(57)【要約】【課題】各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することができるインジェクタを提供する。【解決手段】ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａの同一円周上に等間隔で各噴孔３の内周面側開口３１を開口する。そして、この内周面側開口３１の形状を、ニードル弁の摺動軸ｎ方向から見て全て同一径の真円形状に形成している。また、各噴孔３の先端側に、外周面側開口３２の開口面積を内周面側開口３１の開口面積よりも拡張する拡張部３３を設け、この拡張部３３を、内周面側開口３１に対し段差状に拡張幅を拡げた段差形状に形成している。更に、各噴孔３の内周面側開口３１から拡張部３３までの噴孔長を、各噴孔３毎に全て同じ長さに設定している。【選択図】図３
2008014216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルボディと、上記ノズルボディの内部に摺動自在に収容されたニードル弁と、上記ノズルボディの先端に設けられ、このノズルボディの内周面から外周面に対し特定の方向へ向けて貫通する複数の噴孔とを備えた燃料噴射弁において、
上記ノズルボディの内周面に開口する各噴孔の内周面側開口は、上記ノズルボディの内周面の略同一円周上に等間隔に配置されているとともに、上記ニードル弁の摺動軸方向から見て全て同一形状に形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
上記各噴孔の先端側には、上記外周面側開口の開口面積を上記内周面側開口の開口面積よりも拡張する拡張部が設けられ、
上記拡張部は、上記内周面側開口に対し段差状に拡張幅を拡げた段差形状、または上記内周面側開口に対しテーパ状に拡がるテーパ形状に形成されて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において、
上記各噴孔の内周面側開口から上記拡張部までの噴孔長は、上記各噴孔毎に全て同じ長さに設定され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、ノズルボディの先端に複数の噴孔を有する燃料噴射弁に関し、詳しくは、各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキを低減させる対策に係る。
【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料噴射弁は、ノズルボディと、上記ノズルボディの内部に摺動自在に収容されたニードル弁と、上記ノズルボディの先端に設けられ、このノズルボディの内周面から外周面に貫通する複数の噴孔とを備え、上記ニードル弁が上記ノズルボディの内周面に着座することにより上記各噴孔から噴射される燃料の噴霧が遮断される一方、上記ニードル弁が上記ノズルボディの内周面から離脱することにより各噴孔からの燃料の噴霧が許容されるようになっている。
【０００３】
ところで、燃料噴射弁にあっては、各噴孔から噴射される燃料を特定の方向へ向けて噴霧するようにしたものがある。
【０００４】
その場合、加工の簡易さから、ニードル弁の摺動軸（燃料噴射弁の中心軸）に対し特定方向に偏った位置に噴孔がそれぞれ設けられることがある。
【０００５】
しかし、各噴孔がニードル弁の摺動軸に対し特定方向に偏った位置に設けられていると、ニードル弁の摺動軸に対し特定方向に偏った位置からの燃料の噴射がなされるため、燃料を噴射する際にニードル弁の摺動軸に対し特定方向に偏った位置へ向かう燃料の流れが発生し、ノズルボディの先端部付近での内部圧力がニードル弁の摺動軸に対し特定方向でのみ減少してアンバランスなものとなり、ニードル弁が特定方向側（各噴孔側）に偏ってしまうことになる。このため、ニードル弁のリフト量が小さい領域や、各噴孔のうちのニードル弁との間隔が小さくなる噴孔では、内周面側開口がニードル弁によって塞がれ、各噴孔から噴射される燃料の噴霧に大きなバラツキが生じることになる。
【０００６】
