(57)【要約】【課題】大型化を抑制しつつ燃料の微粒化を促進することができる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁は、軸線Ａｘ方向の先端部１ａに設けられた噴孔１０から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、先端部１ａには、アダプタ部材３が設けられ、アダプタ部材３の外周には、空気の流れ方向を変化させることにより軸線を中心とするようにして旋回する旋回流を前記燃料の噴射先に発生させるフィン１１が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線方向の先端部に設けられた噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
前記先端部には、空気の流れ方向を変化させることにより軸線を中心とするようにして旋回する旋回流を前記燃料の噴射先に発生させる旋回流発生手段が設けられている、ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記先端部には、前記軸線を中心とする径方向に突出するようにして径が拡大された大径部が設けられており、当該大径部の外周に、前記旋回流発生手段として、前記軸線方向の後端側から先端側に向かって延びて、前記燃料の噴射先に旋回流を発生させるように空気を導く溝が設けられている、請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記溝は、前記軸線を中心とする回転方向に互いにずれて位置する前記後端側の導入口と前記先端側の排出口とを徐々に幅を縮小しつつ結ぶ螺旋状に形成されている、請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記先端部には、前記旋回流発生手段として、前記燃料の噴射先に旋回流を発生させるように前記軸線方向と交差する方向に突出するフィンが外周に設けられている、請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記フィンは、前記軸線を中心とする回転方向に互いにずれて位置する前記軸線方向の後端側から先端側まで螺旋状に突出するように形成されている、請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記先端部には、前記軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ、
前記旋回流発生手段は、空気の流れを利用して前記回転部に回転力を付与可能なように、前記回転部に設けられている、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記噴孔は、前記回転部の先端側に設けられており、前記燃料は前記回転部の先端側から噴射される、請求項６に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
バルブボディに往復動可能な状態で収納されたニードルと、前記バルブボディの先端部に装着され、前記バルブボディの内外に通じる流路孔が形成されたプレートと、前記ニードルの外周を経由して前記プレートの前記流路孔に到る燃料流路を前記ニードルの往復動に伴って閉鎖及び開通できるように前記ニードルが着座及び離座するバルブシートと、を備え、
前記回転部は、前記プレートを覆うように前記バルブボディの先端部に設けられ、
前記噴孔は、所定の位置では前記流路孔を介して前記燃料流路と接続される一方で、前記所定の位置とは異なる位置では前記流路孔の少なくとも一部との接続が解除されるような配置で、前記回転部の先端側に設けられている、請求項７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、軸線方向の先端部に設けられた噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を圧縮空気と共に噴射するエアアシストインジェクタが知られている（例えば、特許文献１参照）。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献２が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８３２３３号公報
