(57)【要約】【課題】本発明の目的は、燃料噴霧の長さをコントロールすることができるインジェクタを提供することにある。【解決手段】弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う可動弁と、コイルを有して前記可動弁を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射するインジェクタにおいて、燃料を噴射するオリフィスの上流側に、燃料に旋回力を与える燃料旋回部材を有すると共に、インジェクタの軸心に対し、オリフィスを非平行に配置し、かつ、前記オリフィスに対し、前記オリフィスの出口面を非垂直に形成する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路の一部であって下流側端が燃料噴射孔であるオリフィスと該オリフィスの上流側にある弁座とを有するオリフィスプレートと、
前記弁座と嵌合，離間して燃料通路の開閉を行う可動弁と、
コイルを有して前記可動弁を駆動する駆動手段と、
前記オリフィスの上流側にあって、前記オリフィスに流れ込む燃料に旋回力を与える燃料旋回部材とを有する電磁式燃料噴射弁において、
該電磁式燃料噴射弁の軸心に対し、前記オリフィスの軸線が非平行であり、
前記燃料噴射孔に対し、前記燃料噴射孔の径と長さを制御し噴霧のペネトレーション長さが最も長くなる位置を自由に制御可能とすることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、電磁式燃料噴射弁の軸心に対し、燃料噴射孔を非平行に配置し、かつ、前記燃料噴射孔に対し、前記燃料噴射孔の出口面を燃料噴射孔の軸心と垂直に形成し、かつ、前記燃料噴射孔の出口面を燃料噴射孔の軸心に沿って燃料噴射孔長さを制御する事で、噴霧ペネトレーション長さが最も長くなる位置を自由に制御可能とするこを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載の電磁式燃料噴射弁において、電磁式燃料噴射弁の軸心に対し、燃料噴射孔を非平行に配置し、かつ、前記燃料噴射孔に対し、前記燃料噴射孔の出口面を燃料噴射孔の軸心と垂直に形成する際、噴射孔の穴径及び、燃料に旋回を与える部材により決まる長い噴霧ペネトレーションの最も長くなる形成位置を、前記燃料噴射孔の出口面までの長さを噴射孔の軸心と垂直に形成する位置を制御することで、自由に制御可能とすることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
燃料通路の一部であって下流側端が燃料噴射孔であるオリフィスと該オリフィスの上流側にある弁座とを有するオリフィスプレートと、
前記弁座と嵌合，離間して燃料通路の開閉を行う可動弁と、
コイルを有して前記可動弁を駆動する駆動手段と、
前記オリフィスの上流側にあって、前記オリフィスに流れ込む燃料に旋回力を与える燃料旋回部材とを有する電磁式燃料噴射弁において、
該電磁式燃料噴射弁の軸心に対し、前記オリフィスの軸線が非平行であり、
前記オリフィスの前記燃料噴射孔側の面を切削して前記オリフィスの流路長を変更すると、大気圧下で燃料を噴射した場合に、該燃料の噴霧の集中する部分及び燃料噴霧がもっとも長くなる部分の少なくとも何れかの位置が、前記流路長を変更する前と比べて移動することを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項４において、
前記燃料噴射孔に対し、前記燃料噴射孔の出口面が燃料噴射孔の軸心と略垂直面に形成されていることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項４において、
