(57)【要約】【課題】時間が経過したとしても、燃料の残留を抑制する効果が低下しにくい燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁１０は、バルブボディ１２と、バルブボディ１２に接合されている噴孔キャップ１３と、バルブボディ１２に設けられている弁座１２１に対して離れる方向に移動したり近づく方向に移動したりするニードル弁１９とを備えている。噴孔キャップ１３の底壁１３１には複数の噴孔１４が貫通形成されている。後端面１３Ａにおける噴孔１４の開口を入口とし、先端面１３Ｂにおける噴孔１４の開口を出口とした場合、各噴孔１４は、出口が入口よりも径方向内側に位置するように、又は出口の径方向位置が入口の径方向位置と一致するように、バルブボディ１２の中心軸Ｓに対してそれぞれ傾斜している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブボディと、同バルブボディの先端に対向する噴孔プレートと、前記バルブボディに設けられている弁座に対して離れる方向に移動したり近づく方向に移動したりする弁体と、を備え、
前記弁体が前記弁座から離れているときに、前記噴孔プレートに設けられている複数の噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記弁座は、径方向内側の部位ほど前記噴孔プレートに近づくように傾斜しており、
前記噴孔プレートの両面のうち、前記バルブボディ側に位置する面を後端面とし、前記後端面とは反対側の面を先端面とし、前記後端面における前記噴孔の開口を入口とし、前記先端面における前記噴孔の開口を出口とした場合、
前記各噴孔は、前記出口が前記入口よりも径方向内側に位置するように、又は前記出口の径方向位置が前記入口の径方向位置と一致するように、前記バルブボディの中心軸に対してそれぞれ傾斜している
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、内燃機関に搭載される燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載されるように、燃焼噴射弁の先端部には、複数の噴孔が形成されている噴孔プレートが配置されている。そして、特許文献１に記載の燃料噴射弁では、各噴孔の壁面及び噴孔プレートの先端面にコーティングが施されている。こうした構成を採用することにより、燃料噴射弁の燃料噴射終了後に噴孔内や噴孔プレートの先端面に燃料が残りにくくなり、このような残留燃料に起因するデポジットが溜まりにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、各噴孔の壁面及び噴孔プレートの先端面に施されたコーティングは、時間の経過と共に特性が変化することがある。このようにコーティングの特性が変化すると、燃料噴射弁の燃料噴射終了後に噴孔内や噴孔プレートの先端面に燃料が残留することを抑制する効果が低下し、同噴孔内や噴孔プレートの先端面にデポジットが溜まりやすくなる。
【０００５】
本発明の目的は、時間が経過したとしても、燃料の残留を抑制する効果が低下しにくい燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための燃料噴射弁は、バルブボディと、同バルブボディの先端に対向する噴孔プレートと、バルブボディに設けられている弁座に対して離れる方向に移動したり近づく方向に移動したりする弁体と、を備え、弁体が弁座から離れているときに、噴孔プレートに設けられている複数の噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁を前提としている。この燃料噴射弁において、弁座は、径方向内側の部位ほど噴孔プレートに近づくように傾斜している。また、噴孔プレートの両面のうち、バルブボディ側に位置する面を後端面とし、後端面とは反対側の面を先端面とし、後端面における噴孔の開口を入口とし、先端面における噴孔の開口を出口とした場合、各噴孔は、出口が入口よりも径方向内側に位置するように、又は出口の径方向位置が入口の径方向位置と一致するように、バルブボディの中心軸に対してそれぞれ傾斜している。
