特開 2023-170923 燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170923

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 51/06 20060101AFI20231124BHJP

【ＦＩ】

F02M51/06 L

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022083027

(22)【出願日】2022-05-20

(71)【出願人】

【識別番号】509186579

【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】久芳 茂生

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 貴博

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066BA03

3G066CA21

3G066CC22

(57)【要約】

【課題】
本発明の目的は、燃料流れに旋回エネルギを付与した後の燃料通路を短くすることができ、燃料噴射孔から噴射される燃料同士の衝突により微粒化が阻害されることのない燃料噴射弁を提供することにある。
【解決手段】
本発明の燃料噴射弁は、協働して燃料通路の開閉を行う弁座１５ｂ及び弁体１７と、弁座１５ｂ及び弁体１７の下流側に設けられ燃料に旋回エネルギを付与して噴射する旋回用通路２１１，２１２と、旋回用通路２１１，２１２の下流側に設けられ燃料を外部に噴射する燃料噴射孔２２０と、を備え、旋回用通路２１１，２１２は、弁体１７の弁軸心の延長線１ａ上に配置され燃料を旋回させる旋回室２１２と、旋回室２１２の中心に対してオフセットするように旋回室２１２に接続されたオフセット通路２１１と、を備え、燃料噴射孔２２０は、弁軸心の延長線１ａ上で旋回室２１２に接続される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

協働して燃料通路の開閉を行う弁座及び弁体と、
前記弁座及び前記弁体の下流側に設けられ燃料に旋回エネルギを付与して噴射する旋回用通路と、
前記旋回用通路の下流側に設けられ燃料を外部に噴射する燃料噴射孔と、を備え、
前記旋回用通路は、
前記弁体の弁軸心の延長線上に配置され燃料を旋回させる旋回室と、
前記旋回室の中心に対してオフセットするように前記旋回室に接続されたオフセット通路と、を備え、
前記燃料噴射孔は、前記弁軸心の延長線上で前記旋回室に接続される燃料噴射弁。

【請求項2】

請求項1に記載の燃料噴射弁であって、
前記弁座が形成された弁座部材と、
前記弁座部材の、当該燃料噴射弁の先端側に位置する先端面に取り付けられたノズルプレートと、を備え、
前記旋回用通路は、前記ノズルプレートに形成される燃料噴射弁。

【請求項3】

請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
前記弁座部材は、前記弁軸心の延長線上に形成されると共に、前記弁座部材の前記先端面に開口するように形成された燃料導入孔を有し、
前記オフセット通路は、その入口開口面が前記燃料導入孔の開口面に対向するように配置される燃料噴射弁。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料噴射弁であって、
前記ノズルプレートは、
前記オフセット通路が形成された第１プレートと、
前記旋回室及び前記燃料噴射孔が形成された第２プレートと、を有し、
前記第１プレートは、前記弁座部材の前記先端面に接触するようにして取り付けられ、
前記第２プレートは、前記第１プレートの、前記弁座部材の前記先端面の側とは反対側に位置する先端側端面に接触するようにして取り付けられる燃料噴射弁。

【請求項5】

請求項４に記載の燃料噴射弁であって、
前記旋回室は、前記第２プレートの、前記第１プレートの前記先端側端面と対向する基端側端面から、当該基端側端面に対して反対側の先端側端面に向かって凹状を成すと共に、前記弁軸心の延長線に垂直な断面が円形を成す凹部により形成される燃料噴射弁。

【請求項6】

請求項５に記載の燃料噴射弁であって、
前記オフセット通路の出口開口面は、前記燃料噴射孔の入口開口面と前記旋回室の周壁との間に形成される前記旋回室の底面と対向するように配置される燃料噴射弁。

【請求項7】

請求項６に記載の燃料噴射弁であって、
前記オフセット通路の入口開口面の配置円の直径は、前記燃料導入孔の前記開口面の直径よりも小さく、且つ、前記旋回室の前記断面が成す円形の直径よりも小さい燃料噴射弁。

