特許 5961383 燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5961383

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年8月2日

(54)【発明の名称】燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/18 20060101AFI20160719BHJP

   F02M 51/06 20060101ALI20160719BHJP

【ＦＩ】

   F02M61/18 340D

   F02M61/18 310C

   F02M61/18 340E

   F02M51/06 L

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-2682(P2012-2682)

(22)【出願日】2012年1月11日

(65)【公開番号】特開2013-142323(P2013-142323A)

(43)【公開日】2013年7月22日

【審査請求日】2014年8月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立オートモティブシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100310

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 学

(74)【代理人】

【識別番号】100098660

【弁理士】

【氏名又は名称】戸田 裕二

(74)【代理人】

【識別番号】100091720

【弁理士】

【氏名又は名称】岩崎 重美

(72)【発明者】

【氏名】岡本 良雄

(72)【発明者】

【氏名】安川 義人

(72)【発明者】

【氏名】前川 典幸

(72)【発明者】

【氏名】小林 信章

(72)【発明者】

【氏名】斎藤 貴博

【審査官】 安井 寿儀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２８０９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−３３６５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭２６−０００４０６（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特開昭４９−０３４００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９６３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００５０９７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１９４６１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０２−１２５９５６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

Ｆ０２Ｍ ６１／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

摺動可能に設けられた弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が形成されるとともに、下流側に開口部を有する弁座部材と、
前記弁座部材の前記開口部と連通し、下流側に設けられた旋回用通路と、
前記旋回用通路よりも下流側に形成され、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように形成された内側面を有し、内部で燃料を旋回させて旋回力を付与する旋回室と、
前記旋回室の底部に円筒状に形成され外部に燃料を噴射する燃料噴射孔とを備えた燃料噴射弁において、
１つの前記旋回用通路の下流端部に連通するように接続される２つの旋回室を有し、
前記旋回用通路の側壁の下流端と前記旋回室の内周壁の終端とを接続する接続部に厚み形成部を有し、前記旋回室の内周壁の始点は、前記２つの旋回室の配置方向に所定の厚みをなす隔壁を形成することを特徴とする燃料噴射弁。

【請求項2】

前記旋回室の内周壁の始点は、前記２つの旋回室の中心同士を結ぶ線分Ｙ上に位置するように形成される請求項１に記載の燃料噴射弁。

【請求項3】

請求項１ないし２に記載の燃料噴射弁において、
前記厚みをなす隔壁は、弁軸心線に垂直な平面における断面が円形状部となるように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記２つの旋回室の中心同士を結ぶ線分Ｙと、前記線分Ｙに平行でかつ前記旋回室の内周壁における最も前記旋回用通路の上流側に近づく点を通る線分Ｙ１との間の距離Ｄｗが、前記旋回用通路の幅Ｓｗより小さくなるように、前記旋回室と前記旋回用通路とが形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。

【請求項5】

請求項１ないし４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁において、
弁軸心線に垂直な平面における前記旋回室の断面がインボリュート曲線又は螺旋曲線で形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。

【請求項6】

摺動可能に設けられた弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が一端側に形成されたノズル体と、
前記ノズル体の他端側に固定されたオリフィスプレートと、
前記オリフィスプレートには、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように形成された内側面を有し、内部で燃料を旋回させて旋回力を付与する旋回室と、
前記旋回室へ燃料を供給する旋回用通路とが形成され、
前記旋回室と前記旋回用通路との接続部に厚み形成部が形成され、
前記旋回用通路の燃料の流れに対して下流側の端部に連通するように、
前記旋回室が２つ形成され、
前記旋回室の内周壁の始点は、前記２つの旋回室の配置方向に所定の厚みをなす隔壁を形成す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、内燃機関で使用される燃料噴射弁に係り、特に、複数個の燃料噴射孔を有し、各々の燃料噴射孔より旋回燃料を噴射して微粒化性能を向上させ得る燃料噴射弁に関する。

