(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が吸気ポートの壁に付着することを抑制することができる燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】燃料噴射孔４４から噴射された燃料噴霧のうちノズルプレート８の中心方向に向かうものは、液膜の状態で壁部４９に衝突し、燃料噴霧の噴射方向が下方に変更される。その後、液膜状態の燃料が分離して微粒化した液滴となり、液滴状となった燃料噴霧は２つに分離した形状となってエンジンの吸気ポート内に広がり、燃料噴霧を分岐壁を避けて広がるように設定することができ、分岐壁へ燃料が付着することを抑制し、燃費を向上することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動可能に設けられた弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が一端側に形成された弁座部材と、
前記弁座部材の他端側に形成され、燃料にスワールを付与する複数のスワール付与室と、
各スワール付与室に連通して前記スワールが付与された燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を形成したノズルプレートと、
を設け、
前記ノズルプレートの前記スワール付与室が形成された面に対して他端側の面であって、前記燃料噴射孔の間に凸状の壁部を形成した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、
前記燃料噴射孔から噴射された燃料が液膜状であるときに、前記燃料と前記壁部とが衝突するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記壁部の前記燃料噴射孔側側面に、前記燃料噴射孔の中心からの距離が等距離となる円弧状の凹部を形成した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、エンジンの燃料噴射に用いられる燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術としては、下記の特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、スワール室が形成された通路プレートと、スワール室に開口する複数の燃料噴孔が形成されたインジェクタプレートとが弁座部材に溶接されているものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３３６５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術では、各燃料噴孔から噴射された燃料は円錐状に広がり重なり合うため、全体として一体となった燃料噴霧領域が形成される。燃料噴射弁は、エンジンの吸気ポート内に設けられるが、吸気ポートは各バルブに向かって枝分かれするため、枝分かれする位置の壁に燃料噴霧が付着して燃費が悪化するおそれがあった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が吸気ポートの壁に付着することを抑制することができる燃料噴射弁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため本願発明では、ノズルプレートの他端側の面であって、燃料噴射孔の間に凸状の壁部を形成した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、燃料噴霧が吸気ポートの壁に付着することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施例１の燃料噴射弁の軸方向断面図である。
【図２】実施例１の燃料噴射弁のノズルプレート付近の拡大断面図である。
【図３】実施例１のノズルプレートの正面図および断面図である。
【図４】実施例１のノズルプレートの斜視図である
【図５】実施例１のスワール室および燃料噴射孔部分の拡大図である。
【図６】実施例１の燃料噴射孔から噴射された燃料噴霧の形状を示す図である。
【図７】従来の燃料噴射孔から噴射された燃料噴霧の形状を示す図である。
【図８】従来のエンジンの吸気ポート内の燃料噴霧の広がりを示す図である。
【図９】実施例１のエンジンの吸気ポート内の燃料噴霧の広がりを示す図である。