そこで、従来、ノズルボディの内周面に開口する各噴孔の内周面側開口を、ノズルボディの内周面の略同一円周上に等間隔に配置することにより、ニードル弁の摺動軸に対する特定方向からのみの偏った燃料の噴射を無くし、ニードル弁の周囲全域に亘って燃料の流れを均一に発生させて、ノズルボディの先端部付近でのニードル弁の摺動軸に対する内部圧力のバランスを保ってニードル弁の偏りを防止し、各噴孔から噴射される燃料の噴霧の大きなバラツキを抑制するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−７６７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来のものでは、各噴孔の内周面側開口がノズルボディの内周面の略同一円周上に等間隔に配置されているため、各噴孔の内周面側開口を起点にして外周面側開口を特定方向へ向かうようにそれぞれ設けると、各噴孔の内周面側開口の形状が箇々に異なることになり、各噴孔の内周面側開口に流れ込む燃料にそれぞれ異なる旋回流が発生し、各噴孔から噴射される燃料の噴霧にバラツキが生じてしまうことになり、効果的な対策とはなり得ないものであった。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することができる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】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明では、ノズルボディと、上記ノズルボディの内部に摺動自在に収容されたニードル弁と、上記ノズルボディの先端に設けられ、このノズルボディの内周面から外周面に対し特定の方向へ向けて貫通する複数の噴孔とを備えた燃料噴射弁を前提とする。そして、上記ノズルボディの内周面に開口する各噴孔の内周面側開口を、上記ノズルボディの内周面の略同一円周上に等間隔に配置するとともに、上記ニードル弁の摺動軸方向から見て全て同一形状に形成している。
【００１０】
この特定事項により、ノズルボディの内周面に対する各噴孔の内周面側開口の形状がニードル弁の摺動軸方向から見て全て同一形状に形成されているので、各噴孔の内周面側開口に流れ込む燃料にそれぞれ異なる旋回流が発生することがなく、燃料が同じ旋回流によって各噴孔の内周面側開口に流れ込み、各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することが可能となる。
【００１１】
また、上記各噴孔の先端側に、上記外周面側開口の開口面積を上記内周面側開口の開口面積よりも拡張する拡張部を設け、上記拡張部を、上記内周面側開口に対し段差状に拡張幅を拡げた段差形状、または上記内周面側開口に対しテーパ状に拡げたテーパ形状に形成している場合には、段差形状となる拡張部によって、各噴孔の先端側での急な拡張による負圧を利用して各噴孔から噴射された燃料の噴霧の広がり角度を拡大させることが可能となり、テーパ形状となる拡張部によって、コアンダ効果を利用して各噴孔から噴射された燃料の噴霧の広がり角度を拡大させることが可能となる。しかも、段差形状となる拡張部の拡張幅をコントロールしたり、テーパ形状となる拡張部のテーパ角度をコントロールしたりすることにより、各噴孔から噴射される燃料の噴霧の広がり角度をコントロールすることが可能となる。
【００１２】
その上、段差形状となる拡張部によって、各噴孔周辺の肉厚が薄くなり、その肉厚が薄くなった噴孔周辺において流動する燃料により各噴孔周辺が冷却されて温度低下し、筒内直噴用燃料噴射弁に固有の各噴孔周辺へのデポジット付着を効果的に低減させることも可能となる。
【００１３】
更に、上記各噴孔の内周面側開口から上記拡張部までの噴孔長を、上記各噴孔毎に全て同じ長さに設定している場合には、各噴孔がノズルボディの内周面から外周面に対し特定の方向へ向けて貫通しているために各噴孔間でのノズルボディの内周面から外周面までの長さに差が生じていても、拡張部の深さによって各噴孔の噴孔長が全て同じ長さに揃えられ、各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキをより効果的に低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
以上、要するに、ノズルボディの内周面に対する各噴孔の内周面側開口の形状をニードル弁の摺動軸方向から見て全て同一形状に形成することで、同じ旋回流によって燃料を各噴孔の内周面側開口に流れ込ませ、各噴孔から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１に係る燃料噴射弁としてのインジェクタを備えたエンジンの断面図であって、このインジェクタ１はエンジン２のシリンダヘッド２０に取り付けられている。インジェクタ１は、シリンダブロック２１の内周面と、シリンダヘッド２０の内周面と、ピストン２２の上端面とで形成される燃焼室２３に直接燃料を噴射する直噴ガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。インジェクタ１の噴射圧力は、１ＭＰａから３０ＭＰａである。インジェクタ１から噴射する燃料の噴霧は、図１に破線で示すように扁平な扇状噴霧ｍ１である。この扇状噴霧ｍ１は、インジェクタ１のニードル弁１１が弁座１２（後述する）に着座する方向に沿ったインジェクタ１の軸線ｍ０から噴射方向に向かうにしたがい離れ、軸線ｍ０に対し傾斜している。この場合、インジェクタ１の軸線ｍ０に対し扇状噴霧ｍ１を傾斜させる最適な角度を設定することによって、点火プラグ２４、あるいは燃焼室２３を形成するピストン２２およびシリンダブロック２１の内壁面に扇状噴霧ｍ１が付着し液状となることを抑制できるようにしている。