【背景技術】

【0002】

複数個の燃料噴射孔から噴射される燃料の微粒化を、旋回流れを利用して促進する従来技術として、特許文献１に記載された燃料噴射弁が知られている。

【0003】

この燃料噴射弁では、弁体と協働する弁座の下流端が前端面に開口する弁座部材と、この弁座部材の前端面に接合されるインジェクタプレートとの間に、前記弁座の下流端に連通する横方向通路と、この横方向通路の下流端が接線方向に開口するスワール室とを形成し、このスワール室でスワールを付与された燃料を噴射させる燃料噴射孔を前記インジェクタプレートに穿設し、前記燃料噴射孔を前記スワール室の中心から前記横方向通路の上流端側に所定距離オフセットして配置する。

【0004】

また、この燃料噴射弁では、前記スワール室の内周面の曲率半径を、スワール室の内周面に沿う方向の上流側から下流側に向かって減少させている。すなわち、曲率をスワール室の内周面に沿う方向の上流側から下流側に向かって増加させている。また、スワール室の内周面を、スワール室に基礎円を持つインボリュート曲線に沿って形成している。

【0005】

この様な構成により、各々の燃料噴射孔からの燃料の微粒化を効果的に促進させることができる。

【0006】

また一方、旋回力を利用して高分散な噴霧を得る従来技術として、特許文献２に記載された燃料噴射弁が知られている。

【0007】

この燃料噴射弁では、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、この燃料噴射孔から旋回力を有した湾曲した噴霧を噴射するようにしている。また、前記燃料噴射孔を近接して配置することにより、湾曲した噴霧同士を衝突させて微粒化を促進させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００３−３３６５６２号公報

【特許文献2】特開２００８−２８０９８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１に記載された従来技術では、横方向通路を構成する一方の側壁（燃料の旋回方向においてスワール室内周壁の上流側端部に接続される側壁）はスワール室の内周壁に対して接線を成すように接続され、他方の側壁（燃料の旋回方向においてスワール室内周壁の下流側端部に接続される側壁）はスワール室の内周壁に対して交わるように設けられている。このため、他方の側壁とスワール室内周壁とが交わる両壁の接続部がナイフエッジのように先が尖ったシャープな形状になっている。

【0010】

このような接続部では、横方向通路の側壁或いはスワール室内周壁に微小な位置ずれが生じただけで、両壁の接続部の位置ずれが生じやすい。そして、この接続部の位置ずれが要因となって燃料噴射孔側への急峻な偏流が生じ、旋回流の対称性（均一性）が損なわれる可能性がある。

【0011】

特許文献２に記載された従来技術では、燃料を旋回させる旋回室は真円形状としている。このような旋回室では、局所的に速い流れが形成されるため旋回流れ方向に湾曲した噴霧が噴射される。そのため、旋回流の対称性（均一性）が損なわれる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、旋回流の流れが旋回室の周方向においてスムースに流れるようにした燃料噴射弁を提供することを目的とする。

【0013】

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、燃料流れの上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように形成された内周壁を有する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する旋回用通路と、前記旋回室に開口する燃料噴射孔とを備えた燃料噴射弁において、１つの前記旋回用通路の下流端部に２つの旋回室を有するように形成されている。

【発明の効果】

【0014】

本発明によると、旋回室の旋回流れをスムースに生成でき、燃料噴射孔から噴射された噴霧の微粒化を促進できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係る燃料噴射弁の全体構成を示した縦断面図である。

【図2】本発明に係る燃料噴射弁におけるノズル体の近傍を示す縦断面図である。

【図3】本発明に係る燃料噴射弁におけるノズル体の下端部に位置するオリフィスプレートの平面図である。

【図4】本発明に係る燃料噴射弁における旋回室と旋回用通路と燃料噴射孔との関係を示す平面図である。

【図5】本発明に係る燃料噴射弁における厚み形成部の位置関係を説明するための平面図である。

【図6】本発明に係る燃料噴射弁における厚み形成部の他の実施形態を説明するための平面図である。

【図7】図６のＸ１方向断面図であり、燃料噴射孔の傾斜方向を示す図である。

【図8】本発明に係る燃料噴射弁における旋回室での燃料の流れを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施例について、図１乃至図７を用いて説明する。