【０００７】
上記構成によれば、弁体が弁座から離れると、弁体と弁座との間を上記のように傾斜している弁座に沿って燃料が流れ、噴孔プレートに設けられている各噴孔の入口近傍に達する。
【０００８】
燃料噴射弁が燃料を噴射する際には、噴孔内を燃料が通過することとなる。噴孔内においては、その壁面と燃料との間に表面張力が働く。このとき、噴孔内における燃料の流速が小さいと、上記表面張力によってバルブボディの後端面のうち噴孔の出口周辺の部分及び噴孔内に燃料が取り残されやすくなる。すなわち、噴孔内における燃料の流速が小さいほど、バルブボディの後端面のうち噴孔の出口周辺の部分及び噴孔内の残留燃料の量が多くなる。
【０００９】
ここで、出口が入口よりも径方向外側に位置するように構成されている噴孔を有する燃料噴射弁を比較例の燃料噴射弁とする。このような比較例の燃料噴射弁では、燃料噴射時において燃料が噴孔内に流入する際に、燃料の流動方向が大きく変わる。すなわち、噴孔内に燃料が流入するに際して大きな圧力損失が発生する。そのため、噴孔内に流入する前と比較して噴孔内での燃料の流速が大幅に低下する。
【００１０】
これに対し、上記構成では、各噴孔は、出口が入口よりも径方向内側に位置するように、又は出口の径方向位置が入口の径方向位置と一致するように、バルブボディの中心軸に対してそれぞれ傾斜している。そのため、燃料が噴孔内に流入する前と同噴孔内に流入した後とで燃料の流動方向が変化しにくく、噴孔内に流入する前と比較して噴孔内での燃料の流速の低下が抑制される。その結果、上記比較例の燃料噴射弁と比較し、噴孔内での燃料の流速が大きくなる。そのため、上記表面張力によって噴孔内に燃料が取り残されにくくなる。すなわち、燃料噴射弁の燃料噴射終了後に噴孔内に残る燃料の量を少なくすることができる。
【００１１】
なお、上記構成では、各噴孔の傾斜方向を上記のように工夫することで噴孔内に残る燃料の量を減少させるようにしているため、噴孔の壁面などにコーティングを施す場合とは異なり、燃料噴射弁を使用し続けても噴孔内に残る燃料の量の減少効果を持続させることができる。すなわち、上記燃料噴射弁によれば、時間が経過したとしても、燃料の残留を抑制する効果が低下しにくい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料噴射弁の一実施形態を示す断面図。
【図２】同燃料噴射弁における噴孔キャップの底壁の先端面を示す平面図。
【図３】図２における３−３線矢視断面図。
【図４】同燃料噴射弁における噴孔の入口と出口との位置関係を示す模式図。
【図５】同燃料噴射弁が燃料を噴射する様子を示す作用図。
【図６】別の実施形態の燃料噴射弁における噴孔キャップの底壁の先端面を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、内燃機関に搭載される燃料噴射弁の一実施形態を図１〜図５に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料噴射弁１０のハウジング１１は、図中上下方向である軸線方向に延びる筒状の本体部１１１を有している。この本体部１１１の先端部（図中下端部）には、略円筒形状をなすバルブボディ１２が図中下方に突出するように取り付けられている。バルブボディ１２の先端部には弁座１２１が設けられており、この弁座１２１は軸線方向において径方向内側の部位ほど先端に近づくように傾斜している。
【００１４】
