JP2011085023A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料のキャビテーションを利用して噴孔の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことのできる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】燃料噴射弁は、噴孔３１が形成されたサック部３３を先端部に有するノズルボディ３０と、同ノズルボディ３０内に中心軸線Ｃの延伸方向に変位可能に収容されたニードル弁２０とを備えている。この燃料噴射弁にあっては、ニードル弁２０が開弁位置にあるときのシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１が、途中で遮られずに、ニードル弁２０を挟んで反対側に位置するシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ２と噴孔３１内で交差するようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状が設計されている。
【選択図】図３

Description

この発明は内燃機関の燃料噴射弁に関する。

ノズルボディに収容されたニードル弁を軸方向に変位させることにより、同ノズルボディの先端部に形成されたサック部に燃料を供給し、同サック部に形成された噴孔を通じて燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。

こうした燃料噴射弁にあっては、ニードル弁が軸方向に変位することにより、ニードル弁の先端に形成されたシート面と同ノズルボディの内周に形成されたシート当接部とが離間する。その結果、これらシート面とシート当接部との隙間を通じてサック部内に燃料が流れ込み、噴孔から燃料が噴射されるようになる。

特許文献１に記載の燃料噴射弁にあっては、ニードル弁の先端にサック部内に突出する円錐状の突出部を設けるようにしている。そして、サック部に流れ込む燃料の一部をこの突出部の傾斜面に沿わせてサック部の中央に導き、サック部の壁面に沿って噴孔の入り口に向かって流れる燃料の流れを噴孔の入り口部分で対向させるとともに、その流れの方向を噴孔の入り口部分で大きく変化させるようにしている。特許文献１に記載の燃料噴射弁は、このように噴孔の入り口部分で燃料の流れを対向させるとともに、燃料の流れの方向を大きく変化させることにより、噴孔の入り口で燃料の流れに強い乱れを生じさせ、そこで生じるキャビテーションによって噴孔内に堆積したデポジットを洗い流そうとするものである。

特開２００８‐１５１０６０号公報

ところが、上記のように噴孔の入り口部分で燃料の流れに強い乱れを生じさせ、キャビテーションを発生させるようにした場合には、噴孔の入り口部分に堆積するデポジットを洗い流すことはできるものの、キャビテーションが噴孔内で消滅してしまうため噴孔の出口側に堆積するデポジットを洗い流すことができない。

噴孔の入り口部分に堆積するデポジットを除去することができたとしても噴孔の出口側に堆積するデポジットを除去することができなければ、出口側に堆積するデポジットによって噴孔の開口面積が制限されてしまい、目標とする形状の燃料噴霧を形成することができなくなってしまう。

また、デポジットは噴孔の出口部分から堆積し始めるため、デポジットの堆積を抑制する上では、出口部分に堆積し始めたデポジットが大きくなる前にこれを洗い流してしまうようにすることが効果的である。

すなわち、デポジットの堆積を抑制し、目標とする形状の燃料噴霧を形成する上では、上記特許文献１に記載の燃料噴射弁のように噴孔の入り口部分に堆積するデポジットを洗い流す構成よりも、噴孔の出口部分に堆積するデポジットを洗い流す構成を採用した方がより効果的である。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものでありその目的は燃料のキャビテーションを利用して噴孔の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことのできる燃料噴射弁を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、噴孔が形成されたサック部を先端部に有するノズルボディと、同ノズルボディ内に中心軸線延伸方向に変位可能に収容されたニードル弁とを備え、前記ノズルボディのシート当接部に着座している前記ニードル弁を前記中心軸線延伸方向に変位させて前記ニードル弁のシート面を前記シート当接部から離間させることにより、前記シート面と前記シート当接部との隙間を通じて前記サック部内に燃料を導入し、前記噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記ニードル弁が開弁位置にあるときの前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線が、途中で遮られずに、前記ニードル弁を挟んで反対側に位置する前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線と前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されていることをその要旨とする。

シート面とシート当接部との隙間を通じてサック部内に流れ込んだ燃料は、隙間の延伸方向、すなわちこの隙間の中心線の延伸方向に流れる。そのため、上記請求項１に記載の構成によれば、シート面とシート当接部との隙間を通じてサック部内に流れ込んだ燃料は、サック部内で拡散しつつも、主にシート面とシート当接部との隙間の中心線の延長線に沿った方向に流れるようになる。上記請求項１に記載の発明にあっては、この中心線の延長線と、ニードル弁を挟んで反対側に位置するシート面とシート当接部との隙間の中心線の延長線とが、途中で遮られずに噴孔内で交差するようにニードル弁及びノズルボディの形状を設計するようにしている。そのため、これらの延長線に沿った方向に向かって流れる燃料の流れは、互いに対向する方向から噴孔内に流れ込み、噴孔の内部で衝突するようになる。このように互いに対向する燃料の流れが噴孔の内部で衝突することにより、噴孔の内部では燃料の流れに強い乱れが発生し、キャビテーションが生じるようになる。このように噴孔の内部でキャビテーションを発生させることにより、請求項１に記載の燃料噴射弁にあっては、キャビテーションが噴孔の内部で消滅せずに噴孔の出口部分まで到達しやすくなり、燃料のキャビテーションを利用して噴孔の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことができるようになる。

