(57)【要約】【課題】燃料に旋回力を付与する燃料通路の全体構造がコンパクトでデッドボリュームが小さく、燃料噴霧の微粒化が図られると共に耐圧性が良好な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁１の先端部である噴孔プレート３５の噴孔３６、旋回室４１および旋回用通路４２は、隣接する２つの噴孔３６から噴射される燃料噴霧が、燃料液膜５１の状態から分裂して燃料液糸５２となる位置よりも上流側で干渉するように設定されている。中空円錐状の燃料液膜５１は周方向の厚さが不均一であり、周方向の厚さが最も厚い部分５１ａを避けて干渉し合うので、燃料液膜５１同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができる。また、隣接する噴孔３６間の距離を小さくすることができるため、燃料通路全体のコンパクト化が図られ、デッドボリュームを低減することが可能となり、噴射初期の燃料噴霧の微粒化の向上が図られる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下流側に開口部を有する弁座と、前記弁座との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体と、前記弁座の下流側に固定され板厚方向に貫通された複数の噴孔を有する噴孔プレートとを備えた燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートの上流側端面には、前記弁座の前記開口部と対向すると共に前記開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、前記複数の噴孔は、前記凹部の内部の前記開口部よりも前記噴孔プレートの外周側に配置されており、
前記凹部の内部には、前記燃料通路の一部として、各々の前記噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が前記弁座の前記開口部に連通し下流側端部が前記旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、
前記噴孔、前記旋回室、および前記旋回用通路は、各々の前記噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する前記噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うように配設されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記旋回用通路は、前記旋回室の中心に対し弁座中心軸側に燃料を流入させる中心軸側旋回用通路と、前記旋回室の中心に対し前記噴孔プレートの外周側に燃料を流入させる外周側旋回用通路とを含み、前記中心軸側旋回用通路と前記外周側旋回用通路は、前記旋回室の中心に対して互いにオフセットした方向を指向するように前記旋回室と連通していることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記旋回用通路は、一方の前記旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料と、他方の前記旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料の割合が異なるように配設されていることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
一方の前記旋回用通路は、他方の前記旋回用通路よりも前記噴孔の入口側の中心寄りに前記旋回室と連通していることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記中心軸側旋回用通路と前記外周側旋回用通路は、通路断面積が異なることを特徴とする請求項２または請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記旋回用通路の一部は、前記凹部の側壁で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記旋回用通路は、前記複数の旋回室における燃料の旋回方向が全て同じ方向になるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記噴孔は、入口側の中心が前記旋回室の中心と一致するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記噴孔は、入口側の中心が、前記旋回室の中心に対し一方の前記旋回用通路の前記下流側端部寄りに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記噴孔は、前記噴孔プレートの板厚方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記複数の噴孔は、同一円周上に等間隔に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項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、自動車の内燃機関等への燃料供給に用いられる燃料噴射弁に関し、特に噴霧特性における微粒化の促進を図った燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の内燃機関の排出ガス規制が強化される中、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の微粒化が求められている。燃料噴霧の微粒化を図るための先行技術として、燃料に旋回力を付与し、旋回流れを形成することにより微粒化を図る技術が提示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、弁座の下流側の開口部と連通路で連通されたスワール付与室を噴孔プレートに設けた燃料噴射弁が提示されている。スワール付与室は、内部で燃料を旋回させて旋回力を付与するものであり、スワール付与室の底部には複数の噴孔が設けられている。この例では、各々の噴孔から噴射された燃料噴霧が液膜部分で干渉することを抑制し、燃料噴霧の微粒化を図っている。