また、バルブボディ１２には、有底略筒状をなす噴孔キャップ１３が接合されている。この噴孔キャップ１３は、バルブボディ１２の先端に対向する噴孔プレートとしての底壁１３１と、バルブボディ１２の外周面に対向する円筒部１３２とを有している。噴孔キャップ１３の底壁１３１の両面のうち、バルブボディ１２の先端に対向する面（図中上面）を「後端面１３Ａ」とし、後端面１３Ａとは反対側の面（図中下面）を「先端面１３Ｂ」とした場合、底壁１３１には、後端面１３Ａ及び先端面１３Ｂの双方に開口する複数の噴孔１４が形成されている。
【００１５】
ハウジング１１の本体部１１１の内部には、磁性体で構成されている固定鉄心１５が設けられている。この固定鉄心１５は、ハウジング１１に対して移動不能な状態で固定されており、本体部１１１の内部における固定鉄心１５とバルブボディ１２との間には、軸線方向に摺動する可動鉄心１６が設けられている。この可動鉄心１６は、コイルスプリング１７によって固定鉄心１５から離れる方向、すなわち先端側に付勢されている。
【００１６】
また、ハウジング１１の本体部１１１の内部における固定鉄心１５の外周側には、電磁コイル１８が設けられている。この電磁コイル１８への通電によって電磁力が発生すると、可動鉄心１６は、コイルスプリング１７からの付勢力に抗して固定鉄心１５に近づく方向に摺動するようになっている。一方、電磁コイル１８で電磁力が発生しなくなると、可動鉄心１６は、コイルスプリング１７からの付勢力によって固定鉄心１５から離れる方向に摺動するようになっている。
【００１７】
また、燃料噴射弁１０は、バルブボディ１２の内部を軸線方向に移動可能な弁体としてのニードル弁１９を備えている。このニードル弁１９は、可動鉄心１６に連結されており、可動鉄心１６とともに軸線方向に一体に移動するようになっている。そして、電磁コイル１８で電磁力が発生していないときにはニードル弁１９が弁座１２１に着座する一方、電磁コイル１８で電磁力が発生しているときにはニードル弁１９が弁座１２１から離れる方向に移動するようになっている。
【００１８】
次に、図２〜図５を参照し、各噴孔１４について説明する。
図２に示すように、噴孔キャップ１３の底壁１３１には、バルブボディ１２の中心軸Ｓを中心とする周方向に沿って配置される複数（図２では６つ）の噴孔１４が設けられている。なお、底壁１３１の後端面１３Ａにおける噴孔１４の開口を入口１４Ａといい、先端面１３Ｂにおける噴孔１４の開口を出口１４Ｂというものとする。そして、本実施形態では、バルブボディ１２の中心軸Ｓを中心とする径方向において、各噴孔１４の入口１４Ａの位置は全て同一となっている。
【００１９】
図３に示す断面は、図２における３−３線矢視断面図であり、バルブボディ１２の中心軸Ｓの延伸方向と中心軸Ｓに直交する方向の双方に沿うとともに入口１４Ａの中心を含む断面の一部である。そして、この断面において、弁座１２１の径方向内側の端部を通過するとともに、同径方向内側の端部における傾斜方向に延びる直線ＬＡ（図３では破線）が後端面１３Ａと交わる点を規定点Ｘとしたとする。この場合、図３に示すように、噴孔１４は、入口１４Ａが規定点Ｘよりも径方向内側に位置するように配置されている。なお、中心軸Ｓを中心とする径方向において、図３に示す噴孔１４以外の他の噴孔１４の入口１４Ａの位置は、図３に示す噴孔１４の入口１４Ａの位置と一致している。
【００２０】
また、図２に示すように、全ての噴孔１４では、出口１４Ｂが、バルブボディ１２の中心軸Ｓを中心とする径方向及び周方向の双方で入口１４Ａとずれている。すなわち、出口１４Ｂは、周方向において入口１４Ａよりも図中時計回り方向側であって、且つ、径方向において入口１４Ａよりも内側に位置している。
【００２１】
具体的には、図５に示すように、バルブボディ１２の中心軸Ｓに対する弁座１２１の傾斜角を「弁座傾斜角αｓ」とし、バルブボディ１２の中心軸Ｓに対する噴孔１４の延伸方向の傾斜角を「噴孔傾斜角αｈ」とした場合、噴孔傾斜角αｈは、以下に示す関係式（式１）を満たしている。