尚、中心線の延長線を噴孔内における入り口近傍で交差させると、噴孔の入り口側で発生したキャビテーションの大部分が、出口側に到達するまでに消滅してしまい、出口側に堆積したデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そのため、燃料のキャビテーションによって出口側に堆積するデポジットを効果的に除去する上では、噴孔内の入り口近傍の部分ではなく、より出口側の部分で中心線の延長線が交差するようにニードル弁及びノズルボディの形状を設計することが望ましい。しかし、噴孔内における出口近傍の部分で中心線の延長線を交差させるようにした場合には、キャビテーションが発生しても燃料がすぐに噴孔出口から噴射されてしまうため、噴孔内に堆積するデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そこで、燃料のキャビテーションによって効果的にデポジットを除去する上では、噴孔の中央付近で中心線の延長線が交差するようにニードル弁及びノズルボディの形状を設計することが望ましい。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記噴孔は、その開口面積が燃料流動方向下流側に向かって次第に大きくなるように長手方向端部に位置する側壁が傾斜した扇形のスリット状に形成されており、同燃料噴射弁にあっては、前記噴孔の厚さ方向において前記ニードル弁を挟んで位置する前記隙間の中心線の延長線同士が前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されていることをその要旨とする。

請求項３に記載の発明は、噴孔が形成されたサック部を先端部に有するノズルボディと、同ノズルボディ内に中心軸線延伸方向に変位可能に収容されたニードル弁とを備え、前記ノズルボディのシート当接部に着座している前記ニードル弁を前記中心軸線延伸方向に変位させて前記ニードル弁のシート面を前記シート当接部から離間させることにより、前記シート面と前記シート当接部との隙間を通じて前記サック部内に燃料を導入し、前記噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記ニードル弁が開弁位置にあるときの前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線を前記サック部内で反射させることにより描かれる直線が、前記ニードル弁を挟んで反対側に位置する前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線を同サック部内で反射させることにより描かれる直線と前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されていることをその要旨とする。

サック部内においてニードル弁の外周面やノズルボディの内周面に衝突した燃料の流れは、これらの壁面で反射したようにその方向が変化する傾向がある。そのため、上記請求項３に記載の発明のように、シート面とシート当接部との隙間の中心線の延長線をサック部内で反射させることにより描かれる直線が、ニードル弁を挟んで反対側に位置する隙間の中心線の延長線を同サック部内で反射させることにより描かれる直線と噴孔内で交差するようにニードル弁及びノズルボディの形状を設計する構成を採用すれば、サック部内に導入される燃料をサック部内で反射させてその流れを噴孔内に導き、更にその流れを上記請求項１に記載の発明と同様に噴孔内で衝突させることができるようになる。

このように燃料の流れをサック部内で反射させることにより、この燃料の流れと、ニードル弁を挟んで反対側に位置するシート面とシート当接部との隙間から流れ込んだ燃料の流れとを噴孔内で衝突させるようにすれば、噴孔の内部で燃料の流れに強い乱れが発生し、キャビテーションが生じるようになる。そして、上記請求項３に記載の燃料噴射弁にあっては、このように噴孔の内部でキャビテーションを発生させることにより、上記請求項１に記載の発明と同様に、キャビテーションが噴孔の出口部分まで到達するようになり、燃料のキャビテーションを利用して噴孔の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことができるようになる。

尚、燃料の流れがニードル弁の外周面やノズルボディの内周面で反射するときの入射角及び反射角が小さく、反射面と流れとのなす角が大きい場合には、反射に伴って燃料の流れの方向が大きく変化させられるため、燃料の流速が遅くなってしまう。そのため、燃料の流速を極力遅くさせずに燃料の流れを噴孔に導くためには、反射させるときの入射角及び反射角が極力大きくなるように、すなわち反射面と流れとのなす角が極力小さくなるように、ニードル弁及びノズルボディの形状を設計することが望ましい。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の燃料噴射弁において、前記噴孔は、その開口面積が燃料流動方向下流側に向かって次第に大きくなるように長手方向端部に位置する側壁が傾斜した扇形のスリット状に形成されており、同燃料噴射弁にあっては、前記噴孔の厚さ方向において前記ニードル弁を挟んで位置する前記隙間の中心線の延長線を反射させることによって描かれる前記直線同士が前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されていることをその要旨とする。

