(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変位可能な弁体と、前記弁体の弁体側当接部と当接して燃料をシートする弁座面側当接部を有し円錐面で構成される弁座面と、前記弁座面側当接部よりも下流側に設けられた燃料噴射孔と、を有する燃料噴射弁において、
前記弁体は、前記弁座面と対向する対向部に、凸状部、テーパー面及び凹状面を、燃料流れ方向において上流側から下流側に向かって前記凸状部、前記テーパー面及び前記凹状面の順に備え、
前記凸状部は、弁軸心に沿う断面が円弧状を成し、前記弁体側当接部が構成され、
前記テーパー面は、前記凸状部の下流側端部に接続され、
前記凹状面は、前記テーパー面の下流側端部に接続されて前記テーパー面に対する凹状の面を成し、
前記弁体と前記弁座面とが対向する部位の燃料流路は、
前記凸状部と前記弁座面の円錐面との間に構成され、上流側から下流側に向かって流路断面積が増加する第１流路断面積増加部と、
前記テーパー面と前記弁座面の円錐面との間に構成されて前記第１流路断面積増加部の下流側端部に接続され、上流側から下流側に向かって流路断面積が漸減する流路断面積漸減部と、
前記凹状面と前記弁座面の円錐面との間に構成されて前記流路断面積漸減部の下流側端部に接続され、上流側から下流側に向かって断面積が増加する第２流路断面積増加部と、
を有し、
前記第２流路断面積増加部は、前記弁体側当接部と前記弁座面側当接部とが当接した状態において、上流側の端部が前記燃料噴射孔の入口開口面の中心から下流側で、且つ前記燃料噴射孔の入口開口縁の最も下流側に位置する部分よりも上流側の範囲に位置す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、
前記第２流路断面積増加部は、前記弁体が開弁した状態において、上流側の端部が前記燃料噴射孔の入口開口面に垂直な方向において前記入口開口面と対向する範囲に設けら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、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、弁体が弁座と当接することで燃料の漏洩を防止し、弁体が弁座面から離れることによって噴射を行なう、燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−１６０２１３号公報（特許文献１）には、変位可能な弁体と、弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、弁座面と弁体とが当接する位置よりも下流側に設けられた燃料噴射孔とを有する燃料噴射弁において、弁座面の下流側に燃料噴射孔の入口開口が形成された噴射孔開口形成面を有し、弁座面と燃料噴射弁中心軸との成す角度が、噴射孔開口形成面と燃料噴射弁中心軸との成す角度よりも大きく形成されており、噴射孔開口形成面と弁体との間に形成される燃料流路の断面積が燃料の流れる方向に沿って一定となる領域を形成した状態で、弁体を開弁状態に維持可能にした燃料噴射弁が開示されている（要約参照）。
【０００３】
特開２０１０−３８１２６号公報（特許文献２）には、シート部の直下において流路断面積が拡大するような環状窪みが弁体に施され、燃料噴射孔の入口開口の少なくとも一部が環状窪みによって覆われ、環状窪みの最深部から下流に向かって弁体の表面と弁座面との隙間が狭まるような流路形状を有する燃料噴射弁が開示されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１６０２１３号公報
【特許文献２】特開２０１０−３８１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車の排ガス規制が強化されている。この排ガス規制の強化に対応するため、筒内（燃焼室内）での燃料の気化を促進する必要がある。そして、気化を促進するために、燃料噴霧の微粒化が求められている。特に、燃料噴射終了時の閉弁過程においては、速度の遅い燃料が気化しにくい粗大な液滴となって噴射される。このような粗大な液滴が噴射されるのを防ぐ必要がある。
【０００６】