【００２２】
１０°≦αｈ≦αｓ＋１５°  ・・・（式１）
噴孔傾斜角αｈが１０°未満である場合、及び、噴孔傾斜角αｈが弁座傾斜角αｓと１５°との和よりも大きい場合、噴孔傾斜角αｈと弁座傾斜角αｓとの角度差が大きくなりすぎてしまう。この場合、燃料噴射弁１０から燃料が噴射されるときに、弁座１２１に沿って流れる燃料の流動方向と、噴孔１４内での燃料の流動方向とのずれが大きくなり、バルブボディ１２内から噴孔１４内に流入する過程で圧力損失が高くなり、噴孔１４内での燃料の流速が小さくなるおそれがある。そのため、各噴孔１４を、上記関係式（式１）を満たすようにそれぞれ構成している。
【００２３】
また、図４に示すように、バルブボディ１２の中心軸Ｓと噴孔１４の入口１４Ａとを通過する直線を「基準直線Ｌ１」とした場合、中心軸Ｓに直交する平面上において、基準直線Ｌ１に対する噴孔１４の延伸方向の傾斜角βは、９０°よりも大きく、且つ２７０°未満の角度となっている。なお、本実施形態では、各噴孔１４における入口１４Ａの径方向位置と出口１４Ｂの径方向位置とのずれ量、すなわち傾斜角βは全て同じとなっている。
【００２４】
次に、図５を参照し、本実施形態の燃料噴射弁１０の作用を効果とともに説明する。
電磁コイル１８への通電によって電磁力が発生すると、ニードル弁１９が弁座１２１から離れる。すると、図５に矢印で示すように、ニードル弁１９と弁座１２１との間を、傾斜している弁座１２１に沿って燃料が流れ、噴孔キャップ１３の底壁１３１に設けられている各噴孔１４の入口１４Ａ近傍に燃料が達する。なお、弁座１２１が上記のように傾斜しているため、このように入口１４Ａ近傍に達した燃料の流動方向は、径方向内側に向かう成分を含んでいる。
【００２５】
燃料噴射弁１０が燃料を噴射する際には、噴孔１４内を燃料が通過することとなる。噴孔１４内においては、その壁面と燃料との間で生じる表面張力が、噴孔１４内に燃料を残留させるための力として作用する。このとき、噴孔１４内における燃料の流速が小さいほど、燃料噴射の終了後における噴孔１４内の残留燃料の量が多くなる。
【００２６】
ここで、出口が入口よりも径方向外側に位置するように構成されている噴孔を有する燃料噴射弁を比較例の燃料噴射弁とする。このような比較例の燃料噴射弁では、燃料噴射時において燃料が噴孔内に流入する際に、燃料の流動方向が大きく変わる。すなわち、噴孔内に燃料が流入するに際して大きな圧力損失が発生する。そのため、噴孔内に流入する前と比較して噴孔内での燃料の流速が大幅に低下する。
【００２７】
これに対し、本実施形態では、各噴孔１４は、出口１４Ｂが入口１４Ａよりも径方向内側に位置するようにそれぞれ傾斜している。そのため、弁座１２１に沿って流れた燃料の流動方向をあまり変えることなく、同燃料を噴孔１４内に流入させることができる。また、燃料が噴孔１４内に流入する前と噴孔１４内に流入した後とで燃料の流動方向があまり変化しない。その結果、噴孔１４内に流入する前と比較して噴孔１４内での燃料の流速の低下が抑制される。その結果、比較例の燃料噴射弁と比較し、噴孔１４内での燃料の流速が大きくなる。そのため、上記表面張力によって噴孔１４内に燃料が取り残されにくくなる。すなわち、燃料噴射弁１０の燃料噴射終了後に噴孔１４内に残る燃料の量を少なくすることができる。
【００２８】
なお、本実施形態では、各噴孔１４の傾斜方向を上記のように工夫することで噴孔１４内に残る燃料の量を減少させるようにしているため、噴孔１４の壁面などにコーティングを施す場合とは異なり、燃料噴射弁１０を使用し続けても噴孔１４内に残る燃料の量の減少効果を持続させることができる。すなわち、時間が経過したとしても、燃料の残留を抑制する効果が低下しにくい。
【００２９】
