(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、噴霧角及びペネトレーションが可変である燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】  上記目的は、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燃料噴射弁において、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、前記可動弁と燃料旋回部材（スワラ）の内周面に未旋回流の流れる通路を設け、前記可動弁のリフト量に応じて、前記未旋回流を制御することを特徴とする燃料噴射弁により達成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体上流の燃料通路に形成され、前記弁体下流の燃料噴口内において燃料が旋回するよう旋回力を与える燃料旋回通路と、前記弁体下流の燃料噴口に旋回力を持たない燃料を供給する非旋回燃料供給通路とを備えたものにおいて、
前記弁体が軸方向に移動して開弁した時に、前記弁体の開弁ストロークに関連して前記非旋回燃料供給通路の断面積を減少させるよう調整する機構を備えた電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
先端に弁体部が形成されたプランジャと、
中心に前記プランジャを挿通する孔を備えた孔付部材を有し、
前記プランジャの弁体部は前記孔径より大径に構成されており、
前記孔付部材は前記弁体部を収納する大径の部分有しており、
前記弁体が閉弁位置にあるときは前記弁体の大径部と小径部との切り替わり部に形成される段差部と、前記孔付部材に形成される大径孔部と小径孔部との切り替わり部に形成される段差部とが最も離れた状態にあり、
前記弁体が全開時には前記両者の段差部が最も近づくよう構成された電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
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電磁式駆動機構と、
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、
前記オリフィスプレートと燃料旋回部材を固定させるノズルを有する電磁式燃料噴射弁において、
前記可動弁のリフト量に応じて、前記可動弁の外周部と前記燃料旋回部材の内周部との間を通って流れる未旋回流の量を制御する未旋回燃料調整機構を設けたことを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
前記未旋回燃料調整機構は、前記可動弁の外周で、前記燃料旋回部材の内周面と対面する部分に設けた軸方向に延びる複数の溝部を備え、当該溝部の通路断面積が前記可動弁のリフト量に応じて変化するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
前記未旋回燃料調整機構は、前記燃料旋回部材の内周で、前記可動弁の外周面と対面する部分に設けた軸方向に延びる複数の溝部を備え、当該溝部の通路断面積が前記可動弁のリフト量に応じて変化するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
前記未旋回燃料調整機構は、前記可動弁の外周で、前記燃料旋回部材の内周面と対面する部分に設けた軸方向に延びる複数の溝部を備え、
且つ、前記燃料旋回部材の内周で、前記可動弁の外周面と対面する部分に設けた軸方向に延びる複数の溝部を備え、前記両溝部の通路断面積が前記可動弁のリフト量に応じて変化するように構成したことを特徴とする請求項３に記載の電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁式燃料噴射弁に関する。特に、内燃機関（ガソリンエンジン）に燃料を供給する電磁式燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガソリンエンジンの低燃費化には、筒内噴射による成層燃焼が効果的であり、エミッションの低減，出力の向上を達成しつつ成層燃焼領域を拡大することが大きな課題となっている。成層燃焼において、噴霧量の小さい低パルス領域（低負荷，低回転）で安定した燃焼を達成するためには小さな噴霧量で燃料が安定してプラグに到達するように、噴霧角が狭く、ペネトレーション（噴霧到達距離）の長い噴霧が必要となってくる。一方、パーシャル以上（中回転，高回転）の領域では、シリンダ内壁及びピストン冠面への燃料付着を抑制して排気を改善し、また出力を高めるため、噴霧が燃焼室内に均一に拡散するように、噴霧角が広く、ペネトレーションの短い噴霧が必要である。このように、運転条件によって、必要となる噴霧形状（噴霧角，ペネトレーション）が異なる。このため、運転条件に合わせて、噴霧角，ペネトレーションを可変にできる燃料噴射弁が求められている。
【０００３】
