(57)【要約】【課題】燃料噴射量、燃料噴霧形状及び噴霧分配のばらつきを抑制するとともに、開弁時及び閉弁時に噴霧の微粒化を促進することのできる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】バルブシート９に接離して燃料噴射口２３を開閉するニードル弁１２と、このニードル弁１２の周囲に配置され、ニードル弁１２を摺動可能に支持すると共に、燃料噴射口２３から流出する燃料に旋回力を与える旋回体８を有しており、ニードル弁１２の先端部に段付き部１２ａを設け、開弁完了時におけるニードル弁１２の段付き部端面１２ａ１からバルブシート９の上端面９ａまでの距離Ａが、旋回体８の旋回溝２０の深さＢよりも小さくなるように設定する。【選択図】図２
2008274845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、上記弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、上記バルブシートに接離して上記燃料噴射口を開閉する弁体と、上記弁体の周囲に配置され、上記弁体を摺動可能に支持すると共に、上記燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有する燃料噴射弁において、上記旋回体に設けられた旋回溝から上記燃料噴射口に燃料が流入する際、上記燃料の流れが絞られるように上記弁体の先端部に段付き部を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
開弁完了時における上記弁体の段付き部端面から上記バルブシートの上端面までの距離が、上記旋回体の旋回溝の深さよりも小さくなるように設定したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、燃料噴射弁、特に筒内噴射用燃料噴射弁に適するものであって、燃料流に旋回手段により旋回エネルギーを与えて燃料噴射口から噴射する形式の燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁においては、弁座が弁本体の先端に配設され，旋回体が弁座の上流側に配設され、さらに弁体が弁本体内の軸心方向に移動可能に配設されることにより、弁座に穿設された燃料噴射口を開閉するように構成されている。
【０００３】
そして、内周環状溝が旋回体の弁座側端面に形成されるとともに、軸方向溝が旋回体の外周面において周方向に等角ピッチで複数形成され、旋回溝が旋回体の弁座側端面に各軸方向溝と内周環状溝とを連通するように複数形成されているものであった。
【０００４】
そして、弁体が吸引されて燃料噴射口が開口されると、燃料が軸方向溝を通って旋回溝に流れ込み、さらに旋回溝から内周環状溝に流れ込む。内周環状溝に流れ込んだ燃料は旋回流となって弁座のシート面から燃料噴射口内に流れ、燃料噴射口の先端出口から噴霧されるものであった（特許文献１参照）。
【０００５】
又別の従来の燃料噴射弁においては、旋回体の内径部に弁体が摺動するスリーブを固定し、このスリーブの弁座側端面と弁座の間に内周環状溝を形成し、スリーブの弁座側端面と弁座間の距離を旋回体の溝深さより小さくすることにより、旋回体の溝深さのばらつきが生じても、燃料噴射量を安定的に供給するようにしたものもあった（特許文献２参照）。
【０００６】
【特許文献１】特許第３４７３８８４号
【特許文献２】特許第３７０７６０２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に示された燃料噴射弁においては、旋回体は通常、切削、金属粉末射出成形等により製作される（仕上げに切削加工する場合もある）。このように製作された旋回体の場合、旋回体に設けられた溝の深さの調整は旋回体端面を研削することにより行うが、旋回体の内周環状溝及び旋回溝の溝底面を研削することはできない。
【０００８】
即ち内周環状溝及び旋回溝の溝底面は切削面もしくは射出成形面となるため、高い平面度に仕上げるのは困難であり、凹凸が発生する。例えば旋回体に６本の旋回溝を設けた場合、仮に旋回体の端面を研削することによって高精度に仕上げても、６本の旋回溝の深さにそれぞればらつきが生じる事となる。
【０００９】
このように溝深さにばらつきが生じることにより、燃料噴射口から噴霧される燃料噴霧形状がばらついたり、偏りが生じたり、更には流量のばらつきが発生してしまうという問題点があった。
【００１０】
