(57)【要約】【課題】燃料撹乱通路内でキャビテーションを安定的に発生させることができる、製造の容易な低コストの燃料噴射弁を提供する。【解決手段】複数の噴孔１１ａ及びそれらの近傍に位置する弁座部１２を有する有底筒状のノズル本体１０と、弁座部１２に着座する弁体部２１を有しノズル本体１０内に軸方向変位可能に収納されたニードル２０とを備え、ノズル本体１０及びニードル２０の間に燃料を通す燃料通路３０が形成された燃料噴射弁において、ニードル２０がその外周面から放射外方に突出する凸部２６を有し、燃料通路３０中で凸部２６により燃料の流れが乱されるようにしている。凸部２６は、弁体部２１のテーパ面２１ａに対し軸方向に離隔して環状に形成されているのが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の噴孔及びそれら噴孔の近傍に位置する弁座部を有する有底筒状のノズル本体と、
前記弁座部に着座する弁体部を有し前記ノズル本体内に軸方向変位可能に収納されたニードルとを備え、前記ノズル本体及び前記ニードルの間に燃料を通す燃料通路が形成された燃料噴射弁において、
前記ニードルがその外周面から放射外方に突出する凸部を有し、前記燃料通路中で前記凸部により前記燃料の流れが乱されるようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記弁体部が前記噴孔に向かって小径となるテーパ面を有し、前記凸部が前記弁体部のテーパ面の外周よりも大径に形成されている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】
前記凸部が、前記弁体部のテーパ面に対し軸方向に離隔して環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記凸部が、その外周部で前記ニードルの軸方向に延在する撹乱通路形成溝を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記撹乱通路形成溝は前記ニードルの軸線に対し一定の方向に延在する複数の平行な溝で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記複数の平行な溝が前記ニードルの軸線に対し平行であ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】
前記凸部が、前記ノズル本体の内周面に摺動可能に係合することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか1項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記燃料通路が、前記凸部の外周面と前記ノズル本体の内周面の間に形成され前記燃料の流れを乱す攪乱通路部分と、この攪乱通路部分より通路断面積の大きい上流側通路部分及び下流側通路部分と、を有することを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記攪乱通路部分が円筒状に形成され、前記上流側通路部分には前記ニードルを軸方向に案内するガイド部材が設けられていることを特徴とする請求項８に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記凸部が前記攪乱通路部分の両端側に前記ニードルの軸線と直交する端面を有することを特徴とする請求項８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、特に燃料噴霧の微粒化を促進するように構成された燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に装備される燃料噴射弁においては、燃料噴射弁内で燃料にキャビテーションを生じさせて気液混合状態の燃料を噴孔から噴射させ、キャビテーション気泡の崩壊による燃料噴霧の微粒化促進を図るようにしたものが提案されている。
【０００３】
