(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円形断面の燃料噴射孔と、該燃料噴射孔から噴射されるべき燃料に旋回成分を付与するための旋回成分付与手段とを具備し、上記円形断面の燃料噴射孔に偏平形状断面の噴射燃料案内通路を接続し、燃料噴射孔から噴射された燃料を該噴射燃料案内通路を介して噴射し、これにより燃料を所期の形状にて噴射するようにした燃料噴射弁において、上記燃料噴射孔に接続される噴射燃料案内通路の入口開口を該入口開口に接続される燃料噴射孔の出口開口よりも少なくとも部分的に大きくし、該燃料噴射孔の出口開口よりも大きくされた噴射燃料案内通路の入口開口の部分とは別の部分を燃料噴射孔の出口開口よりも小さくし、該噴射燃料案内通路の入口開口よりも大きい燃料噴射孔の出口開口の内壁面を燃料噴射弁の軸線に対して傾斜した内壁面により上記噴射燃料案内通路の入口開口の内壁面に接続したことを特徴とする燃料噴射弁。
【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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に筒内直接噴射式の内燃機関においては燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化を促進すれば機関出力を向上し、或いは排気エミッションを改善することができることは公知である。このように燃料の微粒化を促進するために燃料噴射弁から噴射されるべき燃料に旋回成分を付与するという技術が公知である。当該技術は例えば特開平１１−１１７８３１号公報に開示されている。
【０００３】
さらに筒内直接噴射式の内燃機関においては燃料の微粒化を促進するという観点から燃料噴射弁から噴射される燃料の形状には気筒内のピストンの頂壁面の形状等に応じて最適な形状が存在する。そこで上記公報では燃料噴射弁の燃料通路となる略円形断面の燃料噴射孔の下流側に偏平形状断面の噴射燃料案内通路を備えたプレートを取り付け、この偏平形状断面の噴射燃料案内通路を介して燃料を噴射し、これにより燃料の微粒化を促進すると共に噴射燃料案内通路形状に沿った最適な形状で燃料を噴射しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように燃料の微粒化を促進するという観点からは燃料に付与された旋回成分を燃料の微粒化と燃料流れの制御とに十分に利用すべきである。ところが上記公報では偏平形状断面の噴射燃料案内通路全体が円形断面の燃料噴射孔よりも小さい。このため燃料噴射孔から流出する燃料は偏平形状断面の噴射燃料案内通路を備えたプレートの壁面に衝突しつつ噴射燃料案内通路に流入することとなる。このため燃料に付与された旋回成分が減衰せしめられ、結果として旋回成分を付与したことによる燃料の微粒化の促進を最大限に得ることができず、噴射燃料案内通路内での燃料流れの制御も必ずしも十分ではない。
【０００５】
上記課題に鑑み、本発明の目的は燃料噴射弁において燃料の微粒化を最大限に促進すると共に噴射燃料案内通路形状に沿った噴霧形状を得ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための一番目の発明では、略円形断面の燃料噴射孔と、該燃料噴射孔から噴射されるべき燃料に旋回成分を付与するための旋回成分付与手段とを具備し、上記円形断面の燃料噴射孔に偏平形状断面の噴射燃料案内通路を接続し、燃料噴射孔から噴射された燃料を該噴射燃料案内通路を介して噴射し、これにより燃料を所期の形状にて噴射するようにした燃料噴射弁において、上記燃料噴射孔に接続される噴射燃料案内通路の入口開口を該入口開口に接続される燃料噴射孔の出口開口よりも少なくとも部分的に大きくし、該燃料噴射孔の出口開口よりも大きくされた噴射燃料案内通路の入口開口の部分とは別の部分を燃料噴射孔の出口開口よりも小さくし、該噴射燃料案内通路の入口開口よりも大きい燃料噴射孔の出口開口の内壁面を燃料噴射弁の軸線に対して傾斜した内壁面により上記噴射燃料案内通路の入口開口の内壁面に接続している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例を参照して本発明の燃料噴射弁を詳細に説明する。図１は本発明の燃料噴射弁が取り付けられた筒内噴射火花点火式の内燃機関を示す。図１において、１は燃料噴射弁、２は吸気ポート、３は吸気弁、４は排気ポート、５は排気弁、６はピストン、７は点火栓である。ピストン６の頂壁面６ａには溝６ｂが形成される。燃料噴射弁１は圧縮行程後半においてピストン６の頂壁面６ａの溝６ｂに向けて気筒８内に燃料を直接噴射する。ピストン６の頂壁面６ａの溝６ｂは燃料噴射弁１から噴射された燃料を点火栓７に向かって偏向させる。
【００１１】
図２は燃料噴射弁１の先端領域近傍を示す。図２において、９はハウジングであり、１０は弁体である。弁体１０はハウジング９内に往復動可能に収容される。また弁体１０は先端部分１１と、ロッド部分１２とを有する。ロッド部分１２は先端部分１１に取り付けられる。また本発明の燃料噴射弁１は噴射されるべき燃料に旋回成分を付与するための旋回成分付与手段を具備し、本実施例における旋回成分付与手段は先端部分１１の外周壁面上に形成された溝１３である。溝１３は先端部分１１の軸線周りを螺旋形を描くように形成される。以下、この溝１３を螺旋溝と称する。
【００１２】
