JP2024010724A - 燃料噴射弁及び燃料噴射弁の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、弁部の下流側に形成されるデッドボリュームを小さくすることができる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体及び弁座と、弁体及び弁座の下流側に設けられた旋回用通路及び燃料噴射孔２２０と、を備え、旋回用通路は、燃料の旋回流路が形成された旋回室２１２と、旋回室２１２の上流側に接続された横方向通路２１１と、を有し、燃料噴射孔２２０は、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉが旋回室２１２の底面２１２ｄに開口するように形成されると共に、入口開口２２０ｉの側から出口開口２２０ｏの側に向かって先細りとなる形状に形成される。【選択図】図４

Description

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及びその製造方法に関する。

特許文献１には、旋回用通路、旋回室、燃料噴射孔、及び凹部（バッファ）を有する燃料噴射弁が記載されている（段落００３６参照）。この燃料噴射弁は、凹部（バッファ）を設けることで、燃料噴射孔の内部や出口部における燃料の液膜分布を対称な形状にしている（段落００６６及び図５，６参照）。一方、燃料噴射孔は、その入口から出口まで、直径が同じ大きさに形成されている（図４，５参照）。

特開２０１２－１５４２６４号公報

特許文献１では、燃料噴射孔の内部や出口部における燃料の液膜分布を対称な形状にすることに配慮しているものの、燃料の流速を増加することについての配慮が十分に成されているとは言えない。

本発明の目的は、燃料噴射孔の内部で燃料の流速を増加することができる燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に適した製造方法を提供することにある。

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体及び弁座と、
前記弁体及び前記弁座の下流側に設けられた旋回用通路及び燃料噴射孔と、
を備え、
前記旋回用通路は、燃料の旋回流路が形成された旋回室と、前記旋回室の上流側に接続された横方向通路と、を有し、
前記燃料噴射孔は、当該燃料噴射孔の入口開口が前記旋回室の底面に開口するように形成されると共に、前記入口開口の側から出口開口の側に向かって先細りとなる形状に形成される。

また、上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁の製造方法は、
協働して燃料通路の開閉を行う弁体及び弁座と、
前記弁体及び前記弁座の下流側に設けられた旋回用通路及び燃料噴射孔と、
を備え、
前記旋回用通路は、燃料の旋回流路が形成された旋回室と、前記旋回室の上流側に接続された横方向通路と、を有し、
前記燃料噴射孔は、当該燃料噴射孔の入口開口が前記旋回室の底面に開口するように形成される燃料噴射弁の製造方法であって、
前記旋回室、前記横方向通路及び前記燃料噴射孔は、プレス加工により形成され、
前記燃料噴射孔は、前記入口開口の側から出口開口の側に向かって先細りとなる形状に形成される。

本発明によれば、燃料噴射弁において、燃料噴射孔の内部で燃料の流速を増加することができる。そして、噴射される燃料の分裂を促進することができ、燃料噴霧の微粒化を向上することができる。また、この燃料噴射弁に適した製造方法を提供することができる。

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（図３のII－II矢視断面図）である。 図２の矢印III方向から見たノズルプレート２１ｎの平面図である。 横方向通路、旋回室及び燃料噴射孔を拡大して示す平面図（図３に示すIV部の拡大平面図）である。 図４のV－V矢視断面を示す断面図である。 図４のV－V矢視断面の部分の加工方法を示す概略図である。 燃料噴射弁１が搭載された内燃機関１００の断面図である。

本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。

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。

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、後述する筒状体５の中心軸線に一致している。また、中心軸線１ａは、後述する弁座１５ｂの中心線とも一致している。

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、上端部を基端部と呼び、下端部を先端部と呼ぶことにする。基端部及び先端部という呼び方は、燃料の流れ方向に基づいている。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を基準とするもので、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必ずしも一致しない。

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。

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。

筒状体５の先端部には、弁体１７と弁座部材１５（弁座１５ｂ）とからなる弁部７が構成されている。弁座部材１５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。

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。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の開口を塞いでいる。なお弁体収容孔１５ａは、ノズルプレート２１ｎに設けられた燃料噴射孔２２０を通じて、燃料噴射弁１の外部に連通している。

本実施例では、弁座部材１５とノズルプレート２１ｎと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部２３により、固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔２２０が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に圧入した上で、レーザ溶接により筒状体５に固定してもよい。

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。この切欠き面１７ａは板座部材１５の内周面（ガイド面）１５ｃ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、ボール弁以外で弁体１７を構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。

