(57)【要約】【課題】噴射される液体がノズル部材や気体通路の壁面に付着しないようにすることで液体と気体との適正な混合比を確保できるようにした液体用噴射弁を提供するものである。【解決手段】ノズル空間２２の出口縁３４の近傍での区画壁２８に対する接線と弁体１２の中心軸Ａ−Ａとのなす角度が、弁体１２における弁座１８と接触する位置での外壁接線５と弁体１２の中心軸Ａ−Ａとのなす角度よりも小さくする。これによって、ノズル空間２２の出口縁３４から外部に向けて噴射される液体は、弁体１２の外壁接線５の方向より内側に向けて噴射されるので、液体が拡散することを防止して、気体通路の壁面への液体の付着を無くし、液体と気体との混合比が変動するという不具合を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円錐形の側面を有する弁体と、その弁体の側面が当接離間する弁座と、液体通路と、外部に開口すると共に前記液体通路と連絡可能なノズル空間と、そのノズル空間に対面する区画壁を備えたノズル部材とを有する液体用噴射弁において、前記ノズル空間の出口近傍での前記区画壁に対する接線と前記弁体の中心軸とのなす角度が、前記弁体における前記弁座と接触する位置での外壁接線と前記弁体の中心軸とのなす角度よりも小さくしたことを特徴とする液体用噴射弁。
【請求項２】
前記ノズル空間の出口が前記弁体における前記弁座と接触する位置での接線の延長線より内側に位置するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液体用噴射弁。
【請求項３】
前記ノズル空間の奥側から出口側に向かう前記区画壁の各位置での接線が前記弁体の側面外壁にほぼ沿った角度またはそれより外側に広がった角度から前記弁体の中心軸に平行な角度またはそれに近い角度まで角度を変えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の液体用噴射弁。
【請求項４】
前記区画壁における前記ノズル空間の出口付近から出口に至るまでの間の全ての位置の接線を前記弁体の中心軸に平行としたことを特徴とする請求項１記載の液体用噴射弁。
【請求項５】
前記ノズル空間の出口位置における前記区画壁の接線を前記弁体の中心軸の延長線上の１点に集中するようにしたことを特徴とする請求項１記載の液体用噴射弁。
【請求項６】
その内壁を前記区画壁の一部とする筒状突出部を前記ノズル部材の外壁から外側に突出するように備え、前記筒状突出部の先端部を前記ノズル空間の出口とし、前記筒状突出部の厚みを根元側または途中から出口側に向かうに伴って徐々に薄くするようにしたことを特徴とする請求項１乃至５記載の液体用噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料等の液体を霧化して噴射するための液体用噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、二輪車等の車両に搭載される内燃機関では、燃料噴射弁によって燃料を霧化して、その霧化した燃料を吸気通路へ噴射する電子制御燃料噴射装置が使用されている。従来既知の液体用噴射弁は特許文献１に提示されており、この従来既知の液体用噴射弁を用いた電子制御燃料噴射装置を図５に示す。
【０００３】
電子制御燃料噴射装置４０は、ポンプ部４２と内燃機関用燃料噴射弁（以下、“燃料噴射弁”とする）４４とから成る。燃料噴射弁４４は主に、弁体４６と、その弁体４６の支軸４８と、その支軸４８を摺動自在に支持する筒状の弁座部材（ノズル部材）５０と、その弁座部材５０の先端の弁座５２と、支軸４８の外壁と筒状の弁座部材５０の内壁との間に形成される燃料通路５４と、前記弁体４６と支軸４８とを図５で上方に付勢して通常時に弁体４６を弁座５２に着座させるスプリング５６と、前記弁座部材５０の外側に空気通路５８を介して備えられるノズル部材６０と、空気通路５８の内部に燃料霧化促進用の空気を導入するためのアシストエアオリフィス６２等から構成される。
【０００４】