【特許文献２】特開２００９−５７８９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のインジェクタでは、圧縮された空気を利用して、燃料の微粒化を促進することができる。一方で、圧縮された空気を供給するために、パイプ、アキュムレータ、コンプレッサといった機器が必要になる。このため、特許文献１のインジェクタでは、部品点数の増加、及び、各機器を含む装置全体の大型化を招いてしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、大型化を抑制しつつ燃料の微粒化を促進することができる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】
【０００６】
本発明の燃料噴射弁は、軸線方向の先端部に設けられた噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、前記先端部には、空気の流れ方向を変化させることにより軸線を中心とするようにして旋回する旋回流を前記燃料の噴射先に発生させる旋回流発生手段が設けられている（請求項１）。
【０００７】
この燃料噴射弁によれば、燃料の噴射先に旋回流を発生させることができる。これにより、噴射した燃料を旋回流と接触させることができるので、燃料の微粒化を促進することができる。また、旋回流は空気の流れ方向を変化させることにより生じるので、旋回流を発生させるための特別の動力源等を必要としない。このため、簡易な構成により旋回流を発生させることができる。これにより、備品点数の増加を抑制することができるので、大型化を抑制することができる。
【０００８】
本発明の燃料噴射弁の一態様において、前記先端部には、前記軸線を中心とする径方向に突出するようにして径が拡大された大径部が設けられており、当該大径部の外周に、前記旋回流発生手段として、前記軸線方向の後端側から先端側に向かって延びて、前記燃料の噴射先に旋回流を発生させるように空気を導く溝が設けられていてもよい（請求項２）。また、この態様において、前記溝は、前記軸線を中心とする回転方向に互いにずれて位置する前記後端側の導入口と前記先端側の排出口とを徐々に幅を縮小しつつ結ぶ螺旋状に形成されていてもよい（請求項３）。これらの場合、大径部の外周に形成される溝を利用して、旋回流を発生させることができる。また、溝は凹状であるので、先端部の突出を抑制することができる。これにより、搭載に必要になるスペースの増加を抑制することができるので、より大型化を抑制することができる。
【０００９】
また、本発明の燃料噴射弁の一態様において、前記先端部には、前記旋回流発生手段として、前記燃料の噴射先に旋回流を発生させるように前記軸線方向と交差する方向に突出するフィンが外周に設けられていてもよい（請求項４）。また、この態様において、前記フィンは、前記軸線を中心とする回転方向に互いにずれて位置する前記軸線方向の後端側から先端側まで螺旋状に突出するように形成されていてもよい（請求項５）。これらの場合、フィンを利用して、効果的に旋回流を発生させることができる。
【００１０】
本発明の燃料噴射弁の一態様において、前記先端部には、前記軸線を中心として回転可能な回転部が設けられ、前記旋回流発生手段は、空気の流れを利用して前記回転部に回転力を付与可能なように、前記回転部に設けられていてもよい（請求項６）。この場合、回転部の回転に伴って旋回流発生手段も回転するので、旋回流発生手段による旋回流を発生させる効果を向上させることができる。
【００１１】
また、先端部に回転部が設けられている態様において、前記噴孔は、前記回転部の先端側に設けられており、前記燃料は前記回転部の先端側から噴射されてもよい（請求項７）。また、この態様において、バルブボディに往復動可能な状態で収納されたニードルと、前記バルブボディの先端部に装着され、前記バルブボディの内外に通じる流路孔が形成されたプレートと、前記ニードルの外周を経由して前記プレートの前記流路孔に到る燃料流路を前記ニードルの往復動に伴って閉鎖及び開通できるように前記ニードルが着座及び離座するバルブシートと、を備え、前記回転部は、前記プレートを覆うように前記バルブボディの先端部に設けられ、前記噴孔は、所定の位置では前記流路孔を介して前記燃料流路と接続される一方で、前記所定の位置とは異なる位置では前記流路孔の少なくとも一部との接続が解除されるような配置で、前記回転部の先端側に設けられていてもよい（請求項８）。