前記燃料噴射孔に対し、前記燃料噴射孔の出口面を燃料噴射孔の軸心と垂直に形成する際、噴射孔の穴径及び、燃料に旋回を与える部材により決まる長い噴霧ペネトレーションの最も長くなる形成位置を、前記燃料噴射孔の出口面までの長さを噴射孔の軸心と垂直に形成する位置を制御することで、自由に制御可能とすることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁式燃料噴射弁に関する。特に、燃料噴射弁において、噴射する燃料噴霧の形状を制御する電磁式燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１１−１５９４２１号公報
上記公報には、電磁式燃料噴射弁（以後、インジェクタと呼ぶ）の燃料噴霧形状をエンジンに合わせてコントロールする方法として、噴霧の噴射方向を偏向させると共に偏向方向の噴霧長さを長くする方法が開示されている。この方法では、インジェクタの軸心に対し、燃料噴射孔（以後、オリフィスと呼ぶ）を非平行に配置し燃料噴霧を偏向している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−１５９４２１号公報のインジェクタでは、インジェクタの軸心に対し、オリフィスを非平行に配置して燃料噴霧を偏向させている。この場合の燃料噴霧は偏向方向の反対側の噴霧が長くなる。
【０００４】
しかし、エンジンの燃焼室の形状等によっては、燃料噴霧に偏向を掛ける必要が生じる場合があり、このとき形成される長い噴霧ペネトレーション方向の位置を点火プラグ方向へ飛ばすことで、最小の燃料で良い燃焼性能を得る必要がある場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、燃料噴霧の長さをコントロールすることができるインジェクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達するために、本発明は、弁座と、この弁座との間で燃料通路の開閉を行う可動弁と、コイルを有して前記可動弁を駆動する駆動手段とを備え、前記燃料通路を開閉して燃料を噴射するインジェクタにおいて、燃料を噴射するオリフィスの上流側に、燃料に旋回力を与える燃料旋回部材を有すると共に、インジェクタの軸心に対し、オリフィスを非平行に配置し、かつ、前記オリフィスに対し、前記オリフィスの出口面を非垂直に形成する。これによれば、燃料噴霧の長さをコントロールすることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
今回、発明者らは、インジェクタについて種々検討した。インジェクタは、その内部のコイルに通電して発生する磁気力（磁気吸引力）により、可動弁が吸引されて弁座から離れ、燃料が噴射される。インジェクタをエンジンに用いる場合、この噴射された燃料噴霧の形状が、エンジンの燃焼性能に影響することが知られている。特に、筒内噴射型エンジン用のインジェクタでは、筒内の燃焼室の形状に合わせた形状の燃料噴霧を噴射することが要求されている。
【０００８】
また、燃料噴霧の特性で、エンジンの燃焼性能に影響するものに、燃料噴霧の粒径がある。一般にこの粒径が小さいほど燃焼性能は良くなることから、燃料噴霧を微粒化することが要求されている。
【０００９】
噴霧を微粒化する方法に、燃料に旋回力を与える燃料旋回方式がある。これは旋回力により燃料噴射時の速度を上げると共に、燃料噴霧を円錐形状に形成し、噴霧の膜の厚さを薄くして微粒化を促進するものである。この方式では、燃料噴霧は円錐形になる。この燃料噴霧形状をエンジンに合わせてコントロールする方法として、噴霧の噴射方向を偏向させると共に偏向方向の噴霧長さを長くする方法が開示されている。この方法では、インジェクタの軸心に対し、燃料噴射孔
（以後、オリフィスと呼ぶ）を非平行に配置し燃料噴霧を偏向している。
【００１０】
以下、図面をもとに、実施の形態を示す。
【００１１】
まず、図１を用いてインジェクタ１の構造を説明する。インジェクタ１には、燃料ポンプ（図示せず）から加圧された燃料が供給されており、可動弁７と、ノズル３側に形成された弁座面（シート面）１０との間で燃料通路の開閉を行い、オリフィス１１からの燃料の噴射量を制御している。オリフィス１１と弁座面
１０はオリフィスプレート１０１に形成されている。
【００１２】