上記請求項２やこの請求項４に記載されているように扇形のスリット状に形成された噴孔を備える燃料噴射弁にあっては、噴孔の厚さ方向においてニードル弁を挟んで位置するシート面とシート当接部との隙間の中心線の延長線同士や、この延長線をサック部内で反射させることによって描かれる直線同士を噴孔内で交差させるようにするとよい。こうした構成によれば、燃料の流れが噴孔内で同噴孔の厚さ方向から衝突するようになり、噴孔から噴射される燃料が噴孔の厚さ方向に広がりやすくなる。そのため、上記請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、扇状に噴射される燃料噴霧の噴霧厚さを厚くすることができ、噴射される燃料の貫徹力を低下させてシリンダ壁面への燃料の付着を抑制することができるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記ニードル弁の外周面における前記シート面と隣接する部分及び前記ノズルボディの内周面における前記シート当接部と隣接する部分のうち、前記シート面及び前記シート当接部よりも燃料流動方向下流側の部分は、前記中心線の延長線から前記ニードル弁の外周面までの距離と前記中心線の延長線から前記ノズルボディの内周面までの距離とが等しくなるように前記中心線の延長線に沿って延びていることをその要旨とする。

上記構成によれば、シート面とシート当接部との隙間の中心線の延長線が、ニードル弁の外周面におけるシート面よりも燃料流動方向下流側の部分と、ノズルボディの内周面におけるシート当接部よりも燃料流動方向下流側の部分との隙間の中心を通るようになる。そのため、シート面とシート当接部の隙間を通じてサック部内に導入される燃料はシート面とシート当接部との隙間よりも燃料流動方向下流側の部分にあっても前記中心線の延伸方向に沿って流れるようになる。すなわち、上記請求項５に記載の燃料噴射弁によれば、シート面とシート当接部との隙間に加えて、その燃料流動方向下流側の部分においても燃料の流れを前記中心線の延伸方向に向かって整流することができるようになり、燃料の流れをより的確に噴孔に向かって導くことができるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記噴孔は、前記ノズルボディの中心軸線に沿って延びるように同ノズルボディの先端部の中央に形成されていることをその要旨とする。

そして、請求項７に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、前記噴孔は、前記ノズルボディの先端部の中央からずれた位置に開口し、同ノズルボディの中心軸線延伸方向に対して傾斜して延びていることをその要旨とする。

サック部に形成される噴孔は、上記請求項６に記載されているようにノズルボディの中心軸線に沿って延びるようにノズルボディの先端部の中央に形成されていてもよいし、上記請求項７に記載されているようにノズルボディの先端部の中央からずれた位置に開口し、ノズルボディの中心軸延伸方向に対して傾斜して延びていてもよい。

尚、上記請求項７に記載されているようにノズルボディの先端部の中央からずれた位置に噴孔が形成されている場合には、シート面とシート当接部との隙間と、噴孔との間にニードル弁のサック部内に突出している部分が存在し、前記隙間の中心線の延長線がニードル弁によって遮られてしまう場合がある。このように中心線の延長線がニードル弁によって遮られてしまう場合には、上記請求項３に記載されているようにサック部内で燃料の流れを反射させる構成を採用すれば、燃料の流れを噴孔内で交差させることができるようになる。

本発明の第１の実施形態にかかる燃料噴射弁の内部構造を示す断面図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁の正面図。 同実施形態にかかる燃料噴射弁のニードル弁の先端部近傍を拡大して示す断面図。 同実施形態の変更例にかかる燃料噴射弁のニードル弁の先端部近傍を拡大して示す断面図。 （ａ）は同実施形態の変更例にかかる燃料噴射弁の正面図。（ｂ）は同燃料噴射弁のニードル弁の先端部近傍を拡大して示す断面図。 本発明の第２の実施形態にかかる燃料噴射弁のニードル弁の先端部近傍を拡大して示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を、シリンダ内に燃料を直接噴射する直噴型のガソリンエンジンの燃料噴射弁に具体化した第１の実施形態について図１〜３を参照して説明する。尚、図１は本実施形態にかかる燃料噴射弁１０の内部構造を示す断面図である。

図１に示されるように本実施形態にかかる燃料噴射弁１０のハウジング１１内には、コア１２が固定されている。ハウジング１１内におけるコア１２と隣接する位置には、可動コア１３が図１における上下方向に摺動可能に収容されている。尚、この可動コア１３はスプリング１４によって図１における下方に向かって、すなわちコア１２から離間する方向に向かって常に付勢されている。

ハウジング１１内におけるコア１２の外周部分には、コイル１５が設けられている。これにより、燃料噴射弁１０にあっては、コイル１５に通電することによりコア１２が磁化され、可動コア１３がスプリング１４の付勢力に抗してコア１２に引き寄せられるようになる。一方で、コイル１５への通電を行っていないときには、スプリング１４の付勢力の作用によって可動コア１３がコア１２から離間するようになる。

図１に示されるように可動コア１３には、ニードル弁２０が連結されている。そのため、ニードル弁２０は、上記のような可動コア１３の変位に伴って可動コア１３とともに軸方向に変位する。図１の下方に示されるようにハウジング１１の先端部には、ニードル弁２０の先端部の周囲を取り囲むノズルボディ３０が取り付けられている。ノズルボディ３０の先端部には図２にも示されるようにスリット状の噴孔３１が形成されている。噴孔３１は、その開口面積が燃料流動方向の下流側、すなわち図１における下方に向かって次第に大きくなるように長手方向（図１及び図２における左右方向）端部に位置する側壁が傾斜した扇形のスリット状に形成されている。尚、図２は燃料噴射弁１０の正面図である。