【０００４】
また特許文献２には、燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段として、燃料噴射孔が中央に設けられた２つのスワール室と、そのスワール室の接線方向に対向して接続され、上流側からの燃料をスワール室の中心に対してオフセットした方向から燃料を導入する２つのオフセット通路を有する燃料通路の構成が提示されている。この例では、噴射される２つの燃料噴霧の形態が、各々外方（周辺）部が濃く、中央が薄くなるホロコーン状の噴霧形態であり、下流側での各々の燃料噴霧の流量分布は、流量中心に対してほぼ対称形に分布している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１６７１６１号公報
【特許文献２】特開２００２−２０２０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、燃料に旋回力を付与し旋回流れを形成することにより、燃料噴霧の微粒化を図ることができるが、その反面、以下のような問題が発生する。特許文献１では、噴射孔から噴射された燃料噴霧が液膜部分で干渉しないように、隣接する噴孔間の距離を大きくする必要がある。このため、連通路が長くなり、燃料通路の全体構造が大きくなるため、レイアウト性が悪化するという問題がある。
【０００７】
また、連通路を長くした分、デッドボリュームが増加し、噴射開始直後に燃料の整流化および加速が不十分な燃料が噴射され、噴射初期の燃料噴霧の微粒化が悪化する。また、噴孔およびスワール付与室を含む燃料通路が設けられた噴孔プレートと弁座の溶接径を大きくする必要があるため、燃圧によりプレートに加わる応力が大きくなり、耐久性が悪化するという問題がある。
【０００８】
さらに、上記のようなデッドボリュームの増加による微粒化の悪化、およびプレート溶接径の拡大による耐久性の悪化を考慮すると、燃料通路の全体構造が大きくなる多噴孔化は難しく、要求される流量が大きい大排気量のエンジンには適用できないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２では、上流からの燃料が２つのオフセット通路よりスワール室に均等に導入されるため、旋回を付与された燃料が噴孔に流入すると、内壁に沿って形成される燃料液膜の周方向の厚さが均一となり、各々の噴孔から噴射直後に形成される燃料液膜は周方向の厚さが均一となる。このため、噴孔間の距離を小さくして燃料通路の全体構造をコンパクトにしようとすると、均一で厚みのある燃料液膜同士が干渉し、微粒化が悪化するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料に旋回力を付与する燃料通路の全体構造がコンパクトでデッドボリュームが小さく、燃料噴霧の微粒化が図られると共に耐圧性が良好な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】
【００１１】
本発明に係る燃料噴射弁は、下流側に開口部を有する弁座と、弁座との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体と、弁座の下流側に固定され板厚方向に貫通された複数の噴孔を有する噴孔プレートとを備えた燃料噴射弁であって、噴孔プレートの上流側端面には、弁座の開口部と対向すると共に開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、複数の噴孔は、凹部の内部の開口部よりも噴孔プレートの外周側に配置されており、凹部の内部には、燃料通路の一部として、各々の噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が弁座の開口部に連通し下流側端部が旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、噴孔、旋回室、および旋回用通路は、各々の噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うように配設されているものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る燃料噴射弁によれば、互いに隣接する噴孔から噴射された周方向の厚さが不均一な中空円錐状の燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うようにしたので、燃料液膜同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができると共に、隣接する噴孔間の距離を小さくすることができる。これにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、デッドボリュームを低減することが可能となるため、燃料噴霧の微粒化が図られる。また、燃料通路の外側に設けられる噴孔プレートと弁座の溶接円の直径を小さくすることができるため、燃圧により噴孔プレートに加わる応力が抑制され、耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁の先端部を示す部分拡大断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁の先端部を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを説明する図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁から噴射された隣接する燃料噴霧を示すイメージ図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁の噴孔出口における燃料液膜を説明する図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁において隣接する燃料噴霧が干渉する距離Ｌ１の位置における燃料液膜を説明する図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを説明する図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを説明する図である。