【0017】

本発明の第１の実施例について、図１乃至図５を用いて以下説明する。

【実施例1】

【0018】

図１は、本発明に係る燃料噴射弁１の全体構成を示した縦断面図である。

【0019】

図１において、燃料噴射弁１は、ステンレス製の薄肉パイプ１３にノズル体２、弁体６を収容し、この弁体６を外側に配置した電磁コイル１１で往復動作（開閉動作）させる構造である。以下、構造の詳細について説明する。

【0020】

電磁コイル１１を取り囲む磁性体のヨーク１０と、電磁コイル１１の中心に位置し、一端がヨーク１０と磁気的に接触したコア７と、所定量リフトする弁体６と、この弁体６に接する弁座面３と、弁体６と弁座面３の隙間を通って流れる燃料の通過を許す燃料噴射室４、および燃料噴射室４の下流に複数個の燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ（図２、図３参照）を有するオリフィスプレート２０を備えている。

【0021】

また、コア７の中心部には、弁体６を弁座面３に押圧する弾性部材としてのスプリング８が備えてある。このスプリング８の弾性力はスプリングアジャスタ９の弁座面３方向への押し込み量によって調整される。

【0022】

コイル１１に通電されていない状態では、弁体６と弁座面３とが密着している。この状態では燃料通路が閉じられているため、燃料は燃料噴射弁１内部に留まり、複数個設けられている各々燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄからの燃料噴射は行われない。

【0023】

一方、コイル１１への通電があると、電磁力によって弁体６が対面するコア７の下端面に接触するまで移動する。

【0024】

この開弁状態では弁体６と弁座面３の間に隙間ができるため、燃料通路が開かれて複数個の燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄから燃料が噴射される。

【0025】

なお、燃料噴射弁１には入口部にフィルター１４を有する燃料通路１２が設けられており、この燃料通路１２はコア７の中央部を貫通する貫通孔部分を含み、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料を燃料噴射弁１の内部を通して燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄへと導く通路である。また、燃料噴射弁１の外側部分は樹脂モールド１５によって被覆され電気絶縁されている。

【0026】

燃料噴射弁１の動作は、上述したように、コイル１１への通電（噴射パルス）に伴って、弁体６の位置を開弁状態と閉弁状態に切り替えることで、燃料の供給量を制御している。

【0027】

燃料供給量の制御にあたっては、特に、閉弁状態では燃料漏れがない弁体設計が施されている。

【0028】

この種の燃料噴射弁では、弁体６に真円度が高く鏡面仕上げが施されているボール（ＪＩＳ規格品の玉軸受用鋼球）を用いておりシート性の向上に有益である。

【0029】

一方、ボールが密着する弁座面３の弁座角は、研磨性が良好で真円度を高精度にできる最適な角度８０゜から１００゜に設定してあり、上述したボールとのシート性を極めて高く維持できる寸法条件を選択している。

【0030】

なお、弁座面３を有するノズル体２は、焼入れによって硬度が高められており、さらに、脱磁処理により無用な磁気が除去されている。

【0031】

このような弁体６の構成により、燃料漏れのない噴射量制御を可能としている。

【0032】

図２は、本発明に係る燃料噴射弁１におけるノズル体２の近傍を示す縦断面図である。

【0033】

図２に示すように、オリフィスプレート２０はその上面２０ａがノズル体２の下面２ａに接触しており、この接触部分の外周をレーザ溶接してノズル体２に固定されている。

【0034】

尚、本明細書及び特許請求の範囲において上下方向は図１を基準としており、燃料噴射弁１の弁軸心方向において燃料通路１２側を上側、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ側を下側とする。