【請求項8】

請求項７に記載の燃料噴射弁であって、
前記オフセット通路は、前記弁軸心の延長線に沿う方向に対して傾斜すると共に、前記配置円の円周方向に沿って同じ方向に傾斜している燃料噴射弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料噴射孔の上流で旋回燃料を生成し、旋回燃料を燃料噴射孔から噴射する燃料噴射弁に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、軸中心より偏心して構成される径方向溝を有する燃料旋回素子をシート面の上流側に備え、径方向溝の出口で旋回流れを発生させ、旋回エネルギを有する流れを、シート面を経て燃料噴射孔から噴射することにより、微粒化燃料を得る燃料噴射弁が記載されている（第７頁左下欄～同頁右下欄および第２図参照）。特許文献２には、横方向通路および旋回室を含む旋回用通路と燃料噴射孔とで構成される燃料通路をノズルプレートに４組形成した燃料噴射弁が記載されている（段落００４４－００４５および図３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１－１５９４６０号公報

【特許文献2】特開２０１８－１６５５１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の燃料噴射弁は、シート面の上流側で燃料流れに旋回エネルギを付与するため、燃料の噴き始めに、燃料旋回素子の径方向溝の出口からシート面（弁座）を経て燃料噴射孔に到る燃料通路に溜まった燃料が旋回エネルギを付与されないまま噴射されることになり、燃料の噴き始めにおける微粒化性能が低下し易い。特許文献２の燃料噴射弁は、燃料噴射孔の直前で燃料流れに旋回エネルギを付与するため、燃料の噴き始めに、旋回エネルギを付与されないまま噴射される燃料量を低減することができる。その一方で、複数組の燃料通路（燃料噴射孔）から噴射される燃料が衝突することで、噴射燃料の分裂および微粒化が阻害されやすい。

【0005】

本発明の目的は、燃料流れに旋回エネルギを付与した後の燃料通路を短くすることができ、燃料噴射孔から噴射される燃料同士の衝突により微粒化が阻害されることのない燃料噴射弁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
協働して燃料通路の開閉を行う弁座及び弁体と、
前記弁座及び前記弁体の下流側に設けられ燃料に旋回エネルギを付与して噴射する旋回用通路と、
前記旋回用通路の下流側に設けられ燃料を外部に噴射する燃料噴射孔と、を備え、
前記旋回用通路は、
前記弁体の弁軸心の延長線上に配置され燃料を旋回させる旋回室と、
前記旋回室の中心に対してオフセットするように前記旋回室に接続されたオフセット通路と、を備え、
前記燃料噴射孔は、前記弁軸心の延長線上で前記旋回室に接続される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、弁座の下流側で燃料流れに旋回エネルギを付与することにより、燃料流れに旋回エネルギを付与した後の燃料通路を短くすることができる。また旋回エネルギを付与された燃料を１つの燃料噴射孔から噴射することにより、燃料噴射孔から噴射される燃料同士が衝突することがなく、微粒化が阻害されることがない。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る燃料噴射弁１の弁軸心（中心軸線）１ａに沿う断面を示す断面図である。

【図2】図１の燃料噴射弁１の弁部７及び燃料噴射部２１の近傍（ノズル部）を拡大して示す断面図である。

【図3】本発明の一実施例に係るノズルプレート２１ｎの断面を示す断面図である。

【図4】図３の第１プレート２１ｎ１を示す斜視図である。

【図5】図３の第２プレート２１ｎ２を示す斜視図である。

【図6】本発明に係る燃料噴射弁１から噴射される燃料の分布率を示す図である。

【図7】本発明との比較例に係る燃料噴射弁から噴射される燃料の分布率を示す図である。

【図8】燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明の実施例について、図１乃至図１２を用いて説明する。

【0010】

図１を用いて、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁１の弁軸心（中心軸線）１ａに沿う断面を示す断面図である。