図２に示したようにハウジング９内には第一燃料通路１４と第二燃料通路１５とが形成される。第一燃料通路１４はハウジング９の円筒状の内壁面により画成される。第二燃料通路１５はハウジング９の円錐状の内壁面により画成される。さらにハウジング９には燃料噴射孔１６が形成される。燃料噴射孔１６はハウジング９の円筒状の内壁面により画成される。したがって燃料噴射弁１の軸線方向に対して横方向における燃料噴射孔１６の断面は略一定の直径の円形である。燃料噴射孔１６の直径は第一燃料通路１４の直径よりも小さい。なお以下の説明において特別に定義していない場合には「断面」とは燃料噴射弁１の軸線方向に対して直交する横方向の断面を示す。
【００１３】
弁体１０の先端部分１１は第一燃料通路１４を画成するハウジング９の内壁面に接触する円筒状の部分１１ａと、弁体１０が燃料噴射孔１６の最も近くまで移動せしめられたときに第二燃料通路１５を画成するハウジング９の内壁面に接触する円錐状の部分１１ｂとを有する。したがって弁体１０が燃料噴射孔１６から離れるように移動せしめられたときには第一燃料通路１４内の燃料は螺旋溝１３を介して第二燃料通路１５内に流入し、このとき螺旋溝１３により燃料には旋回成分が付与され、最終的には燃料噴射孔１６からハウジング９の外へ噴射される。また弁体１０が燃料噴射孔１６に最も近くなるように移動せしめられたときには弁体１０の先端部分１１の円錐状の部分１１ｂがハウジング９の円錐状の内壁面に接触するので第一燃料通路１４内の燃料はもはや第二燃料通路１５内に流入することはなく、斯くして燃料噴射孔１６が閉じられる。
【００１４】
図２に示したようにハウジング９の先端にはプレート１７が取り付けられる。プレート１７には当該プレート１７を貫通する通路（以下、噴射燃料案内通路）１８が形成される。図３に示したように噴射燃料案内通路１８は入口開口１９と出口開口２０とを有する。入口開口１９の断面は略長円形の偏平形状をしている。また噴射燃料案内通路１８の断面はその出口開口２０に向かって相似形をなして徐々に大きくなる。したがって噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の断面も入口開口１９の断面と同様に略長円形の偏平形状をしている。
【００１５】
図３に示したように噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の一部は軸線方向においてこれに対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっており、別の一部は軸線方向においてこれに対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分と同じ大きさとなっている。当然のことながら燃料噴射孔１６の軸線方向から見た場合には噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の一部は対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっており、別の一部は対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分と同じ大きさとなっている。
【００１６】
すなわち図３に示した例においては噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の短辺の寸法は燃料噴射孔１６の出口開口２１の直径の寸法と略等しい。一方、噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の長辺の寸法は燃料噴射孔１６の出口開口の直径の寸法よりも大きく、したがって燃料噴射孔１６から噴射燃料案内通路１８へと続く通路が燃料噴射孔１６と噴射燃料案内通路１８との接続部位において急激に拡がるようになっている。
【００１７】
こうした燃料噴射孔１６の断面と噴射燃料案内通路１８の断面との関係を図３（ｂ）に示したように噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の長辺方向の寸法をＬliとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の長辺方向の寸法をＬloとし、同じ長辺方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１の寸法をＤloとして示せばＤlo＜Ｌli＜Ｌloとなる。一方、噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の短辺方向の寸法をＬsiとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の短辺方向の寸法をＬsoとし、同じ短辺方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１の寸法をＤsoとして示せばＤso＝Ｌsi＝Ｌsoとなる。また軸線Ｘの方向に沿った噴射燃料案内通路１８の断面は軸線Ｘに関して対称となっている。
【００１８】
さて上述した形状に形成された噴射燃料案内通路１８によれば旋回しつつ燃料噴射孔１６から噴射される燃料はプレート１７の壁面にその旋回成分を減衰せしめられることなく噴射燃料案内通路１８内に流入する。噴射燃料案内通路１８内に流入した燃料は旋回しつつ噴射燃料案内通路１８の断面形状に従った形状となり、噴射燃料案内通路１８から噴射される。したがってこれによれば旋回運動を高く維持したまま所期の形状で燃料を噴射することができるので燃料の微粒化を最大限に促進することができる。
【００１９】