特許文献１においては、噴射孔開口形成面と弁体との間に形成される燃料流路の断面積が燃料の流れる方向に沿って一定となる領域を形成した状態で、弁体を開弁状態に維持可能にすることで、燃料の微粒化を図る技術が開示されている。しかし、特許文献１では、燃料噴射終了時に弁体が閉じていく過程（閉弁過程）における、燃料噴射孔上流側からの燃料流れについての検討が十分ではない。すなわち、閉弁過程において粗大な液滴が発生する課題についての配慮が十分ではない。
【０００７】
また、特許文献２においては、燃料噴射孔の入口開口の少なくとも一部を弁体に形成した環状窪みによって覆い、燃料噴射孔の入口開口部の流路断面積を拡大させることによって、燃料の微粒化を促進する技術が開示されている。しかし、特許文献２の技術では、環状窪みがあることで、閉弁過程においては燃料が急に減速され、環状窪みがない場合と比較して速度の遅い燃料が増加する。このため、閉弁過程においては微粒化が阻害され、粗大な液滴の噴射量が増加する可能性がある。
【０００８】
本発明の目的は、燃料噴射終了時の閉弁過程において、粗大な液滴の発生を低減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に、本発明の燃料噴射弁は、変位可能な弁体と、前記弁体の弁体側当接部と当接して燃料をシートする弁座面側当接部を有し円錐面で構成される弁座面と、前記弁座面側当接部よりも下流側に設けられた燃料噴射孔と、を有する燃料噴射弁において、
前記弁体は、前記弁座面と対向する対向部に、凸状部、テーパー面及び凹状面を、燃料流れ方向において上流側から下流側に向かって前記凸状部、前記テーパー面及び前記凹状面の順に備え、
前記凸状部は、弁軸心に沿う断面が円弧状を成し、前記弁体側当接部が構成され、
前記テーパー面は、前記凸状部の下流側端部に接続され、
前記凹状面は、前記テーパー面の下流側端部に接続されて前記テーパー面に対する凹状の面を成し、
前記弁体と前記弁座面とが対向する部位の燃料流路は、
前記凸状部と前記弁座面の円錐面との間に構成され、上流側から下流側に向かって流路断面積が増加する第１流路断面積増加部と、
前記テーパー面と前記弁座面の円錐面との間に構成されて前記第１流路断面積増加部の下流側端部に接続され、上流側から下流側に向かって流路断面積が漸減する流路断面積漸減部と、
前記凹状面と前記弁座面の円錐面との間に構成されて前記流路断面積漸減部の下流側端部に接続され、上流側から下流側に向かって断面積が増加する第２流路断面積増加部と、
を有し、
前記第２流路断面積増加部は、前記弁体側当接部と前記弁座面側当接部とが当接した状態において、上流側の端部が前記燃料噴射孔の入口開口面の中心から下流側で、且つ前記燃料噴射孔の入口開口縁の最も下流側に位置する部分よりも上流側の範囲に位置する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、閉弁過程において、粗大な燃料液滴の発生を低減することで、ガソリンエンジンの燃焼室壁面への燃料付着を低減する事ができる。これにより、排気性能を高めた内燃機関を実現する燃料噴射弁を提供することができる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図３】本発明の第１実施例との比較例に係り、弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図４】図２及び図３の弁座面上の任意の位置における流路断面積の関係を示した図である。
【図５】本発明の第１実施例に係る燃料流れを説明するための図であり、燃料噴射弁の弁座面を燃料流れの上流側から見た図である。
【図６】本発明の第１実施例に係る燃料流れを説明するための図であり、燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図７】流路断面積拡大部を持たない燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図８】図６及び図７の弁座面上の任意の位置における流路断面積の関係を示した図である。
【図９】本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図１０】本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【図１１】本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施例を説明する。以下の説明において、上下方向或いは上下方向における位置は、図１の紙面上における上下方向或いは上下方向における位置に基づいて定義される。この上下方向或いは上下方向における位置は燃料噴射弁の実装状態における上下方向或いは上下方向における位置を意味するものではない。
