(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に断面真円形の噴孔が開口したボディ内に、弁体が軸方向に沿って摺動可能に配置されるとともに、弁体外周とボディ内周との間で燃料に旋回成分を付与する旋回流発生手段を備えてなる内燃機関の燃料噴射弁において、
上記噴孔は、その基端部が噴射弁中心線（Ｌ）上に開口し、かつ噴孔中心線（Ｍ）が上記噴射弁中心線（Ｌ）に対し、上記噴射弁中心線（Ｌ）を含む平面（Ｘ−Ｘ）に沿って一方に傾斜しており、
上記噴孔の先端部が開口する部分におけるボディ先端面は、上記噴孔中心線（Ｍ）に対し直交しないように上記平面（Ｘ−Ｘ）に沿って傾斜した平面をなし、上記噴孔の先端の開口縁が、この傾斜面に沿っており、
上記平面（Ｘ−Ｘ）上において、上記噴孔中心線（Ｍ）が上記噴射弁中心線（Ｌ）から離れる方向に所定角度傾斜し、かつ上記傾斜面の法線が、上記噴射弁中心線（Ｌ）から上記角度よりもさらに大きな角度で離れるように、互いに同一方向に傾斜していることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、直接噴射型ガソリン機関等に好適な内燃機関の燃料噴射弁、特に噴霧に旋回成分を付与するようにした燃料噴射弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
噴孔上流で燃料を螺旋状に案内することにより噴霧に旋回成分を付与するようにしたいわゆるスパイラル噴射弁と呼ばれる燃料噴射弁が従来から知られている。例えば、特開昭６０−１４２０５１号公報には、ボディ内を摺動する弁体の先端部に螺旋状の案内溝を刻設し、弁体がリフトした際に、該弁体とボディ内周との間を流れる燃料に旋回成分を付与する構成の燃料噴射弁が示されている。この例では、ボディ先端部に開口する噴孔は、噴射弁中心線に沿って断面真円形に貫通形成されている。従って、噴孔先端の開口縁は、噴孔中心線と直交する平面に沿った真円形のものとなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の構成では、噴霧の噴射方向は、噴射弁中心線に沿った方向に限定されてしまう。従って、例えばシリンダ内に向けて燃料噴射弁を配置する直接噴射型ガソリン機関に適用しようとすると、吸気弁への燃料の付着を避けることが難しい、等の不具合がある。
また、特開昭６０−２６１９７５号公報には、噴射弁先端部のサック部から斜めに噴孔を形成したスパイラル型の噴射弁が開示されているが、このような構成では、噴霧の噴射方向を任意に設定できるものの旋回成分が弱められてしまい、燃料の微粒化に有効利用することができなくなる。
この発明は、旋回成分を保持しつつ、噴射弁中心線に対し大きく異なった方向へ噴霧を形成し得る燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明は、先端部に断面真円形の噴孔が開口したボディ内に、弁体が軸方向に沿って摺動可能に配置されるとともに、弁体外周とボディ内周との間で燃料に旋回成分を付与する旋回流発生手段を備えてなる内燃機関の燃料噴射弁において、
上記噴孔は、その基端部が噴射弁中心線（Ｌ）上に開口し、かつ噴孔中心線（Ｍ）が上記噴射弁中心線（Ｌ）に対し、上記噴射弁中心線（Ｌ）を含む平面（Ｘ−Ｘ）に沿って一方に傾斜しており、
上記噴孔の先端部が開口する部分におけるボディ先端面は、上記噴孔中心線（Ｍ）に対し直交しないように上記平面（Ｘ−Ｘ）に沿って傾斜した平面をなし、上記噴孔の先端の開口縁が、この傾斜面に沿っており、
上記平面（Ｘ−Ｘ）上において、上記噴孔中心線（Ｍ）が上記噴射弁中心線（Ｌ）から離れる方向に所定角度傾斜し、かつ上記傾斜面の法線が、上記噴射弁中心線（Ｌ）から上記角度よりもさらに大きな角度で離れるように、互いに同一方向に傾斜していることを特徴としている。
