霧初期の空気流５６に近い部分の噴霧燃料は、この空気流５６に引きずられる。すると、図１２の実線で示すような噴霧形状となる。従来の燃料噴射弁１では、周囲の噴霧燃料の粒径は、中央付近の粒経よりも小さいため、燃料の到達距離が異なるが、本実施形態では、空気流５６を形成する制御弁５０を燃料噴射弁１の先端に配置しているので、周囲の噴霧燃料を空気流５６に引きずらせ、燃料の到達距離を延ばすことができる。これにより、図１３に示すように、噴霧形状先端部分の燃料濃度の偏りを防ぐことができる。
【００５９】
空気通路５５の閉塞タイミングを燃料噴射弁１から燃料が噴霧される直前までとすることが好ましい。燃料が噴霧された後も空気流５６を形成し続けると、噴霧初期の燃料だけでなく噴霧中期および後期の燃料も空気流５６に引きずられてしまい、噴霧形状の噴孔付近から中腹部分にかけての燃料濃度が小さくなるからである。
【００６０】
また、燃料噴射弁１から噴霧が停止した直後に、弁体５２を駆動させ、空気通路５５を開放し、空気流５６を形成しても良い。これによれば、噴霧後に円板部２５に付着する燃料を除去することができる。その結果、燃焼室からの熱により噴孔付近にデポジットが発生するという問題を回避することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態によるガソリンエンジン用の燃料噴射弁の断面図である。
【図２】燃料噴射弁の噴孔付近の断面図である。
【図３】図２に示す燃料噴射弁の噴孔付近の断面の模式図である。
【図４】図２に示す燃料噴射弁の噴孔付近の平面図である。
【図５】ニードル弁が弁座から離座し、再び着座するまでの噴孔の入口側、出口側の圧力変化を示したグラフである。
【図６】燃料噴射弁から噴霧される燃料の噴霧形状を示す図である。
【図７】噴霧形状の先端部分における水平方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。
【図８】噴霧形状の中央付近における噴霧方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。
【図９】第１実施形態の他の実施形態による燃料噴射弁の噴孔付近の断面の模式図である。
【図１０】第１実施形態の他の実施形態による燃料噴射弁の噴孔付近の断面の模式図である。
【図１１】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の噴孔付近の断面の模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁から噴霧される燃料の噴霧形状を示す図である。
【図１３】噴霧形状の先端部分における水平方向の位置と燃料濃度との関係を示すグラフである。
【図１４】従来の燃料噴射弁の噴孔付近の断面図の模式図である。
【図１５】噴孔から噴霧される燃料の粒径と、噴孔出口付近の燃料圧力との関係を示すグラフである。
【図１６】粒径が異なる燃料の速度の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
１        燃料噴射弁
１３      弁ボディ
１３ａ    弁座
２０      ニードル弁
２１      当接部
２４      噴孔部材
２５ａ    噴孔（第１噴孔）
２５ｂ    噴孔（第２噴孔）
５０      制御弁（空気流形成手段）
５１      ソレノイド
５２      弁体
５３      スプリング
５４      外套
【図１】
2006348841.tif 000003
【図２】
2006348841.tif 000004
【図３】
2006348841.tif 000005
【図４】
2006348841.tif 000006
【図５】
2006348841.tif 000007
【図６】
2006348841.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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