また、図１の下方に示されるようにニードル弁２０とノズルボディ３０との間には空間３５が形成されている。この空間３５には図示しない燃料供給通路を通じて高圧の燃料が供給されている。

次に、図３を参照してニードル弁２０の先端部の形状やノズルボディ３０の形状についてより詳しく説明する。尚、図３は燃料噴射弁１０におけるニードル弁２０の先端部近傍を拡大して示す断面図である。図３では図２におけるＡ‐Ａ線方向の断面を図示している。

図３に示されるように、ノズルボディ３０の内部には、ニードル弁２０のシート面２１が当接するシート当接部３２が形成されている。尚、シート面２１とシート当接部３２は、互いに平行になるようにその傾斜角度が揃えられている。また、ノズルボディ３０内におけるシート当接部３２よりも先端側（図３における下方）の部分には、燃料溜まりとしてドーム型のサック部３３が形成されている。

そして、上述したスリット状の噴孔３１は、図３の下方に示されるようにこのサック部３３の中央に開口しており、ノズルボディ３０の中心軸線Ｃに沿ってサック部３３側からノズルボディ３０の先端側へと向かって同ノズルボディ３０を貫通するように形成されている。

燃料噴射弁１０にあっては、上述したようにコイル１５に通電されているときには、可動コア１３がコア１２に引き寄せられるため、図３に示されるようにニードル弁２０のシート面２１がシート当接部３２から離間した状態となる。その結果、空間３５内に供給されている燃料がシート面２１とシート当接部３２との隙間を通じてサック部３３内に流れ込み、噴孔３１から燃料が噴射されることとなる。

一方、上述したように可動コア１３はスプリング１４の付勢力によって付勢されているため、コイル１５に通電されていないときには、ニードル弁２０のシート面２１はノズルボディ３０のシート当接部３２に着座する。その結果、空間３５からサック部３３への燃料の導入が停止されるようになるため、噴孔３１からの燃料噴射も停止することとなる。

ところで、本実施形態の燃料噴射弁１０にあっては、図３に示されるようにニードル弁２０がリフトされて開弁位置にあるときのシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２が途中で遮られずに噴孔３１の内部で交差するようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計するようにしている。

具体的には、ニードル弁２０のシート面２１よりも先端側（図３における下方）の部分によって延長線Ｌ１，Ｌ２が遮られないように、図３に示されるようにニードル弁２０の外周面におけるシート面２１よりも先端側の部分を中央側に傾斜させ、この傾斜面を先端側傾斜面２２としている。

また、ノズルボディ３０の内周面において、シート当接部３２よりも燃料流動方向下流側（図３における下方）に位置し、先端側傾斜面２２と対向する下流側傾斜面３４を、噴孔３１側の部分ほど先端側傾斜面２２から離間するように傾斜させている。

尚、先端側傾斜面２２及び下流側傾斜面３４は、図３に示されるように延長線Ｌ１，Ｌ２から先端側傾斜面２２までの距離ａ１と、延長線Ｌ１，Ｌ２から下流側傾斜面３４までの距離ａ２とが等しくなるように、その傾斜角度がそれぞれ設定されている。すなわち燃料噴射弁１０にあっては、シート面２１から先端側傾斜面２２までの部分と、シート当接部３２から下流側傾斜面３４までの部分との間に形成される隙間が、延長線Ｌ１，Ｌ２の延伸方向に沿って延びている。

そして、燃料噴射弁１０にあっては、この隙間を通じてサック部３３に流れ込む燃料の流れを噴孔３１に向かって整流させるために、延長線Ｌ１，Ｌ２に沿って延びるこの隙間の長さ「Ｄ」が、開弁位置にあるときのニードル弁２０のリフト量を「Ｈ」としたときに「２×Ｈ＜Ｄ」の関係を満たすように各傾斜面２２，３４の長さを設定している。

また、図３の左側に位置するシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１と、ニードル弁２０を挟んで反対側に位置するシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ２とが噴孔３１の中央付近で交差するように、ニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計している。具体的には、図３の下方に示されるように、噴孔３１の長さを「ｄ」としたときに噴孔３１の入り口から延長線Ｌ１と延長線Ｌ２との交点Ｘまでの距離「ｄｘ」が「（１／３）×ｄ＜ｄｘ＜（２／３）×ｄ」の関係を満たすようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計するようにしている。