これらの場合、回転する回転部の先端から燃料が噴射されるので、噴射される燃料にも回転力を与えることができる。これにより、燃料の微粒化を促進することができる。更に、これらの場合、回転部の回転に伴って噴孔を回転させることができるので、噴射される燃料を噴孔によりせん断することができる。これにより、燃料の微粒化を更に促進することができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上、説明したように、本発明によれば、燃料の噴射先に旋回流を発生させることができる。また、旋回流は空気の流れ方向を変化させることにより生じるので、旋回流を発生させるための特別の動力源等を必要としない。これにより、簡易な構成により旋回流を発生させることができるので、備品点数の増加を抑制することができる。従って、大型化を抑制しつつ旋回流を利用して微粒化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示す図。
【図２】バルブボディの先端部の断面を拡大して模式的に示した断面模式図。
【図３】アダプタ部材の正面側を模式的に示した図。
【図４】アダプタ部材の先端側を下方から見た場合を模式的に示した底面模式図。
【図５】本発明の第２の形態に係るアダプタ部材の斜視図を模式的に示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の形態）
図１は、本発明の第１の形態に係る燃料噴射弁の全体構成を示す図である。燃料噴射弁１は、不図示のデリバリパイプに接続された状態で内燃機関に組み込まれて使用される。燃料噴射弁１には、デリバリパイプから燃料が供給される。図１に示すように、燃料噴射弁１は、軸線Ａｘに沿って先端部１ａまで延びるバルブボディ２を備えている。また、燃料噴射弁１の先端部１ａには、回転部としてのアダプタ部材３が設けられている。
【００１５】
図２は、燃料噴射弁１の先端部１ａの断面を拡大して模式的に示した断面模式図である。図２に示すように、燃料噴射弁１は、更に、バルブボディ２の内部に軸線Ａｘ方向に沿って往復動可能な状態で収納されたニードル５と、バルブボディ２の先端部２ａに装着されたプレート６と、を備えている。バルブボディ２の先端部２ａには、ニードル５の先端部５ａが着座及び離座するバルブシート７が設けられている。一方、ニードル５の先端部５ａは、バルブシート７に着座及び離座可能な形状に形成されている。つまり、ニードル５及びバルブシート７は、ニードル５の外周を経由してプレート６に到る燃料流路ＮＲを、ニードル５がバルブシート７に離座することにより開通し、着座することにより閉鎖するように構成されている。なお、ニードル５の着座は、例えば、ニードル５をバルブシート７に押しつけるように付勢する不図示のバネを設けることにより実現される。一方、ニードル５の離座は、例えば、電磁石を利用してニードル５を上方に駆動させるような電磁駆動装置（不図示）を設けることにより実現される。
【００１６】
プレート６には、バルブボディ２の内外に通じる複数の流路孔８が設けられている。流路孔８は、ニードル５が離座した場合に燃料流路ＮＲの一部を構成するように、燃料流路ＮＲに接続されている。アダプタ部材３は、プレート６を覆うように、バルブボディ２の先端部２ａに取り付けられている。アダプタ部材３は、外周に取り付けられているので、径Ｒ１がバルブボディ２の径Ｒ２よりも大きい。また、アダプタ部材３の先端側３ａには、複数の噴孔１０が設けられている。噴孔１０は、所定の位置にて、プレート６の流路孔８と接続されるように配置されている。また、アダプタ部材３には、軸線Ａｘ方向と直交する方向に突出する旋回流発生手段としての複数のフィン１１が外周に設けられている。
【００１７】
図３及び、図４を参照して、アダプタ部材３の噴孔１０及び、フィン１１の詳細を説明する。図３は、アダプタ部材３の正面側を模式的に示した図である。各フィン１１は、いずれもアダプタ部材３の軸線Ａｘ方向の後端側（上端側）３ｂから先端側（下端側）３ａに向かって螺旋状に延びている。つまり、各フィン１１のそれぞれの後端側３ｂと先端側３ａとは、軸線Ａｘを中心とした回転方向ＲＤの角度が互いに異なるように、回転方向ＲＤに互いにずれて位置している。そして、各フィン１１は、それぞれ正面から見た場合、回転方向ＲＤに位置がずれた後端側３ｂと先端側３ａとを結ぶ曲線状に延びている。