【図１１】本発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを説明する図である。
【図１２】本発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁の噴孔を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態４に係る燃料噴射弁の先端部を示す平面図である。
【図１４】本発明の実施の形態４に係る燃料噴射弁の先端部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下に、本発明の実施の形態１に係る燃料噴射弁について、図面に基づいて説明する。図１は、本実施の形態１に係る燃料噴射弁を示す断面図、図２は、本実施の形態１に係る燃料噴射弁の先端部を示す部分拡大断面図、図３は、図２中、Ａ−Ａで示す部分を上流側から見た平面図である。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
【００１５】
燃料噴射弁１は、電磁力を発生するソレノイド装置２と、ソレノイド装置２への通電により作動する弁装置３を備えている。ソレノイド装置２は、磁気回路のヨーク部分をなすハウジング２１と、このハウジング２１の内側に設けられた固定鉄心であるコア２２と、コア２２を囲うように設けられたコイル２３と、コイル２３の内側に設けられ往復移動する可動鉄心であるアマチュア２４を備えている。
【００１６】
弁装置３は、円筒形状であってコア２２の先端の外径部に圧入、溶接された弁本体３１と、弁本体３１の内部の燃料が流れる通路の途中に設けられ下流側に弁座開口部３２ｂを有する弁座３２と、弁本体３１の内側に設けられ、弁座３２との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体３３と、弁体３３の上流に設けられた圧縮バネ３４を備え、さらに、弁座３２の下流側には噴孔プレート３５が溶接により結合され、噴孔プレート３５には板厚方向に貫通する複数の噴孔３６が設けられている。
【００１７】
アマチュア２４は、弁体３３に圧入後、溶接される。弁体３３は、アマチュア２４の内面に圧入、溶接された中空のロッドの先端部に、溶接で固定されたボール３７を有している。ボール３７は、図２に示すように、燃料噴射弁１の中心軸に平行な面取部３７ａを有している。また、弁座３２は、ボール３７と当接する弁座シート部３２ａを有している。
【００１８】
次に動作について説明する。エンジンの制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル２３に電流が通電され、アマチュア２４、コア２２、ハウジング２１、および弁本体３１で構成される磁気回路に磁束が発生する。
【００１９】
これにより、アマチュア２４はコア２２側へ吸引動作し、アマチュア２４と一体構造である弁体３３が弁座シート部３２ａから離れて隙間が形成されると、燃料は弁体３３の先端部に溶接されたボール３７の面取部３７ａから弁座シート部３２ａとボール３７の隙間を通って、複数の噴孔３６からエンジン吸気通路に噴射される。
【００２０】
また、エンジンの制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル２３の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して弁体３３を閉弁方向に押している圧縮ばね３４によって弁体３３と弁座シート部３２ａ間の隙間は閉状態となり、燃料噴射が終了する。弁体３３は、弁本体３１とのガイド部２４ａでアマチュア２４と摺動し、開弁状態ではアマチュア２４の上面２４ｂがコア２２の下面と当接する。
【００２１】
本実施の形態１に係る燃料噴射弁１の先端部の構成について、図２〜図４を用いて詳細に説明する。噴孔プレート３５の上流側端面３５ａには、弁座開口部３２ｂと対向すると共に弁座開口部３２ｂよりも径が大きい凹部３５ｂが設けられている。複数の噴孔３６は、凹部３５ｂの内部の弁座開口部３２ｂよりも噴孔プレート３５の外周側に配置されている。
【００２２】
噴孔プレート３５の凹部３５ｂ内には、燃料に旋回を付与するための燃料通路として、各々の噴孔３６に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室４１と、上流側端部が弁座開口部３２ｂに連通し下流側端部が旋回室４１に連通する中心軸側旋回用通路４２ａおよび外周側旋回用通路４２ｂ（総称して旋回用通路４２と称す）を備えている。
【００２３】
燃料噴射弁１の先端部は、図３に示すように、同一円周上に等間隔に配設された３つの噴孔３６を備えており、各々の噴孔３６の周辺部を囲む３つの旋回室４１と、各々の旋回室４１に対して燃料を流入させる中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂを有している。旋回用通路４２の一部は、凹部側壁３５ｃで構成されている。
【００２４】