以上説明した第１の実施形態によれば、以下の作用効果が得られるようになる。
（１）シート面２１とシート当接部３２との隙間を通じてサック部３３内に流れ込んだ燃料は、隙間の延伸方向、すなわちこの隙間の中心線の延伸方向に流れる。上記第１の実施形態の燃料噴射弁１０にあっては、この中心線の延長線Ｌ１と、ニードル弁２０を挟んで反対側に位置するシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ２とが、途中で遮られずに噴孔３１内で交差するようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計するようにしている。そのため、シート面２１とシート当接部３２との隙間を通じてサック部３３内に流れ込んだ燃料は、サック部３３内で拡散しつつも、主にシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２に沿った方向に流れるようになる。そして、これらの延長線Ｌ１，Ｌ２に沿った方向に向かって流れる燃料の流れは、互いに対向する方向から噴孔３１内に流れ込み、噴孔３１の内部で衝突するようになる。その結果、噴孔３１の内部では燃料の流れに強い乱れが発生し、キャビテーションが生じるようになる。

このように噴孔３１の内部でキャビテーションを発生させることにより、第１の実施形態にかかる燃料噴射弁１０にあっては、キャビテーションが噴孔３１の内部で消滅せずに噴孔３１の出口部分まで到達しやすくなる。そのため、燃料のキャビテーションを利用して噴孔３１の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことができる。

（２）スリット状に形成された噴孔３１の厚さ方向においてニードル弁２０を挟んで位置するシート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２同士を噴孔３１内で交差させるようにしている。そのため、燃料の流れが噴孔３１内で同噴孔３１の厚さ方向から衝突するようになり、噴孔３１から噴射される燃料が噴孔３１の厚さ方向（図３における左右方向）に広がりやすくなる。したがって、扇形のスリット状の噴孔３１を通じて扇状に噴射される燃料噴霧の厚さを厚くすることができ、噴射される燃料の貫徹力を低下させてシリンダ壁面への燃料の付着を抑制することができる。

（３）シート面２１とシート当接部３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２が、ニードル弁２０の外周面における先端側傾斜面２２と、ノズルボディ３０の内周面における下流側傾斜面３４との隙間の中心を通るようにしている。そのため、シート面２１とシート当接部３２の隙間を通じてサック部３３内に導入される燃料はシート面２１とシート当接部３２との隙間よりも燃料流動方向下流側の部分にあってもこの中心線の延伸方向に沿って流れるようになる。すなわち、シート面２１とシート当接部３２との隙間に加えて、先端側傾斜面２２と下流側傾斜面３４とが対向する部分においても燃料の流れを延長線Ｌ１，Ｌ２の延伸方向に整流することができるようになり、燃料の流れをより的確に噴孔３１に向かって導くことができる。

尚、上記第１の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第１の実施形態にあっては、噴孔３１の入り口から延長線Ｌ１と延長線Ｌ２との交点Ｘまでの距離「ｄｘ」が「（１／３）×ｄ＜ｄｘ＜（２／３）×ｄ」の関係を満たすようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計するようにした。これに対して、延長線Ｌ１，Ｌ２が噴孔３１の内部で交差するようになっていれば、噴孔３１内で燃料の流れが衝突し、噴孔３１の内部でキャビテーションが発生するようになる。そのため、延長線Ｌ１，Ｌ２を交差させる位置は噴孔３１の内部であれば、適宜変更することができる。

しかし、シート面２１とシート当接部３２の隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２を噴孔３１内における入り口近傍で交差させると、噴孔３１の入り口側で発生したキャビテーションの大部分が、出口側に到達するまでに消滅してしまい、出口側に堆積したデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そのため、燃料のキャビテーションによって出口側に堆積するデポジットを効果的に除去する上では、噴孔３１内の入り口近傍の部分ではなく、より出口側の部分で中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２が交差するようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計することが望ましい。しかし、噴孔３１内における出口近傍の部分で中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２を交差させるようにした場合には、キャビテーションが発生しても燃料がすぐに噴孔３１の出口から噴射されてしまうため、噴孔３１内に堆積するデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そこで、燃料のキャビテーションによって効果的にデポジットを除去する上では、上記第１の実施形態のように噴孔３１の中央付近で中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２が交差するようにニードル弁２０及びノズルボディ３０の形状を設計することが望ましい。

・尚、上記第１の実施形態にあっては、シート面２１とシート当接部３２との隙間と、この隙間よりも下流側の先端側傾斜面２２及び下流側傾斜面３４が対向する部分の隙間とをあわせた部分の長さＤが、「２×Ｈ＜Ｄ」の関係を満たすようにし、この部分によって燃料の流れを噴孔３１に向かって導くようにしていた。しかしこの部分の長さＤは適宜変更することができる。しかし、燃料の流れを的確に噴孔３１に向かって導く上では、中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２に沿って延びる部分の長さＤを長くすることが望ましいため、上記第１の実施形態のように、例えばこの部分の長さＤが「２×Ｈ＜Ｄ」の関係を満たすようにして、この部分の長さＤを十分に確保することが望ましい。