【００１８】
一方、図４は、アダプタ部材３の先端側３ａを下方から見た場合を模式的に示した底面模式図である。図４に示すように、アダプタ部材３の先端側３ａには、４つの噴孔１０が設けられている。噴孔１０の数は、プレート６の流路孔８の数と一致している。各噴孔１０は、いずれも軸線Ａｘを中心とするような扇状に形成されている。各噴孔１０は、それぞれ軸線Ａｘを中心として所定の角度の間隔をあけるように配置されている。つまり、各噴孔１０間には、所定の間隔が形成されている。また、この所定の間隔は、各流路孔８の間隔と対応している。従って、所定の位置では各噴孔１０の位置がプレート６の各流路孔８の位置といずれも一致する一方で、所定の位置からずれた位置では各流路孔８のそれぞれの少なくとも一部を各噴孔１０間の所定の間隔が遮るように位置する。つまり、各噴孔１０は、所定の位置では各流路孔８を介して燃料流路ＮＲに接続される一方で、所定の位置とは異なる位置では各噴孔１０間の所定の間隔が各流路孔８からの燃料の流れを遮るような配置で先端側３ａに設けられている。
【００１９】
以上に説明したように、この形態によれば、バルブボディ２の先端部２ａの外周には、複数のフィン１１が設けられている。バルブボディ２の先端部２ａは、吸気が流れてくる位置に配置されるのが通常である。このため、吸気の流れ方向を各フィン１１により変化させることができる。また、各フィン１１は、軸線Ａｘ方向に沿って螺旋状に形成されている。このため、吸気を軸線Ａｘ方向に旋回させるように導くことができる。燃料は、アダプタ部材３の先端側３ａに設けられた各噴孔１０から軸線Ａｘ方向に向かって噴射される。つまり、燃料が噴射される噴射先に軸線Ａｘを中心とするようにして旋回する旋回流を生じさせることができる。これにより、噴射された燃料を旋回流と接触させることができるので、旋回流を利用して噴射された燃料の微粒化を促進することができる。
【００２０】
また、各フィン１１は、アダプタ部材３の外周に、軸線Ａｘの方向と交差する方向に突出するように設けられている。また、アダプタ部材３は、軸線Ａｘを中心として回転可能なようにバルブボディ２の外周に取り付けられている。従って、軸線Ａｘと吸気の流れ方向とが交差するように燃料噴射弁１が取り付けられている場合には、各フィン１１は、吸気の流れを妨げるように配置される。このため、吸気の流れを利用して、アダプタ部材３を回転させることができる。これにより、燃料の噴射先により効果的に旋回流を生じさせることができる。また、各噴孔１０は、アダプタ部材３の先端側３ａに設けられている。このため、アダプタ部材３の回転に伴って各噴孔１０も回転する。これにより、噴射される燃料にも回転力を与えることができるので、より微粒化を促進することができる。
【００２１】
更に、各噴孔１０は、所定の位置では各流路孔８を介して燃料流路ＮＲに接続される一方で、それ以外の位置では各噴孔１０間の間隔が各流路孔８の少なくとも一部を遮るように配置されている。このため、アダプタ部材３の回転に伴って、各噴孔１０間の所定の間隔が流路孔８からの燃料の流れを遮るように移動する。そして、この際、各噴孔１０の回転方向ＲＤの端部により流路孔８から流れてくる燃料がせん断される。つまり、各噴孔１０の回転を利用して、噴射される燃料をせん断することができる。これにより、燃料の微粒化を更に促進することができる。
【００２２】
（第２の形態）
図５を参照して、本発明の第２の形態について説明する。第２の形態は、アダプタ部材の構成を除いて、第１の形態と共通する。従って、第１の形態と共通する構成については、図面に同一の符号を付して説明を省略する。また、第２の形態の基本構成については図１等が適宜参照される。
【００２３】
図５は、第２の形態に係るアダプタ部材３０の斜視図を模式的に示した図である。図５に示すように、第２の形態に係るアダプタ部材３０の外周には、第１の形態に係るフィン１１に替えて、旋回流発生手段としての複数の溝３１が設けられている。各溝３１は、軸線Ａｘ方向の後端側（上端側）３０ｂから先端側（下端側）３０ａに向かって空気を導くことができるように、それぞれ後端側３０ｂから先端側３０ａまで螺旋状に延びている。具体的には、後端側３０ｂの導入口３１ｂと先端側３０ａの排出口３１ａとの位置は、軸線Ａｘを中心とした回転方向ＲＤの角度が互いに異なるように、回転方向ＲＤに互いにずれて位置している。