【0011】

本実施例において、燃料噴射弁１の中心軸線１ａは、弁体１７が一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心）に一致し、筒状体５の中心軸線に一致している。また、中心軸線１ａは、弁座１５ｂ及びノズルプレート２１ｎの中心線とも一致している。以下の説明では、中心軸線、軸心（弁軸心）及び中心線を区別せず、中心軸線１ａと呼んで説明する。また中心軸線１ａと呼んで説明する場合、中心軸線、軸心（弁軸心）及び中心線の各延長線を含むものとする。

【0012】

燃料噴射弁１には、上端部から下端部まで延設された金属材製の筒状体５が設けられている。この筒状体５の内側に燃料流路３がほぼ中心軸線１ａに沿うように構成されている。図１において、上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼び、下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼ぶことにする。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向、或いは図示しない燃料配管への取付構造に基づいている。すなわち、燃料の流れ方向において、基端部が上流側となり、先端部が下流側となる。また、本明細書において説明される上下関係は図１に基づいて定義され、燃料噴射弁１の内燃機関への実装状態における上下方向とは関係がない。

【0013】

筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられている。この燃料供給口２に、燃料フィルタ１３が取り付けられている。燃料フィルタ１３は燃料に混入した異物を取り除くための部材である。

【0014】

筒状体５の基端部にはＯリング１１が配設されている。Ｏリング１１は燃料噴射弁１が燃料配管に連結される際に、シール材として機能する。

【0015】

筒状体５の先端部には、弁体１７と弁座部材１５とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５には、弁体１７を収容する段付きの弁体収容孔１５ａが形成されている。弁体収容孔１５ａの途中に円錐面が形成されており、この円錐面上に弁座（シール部）１５ｂが構成される。弁体収容孔１５ａの弁座１５ｂよりも上流側（基端側）の部分には、中心軸線１ａに沿う方向に弁体１７の移動を案内するガイド面１５ｃが形成されている。弁座１５ｂと弁体１７とは協働して、燃料通路の開閉を行う。弁体１７が弁座１５ｂに当接することにより、燃料通路は閉じられる。また、弁体１７が弁座１５ｂから離間することにより、燃料通路は開かれる。

【0016】

弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に挿入され、レーザ溶接１９により筒状体５に固定されている。弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に圧入した上で、レーザ溶接１９により筒状体５に固定されてもよい。レーザ溶接１９は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。弁体収容孔１５ａは、中心軸線１ａに沿う方向に、弁座部材１５を貫通している。弁座部材１５の下端面（先端面）にはノズルプレート２１ｎが取り付けられている。ノズルプレート２１ｎは弁体収容孔１５ａによって形成された弁座部材１５の開口を塞ぐように取り付けられる。

【0017】

本実施例では、ノズルプレート２１ｎによって旋回燃料を噴射する燃料噴射部２１が構成される。ノズルプレート２１ｎは、弁座部材１５に対してレーザ溶接２３（図２参照）により、固定されている。レーザ溶接部２３は、ノズルプレート２１ｎの外周の内側を一周するように設けられている。

【0018】

本実施例では、弁体１７は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体１７におけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面１７ａが設けられている。切欠き面１７ａは板座部材１５の内周面との間に隙間を形成する。この隙間によって燃料通路が構成される。なお、弁体１７はボール弁以外で構成することも可能であり、例えば、ニードル弁を用いてもよい。

【0019】

本実施例において、弁座部材１５及び弁体１７を含む弁部７とノズルプレート２１ｎとは、ノズル部を構成する。弁部７を構成する弁座部材１５はノズル部本体を構成し、弁座部材１５の先端面１５ｔ（図２参照）に、燃料噴射孔２２０および旋回用通路２１１，２１２が形成されたノズルプレート２１ｎが接合される。旋回用通路２１１，２１２は、オフセット通路２１１及び旋回室２１２で構成される。

【0020】

筒状体５の中間部には弁体１７を駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータで構成されている。具体的には、駆動部９は、固定鉄心２５と、可動子（可動部材）２７と、電磁コイル２９と、ヨーク３３と、によって構成されている。

【0021】

固定鉄心２５は、磁性金属材料からなり、筒状体５の長手方向中間部の内側に圧入固定されている。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。