更に上記特許文献２に示された燃料噴射弁においては、スリーブという別部品を追加しなければならず、部品を製造するとともに、組み立てるためのコストが余計にかかるという問題点があった。
【００１１】
また従来装置では、弁体の開弁動作時において、弁体が移動（リフト）しても、旋回体に設けられた旋回溝の深さは変化せず、絞り深さは一定のため、開弁動作時において噴霧に旋回がかかるまでに時間がかかるため、噴霧角が広がるのが遅れ、噴霧の微粒化が遅くなるという問題点があった。
【００１２】
また同様に閉弁動作時においても、リフト量が低下して流量が減少するのに伴い、旋回力が低下するため、旋回力が十分与えられていない燃料が噴射され、噴霧の微粒化が不十分となるという問題点があった。
【００１３】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料噴射量、燃料噴霧形状及び噴霧分配のばらつきを抑制するとともに、開弁時及び閉弁時に噴霧の微粒化を促進することのできる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、バルブシートに接離して燃料噴射口を開閉する弁体と、弁体の周囲に配置され、弁体を摺動可能に支持すると共に、燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有するものであって、旋回体に設けられた旋回溝から燃料噴射口に燃料が流入する際、燃料の流れが絞られるように弁体の先端部に段付き部を設けたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、バルブシートに接離して燃料噴射口を開閉する弁体と、弁体の周囲に配置され、弁体を摺動可能に支持すると共に、燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有するものであって、旋回体に設けられた旋回溝から燃料噴射口に燃料が流入する際、燃料の流れが絞られるように弁体の先端部に段付き部を設けたので、燃料噴射量、燃料噴霧形状及び噴霧分配のばらつきを抑制するとともに、開弁時及び閉弁時に噴霧の微粒化を促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図、図２は燃料噴射弁の先端部を示す断面図、図３は図２におけるＸ−Ｘ線断面図であり、旋回体のバルブシート側から見た図である。更に図４は図２におけるＹ部拡大図である。
【００１７】
図において、燃料噴射弁１は電磁力を発生させるソレノイド部２及び弁装置３を有している。ソレノイド部２においては、固定鉄心であるコア４及びハウジング５が磁気回路を構成し、ターミナル６に接合されるとともに、ボビンに巻回されたコイル７が収納されている。
【００１８】
燃料噴射弁１の端部には図示しないデリバリーパイプが接続され、このデリバリーパイプから燃料フィルタを介して燃料噴射弁１内に高圧の燃料が供給される。また燃料噴射弁１の先端部は内燃機関のシリンダヘッドの燃料噴射弁挿入孔に挿入される。
【００１９】
弁装置３は、燃料に旋回流を発生させる旋回体８と、シート面２２及び燃料噴射口２３を有するバルブシート９と、小径円筒部及び大径円筒部を有する段付中空円筒形の弁本体１０と、可動鉄心であるアマチュア１１を有する弁体であるニードル弁１２から構成されており、弁体１２が弁本体１０と旋回体８内に摺動可能に挿入され、弁体１２がバルブシート９に設けられたシート面２２に対し離接することにより、弁が開閉される。
【００２０】
弁体１２は、コア４内部に設置されているスプリング１３の押圧力により下方に押圧され、ロッド１４を調整することによりスプリング１３は所定の力に設定されている。そして弁体１２のシール力はスプリング１３による押圧力と、弁体１２とシート面２２との接触部であるシート部に燃料圧力が印加される事によって生じる流体力によって決定される。
【００２１】
次に図示しないコントローラからの開弁信号によりコイル７に電流が供給されることにより、可動鉄心であるアマチュア１１が固定鉄心であるコア４に吸引され、スプリング１３による押圧力と燃料圧力により発生した流体力との合計の力より吸引力が上回った時点でアマチュア１１はコア４に引き付けられ開弁する。
【００２２】
その際、シート部における開口面積は弁体１２がストッパ１５に接触するまでのリフト量により決定される。閉弁時はコントローラからの閉弁信号によりコイル７に流されていた電流を遮断し、スプリング１３による押圧力により弁体１２がシート面２２に接触することにより閉弁される事になる。