ノズル部材６０の先端中央部は円筒状のノズル空間６４となっており、そのノズル空間６４に弁体４６が露出している。ノズル空間６４にはまた、アシストエアオリフィス６２と連絡する空気通路５８が連絡している。弁体４６が弁座５２から離れると、燃料は燃料通路５４から弁体４６と弁座５２との間を通ってノズル空間６４に噴射される。ノズル空間６４に噴射される燃料は、燃料噴射弁４４の外部の吸気通路（図示せず）を経由して吸入弁（図示せず）に向かうよう設定されている。ノズル空間６４に燃料が噴射される際に、吸気通路の負圧によって、アシストエアオリフィス６２から空気通路５８を経た空気がノズル空間６４に供給され、その空気と燃料通路５４からの燃料とがノズル空間６４で混合され、燃料の霧状を促進する。
【０００５】
なお、アシストエアオリフィス６２と空気通路５８とを省略したものも存在する。この場合は、弁座部材５０とノズル部材６０とを一体に形成し、その一体に形成したノズル部材に弁座５２とノズル空間６４とを形成する。
【０００６】
図６に示すように、弁体４６の側面外壁６６は円錐の側面外壁（但し頂部を除く）とほぼ同じ形状をしている。このため、弁体４６が開かれた場合に、燃料は弁体４６の側面外壁６６に沿った末広がりの円錐外壁方向（図５及び図６に示す点線矢印方向）に噴射される。この噴射された燃料は、ノズル部材６０におけるノズル空間６４の出口縁６８とほぼ一致した位置を通過するか、その出口縁６８よりやや内側位置を通過するように設定されている。
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第２５２６６２７号公報（第２−３頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の燃料噴射弁４４では、燃料は末広がりの円錐外壁方向（図５及び図６に示す点線矢印方向）に噴射される。このため、吸気通路内に噴射される燃料は末広がりの円錐外壁方向に広く拡散され、吸気通路の壁面に付着する。この結果、所望の燃料が所望のタイミングでエンジンに供給されず、空燃比が変動するという不具合があった。
【０００９】
また、従来の燃料噴射弁４４では、燃料はノズル部材６０の出口縁６８をかすめて外部に噴射される。このため、出口縁６８をかすめて通過する燃料の一部は、出口縁６８付近のノズル部材６０の外壁７０に滴７２として付着する。この結果、燃料噴射弁４４から噴射される燃料の全てが吸気通路に噴射されないことになり、空燃比が変動するという不具合があった。
【００１０】
燃料の他に、気体通路や気体空間へ霧化した液体を噴射するものとして、例えばディーゼルエンジンの排気ガスに尿素水溶液を噴霧する尿素噴射装置が知られている。これは、排気ガス通路の流れの中に尿素水溶液の混合気を噴霧することで、排気ガスに含まれるＮＯｘを低減させるものである。この尿素噴射装置における尿素の噴射弁は前述の燃料噴射弁４４と同じ構造であるので、尿素水溶液はノズルの出口縁付近の外壁に滴として付着したり、排気ガス通路の壁面に付着したりして、排気ガスに一定の尿素水溶液を噴射することができないという不具合があった。
【００１１】
気体通路や気体空間へ霧化した液体を噴射するその他のものとして、例えば燃料電池において供給空気に加湿用の水を噴射する水噴射装置が考えられる。この水噴射装置における噴射弁も前述の燃料噴射弁４４と同じ構造が採用できる。加湿状態を一定にするために、加湿用の水はノズルの出口縁付近の外壁に滴として付着したり、空気通路の壁面に付着したりしないようにすることが望ましい。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、噴射される液体がノズル部材や気体通路や気体空間の壁面に付着しないようにすることで液体と気体との適正な混合比を確保できるようにした液体用噴射弁を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る液体用噴射弁は、略円錐形の側面を有する弁体と、その弁体の側面が当接離間する弁座と、液体通路と、外部に開口すると共に前記液体通路と連絡可能なノズル空間と、そのノズル空間に対面する区画壁を備えたノズル部材とを有する液体用噴射弁において、前記ノズル空間の出口近傍での前記区画壁に対する接線と前記弁体の中心軸とのなす角度が、前記弁体における前記弁座と接触する位置での外壁接線と前記弁体の中心軸とのなす角度よりも小さくするようにしたものである。
【００１４】