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とは燃料を噴射するためのノズル部を構成する。弁部７が構成されるノズル部本体側の先端面に、燃料噴射孔２２０や旋回用通路２１０（横方向通路２１１及び旋回室２１２）が形成されたノズルプレート２１ｎ（図４参照）が接合される構成である。

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。

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等により固定されている。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。

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（ロッド部）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。小径部２７ｂは可動鉄心２７ａと弁体１７とを接続する接続部を構成する。

可動子２７は弁体１７を開閉弁方向（弁軸心方向）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と接触し、可動鉄心２７ａの外周面が筒状体５の内周面に接触する。これにより、可動子２７は、中心軸線１ａに沿う方向（開閉弁方向）における移動を、弁軸心方向（中心軸線１ａに沿う方向）に離れた２点で案内される。

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、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。

ヨーク３３は、磁性を有する金属材料で構成され、電磁コイル２９の外周側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。ヨーク３３は、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る磁束の磁路を構成する。

固定鉄心２５の貫通孔２５ａ内に固定されたアジャスタ（調整子）３５と可動鉄心２７ａとの間に、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する。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５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。

筒状体５の先端部には、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７参照）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。

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がモールドされている。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。

次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。

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。本実施例では、ギャップδは可動子２７（すなわち弁体１７）の開弁時のストロークに等しい。

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磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを介して対向する固定鉄心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２７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に至る。

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段階で、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を閉弁して静止した状態に至る。

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（図３のII－II矢視断面図）である。図３は、図２の矢印III方向から見たノズルプレート２１ｎの平面図である。

なお、図３の平面図は、ノズルプレート２１ｎを燃料噴射孔の入口側から見た平面図であり、ノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕ側の平面図である。上端面２１ｎｕは弁座部材１５の先端面１５ｔと対向する面である。上端面２１ｎｕに対して反対側の端面を下端面２１ｎｂと呼ぶ。また、本実施例では、可動子２７の中心軸線（弁軸心）２７ｌが燃料噴射弁１の中心軸線１ａと完全に重なった状態を示している。

本実施例では、図２に示すように、ノズルプレート２１ｎは両端面が平面で構成された板状部材で構成され、上端面２１ｎｕと下端面２１ｎｂとは平行である。すなわち、ノズルプレート２１ｎは板厚が均一な平板で構成されている。なお、本実施例では、中心軸線１ａがノズルプレート２１ｎの中心２１ｎｏでノズルプレート２１ｎと交差するように、燃料噴射弁１が構成されている。

弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔは、中心軸線１ａに垂直な平らな面（平坦面）で構成されている。弁座部材１５の先端面１５ｔにはノズルプレート２１ｎが接合されており、先端面１５ｔはノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕと当接している。

ノズルプレート２１ｎには、図３に示すように、横方向通路２１１－１，２１１－２，２１１－３，２１１－４、旋回室（スワール室）２１２－１，２１２－２，２１２－３，２１２－４及び燃料噴射孔２２０－１，２２０－２，２２０－３，２２０－４が形成されている。

横方向通路２１１－１，２１１－２，２１１－３，２１１－４及び旋回室（スワール室）２１２－１，２１２－２，２１２－３，２１２－４は、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔２２０から旋回燃料を噴射するための旋回用通路２１０－１，２１０－２，２１０－３，２１０－４を構成する。

本実施例では、図３に示すように、旋回用通路２１０－１は横方向通路２１１－１と旋回室２１２－１とで構成され、旋回用通路２１０－２は横方向通路２１１－２と旋回室２１２－２とで構成され、旋回用通路２１０－３は横方向通路２１１－３と旋回室２１２－３とで構成され、旋回用通路２１０－４は横方向通路２１１－４と旋回室２１２－４とで構成される。そして、旋回用通路２１０－１と燃料噴射孔２２０－１とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路２１０－２と燃料噴射孔２２０－２とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路２１０－３と燃料噴射孔２２０－３とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路２１０－４と燃料噴射孔２２０－４とが一つの燃料通路を形成している。

本実施例では、旋回用通路と燃料噴射孔とからなる４組の燃料通路はそれぞれが同様に構成されるため、これらを区別せず、旋回用通路２１０、横方向通路２１１、旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０として、説明する。各組で構成を変える場合は、適宜説明する。

旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０は４組に限らず、２組或いは３組であってもよく、５組以上設けられてもよい。或いは、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０を１組だけにしてもよい。