可動弁７はプランジャ６の先端に取り付けられており、可動弁７の駆動力を発生する手段として、インジェクタ１にはコイル２が具備されている。
【００１３】
コイル２が通電されず吸引力が無いときは、プランジャ６及び可動弁７が弁座面１０に押し付けられて閉弁するように、ばね部材であるリターンスプリング９が設けられている。
【００１４】
コイル２が通電されると磁束が発生し、コア４，ヨーク５とプランジャ６を磁路として通り、コア４，ヨーク５とプランジャ６との間に磁気吸引力が発生する。これによりプランジャ６及び可動弁７が弁座面１０から離れる方向に（図では上側に）変位し、オリフィス１１から燃料が噴射される。
【００１５】
弁座面１０近傍には燃料微粒化のため、燃料に旋回力を与える部品である燃料旋回部材（スワラ）８が具備されている。このため噴射された燃料噴霧１８は、円錐状に形成される。
【００１６】
ここで図２に示す様に、インジェクタ１の軸心に対し、オリフィス１１が平行に配置され、かつ、オリフィス１１に対し、オリフィスの出口１２がほぼ垂直に形成されている場合、噴霧１８の長さは全周に渡りほぼ均等になる（噴霧１８の長さの比：Ｌ１／Ｌ２≒１）。
【００１７】
これに対し図３に示す様に、インジェクタ１の軸心に対し、オリフィス１１が非平行に配置され、かつ、オリフィス１１に対し、オリフィスの出口１２がほぼ垂直に形成されている場合、噴霧１８はインジェクタ１の軸心に対し偏向して形成され、噴霧１８のペネトレーション長さは均等ではなく不均一になる（Ｌ１／Ｌ２≠１）。
【００１８】
次に、図４から図６を用いて更に実施態様を説明する。
【００１９】
図４には、一例としてインジェクタ１の軸心に対し、オリフィス１１の穴径がφ０．６７ｍｍで、非平行に約２０°偏向し配置されオリフィス長さＬが１．４６ｍｍ、かつ、オリフィス１１に対し、オリフィスの出口１２がほぼ垂直に形成されている場合の、噴霧１８のペネトレーション長さが最も長い位置を示す。
【００２０】
このように、オリフィス１１がインジェクタ１の軸心に対し非平行に配置されることにより、オリフィス１１に流入する燃料は、偏向方向に流れ易くなり、偏向方向と反対側については、燃料が流れ難くなる。これにより、オリフィス１１を流れる燃料のオリフィス１１の軸方向流速分布が異なることになる。
【００２１】
つまり、このオリフィス１１内を流れる燃料の軸方向流速分布の違いが、オリフィス出口１２から噴射される際、噴霧１８ペネトレーション長さの不均一を発生させることができる。
【００２２】
また、前述のようにインジェクタ１に燃料に旋回力を与える部品である燃料旋回部材８（図４では省略した）が具備されている場合、オリフィス１１内を流れる燃料には、旋回がかかっているため、オリフィス出口１２より噴射される燃料の噴霧１８のペネトレーション長さが最も長い位置は、図４のＡＡ断面（ノズル側より確認）で示すように、軸の中心位置からずれた部位に発生させることができる。
【００２３】
この噴霧１８のペネトレーション長さが最も長い位置を点火プラグ（図示していない）方向に向けることで、最小の燃料にて最適な燃焼を得ることが可能となる。
【００２４】
そこで、本実施態様では、噴霧１８のペネトレーション長さが最も長い位置を自在にコンロールすることで、最適な燃焼性を得るための手段を提供する。
【００２５】
図５に噴霧１８のペネトレーション長さが最も長い位置を、コントロールする方法を記載する。
【００２６】
オリフィス出口１２から噴射される噴霧１８は、燃料旋回部材８により右回転を与えられ、弁座面１０を通りオリフィス１１へ流入する。
【００２７】
この時、オリフィス１１がインジェクタ１の軸心１００に対し非平行に配置されることにより、オリフィス１１に流入する燃料は、偏向方向に流れやすくなり、偏向方向と反対側については、燃料が流れにくくなる、オリフィス１１を流れる燃料のオリフィス１１の軸方向流速は、強い軸方向流速と弱い軸方向流速が混在することで流速分布が不均一になる。
【００２８】
また、燃料には常に右旋回が与えられていることから、オリフィス１１内を流れる強い軸方向流速と弱い軸方向流速もオリフィス１１内を右回転しながらオリフィス出口１２に到達する。