弁座開口部３２ｂよりも外周側に設けられた各々の旋回室４１には、略円弧形状の中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂが接続されている。１つの旋回室４１に対応する中心軸側旋回用通路４２ａと、隣接する旋回室４１に対応する外周側旋回用通路４２ｂには、共通燃料導入路４３から燃料が導入される。
【００２５】
本実施の形態１における旋回室４１および旋回用通路４２の構造と燃料の流れについて、図４を用いて詳細に説明する。噴孔３６の入口側（上流側）の中心である噴孔中心３６ａは、図中、点線で示す略円形の旋回室４１の中心と一致しており、噴孔３６と旋回室４１は同心円上である（Ｘ１＝Ｘ２）。また、中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂは、通路幅および通路断面積が等しいものである（Ｙ１＝Ｙ２）。
【００２６】
中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂは、旋回室４１の中心（ここでは噴孔中心３６ａと同じ）に対して互いにオフセットした方向を指向するように旋回室４１と連通している。中心軸側旋回用通路４２ａは、燃料導入部４１ａから旋回室４１に燃料を導入させ、旋回室４１の中心に対し弁座中心軸Ｚ側に燃料を流入させる。図中、点線で示す矢印５ａは、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１に流入された燃料の流れの主流を示している。
【００２７】
また、外周側旋回用通路４２ｂは、燃料導入部４１ｂから旋回室４１に燃料を導入させ、旋回室４１の中心に対し噴孔プレート３５の外周側に燃料を流入させる。図中、点線で示す矢印５ｂは、外周側旋回用通路４２ｂから旋回室４１に流入された燃料の流れの主流を示している。なお、燃料導入部４１ａ、４１ｂとは、旋回室４１と旋回用通路４２の境界部付近のことであり、一点のみを指すものではない。
【００２８】
このように、旋回室４１の中心に対して互いにオフセットした方向を指向する２つの旋回用通路４２によって、２箇所の燃料導入部４１ａ、４１ｂから旋回室４１に燃料が導入されることにより、旋回室４１内に生じる各々の燃料の流れの旋回方向は同じとなり、お互いの流れを大きく阻害することがない。従って、図３に示すような強い旋回流れ（図中、矢印５で示す）を生じさせることができる。なお、旋回用通路４２は、複数の旋回室４１における燃料の旋回方向が全て同じ方向になるように設けられている。
【００２９】
次に、燃料噴射弁１の噴孔３６から噴射される燃料噴霧について、図５を用いて説明する。図５は、本実施の形態１に係る燃料噴射弁から噴射された隣接する燃料噴霧を示すイメージ図である。図５に示すように、燃料噴射弁１から噴射された燃料噴霧は、燃料液膜５１、燃料液糸５２および燃料液滴５３の３つの状態を含んでいる。なお、図中、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、噴孔出口３６ｂからの距離を示している。
【００３０】
旋回室４１で旋回を付与された燃料が噴孔３６内に導入されると、燃料は噴孔３６の内壁に沿って液膜化する。このため、噴孔出口３６ｂから噴射される燃料噴霧は、噴射直後には中空円錐状の燃料液膜５１の状態である。燃料液膜５１は、下流側に広がっていくと次第に分裂し、距離Ｌ２の位置でほぼ燃料液糸５２の状態となり、最終的には距離Ｌ３の位置で細かく粒状に分裂した燃料液滴５３の状態となる。
【００３１】
燃料噴射弁１の先端部である噴孔プレート３５の噴孔３６、旋回室４１および旋回用通路４２は、隣接する２つの噴孔３６から噴射される燃料噴霧が、燃料液膜５１の状態から分裂して燃料液糸５２となる距離Ｌ２の位置よりも上流側の距離Ｌ１の位置で干渉するように、それらの仕様が設定されている。図中、Ｐは、隣接する２つの燃料液膜５１が互いに干渉し始める箇所Ｐを示している。
【００３２】
さらに、燃料噴射弁１の先端部は、噴孔３６から噴射された中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さが不均一となるように構成されている。本実施の形態１では、その具体的な手段として、一方の旋回用通路４２から旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料と、他方の旋回用通路４２から旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料の割合を異ならせている。
【００３３】
２つの旋回用通路４２は、通路形状が略円弧形状のため、図４に示すように、弁座開口部３２ｂから中心軸側旋回用通路４２ａに流入する燃料の流れの主流（図中、矢印５ａ）と、外周側旋回用通路４２ｂに流入する燃料の流れの主流（図中、矢印５ｂ）は、それぞれ凹部側壁３５ｃ寄りに偏って流れる。すなわち、凹部側壁３５ｃの形状によって燃料の流れの方向を制御することができる。
【００３４】
図４に示す例では、中心軸側旋回用通路４２ａは、外周側旋回用通路４２ｂよりも噴孔中心３６ａ寄りに旋回室４１と連通している。このため、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１に流入する燃料の流れは、外周側旋回用通路４２ｂから旋回室４１に流入する燃料の流れよりも噴孔中心３６ａ寄りとなる。
【００３５】
このような構成とすることにより、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料の量を多くすることができ、２つの旋回用通路４２から噴孔３６に流入される燃料の割合に差を生じさせることができる。その結果、噴孔３６から噴射される中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さを不均一にすることができる。
【００３６】