【図１０】実施例２のノズルプレートの正面図および断面図である。
【図１１】実施例２のノズルプレートの斜視図である
【図１２】他の実施例のノズルプレートの斜視図である。
【図１３】他の実施例のノズルプレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〔実施例１〕
実施例１の燃料噴射弁1について説明する。
［燃料噴射弁の構成］
図１は燃料噴射弁1の軸方向断面図である。この燃料噴射弁1は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、吸気ポート内に向けて燃料を噴射する、所謂低圧用の燃料噴射弁である。
燃料噴射弁1は、磁性筒体2と、磁性筒体2内に収容されるコア筒体3と、軸方向に摺動可能な弁体4と、弁体4と一体に形成された弁軸5と、閉弁時に弁体4により閉鎖される弁座6を有する弁座部材7と、開弁時に燃料が噴射される燃料噴射孔44を有するノズルプレート8と、通電時に弁体4を開弁方向に摺動させる電磁コイル9と、磁束線を誘導するヨーク10とを有している。
【０００９】
磁性筒体2は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図１に示すように段付き筒状をなして一体に形成されている。磁性筒体2は、一端側に形成された大径部11と、大径部11よりも小径であって他端側に形成された小径部12とを有している。
小径部12には、一部を薄肉化した薄肉部13が形成されている。小径部12は、薄肉部13より一端側にコア筒体3を収容するコア筒体収容部14と、薄肉部13より他端側に弁部材15（弁体4、弁軸5、弁座部材7）を収容する弁部材収容部16とに分けられている。薄肉部13は、後述するコア筒体3と弁軸5が磁性筒体2に収容された状態で、コア筒体3と弁軸5との間の隙間部分を取り囲むように形成されている。薄肉部13は、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間の磁気抵抗を増大させ、コア筒体収容部14と弁部材収容部16間を磁気的に遮断している。
【００１０】
大径部11の内径は弁部材15に燃料を送る燃料通路17を構成しており、大径部11の一端部には燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。燃料通路17にはポンプ47が接続されている。このポンプ47は、ポンプ制御装置54により制御されている。
コア筒体3は中空部19を有する円筒形に形成されており、磁性筒体2のコア筒体収容部14に圧入されている。中空部19には、圧入等の手段により固定されたばね受20が収容されている。このばね受20の中心には軸方向に貫通した燃料通路43が形成されている。
弁体4の外形は略球体状に形成されており、周上に燃料噴射弁1の軸方向に対して並行に削られた燃料通路面21を有している。弁軸5は大径部22と、外形が大径部22より小径に形成された小径部23とを有している。
【００１１】
小径部23の先端には弁体4が溶接により一体に固定されている。なお図中の黒半円や黒三角は溶接箇所を示している。大径部22の端部にはばね挿入孔24が穿設されている。このばね挿入孔24の底部は、ばね挿入孔24よりも小径に形成されたばね座り部25が形成されるとともに、段部のばね受部26が形成されている。小径部23の端部には燃料通路孔27が形成されている。この燃料通路孔27はばね挿入孔24と連通している。小径部23の外周と燃料通路孔27とは貫通した燃料流出孔28が形成されている。
弁座部材7は、略円錐状の弁座6と、弁座6より一端側に弁体4の径とほぼ同型に形成された弁体保持孔30と、弁体保持孔30から一端開口側に向かうにつれて大径に形成された上流開口部31と、弁座6の他端側に開口する下流開口部48とが形成されている。
【００１２】
弁軸5および弁体4は、磁性筒体2に軸方向摺動可能に収装されている。弁軸5のばね受部26とばね受20との間にコイルバネ29が設けられ、弁軸5および弁体4を他端側に付勢している。弁座部材7は磁性筒体2に挿入され、溶接により磁性筒体2に固定されている。弁座6は弁体保持孔30から下流開口部48へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体4が弁座6に座るようになっている。