【0035】

ノズル体２の下端部には、弁座面３のシート部３ａの径φＳより小径の燃料導入孔５が設けられている。弁座面３は円錐形状をしており、その下流端中央部に燃料導入孔５が形成されている。弁座面３の中心線と燃料導入孔５の中心線とは弁軸心に一致するように、弁座面３と燃料導入孔５とが形成されている。燃料導入孔５によってノズル体２の下端面２ａにオリフィスプレート２０の中央穴（中央孔）２５に連通する開口が形成される。

【0036】

中央穴２５はオリフィスプレート２０の上面２０ａに設けられた凹形状部であり、旋回用通路２１ａ、２１ｂが中央穴２５から放射状に延びており、旋回用通路２１ａ、２１ｂはその上流端が中央穴２５の内周面に開口して中央穴２５に連通している。

【0037】

旋回用通路２１ａの下流端は旋回室２２ａ、２２ｂに連通するよう接続され、旋回用通路２１ｂの下流端は旋回室２２ｃ、２２ｄに連通するよう接続されている。旋回用通路２１ａ、２１ｂは旋回室２２ａ、２２ｂ及び２２ｃ、２２ｄにそれぞれ燃料を供給する燃料通路であり、この意味において旋回用通路２１ａ、２１ｂを旋回燃料供給通路２１ａ、２１ｂと呼んでもよい。

【0038】

旋回室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの壁面は、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように（曲率半径が次第に小さくなるように）形成されている。このとき、曲率は連続的に大きくしてもよいし、所定の範囲で曲率が一定になるようにしながら上流側から下流側に向かって段階的に次第に大きくなるようにしてもよい。上流側から下流側に向かって曲率が連続的に大きくなる曲線の代表例として、インボリュート曲線（形状）又はらせん曲線（形状）がある。本実施例では、らせん曲線について説明しているが、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるとして上記のような曲線を採用しても同様に説明することができる。

【0039】

また、旋回室２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの中心には燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄがそれぞれ開口している。

【0040】

ノズル体２とオリフィスプレート２０とは両者の位置決めが簡単且つ容易に実施されるように構成されており、組み合わせ時の寸法精度が高められている。

【0041】

また、オリフィスプレート２０は量産性に有利なプレス成形（塑性加工）により製作される。なお、この方法以外に、放電加工や電鋳法、エッチング加工など比較的応力の加わらない加工精度の高い方法が考えられる。

【0042】

次に、オリフィスプレート２０の構成について、図３乃至図５を用いて詳細に説明する。図３は、本発明に係る燃料噴射弁１におけるノズル体の下端部に位置するオリフィスプレート２０の平面図である。

【0043】

オリフィスプレート２０には燃料導入孔５に連通する中央穴２５が形成されており、中央穴２５には、その相対する方向に配置され、径方向外周側に向けて延びる２つの旋回用通路２１ａ、２１ｂが接続されている。旋回用通路２１ａには２つの旋回室２２ａ、２２ｂが背中合わせに接続されている。また一方、旋回用通路２１ｂには２つの旋回室２２ｃ、２２ｄが同様に背中合わせに接続されている。なお、中央穴２５の外径を旋回用通路２１ａ、２１ｂの厚さ（幅）と同じにしても旋回用通路２１ａ、２１ｂの流れに何ら支障は生じない。

【0044】

次に、図４、図５を用いて、旋回用通路２１ａと旋回室２２ａ、２２ｂの接続方法及び旋回用通路２１ｂと旋回室２２ｃ、２２ｄの接続方法について詳細に説明する。また、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄとの関係についても合わせて詳細に説明する。

【0045】

図４は、旋回用通路２１ａと２つの旋回室２２ａ、２２ｂの接続状態と燃料噴射孔２３ａとの関係を示す拡大平面図である。図５は同じく拡大平面図であるが、背中合わせに配置する２つの旋回室２２ａ、２２ｂとの間に所望の厚みを有する円形状部２９ａを設けたもので、その位置関係を説明するための平面図である。