上記、噴霧性能可変燃料噴射弁として、特開平１２−１４５５８３号公報では、２個の燃料旋回機構を２個のコイルを用いて切り換えて使用することにより、噴霧の旋回流の量を制御し、噴霧角を可変にする方法が開示されている。また、特開平１２−１２０５１０号公報，特開平１２−１４５５８４号公報では、燃料に旋回を与える複数の通路を利用する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１２−１４５５８３号公報（段落〔０００８〕〜段落〔0013〕，図２）
【特許文献２】特開平１２−１２０５１０号公報（段落〔０００９〕，段落〔0010〕，図１０，図１２）
【特許文献３】特開平１２−１４５５８４号公報（段落〔０００９〕，段落〔0010〕，図３，図１０，図１３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来技術は、構造が複雑なため、製造コストが高く実用的でなかった本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、構造が簡単で、製造コストが低コストな噴霧角可変燃料噴射弁を供給することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は、燃料旋回部材によって旋回力が与えられた燃料流と、前記可動弁の外周と燃料旋回部材の内周との間に形成される未旋回燃料通路を通る未旋回燃料流とを混合してオリフィスから燃料を供給するように構成すると共に、未旋回燃料流の量を可動弁のリフト量に応じて制御し、噴霧角及びペネトレーションを可変にしたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば前記可動弁の外周と燃料旋回部材の内周との間に形成される未旋回燃料通路の通路断面積を可動弁のリフト量に応じて制御することにより未旋回燃料流を制御して噴霧角及びペネトレーションを制御するようにしたので構成がシンプルになり、製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
燃料噴射弁は、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。
【０００９】
燃料噴射弁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、筒内噴射エンジン用の燃料噴射弁では、運転条件及び燃焼室の形状に最適な噴霧形状が要求されている。
【００１０】
燃料噴霧形状を最適な形状に制御する方法として、燃料に旋回力を与え、微粒化させるとともに、旋回力を調整して、燃料噴射弁の噴霧角，ペネトレーションを制御する方法がある。
【実施例１】
【００１１】
以下、図面をもとに、実施の形態を示す。
【００１２】
まず、図１を用いて燃料噴射弁１の構造を説明する。燃料噴射弁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）９との間で燃料通路の開閉を行い、オリフィス１０から噴射される燃料の噴射量を制御している。オリフィス１０と弁座面９はオリフィスプレート１１に形成されている。
【００１３】
また、弁座面９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。オリフィスプレート１１は、このスワラ８を挟み込み固定させる形で、ノズル下端に溶接結合されている。
【００１４】
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、燃料噴射弁１にはコイル２が具備されている。
【００１５】
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９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１２が設けられている。
【００１６】
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９から離れる方向に（図では上側に）変位し、オリフィス１０から燃料が噴射される。
【００１７】
噴射された燃料噴霧１３は、スワラ８により旋回しているため、円錐状に形成される。
【００１８】
ここでスワラ８は、例えば、図２に示す様に４本の放射通路（スワラ溝）１４（通路本数は何本でも良い）が設けられており、燃料はこの通路を通って、旋回しながら、下流側のオリフィスへ流れていく。また可動弁７の外周面に対面するスワラ８の内周面１５は、下流側には燃料溜まり用の環状室１５１、上流側には小径内周面１５２を有する２段形状になっている。
【００１９】
一方、可動弁７は、図３のように、外周にスプライン状の溝１６が設けられている。
【００２０】
次に図４から図６を用いて、閉弁時から弁が開いた全開時までの流れの様子について示す。
【００２１】
図４は閉弁時を示す。可動弁７は、弁座面９に押し付けられて閉弁している。可動弁７のスプライン状の溝１６とスワラ８の内周面１５の間は隙間（未旋回燃料通路）１７が形成されている。