【実施例１】
【００１４】
本発明の第１の実施例に係わる燃料噴射弁について、図１乃至図９を用いて以下説明する。
【００１５】
［燃料噴射弁の基本動作説明］
図１に、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例の断面図を示す。図１では、燃料噴射弁の一例として、筒内直接噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁１００を示しているが、本発明の効果は、ポート噴射式のガソリンエンジン向けの電磁式燃料噴射弁や、ピエゾ素子や磁歪素子で駆動される燃料噴射弁においても有効である。
【００１６】
図１において、燃料は燃料供給口１１２から供給され、燃料噴射弁１００の内部に供給される。図１に示す電磁式燃料噴射弁１００は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル１０８に通電がないときには、弁体１０１がスプリング１１０によって付勢されてシート部材１０２に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用燃料噴射弁では、供給される燃料圧力がおよそ１ＭＰａ乃至５０ＭＰａの範囲である。
【００１７】
図２に、第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図を示す。
【００１８】
電磁式燃料噴射弁１００が閉弁状態にあるときには、弁体１０１はその先端部がノズル体１０４に溶接などで接合されたシート部材１０２に設けられた円錐面からなる弁座面２０３と当接することによって、燃料のシールを保つようになっている。このとき、弁体１０１側の接触部（弁体側当接部２０２）は略球面状に形成された球面部位２０２ａによって形成されており、円錐面状の弁座面２０３と球面状の弁体側当接部２０２との接触はほぼ線接触の状態になっている。球面状の弁体側当接部２０２は、弁体１０１の軸心方向（弁軸心方向）に沿う断面において、少なくとも弁座面２０３との弁体側当接部２０２を含む部分が円弧状に形成されており、その円弧状を含む曲面で形成された凸状部が弁体１０１の先端部に周方向に沿って環状（リング状）を成すように形成されている。尚、本実施例においては、弁体の軸心は燃料噴射弁中心軸２１５と一致している。また、実線１０１ａは開弁状態における弁体１０１の位置、点線１０１ｂは閉弁状態における弁体１０１の位置を表している。
【００１９】
図１に示したコネクタ１１１を介してコイル１０８に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成するコア（固定コア）１０７、ヨーク１０９、アンカー（可動コア）１０６に磁束密度を生じる。開弁状態においては、コア１０７とアンカー１０６の相互に対向する端面（コア１０７の下端面及びアンカー１０６の上端面）の間には間隙ｇ（図１参照）が設けられている。磁気回路に磁束密度を生じることにより、間隙ｇを介してコア１０７とアンカー１０６との間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング１１０の付勢力と前述の燃料圧力による力よりも大きくなると、弁体１０１はガイド部材１０３及び弁体ガイド１０５にガイドされながらアンカー１０６によってコア１０７側に吸引され、開弁状態となる。
【００２０】
開弁状態になると、弁座面２０３と弁体１０１の弁体側当接部２０２との間に隙間Ｓｔ（ストローク）を生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換されて燃料噴射孔２０１に至り噴射される。なお、隙間Ｓｔは間隙ｇに等しい。
【００２１】
［弁体と弁座面との間の燃料流路における特徴の説明］
次に、弁体１０１の詳細形状について図２乃至図４を用いて説明する。
【００２２】
図２に示すように、シート部材１０２は、弁体側当接部２０２と当接する点（弁座面側当接部）２０４を有する弁座面２０３と、複数の燃料噴射孔２０１とを有している。弁体側当接部２０２は弁体側シート部、また弁座面側当接部２０４は弁座面側シート部と呼ぶ場合もある。