【００２３】
ここで燃料の流れについては、図示しない燃料ポンプより高圧に印加された燃料が、図示しないデリバリーパイプを経由して燃料噴射弁１に供給され、燃料噴射弁には高圧燃料（例えば燃圧は１２ＭＰａ）が供給されることとなる。
【００２４】
閉弁時は燃料噴射弁１内部の弁体１２とバルブシート９とのシート部まで高圧燃料で満たされる事になる。図示しないコントローラからの開弁信号により弁体１２が開弁すると、デリバリーパイプから導入される高圧燃料は、弁本体１０と弁体１２の間に設けられた通路を通って、旋回体８の第２端面１６に設けられた通路溝１７を通り、更に旋回体８の外周面に設けられた軸方向流路１８に流れ込む。
【００２５】
更に燃料は旋回体８の第一端面１９に設けられた旋回溝２０に流入して径方向内側に流れ、内周環状溝２１内へその接線方向から流れ込み、旋回流となってシート面２２と弁体１２との隙間を通過して燃料噴射口２３内に入り、その先端出口から噴霧される。
【００２６】
本発明においては、図４に示すように、弁体１２の先端部に段付き部１２ａを設けたものである。そして図４に示すように、開弁完了時（フルリフト時）における弁体１２の段付き部端面１２ａ１からバルブシート９の上端面９ａまでの距離Ａを、旋回体８の旋回溝２０の溝深さＢよりも小さくなるように設定しているので（Ａ＜Ｂ）、内周環状溝２１の入り口部において、燃料は深さＢから深さＡに絞られた後、内周環状溝２１に流入することになる。
【００２７】
弁体１２に設けられた段付き部１２ａにおける段付き部端面１２ａ１の平面度は、シート部と同様に精度良く仕上げることが可能であり、段付き部端面１２ａ１の全周に亘って均一の高さに仕上げることができ、図３に示されるような旋回体８に設けられた６つの旋回溝２０の底面に凹凸が生じて、深さにばらつきが生じても、各旋回溝２０から内周環状溝２１へ流入する際、燃料は均一に深さＢから深さＡに絞られることとなる。
【００２８】
従って従来のように部品点数を増やすことなく、各旋回溝２０から円周環状溝２１に流入される燃料流量を同一化させることができ、各旋回溝２０から噴射される燃料流量のばらつき及び噴霧形状のばらつきを抑制することができるとともに、噴霧の偏りを生じさせない安定した噴霧性能を得ることができるようになる。
【００２９】
図５は従来における燃料噴射弁の先端部を示す拡大断面図であり、図４に相当する断面図である。又図６は本発明による燃料噴射弁の動作を示す線図であり、図６（ａ）はコイル７の通電状態を示す図であり、時間Ｔ１で燃料噴射弁への通電が開始され、時間Ｔ２で通電が解除される。
【００３０】
図６（ｂ）は弁体１２の動作を示す図、図６（ｃ）は絞り深さの変化を示す図、図６（ｄ）は噴霧角θの変化を示す図である。図６において、実線は本発明の動作を示すものであり、点線は従来の燃料噴射弁の動作を示すものである。
【００３１】
図４、図５において、従来の旋回溝２０の深さＣは本発明における段付き部端面１２ａ１からバルブシート９の上端面９ａまでの距離Ａと等しくなるように設定されるとともに、本発明における旋回溝２０の深さＢは従来の旋回溝２０の深さＣよりも大きくなるように設定されている。即ちＣ＜Ｂ、Ａ＝Ｃとなっている。
【００３２】
図５に示すように、従来の構造では、旋回溝２０の深さＣが絞りの深さとなるため、弁体１２が移動（リフト）しても、旋回溝２０の深さＣは変化せず一定のため、絞りの深さは一定である。
【００３３】
これに対して本発明においては、図４に示すように、弁体１２側に段付き部１２ａを設け、段付き部端面１２ａ１からバルブシート９の上端面９ａまでの距離Ａによる絞りを設けることにより、弁体１２の移動（リフト）の途中で絞りの深さが変化することになる（図６（ｃ））。即ち図６（ｃ）に示すように、従来においては、絞り深さはＣのまま一定であるのに対し、本発明では絞り深さが０からＡまで変化していることが判る。
【００３４】
この場合、開弁動作時、すなわち閉弁状態（流量０）から開弁に移る際、開弁直後には、絞りの深さは、開弁完了時（フルリフト時）より小さいため、旋回溝２０における流路面積が開弁完了時に比べて絞られ、流路面積が絞りにより小さくなるので流速が大きくなり、従って従来の構造に比べて大きな旋回力が得られるようになる。
【００３５】
結果としてより早く旋回をかけることができ、図６（ｄ）の区間Ｐで示されるように、より早く噴霧を微粒化させることができることとなり、微粒化を促進して従来より大きな噴霧角が得られることとなる（図６（ｄ））。