【0022】

可動子２７は、筒状体５の内部において、固定鉄心２５よりも先端側に配置されている。可動子２７の基端側には、可動鉄心２７ａが設けられている。可動鉄心２７ａは、固定鉄心２５と微小ギャップδを介して対向する。可動子２７の先端側には小径部２７ｂが形成されており、この小径部２７ｂの先端に弁体１７が溶接により固定されている。本実施例では、可動鉄心２７ａと接続部２７ｂとを一体（同一材料からなる一部材）に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。可動子２７は先端部に弁体１７を備え、弁体１７を中心軸線１ａに沿う方向（開閉弁方向）に変位させる。可動子２７は、弁体１７が弁座部材１５のガイド面１５ｃに接触し、可動鉄心２７ａの外周面が筒状体５の内周面に接触することにより、開閉弁における移動を中心軸線１ａに沿う方向（弁軸心方向）の２点で案内される。

【0023】

可動鉄心２７ａには、固定鉄心２５と対向する端面に凹部２７ｃが形成されている。凹部２７ｃの底面にはスプリング（コイルばね）３９のばね座２７ｅが形成されている。ばね座２７ｅの内周側には中心軸線１ａに沿って小径部（接続部）２７ｂの先端側端部まで貫通する貫通孔２７ｆが形成されている。また、小径部２７ｂには側面に開口部２７ｄが形成されている。貫通孔２７ｆが凹部２７ｃの底面に開口し、開口部２７ｄが小径部２７ｂの外周面に開口することにより、固定鉄心２５に形成された燃料通路３と弁部７とを連通する燃料流路３が構成される。

【0024】

電磁コイル２９は、固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとが微小ギャップδを介して対向する位置で、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたコネクタピン４３に配線部材４５を介して電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない駆動回路が接続され、コネクタピン４３及び配線部材４５を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。

【0025】

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできている。ヨーク３３は、電磁コイル２９の外周側で、電磁コイル２９を覆うように配置され、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねる。また、ヨーク３３は、その下端部が可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向しており、可動鉄心２７ａ及び固定鉄心２５と共に、電磁コイル２９に通電することにより生じた磁束が流れる閉磁路を構成する。

【0026】

固定鉄心２５の貫通孔２５ａと可動鉄心２７ａの凹部２７ｃとに跨って、コイルばね３９が圧縮状態で配設されている。コイルばね３９は、可動子２７を、弁体１７が弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に付勢する付勢部材として機能している。固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側にはアジャスタ（調整子）３５が配設されており、コイルばね３９の基端側端部はアジャスタ３５の先端側端面に当接している。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５の貫通孔２５ａ内での位置を調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体１７）の付勢力が調整される。

【0027】

アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する燃料流路３を有する。燃料は、アジャスタ３５の燃料流路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。

【0028】

筒状体５の先端側には、Ｏリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口１０９ａ（図８参照）の内周面とヨーク３３の外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。

【0029】

燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍まで、樹脂カバー４７がモールドされ、樹脂カバー４７が筒状体５の外周を被覆している。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７は配線部材４５を被覆し、樹脂カバー４７によりコネクタ４１が一体的に形成されている。

【0030】

次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。

【0031】

電磁コイル２９に通電されていない（すなわち駆動電流が流れていない）場合、可動子２７はコイルばね３９により閉弁方向に付勢され、弁体１７が弁座１５ｂに当接（着座）した状態にある。この場合、固定鉄心２５の先端側端面と可動鉄心２７ａの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子２７（すなわち弁体１７）のストロークに等しい。

【0032】

電磁コイル２９に通電されて駆動電流が流れると、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね３９による付勢力や、可動子２７に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。弁体１７が弁座１５ｂから離れると弁体１７と弁座１５ｂとの間に隙間（燃料流路）が形成され、燃料の噴射が始まる。本実施例では、可動子２７が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して、可動鉄心２７ａが固定鉄心２５に当接すると、可動鉄心２７ａは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態（開弁状態）に至る。