【００１７】
図２に示すように、インジェクタ１のノズルボディ１３は、燃料流れ方向の下流端となる先端（図２では下端）において内周面が縮径する円錐面１３ａ（内周面）を有している。この円錐面１３ａには、ノズルボディ１３の内部に摺動自在に収容されたニードル弁１１が着座可能な弁座１２が形成されている。また、図３に示すように、円錐面１３ａの弁座１２よりも先端側には、同一円周上に等間隔で６つの噴孔３，３，…が形成されている。各噴孔３はドリル加工、レーザ加工または放電加工により形成されている。そして、ニードル弁１１が弁座１２に着座すると各噴孔３からの燃料噴射が遮断され、ニードル弁１１が弁座１２から離座すると各噴孔３からの燃料噴射が許容されて燃料が噴霧されるようになっている。
【００１８】
また、図２に示すように、ノズルボディ１３の燃料流れ方向上流側となる基端側（図２では上側）の内周壁には、筒部材１５が挿入されている。この筒部材１５は、溶接によりノズルボディ１３に固定されている。また、筒部材１５は、燃料流れ方向下流側（図２では下側）から順に設けられた、第１磁性筒部１５ａ、非磁性筒部１５ｂおよび第２磁性筒部１５ｃにより構成されている。非磁性筒部１５ｂは、第１磁性筒部１５ａと第２磁性筒部１５ｃとの磁気的短絡を防止するようになっている。
【００１９】
ニードル弁１１の基端部１１ａ（図２では上端部）には、可動コア１６が溶接されて固定されている。この可動コア１６は、磁性材料により円筒状に形成され、ニードル弁１１とともに往復移動する。可動コア１６の筒壁を貫通する流出孔１６ａは、可動コア１６の筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【００２０】
また、筒部材１５内には、可動コア１６の燃料流れ方向上流側（図２では上側）より固定コア１７が挿入されている。この固定コア１７は、磁性材料により円筒状に形成され、筒部材１５に対し溶接により固定されている。この場合、固定コア１７は、可動コア１６と向き合っている。
【００２１】
固定コア１７内には、アジャスティングパイプ１８が圧入され、内部に燃料通路を形成している。また、アジャスティングパイプ１８と可動コア１６との間には、この両者１８，１６に係止されたスプリング１４が縮装されている。そして、アジャスティングパイプ１８の圧入量を調整することにより、可動コア１６に加わるスプリング１４の荷重を変更できるようになっている。このスプリング１４の付勢力により可動コア１６およびニードル弁１１が弁座１２に向けて付勢されている。
【００２２】
また、筒部材１５の外周側には、コイル４１が設けられている。このコイル４１は、スプール４２に巻回されている。ターミナル４３は、コネクタ４４にインサート成形され、コイル４１と電気的に接続している。そして、コイル４１に通電すると、可動コア１６と固定コア１７との間に磁気吸引力が働き、スプリング１４の付勢力に抗して可動コア１６が固定コア１７側に吸引されるようになっている。これにより、ニードル弁１１が弁座１２から離座するようになっている。
【００２３】
固定コア１７の燃料流れ方向上流側（図２では上側）にはフィルタ４５が設置されており、インジェクタ１に供給される燃料中の異物が除去されるようになっている。そして、固定コア１７内にフィルタ４５を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ１８内の燃料通路、可動コア１６内の燃料通路、流出孔１６ａ、ノズルボディ１３の内周壁とニードル弁１１の外周壁との間を順次通過するようになっている。また、ニードル弁１１が弁座１２から離座すると、ニードル弁１１と弁座１２との間に形成される開口流路を燃料が通過し、各噴孔３に導かれる。
【００２４】