ちなみに、出口１４Ｂの周方向位置が入口１４Ａの周方向位置と一致するように、すなわち上記傾斜角βが「１８０°」となるように全ての噴孔１４が構成されている場合、各噴孔１４から噴射された燃料を拡散させにくい。この点、本実施形態では、全ての噴孔１４は、出口１４Ｂの周方向位置が入口１４Ａの周方向位置とずれるように構成されている。そのため、出口１４Ｂの周方向位置が入口１４Ａの周方向位置と一致するように全ての噴孔１４が構成される場合と比較し、各噴孔１４内における残留燃料の量を少なくしつつ、燃料噴射弁１０から噴射される燃料を拡散させることができる。
【００３０】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態に変更してもよい。
・上記関係式（式１）を満たすこと、及び、傾斜角βが９０°よりも大きく、且つ２７０°未満の角度であることの双方が成立しているのであれば、噴孔１４は、出口１４Ｂの径方向位置が入口１４Ａの径方向位置と一致するように、バルブボディ１２の中心軸Ｓに対して傾斜する構成であってもよい。この場合であっても、噴孔１４内の燃料の流速を、上記比較例の燃料噴射弁における噴孔内の燃料の流速よりも大きくすることができる。したがって、上記実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００３１】
・上記実施形態では、各噴孔１４は、上記傾斜角βが全て同一角度となるように構成されている。しかし、出口１４Ｂが入口１４Ａよりも径方向内側にするように全ての噴孔１４が構成されているのであれば、各噴孔１４のうち、一部の噴孔１４における上記傾斜角βが、他の噴孔１４の上記傾斜角βと相異していてもよい。また、上記傾斜角βが噴孔１４毎に異なっていてもよい。
【００３２】
・出口１４Ｂが入口１４Ａよりも径方向内側に位置するように、バルブボディ１２の中心軸Ｓに対して各噴孔１４がそれぞれ傾斜するように構成されているのであれば、例えば図６に二点鎖線で囲まれている噴孔１４のように、出口１４Ｂの周方向位置が入口１４Ａの周方向位置と一致する、すなわち上記傾斜角βが「１８０°」となるような噴孔１４を、噴孔キャップ１３の底壁１３１に設けてもよい。
【００３３】
・噴孔１４の入口１４Ａの径方向位置は、上記規定点Ｘよりも径方向内側に位置するのであれば、一部の噴孔１４の入口１４Ａの径方向位置が他の噴孔１４の入口１４Ａの径方向位置と相異していてもよい。また、入口１４Ａの径方向位置を噴孔１４毎に異ならせるようにしてもよい。
【００３４】
・上記実施形態では、噴孔１４は、入口１４Ａが規定点Ｘよりも径方向内側に位置するように配置されているが、これに限らず、噴孔１４を、入口１４Ａの径方向位置が規定点Ｘの径方向位置と一致するように配置するようにしてもよい。例えば、全ての噴孔１４を、入口１４Ａの径方向位置が規定点Ｘの径方向位置と一致するようにそれぞれ配置するようにしてもよいし、一部の噴孔１４のみを、入口１４Ａの径方向位置が規定点Ｘの径方向位置と一致するように配置するようにしてもよい。
【００３５】
また、噴孔１４を、入口１４Ａが規定点Ｘよりも径方向外側に位置するように配置するようにしてもよい。例えば、全ての噴孔１４を、入口１４Ａが規定点Ｘよりも径方向外側に位置するようにそれぞれ配置するようにしてもよいし、一部の噴孔１４のみを、入口１４Ａが規定点Ｘよりも径方向外側に位置するように配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１０…燃料噴射弁、１２…バルブボディ、１２１…弁座、１３１…底壁、１３Ａ…後端面、１３Ｂ…先端面、１４…噴孔、１４Ａ…入口、１４Ｂ…出口、１９…ニードル弁。
【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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