【0033】

電磁コイル２９の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。磁気吸引力が減少する過程で、磁気吸引力がコイルばね３９の付勢力よりも小さくなると、可動子２７が閉弁方向へ移動を開始する。弁体１７が弁座１５ｂに当接すると、弁体１７は弁部７を閉じて静止した状態（閉弁状態）に至る。

【0034】

次に、図２及び図３を用いて、弁部７及び燃料噴射部２１の構造について、詳細に説明する。図２は、図１の燃料噴射弁１の弁部７及び燃料噴射部２１の近傍（ノズル部）を拡大して示す断面図である。図３は、本発明の一実施例に係るノズルプレート２１ｎの断面を示す断面図である。なお、図３におけるノズルプレート２１ｎの断面は、図２におけるノズルプレート２１ｎの断面と同じ断面である。

【0035】

ノズルプレート２１ｎは、両端面が平行な平面で構成された円盤状の板状部材として構成される。ノズルプレート２１ｎは第１プレート２１ｎ１と第２プレート２１ｎ２とで構成され、旋回用通路２１１，２１２を構成する。

【0036】

第１プレート２１ｎ１は燃料流れ方向において上流側に設けられるプレート（上流側プレート）であり、オフセット通路２１１が形成される。第１プレート２１ｎ１は両端面２１ｎ１ａ，２１ｎ１ｂが平行な平面で構成された円盤状の板状部材である。第１プレート２１ｎ１の端面（上端面）２１ｎ１ａは基端側の端面（基端側端面）であり、端面（下端面）２１ｎ１ｂは先端側の端面（先端側端面）である。第１プレート２１ｎ１は、端面２１ｎ１ａが弁座部材１５の先端面１５ｔと対向して先端面１５ｔに接触するようにして、弁座部材１５に取り付けられる。

【0037】

第２プレート２１ｎ２は燃料流れ方向において下流側に設けられるプレート（下流側プレート）であり、旋回室２１２および燃料噴射孔２２０が形成される。第２プレート２１ｎ２は両端面２１ｎ２ａ，２１ｎ２ｂが平行な平面で構成された円盤状の板状部材である。第２プレート２１ｎ２の端面（上端面）２１ｎ２ａは基端側の端面（基端側端面）であり、端面（下端面）２１ｎ２ｂは先端側の端面（先端側端面）である。第２プレート２１ｎ２は、端面２１ｎ２ａが第１プレート２１ｎ１の端面２１ｎ１ｂと対向して端面２１ｎ１ｂに接触するようにして、弁座部材１５に取り付けられる。この場合、第２プレート２１ｎ２は、第１プレート２１ｎ１と共に弁座部材１５に取り付けられ、第１プレート２１ｎ１を介して弁座部材１５に固定される。

【0038】

第１プレート２１ｎ１及び第２プレート２１ｎ２は板厚が均一な平板で構成され、第１プレート２１ｎ１及び第２プレート２１ｎ２により構成されるノズルプレート２１ｎも厚さが均一な板状部材として構成される。また、本実施例では、中心軸線１ａがノズルプレート２１ｎの中心、すなわち第１プレート２１ｎ１の中心２１ｎ１ｏ及び第２プレート２１ｎ２の中心２１ｎ２ｏを通るように、燃料噴射弁１が構成されている。

【0039】

図２及び図３と共に図４及び図５を用いて、旋回用通路２１１，２１２及び燃料噴射孔の構造について、詳細に説明する。図４は、図３の第１プレート２１ｎ１を示す斜視図である。図５は、図３の第２プレート２１ｎ２を示す斜視図である。

【0040】

本実施例では、旋回用通路２１１，２１２は弁座（シート部）１５ｂの下流側に設けられる。具体的には、旋回用通路２１１，２１２はノズルプレート２１ｎに形成され、ノズルプレート２１ｎは第１プレート（上流側プレート）２１ｎ１および第２プレート（下流側プレート）２１ｎ２を含んで弁座（シート部）１５ｂの下流側に設けられる。第１プレート２１ｎ１にはオフセット通路２１１が設けられ、第２プレート２１ｎ２には旋回室２１２が設けられる。第２プレート２１ｎ２にはさらに燃料噴射孔２２０が設けられる。なお、第１プレート２１ｎ１の中心２１ｎ１ｏ（図４参照）と第２プレート２１ｎ２の中心２１ｎ２ｏ（図５参照）とは共に、中心軸線１ａ上にある。

