(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、対応する噴射孔に隣接したところの前記溝の深さが該溝内を流れる燃料が該溝から対応する噴射孔に直接流入する深さとされている燃料噴射弁の噴射孔構造。
【請求項２】
燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、前記溝の深さが対応する噴射孔に近づくにつれて深くなる深さとされている燃料噴射弁の噴射孔構造。
【請求項３】
１つの噴射孔に対応する前記溝が複数の溝であり、これら複数の溝がこれら溝に対応する１つの噴射孔まで互いに異なる方向から延びる請求項１または２に記載の燃料噴射弁の噴射孔構造。
【請求項４】
前記溝は該溝に対応する噴射孔へ向かって収束する形状を有する請求項１または２に記載の噴射孔構造。
【請求項５】
燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造において、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、噴射孔内での燃料旋回流の生成を抑制するために、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔を越えて延びる溝を、それぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して一方の側へずれた形で、ハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は燃料噴射弁の噴射孔構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば特開平８−１０５３６５号公報に開示されているように内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するための燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は燃料を噴射するための噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ噴射孔への燃料の供給を開始または停止するようにハウジング内で可動な弁体とを具備する。この弁体はハウジングの軸線に沿って移動可能である。
【０００３】
このような燃料噴射弁では弁体が移動し、燃料が噴射孔へ供給されるとき弁体周りをその周方向において均一な量の燃料が通過することが予定されている。そしてこのときに燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射流の流れ方向および形状を基準として内燃機関の所望の運転状態が得られるように燃料噴射弁以外の構成が構築され又は制御される。言い換えれば内燃機関の所望の運転状態を得るには燃料噴射弁から予定通りの方向および形状の燃料噴射流が噴射されることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記燃料噴射弁では弁体をハウジングで支持しているが弁体はハウジング内を移動可能でなければならず、さらに弁体およびハウジングの製造誤差を許容する必要があることから弁体とハウジングとの間には僅かながら隙間がある。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動することがある。このとき弁体周りをその周方向において均一な量の燃料が通過せず、燃料噴射弁から噴射される燃料噴射流の流れ方向および形状が予定されたものとは異なってしまう。
【０００５】
そこで本発明の目的は弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向および形状の燃料噴射流を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、一番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、対応する噴射孔に隣接したところの前記溝の深さが該溝内を流れる燃料が該溝から対応する噴射孔に直接流入する深さとされている。これによれば、噴射孔に流入する燃料の一部は、噴射孔まで延びる溝を通って噴射孔に流入する。
上記課題を解決するために、二番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造であって、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔まで延びる溝をそれぞれ独立した形でハウジング内壁面に形成した燃料噴射弁の噴射孔構造において、前記溝の形状がそれぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して対称な形状であると共に、前記溝の深さが対応する噴射孔に近づくにつれて深くなる深さとされている。
【０００７】
三番目の発明によれば、一または二番目の発明において、１つの噴射孔に対応する前記溝が複数の溝であり、これら複数の溝がこれら溝に対応する１つの噴射孔まで互いに異なる方向から延びる。
四番目の発明によれば、一または二番目の発明において、前記溝は該溝に対応する噴射孔へ向かって収束する形状を有する。