従来のこの種の燃料噴射弁としては、ニードルの先端テーパ部とノズル本体の弁座部との間に燃料の流れを乱す流れ撹乱手段を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、ニードルの先端テーパ部に放射方向（半径方向）に対して一定の傾斜角度をなす複数の旋回溝を形成して、燃料を旋回させながら噴孔側のサック室に合流させるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、ノズル本体の先端部に燃料噴射口とその中心からオフセットさせた傾斜燃料通路を設けて、噴射される燃料に旋回力を付与するようにしたものも知られている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００５−１１３８８９号公報
【特許文献２】特開２００３−３０７１６５号公報
【特許文献３】特開平１１−１１７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の燃料噴射弁にあっては、ニードルやノズルの先端部に複雑な撹乱通路形成用の溝や燃料通路孔等を形成する必要があり、機械加工の加工軸数が多くなってしまうために製造が相当困難で、コスト高になるという問題があった。
【０００７】
また、ニードルの先端テーパ部に溝加工を施すものでは、いわゆるサックノズルに限定されてしまうばかりか、ニードルのリフト量に対する燃料撹乱通路の断面積変化の感度が高くなる、すなわち、ニードルのリフト量によって燃料撹乱通路の断面積が大きく変化してしまうため、安定したキャビテーション気泡を発生させることができなかった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、燃料撹乱通路内でキャビテーションを安定的に発生させることができる、製造の容易な低コストの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】
【０００９】
本発明の燃料噴射弁は、上記目的達成のため、（１）複数の噴孔及びそれら噴孔の近傍に位置する弁座部を有する有底筒状のノズル本体と、前記弁座部に着座する弁体部を有し前記ノズル本体内に軸方向変位可能に収納されたニードルとを備え、前記ノズル本体及び前記ニードルの間に燃料を通す燃料通路が形成された燃料噴射弁において、前記ニードルがその外周面から放射外方に突出する凸部を有し、前記燃料通路中で前記凸部により前記燃料の流れが乱されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
この構成により、ノズル本体内でニードルが軸方向変位しても、ニードルの凸部近傍とノズル本体の間に形成される撹乱通路部分の断面積は一定で変化しない。したがって、安定したキャビテーションの発生が可能となる。また、ニードルが円錐状の部分でなく外周面から放射方向に突出する凸部を有しているので、燃料撹乱通路を形成するための凹凸部位の加工が容易になる。
【００１１】
上記構成を有する燃料噴射弁においては、（２）前記弁体部が前記噴孔に向かって小径となるテーパ面を有し、前記凸部が前記弁体部のテーパ面の外周よりも大径に形成されているのがよい。
【００１２】
この場合、ニードルの弁体部のテーパ面に影響を与えることなく凸部の加工を容易化できるとともに、ノズルの弁座部の加工も容易となる。
【００１３】
また、上記（２）の構成を有する燃料噴射弁においては、（３）前記凸部が、前記弁体部のテーパ面に対し軸方向に離隔して環状に形成されているのが好ましい。
【００１４】
この構成により、ニードルを転造加工等により容易に作製でき、外周研磨等によって環状凸部の所要の径寸法が容易に得られる。
【００１５】
上記（３）の構成を有する燃料噴射弁においては、（４）前記凸部が、その外周部で前記ニードルの軸方向に延在する撹乱通路形成溝を有するものであるのがよく、（５）前記撹乱通路形成溝は前記ニードルの軸線に対し一定の方向に延在する複数の平行な溝で構成されているのが好ましい。この場合、（６）前記複数の平行な溝が前記ニードルの軸線に対し平行であってもよい。勿論、撹乱通路形成溝はニードルの軸線に対し傾斜したものであってもよい。