燃料噴射弁１の噴孔出口３６ｂにおける燃料液膜の形態と、隣接する燃料噴霧が干渉する距離Ｌ１の位置における燃料液膜の形態について、図６および図７を用いて説明する。図６は、図５中、Ｂ−Ｂで示す位置における燃料液膜を示し、図７は、図５中、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃで示す位置における燃料液膜を示している。
【００３７】
３つの噴孔３６は、弁座中心軸Ｚを中心とした同一円周上に配置され、各々の旋回室４１に生じる旋回流れの方向は、図３に示すように、いずれも同じ方向である。図６に示すように、噴孔出口３６ｂにおける燃料液膜５０は、周方向の厚さが不均一に形成され、燃料液膜５０の最も厚い部分５０ａが、弁座中心軸Ｚ側に配置されるように設定されている。
【００３８】
また、噴射された燃料噴霧が燃料液膜５１の状態から分裂する距離Ｌ２の位置よりも上流側では、燃料液膜５１は、噴孔３６内に生じる燃料の旋回流れの影響により噴孔出口３６ｂの接線の方向（矢印Ｔで示す）に噴射される。噴射直後の各々の燃料液膜５１は、周方向の厚さが不均一であると共に、噴孔出口３６ｂの燃料液膜５０に対して各々同じ方向に（図７に示す例では９０°）回転している。
【００３９】
図７に示すように、隣接する２つの燃料液膜５１が互いに干渉し始める距離Ｌ１の位置では、燃料液膜５１の周方向の厚さが最も厚い部分５１ａ同士は対向していないため、最も厚い部分５１ａでは干渉しない。なお、隣接する２つの燃料液膜５１が互いに干渉し始める箇所Ｐは、弁座中心軸Ｚ方向から見た場合、隣接する噴孔３６の噴孔中心３６ａを結ぶ直線上にあり、燃料液膜５１同士が最も干渉しやすい箇所である。
【００４０】
上記のような構成とすることにより、噴射直後の燃料液膜の周方向の厚さが均一な場合よりも、隣接する噴孔３６間の距離を小さくすることができ、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能である。また、隣接する２つの燃料液膜５１は、周方向の厚さが最も厚い部分５１ａを避けて干渉し合うため、燃料液膜５１同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができる。
【００４１】
また、隣接する噴孔３６から噴射される燃料噴霧を、中空円錐状の燃料液膜５１が分裂し始める位置より上流側で干渉させるようにしたので、隣接する燃料噴霧を燃料液膜５１が分裂し始める位置よりも下流側で干渉させる場合よりも、隣接する噴孔３６間の距離を小さくすることができる。さらに、中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂの上流部を一体化した共通燃料導入路４３を設けることにより、燃料通路の全体構造をよりコンパクトにすることができる。
【００４２】
以上のことから、本実施の形態１によれば、燃料に旋回力を付与し旋回流れを形成することにより燃料噴霧の微粒化を図ると共に、旋回室４１および旋回用通路４２を含む燃料通路の全体構造をコンパクト化することができ、レイアウト性が向上する。また、レイアウト性の向上によって燃料通路構造を多噴孔化することが可能となり、要求流量が大きい大排気量エンジンにも適用することが可能となる。
【００４３】
さらに、燃料通路全体のコンパクト化に伴い、デッドボリュームを低減することが可能となり、噴射初期の燃料噴霧の微粒化の向上が図られると共に、燃料通路の外側に設けられる噴孔プレート３５と弁座３２の溶接円の直径を小さくすることができるため、燃圧により噴孔プレート３５に加わる応力が抑制され、耐久性が向上する効果も得られる。
【００４４】
実施の形態２．
本実施の形態２では、２つの旋回用通路４２から噴孔３６に流入される燃料の割合に差を生じさせるための構造の変形例について、図８〜図１０を用いて説明する。なお、本実施の形態２に係る燃料噴射弁の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。
【００４５】
図８に示す例では、中心軸側旋回用通路４２ａの旋回室４１への連通方向を、外周側旋回用通路４２ｂの旋回室４１への連通方向よりも噴孔中心３６ａ寄りにしている。これにより、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１に流入する燃料の流れ（図中、矢印５ａ）は、外周側旋回用通路４２ｂから旋回室４１に流入する燃料の流れ（図中、矢印５ｂ）よりも噴孔中心３６ａ寄りとなっている。
【００４６】
また、上記実施の形態１では、噴孔中心３６ａと旋回室４１の中心は一致していたが、図９に示す例では、旋回室４１に配置される噴孔３６の位置を、旋回室４１の中心よりも弁座中心軸Ｚ側にシフトさせている。これにより、噴孔中心３６ａは、旋回室４１の中心に対し、中心軸側旋回用通路４２ａの下流側端部寄りに配置される（Ｘ２＞Ｘ１）。
【００４７】
また、上記実施の形態１では、中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂの通路幅を等しくし（Ｙ１＝Ｙ２）、通路断面積を等しく設定していたが、図１０に示す例では、中心軸側旋回用通路４２ａの通路幅Ｙ１を、外周側旋回用通路４２ｂの通路幅Ｙ２に対して大きくしており（Ｙ１＞Ｙ２）、２つの旋回用通路４２の通路断面積が異なるように設定している。
【００４８】
図８〜図１０に示すような構成とすることにより、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料の量を多くすることができ、２つの旋回用通路４２から噴孔３６に流入される燃料の割合に差を生じさせることができる。また、図８〜図１０の構成を組み合わせることにより、さらに差を大きくすることができる。例えば、図９と図１０の構成を組み合わせて、一方の旋回用通路４２を他方の旋回用通路４２よりも噴孔中心３６ａ寄りに旋回室４１と連通させ、且つ、２つの旋回用通路４２の通路断面積を異なるようにしてもよい。
