(57)【要約】【課題】噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔全体としてデポジット付着抑制を向上させた燃料噴射弁を提供する。【解決手段】噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔の内面のうち、サック部中心側の内面が反対側の内面に比較してデポジット付着抑制処理がより多く施されていることを特徴とする燃料噴射弁。典型的には、デポジット付着抑制処理は、表面粗さを低減する処理またはデポジット付着抑制膜を被覆する処理である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、
噴孔の内面のうち、サック部中心側の内面が反対側の内面に比較してデポジット付着抑制処理をより多く施されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１において、前記デポジット付着抑制処理が、表面粗さを低減する処理であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１において、前記デポジット付着抑制処理が、デポジット付着抑制膜を被覆する処理である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、内燃機関の燃料噴射弁に関し、特に、噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている扁平なスリット状の噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関、特に燃料を吸気ポートではなく燃焼室内に直接噴射する筒内直噴式エンジンでは、燃料噴射弁から噴射された燃料に由来するデポジット（酸化物、炭化物、分解生成物など）が噴孔およびその周辺に付着し、燃料噴射量の低下や噴霧形状の変化を生じ、燃焼の制御性を悪化させる原因となる。
【０００３】
噴孔内面へのデポジット付着を解消する１つの手段として、燃料噴射弁のサック部から噴孔内へ流入する燃料流のキャビテーションが利用されている。サック部からの燃料流は細径の噴孔入口で絞られて高圧化した直後に噴孔内への流入により瞬時に減圧し、これに伴い燃料流内にキャビテーションが発生する。この現象は特に、噴孔が扇形スリットノズルである場合に顕著である。扇形であると、サック部に対して噴孔入口の絞りにより高圧化した後、噴孔内部の容積拡大により大きな圧力降下が起きるからである。キャビテーションによる衝撃波のエネルギーにより、デポジットが付着せず、また、付着したデポジットは剥離する。
【０００４】
噴孔軸を半球状のサック部中心からオフセットさせることで、噴孔の片側の内面でキャビテーションを促進することが行なわれている。オフセットによりサック部中心に対して反対側の噴孔内面はサック部に対して大きな圧力勾配が発生し、キャビテーションが促進される。
【０００５】
これに対して、オフセットによりサック部中心側の噴孔内面はサック部に対する圧力勾配が反対側の噴孔内面に比べて小さく、キャビテーションの促進が少ないため、噴孔全体としてのデポジット付着抑制の向上に限界があった。
【０００６】
例えば特許文献１に、サック部中心からオフセットした軸線を持つ扁平なスリット状の噴孔について、中心からの距離に応じて噴孔の開口面積を変えることにより、噴孔位置によらず均一に微粒化した噴流を得る燃料噴射弁が提案されている。
【０００７】
しかし、特許文献１の提案では、前述したオフセットによりサック部中心側の噴孔内面はサック部に対する圧力勾配が小さくキャビテーションの促進が少ないため噴孔全体としてのデポジット付着抑制の向上に限界がある、という問題を解消することはできない。
【０００８】
特許文献２には、燃料噴射弁の噴孔内面の表面粗さを向上させることが提案されており、特許文献３には、燃料噴射弁の噴孔内面にデポジット防止のためにデポジットと膨張係数の異なる被膜を施すことが提案されている。
【０００９】
しかし、特許文献２、３のいずれも、前記のオフセットによる噴孔内面のうちサック部中心側の噴孔内面でキャビテーションが促進されないため噴孔全体としてのデポジット付着抑制の向上に限界があると、いう問題については全く示唆がない。
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−３２５８００号公報
【特許文献２】特開２００３−２１０２７号公報
【特許文献３】特開２００６−３２９１４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔全体としてデポジット付着抑制を向上させた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】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、
噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、
噴孔の内面のうち、サック部中心側の内面が反対側の内面に比較してデポジット付着抑制処理をより多く施されていることを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
従来、オフセットによりサック部中心側の噴孔内面はサック部に対する圧力勾配が小さく、キャビテーションの促進が少ない。そのため、噴孔全体としてのデポジット付着抑制の向上に限界があった。
【００１４】
これに対して本発明によれば、噴孔の内面のうち、キャビテーションの発生し難いサック部中心側の内面に、反対側の内面に比較してデポジット付着抑制処理をより多く施したことにより、キャビテーションによるデポジット付着抑制作用が補足されるので、噴孔全体としてデポジット付着抑制を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１を参照して、本発明の燃料噴射弁の構成を説明する。
【００１６】
図１は燃料噴射弁１０の中心線Ａ−Ｆを含む平面における縦断面を示す。燃料噴射弁１０はニードル１２の上下移動により半球状のサック部１４への燃料供給を制御し、サック部１４に開口した噴孔１６から図の下方へ燃料噴霧される。