【００２３】
弁体１０１は、弁座面２０３と当接する弁体側当接部２０２を有する球面部位２０２ａと、円錐面（テーパー面）２０５と、弁体先端面２０６より構成されている。弁体先端面２０６は円錐面２０５に対して弁体１０１の先端側（アンカー１０６とは反対側）にあり、円錐面２０５は球面部位２０２ａに対して弁体１０１の先端側にある。すなわち、燃料の流れる方向において、上流側から下流側に向かって、球面部位２０２ａ、円錐面２０５、弁体先端面２０６の順に配置されている。
【００２４】
図３に、本実施例（図２）との比較例を示す。なお、図３では、図２と同様に、弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図を示している。図３において図２と同一の番号が割り付けられているものは、本実施例と同一の機能、構成及び効果を有するものである。
【００２５】
図３の構成では、開弁状態において、弁座面２０３上の点Ａから点Ｄに向って、更には点Ｄから下流側に向かって、弁体５０１と弁座面２０３との間隔が広くなるように構成されている。このため、比較例では、弁座面２０３上の点Ａから点Ｄの下流側に向かって、流路断面積が漸増するように構成されている。なお、点Ｄは燃料噴射孔２０１の入口開口面と燃料噴射孔中心軸２１６との交点である。
【００２６】
図４は、開弁時（例えば、フルストローク時）における、弁座面上の各位置における燃料の流路断面積の変化の様子を示した図である。流路断面積は次のように定義している。例えば弁体１０１の点Ａ’から弁座面２０３に対して垂直となるように引いた線分と、弁座面２０３との交点をＡとする。点Ａにおける、燃料噴射弁中心軸２１５からの距離（半径）をＲＡとし、燃料噴射孔開口形成面（本実施例では弁座面と同じ）２０３に対して垂直方向の、燃料噴射孔開口形成面２０３と弁体１０１との隙間をｈＡとするとき、２・π・ＲＡ・ｈＡを点Ａにおける流路断面積とする。以下、弁座面２０３の各位置における流路断面積は上記と同様の方法で求めるとする。実線４０１が図２の実施例の流路断面積と弁座面位置との関係、点線４０２が図３の比較例の流路断面積と弁座面位置との関係を表している。
【００２７】
図２を用いて、本実施例における弁体形状の特徴を説明する。開弁状態の弁体位置１０１ａを表す実線で示すように、弁体１０１の球面部位２０２ａは円錐面２０５と点Ａ’で接続されている。燃料噴射弁中心軸２１５から垂直に円錐面２０５に引いた線分を、円錐面２０５を形成する円錐の半径とすると、この半径は、弁座面２０３と弁体１０１との間に形成される燃料の流路断面積が弁座面２０３の上流側から下流側に向かって減少するように決定される。円錐面２０５は弁体先端面２０６と点Ｃ’で接続している。弁体１０１が閉弁状態（図２の点線１０１ｂ）にあるときに、点Ｃ’は燃料噴射孔中心軸２１６と弁体１０１とが交わる交点Ｄ’上、或いはこの交点Ｄ’よりも下流側（弁体先端側）に位置するようにする。弁体先端面２０６は円錐面２０５に対して凹状の面として形成されている。すなわち、弁体先端面２０６は燃料の流路断面積を増加させるために、弁体１０１の内側に凹むような形状となる。本実施例では、弁体１０１の凹部の開始位置は、閉弁状態の弁体１０１の位置１０１ｂと燃料噴射孔中心軸２１６とが交わる交点Ｄ’としている。つまり実線１０１ａ上にある点Ｃ’と点線１０１ｂ上にある点Ｄ’は、それぞれ開弁状態と閉弁状態における同じ点を表している。
【００２８】
上述した弁体先端の凹状の面２０６は、弁座面側のシート位置の下流側に形成される燃料流路に設けられ、下流側に向かって断面積が増加する流路断面積増加部を構成する。弁座面２０３に垂直な面を流路断面としているので、流路断面積増加部２０６は、上流側の端部が燃料噴射孔２０１の入口開口面の中心から下流側に位置し、燃料噴射孔２０１の入口開口縁の最も下流側に位置する部分よりも上流側に位置することになる。そして、流路断面積増加部は弁座面２０３と弁体１０１の凹部２０６とにより構成されている。
【００２９】
開弁状態における燃料の流路断面積の変化について、図２、図３及び図４を用いて説明する。なお、図４において、実線４０１は本実施例（図２）における流路断面積の変化を表し、点線４０２は比較例の流路断面積の変化を表している。
【００３０】