【0046】

１つの旋回用通路２１ａの下流端Ｓは、旋回室２２ａと旋回室２２ｂの入口部に連通開口している。旋回室２２ａの中心部に燃料噴射孔２３ａが開口しており、他方の旋回室２２ｂの中心部に燃料噴射孔２３ｂが開口している。本実施例では、旋回室２２ａの内周壁は弁軸心線に垂直な平面（断面）（図２のＸ参照）上でらせん曲線を描くように形成されており、すなわち、らせん形状を成しており、らせん曲線の渦中心と燃料噴射孔２３ａの中心とが一致するように構成されている。

【0047】

旋回室２２ａがインボリュート曲線の場合、インボリュート曲線の基礎円の中心と燃料噴射孔２３ａの中心とが一致するように構成するとよい。なお、燃料噴射孔２３ａの中心をらせん曲線の渦中心やインボリュート曲線の基礎円の中心からずらして配置してもよい。

【0048】

他方の旋回室２２ｂ及び燃料噴射孔２３ｂの設計手法も同じ方法である。

【0049】

図４に基づいて説明すると、旋回室２２ａの内周壁面はＳｓを始端（上流端）、Ｓｅを終端（下流端）としている。終端（終点）Ｓｅａには終点Ｓｅａでらせん曲線に接するように形成された円形状部２７ａが設けられている。円形状部２７ａは旋回用通路２１ａ及び旋回室２２ａの高さ方向（旋回の中心軸に沿う方向）全体にわたって形成されているので、周方向において所定の角度範囲で構成される部分的な円柱形状部を構成する。旋回用通路２１ａの側壁２１ａｅは円形状部２７ａによって構成される円柱面に接するように形成されている。

【0050】

円形状部２７ａによって構成される円柱面は旋回用通路２１ａの側壁２１ａｅの下流端と旋回室２２ａの内周壁の終端Ｓｅａとを接続する接続面（中間の面）を構成している。また、このような接続面２７ａを設けることにより、旋回室２２ａと旋回用通路２１ａとの接続部に厚み形成部２６ａを設けることができ、旋回室２２ａと旋回用通路２１ａとを所定の厚みを有する壁面を隔てて連結することができる。すなわち、旋回室２２ａと旋回用通路２１ａとの接続部に、ナイフエッジのように先が尖ったシャープな形状が形成されない。

【0051】

そのため、旋回室２２ａ、２２ｂを周回した燃料と旋回用通路２１ａより流入した燃料の衝突が緩和され、旋回流の対称性が向上する（図８Ａ、Ｂ矢印参照）。

【0052】

旋回室２２ａの始端（始点）Ｓｓａは、旋回用通路２１ａの中心軸Ｘ上の点２４ａ（旋回室上流側の合わせ面）に位置している。後述するが、この中心軸Ｘ上の点２４ａ（旋回室上流側の合わせ面）に直交する線分Ｙに燃料噴射孔２３ａが位置している。

【0053】

他方の旋回室２２ｂは、この旋回用通路２１ａの中心軸Ｘを挟んで対称を成すように配置されている。

【0054】

同様に、旋回室２２ｂの終端（終点）Ｓｅｂには終点Ｓｅｂでらせん曲線に接するように形成された円形状部２７ｂが設けられている。円形状部２７ｂは旋回用通路２１ａ及び旋回室２２ｂの高さ方向（旋回の中心軸に沿う方向）全体にわたって形成されているので、周方向において所定の角度範囲で構成される部分的な円柱形状部を構成する。旋回用通路２１ｂの側壁２１ａｅは円形状部２７ｂによって構成される円柱面に接するように形成されている。

【0055】

円形状部２７ｂによって構成される円柱面は旋回用通路２１ａの側壁２１ａｅの下流端と旋回室２２ｂの内周壁の終端Ｓｅｂとを接続する接続面（中間の面）を構成している。また、このような接続面２７ｂを設けることにより、旋回室２２ｂと旋回用通路２１ａとの接続部に厚み形成部２６ｂを設けることができ、旋回室２２ｂと旋回用通路２１ａとを所定の厚みを有する壁面を隔てて連結することができる。すなわち、旋回室２２ｂと旋回用通路２１ａとの接続部に、ナイフエッジのように先が尖ったシャープな形状が形成されない。