上記課題を解決するために、五番目の発明によれば、燃料を噴射するための燃料噴射弁の噴射孔構造において、燃料噴射弁から燃料を噴射するための複数の噴射孔を備えたハウジングと、該ハウジングに収容され且つ前記噴射孔への燃料の供給を開始または停止するように前記ハウジング内で可動な弁体とを具備し、噴射孔内での燃料旋回流の生成を抑制するために、前記弁体の外壁面がハウジング内壁面に接する部位付近からそれぞれ対応する噴射孔を越えて延びる溝を、それぞれ対応する噴射孔の中心軸線とハウジングの中心軸線とを通る平面とハウジング内壁面とが交わる線に関して一方の側へずれた形で、ハウジング内壁面に形成した。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明を４ストローク圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。
図１を参照すると、１は機関本体、２はシリンダブロック、３はシリンダヘッド、４はピストン、５は燃焼室、６は電気制御式燃料噴射弁、７は吸気弁、８は吸気ポート、９は排気弁、１０は排気ポートを夫々示す。吸気ポート８は対応する吸気枝管１１を介してサージタンク１２に連結され、サージタンク１２は吸気ダクト１３およびインタークーラ１４を介して過給機、例えば排気ターボチャージャ１５のコンプレッサ１６の出口部に連結される。コンプレッサ１６の入口部は空気吸込管１７を介してエアクリーナ１８に連結され、空気吸込管１７内にはステップモータ１９により駆動されるスロットル弁２０が配置される。また、スロットル弁２０上流の空気吸込管１７内には吸入空気の質量流量を検出するための質量流量検出器２１が配置される。
【０００９】
一方、排気ポート１０は排気マニホルド２２を介して排気ターボチャージャ１５の排気タービン２３の入口部に連結され、排気タービン２３の出口部は排気管２４を介して酸化機能を有する触媒２５を内蔵した触媒コンバータ２６に連結される。排気マニホルド２２内には空燃比センサ２７が配置される。
触媒コンバータ２６の出口部に連結された排気管２８とスロットル弁２０下流の空気吸込管１７とは排気ガス再循環（以下、ＥＧＲと称す）通路２９を介して互いに連結され、ＥＧＲ通路２９内にはステップモータ３０により駆動されるＥＧＲ制御弁３１が配置される。また、ＥＧＲ通路２９内にはＥＧＲ通路２９内を流れるＥＧＲガスを冷却するためのインタークーラ３２が配置される。図１に示される実施例では機関冷却水がインタークーラ３２内に導かれ、機関冷却水によってＥＧＲガスが冷却される。
【００１０】
一方、燃料噴射弁６は燃料供給管３３を介して燃料リザーバ、いわゆるコモンレール３４に連結される。このコモンレール３４内へは電気制御式の吐出量可変な燃料ポンプ３５から燃料が供給され、コモンレール３４内に供給された燃料は各燃料供給管３３を介して燃料噴射弁６に供給される。コモンレール３４にはコモンレール３４内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ３６が取付けられ、燃料圧センサ３６の出力信号に基づいてコモンレール３４内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ３５の吐出量が制御される。
【００１１】
電子制御ユニット４０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス４１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）４２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）４３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）４４、入力ポート４５および出力ポート４６を具備する。質量流量検出器２１の出力信号は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力され、空燃比センサ２７および燃料圧センサ３６の出力信号も夫々対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。アクセルペダル５０にはアクセルペダル５０の踏込み量Ｌに比例した出力電圧を発生する負荷センサ５１が接続され、負荷センサ５１の出力電圧は対応するＡＤ変換器４７を介して入力ポート４５に入力される。また、入力ポート４５にはクランクシャフトが例えば３０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ５２が接続される。一方、出力ポート４６は対応する駆動回路４８を介して燃料噴射弁６、スロットル弁制御用ステップモータ１９、ＥＧＲ制御弁制御用ステップモータ３０および燃料ポンプ３５に接続される。
【００１２】
次に第一実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図２に示したように燃料噴射弁６はハウジング６０とこのハウジング６０内に収容される弁体６１とを有する。ハウジング６０の先端の内壁面６２はハウジング６０の軸線を中心軸線とする略円錐形となっている。また弁体６１の先端の外壁面６３はハウジング６０の内壁面６２と相補形状をなし且つ弁体６１の軸線を中心軸線とする略円錐形となっている。弁体６１はハウジング６０の軸線に沿って移動可能であり、この弁体６１の移動において弁体６１の軸線は原則的にはハウジング６０の軸線に一致する。またハウジング６０の先端には燃料を燃料噴射弁６から噴射するための複数の噴射孔６４が設けられる。図２では二つの噴射孔６４のみを示したが本実施例ではハウジング６０の軸線周りに等間隔に四つの噴射孔６４が設けられている。
【００１３】
弁体６１の円錐形の外壁面（以下、弁体の円錐面）６３がハウジング６０の円錐形の内壁面（以下、ハウジングの円錐面）６２から離れるように弁体６１が移動すると燃料が燃料噴射弁６内の燃料貯留空間６５から各噴射孔６４に供給され、これら噴射孔６４を介して燃料が燃料噴射弁６から噴射される。