弁座面側当接部２０４から球面部位２０２ａと円錐面２０５との接続点Ａ’に対応する点Ａまでは、流路断面積は増加する。点Ａから弁体凹部２０６の開始点Ｃ’に対応する点Ｃまでは、比較例（点線４０２）では流路断面積が増加し、本実施例（実線４０１）では流路断面積が減少する。そして点Ｃにおいて、流路断面積が減少から増加に転じる。
【００３１】
すなわち、弁座面側のシート位置の下流側に形成される燃料流路は、流路断面積増加部２０６の上流側に、下流側に向かって断面積が漸減する流路断面積漸減部を有する。この流路断面積漸減部は、弁体１０１側に形成された円錐面２０５と、弁座面２０３を形成する円錐面とにより、構成されている。
【００３２】
また、点Ｃにおいては、開弁時（フルストローク時）の弁座面側当接部２０４における流路断面積よりも大きな隙間ｈＣとすることで、噴射量は弁座面側当接部２０４における隙間Ｓｔによって調整することが可能となる。本実施例の燃料噴射弁は、このような流路断面積の変化を特徴として備えている。なお、本実施例では、点Ｃにおいて流路断面積が減少から増加に転じているが、減少から増加に転じる位置は点Ｃよりも下流側であってもよく、燃料噴射孔２０１の入口開口縁の最下流側位置Ｅよりも上流側であることが好ましい。
【００３３】
［ストロークの影響］
弁座面２０３と弁体１０１との間に形成される流路断面積は弁体１０１のストローク(Ｓｔ)によって変化する。例えば、ストロークの値によっては、弁座面側当接部２０４における流路断面積と点Ｃにおける流路断面積とにおいて、大小関係が逆転することがある。
【００３４】
例えば圧電素子等を用いて弁体を任意のストローク位置で開弁維持できる燃料噴射弁にあっては、燃料の流れる方向において流路断面積が図４の実線４０１のような傾向となるように、ストローク位置をフルストローク（最大ストローク）までの間で任意に選択して、円錐面２０５の形状と弁体先端面２０６（凹部）の形状とを設計できる。また、弁体を任意のストローク位置で開弁維持できない構成の燃料噴射弁にあっては、ストローク量を決めるストッパによって弁体の変位が規制された状態（フルストロークの状態）において、流路断面積が図４の実線４０１のような傾向となるように、円錐面２０５の形状と弁体先端面２０６の形状とを設計すればよい。
【００３５】
本発明に係る実施例においては、燃料噴射弁の使用条件となるストローク量において、弁座面２０３と弁体１０１との間に形成される流路断面積の増減が、図４の点Ａから点Ｄに示すような状態となるように設計することが求められる。
【００３６】
［流れ及び効果の説明］
上記のように弁体１０１及び燃料噴射孔２０１を構成したことによる作用効果を、図４乃至図９を用いて説明する。
【００３７】
図５に、燃料噴射弁の弁座面を燃料流れの上流側から見た図を示す。図５において、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ及び２１０ｄは燃料流れを示す。また、図５では、燃料噴射孔２１０として、２つの燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂを描いている。
【００３８】
図５の燃料流れ（例えば２１０ａや２１０ｂ）に示すように、上流から流れてきた燃料は各燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂの上流側から各燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂへ流入する。燃料の一部（例えば２１０ｃや２１０ｄ）は弁体１０１の先端側に一度集まってから、流れの方向を変えて、燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂの下流側から各燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂへ流入する。弁座面２０３と弁体１０１の隙間が徐々に小さくなる閉弁過程においてもこの流れは同様であり、燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂの上流側から燃料噴射孔２０１ａ，２０１ｂへ流入する燃料２１０ａの速度を落とさないことで、速度による燃料の空気せん断分裂を促進し、粗大な液滴を低減することができる。よって本実施例では、図４の実線４０１で示すように、点Ａから点Ｃまでは流路断面積を減少させるように円錐面２０５の形状を決定している。