【0056】

先が尖った形状をしていると、旋回室２２ａ、２２ｂを周回した燃料と旋回用通路２１ａより流入した燃料の衝突が発生し、旋回流の対称性が損なわれる（図８Ａ′、Ｂ′矢印参照）。

【0057】

この厚み形成部２６ａ、２６ｂの大きさは０.０１ミリメートルから０.１ミリメートル程度の範囲を許容しており、好ましくは０.０２ミリメートルから０.０６ミリメートル程度を優先的に採用している。

【0058】

この厚みを形成することによって、旋回室２２ａ、２２ｂを周回した燃料と旋回用通路２１ａより流入した燃料の衝突が緩和され、それぞれの旋回室２２ａ、２２ｂのらせん壁面に沿うスムースな流れが形成される（図８Ａ、Ｂ矢印参照）。

【0059】

燃料噴射孔２３ａ、２３ｂは、それぞれ旋回室２２ａ、２２ｂの渦中心に位置している。それぞれの燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの中心を結ぶ線分Ｙに、旋回室２２ａの始端（始点）Ｓｓａ及び旋回室２２ｂの始端（始点）Ｓｓｂが位置している。

【0060】

旋回用通路２１ａの流れ方向に垂直な断面形状は矩形（長方形）であり、旋回用通路２１ａの幅に比べて高さを小さくすることで、プレス成形に有利な寸法となるように設計されている。

【0061】

旋回用通路２１ａに流入する燃料はこの矩形部が絞り（最小断面積）となっているため、弁座面３のシート部３ａから燃料噴射室４、燃料導入孔５、オリフィスプレート２０の中央穴２５を経てこの旋回用通路２１ａに至るまでの圧力損失は無視できるように設計されている。

【0062】

特に、燃料導入孔５およびオリフィスプレート２０の中央穴２５は急激な曲がり圧損が生じないよう、所望大きさの燃料通路となるように設計している。

【0063】

従って、燃料の圧力エネルギーがこの旋回用通路２１ａ部分で効率的に旋回速度エネルギー変換されるようになっている。

【0064】

また、この矩形部で加速された燃料流れは十分な旋回強さ、いわゆる旋回速度エネルギーを維持しつつ、下流の燃料噴射孔２３ａ、２３ｂに導かれる。

【0065】

ここに、旋回室２２ａの大きさは、燃料流れによる摩擦損失や室内壁での摩擦損失の影響が極力小さくなるように、その直径が決められている。

【0066】

その大きさは水力直径の４倍から６倍程度が最適値とされており、本実施例でもこの方法を適用している。

【0067】

上述したように、本実施例では、それぞれの旋回室２２ａ及び旋回室２２ｂの始端（始点）Ｓｓａ、Ｓｓｂは旋回用通路２１ａの中心軸Ｘ上で、それぞれの燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの中心に一致している。

【0068】

旋回用通路２１ｂと旋回室２２ｃと燃料噴射孔２３ｃとの関係、旋回用通路２１ｂと旋回室２２ｄと燃料噴射孔２３ｄとの関係も、上述した旋回用通路２１ａと旋回室２２ａと燃料噴射孔２３ａとの関係と同一であるので、説明を省略する。

【0069】

なお、本実施例では旋回用通路２１と旋回室２２及び燃料噴射孔２３を組み合わせた燃料通路を左右に設けているが、さらに増加させることにより、噴霧の形状や噴射量のバリエーションの自由度を高めてもよい。

【0070】

旋回用通路２１ａ、旋回室２２ａ、２２ｂ及び燃料噴射孔２３ａ、２３ｂを組み合わせた燃料通路と、旋回用通路２１ｂ、旋回室２２ｃ、２２ｄ及び燃料噴射孔２３ｃ、２３ｄを組み合わせた燃料通路とは同じ構成であるので、以下の説明においても、図に示すように、片側のみの説明とする。