磁性筒体2のコア筒体3の外周には電磁コイル9が挿嵌されている。すなわち、電磁コイル9はコア筒体3の外周に配置されることとなる。電磁コイル9は、樹脂材料により形成されたボビン32と、このボビン32に巻回されたコイル33とから構成されている。コイル33は、コネクタピン34を介して電磁コイル制御装置55に接続されている。
電磁コイル制御装置55は、クランク角を検出するクランク角センサからの情報に基づいて計算した燃焼室側に燃料を噴射するタイミングに応じて、電磁コイル9のコイル33に通電して燃料噴射弁1を開弁させる。
【００１３】
ヨーク10は中空の貫通孔を有し、一端開口側に形成された大径部35と、大径部35より小径に形成された中径部36と、中径部36より小径に形成され他端開口側に形成された小径部37から構成されている。小径部37は、弁部材収容部16の外周に嵌合されている。中径部36の内周には電磁コイル9が収装されている。大径部35の内周には連結コア38が配置されている。
連結コア38は磁性金属材料等により略Ｃ字状に形成されている。ヨーク10は、小径部37および連結コア38を介して大径部35の段差部35aにおいて磁性筒体2と接続しており、すなわち電磁コイル9の両端部で磁性筒体2と磁気的に接続されていることとなる。ヨーク10の他端側先端には、燃料噴射弁1をエンジンの吸気ポートと接続するためのOリング40を保持し、かつ磁性筒体先端を保護するためのプロテクタ52が取り付けられている。
【００１４】
コネクタピン34を介して電磁コイル9に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、弁体4および弁軸5をコイルばね29の付勢力に抗して開弁させる。
燃料噴射弁1の外側の大部分は樹脂カバー53により被覆されている。樹脂カバー53に被覆されている部分は、磁性筒体2の大径部11の一端部を除いた部分から小径部12の電磁コイル9設置位置まで、電磁コイル9とヨーク10の中径部36との間、連結コア38の外周と大径部35との間、大径部35の外周、中径部36の外周、およびコネクタピン34の外周である。コネクタピン34の先端部分は樹脂カバー53が開口して形成されており、コントロールユニットのコネクタが差し込まれるようになっている。磁性筒体2の一端部外周にはOリング39が設けられている。
弁座部材7の他端側にはノズルプレート8が溶接されている。このノズルプレート8には、燃料にスワール（旋回流）を与える複数のスワール室41と、スワール室41においてスワールが与えられた燃料が噴射される燃料噴射孔44が形成されている。
【００１５】
［ノズルプレートの構成］
図２は燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。図３はノズルプレート8の単体図であり、図３（ａ）は正面図を示し、図３（ｂ）は断面図を示す。図４はノズルプレート8の斜視図である。図２のノズルプレート8の断面は、図３（ａ）のA-A断面線で切断した状態を示している。また図３（ｂ）は図３（ａ）のA-A断面線で切断した状態を示している。図２、図３、図４を用いてノズルプレート8の構成について説明する。
ノズルプレート8の一端側側面にはスワール室41が形成されている。スワール室41は２つ形成されており、それぞれ連通路45とスワール付与室46とから構成されている。各連通路45はノズルプレート8の中心付近で接続している。連通路45の先にはスワール付与室46が形成され、連通路45はスワール付与室46の接線方向に接続している。スワール付与室46は内側面と底部とを有する有底凹状に形成されているおり、その断面は螺旋状に形成されている。スワール付与室46の底部には貫通孔である燃料噴射孔44が形成されている。
ノズルプレート8の他端側側面には突出した壁部49が形成されている。壁部49は２つの燃料噴射孔44の間に設けられている。詳しくは後述するが壁部49の高さは、燃料噴射孔44が噴射された燃料が液膜状であるときにこの壁部49に衝突する高さに形成している。言い換えると、燃料が液滴状になる前に壁部49に衝突する高さに形成している。
【００１６】
［作用］
（開弁時の燃料の流れ）
図５はスワール室41および燃料噴射孔44部分の拡大図であり、燃料噴射孔44から燃料が噴射される様子を示している。
電磁コイル9のコイル33に通電されているときには、コイルバネ29の付勢力に抗して電磁力により弁軸5が一端側に引き上げられる。そのため、弁体4と弁座6との間が解放され、燃料がノズルプレート8側に供給される。
【００１７】