【0041】

オフセット通路２１１は、弁座部材１５に形成された燃料導入孔３００と、第２プレート２１ｎ２に形成された旋回室２１２とを連通するように、第１プレート２１ｎ１を貫通する貫通孔として形成される。オフセット通路２１１は、弁座１５ｂから流下してきた燃料流れに、中心軸線１ａの周りを旋回する旋回エネルギを付与して、旋回室２１２に流入させる。このためにオフセット通路２１１は、その中を流れる燃料の流動方向が旋回室２１２の中心に対してオフセット（偏心）するように設定されている。本実施例の場合、旋回室２１２の中心は第２プレート２１ｎ２の中心２１ｎ２ｏ（図５参照）に一致するように設定されている。

【0042】

オフセット通路２１１の入口開口は、第１プレート２１ｎ１の上端面２１ｎ１ａに開口し、第１プレート２１ｎ１の径方向において、燃料導入孔３００の内側とオーバーラップする範囲（領域）に配置される。図４では、燃料導入孔３００の開口縁（出口開口面の縁）に対応する位置を、破線２６０で図示している。オフセット通路２１１の入口開口の配置円２５０は、その直径φ２５０が、燃料導入孔３００の弁座部材１５の下端面１５ｔに開口する、燃料導入孔３００の開口縁の直径φ３００（図２参照）よりも小さい。なお、配置円２５０は第１プレート２１ｎ１の中心２１ｎ１ｏを中心とする半径ｒの円である。

【0043】

また、オフセット通路２１１は中心軸線１ａに沿う方向に対して傾斜している。オフセット通路２１１の傾斜方向は、旋回室２１２に流入する燃料に対して旋回室２１２を同じ方向に旋回する旋回エネルギが付与されるように、配置円２５０の円周方向に沿って同じ方向に設定される。オフセット通路２１１を流下する燃料流れは、旋回室２１２に接続されるオフセット通路２１１の出口部において、旋回室２１２を同じ方向に旋回する旋回エネルギが付与される。

【0044】

旋回室２１２は、図３および図５に示すように、第２プレート２１ｎ２の上端面２１ｎ２ａから下端面２１ｎ２ｂ側に向かって凹状に形成される。旋回室２１２は、図５に示すように、中心軸線１ａに垂直な断面形状が円形であり、凹状の底面２１２ａの周りを円筒状の周壁２１２ｂによって囲まれている。旋回室２１２の底面２１２ａが成す円形の中心は、第２プレート２１ｎ２の中心２１ｎ２ｏに一致し、中心軸線１ａ上に位置する。

【0045】

オフセット通路２１１は、図３に示すように、ノズルプレート２１ｎの径方向において、旋回室２１２の室内とオーバーラップする範囲（領域）に配置され、オフセット通路２１１の出口開口は、中心軸線１ａからの距離が旋回室２１２の半径（φ２１２／２）よりも小さい範囲（領域）に、配置されている。

【0046】

燃料導入孔３００の直径φ３００と旋回室２１２の直径φ２１２とは自由に設定可能であるが、燃料導入孔３００及び旋回室２１２はデッドボリュームとなるため、このデッドボリュームが小さくなり、且つ旋回室２１２を流れる燃料に十分な旋回エネルギを付与できるように、直径φ３００と直径φ２１２とを設定することが好ましい。

【0047】

燃料噴射孔２２０は、その入口開口が旋回室２１２の底面２１２ａに開口する。燃料噴射孔２２０の入口開口の中心は第２プレート２１ｎ２の中心２１ｎ２ｏに一致し、中心軸線１ａ上に位置する。燃料噴射孔２２０は、旋回室２１２の底面２１２ａから第２プレート２１ｎ２の下端面２１ｎ２ｂまで貫通している。