【００４９】
なお、図８〜図１０に示す例では、中心軸側旋回用通路４２ａから旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料の量を多くするようにしたが、外周側旋回用通路４２ｂから旋回室４１を通って噴孔３６に流入される燃料の量を多くしてもよい。例えば、噴孔中心３６ａを、旋回室４１の中心に対し、外周側旋回用通路４２ｂの下流側端部寄りに配置してもよい。
【００５０】
本実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様に、噴孔出口３６ｂから噴射される中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さを不均一にすることができるため、隣接する燃料噴霧を燃料液膜５１の最も厚い部分５１ａを避けて干渉させることにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５１】
実施の形態３．
図１１は、本発明の実施の形態３に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを示している。本実施の形態３に係る燃料噴射弁１は、噴孔出口３６ｂから噴射される中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さを不均一にする手段として、噴孔プレート３５の板厚方向に対して傾斜している噴孔３６Ａを備えたものである。なお、本実施の形態３に係る燃料噴射弁の全体構成は、上記実施の形態１と同様であるので図１を流用し、各部の説明は省略する。
【００５２】
図１２は、図１１中、Ｄ−Ｄで示す部分を矢印側から見た断面図である。図１２に示すように、本実施の形態３に係る燃料噴射弁の噴孔３６Ａは、上流側から下流側に向かって弁座中心軸Ｚ側に傾斜している。
【００５３】
噴孔３６Ａを傾斜させることにより、旋回室４１で旋回を付与された燃料が噴孔３６Ａ内に流入する際に、噴孔入口の周方向の位置での燃料剥離の度合いが異なるため、噴孔３６Ａの内壁に沿って形成される燃料液膜５０の周方向の厚さを不均一にすることができ、その結果、噴孔出口３６ｂから噴射される中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さを不均一にすることができる。
【００５４】
本実施の形態３によれば、上記実施の形態１と同様に、噴孔出口３６ｂから噴射される中空円錐状の燃料液膜５１の周方向の厚さを不均一にすることができるため、隣接する燃料噴霧を燃料液膜５１の最も厚い部分５１ａを避けて干渉させることにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、上記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
実施の形態４．
図１３および図１４は、本発明の実施の形態４に係る燃料噴射弁の先端部を示す平面図である。上記実施の形態１〜実施の形態３では、旋回室４１および噴孔３６、３６Ａの数が３つの場合を例に挙げて説明したが、旋回室４１および噴孔３６、３６Ａの数は、これに限定されるものではない。
【００５６】
図１３は、４つの旋回室４１および噴孔３６を備えた例を示し、図１４は、２つの旋回室４１および噴孔３６を備えた例を示している。なお、図１３および図１４に示す例では、いずれも複数の噴孔３６が同一円周上に配置されているが、必ずしも同一円周上でなくても良い。このように、旋回室４１および噴孔３６の数を変更しても、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
また、実施の形態１〜実施の形態４では、燃料通路の全体構造のコンパクト化やデッドボリューム低減のために、中心軸側旋回用通路４２ａと外周側旋回用通路４２ｂの上流部を一体化した共通燃料導入路４３を設けているが、旋回室４１の数が少なく燃料通路を設置するのに十分なスペースがある場合またはデッドボリュームが少ない場合等は、必ずしも２つの旋回用通路４２の上流部を一体化する必要はない。
【００５８】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。例えば実施の形態２で示した変形例に対し、実施の形態３で示した噴孔プレート３５の板厚方向に対して傾斜している噴孔３６Ａを適用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、自動車の内燃機関等への燃料供給に用いられる燃料噴射弁として利用することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１  燃料噴射弁、２  ソレノイド装置、３  弁装置、４  燃料通路、
２１  ハウジング、２２  コア、２３  コイル、２４アマチュア、３１  弁本体、
３２  弁座、３２ａ  弁座シート部、３２ｂ  弁座開口部、３３  弁体、
３４  圧縮バネ、３５  噴孔プレート、３５ａ  上流側端面、３５ｂ  凹部、
３５ｃ  凹部側壁、３６、３６Ａ  噴孔、３６ａ  噴孔中心、３６ｂ  噴孔出口、
３７  ボール、３７ａ  面取部、４１  旋回室、４１ａ、４１ｂ  燃料導入部、
４２  旋回用通路、４２ａ  中心軸側旋回用通路、４２ｂ  外周側旋回用通路、
４３  共通燃料導入路、５０、５１  燃料液膜、５２  燃料液糸、５３  燃料液滴
【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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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月29日(2016.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