ノズルプレート8に供給された燃料はまずノズルプレート8における中央部の連通路45に入り、連通路45の底部と衝突することで軸方向の流れから径方向の流れに変換されて各連通路45に流れ込む。連通路45はスワール付与室46の接線方向に接続しているため、連通路45を通過した燃料はスワール付与室46の内側面に沿って旋回する。
スワール付与室46において燃料に旋回力（スワール力）が付与されて、旋回力を持った燃料は燃料噴射孔44の側壁部分に沿うように旋回しながら噴射される。そのため、燃料噴射孔44から噴射された燃料は、燃料噴射孔44の接線方向に飛散する。燃料噴射孔44から噴射された直後の燃料噴霧は、薄い液膜状態で円錐状に広がる。その後、液膜状態の燃料が分離して微粒化した液滴となる。
これにより燃料の気化を促進することができ、特に低温始動時の窒素酸化物等の発生を低減することができる。
【００１８】
（燃料噴霧の形状）
図６は燃料噴射孔44から噴射された燃料噴霧の形状を示す図であり、図６（ａ）は燃料噴霧を横から見た図、図６（ｂ）は液滴状の燃料噴霧の断面図である。
燃料噴射孔44から噴射された燃料噴霧のうちノズルプレート8の中心方向に向かうものは、液膜の状態で壁部49に衝突する。そのため、燃料噴霧の噴射方向が下方に変更される。その後、液膜状態の燃料が分離して微粒化した液滴となる。そのため、液滴状となった燃料噴霧は２つに分離した形状となってエンジンの吸気ポート内に広がる。
【００１９】
（吸気ポート壁への燃料付着抑制）
図７は従来のノズルプレート8に壁部49を設けていないときの燃料噴射孔44から噴射された燃料噴霧の形状を示す図であり、図７（ａ）は燃料噴霧を横から見た図、図７（ｂ）は液滴状の燃料噴霧の断面図である。
燃料噴射孔44から噴射された燃料噴霧は、壁部49がないためノズルプレート8の中心方向にも広がる。そのため、各燃料噴射孔44から噴射された燃料噴霧は円錐状に広がり、燃料噴霧同士が重なり合って全体として一体となった燃料噴霧領域が形成される。
図８は従来のノズルプレート8に壁部49を設けていないときの燃料噴射孔44から噴射されたエンジンの吸気ポート50内の燃料噴霧の広がりを示す図である。吸気ポート50の先は各バルブ51に向かって枝分かれし、分岐壁50aが形成されている。ノズルプレート8に壁部49を設けていないときには、燃料噴霧領域が一体となって形成されるため、分岐壁50aへ大量の燃料が付着することとなる。分岐壁50aに燃料が付着すると、バルブ51を通過する前に燃料が気化してしまい、燃費を向上することができない。
【００２０】
そこで実施例１の燃料噴射弁1では、ノズルプレート8の他端側の面であって、２つの燃料噴射孔44の間に凸状の壁部49を形成した。よって、燃料噴霧は２つに分離した形状となってエンジンの吸気ポート50内に広がるようにすることができる。図９はエンジンの吸気ポート50内の燃料噴霧の広がりを示す図である。ノズルプレート8に壁部49を設けたことにより燃料噴霧領域が分離して２つ形成されるため、燃料噴霧を分岐壁50aを避けて広がるように設定することができる。そのため、分岐壁50aへ燃料が付着することを抑制することができ、燃費を向上することができる。
また実施例１の燃料噴射弁1では、燃料噴射孔44から噴射された燃料が液膜状であるときに燃料と壁部49とが衝突するようにした。燃料が液滴状となってから壁部49と衝突すると壁部49で液滴同士が一体となり液滴の微粒化が抑制されてしまう。燃料が液膜状のときに壁部49に衝突したとしても衝突後に液滴化されるため、液滴の微粒化を妨げにくくすることができる。
【００２１】
［効果］
次に実施例１の燃料噴射弁１の効果を以下に列記する。
（１）摺動可能に設けられた弁体4と、閉弁時に弁体4が座る弁座6が一端側に形成された弁座部材7と、弁座部材7の他端側に形成され、燃料にスワールを付与する複数のスワール付与室46と、各スワール付与室46に連通してスワールが付与された燃料を噴射する複数の燃料噴射孔44を形成したノズルプレート8と、を設け、ノズルプレート8のスワール付与室46が形成された面に対して他端側の面であって、燃料噴射孔44の間に凸状の壁部49を形成した。
よって、吸気ポート50の分岐壁50aを避けて燃料を噴射することができるため、分岐壁50aに燃料が付着することを抑制することができ、燃費を向上させることができる。
（２）燃料噴射孔44から噴射された燃料が液膜状であるときに、燃料と壁部49とが衝突するようにした。
よって、液滴の微粒化を妨げにくくすることができる。
【００２２】
〔実施例２〕