【００１６】
これらの構成においても、ニードルを転造加工等により容易に作製でき、外周研磨等によって環状凸部の所要の径寸法が容易に得られる。
【００１７】
上記（１）から（４）のいずれかの構成を有する燃料噴射弁においては、（７）前記凸部が、前記ノズル本体の内周面に摺動可能に係合するものであってもよい。
【００１８】
この構成により、ニードルの凸部がニードルのガイドとしても機能し得るものとなり、キャビテーションの発生を安定確保することができる。なお、上記（４）の場合、前記複数の平行な溝の本数が前記複数の噴孔の数以下であってもよい。
【００１９】
また、上記（３）の構成を有する燃料噴射弁においては、（８）前記燃料通路が、前記凸部の外周面と前記ノズル本体の内周面の間に形成され前記燃料の流れを乱す攪乱通路部分と、この攪乱通路部分より通路断面積の大きい上流側通路部分及び下流側通路部分と、を有するものであるのがよい。
【００２０】
この構成により、燃料通路が攪乱通路の入口で急に縮小し、攪乱通路の出口で急に拡大することになって攪乱通路部分の入口と出口の間に差圧が生じ、攪乱通路内でキャビテーションが良好に発生する。しかも、前記撹乱通路から下流側通路部分内に流入する燃料のせん断によるキャビテーションをも発生させつつ、下流側通路部分内でキャビテーション気泡を均質化させる渦を発生させることができる。
【００２１】
また、上記（８）の構成を有する燃料噴射弁においては、（９）前記攪乱通路部分が円筒状に形成され、前記上流側通路部分には前記ニードルを軸方向に案内するガイド部材が設けられていてもよい。
【００２２】
この構成により、環状の凸部の外周の全域を燃料撹乱用の撹乱通路とし、周方向全域で均質なキャビテーション気泡を発生させることが可能となる。
【００２３】
また、上記（８）の構成を有する燃料噴射弁においては、（１０）前記凸部が前記攪乱通路部分の両端側に前記ニードルの軸線と直交する端面を有するのが好ましい。
【００２４】
この構成により、燃料通路の攪乱通路部分による絞り形状がキャビテーションをより生じ易いものとなる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ノズル本体内でニードルが変位しても、ニードル外周部の凸部近傍とノズル本体の間に形成される通路部分の断面積が一定となり、ここで安定的にキャビテーションを発生させることが可能になるとともに、ニードルが円錐状の部分でなく外周の一部で放射方向に突出する凸部を有し、燃料撹乱通路を形成するための凹凸部位の加工が容易になるので、燃料流れを乱す通路部分内でキャビテーションを安定的に発生させることができる、製造の容易な低コストの燃料噴射弁を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
（第１の実施の形態）
まず、その構成について説明すると、本実施形態の燃料噴射弁は、図１及び図２に示すように、複数の噴孔１１ａ及びそれら噴孔１１ａの近傍に位置する弁座部１２を有する有底筒状のノズル本体１０と、弁座部１２に着座する弁体部２１を有し、ノズル本体１０内に軸方向変位可能に収納されたニードル２０とを備えており、ノズル本体１０及びニードル２０の間には所定の燃料（例えば、ガソリン）を通す燃料通路３０が形成されている。
【００２８】
ノズル本体１０は、噴孔１１ａが形成された円板状の底部１１を有する有底円筒状のものであり、噴孔１１ａはノズル本体１０の中心軸線から所定半径の円周上に等間隔に複数、例えば８つ形成されている。弁座部１２はノズル本体１０の中心軸線を中心とする前記所定半径の円周より大径の円錐座となっており、ノズル本体１０の円筒部１３は弁座部１２のシート面１２ａの外周径以上の内径を有する内周面１３ａを有している。
【００２９】