本発明は、前記ノズル空間の出口が前記弁体における前記弁座と接触する位置での接線の延長線より内側に位置するようにしたものである。本発明はまた、前記ノズル空間の奥側から出口側に向かう前記区画壁の各位置での接線が前記弁体の側面外壁にほぼ沿った角度またはそれより外側に広がった角度から前記弁体の中心軸に平行な角度またはそれに近い角度まで角度を変えるようにしたものである。本発明は更に、前記区画壁における前記ノズル空間の出口付近から出口に至るまでの間の全ての位置の接線を前記弁体の中心軸に平行としたものである。本発明はまた、前記ノズル空間の出口における前記区画壁の接線を前記弁体の中心軸の延長線上の１点に集中するようにしたものである。本発明は更に、その内壁を前記区画壁の一部とする筒状突出部を前記ノズル部材から外側に突出するように備え、前記筒状突出部の先端部を前記ノズル空間の出口とし、前記筒状突出部の厚みを根元側または途中から出口側に向かうに伴って徐々に薄くするようにしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
ノズル空間の出口近傍での区画壁に対する接線と弁体の中心軸とのなす角度を小さくすることで、ノズル空間の出口での噴射液体の広がり角度を従来の噴射液体の広がり角度を狭くして、液体噴射弁から噴射される液体を拡散することなく所望の方向に噴射する。これによって、液体が気体通路壁面等に付着することがなくなり、液体と気体との混合比が変動する不具合を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、噴射する液体がノズル部材や気体通路等に付着するのを防止するため、ノズル空間の出口付近の区画壁の形状を工夫して噴射する液体の広がりを狭くする液体用噴射弁に関するものである。
【実施例１】
【００１７】
次に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る液体用噴射弁の要部断面図である。ここで、液体用噴射弁１０を内燃機関用燃料噴射弁として説明する。内燃機関用燃料噴射弁１０は、略円錐形の側面（但し頂部を除く形状）を有する弁体１２と、その弁体１２の支軸１４と、その支軸１４を摺動自在に支持する筒状の弁座部材（ノズル部材）１６と、その弁座部材１６の先端の弁座１８と、支軸１４の外壁と筒状の弁座部材１６の内壁との間に形成される燃料通路（液体通路）２０と、前記弁座部材１６の外側に空気通路２２を介して備えられるノズル部材２４等を有している。ノズル部材２４の先端付近の中央には、外部に開口するノズル空間２６が形成されている。ノズル空間２６は、弁体１２の移動に伴って形を変えるが、弁体１２が弁座１８に着座している状態（図１の状態）一番広い状態となる。ノズル部材２４におけるノズル空間２６に対面する内壁を区画壁２８とする。ノズル空間２６には、弁体１２が露出すると共に、図示しないアシストエアオリフィスと連絡する空気通路２２が連絡している。
【００１８】
ノズル部材２４の外表面である外壁３０には、ノズル空間２６の出口の周囲を覆う筒状突出部３２がノズル部材２４に一体に形成されている。この筒状突出部３２の先端部はノズル部材２４の外壁３０より外側に突出しており、筒状突出部３２の内壁は本発明における区画壁２８の一部を構成する。この筒状突出部３２は、先端の出口縁３４に向かうに従って厚みが薄くなるような形状に設定されている。その筒状突出部３２の出口縁３４はノズル空間２６の出口となる。なお、筒状突出部３２を（あるいは区画壁２８全体を含むものを含めて）ノズル部材２４とは別体に形成し、その別体に形成したものをノズル部材２４に固定するようにしても良い。
【００１９】
区画壁２８は、図２に示すように、ノズル部材における弁座１８のやや手前側（出口縁３４側）の位置から出口縁３４までとし、その区画壁２８における各位置での接線（ノズル空間２６に対向する区画壁２８での接線）が弁座１８のやや手前側の位置（これを「奥側」とする）から出口縁３４に向かうにつれて角度を変えるようにするものである。弁座１８のやや手前側の位置から出口縁３４にかけて適当な４箇所の位置での区画壁２８の接線を、順に第一接線１，第二接線２，第三接線３及び第四接線４とする。第一接線１は区画壁２８における奥側の端における接線とし、第四接線４は出口縁３４の近傍における接線とする。更に、弁体１２の側面外壁３６における弁座１８との接触箇所における接線を外壁接線５とする。ノズル空間２６の出口の先端縁３４は、外壁接線５の延長線6(一点鎖線)より内側に位置するように設定する。
【００２０】