また上述したように第一実施例は燃料の噴霧形状を規定する噴射燃料案内通路の入口開口の短辺の寸法を燃料噴射孔の出口開口の直径に合わせ、これと共に噴射燃料案内通路の入口開口の長辺の寸法を燃料噴射孔の直径よりも大きくしたことにその特徴がある。これによれば燃料は次のようにして噴射燃料案内通路から噴射されることとなる。
【００２０】
すなわち噴射燃料案内通路の入口開口の短辺の寸法が燃料噴射孔の出口開口の直径と略等しくされているので燃料噴射孔の最も外周よりの領域で旋回している旋回成分の最も大きい燃料がその旋回成分を減衰されることなく燃料噴射孔から噴射燃料案内通路へとその長辺に沿って流れる。また噴射燃料案内通路の入口開口の長辺の寸法が燃料噴射孔の出口開口の直径よりも大きいので燃料は燃料噴射孔から噴射燃料案内通路内に流入するや否や長辺方向に流れ、したがって燃料は噴射燃料案内通路のより上流側から長辺方向に流れることとなる。このため噴霧された燃料は特に長辺方向の端部において過剰に分散されることはなく、噴射燃料案内通路により規定すべき形状に忠実な燃料噴霧形状が得られる。すなわち斯くして噴射燃料の旋回成分の減衰を抑制しつつ燃料を速やかに噴射燃料案内通路の長手方向に移動させることにより噴射燃料案内通路により規定すべき形状に忠実な燃料噴霧形状を得ることができる。
【００２１】
次に図４を参照して第二実施例の燃料噴射弁について説明する。図４に示したように第二実施例における噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の断面は略楕円形の偏平形状をしている。また噴射燃料案内通路１８の断面はその出口開口２０に向かって相似形をなして徐々に大きくなる。したがって噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の断面も入口開口１９の断面と同様に略楕円形の偏平形状をしている。
【００２２】
また第二実施例においては噴射燃料案内通路１８の入口開口１９全体が軸線方向においてこれに対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっている。当然のことながら燃料噴射孔１６の軸線方向から見た場合には噴射燃料案内通路１８の出口開口２０全体も対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっている。
【００２３】
こうした燃料噴射孔１６の断面と噴射燃料案内通路１８の断面との関係を図４（ｂ）に示したように噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の長軸方向の寸法をＬliとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の長軸方向の寸法をＬloとし、同じ長軸方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１２０の寸法をＤloとして示せばＤlo＜Ｌli＜Ｌloとなる。一方、噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の短軸方向の寸法をＬsiとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の短軸方向の寸法をＬsoとし、同じ短軸方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１の寸法をＤsoとして示せばＤso＜Ｌsi＜Ｌsoとなる。また軸線Ｘの方向に沿った噴射燃料案内通路１８の断面は軸線Ｘに関して対称となっている。
【００２４】
さて上述した形状に形成された噴射燃料案内通路１８によれば旋回しつつ燃料噴射孔１６から噴射される燃料は第一実施例と同様にプレート１７の壁面にその旋回成分を減衰せしめられることなく噴射燃料案内通路１８内に流入する。噴射燃料案内通路１８内に流入した燃料は旋回しつつ噴射燃料案内通路１８の断面形状に従った形状となり、噴射燃料案内通路１８から噴射される。したがってこれによれば旋回運動を高く維持したまま所期の形状で燃料を噴射することができるので燃料の微粒化を最大限に促進することができる。
【００２５】
また第二実施例によれば噴射燃料案内通路の入口開口の寸法は全体として燃料噴射孔の出口開口の直径よりも大きいので旋回成分が小さい程度にしか減衰させることなく第一実施例に比べて分散性の良い燃料噴霧を得ることができる。
次に図５を参照して第三実施例の燃料噴射弁について説明する。図５に示したように第三実施例における噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の断面は略長円形の偏平形状をしている。また噴射燃料案内通路１８の断面はその出口開口２０に向かって相似形をなして徐々に大きくなる。したがって噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の断面も入口開口１９の断面と同様に略長円形の偏平形状をしている。
【００２６】
第三実施例の噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の一部は軸線方向においてこれに対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっており、別の一部は軸線方向においてこれに対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも小さくなっている。当然のことながら燃料噴射孔１６の軸線方向から見た場合には噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の一部は対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも大きくなっており、別の一部は対応する燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分よりも小さくなっている。