【0071】

この旋回室２２ａ、２２ｂの旋回室上流側の合わせ面２４ａ（図４を参照）と厚み形成部２８ａ（図５を参照）の作用及びその機能について説明する。

【0072】

旋回用通路２１ａの中心軸Ｘ上に位置する旋回室２２ａ、２２ｂの旋回室上流側の合わせ面２４ａは、先が尖ったエッジ形状部として形成される。このようなエッジ形状部は、現在の加工技術では、厚みを０.０１ミリメートル未満にすることが可能である。

【0073】

図５を参照して説明すると、中央穴２５より旋回用通路２１ａに燃料が流入すると、この旋回用通路２１ａの中程では内周壁２１ａｅに比べて中心付近の速度が速い燃料流れ（速度分布）を形成する。旋回用通路２１ａの下流側でかつ中心軸Ｘ上に配置した旋回室２２ａ、２２ｂの旋回室上流側の合わせ面２４ａがこの流れを分流する。この旋回室上流側の合わせ面２４ａによって分流された流れは、旋回室２２ａ、２２ｂの入口部の内周面２２ａｓ、２２ｂｓ側で速度が大きい分布を有してなる。従って、それぞれの内周面２２ａｓ、２２ｂｓに沿って旋回室２２ａ、２２ｂ内を下流へとスムースに加速されて流れる。速度分布が壁側に傾くことによって、周回した燃料と旋回用通路２１ａの内周壁２１ａｅに近い流れとの衝突が緩和される。加えて、旋回室を周回した燃料は、旋回室２２ａ、２２ｂの内周壁２１ａｅに沿う速度の速い燃料流れによって誘引されるため、周回する燃料は燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ側への急峻な流れを生ずることなく、旋回室２２ａ、２２ｂ内を加速しながらスムースに流れる。この結果、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの出口部では対称な流れを形成することができる。

【0074】

旋回用通路２１ａの下流側に位置する厚み形成部２８ａは、円形状部２９ａを有している。この円形状部２９ａの形成法は、旋回用通路２１ａの側壁２１ａｅの下流端と旋回室２２ａの内周壁の終端Ｓｅａとを接続する接続面の構成方法と同一な方法で形成されている。この厚み形成部２８ａは旋回室２２ａ、２２ｂの入口部Ｓｓａ、Ｓｓｂを起点として半円形状に形成されている。この半円形の中心で交差する旋回用通路２１ａの中心軸Ｘがこの中心に対して数ミクロン程度の位置ずれが生じたとしても、それぞれの旋回室２２ａ、２２ｂに流入する燃料量は僅かな誤差となるようにそれぞれの旋回室２２ａ、２２ｂに分配される。以って、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの出口部においては噴射される噴霧の対称性を設計目標値に収めることができる。

【0075】

また、この厚み形成部２８ａは旋回室２２ａ、２２ｂの中心を結ぶ第一の線分（各々燃料噴射孔の中心を結ぶ線分と一致）Ｙと、旋回室２２ａ、２２ｂの燃料噴射孔を含みこの線分Ｙに直交する第二の線分Ｘ１と第三の線分Ｘ２と旋回用通路２１ａ側の旋回室２２ａ、２２ｂの壁面と交わるそれぞれの点を結ぶ第四の線分Ｙ１と、の間に位置するように形成されている。さらに、第一の線分（各々燃料噴射孔の中心を結ぶ線分と一致）Ｙと旋回用通路２１ａ側の旋回室２２ａ、２２ｂの壁面と交わる点を結ぶ第四の線分Ｙ１との距離をＤｗ、旋回用通路２１ａの幅をＳｗとすると、両者の関係がＳｗ＞Ｄｗとなるように、この厚み形成部２８ａの位置が決められている。