【００２２】
図５は開弁時を示す。弁が開くと、燃料は放射通路（スワラ溝）１４及び隙間（未旋回燃料通路）１７から流れ、オリフィス１０から噴射される。ここで、隙間（未旋回燃料通路）１７を流れる燃料は未旋回流１８である。したがって、この流れによりオリフィス
１０より出ていく流れは、旋回力が弱められ、噴霧角は小さくなる。また、未旋回流１８により、軸方向流速が大きくなるため、ペネトレーションは長くなる。
【００２３】
次に、図６は弁が開いた全開時の状態を示す。この場合、隙間（未旋回燃料通路）１７からの流れはほぼ遮断され、燃料は放射通路（スワラ溝）１４からのみ流れるため、旋回力は維持され噴霧角は大きくなる。ペネトレーションは、短くなる。このように、リフト量により、未旋回流１８を制御し、開弁直後では噴霧角は小さく、弁が開いた全開時では噴霧角が大きい噴霧を得ることができる。
【００２４】
可動弁のリフト量に応じて未旋回流１８を制御することが可能であれば、スワラ８の内周面１５及び隙間（未旋回燃料通路）１７の形状は、どのような形状でもよい。
【実施例２】
【００２５】
例えば、可動弁は図７のように外周全域を細くした溝１９、又は図８のようにセレーション状の溝２０のような形状でも良い。
【実施例３】
【００２６】
次に、図９に示すように、可動弁７は先端部の径がスワラ８の小径内周面１５２の内径より大きく構成されており、その部分は燃料溜まり用環状室１５１の中に位置している。それより上流側の部分はスワラ８の小径内周面１５２の内径より小さく構成されていても良い。
【００２７】
図１０，図１１に開弁時，全開時を示す。開弁時は図１０に示すように未旋回流は流れるが、全開時は図１１のように遮断される。
【実施例４】
【００２８】
また、別の実施例として、図１２に示すように可動弁の内部に未旋回流が流れる溝２１を設けた形状も可能である。
【００２９】
この場合、図１３に示すように、開弁時は内部の溝２１を未旋回流１８は流れ、全開時は図１４にように遮断される。
【００３０】
実際のエンジンにおいて、成層燃焼の低負荷，低回転の領域は噴射量の小さい低パルス領域である。その領域では、弁体が全開状態になっていることは少なく、開弁中，閉弁中といった過渡的な状態になっていることが多い。
【００３１】
一方、パーシャル以上（中回転，高回転）の領域では、噴射量は大きくなりパルスも長くなる。したがって、弁体は全開状態になっていることが多い。
【００３２】
これらの実施例を用いることにより成層燃焼の低負荷，低回転領域では、燃料流量が少ないにも係わらず、噴霧角が小さく、ペネトレーションが長い燃料流量が多いにも係わらず噴霧角が大きく、ペネトレーションが短い噴霧形状を得ることができる。
【００３３】
また、可動弁７及びスワラ８の摺動部のみの形状を変化させるため、非常に簡単な構造である。
【００３４】
以上より、本実施例によれば、容易で、低コストな噴霧角及びペネトレーションが可変である電磁式燃料噴射弁を提供することができる。また、ストロークが大きいほど旋回燃料の影響が強くなるので、燃料流量の大きい高負荷運転時には中空コーン噴霧で燃料を供給でき、燃料流量の少ない低負荷運転時には中実噴霧で燃料を供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】燃料旋回部材を示す拡大図である。
【図３】本発明の第一実施例の可動弁を示す拡大図である。
【図４】本発明の第一実施例の可動弁の閉弁状態を示す拡大図である。
【図５】本発明の第一実施例の可動弁の開弁時の状態を示す拡大図である。
【図６】本発明の第一実施例の可動弁の全開状態を示す拡大図である。
【図７】本発明の第二実施例の可動弁を示す拡大図である。
【図８】本発明の第三実施例の可動弁を示す拡大図である。
【図９】本発明の第四実施例の可動弁の閉弁時の状態を示す拡大図である。
【図１０】本発明の第四実施例の可動弁の開弁時の状態を示す拡大図である。
【図１１】本発明の第四実施例の可動弁の全開状態を示す拡大図である。
【図１２】本発明の第五実施例の可動弁を示す拡大図である。
【図１３】本発明の第五実施例の可動弁の開弁時の状態を示す拡大図である。
【図１４】本発明の第五実施例の可動弁の全開状態を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…燃料噴射弁、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…弁座面、１０…オリフィス、１１…オリフィスプレート、１２…リターンスプリング、１３…噴霧、１４…放射通路（スワラ溝）、１５…スワラ内周面、１６…可動弁の溝（スプライン形状）、１７…隙間（通路）、１８…未旋回流、１９…可動弁の溝（全周溝）、２０…可動弁の溝（セレーション形状）、２１…可動弁の溝（内部穴）、１５１…燃料溜まり用環状室、１５２…小径内周面。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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