【００２９】
つまり、噴霧１８のペネトレーションが長い部分は、オリフィス１１内において強い軸方向流速を持った部分が、オリフィス出口１２より噴射されたものであり、この噴霧１８のペネトレーションの長い部分をどの位置にコントロールするかは、オリフィス１１内で常に回転をしている強い軸方向流速を持った部分をどの位置で、オリフィス出口１２より噴射させるかにより決まる。
【００３０】
今回、実施例で示すケースでは、オリフィス長さＬをオリフィス１１の非平行の中心に垂直にカット量ｔ１（ｔ１＝Ｌ−Ｌ１）にて、カットすることで、オリフィス１１の流路長を調整することが出来る。これにより、オリフィス出口までの燃料の回転数を調整することが出来る。これによって、噴霧１８のペネトレーションの長い位置を噴霧１８のＡＡ断面（ノズル側より確認）中心軸上に移動させることができる。
【００３１】
今回の実施例の場合、カット量ｔ１を０．１ｍｍ　に付き約８°ＡＡ断面（ノズル側より確認）において噴霧１８のペネトレーションの長い部分が右回転する。
【００３２】
また、このカット量ｔ１とペネトレーションの回転角Ｐｄｅｇの関係は、
Ｐｄｅｇ＝（（ｔ１×ｔａｎ（θ／２））／（π×ｄ０））×３６０）
により求める事ができる。
【００３３】
上記式における、ｔ１はオリフィス１１カット量、θは噴霧１８の主噴霧角度であり、πは円周率、ｄ０はオリフィス１１の径寸法である。
【００３４】
つまり、噴霧１８を設計する場合、必要となる流量及び主噴霧角度θを決定するため、オリフィス１１の径寸法及び、燃料に旋回力を与える部品である燃料旋回部材８の仕様が決定される。この時、前記Ｐｄｅｇ　を求める式を用い、噴霧１８のペネトレーションの長い位置をどの位置に設定するか、自由に設定する事ができる（即ち、ある噴霧の断面（実施態様で言うＡＡ断面）における、ペネトレーションの長い位置（噴霧ペネトレーション集中部）を３６０度の任意の角度に調整することが出来る）。その結果、インジェクタ１の取付け状態の制約を受けずに、噴霧１８のペネトレーションの長い位置をエンジン燃焼上、効率の良い位置に制御することが出来る。
【００３５】
本実施態様によれば、噴霧形状の流速分布を制御することで、噴霧ペネトレーションの長い位置を目的の方向へ自在に向けることができる。また、オリフィスの全長を調整することにより、燃料がオリフィス出口に達するまでの回転数を調整することが出来るので、噴霧ペネトレーションの長い位置を予め定めた任意の方向へ向けることが出来る。
【００３６】
また、上流スワールにより円錐形に噴射する燃料噴霧の、噴霧のペネトレーションの長い位置をコトロールできる構造を有する電磁式燃料噴射弁を提供することができる。
【００３７】
本実施例によれば、燃料噴霧の長い位置を調整した電磁式燃料噴射弁を提供することが出来る。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料噴霧の長さをコントロールすることができるインジェクタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】インジェクタの一実施例を示す断面図である。
【図２】インジェクタ先端の拡大図である。
【図３】インジェクタ先端の拡大図である。
【図４】一実施例を示すインジェクタ先端の拡大図である。
【図５】一実施例を示すインジェクタ先端の拡大図である。
【符号の説明】
１…インジェクタ、２…コイル、３…ノズル、４…コア、５…ヨーク、６…プランジャ、７…可動弁、８…燃料旋回部材、９…リターンスプリング、１０…弁座面、１１…オリフィス、１２…オリフィス出口、１３…Ｏリング、１４…フィルタ、１５…コネクタモールド、１６…アジャスタ、１７…スペーサ、１８…噴霧、１０１…オリフィスプレート。
【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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