【０００５】
噴孔に流入しようとする燃料は、噴孔の軸方向の流速成分と旋回方向の流速成分とを有している。このため、上記のように噴孔先端の開口縁が噴孔中心線と直交しない傾斜面に沿っている場合には、噴孔先端の開口縁の各点において、噴霧の広がりかたが不均一となる。そのため、噴孔中心線に対し斜めに向かって噴霧が形成される。また、噴孔中心線自体が噴射弁中心線に対し傾斜しているので、これによっても、噴射弁中心線に対し斜めに噴霧が向かっていく。ここで、それぞれの傾斜の方向が同一方向であるので、噴射弁中心線を基準とすると、非常に大きな角度で曲がった方向に噴霧が形成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図１〜図４を用いて、本発明の基本的な構成および原理を説明する。図１および図２は、この発明が対象とする燃料噴射弁１の先端部分の基本的な構成を示している。ここで、図１と図２は、噴射弁中心線Ｌを含みかつ互いに直交する２つの面に沿った断面であり、図３に示すＸ−Ｘ面に沿った断面を図１に、Ｙ−Ｙ面に沿った断面を図２に示してある。
【０００７】
噴射弁１のボディ２は、先端部に後述する噴孔３が開口形成されており、その上流側に円錐形のシート面４が形成されている。このボディ２内には、弁体５が軸方向に摺動可能に収容されている。この弁体５は、軸部５ａの先端側に大径部５ｂを有し、かつその先端の円錐面５ｃが上記シート面４に着座して噴孔３をシールするようになっている。なお、厳密には、円錐面５ｃにおけるシート線６部分がシート面４に当接する。また、この弁体５は、例えばソレノイド等の適宜な手段によってリフトするようになっている。
【０００８】
上記大径部５ｂ外周面とボディ２内周面との間には、僅かな間隙が確保されており、かつ大径部５ｂ外周面に、旋回流発生手段として螺旋状に傾斜した案内溝７が形成されている。この案内溝７は、周方向の複数箇所例えば４ケ所に配置されている。この案内溝７によって、上流側から噴孔３へ向けて燃料が流れる際に、燃料に旋回成分が付与される。なお、上記シート面４および弁体５の軸中心が噴射弁中心線Ｌとなる。
【０００９】
噴孔３は、この参考例では、噴射弁中心線Ｌに沿って形成されている。つまり、噴孔３の中心線が噴射弁中心線Ｌに一致している。従って、その基端部３ａは噴射弁中心線Ｌ上に開口している。また、噴孔３先端が開口するボディ２先端面８は、噴孔３中心線（噴射弁中心線Ｌ）に対し傾斜した平面に形成されている。具体的には、図１，図２に明らかなように、Ｘ−Ｘ面に沿って傾斜しており、Ｙ−Ｙ面においては噴射弁中心線Ｌに直交している。そして、この傾斜した先端面８に噴孔３が開口しているので、噴孔３の先端開口縁３ｂは、この傾斜した平面である先端面８に沿って位置している。
【００１０】
上記のような構成においては、弁体５がリフトすると、燃料が旋回しつつ噴孔３に流れ込み、かつその先端の開口から噴射されるが、その際に、開口縁３ｂの位置が噴孔３の中心線に直交する平面に沿っていないため、噴霧の方向が噴孔３中心線に沿わずに、傾いたものとなる。
【００１１】
図４は、この作用を説明する説明図であり、上部に噴孔３部分の断面を、下部に噴孔３開口縁３ｂの噴孔３軸方向から見た投影を、それぞれ対比して示してある。燃料は、噴孔３に螺旋状に流入するので、円錐形のシート面４と噴孔３とが接続した同一高さ位置にある点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから流れの流線を描くと、開口縁３ｂでは、それぞれ点ａ，ｂ，ｃ，ｄに達し、かつ矢印Ｓa，Ｓb，Ｓc，Ｓdで示す方向へ向かう速度成分を有する。そのため、全体としては、矢印Ｓ0で示す方向へ向かって、つまり噴孔３入口から開口縁３ｂまでの長さが短い方へ噴霧が曲げられることになる。なお、このような幾何学的な原理に加えて燃料の粘性の影響によっても噴霧の方向が曲げられる。