ニードル２０はその軸方向一端部に弁体部２１を有しており、弁体部２１は弁座部１２のシート面１２ａに対向するテーパ面２１ａを有している。すなわち、弁体部２１の先端側のテーパ面２１ａは、噴孔１１ａに対向する先端側ほど小径となっている。
【００３０】
この弁体部２１のテーパ面２１ａは、弁体部２１がノズル本体１０の底部１１に接近したときに弁座部１２のシート面１２ａに当接し、弁体部２１が弁体部２１と弁座部１２の間の燃料通路３０を噴孔１１ａの近傍で液体蜜に閉止できようになっている。すなわち、弁体部２１と弁座部１２とによって、燃料通路３０の途中に配置され、ニードル２０のノズル本体１０内での軸方向変位により開閉する弁部２５が構成されている。
【００３１】
また、ノズル本体１０及びニードル２０は、図１中にはそれぞれの先端部のみを示しているが、ニードル２０の上端部又は軸方向中間部分は、例えばニードル２０とノズル本体１０の間に縮設された圧縮ばね４１（付勢手段）によりニードル２０の軸方向一方側に常に付勢されている。
【００３２】
より具体的には、ノズル本体１０の上端部（上下方向は図１中の上下方向をいう）又は軸方向中間部には電磁コイル４２が収納されており、その内方に、ニードル２０の上端部又は軸方向中間部分に装着された可動プランジャ４３と、ノズル本体１０側に固定された固定プランジャ４４とが、それぞれ収納されている。そして、圧縮ばね４１は可動プランジャ４３と固定プランジャ４４の間に縮設されることで、ニードル２０を常に弁部２５の閉弁方向に付勢している。また、電磁コイル４２は図示しない導線を介して通電されたとき、可動プランジャ４３と固定プランジャ４４を通る磁気回路を形成して可動プランジャ４３によりニードル２０を圧縮ばね４１の付勢力に抗して弁部２５の開弁方向に付勢させることができるようになっており、これら圧縮ばね４１、電磁コイル４２、可動プランジャ４３及び固定プランジャ４４によって弁部２５を開閉する弁開閉駆動手段４０が構成されている。この弁開閉駆動手段４０の電磁コイル４２への通電は、図外のエンジンコントロールコンピュータ（以下、ＥＣＣという）からの開弁信号によって、要求される燃料噴射量に応じた弁開度となるようにデューティー制御されるようになっており、ニードル２０のリフト量は非常に小さいため、弁部２５でもキャビテーションが維持・促進される。なお、このような弁の開閉駆動方式自体は公知であるので、これ以上詳述しない。
【００３３】
一方、ニードル２０は燃料通路３０を形成する外周面２０ａの一部から放射外方に突出する例えば円環状の環状凸部２６（凸部）を有しており、燃料通路３０は環状凸部２６によって燃料の流れを乱すように絞られた撹乱通路部分３５を有している。ここで、環状凸部２６はニードル２０の軸方向において弁体部２１に近い所定範囲内に設置されており、撹乱通路部分３５はノズル本体１０の噴孔１１ａの近傍で燃料通路３０中の燃料にキャビテーション気泡を発生させる別の噴孔として機能し得るようになっている。
【００３４】
具体的には、ニードル２０の環状凸部２６は、弁体部２１のテーパ面２１ａに対し軸方向に所定距離だけ離隔しており、かつ、ニードル２０の環状凸部２６が弁体部２１の先端側のテーパ面２１ａの外周（弁体部２１の外周面）よりも大径に形成されている。また、環状凸部２６は、その外周部にニードル２０の軸方向に延在する複数の撹乱通路形成溝２６ｃを有しており、これらの撹乱通路形成溝２６ｃはニードル２０の中心軸線に対し一定の方向に延在する複数の平行な溝となっている。
【００３５】
図１及び図２に例示する燃料噴射弁では、複数の平行な撹乱通路形成溝２６ｃはニードル２０の軸線に対し平行なＶ字形断面の直線溝で、ニードル２０の周方向に等間隔に複数、例えば４つが９０度間隔に形成されている。ただし、撹乱通路形成溝２６ｃはニードル２０の軸線に対し所定傾斜角度でニードル２０の外周面接線方向に傾斜した傾斜溝であってもよいし、直線溝でなく多少湾曲した溝であってもよい。さらに、その撹乱通路形成溝２６ｃは、Ｖ字形断面でなく、Ｕ字形断面や円弧断面その他の任煮の凹形状断面とすることができるし、撹乱通路形成溝２６ｃの断面積が必ずしも一定でなく、例えば下流側ほど広がるように溝幅や溝深さが変化するものであってもよい。