そして、回転方向ＲＤに互いにずれて位置する導入口３１ｂと排出口３１ａとが曲線を描くように結ばれることにより、溝３１は螺旋状を形成している。更に、溝３１は、導入口３１ｂにおける幅Ｗが最も大きく、排出口３１ａの幅Ｗが最も小さい。つまり、溝３１は、アダプタ部材３０の外周に沿って、幅Ｗの最も大きい導入口３１ｂから排出口３１ａに向かって徐々に幅Ｗを縮小しつつ螺旋状に延びている。なお、第１の形態と同様に、アダプタ部材３０の径Ｒ１は、バルブボディ２の径Ｒ２よりも大きい。つまり、アダプタ部材３０の径Ｒ１は、バルブボディ２の径Ｒ２と比べて、軸線Ａｘを中心とする径方向に径が拡大されている。このように第２の形態では、アダプタ部材３０が本発明の大径部に対応する。
【００２４】
第２の形態の燃料噴射弁によれば、アダプタ部材３０の外周に後端側３０ｂの導入口３１ｂから先端側３０ａの排出口３１ａまで幅Ｗを縮小しつつ螺旋状に延びる溝３１が設けられている。このため、後端側３０ｂから先端側３０ａに向かって、吸気を螺旋状に導くことができる。これにより、フィン１１と同様に、燃料が噴射される噴射先に旋回流を生じさせることができる。また、導入口３１ｂと排出口３１ａとの位置が回転方向ＲＤにずれるように位置しているので、溝３１によっても吸気の流れを利用して、回転方向ＲＤの力を効果的に発生させることができる。これにより、フィン１１と同様に、アダプタ部材３０を回転させることができる。更に、フィン１１と異なり、溝３１は、軸線Ａｘと直交する方向に突出していない。これにより、フィン１１と比較して、搭載スペースを小さくすることができるので、搭載性を向上させることができる。
【００２５】
本発明は、上述の形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。上述の形態では、アダプタ部材は、回転部として軸線を中心に回転可能に構成されているが、このような形態に限定されない。例えば、アダプタ部材は、回転不可に構成されていてもよい。この場合にもフィン等により、燃料の噴射先に旋回流を発生させることができるので、燃料の微細化を促進することができる。また、上述の形態では、アダプタ部材として、バルブボディの先端部に装着されたプレートを覆うような形状のものが利用されているが、このような形態に限定されない。つまり、アダプタ部材として、バルブボディの外周を覆うように円筒状に形成され、先端側が開口されているものが利用されてもよい。この場合、アダプタ部材には噴孔は設けられず、プレートの流路孔が噴孔として機能すればよい。また、プレートが省略されてもよい。更に、上述の形態では、アダプタ部材は、バルブボディとは別の部材として取り付けられているが、このような形態に限定されない。バルブボディの先端部自体がアダプタ部材と同様に回転可能なように構成されていてもよい。
【００２６】
また、上述の各形態では、旋回流発生手段として、フィン１１或いは溝３１が設けられているが、旋回流発生手段はこのような形態に限定されない。例えば、旋回流発生手段として、アダプタ部材の後端側から先端側に向かって延びる孔が利用されてもよい。更に、上述の形態では、旋回流発生手段としてのフィン等は、螺旋状に形成されているが、このような形態に限定されない。旋回流発生手段は、アダプタ部材に回転力を付与可能な限りにおいて、或いは、アダプタ部材が回転不可な形態であれば燃料の噴射先に軸線を中心とするようにして旋回する旋回流を発生させることができる限りにおいて、例えば、回転方向に位置のずれた後端側から先端側まで直線的に延びるフィン等でもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１  燃料噴射弁
１ａ  先端部
２  バルブボディ
２ａ  先端部
３、３０  アダプタ部材（回転部、大径部）
３ａ  先端側
３ｂ  後端側
５  ニードル
６  プレート
７  バルブシート
８  流路孔
１０  噴孔
１１  フィン（旋回流発生手段）
３０ａ  先端側
３０ｂ  後端側
３１  溝
３１ａ  排出口
３１ｂ  導入口
ＮＲ  燃料流路
ＲＤ  回転方向
Ａｘ  軸線
【図１】
2012211562.tif 000003
【図２】
2012211562.tif 000004
【図３】
2012211562.tif 000005
【図４】
2012211562.tif 000006
【図５】
2012211562.tif 000007