【００１７】
噴孔１６の軸線１６Ｘは、サック部中心１４Ｃからδだけオフセットしている。
【００１８】
図２は、図１の紙面に対して直角な面における断面図であり、図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆを折れ線状に沿った断面図である。本発明を適用する噴孔１６の形態は、図２（Ａ）に１６Ａで示したように細長い円筒形であってもよいし、図２（Ｂ）に１６Ｂで示したように扁平な扇型スリットノズルであってもよい。扇形スリットノズル１６Ｂは大きな開口角度αを持ち、薄い膜状に燃料を噴霧できる。
【００１９】
本発明においては、噴孔の内壁のうち、サック部中心１４Ｃ側の内面Ｐに、反対側の内面Ｑに比べて、デポジット抑制処理を多く施す。
【００２０】
本発明のデポジット付着抑制処理は、下記の実施形態により行なうことができる。
【００２１】
〔実施形態１〕
デポジット付着抑制処理として、表面粗さを低減する処理（平滑化）を行う。表面粗さが小さいほど、デポジットの付着は起き難くなる。キャビテーションの起き難いサック中心側の噴孔内面の表面粗さを、キャビテーションの起き易い反対側の噴孔内面の表面粗さより小さくする（平滑度を高める）。
【００２２】
これにより、キャビテーションによるデポジット付着抑制効果が相対的に弱いサック中心側の噴孔内面は、キャビテーションによるデポジット付着抑制効果が相対的に強い反対側の噴孔内面に比べて、表面粗さ低減によるデポジット付着抑制効果をより多く付与される。その結果、サック部中心側および反対側の噴孔内面におけるデポジット付着抑制効果が揃って向上し、噴孔全体としてデポジット付着抑制効果が向上する。
【００２３】
〔実施形態２〕
デポジット付着抑制処理として、デポジット付着抑制膜を被覆する。デポジット付着抑制膜としては、例えばフルオロアルキルシランを用いることができる。より具体的には、下記を挙げることができる。
【００２４】
デポジット付着抑制膜をサック部中心側の噴孔内面にのみ被覆してもよいし、噴孔内面全体に被覆するがサック部中心側の内面の膜厚を反対側の内面の膜厚より大きくしてもよい。
【実施例】
【００２５】
まず、本発明が対象とするオフセットのデポジット付着への影響の具体例を示す。
【００２６】
噴孔形態が図２（Ｂ）に示した扁平な扇型スリットノズルである燃料噴射弁について、下記条件で試験を行なった。比較のため、オフセットなしの場合についても同様に試験を行なった。
【００２７】
＜試験条件＞
Ａ／Ｆ比：１４．５
インジェクタ先端温度：１５０℃
耐久時間：４０ｈｒ、定常
試験後の燃料噴射弁を扁平扇型スリットノズルの厚さ中心で切断し、スリット両面でのデポジット付着状況を観察した。観察結果を図３にスケッチで示す。
【００２８】
図３の（Ｘ）は本発明の対象とする噴孔軸オフセットありの燃料噴射弁であり、噴孔内面のうち（Ｘ１）サック部中心側内面および（Ｘ２）反対側内面のデポジット付着部をそれぞれクロスハッチングで示す。サック部中心側の内面（Ｘ１）はデポジットが顕著であり、反対側の内面（Ｘ２）はデポジットが極めて少ない。噴孔軸をオフセットさせたことにより、サック部中心とは反対側の内面（Ｘ２）はキャビテーションが促進され、デポジット付着が抑制される。サック部中心側の内面（Ｘ１）は反対側の内面（Ｘ２）に比べてキャビテーションが起き難いため、デポジット付着が多い。
【００２９】
図３（Ｙ）は噴孔軸オフセットなしの燃料噴射弁であり、噴孔内面はサック部中心側内面（Ｘ１）と反対側の内面（Ｘ２）はいずれも顕著なデポジット付着が観察され、両面でデポジット付着の差は認められない。
【００３０】
このようにデポジット付着が生ずると、噴孔からの流量が減少する。本発明の実施形態１により、噴孔軸オフセットありの燃料噴射弁について、サック部中心側の内面を反対側の内面よりも表面粗さを小さく（平滑度を高く）して、燃料の流量を調べた。比較として、サック部中心側の内面を反対側の内面と同じ表面粗さにした場合についても同じく燃料の流量を調べた。試験条件は下記のとおりであった。
【００３１】
＜試験条件＞
Ａ／Ｆ比：１４．５
インジェクタ先端温度：１５０℃
耐久時間：４０ｈｒ、定常
噴孔内面の表面粗さは下記のとおりであった。
【００３２】
本発明例：サック部中心側の内面  表面粗さＲｚ１〜２μｍ
反対側の内面          表面粗さＲｚ３〜５μｍ
比較例  ：両面共に              表面粗さＲｚ３〜５μｍ
耐久前流量を基準とした流量低下率は、本発明例が−１．５％、比較例が−２．４％であった。本発明により、サック部中心側の噴孔内面の表面粗さを反対側の噴孔内面の表面粗さより低下させ（平滑度を高め）たことにより、両方の噴孔内面を等しい表面粗さにした場合に比べて、流量低下率が約４０％低減した。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、噴孔の軸線が半球状サック部の中心からオフセットしている噴孔を有する内燃機関の燃料噴射弁において、噴孔全体としてデポジット付着抑制を向上させた燃料噴射弁が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図２】図１の紙面に対して直角な面での縦断面図である（図１のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆを折れ線状に沿った断面）。
【図３】オフセット有無による噴孔内面のデポジット付着の状況を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０    燃料噴射弁
１２    ニードル
１４    サック部
１４Ｃ    サック部中心
１６    噴孔
１６Ａ    円筒形噴孔
１６Ｂ    扇型扁平ノズルの噴孔
１６Ｘ    噴孔軸線
δ    オフセット量
【図１】
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【図２】
2009264193.tif 000004
【図３】
2009264193.tif 000005