【００３６】
また、ニードル２０の環状凸部２６は、ノズル本体１０の円筒部１３の内周面１３ａに微小クリアランスをもって摺動可能に係合するようになっており、環状凸部２６がニードル２０の先端側のガイド部として機能し得るようになっている。そして、燃料通路３０の一部である撹乱通路部分３５が複数の撹乱通路形成溝２６ｃの内壁面と円筒部１３の内周面１３ａとによって形成されるとともに、ニードル２０がノズル本体１０内のいずれの位置にあるときにでも、撹乱通路部分３５が同一の断面積を有するように構成されている。
【００３７】
ニードル２０は、例えば転造により複数の撹乱通路形成溝２６ｃが形成された環状凸部２６を有する略円柱状に形成され、円筒部１３の内周面１３ａに摺動接触する環状凸部２６の外周面等を所定公差内の円周面に研磨仕上げしたものとなっている。なお、ニードル２０を転造でなく旋削等の機械加工により作製できることはいうまでもない。
【００３８】
燃料通路３０は図外のデリバリパイプ内に連通しており、このデリバリパイプを介して図外の燃料ポンプから吐出された燃料が燃料通路３０内に所定の燃圧で供給されるようになっている。したがって、ＥＣＣによって弁開閉駆動手段４０の電磁コイル４２に対して要求燃料噴射量に応じたデューティー比での通電制御がなされるとき、エンジンの複数の気筒側（筒内又は吸気ポート）に必要な量の燃料が噴射される。
【００３９】
燃料通路３０のうち、弁体部２１と環状凸部２６との間で、ニードル２０の外周面２０ａとノズル本体１０の円筒部１３の内周面１３ａとにより形成される気液混合室としての下流側通路部分３１の断面積は、複数の撹乱通路部分３５の断面積の総和より十分に大きくなっている（数倍以上）。また、撹乱通路部分３５より上流側の上流側通路部分３２の断面積も、複数の撹乱通路部分３５の断面積の総和より十分に大きくなっている。複数の撹乱通路部分３５の断面積の総和Ｓｃと下流側通路部分３１の断面積Ｓ１との比Ｓｃ／Ｓ１（＜１）、及び、複数の撹乱通路部分３５の断面積の総和Ｓｃと上流側通路部分３２の断面積Ｓ２との比Ｓｃ／Ｓ２（＜１）は、それぞれキャビテーションの発生を最適にするように設定される。
さらに、環状凸部２６はその軸方向両端側にニードル２０の軸線と直交する端面２６ａ、２６ｂを有しており、撹乱通路部分３５の入口（上流端）において燃料通路３０の断面積が急激に縮小するとともに、撹乱通路部分３５の出口（下流端）において燃料通路３０の断面積が急激に増大するようになっている。
【００４０】
なお、前記ＥＣＣは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、バッテリーを利用するバックアップ用メモリとしてのＢ−ＲＡＭ（Back-up ＲＡＭ）に加えて、図示しない入力インターフェース回路及び出力インターフェース回路を含んで構成されている。そして、ＥＣＣの入力インターフェース回路には、エアフローメータ、回転数センサ及びスロットルセンサと、図示しない酸素センサ、気筒判別センサ、吸気温センサ、水温センサ等のセンサ群が接続されており、これらセンサ群からのセンサ情報がＥＣＣに取り込まれるようになっている。また、ＥＣＣの出力インターフェース回路には、インジェクタと、図示しないディストリビュータを介して各点火プラグを駆動するイグナイタと、前記燃料ポンプの駆動回路等が接続されている。
【００４１】
次に、その作用を説明する。
【００４２】
上述のように構成された本実施形態の燃料噴射弁では、図外の燃料ポンプから吐出された燃料が前記デリバリパイプを介して燃料通路３０内に所定の燃圧で供給される一方、前記ＥＣＣによって弁開閉駆動手段４０の電磁コイル４２に対して必要な燃料噴射量に応じたデューティー比での通電制御がなされ、エンジンの複数の気筒側に必要な量の燃料が噴射される。
【００４３】