【００２７】
こうした燃料噴射孔１６の断面と噴射燃料案内通路１８の断面との関係を図５（ｂ）に示したように噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の長辺方向の寸法をＬliとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口２０の長辺方向の寸法をＬloとし、同じ長辺方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１の寸法をＤloとして示せばＤlo＜Ｌli＜Ｌloとなる。一方、噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の短辺方向の寸法をＬsiとし、噴射燃料案内通路１８の出口開口の短辺方向の寸法をＬsoとし、同じ短辺方向における燃料噴射孔１６の出口開口２１の寸法をＤsoとして示せばＤso＞Ｌsi＝Ｌsoとなる。また軸線Ｘの方向に沿った噴射燃料案内通路１８の断面は軸線Ｘに関して対称となっている。
【００２８】
さらに図５（ｃ）に示したように噴射燃料案内通路１８の入口開口１９よりも小さい燃料噴射孔１６の出口開口２１の部分は軸線方向に対して傾斜した壁面２２により対応する入口開口１９の部分に接続される。なお図示した傾斜した壁面２２は平坦であるが図６に示したように噴射燃料案内通路１８に向かって凸となるように湾曲していてもよい。
【００２９】
さて上述した形状に形成された噴射燃料案内通路１８によれば燃料噴射孔１６の出口開口２１よりも小さい噴射燃料案内通路１８の入口開口１９の部分が傾斜されていることもあり、旋回しつつ燃料噴射孔１６から噴射される燃料は第一実施例と同様にプレート１７の壁面にその旋回成分を減衰せしめられることなく噴射燃料案内通路１８内に流入する。噴射燃料案内通路１８内に流入した燃料は旋回しつつ噴射燃料案内通路１８の断面形状に従った形状となり、噴射燃料案内通路１８から噴射される。したがってこれによれば旋回運動を高く維持したまま所期の形状で燃料を噴射することができるので燃料の微粒化を最大限に促進することができる。
【００３０】
また第三実施例は燃料噴射孔の出口開口の直径が噴射燃料案内通路の入口開口の短辺の寸法よりも大きいことにその特徴がある。これによれば第一実施例および第二実施例に比べて要求量の燃料を確実に噴射することができる。すなわち第一実施例および第二実施例においては所望の噴霧形状を得るために噴射燃料案内通路の短辺の寸法を短かくするとそれに対応して燃料噴射孔の出口開口の直径を小さくしなければならず、この場合には燃料噴射孔の出口開口の流路断面積が小さく、したがって燃料噴射孔から要求量の燃料を噴射することができない。しかしながら第三実施例によれば噴射燃料案内通路の短辺の寸法を短かくしたとしても燃料噴射孔の出口開口の直径を短かくする必要はなく、したがって燃料噴射孔の出口開口の流路面積を比較的大きくしておくことができる。もちろんこうしたために燃料は噴射燃料案内通路に向かって燃料噴射孔から流出するときに段差を越えなければならないがこの段差を斜めにしたり湾曲させたりすることにより段差による燃料の旋回成分の減衰を抑制することができる。
【００３１】
なお上述した第一〜第三実施例においては燃料噴射弁のハウジングに取り付けられる別体のプレートに噴射燃料案内通路が形成されているがハウジングに燃料噴射孔と噴射燃料案内通路とを形成するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば燃料噴射孔から噴射される燃料は燃料噴射孔の出口開口よりも大きい噴射燃料案内通路の入口開口の部分において旋回成分を減衰せしめられることなく噴射燃料案内通路内に流入する。このため燃料が噴射燃料案内通路から噴射されるときにおいてもその旋回成分が高く維持されているので燃料の微粒化を最大限に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射弁が取り付けられた内燃機関を示す図である。
【図２】本発明の燃料噴射弁の先端領域近傍を示す図である。
【図３】（ａ）は図２の矢印Ａから見た燃料噴射弁の先端領域の平面図であり、（ｂ）は図２の線Ｂ−Ｂに沿った燃料噴射弁の先端領域の断面図である。
【図４】図３と同様の燃料噴射弁の先端領域の断面図である。
【図５】（ａ）は図２（ａ）と同様の平面図であり、（ｂ）は図２（ｂ）と同様の断面図であり、（ｃ）は図５（ｂ）の線Ｃ−Ｃに沿った燃料噴射弁の先端領域の断面図である。
【図６】図５（ｃ）と同様の燃料噴射弁の先端領域の断面図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
１３…螺旋溝
１６…燃料噴射孔
１８…噴射燃料案内通路
１９…噴射燃料案内通路の入口開口
２０…噴射燃料案内通路の出口開口
３１…燃料噴射孔の出口開口
【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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