・上記第１の実施形態にあっては、先端側傾斜面２２及び下流側傾斜面３４を、延長線Ｌ１，Ｌ２から先端側傾斜面２２までの距離ａ１と、延長線Ｌ１，Ｌ２から下流側傾斜面３４までの距離ａ２とが等しくなるように傾斜させ、先端側傾斜面２２と下流側傾斜面３４との隙間によって燃料の流れを噴孔３１に向かって導くようにしていた。これに対して、図４に示されるように先端側傾斜面２２と下流側傾斜面３４とを設けずに、シート面２１とシート当接部３２の長さを長くすることにより、シート面２１とシート当接部３２との隙間の長さＤを「２×Ｈ＜Ｄ」の関係を満たすように設定する構成を採用することもできる。こうした構成を採用すれば、シート面２１とシート当接部３２との隙間を通じて燃料の流れを整流し、シート面２１とシート当接部３２との隙間を通じてサック部３３に流れ込む燃料の流れを好適に噴孔３１に向かって導くことができるようになる。

・上記第１の実施形態では、図２に示されるようにスリット状に延びる扇形の噴孔３１を備える燃料噴射弁１０に本発明を適用したものを例示したが、本発明は、こうした扇形の噴孔３１を有するものに限定されるものではない。すなわち噴孔３１の形状は適宜変更することができる。例えば、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示されるように内周面が全周に亘ってすり鉢状に傾斜している円錐形状の噴孔１３１を有する燃料噴射弁１０にあっても、上記第１の実施形態と同様に本発明を適用することができる。尚、図５（ａ）はすり鉢状の内周面を有する噴孔１３１を備える燃料噴射弁１０の正面図であり、図５（ｂ）は同燃料噴射弁１０のニードル弁２０の先端部近傍を拡大して示す断面図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）にあっては、上記実施形態と同様の構成については同一の符号を付して示している。
（第２の実施形態）
以下、本発明を、各シリンダ内に燃料を直接噴射する直噴型のガソリンエンジンの燃料噴射弁に具体化した第２の実施形態について図６を参照して説明する。尚、図６は本実施形態にかかる燃料噴射弁のニードル弁２２０の先端部近傍を拡大して示す断面図である。

この実施形態にかかる燃料噴射弁は、第１の実施形態にかかる燃料噴射弁１０とニードル弁の先端部の形状及びノズルボディの形状、並びに噴孔の位置が異なるのみであるため、第１の実施形態の燃料噴射弁１０と同様の構成についてはその説明を割愛する。

図６に示されるように、本実施形態にかかる燃料噴射弁のノズルボディ２３０の内部には、ニードル弁２２０のシート面２２１が当接するシート当接部２３２が形成されている。尚、上記第１の実施形態の燃料噴射弁１０と同様に、シート面２２１とシート当接部２３２は、互いに平行になるようにその傾斜角度が揃えられている。

また、ノズルボディ２３０内におけるシート当接部２３２よりも先端側（図６における下方）の部分には、燃料溜まりとしてドーム型のサック部２３３が形成されている。
そして、サック部２３３には、図６の下方に示されるようにノズルボディ２３０の中央からずれた位置に、サック部２３３側からノズルボディ２３０の先端側へと向かって、同ノズルボディ２３０を貫通する噴孔２３１が形成されている。図６に示されるように、この噴孔２３１は、その中心軸線ＣＬがニードル弁２２０及びノズルボディ２３０の中心軸線Ｃに対して所定角度θだけ傾斜している。

本実施形態の燃料噴射弁にあっても、上記第１の実施形態の燃料噴射弁１０と同様に、コイルに通電されているときには、図３に示されるようにニードル弁２２０のシート面２２１がシート当接部２３２から離間した状態となる。その結果、燃料がシート面２２１とシート当接部２３２との隙間を通じてサック部２３３内に流れ込み、噴孔２３１から燃料が噴射されることとなる。

一方、コイルに通電されていないときには、ニードル弁２２０のシート面２２１はノズルボディ２３０のシート当接部２３２に着座する。その結果、サック部２３３への燃料の導入が停止されるようになるため、噴孔２３１からの燃料噴射も停止することとなる。

ところで、本実施形態の燃料噴射弁にあっては、第１の実施形態の燃料噴射弁１０とは異なり、図６に示されるようにニードル弁２２０がリフトされて開弁位置にあるときのシート面２２１とシート当接部２３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２がニードル弁２２０の先端側傾斜面２２２と交わるようになっている。

そこで、本実施形態の燃料噴射弁にあっては、シート面２２１とシート当接部２３２との隙間を通じてサック部２３３内に流れ込む燃料の流れをサック部２３３内で反射させることにより燃料の流れを噴孔２３１に向かって導くようにしている。

具体的には、図６に示されるように、中心軸線Ｃに対して図６における左側に位置するシート面２２１とシート当接部２３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１をニードル弁２２０の先端側傾斜面２２２で反射させることによって描かれる直線Ｌ１１が噴孔２３１内を通るようにニードル弁２２０の先端側傾斜面２２２の傾きを設定している。