このとき、図３に示すように、まず、ニードル２０の先端とノズル本体１０の底部１１とが近接し、弁２５が閉じた閉弁状態（図３（ａ））から、ニードル２０の上昇による開弁動作が開始されると、弁体部２１のテーパ面２１ａが弁座部１２のシート面１２ａから離れて燃料通路３０内の燃料が流れ始め、噴孔１１ａを通る図３（ｂ）に点線矢印で示すような燃料の流れが生じる。
【００４４】
次いで、燃料通路３０内の燃料の流れがある程度速くなると、撹乱通路部分３５内が燃料の飽和蒸気圧以下となってキャビテーションが発生し、下流側通路部分３１内が均一な気液混合状態となる（図３（ｃ））。次いで、燃料の噴流のエネルギーが増加するのに伴って噴孔１１ａからの噴射燃料が気液混相状態となり、その噴射燃料のせん断面積が一気に増大して、噴射燃料の微粒化が促進される（図３（ｄ））。次いで、ニードル２０の下降による閉弁動作が開始され（図３（ｅ））、ノズル本体１０内の底部１１上、すなわち燃料通路３０の下流端側のサック室３８内の燃料がニードル２０の弁体部２１の先端で押し出されながら噴孔１１ａから確実に噴出された後、元の閉弁状態に戻る。
【００４５】
このように、ノズル本体１０内では電磁コイル４２の通電に応じてニードル２０が所定のリフト量で軸方向変位する。また、電磁コイル４２の通電制御がなされるとき、弁２５が所定の周期で繰り返し開閉するとともに、必要な燃料噴射量に応じた開度となるようにその開弁時間が変化することになる。
【００４６】
このような状態において、ニードル２０の環状凸部２６とノズル本体１０の円筒部１３の間に形成される撹乱通路部分３５の断面積は、ニードル２０の軸方向変位に関係なく、いずれのニードル位置においても常に一定となっている。
【００４７】
したがって、撹乱通路部分３５の入口で燃料通路３０の断面積が急激に縮小するとともに、撹乱通路部分３５の出口で燃料通路３０の断面積が急激に増大するという状態が常に安定しており、撹乱通路部分３５の下流側が上流側より低圧となって撹乱通路部分３５の入口直後からキャビテーション気泡が発生するとともに、撹乱通路部分３５の出口につながる下流側通路部分３１ではキャビテーション気泡を伴ってニードル２０の軸方向に延びる渦が生じ、下流側通路部分３１の全周においてキャビテーション気泡が均質化され、維持される。すなわち、撹乱通路部分３５から下流側通路部分３１内に流入する燃料のせん断によるキャビテーションをも発生させることになるから、下流側通路部分３１内でキャビテーション気泡を均質化させる渦を発生させることができる。したがって、燃料噴射弁内での安定したキャビテーションの発生が可能となる。さらに、閉弁状態では、ノズル本体１０の底部１１に残留した燃料が少なくなるので、噴孔１１ａからの燃料のたれや底部１１上への堆積物の付着も生じ難い。
【００４８】
また、ニードル２０は従来のように円錐状の部分でなく外周面２０ａの一部から放射外方に突出する環状凸部２６を有しているので、撹乱通路部分３５を形成するための凹凸部位（環状凸部２６や複数の攪乱通路形成溝２６ｃ）の加工が転造等により容易に可能である。さらに、ノズル本体１０の円筒部１３の内周面１３ａは弁座部１２の円錐シート面１２ａより大径であり、噴孔１１ａの配置される前記所定半径の円周よりも十分に大径である真直穴となっているから、ノズル本体１０の加工も非常に容易である。その結果、主要部品であるノズル本体１０及びニードル２０の加工コストを共に抑えた低コストの燃料噴射弁となる。
【００４９】
さらに、ノズル本体１０の円筒部１３内に摺動可能（軸方向可能）に収納される環状凸部２６の所要の径寸法も、環状凸部２６の外周研磨等によって容易に得られるので、ニードル２０の環状凸部２６がニードル２０のガイドとしても機能し得るものとなり、キャビテーションの発生状態を安定確保することができる。
【００５０】