図２に示すように、弁座部材１５には、円錐状（円錐台状）の弁座面１５ｂが下流側に向かって縮径するように形成されている。弁座面１５ｂの下流端は燃料導入孔３００に接続されている。燃料導入孔３００の下流端は弁座部材１５の先端面１５ｔに開口している。燃料導入孔３００は旋回用通路２１０に燃料を導入する燃料通路を構成する。

旋回用通路２１０は、燃料導入孔３００から燃料の供給を受けるために、横方向通路２１１の上流端部が燃料導入孔３００の開口面に対向して設けられている。本実施例では、図３に示すように、４組の横方向通路２１１－１，２１１－２，２１１－３，２１１－４は上流端部がノズルプレート２１ｎの中心２１ｎｏ部において連通する構成であるが、各横方向通路２１１－１，２１１－２，２１１－３，２１１－４を独立させて構成してもよい。

本実施例では、図２に示すように、一枚の板状部材で構成したノズルプレート２１ｎに、横方向通路２１１、旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０の全てを形成している。ノズルプレート２１ｎは、例えば厚さ方向に分割するなどして、複数のプレートで構成することができる。例えば、横方向通路２１１及び旋回室２１２を一枚のプレートに形成し、燃料噴射孔２２０を別のプレートに形成する。そしてこれら二枚のプレートを積層して、ノズルプレート２１ｎを構成してもよい。

また、本実施例では、図２に示すように、燃料噴射孔２２０は中心軸線１ａに平行に形成されているが、中心軸線１ａに対して傾斜させてもよい。傾斜方向を異ならせることにより、複数の方向に燃料を噴射するようにしてもよい。

本実施例では、４組の燃料通路は、それぞれがノズルプレート２１ｎの中心２１ｎｏ側から径方向外側に向かって放射状に形成されている。すなわち、横方向通路２１１は、ノズルプレート２１ｎの中心２１ｎｏ側から外周側に向けて放射状に設けられ、ノズルプレート２１ｎの径方向に延設されている。また、それぞれの燃料通路は周方向に９０°の角度間隔で形成されている。

ここで、図４を参照して、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０の構成について、詳細に説明する。図４は、横方向通路２１１、旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０を拡大して示す平面図（図３に示すIV部の拡大平面図）である。

本実施例では、図４の平面図（中心軸線１ａに垂直な平面図）上において、旋回室２１２の内周壁（側壁）２１２ｃは、上流側端部から下流側端部に向かって、旋回室２１２の中心との距離が小さくなるように渦巻き形状に形成されている。内周壁２１２ｃの上流側端部は、点２１２ｃｓ１と点２１２ｃｓ２とを結ぶ線分の位置であり、下流側端部は点２１２ｃｅ１と点２１２ｃｅ２とを結ぶ線分の位置である。すなわち、４つの点２１２ｃｓ１，２１２ｃｓ２，２１２ｃｅ１，２１２ｃｅ２に囲まれた面Ｓ１が、旋回室２１２と横方向通路２１１との境界面となる。

なお、渦巻き形状としては、例えば、半径Ｒの異なる複数の円弧を接続したり、インボリュート曲線を採用したりすることができる。また、旋回室２１２の内周壁２１２ｃは、渦巻き形状に限らず、半径Ｒが一定の円弧を描くように形成してもよい。

燃料噴射孔２２０は旋回室２１２の底面２１２ｄに開口する。本実施例では、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心を旋回室２１２の中心と一致させているため、Ｏ１は入口開口２２０ｉの中心でもある。旋回室２１２の内周壁２１２ｃと燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉとの間には燃料の旋回流路が形成されている。すなわち、旋回室２１２は、燃料噴射孔２２０の入口開口面２２０ｉが開口する底面２１２ｄと、底面２１２ｄの周囲に設けられた渦巻き形状の内周壁２１２ｃと、を有し、入口開口面２２０ｉの周囲に燃料の旋回流路が形成される。なお、旋回室２１２の底面２１２ｄは、ノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕに平行な平面で構成される。

燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心は、旋回室２１２の中心Ｏ１と一致している必要はなく、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心を旋回室２１２の中心Ｏ１から外れた位置に配置してもよい。

横方向通路２１１は、旋回室２１２の中心Ｏ１に対してオフセットするように旋回室２１２に接続されている。このため、横方向通路２１１は、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心に対してもオフセットしている。すなわち横方向通路２１１は、その中心線２１１ａが旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心Ｏ１に対してオフセットしている。