【００３９】
次に弁体先端面２０６の凹み形状（断面積の増加）の効果について図６乃至図８を用いて説明する。
【００４０】
図６に、燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図を示す。図６は、本実施例に係る燃料流れを説明するための図である。
【００４１】
図６に示すように、燃料噴射孔２０１の上流側からは燃料３１０ａが燃料噴射孔２０１に向かって流れている。このとき、燃料噴射孔２０１に流入する燃料流れは剥離領域２１２ａを形成する。一方、燃料噴射孔２０１の下流側からは燃料３１０ｂが燃料噴射孔２０１に向かって流れる。このとき、燃料噴射孔２０１に流入する燃料流れは剥離領域２１２ｂを形成する。
【００４２】
図７に、流路断面積拡大部を持たない燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図を示す。
【００４３】
図７に示すように、燃料噴射孔２０１の上流側からは燃料４１０ａが燃料噴射孔２０１に向かって流れている。このとき、燃料噴射孔２０１に流入する燃料流れは剥離領域２１２ａを形成する。一方、燃料噴射孔２０１の下流側からは燃料４１０ｂが燃料噴射孔２０１に向かって流れる。このとき、燃料噴射孔２０１に流入する燃料流れは剥離領域３１２を形成する。
【００４４】
図８に、図６及び図７の弁座面上の任意の位置における流路断面積の関係を示す。図８において、実線４０２は図６の場合の流路断面積を示し、点線４０３は図７の場合の流路断面積を示す。
【００４５】
もし図７に示すように弁体先端面２０６の凹部がなかった場合、流路断面積の変化は図８の点線４０３で示すようになり、流路断面積の小さい燃料噴射孔２０１の下流側で、燃料の速度が大きくなる。よって図７に示すように燃料流れ４１０ｂは速度が大きく、噴射孔２０１に流入した場合、図６の剥離領域２１２ｂに対して大きな剥離領域３１２を形成することになる。
【００４６】
一方で、図６に示すような凹み形状２０６を設けることで、燃料噴射孔２０１の下流側において流路断面積を大きくすることができ、燃料の流速を小さくすることができる。これにより剥離の発生を抑制し、剥離領域２１２ｂを剥離領域３１２に対して小さくすることができる。これにより、閉弁過程の粗大液滴発生の低減が可能となる。
【００４７】
本実施例では、円錐面２０５と弁座面２０３との間に形成される燃料の流路断面積を上流側から下流側に向けて漸減させており、開弁時の流量係数の増大により、開弁時の微粒化を促進することができる。これにより、本実施例では、開弁時の微粒化の促進と、閉弁過程の粗大液滴発生の低減との両立が可能となる。
【００４８】
図９を用いて弁体先端面の凹部の開始点（流路断面積の増加開始点）の有効範囲について説明する。図９は、本実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。また、図９は、閉弁状態を表している。
【００４９】
凹部２０６の開始点は閉弁状態の円錐面２０５と弁体先端面２０６と燃料噴射孔２０１との位置関係で定義される。すなわち、凹部２０６の開始点は、図５で説明したように、閉弁過程を含む開弁時に燃料の多くは燃料噴射孔２０１の上流側から流入することを考慮して決定する必要がある。また凹部２０６の開始点は、図６及び図７で説明した噴射孔下流側から流入する燃料の燃料噴射孔２０１内での剥離低減を考慮する必要がある。従って、弁体先端面の凹部２０６の開始点は、燃料噴射孔中心軸２１６を基準とした点Ｄ’から下流側で燃料噴射孔２０１の入口開口縁の最も下流側に位置する点（部分）Ｅに対応した点Ｅ’よりも上流側の範囲２１７にあることが望ましい。点Ｅ’は点Ｅから弁座面２０３に垂直に引いた線分と弁体１０１とが交わる交点である。
【００５０】
これにより形成される弁体先端面２０６は、凹部の開始点が最も上流側にある場合は点線２０６ａで示すような形状となり、凹部の開始点が最も下流側にある場合は実線２０６ｂで示すような形状となる。また、上記の弁体先端面の凹部２０６の開始点は、複数ある燃料噴射孔２０１のうち噴射孔中心が最も下流側にある燃料噴射孔を基準として定義される。
【００５１】
［その他］