次に、ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａに形成されている噴孔３，３，…を図３ないし図６に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図３に示すように、各噴孔３は、インジェクタ１の軸線ｍ０に対する扇状噴霧ｍ１の傾斜角度が最適な角度となるように、ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａ（内周面）から外周面１３ｂに対し特定の方向へ向けてそれぞれ貫通している。この場合、図４に示すように、円錐面１３ａに開口する各噴孔３の内周面側開口３１′（後述する放電加工を行う前の内周面側開口）は、ノズルボディ１３の円錐面１３ａの同一円周上に等間隔に配置され、各噴孔３の内周面側開口３１′を起点にして外周面側開口３２を特定方向へ向かうようにそれぞれ設けられているため、各噴孔３の内周面側開口３１′の形状が箇々に異なる楕円形状を呈することになる。このため、図５に示すように、各噴孔３の内周面側開口３１′を、ノズルボディ１３の反噴孔側から差し入れた断面真円形状の放電棒Ｈにより放電加工することで、ニードル弁１１の摺動軸ｎ（インジェクタ１の軸線ｍ０）方向から見て全て同一径の真円形状に各噴孔３の内周面側開口３１（放電加工後の内周面側開口）が形成されるようにしている。なお、ドリル加工またはカッター加工により各噴孔３の内周面側開口３１がニードル弁１１の摺動軸ｎ方向から見て全て同一径の真円形状に形成されるようにしてもよい。
【００２６】
また、各噴孔３の先端側には、図６にも示すように、その外周面側開口３２の開口面積を内周面側開口３１の開口面積よりもそれぞれ拡張する拡張部３３が設けられている。そして、図５に示すように、上記拡張部３３は、上記内周面側開口３１に対し段差状に拡張幅ｄを拡げた段差形状に形成されている。また、上記各噴孔３の内周面側開口３１から拡張部３３までの噴孔長ｆは、上記各噴孔３毎に全て同じ長さに設定されている。
【００２７】
したがって、上記実施例１では、ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａに対する各噴孔３の内周面側開口３１の形状がニードル弁１１の摺動軸ｎ方向から見て全て同一径の真円形状に形成されているので、各噴孔３の内周面側開口３１に流れ込む燃料にそれぞれ異なる旋回流が発生することがなく、燃料が同じ旋回流によって各噴孔３の内周面側開口３１に流れ込み、各噴孔３から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することができる。
【００２８】
また、上記各噴孔３の先端側に、外周面側開口３２の開口面積を内周面側開口３１の開口面積よりも拡張する拡張部３３を設け、この拡張部３３が内周面側開口３１に対し段差状に拡張幅ｄを拡げた段差形状に形成されているので、各噴孔３の先端側での急な拡張による負圧を利用して各噴孔３から噴射された燃料の噴霧の広がり角度を拡大させることができる。しかも、拡張部３３の拡張幅ｄをコントロールすることにより、各噴孔３から噴射された燃料の噴霧の広がり角度をコントロールすることもできる。
【００２９】
その上、段差形状となる拡張部３３によって、各噴孔３周辺の肉厚が薄くなり、その肉厚が薄くなった噴孔３周辺において流動する燃料により各噴孔３周辺が冷却されて温度低下し、直噴ガソリンエンジン用の燃料噴射弁に固有の各噴孔３周辺へのデポジット付着を効果的に低減させることもできる。
【００３０】
更に、各噴孔３の内周面側開口３１から拡張部３３までの噴孔長ｆが各噴孔３毎に全て同じ長さに設定されているので、各噴孔３がノズルボディ１３先端の円錐面１３ａから外周面に対し特定の方向へ向けて貫通しているために各噴孔３間でのノズルボディ１３の円錐面１３ａから外周面までの長さに差が生じていても、拡張部３３の深さによって各噴孔３の噴孔長ｆが全て同じ長さに揃えられ、各噴孔３から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減させる上で非常に有利なものとなる。
【実施例２】
【００３１】
次に、本発明の実施例２を図７に基づいて説明する。
【００３２】
この実施例２では、各噴孔３の内周面側開口３１の形状を変更している。なお、各噴孔３の内周面側開口３１を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３３】
すなわち、本実施例では、図７に示すように、ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａに対する各噴孔３の内周面側開口５１の形状がニードル弁１１の摺動軸ｎ方向から見て全て同一の楕円形状に形成されている。
【００３４】
この各噴孔３の内周面側開口５１の楕円形状は、ニードル弁１１の摺動軸ｎと直交して６０°おきに半径方向外方向きに延びる直交線ｔ，ｔ，…に対し内周面側開口５１の楕円形状の長径を所定角度α（例えば３０°）だけ所定方向（図では時計回り）にズレさせて配置されている。
【００３５】