横方向通路２１１の通路幅は、上流側から下流側（旋回室２１２側）に向かって一定の大きさに形成されている。すなわち横方向通路２１１は、中心線２１１ａに沿う方向において、その通路幅が一定に形成されている。横方向通路２１１の底面２１１ｄは、旋回室２１２の底面２１２ｄと共に、１つの平面を成すように、形成されている。このため、横方向通路２１１の底面２１１ｄは、その幅Ｗ２１１ｄが上流側から下流側（旋回室２１２側）に向かって一定の大きさに形成されている。

ただし、横方向通路２１１は、中心線２１１ａに沿う方向において、その通路幅が変化していてもよい。

横方向通路２１１は、一方の側壁（側面）２１１ｂ、他方の側壁（側面）２１１ｃ及び底面２１１ｄがノズルプレート２１ｎによって構成され、横方向通路２１１の上面（天井面）２１１ｅ（図２参照）は、弁座部材１５の下端面１５ｔで構成される。

横方向通路２１１の通路幅は、一方の側壁２１１ｂと他方の側壁２１１ｃとの間隔寸法であるが、本実施例では、一方の側壁２１１ｂと他方の側壁２１１ｃとは横方向通路２１１の底面２１１ｄに対して垂直でなく、底面２１１ｄに垂直な線（例えば中心軸線１ａ）に対して傾斜した傾斜面を成すように構成されているため、一方の側壁２１１ｂと他方の側壁２１１ｃとの間隔は横方向通路２１１の底面２１１ｄから垂直方向に離れるに従って大きくなる。すなわち、側壁２１１ｂと側壁２１１ｃとは、底面２１１ｄから弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔに向かうに従って、その間隔が大きくなるように形成されている。

横方向通路２１１の底面２１１ｄと側壁２１１ｂとの境界線の延長線（第１延長線）２１１ｂａと、横方向通路２１１の底面２１１ｄと側壁２１１ｃとの境界線の延長線（第２延長線）２１１ｃａとを仮想した場合に、延長線２１１ｃａは延長線２１１ｂａに対して燃料噴射孔２２０の入口開口面２２０ｉの中心Ｏ１側にあり、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉは延長線２１１ｃａを越えて延長線２１１ｂａの側（内周壁２１２ｃの上流側端部の側）にはみ出すように形成されている。

一方、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏは、延長線２１１ｃａに対して、延長線２１１ｂａの側とは反対側に収まるように形成されている。すなわち、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏは、延長線２１１ｃａに対して、横方向通路２１１の側壁２１１ｂの上端縁の延長線２１１ｃｂの側（内周壁２１２ｃの下流側端部の側）に収まるように形成されている。また、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏは、延長線２１１ｃｂを越えて延長線２１１ｃａの側にはみ出すように形成されている。

燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉは延長線２１１ｃａを越えて延長線２１１ｂａの側にはみ出すように形成されていることにより、横方向通路２１１を流下してきた燃料の一部は、旋回室２１２を旋回することなく、延長線２１１ｃａを越えて延長線２１１ｂａの側にはみ出した入口開口２２０ｉから直接、燃料噴射孔２２０に流入する。

本実施例では、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏが延長線２１１ｃａに対して延長線２１１ｃｂの側に収まるように形成されていることにより、延長線２１１ｃａから延長線２１１ｂａ側への入口開口２２０ｉのはみ出し量を抑えるように調整し、燃料に付与される旋回力の低下を抑制することができる。

また、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏが延長線２１１ｃｂを越えて延長線２１１ｃａの側にはみ出すように形成されていることにより、横方向通路２１１における下流側に延長した範囲Ｗ２１１内に、出口開口２２０ｏを配置することができる。これにより、旋回室２１２を旋回することなく、直接、燃料噴射孔２２０に流入する燃料の効果を得ることができる。

次に、図４と共に図５を参照して、旋回室２１２及び燃料噴射孔２２０の構成について、詳細に説明する。図５は、図４のV－V矢視断面を示す断面図である。

旋回室２１２の内周壁２１２ｃは、底面２１２ｄに対して垂直ではなく、底面２１２ｄに垂直な線（例えば中心軸線１ａ）に対して傾斜した傾斜面として形成されている。この場合、旋回室２１２の内周壁２１２ｃは、底面２１２ｄ側に対して弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔ側が、旋回室２１２の中心（中心線）Ｏ１からより離れる向きに傾斜している。すなわち、旋回室２１２の内周壁２１２ｃは、底面２１２ｄ側から垂直方向に離れるに従って、燃料噴射孔の入口開口から離れる向きに傾斜している。弁座部材１５の先端面１５ｔの位置は、図５では、ノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕの位置とほぼ一致する。