【００３６】
また、閉弁動作時においても、閉弁に伴い絞りの深さが開弁完了時に比べて小さくなっていくため、従来に比べると流速が大きくなり、図６（ｄ）の区間Ｑで示されるように、従来品に比べて旋回力の低下が抑えられ、強い旋回力がかかることとなり、噴霧が直ちになくならず、噴霧状態が維持されることとなる。
【００３７】
よって噴霧形状の変化が抑えられ、噴霧の微粒化が促進されることとなり、大きな噴霧角が得られる。
【００３８】
以上のように構成することにより、本発明においては、燃料噴射量、燃料噴霧形状及び噴霧の分配を安定化させるとともに、弁の開閉時においても、噴霧の微粒化を促進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図４】図２におけるＹ部拡大断面図である。
【図５】従来における燃料噴射弁の先端部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明による燃料噴射弁の動作を示す線図である。
【符号の説明】
【００４０】
８  旋回体、９  バルブシート、９ａ  上端面、１０  弁本体、１２  弁体、
１２ａ  段付き部、１２ａ１  段付き部端面、２０  旋回溝、２３  燃料噴射口。
【図１】
2008274845.tif 000003
【図２】
2008274845.tif 000004
【図３】
2008274845.tif 000005
【図４】
2008274845.tif 000006
【図５】
2008274845.tif 000007
【図６】
2008274845.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月6日(2008.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、上記弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、上記バルブシートに接離して上記燃料噴射口を開閉する弁体と、上記弁体の周囲に配置され、上記弁体を摺動可能に支持すると共に、上記燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有する燃料噴射弁において、上記弁体の先端部に段付き部を設けるとともに、この段付き部の端面と上記バルブシートの上端面とが上記燃料噴射弁の径方向において一部重なり合っており、更に開弁完了時における上記段付き部端面から上記バルブシートの上端面までの距離が、上記旋回体に設けられた旋回溝の深さよりも小さくなるように設定したことを特徴とする燃料噴射弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
この発明に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、バルブシートに接離して燃料噴射口を開閉する弁体と、弁体の周囲に配置され、弁体を摺動可能に支持すると共に、燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有するものであって、弁体の先端部に段付き部を設けるとともに、この段付き部の端面とバルブシートの上端面とが燃料噴射弁の径方向において一部重なり合っており、更に開弁完了時における段付き部端面からバルブシートの上端面までの距離が、旋回体に設けられた旋回溝の深さよりも小さくなるように設定したものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
この発明に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に配置され、燃料噴射口が設けられたバルブシートと、弁本体内を軸方向に往復移動可能に配設され、バルブシートに接離して燃料噴射口を開閉する弁体と、弁体の周囲に配置され、弁体を摺動可能に支持すると共に、燃料噴射口から流出する燃料に旋回力を与える旋回体とを有するものであって、弁体の先端部に段付き部を設けるとともに、この段付き部の端面とバルブシートの上端面とが燃料噴射弁の径方向において一部重なり合っており、更に開弁完了時における段付き部端面からバルブシートの上端面までの距離が、旋回体に設けられた旋回溝の深さよりも小さくなるように設定したので、燃料噴射量、燃料噴霧形状及び噴霧分配のばらつきを抑制するとともに、開弁時及び閉弁時に噴霧の微粒化を促進することができる。