図３に、弁体１２の中心軸の往復移動方向をＡ−Ａ線で示す。更に、Ａ−Ａ線と外壁接線５とのなす角度をθ５とし、Ａ−Ａ線と外壁接線５との交差点をＰとする。点Ｐを中心として図２の第一接線１，第二接線２，第三接線３及び第四接線４を引く。第一接線１とＡ−Ａ線とのなす角度をθ１とし、第二接線２とＡ−Ａ線とのなす角度をθ２とし、第三接線３とＡ−Ａ線とのなす角度をθ３とし、第四接線４とＡ−Ａ線とのなす角度をθ４とする。θ２はθ１より小さく、θ３はθ２より小さく、θ４はθ３より小さいものとする。本発明では、出口縁３４における第四接線４とＡ−Ａ線とのなす角度θ４は、Ａ−Ａ線と外壁接線５とのなす角度θ５より小さいものとする。第一接線１の角度θ１は、弁体１２の外壁接線５の角度θ５にほぼ沿った（ほぼ平行な）角度かそれよりやや大きな角度になる。出口縁３４における第四接線４は、Ａ−Ａ線と平行（同一）か、あるいはＡ−Ａ線より左右のどちらかの角度θ４となることが望ましい。なお第四接線４の角度θ４がＡ−Ａ線を挟んで第三接線３と反対側に位置する場合は、角度θ４は必ずしもθ３より小さくなるとは限らない。
【００２１】
区画壁２８の形状は、奥側から出口縁３４側に向かうにつれて、弁体１２の外壁接線５に沿った角度またはそれより大きい角度から弁体１２の中心軸の移動方向（Ａ−Ａ線）に平行かまたはそれに近い角度まで接線の角度を変える形状とする。接線の角度は途中において同一接線角度を保つものもあり得る。なお、区画壁２８における出口縁３４付近から出口縁３４に至るまでのある程度の長さにおいて、その間の接線をＡ−Ａ線と平行にするようにしても良い。更に、出口縁３４における第四接線４を、Ａ−Ａ線の延長線上の１点に集中するように設定するようにしても良い。
【００２２】
以上のように、弁体１２における弁座１８との接触位置での外壁接線５と弁体１２の中心軸Ａ−Ａとのなす角度よりも、ノズル空間２６の出口縁３４での区画壁２８に対する第四接線４と弁体１２の中心軸Ａ−Ａとのなす角度を小さくする。これによって、ノズル空間２２の出口での噴射燃料の広がり角度を従来の噴射燃料の広がり角度よりも小さくすることができる。この結果、燃料噴射弁から噴射される燃料を従来と比べて拡散させないようにすることができ、図示しない吸気通路（気体通路）への燃料の付着を防いで、空燃比（気体と液体の混合比）が変動する不具合を防止することができる。また、ノズル空間２６の出口縁３４が弁体１２における弁座１８との接触位置での外壁接線５の延長線より内側に位置するように設定することで、噴射燃料の広がり角度を更に小さくすることができる。
【００２３】
ノズル空間２６に吐出される燃料は、区画壁２８に衝突するように区画壁２８の形状を設定することが望ましい。この場合、ノズル空間２６に吐出される燃料は、弁体１２の外壁接線５に沿った方向で区画壁２８に衝突するが、区画壁２８はノズル空間２６の奥側から出口縁３４に向けてその方向を変えているため、燃料は区画壁２８に沿ってスムースにその進行方向を変える。出口縁３４における第四接線４は、弁体１２の中心軸の移動方向であるＡ−Ａ線と平行かそれに近い角度に設定してあるので、燃料噴射弁１０から噴射される燃料は拡散されることなくほぼ弁体１２の中心軸Ａ−Ａの方向と平行かそれに近い角度に噴射される。この結果、噴射燃料を平行に近い方向に拡散することなく噴射できるので、噴射燃料を所望の方向に向ければ吸気通路の壁面への燃料の付着を防止でき、空燃比（気体と液体の混合比）が変動するという不具合を防止することができる。
【００２４】
なお、区画壁２８における出口縁３４付近から出口縁３４に至るまでのある程度の長さにおいて、その間のどの位置での接線をＡ−Ａ線と平行にした場合には、Ａ−Ａ線と平行に所定の距離だけ燃料を移動させることにより、燃料の噴射方向を安定した方向に保つことができる。また、出口縁３４における第四接線４がＡ−Ａ線の延長上の一点に集中した場合には、噴射される燃料を例えば吸入弁等の所定の場所に集中させて噴射することができる。これによって、従来のような燃料噴射の拡散を確実になくすことができる。
【００２５】
前記筒状突出部３２をノズル部材２４の外壁３０から外方に突出させるようにしたことで、筒状突出部３２の厚みを根元側または途中から出口縁３４側に向かうに伴って徐々に薄くすることができる。このように、筒状突出部３２の厚みを出口縁３４に向かうに伴って薄く形成することによって、ノズル空間２６の出口である出口縁３４では燃料の切れが良くなり、燃料がノズル空間２６の出口に付着するのを防止して、空燃比が変動するという不具合を防止することができる。