旋回室２１２の内周壁２１２ｃの上流側端部２１２ｃｓ１，２１２ｃｓ２における傾斜は、上述した横方向通路２１１の側壁２１１ｂの傾斜と一致し、内周壁２１２ｃを構成する傾斜面と側壁２１１ｂの傾斜面とが連続した傾斜面を成す。内周壁２１２ｃの下流側端部２１２ｃｅ１，２１２ｃｅ２は、図４に示すように、接続部２１１ｆを介して横方向通路２１１の側壁２１１ｃに接続される。本実施例では、内周壁２１２ｃの傾斜角（底面２１２ｄに垂直な線に対する傾斜角）は、上流側端部２１２ｃｓ１，２１２ｃｓ２から下流側端部２１２ｃｅ１，２１２ｃｅ２まで一定の大きさであるが、変化させてもよい。

旋回室２１２は、上述したような構成により、旋回室２１２の中心線Ｏ１に垂直な断面の面積（断面積）が、弁座部材１５の先端面１５ｔの位置又はノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕの位置から旋回室２１２の底面２１２ｄに向かって漸減するように形成されている。

燃料噴射孔２２０は、その断面積が入口開口２２０ｉ側から出口開口２２０ｏ側に向かって漸減するように、形成されている。すなわち、燃料噴射孔２２０は、入口開口２２０ｉ側から見た内周面２２０ｃが、燃料の流れ方向に沿って先細りとなる形状に形成されている。すなわち、燃料噴射孔２２０は、入口開口２２０ｉ側から見て、テーパー形状（テーパー面）を成す。或いは、燃料噴射孔２２０は、入口開口２２０ｉ側から出口開口２２０ｏ側に向かって先細りとなる形状に形成されている。このため、燃料噴射孔２２０の内周面２２０ｃは、燃料噴射孔２２０の中心線に対して傾斜している。

本実施例では、燃料噴射孔２２０の中心線は、中心線Ｏ１に一致している。すなわち、燃料噴射孔２２０は、その中心線Ｏ１がノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕ及び旋回室２１２の底面２１２ｄに垂直となるように、形成されている。ただし、燃料噴射孔２２０の中心線Ｏ１は、ノズルプレート２１ｎの上端面２１ｎｕ及び旋回室２１２の底面２１２ｄに対して傾斜していてもよい。

燃料噴射孔２２０の内周面２２０ｃは、その傾斜により、上流から来た燃料をすり鉢のように出口開口２２０ｏ側へ誘導することが可能となり、また、出口開口２２０ｏ付近で最も断面積が絞られる形状となるため、燃料の流速を増加させて、燃料の分裂を促進させることができる。その結果、燃料噴射弁１から噴射される燃料噴霧の微粒化を促すことができ、エンジンの燃焼効率の改善を図ることができる。

本実施例では、旋回室２１２の内周壁２１２ｃも燃料噴射孔２２０の中心線Ｏ１に対して傾斜しており、中心線Ｏ１に対する旋回室２１２の内周壁２１２ｃの傾斜方向は、燃料噴射孔２２０の内周面２２０ｃの傾斜方向と同じである。このため、旋回室２１２を旋回する燃料の燃料噴射孔２２０への流入を円滑にし、燃料噴射孔２２０に流入する燃料の流速を高めることができる。この場合、旋回室２１２の内周壁２１２ｃが傾斜していることで、旋回室２１２の底面２１２ｄの幅Ｗ２１２ｄが小さくなり、旋回室２１２を旋回する燃料の燃料噴射孔２２０への流入を円滑にする効果が向上する。

図６を参照して、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０の加工方法について説明する。図６は、図４のV－V矢視断面の部分の加工方法を示す概略図である。

本実施例では、ノズルプレート２１ｎにプレス加工を行って、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０を形成する。プレス加工には、上金型（第１金型）３０１と下金型（第２金型）３０２とを用いる。上金型３０１は、旋回室２１２の内周壁２１２ｃを形成するプレス面３０１ａと、旋回室２１２の底面２１２ｄを形成するプレス面３０１ｂと、燃料噴射孔２２０の内周面２２０ｃを形成すると共に燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏを打ち抜くプレス面３０１ｃと、を有する。下金型３０２は、旋回室２１２の内周壁２１２ｃの外側面を形成するプレス面３０２ａと、旋回室２１２の底面２１２ｄの外側面を形成するプレス面３０２ｂと、燃料噴射孔２２０の内周面２２０ｃの外側面を形成するプレス面３０２ｃと、燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏを打ち抜くための穴３０２ｄと、を有する。その他、上金型３０１と下金型３０２とには、横方向通路２１１をプレス加工するための図示しないプレス面が設けられる。