【0048】

オフセット通路２１１は燃料噴射孔２２０に対して径方向外側に配置され、オフセット通路２１１の入口開口の配置円２５０の直径φ２５０は燃料噴射孔２２０の直径φ２２０よりも大きい。またオフセット通路２１１の出口開口は、燃料噴射孔２２０の入口開口に対して径方向外側に配置され、旋回室２１２の底面２１２ａと対向するように配置されている。この場合の底面２１２ａは、燃料噴射孔２２０の入口開口面と旋回室２１２の周壁２１２ｂとの間に形成される旋回室２１２の底面２１２ａである。

【0049】

上述した構成により旋回室２１２は、燃料噴射孔２２０により燃料噴射弁１の外部に連通すると共に、オフセット通路２１１により燃料導入孔３００と連通する。第１プレート２１ｎ１のオフセット通路２１１および第２プレート２１ｎ２の旋回室２１２で旋回エネルギを付与された燃料は、第１２プレート２１ｎ２の燃料噴射孔２２０より燃料噴射弁１の外部に噴射され、スワール噴霧を形成する。

【0050】

次に図６および図７を用いて、本実施例の効果について説明する。図６は、本発明に係る燃料噴射弁１から噴射される燃料の分布率を示す図である。図７は、本発明との比較例に係る燃料噴射弁から噴射される燃料の分布率を示す図である。

【0051】

特許文献２の燃料噴射弁のように、横方向通路および旋回室を含む旋回用通路と燃料噴射孔とで構成される燃料通路をノズルプレートに複数組形成した構成では、複数組の燃料通路（燃料噴射孔）から噴射される燃料が衝突、或いは重なることで、図７に示すような燃料分布率となり、噴射燃料の分裂および微粒化が阻害されやすい。

【0052】

本実施例では、１つの円錐形状を成すスワール噴霧が１つの燃料噴射孔から噴射されることで、図６に示すように、燃料分布率のピークを１つ有し、そのピークから離れるに従って燃料分布率が漸減する燃料噴霧を形成することができる。これにより本実施例では、噴射燃料の分裂性能および微粒化性能を向上することができる。

【0053】

また特許文献２の横方向通路および旋回室を含む旋回用通路をノズルプレートに形成する場合、旋回用通路の溝形状が複雑かつ小さいため、細径のエンドミルで加工を行う必要がある。そのため、旋回用通路を形成するためには、数回に分けて溝形状を加工する必要があり、加工時間が長くかかってしまう。

【0054】

本実施例では、貫通孔で構成されるオフセット通路２１１および円形の旋回室２１２を加工することにより旋回用通路を形成することができるため、細径のエンドミルで加工を行う必要がなく、太径のエンドミルを用いて1回の切削深さを大きくすることで、短時間で旋回用通路を形成することができる。

【0055】

また本実施例では、燃料噴射孔２２０の直前に旋回室２１２を配置できることで、燃料流れに旋回エネルギを付与した後の燃料通路を短くすることができる。また旋回用通路２１１，２１２は、薄板形状のノズルプレート２１ｎ（２１ｎ１，２１ｎ２）に形成することで、その容積を小さくすることができる。そのため、燃料の噴き始めに旋回エネルギを付与されないまま噴射される燃料を低減し、燃料の噴き始めにおける微粒化性能の低下を抑制することができる。これにより本実施例では、燃料流れに旋回エネルギを付与した後の燃料通路を短くすることができ、燃料噴射孔から噴射される燃料同士の衝突により微粒化が阻害されることのない燃料噴射弁を提供することができる。

【0056】

図８を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図８は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。