【実施例２】
【００２６】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。図４は本発明に係る他の液体用噴射弁の要部断面図である。前述の第一実施形態においては、空気通路２２を設けることから弁座部材１６とノズル部材２４とを別体に形成したが、この第二実施形態においては、空気通路２２を設けずに、弁座部材１６とノズル部材２４とを一体に形成したノズル部材３８を形成するものである。この第二実施形態は、弁座部材１６とノズル部材２４をノズル部材３８に代えた点のみが相違するだけであるので、第一実施形態と同様の効果を有する。
【００２７】
以上のように、本発明に係る内燃機関用燃料噴射弁（液体用噴射弁）１０によれば、ノズル空間２６の出口から外部に向けて噴射される燃料は、弁体１２の外壁接線方向よりも内側に向けて噴射されるので、従来と比べて燃料が拡散することを防止することができる。この結果、吸気通路の壁面への燃料の付着を無くし、空燃比が変動するという不具合を防止することができる。また、ノズル空間２６の出口縁３４が弁体１２における弁座１８との接触位置での外壁接線５の延長線より内側に位置することによって、噴射燃料の広がり角度をより小さくすることができる。更に、ノズル空間２６の奥側から出口側に向かう区画壁２８の形状を、弁体１２の外壁接線５にほぼ沿った角度またはそれより外側に広がった角度から弁体１２の中心軸Ａ−Ａに平行な角度またはそれに近い角度まで角度を変える形状とすることで、弁体１２の中心軸Ａ−Ａと平行に近い方向に燃料を噴射できるので、燃料を拡散しないで噴射することができる。この結果、本発明は区画壁２８への燃料の付着の発生を無くし、空燃比が変動するという不具合を防止することができる。また、ノズル空間２６の出口を筒状突出部３２として、先端の出口縁３４に向かうにつれて厚みを薄くなるよう形成した。この結果、ノズル空間２６の出口での燃料の切れが良くなり、燃料がノズル部材２４，３８に付着するのを防止して、空燃比が変動するという不具合を防止することができる。
【００２８】
以上までの説明では、本発明に係る液体用噴射弁１０を、燃料を吸気通路に噴射する内燃機関用燃料噴射弁としたが、本発明の液体用噴射弁１０は内燃機関用燃料噴射弁に限るものではない。即ち、本発明に係る液体用噴射弁は、気体（空気に限るものではない）が通過する気体通路内や気体空間内に液体を噴射するものであればどのようなものにでも適用することができる。例えばディーゼルエンジンの排気ガス通路に排気ガス中に含まれるＮＯｘを低減させるための尿素水溶液を噴霧する尿素噴射装置に使用したり、例えば燃料電池の供給空気に加湿のために水を噴射する水噴射装置に使用したりしても良い。この場合、燃料通路２０は、尿素水溶液や水等の液体が通過する液体通路となる。
【００２９】
以上のように本発明に係る液体用噴射弁によれば、液体を気体通路や気体空間の壁面に付着しないように噴射することができ、液体と気体との適正な混合比を確保できる。よって本発明に係る液体用噴射弁は、内燃機関用燃料噴射弁だけでなく、気体通路内や気体空間内に液体を噴射するものであればどのようなものにでも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る液体用噴射弁の要部断面図である。
【図２】図１に示す弁体とノズル部材の区画壁との接線を示す概念図である。
【図３】図２の接線を合成した説明図である。
【図４】本発明に係る液体用噴射弁の要部断面図である。
【図５】従来の電子制御燃料噴射装置の要部断面図である。
【図６】図５の要部断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  第一接線
２  第二接線
３  第三接線
４  第四接線
５  外壁接線
１０  液体用噴射弁
１２  弁体
１８  弁座
２０  燃料通路
２４  ノズル部材
２６  ノズル空間
２８  区画壁
３０  外壁
３２  筒状突出部
３４  出口縁
３８  ノズル部材
【図１】
2005016515.tif 000003
【図２】
2005016515.tif 000004
【図３】
2005016515.tif 000005
【図４】
2005016515.tif 000006
【図５】
2005016515.tif 000007
【図６】
2005016515.tif 000008