さらに本実施例ではハウジング６０の円錐面６２にこの円錐面６２が弁体６１の円錐面６３に接する部位（以下、燃料通路シール面）付近から各噴射孔６４まで延びる溝６６が設けられる。図２に示したように溝６６の深さは噴射孔６４に近づくにつれて深くなる。また図３に示したハウジング６０の円錐面６２に沿った溝６６の形状は噴射孔６４に近づくにつれて収束する略台形である。この溝６６の台形形状は噴射孔６４に対して左右対称である。即ち溝６６の台形形状は噴射孔６４の中心軸線およびハウジング６０の軸線を通る平面とハウジング６０の円錐面６２との交線（以下、対称線）Ｒに関して対称である。
【００１４】
本実施例のように噴射孔６４に対応した溝６６を設けることにより弁体６１の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体６１の円錐面６３がハウジング６０の円錐面６２から離れるように弁体６１が移動したときであっても以下の理由により各噴射孔６４から予め定められた方向に予め定められた形状の燃料噴射流で燃料が噴射される。
【００１５】
即ち弁体６１がハウジング６０の軸線に沿って移動するときには弁体６１の周方向において均一な量の燃料が弁体６１の円錐面６３をハウジング６０の円錐面６２との間の空間（以下、燃料通路）６７を通過する。この場合、各噴射孔６４に流入する燃料量は噴射孔６４の円周方向において対称線Ｒに関して対称となる。しかしながら弁体６１がハウジング６０の軸線からずれた状態で移動したときには燃料通路６４を通過する燃料量は弁体６１の周方向において均一とならない。ここで噴射孔６４まで延びる溝がない場合には噴射孔６４に流入する燃料量が噴射孔６４の円周方向において対称線Ｒに関して対称とならない。具体的には対称線Ｒの片側において噴射孔６４に流入する燃料量が残りの側において噴射孔６４に流入する燃料量よりも多くなる。このため燃料は全体として旋回しながら噴射孔６４内に流入することとなる。この場合には燃料は中心角が非常に大きく内部が空洞となった円錐形の形で噴射孔６４から噴射される。このため噴射孔６４からの燃料噴射流の流れの方向および形状が予め定められたものとは大きく異なってしまう。ところが本実施例では弁体６１の略軸線方向に沿って噴射孔６４まで延びる溝６６がハウジング６０の円錐形の内壁面６２に設けられている。このため噴射孔６４に流入する燃料量が対称線Ｒに関して対称とならない場合においても噴射孔６４へは主に溝６６を介して燃料が流入することとなる。従って溝６６以外から噴射孔６４に流入する燃料量が燃料噴射流の方向および形状に与える影響は小さく、噴射孔６４に流入する燃料量が対称線Ｒに関して対称でなくとも噴射孔６４に流入する燃料は全体として旋回せずに噴射孔６４に流入する。こうして本実施例によれば燃料は弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向に予め定められた形状で噴射孔から噴射される。
【００１６】
次に第二実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図５に示したように本実施例ではハウジング６０の円錐面６２に燃料通路シール面付近から各噴射孔６４まで延びる溝６８が設けられる。この溝６８の深さは噴射孔６４に近づくにつれて深くなる。さらに図５に示したようにハウジング６０の円錐面６２に沿った溝６８の形状は噴射孔６４に近づくにつれて収束する略三角形である。この溝６８の三角形状は対称線Ｒに関して対称である。
【００１７】
また本実施例ではハウジング６０の円錐面６２にハウジング６０の先端から各噴射孔６４まで延びる溝６９が設けられる。この溝６９の深さは噴射孔６４に近づくにつれて深くなる。さらに図５に示したようにハウジング６０の円錐面６２に沿った溝６９の形状は略矩形である。この溝６９の矩形形状は対称線Ｒに関して対称である。
【００１８】
上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
本実施例によれば燃料通路シール面から噴射孔６４へ延びる溝６８が設けられているので第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔６４内の流入することが防止される。また第二実施例によればハウジング６０の先端付近から噴射孔６４内へ流入する燃料はハウジング６０の先端付近から噴射孔６４まで延びる溝６９を介して噴射孔６４内に流入する。即ち燃料は噴射孔６４の中心軸線に向かって噴射孔６４内へ流入する。このため燃料が全体として旋回しつつ噴射孔６４内へ流入することがさらに防止される。
【００１９】
次に第三実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図６に示したように本実施例ではハウジング６０の円錐面６２に燃料通路シール面付近から各噴射孔６４まで延びる溝７０が設けられる。ハウジング６０の円錐面６２に沿った溝７０の形状は噴射孔６４に近づくにつれて収束する略台形であるが、この台形形状内に菱形の内壁部分７１が溝とはされずに残されている。従って第三実施例では二つの溝７０’が対称線Ｒに関して対称に噴射孔６４まで延びている。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
【００２０】
本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔内に流入することが防止される。