【００１２】
従って、上記の例では、略円錐形に広がる噴霧の中心線が、図１に符号Ｆで示すように、Ｘ−Ｘ面に沿って傾斜したものとなる。また、図５は、この噴霧中心線Ｆに直交する平面であるＡ−Ａ面における噴霧断面形状を示している。この図５に示すように、噴霧断面形状そのものは、略真円形を保っている。
このように、上記構成では、燃料噴射弁１の取付姿勢が他部品との関係等から制約される場合でも、所望の方向へ向けて噴霧を形成することが可能となる。
尚、図示例では、理解を容易にするために、噴射弁１の先端面８全体を傾斜面として示してあるが、噴孔３の開口縁３ｂを囲む部分が同様の傾斜面となっていれば、全く同様の作用が得られる。
【００１３】
次に、図６，図７に基づいてこの発明の一実施例を示す。ここで、図６は前述したＸ−Ｘ面に沿った断面を、図７はＹ−Ｙ面に沿った断面を示している。この実施例では、噴孔３が噴射弁中心線Ｌに対しＸ−Ｘ面に沿って傾斜している。但し、噴孔３の基端部３ａは噴射弁中心線Ｌ上に開口している。そして、この噴孔３が開口するボディ２先端面８は、噴孔３中心線Ｍに対し更にＸ−Ｘ面に沿って傾斜した平面をなしている。そして、ここに噴孔３が開口しているので、噴孔３の先端開口縁３ｂは、この傾斜面に沿って位置している。
尚、噴孔３を含む部分のみがこのような面形状をなしていれば良いのは、上述した例と同様である。
【００１４】
この一実施例の構成によれば、噴孔３自体が噴射弁中心線Ｌに対し傾斜しているので、その方向へ噴霧が傾斜することに加えて、先端開口縁３ｂの傾斜により上記の参考例で説明したように、噴孔中心線Ｍに対し噴霧が曲げられるので、噴射弁中心線Ｌを基準とすると、非常に大きな角度でもって噴霧を曲げることができる。そして、この噴霧中心線Ｆと直交するＡ−Ａ面における噴霧断面形状は、図８に示すように、略円形に保たれる。また、この実施例では、噴孔３が傾斜しているものの、燃料の旋回流が流入する基端部３ａが噴射弁中心線Ｌ上に位置しているので、旋回成分を強く保ったまま燃料が噴射される。
【００１５】
以上、一実施例を説明したが、本発明は、これに限定されず、噴孔３の先端開口縁３ｂが沿う面の形状を適宜に設定することにより、所望の方向へ向けて噴霧を形成することができる。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、この発明に係る燃料噴射弁においては、噴孔自体の噴射弁中心線に対する傾斜および噴孔に対する噴霧形成方向の傾斜の双方によって、噴射弁中心線に対し大きく異なる方向に噴霧を形成することができ、例えば所望の方向へ噴霧を向けて、不必要な箇所への噴霧の付着を抑制できる。また、噴孔の基端部は噴射弁中心線上に位置するので、旋回成分を弱めずに噴射できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の参考例としての燃料噴射弁のＸ−Ｘ面に沿った断面図。
【図２】同じく上記Ｘ−Ｘ面に直交するＹ−Ｙ面に沿った断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図。
【図４】噴霧が曲げられる原理を説明する説明図
【図５】図１のＡ−Ａ面における噴霧断面形状を示す断面図。
【図６】この発明の一実施例の燃料噴射弁のＸ−Ｘ面に沿った断面図。
【図７】同じく一実施例の燃料噴射弁のＹ−Ｙ面に沿った断面図。
【図８】図６のＡ−Ａ面における噴霧断面形状を示す断面図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
２…ボディ
３…噴孔
７…案内溝
８…先端面
【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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