このように、本実施形態の燃料噴射弁では、ノズル本体１０内でニードル２０が軸方向変位しても、ニードル２０の環状凸部２６とノズル本体１０の間に形成される撹乱通路部分３５の断面積が常に一定となるようにして、燃料通路３０を常時一定断面積の撹乱通路部分３５の入口で急に縮小し、撹乱通路部分３５の出口で急に増大する状態を安定確保することで、撹乱通路部分３５内で安定的にキャビテーションを発生させることができる。しかも、ニードル２０が円錐状の部分でなくの外周面２０ａの一部に撹乱通路部分３５を形成するための凹凸部位である環状凸部２６を有するので、ニードル２０の加工が非常に容易になるとともに、ノズル本体１０の加工も容易となる。その結果、撹乱通路部分３５内でキャビテーションを安定的に発生させることができる、製造の容易な低コストの燃料噴射弁を提供することができる。
【００５１】
なお、上述の実施形態においては、攪乱通路形成溝２６ｃの本数が複数の噴孔１１ａの数の半数であったが、攪乱通路形成溝２６ｃの本数は複数の噴孔１１ａの数と同数でもよいし、それを超える多数又は複数の噴孔１１ａの数より少ない数、例えば３分の１でもよいし、あるいは単一の通路であってもよい。また、環状凸部２６は大部分の外周面でノズル本体１０の円筒部１３内に摺動接触するものとしたが、環状凸部２６の外周の大部分を円筒部１３の内周面１３ａから所定の間隙を隔てた幅広の攪乱通路形成溝とし、ノズル本体１０の円筒部１３内に摺動接触する部分を狭めることができる。さらに、ノズル本体１０内に適当なニードル２０のガイド手段を設けて、環状凸部２６の外周面の大部分を攪乱通路形成用の通路壁面とすることもできる。
【００５２】
（第２の実施の形態）
図４及び図５は本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
なお、本実施形態はノズル本体に対するニードルのガイド方式と、環状凸部の形状とが上述の第１の実施形態とは異なるものの、他の構成については第１の実施形態とほぼ同様であるので、同一又はそれに相当する構成については図４及び図５中に図１〜図３に示したものと同一符号で示し、相違点について詳述する。
【００５３】
図４及び図５に示すように、本実施形態の燃料噴射弁においては、ノズル本体１０内に収納されるニードル５０が、燃料通路６０を形成する外周面５０ａの一部で放射外方に突出する凸部、例えば円環状の環状凸部５６を有している。
【００５４】
具体的には、ニードル５０の環状凸部５６は、弁体部２１のテーパ面２１ａに対し軸方向に所定距離だけ離隔しており、かつ、環状凸部５６が弁体部２１の先端側のテーパ面２１ａの外周（弁体部２１の外周面）よりも大径に形成されている。この環状凸部５６の外周面５６ｃは周方向に連続する一定半径の面であり、その半径はニードル５０の環状凸部５６以外の軸部、例えば弁体部２１の外周面の半径より大きい。環状凸部５６の外周面５６ｃはノズル本体１０の円筒部１３の内周面１３ａに対し、周方向全域で所定の間隙を隔てて対向している。これにより、ニードル５０とノズル本体１０の円筒部１３との間には燃料通路６０が形成され、燃料通路６０の一部が環状凸部５６により燃料の流れを乱すように絞られた円筒状の撹乱通路部分６５となっている。
【００５５】
また、環状凸部５６とノズル本体１０の円筒部１３との間の所定の間隙を周方向全域で一定範囲内に保つように、ニードル５０の環状凸部５６より図中上方側の軸部５７とノズル本体１０の円筒部１３との間には、ニードル２０を軸方向に摺動可能に案内する円環状のガイドブッシュ７０（ガイド部材）が設けられている。
【００５６】
このガイドブッシュ７０には、燃料通路６０の一部を形成するよう、例えばニードル５０の軸方向と平行な孔で、ニードル５０の周方向に等間隔に配置された複数の通路孔７１ａが形成されている。そして、これら複数の通路孔７１ａからなるブッシュ内通路部７１によって燃料通路６０の一部が形成されている。
なお、図５では複数の通路孔７１ａを円形断面の細い孔としたが、複数の通路孔７１ａはそこでのキャビテーションを生じ難い所定の断面積以上の太い通路として形成することができ、例えば楕円形や小判形の断面としたり、ガイドブッシュ７０の外周側を固定側としてその外周側にスプライン状の縦溝を形成し、ブッシュ内通路部７１に代わるブッシュ外周側の広断面積の通路部として、ガイドブッシュ７０とノズル本体１０の円筒部１３との間に形成することもできる。勿論、撹乱通路部分６５より上流側の燃料通路をより広い断面積とするようニードル５０の環状凸部５６より上端側の軸方向所定範囲の部分若しくは環状凸部５６より上端側全部を細くし、ガイドブッシュ７０を肉厚のブッシュとして、通路孔７１ａを広円形断面の孔とすることもできる。また、本発明にいうガイド部材は、ガイドブッシュに限定されるものではなく、例えばノズル本体１０内にニードル５０の周方向に等間隔に配置された複数の固定ガイド部材を固定設置することもできる。