【0076】

これによって、旋回用通路２１ａ内の速い燃料流れを的確に分流し、それぞれの旋回室２２ａ、２２ｂに等分配することができる。

【0077】

なお、この厚み形成部２８ａは加工の際に必要な角Ｒや角面取り（０.００５ミリメートル程度）を含んで形成されるものである。さらに、この厚み形成部２８ａの大きさは０.０１ミリメートルから０.１ミリメートル程度の範囲を許容しており、好ましくは０.０２ミリメートルから０.０６ミリメートル程度を優先的に採用している。

【実施例2】

【0078】

本実施例に係る燃料噴射弁の第２の実施例について、図６及び図７を参照して以下説明する。

【0079】

図６は図５と同様に、燃料噴射弁における厚み形成部の位置関係を説明するための平面図である。図７は図６のＸ１方向断面図で燃料噴射孔の傾斜状態を示す断面図である。

【0080】

第１の実施例に係る燃料噴射弁と異なる点は、燃料噴射孔が弁軸心に対して所望の方向に傾斜させている点であり、これに伴って、厚み形成部の位置が該傾斜方向にシフトするという点である。

【0081】

図に示すように、厚み形成部３２ａはＹ′軸上に位置しており、このＹ′軸は燃料噴射孔３０ａ、３０ｂの出口中心に一致している。すなわち、入口中心軸Ｙに対してΔＹだけ離れていることになる。換言すると、図７に示すように、傾斜角θ分傾いていることになる。この傾き角θは３０゜以下になるように設計されており、また、ΔＹは０.１ミリメートル以下になるように設計されている。

【0082】

この様な設計条件とすることで、燃料噴射孔３０ａ、３０ｂの出口部においては、燃料液膜の均一性が保たれることになり、その結果、第１の実施例と同様な作用効果が得られることになる。

【0083】

上記実施例では、以下のような構成及び作用効果も合わせ持っている。

【0084】

燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの直径は十分大きい。直径を大きくすると、内部に形成される空洞を十分大きくすることができる。いわゆる、ここでの旋回速度エネルギーを損失することなく噴射燃料の薄膜化に作用させることができる。

【0085】

また、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの板厚（この場合旋回室の高さと同じ）に対する噴射孔直径の比を小さくしているので、旋回速度エネルギーの損失も極めて小さい。以って、燃料の微粒化特性が極めて優れることになる。

【0086】

さらに、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂの板厚に対する噴射孔直径の比が小さいのでプレス加工性が向上している。

【0087】

この様な構成ではコスト低減効果は勿論であるが、加工性の向上によって寸法バラツキが抑えられるので、噴霧形状や噴射量のロバスト性が格段に向上する。

【0088】

以上説明したように、本発明の実施形態にかかる燃料噴射弁は、旋回用通路２１と旋回室２２ａ、２２ｂの入口部に両者の接続部を設けることにより、それぞれの旋回室内の流れを等分し、かつ内周面に沿った流れを形成し、下流に向かって次第に加速することができる。

【0089】

これによって、燃料噴射孔２３の出口においては、十分な旋回強さによって薄膜化された対称（旋回の中心軸を中心とする周方向において均一）な液膜が形成されて微粒化を促進させることができる。

【0090】

このように均一に薄膜化した燃料噴霧は、周囲空気とのエネルギー交換が活発に行われるので、分裂が促進されて微粒化の良い噴霧となる。

【0091】

また、プレス加工を容易にした設計諸元としたことで、コストパフォーマンスに優れた安価な燃料噴射弁とすることができる。

【符号の説明】

【0092】

１ 燃料噴射弁
２ ノズル体
３ 弁座面
４ 燃料噴射室
５ 燃料導入孔
６ 弁体
２０ オリフィスプレート
２１ａ、２１ｂ 旋回用通路
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ 旋回室
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 燃料噴射孔
２４、２５ 中央穴
２４ａ、２４ｂ 旋回室上流側の合わせ面
２６ａ、２６ｂ、２８ａ 厚み形成部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】