したがって、上記実施例２では、ノズルボディ１３先端の円錐面１３ａに対する各噴孔３の内周面側開口５１の形状がニードル弁１１の摺動軸ｎ方向から見て全て同一の楕円形状に形成されている上、その内周面側開口５１の楕円形状が、ニードル弁１１の摺動軸ｎと直交して６０°おきに半径方向に延びる直交線ｔ，ｔ，…に対し内周面側開口５１の楕円形状の長径を所定角度αだけ所定方向にズレさせて配置されているので、各噴孔３の内周面側開口３１に流れ込む燃料にそれぞれ異なる旋回流が発生することがなく、燃料が同じ旋回流によって各噴孔３の内周面側開口５１に流れ込み、各噴孔３から噴射される燃料の噴霧のバラツキを効果的に低減することができる。
【実施例３】
【００３６】
次に、本発明の実施例３を図８に基づいて説明する。
【００３７】
この実施例３では、各噴孔３の拡張部３３を変更している。なお、各噴孔３の拡張部３３を除くその他の構成は、上記実施例１の場合と同じであり、同一部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３８】
すなわち、本実施例では、図８に示すように、各噴孔３の先端側に、外周面側開口３２の開口面積を内周面側開口３１の開口面積よりも拡張する拡張部５３を設け、この拡張部５３を、内周面側開口３１に対しテーパ状に拡げたテーパ形状に形成している。そして、上記各噴孔３の内周面側開口３１から拡張部５３までの噴孔長は、上記各噴孔３毎に全て同じ長さに設定されている。
【００３９】
したがって、上記実施例３では、拡張部５３がテーパ形状に形成されているので、コアンダ効果を利用して各噴孔３から燃料噴射された燃料の広がり角度を拡大させることができる。しかも、テーパ形状となる拡張部５３のテーパ角度をコントロールすることによって、各噴孔３からの燃料噴射される燃料の広がり角度をコントロールすることもできる。
【００４０】
なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記各実施例では、インジェクタ１を直噴ガソリンエンジン用の燃料噴射弁として用いたが、直噴ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁はもちろんのこと、吸気マニホールドに燃料を噴射するポート噴射タイプの燃料噴射弁として適用してもよいのはもちろんである。
【００４１】
また、上記各実施例では、ノズルボディ１３の円錐面１３ａの同一円周上に等間隔で６つの噴孔３，３，…を形成したが、噴孔の数はこれに限定されるものではなく、複数であれば円錐面の同一円周上に等間隔で幾つ形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１に係るインジェクタの取付位置および燃焼室への噴霧状態を示す断面図である。
【図２】同じくインジェクタの断面図である。
【図３】同じくインジェクタのノズルボディ内をニードル弁の摺動軸方向から見た内周面側開口の放電加工後の噴孔を示す図である。
【図４】同じくインジェクタのノズルボディ内をニードル弁の摺動軸方向から見た内周面側開口の放電加工前の噴孔を示す図である。
【図５】同じくインジェクタのノズルボディ先端において拡張部の拡張幅および噴孔長を示す噴孔付近の拡大断面図である。
【図６】同じくインジェクタのノズルボディ先端側を噴孔付近で切断した断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係るインジェクタのノズルボディ内をニードル弁の摺動軸方向から見た内周面側開口の放電加工後の噴孔を示す図である。
【図８】本発明の実施例３に係るインジェクタのノズルボディ先端側を噴孔付近で切断した断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１        インジェクタ（燃料噴射弁）
１１      ニードル弁
１３      ノズルボディ
１３ａ    円錐面（内周面）
１３ｂ    外周面
３        噴孔
３１      放電加工後の内周面側開口
３１′    放電加工前の内周面側開口
３２      外周面側開口
３３      拡張部
５１      内周面側開口
５３      拡張部
ｄ        拡張幅
ｆ        噴孔長
ｎ        ニードル弁の摺動軸
【図１】
2008014216.tif 000003
【図２】
2008014216.tif 000004
【図３】
2008014216.tif 000005
【図４】
2008014216.tif 000006
【図５】
2008014216.tif 000007
【図６】
2008014216.tif 000008
【図７】
2008014216.tif 000009
【図８】
2008014216.tif 000010