【００５７】
本実施形態においては、環状凸部５６の外周の全域を燃料撹乱用の撹乱通路部分６５としているので、周方向全域で均質なキャビテーション気泡を発生させ、気液混合室としての下流側通路部分３１内をより均質な気液混合状態とすることが可能となる。したがって、本実施形態においても、上述の第１の実施の形態と同様な効果が期待できる。さらに、本実施形態では、環状凸部５６の外周の全域を燃料撹乱用の撹乱通路部分６５としているので、ニードル５０がノズル本体１０内で軸線周りに回転しても、燃料の噴霧状態に変化がなく、外乱に対する燃料噴射制御のロバスト性が向上する。
【００５８】
なお、上述の各実施形態においては、ニードル２０、５０外周の凸部２６、５６を環状のものとしたが、周方向に等間隔に離間する複数の凸部であってもよく、凸部の形状は特に限定されるものではない。また、燃料通路３０、６０は、ノズル本体１０とニードル２０、５０との間に、すなわち、ニードル２０、５０の外に形成されるものとしたが、本発明は、燃料通路が攪乱通路部分より上流側でニードル内を通るようにした場合にも適用することができる。その場合、上流側燃料通部分の少なくとも一部をニードルの上端部側から凸部近傍にまでに及ぶニードル内の燃料通路で構成することになる。
【００５９】
以上説明したように、本発明は、ノズル本体内でニードルが変位しても、ニードルの凸部近傍とノズル本体の間に形成される撹乱通路部分の断面積が一定となり、安定したキャビテーションの発生が可能となるとともに、ニードルが円錐状の部分でなくの外周の一部で放射方向に突出する凸部を有し、燃料撹乱通路部分を形成するための凹凸部位の加工が容易になるので、燃料撹乱通路部分内でキャビテーションを安定的に発生させることができる、製造の容易な低コストの燃料噴射弁を提供することができるという効果を奏するものであり、燃料噴射弁、特に燃料噴霧の微粒化を促進するように構成された燃料噴射弁全般に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の要部縦断面図である。
【図２】図１のII−II矢視断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の動作説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁の要部縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０  ノズル本体
１１  底部
１１ａ  噴孔
１２  弁座部
１２ａ  シート面
１３  円筒部
１３ａ  内周面
２０、５０  ニードル
２０ａ、５０ａ  外周面
２１  弁体部
２１ａ  テーパ面
２５  弁部
２６  環状凸部（凸部）
２６ａ、２６ｂ  端面
２６ｃ  撹乱通路形成溝
３０、６０  燃料通路
３１  下流側通路部分（気液混合室）
３２  上流側通路部分
３５、６５  撹乱通路部分（燃料攪乱通路）
３８  サック室
４０  弁開閉駆動手段
４１  圧縮ばね
４２  電磁コイル
４３  可動プランジャ
４４  固定プランジャ
５６ｃ  外周面
５７  軸部
７０  ガイドブッシュ（ガイド部材）
７１  ブッシュ内通路部
７１ａ  通路孔
【図１】
2008128157.tif 000003
【図２】
2008128157.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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