本実施例において、燃料噴射孔２０１は円筒状の場合を説明したが、燃料噴射孔２０１が出口に向かい直線的または曲率を有し拡大縮小する場合においても、同様の作用効果が得られ、本発明の効果が損なわれるものではない。また、本実施例において弁座面２０３及び弁体１０１の一部は円錐形状として構成されているが、曲面を有していたとしても、燃料の流路断面積と弁座面２０３との位置関係が本実施例の関係になっていれば、同様の作用効果を得られる。
【実施例２】
【００５２】
本発明の第２実施例に係わる燃料噴射弁について、図１０及び図１１を用いて以下説明する。図１０及び図１１は本実施例における燃料噴射弁の弁体の構成を示す断面図であり、弁体先端及び燃料噴射孔の近傍を拡大した断面図である。図２と同一の番号が割り当てられているものは、第１実施例と同一もしくは同等の機能を有するものであり説明を省略する。
【００５３】
第１実施例と異なる点は、弁体先端面２０６の形状である。第１実施例では弁体先端面２０６を凹み形状としたが、図１０や図１１に示すような曲面形状２０６ｃや弁体先端部を平面でカットした形状２０６ｄとしても、流路断面積が第１実施例で説明した条件を満たしていれば、有効である。すなわち、本実施例では、下流側に向かって断面積が増加する流路断面積増加部は曲面形状２０６ｃや弁体先端部を平面でカットした形状２０６ｄによって構成される。その他の構成については、第１実施例と同様である。
【００５４】
［その他］
本実施例において、燃料噴射孔２０１は円筒状の場合を説明したが、燃料噴射孔２０１が出口に向かい直線的または曲率を有し拡大縮小する場合においても、同様の作用効果が得られ、本発明の効果が損なわれるものではない。また、本実施例において弁座面２０３及び弁体１０１の一部は円錐形状として構成されているが、曲面を有していたとしても、燃料の流路断面積と弁座面２０３との位置関係が本実施例の関係になっていれば、同様の作用効果を得られる。
【００５５】
本発明に係る各実施例によれば、開弁時に、気化し易い、微粒化された燃料噴霧を筒内に直接噴射でき、さらに噴射終了時の閉弁過程においても、粗大な液滴の発生を低減することができる。すなわち、本発明に係る各実施例によれば、開弁時においては燃料噴射弁から噴射される噴霧の微粒化を促進しつつ、閉弁過程においては粗大な燃料液滴の発生を低減することで、ガソリンエンジンの燃焼室内の壁面への燃料付着を低減する事ができ、排気性能を高めた内燃機関を実現する燃料噴射弁を提供できる。
【００５６】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１００…電磁式燃料噴射弁
１０１、５０１、６０１、７０１、８０１…弁体
１０１ａ、５０１ａ…開弁状態の弁体位置
１０１ｂ、５０１ｂ…閉弁状態の弁体位置
１０２…シート部材
１０３…ガイド部材
１０４…ノズル体
１０５…弁体ガイド
１０６…アンカー
１０７…コア
１０８…コイル
１０９…ヨーク
１１０…スプリング
１１１…コネクタ
１１２…燃料供給口
２０１、２０１ａ、２０１ｂ…燃料噴射孔
２０２…弁体側当接部
２０２ａ…球面部位
２０３、３０３…弁座面
２０４…弁座面側当接部
２０５、５０５…弁体の円錐面
２０６、２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃ、２０６ｄ…弁体先端面
２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ、２１０ｄ、３１０ａ、３１０ｂ、４１０ａ、４１０ｂ…燃料流れ
２１２、３１２…燃料剥離領域
２１５…燃料噴射弁中心軸
２１６…燃料噴射孔中心軸
２１７…流路断面積の増加開始点の有効範囲
４０１、４０２、４０３…位置と流路断面積の関係
【図１】
0006399910.tif 000002
【図２】
0006399910.tif 000003
【図３】
0006399910.tif 000004
【図４】
0006399910.tif 000005
【図５】
0006399910.tif 000006
【図６】
0006399910.tif 000007
【図７】
0006399910.tif 000008
【図８】
0006399910.tif 000009
【図９】
0006399910.tif 000010
【図１０】
0006399910.tif 000011
【図１１】
0006399910.tif 000012