次に第四実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図７に示したように本実施例ではハウジング６０の円錐面６２に燃料通路シール面付近から各噴射孔６４まで延び且つ対称線Ｒに関して対称な二つの溝７２が設けられる。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体に旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【００２１】
次に第五実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図８に示したように本実施例では第四実施例と同様にハウジング６０の円錐面６２に燃料通路シール面付近から各噴射孔６４まで延び且つ対称線Ｒに関して対称な二つの溝７２が設けられる。また本実施例ではハウジング６０の円錐面６２にハウジング６０の先端から各噴射孔６４まで延び且つ対称線Ｒに関して対称な二つの溝７３が設けられる。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【００２２】
次に第六実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。本実施例では弁体６１の円錐面６３に弁体６１の全周に亘り延びる全周溝７４が設けられている。この全周溝７４はその少なくとも一部がハウジング６０の円錐面６２に設けられた溝６６の最も燃料通路シール面に近い部分に重なるように形成される。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
【００２３】
本実施例によれば全周溝によりハウジングの円錐面に設けられた溝へ燃料が流入しやすくなるので、燃料が全体として旋回しつつ噴射孔内に流入することがさらに防止される。
次に第七実施例の燃料噴射弁の噴射孔構造を説明する。図１０に示したように本実施例ではハウジング６０の円錐面６２に燃料通路シール面付近から各噴射孔６４を越えて対称線Ｒと平行に延びる一つの矩形の溝７５が設けられる。ところがこの溝７５は対称線Ｒに関して対称ではなく、対称線Ｒに関して一方の側へずれている。このため溝７５は噴射孔６４の一部と交差する。上記以外の構成は第一実施例と同じであるので説明は省略する。
本実施例では第一実施例と同様に噴射孔６４に流入する燃料量が対称線Ｒに関して対称とならない場合において噴射孔６４へは主に溝７５を介して燃料が流入することとなる。このとき本実施例では第一実施例と異なり、溝７５が対称線Ｒに関して対称ではないので、対称線Ｒに沿った方向というよりもむしろ対称線Ｒに対して角度をもった方向、特に対称線Ｒに対して略垂直な方向から噴射孔６４の中心へ向かって主に燃料が流入することとなる。このため対称線Ｒに関して溝７５が設けられていない側から噴射孔６４へ流入する燃料量が多い場合には溝７５を介して噴射孔６４に流入する燃料流が溝７５が設けられていない側から流入する燃料流に優るため、以前として燃料は主に溝７５を介して対称線Ｒに対して略垂直な方向から噴射孔６４の中心へ向かって流入する。従って本実施例によれば第一実施例と同様に燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。勿論、対称線Ｒに関して溝７５が設けられている側から噴射孔６４へ流入する燃料量が多い場合には溝７５を介して対称線Ｒに対して略垂直な方向から噴射孔６４の中心へ向かって流入する燃料の流れがさらに強くなる。従って燃料が全体として旋回しつつ噴射孔に流入することが防止される。
【００２４】
【発明の効果】
一番目から五番目の発明によれば噴射孔に流入する燃料の一部は噴射孔まで延びる溝を通って噴射孔に流入する。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動し、溝以外の部位から噴射孔に流入する燃料の流れの方向または流量が変化した場合においても溝から噴射孔へ流入する燃料の流れの方向または流量は変わらない。ここで溝を介して噴射孔に流入する燃料の流量は溝以外の部位から流入する燃料の流量に比べて比較的多い。従って噴射孔内を流れる燃料流に対する影響は溝以外の部位から流入する燃料よりも溝を介して流入する燃料のほうが大きい。このため弁体の軸線がハウジングの軸線からずれた状態で弁体が移動した場合であっても予め定められた方向および形状の燃料噴射流が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第一実施例の噴射孔構造を有する燃料噴射弁を備えた内燃機関を示した図である。
【図２】第一実施例の噴射孔構造を示した断面図である。
【図３】第一実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図４】第二実施例の噴射孔構造を示した断面図である。
【図５】第二実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図６】第三実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図７】第四実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図８】第五実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図９】第六実施例の噴射孔構造を示した図である。
【図１０】第七実施例の噴射孔構造を示した図である。
【符号の説明】
６…燃料噴射弁
６０…ハウジング
６１…弁体
６４…噴射孔
６６…溝
【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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