【0057】

内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。

【0058】

燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。

【0059】

吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。

【0060】

上述した本実施例の燃料噴射弁1は、下記特徴を備える。
（１）協働して燃料通路の開閉を行う弁座１５ｂ及び弁体１７と、
弁座１５ｂ及び弁体１７の下流側に設けられ燃料に旋回エネルギを付与して噴射する旋回用通路２１１，２１２と、
旋回用通路２１１，２１２の下流側に設けられ燃料を外部に噴射する燃料噴射孔２２０と、を備え、
旋回用通路２１１，２１２は、
弁体１７の弁軸心の延長線１ａ上に配置され燃料を旋回させる旋回室２１２と、
旋回室２１２の中心２１ｎ２ｏに対してオフセットするように旋回室２１２に接続されたオフセット通路２１１と、を備え、
燃料噴射孔２２０は、弁軸心の延長線１ａ上で旋回室２１２に接続される。

【0061】

（２）弁座１５ｂが形成された弁座部材１５と、
弁座部材１５の、燃料噴射弁１の先端側に位置する先端面１５ｔに取り付けられたノズルプレート２１ｎと、を備え、
旋回用通路２１１，２１２は、ノズルプレート２１ｎに形成される。

【0062】

（３）弁座部材１５は、弁軸心の延長線１ａ上に形成されると共に、弁座部材１５の先端面１５ｔに開口するように形成された燃料導入孔３００を有し、
オフセット通路２１１は、その入口開口面が燃料導入孔３００の出口開口面に対向するように配置される。

【0063】

（４）ノズルプレート２１ｎは、
オフセット通路２１１が形成された第１プレート２１ｎ１と、
旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０が形成された第２プレート２１ｎ２と、を有し、
第１プレート２１ｎ１は、弁座部材１５の先端面１５ｔに接触するようにして取り付けられ、
第２プレート２１ｎ２は、第１プレート２１ｎ１の、弁座部材１５の先端面１５ｔの側とは反対側に位置する先端側端面２１ｎ１ｂに接触するようにして取り付けられる。

【0064】

（５）旋回室２１２は、第２プレート２１ｎ２の、第１プレート２１ｎ１の先端側端面２１ｎ１ｂと対向する基端側端面（上端面）２１ｎ２ａから、基端側端面２１ｎ２ａに対して反対側の先端側端面２１ｎ２ｂに向かって凹状を成すと共に、弁軸心の延長線１ａに垂直な断面が円形を成す凹部により形成される。

【0065】

（６）オフセット通路２１１の出口開口面は、燃料噴射孔２２０の入口開口面と旋回室２１２の周壁２１２ｂとの間に形成される旋回室２１２の底面２１２ａと対向するように配置される。

【0066】

（７）オフセット通路２１１の入口開口面の配置円２５０の直径φ２５０は、燃料導入孔３００の出口開口面の直径φ３００よりも小さく、且つ、旋回室２１２の断面が成す円形の直径φ２１２よりも小さい。

【0067】

（８）オフセット通路２１１は、弁軸心の延長線１ａに沿う方向に対して傾斜すると共に、配置円２５０の円周方向に沿って同じ方向に傾斜している。

【0068】

なお、本発明は上記した実施例或いは変更例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。形態例１～７のノズルプレート２１ｎの構成を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0069】

１…燃料噴射弁、１ａ…中心軸線、弁軸心又はその延長線、１５ｂ…弁座、１５ｔ…弁座部材１５の先端面、１７…弁体、２１ｎ…ノズルプレート、２１ｎ１…第１プレート、２１ｎ１ｂ…第１プレート２１ｎ１の先端側端面、２１ｎ２…第２プレート、２１ｎ２ａ…第２プレート２１ｎ２の基端側端面、２１ｎ２ｂ…第２プレート２１ｎ２の先端側端面、２１ｎ２ｏ…第２プレート２１ｎ２の中心（旋回室２１２の中心）、２１１，２１２…旋回用通路、２１１…オフセット通路、２１２…旋回室、２１２ａ…旋回室２１２の底面、２１２ｂ…旋回室２１２の周壁、２２０…燃料噴射孔、２５０…オフセット通路２１１の入口開口面の配置円、３００…燃料導入孔、φ２１２…旋回室２１２の断面が成す円形の直径、φ２５０…配置円２５０の直径、φ３００…燃料導入孔３００の出口開口面の直径。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】