また、ニードル弁２２０を挟んで反対側、すなわち図６における右側に位置するシート面２２１とシート当接部２３２との隙間の中心線の延長線Ｌ２をニードル弁２２０の先端側傾斜面２２２で反射させることによって描かれる直線Ｌ２１を更にサック部２３３の内周面で反射させることによって描かれる直線Ｌ２２が、噴孔２３１内で上記の直線Ｌ１１と交差するようにノズルボディ２３０のサック部２３３の形状を設計するようにしている。

以上説明した第２の実施形態によれば、以下の作用効果が得られるようになる。
（１）サック部２３３内においてニードル弁２２０の外周面やノズルボディ２３０の内周面に衝突した燃料の流れは、これらの壁面で反射したようにその方向が変化する傾向がある。そのため、上記第２の実施形態の燃料噴射弁のように、シート面２２１とシート当接部２３２との隙間の中心線の延長線Ｌ１を反射させることにより描かれる直線Ｌ１１が、ニードル弁２２０を挟んで反対側に位置する隙間の中心線の延長線Ｌ２を同サック部２３３内で反射させることにより描かれる直線Ｌ２２と噴孔２３１内で交差するようにニードル弁２２０及びノズルボディ２３０の形状を設計する構成を採用すれば、サック部２３３内に導入される燃料をサック部２３３内で反射させてその流れを噴孔２３１内に導き、更にその流れを噴孔２３１内で衝突させることができるようになる。

このように燃料の流れをサック部２３３内で反射させることにより、この燃料の流れと、ニードル弁２２０を挟んで反対側に位置するシート面２２１とシート当接部２３２との隙間から流れ込んだ燃料の流れとを噴孔２３１内で衝突させるようにすれば、噴孔２３１の内部で燃料の流れに強い乱れが発生し、キャビテーションが生じるようになる。そして、このように噴孔２３１の内部でキャビテーションを発生させることにより、キャビテーションが噴孔２３１の出口部分まで到達するようになり、燃料のキャビテーションを利用して噴孔２３１の出口部分に堆積するデポジットを洗い流すことができる。

尚、燃料の流れがニードル弁２２０の外周面やノズルボディ２３０の内周面で反射するときの入射角及び反射角が小さく、反射面と流れとのなす角が大きい場合には、反射に伴って燃料の流れの方向が大きく変化させられるため、燃料の流速が遅くなってしまう。そのため、燃料の流速を極力遅くさせずに燃料の流れを噴孔２３１に導くためには、反射させるときの入射角及び反射角が極力大きくなるように、すなわち反射面と流れとのなす角が極力小さくなるように、ニードル弁２２０及びノズルボディ２３０の形状を設計することが望ましい。

（２）上記第２の実施形態の燃料噴射弁のようにノズルボディ２３０の先端部の中央からずれた位置に噴孔２３１が形成されている場合には、シート面２２１とシート当接部２３２との隙間と、噴孔２３１との間にニードル弁２２０が存在し、隙間の中心線の延長線Ｌ１，Ｌ２がニードル弁２２０によって遮られてしまう。しかし、上記第２の実施形態の燃料噴射弁のように、サック部２３３内で燃料の流れを反射させる構成を採用すれば、燃料の流れを容易に噴孔２３１内に導き、噴孔２３１内で交差させることができるようになる。

尚、上記第２の実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記第２の実施形態にあっては、噴孔２３１がサック部２３３の中央からずれた位置に設けられている燃料噴射弁に、シート面２２１とシート当接部２３２との隙間を通じて流れ込む燃料の流れをサック部２３３内で反射させて噴孔２３１に導く発明を適用する構成を示した。これに対して、シート面２２１とシート当接部２３２との隙間を通じて流れ込む燃料の流れをサック部２３３内で反射させて噴孔２３１に導く発明は、第１の実施形態の燃料噴射弁１０と同様に噴孔がサック部の中央に設けられている燃料噴射弁にも適用することができる。

・直線Ｌ１１，Ｌ２２が噴孔２３１の内部で交差するようになっていれば、噴孔２３１内で燃料の流れが衝突し、噴孔２３１の内部でキャビテーションが発生するようになるため、直線Ｌ１１，Ｌ２２を交差させる位置（図６における交点Ｙ）は、噴孔２３１の内部であれば適宜変更することができる。

しかし、直線Ｌ１１，Ｌ２２を噴孔２３１内における入り口近傍で交差させると、噴孔２３１の入り口側で発生したキャビテーションの大部分が、出口側に到達するまでに消滅してしまい、出口側に堆積したデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そのため、燃料のキャビテーションによって出口側に堆積するデポジットを効果的に除去する上では、噴孔２３１内の入り口近傍の部分ではなく、より出口側の部分で中心線の直線Ｌ１１，Ｌ２２が交差するようにニードル弁２２０及びノズルボディ２３０の形状を設計することが望ましい。しかし、噴孔２３１内における出口近傍の部分で直線Ｌ１１，Ｌ２２を交差させるようにした場合には、キャビテーションが発生しても燃料がすぐに噴孔２３１の出口から噴射されてしまうため、噴孔２３１内に堆積するデポジットを効果的に除去することができなくなってしまう。そこで、燃料のキャビテーションによって効果的にデポジットを除去する上では、上記第１の実施形態と同様に、噴孔２３１の中央付近で直線Ｌ１１，Ｌ２２が交差するようにニードル弁２２０及びノズルボディ２３０の形状を設計することが望ましい。