実施例２の燃料噴射弁1について説明する。実施例２の燃料噴射弁1は、実施例１の燃料噴射弁１に対して、ノズルプレート8の壁部49の形状が異なる。実施例１と同じ構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図１０はノズルプレート8の単体図であり、図１０（ａ）は正面図を示し、図１０（ｂ）は断面図を示す。図１１はノズルプレート8の斜視図である。図１０、図１１を用いてノズルプレート8の構成について説明する。
ノズルプレート8の他端側側面には突出した壁部49が形成されている。壁部49は２つの燃料噴射孔44の間に設けられている。壁部49の側面には円弧状に削られた凹部49aが形成されている。この凹部49aは、ノズルプレート8を軸方向から見たときに燃料噴射孔44の中心Oを中心とした円弧状に形成されている。つまり、ノズルプレート8を軸方向から見たときに燃料噴射孔44の中心から等距離となるように凹部49aを形成した。
【００２３】
［作用］
実施例2の燃料噴射弁1では、ノズルプレート8を軸方向から見たときに燃料噴射孔44の中心から等距離となるように凹部49aを形成した。燃料噴射孔44から噴射された燃料は円錐状に広がり、燃料噴射孔44からの距離が遠くなるほど燃料が持つ運動エネルギは小さくなる。燃料が燃料噴射されてから壁部49の凹部49aに衝突するまでの距離を一定とすることができるため、衝突する燃料の運動エネルギはほぼ一定となり、衝突後の燃料噴霧の広がりを安定させることができる。
【００２４】
［効果］
次に、実施例２の燃料噴射弁１の効果を以下に列記する。
（３）壁部49の燃料噴射孔44側側面に、燃料噴射孔44の中心からの距離が等距離となる円弧状の凹部49aを形成した。
よって、壁部49に衝突する燃料の運動エネルギをほぼ一定とすることができ、衝突後の燃料噴霧の広がりを安定させることができる。
【００２５】
〔他の実施例〕
以上、本願発明を実施例１および実施例２に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は実施例１および実施例２に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
実施例１および実施例２の燃料噴射弁1では、ノズルプレート8に２つのスワール付与室46を形成し、それぞれに燃料噴射孔44を形成していた。この構成を例えば、ノズルプレート8に４つのスワール付与室46を形成し、それぞれに燃料噴射孔44を形成するようにしても良い。
図１２はノズルプレート8の斜視図である。ノズルプレート8に４つのスワール付与室46を形成した場合、燃料噴射孔44は４つ形成されることとなる。この場合、図１２に示すように、２つの燃料噴射孔44と別の２つの燃料噴射孔44との間に壁部49を設けるようにすれば良い。
ここでは燃料噴射孔44を４つの場合を示したが、２つ以上であれば良く、また奇数個であっても良く、特に限定しない。
また実施例１および実施例２の燃料噴射弁1では、一つの凸状部を壁部49としていた。この構成を例えば、２本の凸状部を形成して、それを壁部49としても良い。
図１３はノズルプレート8の斜視図である。例えば、図１３に示すように２本の凸状部49b,49cを形成し、これを壁部49とすれば良い。なお、図１３では燃料噴射孔44が４つ形成したものを示しているが、２つ形成したものに適用しても良い。
また実施例１および実施例２の燃料噴射弁44では、ノズルプレート8にスワール室41および燃料噴射孔44を形成していた。これを例えば、スワール室41は、弁座部材7に形成するようにしても良い。または、弁座部材7とノズルプレート8との間に中間プレートを設け、この中間プレートにスワール室41を形成するようにしても良い。
【符号の説明】
【００２６】
1    燃料噴射弁
4    弁体
6    弁座
7    弁座部材
8    ノズルプレート
44    燃料噴射孔
46    スワール付与室
49    壁部
【図１】
2013194624.tif 000003
【図２】
2013194624.tif 000004
【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】
2013194624.tif 000013
【図１２】
2013194624.tif 000014
【図１３】
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