燃料噴射弁１の噴孔出口３６ｂにおける燃料液膜の形態と、隣接する燃料噴霧が干渉する距離Ｌ１の位置における燃料液膜の形態について、図６および図７を用いて説明する。図６は、図５中、Ｂ−Ｂで示す位置における燃料液膜を示し、図７は、図５中、Ｃ−Ｃで示す位置における燃料液膜を示している。
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月22日(2017.6.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下流側に開口部を有する弁座と、前記弁座との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体と、前記弁座の下流側に固定され板厚方向に貫通された複数の噴孔を有する噴孔プレートとを備えた燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートの上流側端面には、前記弁座の前記開口部と対向すると共に前記開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、前記複数の噴孔は、前記凹部の内部の前記開口部よりも前記噴孔プレートの外周側に配置されており、
前記凹部の内部には、前記燃料通路の一部として、各々の前記噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が前記弁座の前記開口部に連通し下流側端部が前記旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、
前記旋回用通路は、前記旋回室の中心に対し弁座中心軸側に燃料を流入させる中心軸側旋回用通路と、前記旋回室の中心に対し前記噴孔プレートの外周側に燃料を流入させる外周側旋回用通路とを含み、前記中心軸側旋回用通路と前記外周側旋回用通路は、前記旋回室の中心に対して互いにオフセットした方向を指向するように前記旋回室と連通しており、
前記噴孔、前記旋回室、および前記旋回用通路は、前記中心軸側旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料と、前記外周側旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料の割合が異なるように配設され、各々の前記噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する前記噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
一方の前記旋回用通路は、他方の前記旋回用通路よりも前記噴孔の入口側の中心寄りに前記旋回室と連通していることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記中心軸側旋回用通路と前記外周側旋回用通路は、通路断面積が異なることを特徴とする請求項１または請求項２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記旋回用通路の一部は、前記凹部の側壁で構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記旋回用通路は、前記複数の旋回室における燃料の旋回方向が全て同じ方向になるように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記噴孔は、入口側の中心が前記旋回室の中心と一致するように設けられていることを特徴とする請求項１から請求項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、入口側の中心が、前記旋回室の中心に対し一方の前記旋回用通路の前記下流側端部寄りに設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記噴孔は、前記噴孔プレートの板厚方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記複数の噴孔は、同一円周上に等間隔に配設されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明に係る燃料噴射弁は、下流側に開口部を有する弁座と、弁座との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体と、弁座の下流側に固定され板厚方向に貫通された複数の噴孔を有する噴孔プレートとを備えた燃料噴射弁であって、噴孔プレートの上流側端面には、弁座の開口部と対向すると共に開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、複数の噴孔は、凹部の内部の開口部よりも噴孔プレートの外周側に配置されており、凹部の内部には、燃料通路の一部として、各々の噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が弁座の開口部に連通し下流側端部が旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、旋回用通路は、旋回室の中心に対し弁座中心軸側に燃料を流入させる中心軸側旋回用通路と、旋回室の中心に対し噴孔プレートの外周側に燃料を流入させる外周側旋回用通路とを含み、中心軸側旋回用通路と外周側旋回用通路は、旋回室の中心に対して互いにオフセットした方向を指向するように前記旋回室と連通しており、噴孔、旋回室、および旋回用通路は、中心軸側旋回用通路から旋回室を通って噴孔に流入される燃料と、外周側旋回用通路から旋回室を通って噴孔に流入される燃料の割合が異なるように配設され、各々の噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うものである。