・上記第２の実施形態にあっては、図６における左側に位置するシート面２２１とシート当接部２３２との隙間を通じて流れ込む燃料を先端側傾斜面２２２で反射させる一方、図６における右側に位置する隙間を通じて流れ込む燃料を先端側傾斜面２２２及びサック部２３３の内周面で反射させて燃料を噴孔２３１内に導く構成を示した。これに対して、燃料の流れを反射させる経路は適宜変更することができる。しかし、燃料を反射させる度に燃料の流れには乱れが生じ、燃料の流速は遅くなる。そのため、噴孔２３１に燃料の流れを導くまでに反射させる回数が極力少なくなるように燃料を反射させる経路を設定することが望ましい。

その他、上記各実施形態に共通して変更可能は要素としては次のようなものがある。
・上記各実施形態にあっては、本発明にかかる燃料噴射弁を直噴型のガソリンエンジンの燃料噴射弁として具体化した例を示したが、本発明にかかる燃料噴射弁は、ガソリンエンジンに限定して適用されるものではなく、また、直噴型のエンジンに限定されるものでもない。すなわち、本発明の燃料噴射弁は、内燃機関の吸気ポート内に燃料を噴射するポート噴射型の燃料噴射弁や、ディーゼルエンジンの燃料噴射弁に適用することもできる。

１０…燃料噴射弁、１１…ハウジング、１２…コア、１３…可動コア、１４…スプリング、１５…コイル、２０…ニードル弁、２１…シート面、２２…先端側傾斜面、３０…ノズルボディ、３１…噴孔、３２…シート当接部、３３…サック部、３４…下流側傾斜面、３５…空間、１３１…噴孔、２２０…ニードル弁、２２１…シート面、２２２…先端側傾斜面、２３０…ノズルボディ、２３１…噴孔、２３２…シート当接部、２３３…サック部。

Claims (7)

1. 噴孔が形成されたサック部を先端部に有するノズルボディと、同ノズルボディ内に中心軸線延伸方向に変位可能に収容されたニードル弁とを備え、前記ノズルボディのシート当接部に着座している前記ニードル弁を前記中心軸線延伸方向に変位させて前記ニードル弁のシート面を前記シート当接部から離間させることにより、前記シート面と前記シート当接部との隙間を通じて前記サック部内に燃料を導入し、前記噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、
   前記ニードル弁が開弁位置にあるときの前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線が、途中で遮られずに、前記ニードル弁を挟んで反対側に位置する前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線と前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、その開口面積が燃料流動方向下流側に向かって次第に大きくなるように長手方向端部に位置する側壁が傾斜した扇形のスリット状に形成されており、
   同燃料噴射弁にあっては、前記噴孔の厚さ方向において前記ニードル弁を挟んで位置する前記隙間の中心線の延長線同士が前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 噴孔が形成されたサック部を先端部に有するノズルボディと、同ノズルボディ内に中心軸線延伸方向に変位可能に収容されたニードル弁とを備え、前記ノズルボディのシート当接部に着座している前記ニードル弁を前記中心軸線延伸方向に変位させて前記ニードル弁のシート面を前記シート当接部から離間させることにより、前記シート面と前記シート当接部との隙間を通じて前記サック部内に燃料を導入し、前記噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、
   前記ニードル弁が開弁位置にあるときの前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線を前記サック部内で反射させることにより描かれる直線が、前記ニードル弁を挟んで反対側に位置する前記シート面と前記シート当接部との隙間の中心線の延長線を同サック部内で反射させることにより描かれる直線と前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
4. 請求項３又に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、その開口面積が燃料流動方向下流側に向かって次第に大きくなるように長手方向端部に位置する側壁が傾斜した扇形のスリット状に形成されており、
   同燃料噴射弁にあっては、前記噴孔の厚さ方向において前記ニードル弁を挟んで位置する前記隙間の中心線の延長線を反射させることによって描かれる前記直線同士が前記噴孔内で交差するように前記ニードル弁及び前記ノズルボディの形状が設計されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、
   前記ニードル弁の外周面における前記シート面と隣接する部分及び前記ノズルボディの内周面における前記シート当接部と隣接する部分のうち、前記シート面及び前記シート当接部よりも燃料流動方向下流側の部分は、前記中心線の延長線から前記ニードル弁の外周面までの距離と前記中心線の延長線から前記ノズルボディの内周面までの距離とが等しくなるように前記中心線の延長線に沿って延びている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、前記ノズルボディの中心軸線に沿って延びるように同ノズルボディの先端部の中央に形成されている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
7. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、前記ノズルボディの先端部の中央からずれた位置に開口し、同ノズルボディの中心軸線延伸方向に対して傾斜して延びている
   ことを特徴とする燃料噴射弁。

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