本実施例では、上金型３０１と下金型３０２とを用いてノズルプレート２１ｎにプレス加工を行い、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０を形成する。旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０をエンドミルによる切削加工により形成する場合、切削加工に多大な加工時間を要していた。本実施例では、旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０をプレス加工で形成することにより、加工時間を格段に短縮することが可能となる。また、プレス加工時の上金型の抜き角度を旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０に転写することで、上述した横方向通路２１１の側壁２１１ｂ及び側壁２１１ｃの傾斜面と、旋回室２１２の内周壁２１２ｃの傾斜面と、燃料噴射孔２２０のテーパー面とを、同時に形成することができる。

図７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７は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関１００の断面図である。

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。

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。

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。

上述した実施例の燃料噴射弁１は、下記特徴を有する。
（１）協働して燃料通路の開閉を行う弁体１７及び弁座１５ｂと、
弁体１７及び弁座１５ｂの下流側に設けられた旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０と、
を備え、
旋回用通路２１０は、燃料の旋回流路が形成された旋回室２１２と、旋回室２１２の上流側に接続された横方向通路２１１と、を有し、
燃料噴射孔２２０は、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉが旋回室２１２の底面２１２ｄに開口するように形成されると共に、入口開口２２０ｉの側から出口開口２２０ｏの側に向かって先細りとなる形状に形成されている。

（２）旋回室２１２の内周壁２１２ｃは、旋回室２１２の底面２１２ｄの側から垂直方向に離れるに従って、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉから離れる向きに傾斜した傾斜面で構成される。

（３）横方向通路２１１の両側壁２１１ｂ、２１１ｃは、横方向通路２１１の底面２１１ｄから垂直方向に離れるに従って、横方向通路２１１の通路幅が大きくなるように傾斜した傾斜面で構成される。

（４）横方向通路２１１の底面２１１ｄと横方向通路２１１の一方の側壁２１１ｂとの境界線の延長線である第１延長線２１１ｂａと、横方向通路２１１の底面２１１ｄと横方向通路２１１の他方の側壁２１１ｃとの境界線の延長線である第２延長線２１１ｃａと、を仮想した場合に、
第２延長線２１１ｃａは、第１延長線２１１ｂａに対して、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉの中心Ｏ１側にあり、
燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉは、第２延長線２２０ｃａを越えて第１延長線２１１ｂａの側にはみ出すように形成されている。

（５）燃料噴射孔２２０の出口開口２２０ｏは、第２延長線２２０ｃａに対して、第１延長線２２０ｂａの側とは反対側に収まるように形成されている。

（６）弁座１５ｂが形成された弁座部材１５と、
弁座部材１５の先端面１５ｔに取り付けられるノズルプレート２１ｎと、
を備え、
旋回室２１２、横方向通路２１１及び燃料噴射孔２２０は、ノズルプレート２１ｎの弁座部材１５の先端面１５ｔと対向する面２１ｎｕに形成されている。

上述した実施例の燃料噴射弁１は、下記製造方法により製造される。

協働して燃料通路の開閉を行う弁体１７及び弁座１５ｂと、
弁体１７及び弁座１５ｂの下流側に設けられた旋回用通路２１０及び燃料噴射孔２２０と、
を備え、
旋回用通路２１０は、燃料の旋回流路が形成された旋回室２１２と、旋回室２１２の上流側に接続された横方向通路２１１と、を有し、
燃料噴射孔２２０は、燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉが旋回室２１２の底面２１２ｄに開口するように形成される燃料噴射弁１の製造方法であって、
旋回室２１２、横方向通路２１１及び燃料噴射孔２２０は、プレス加工により形成され、
燃料噴射孔２２０は、入口開口２２０ｉの側から出口開口２２０ｏの側に向かって先細りとなる形状に形成される。

なお、本発明は上記した実施例及び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、或いは一部の構成の入れ替えを行うことが可能である。

１…燃料噴射弁、１ａ…弁軸心（中心軸線）、１５ｂ…弁座、１７…弁体、２１０…旋回用通路、２１１…横方向通路、２１１ｂ…横方向通路２１１の一方の側壁、２１１ｂａ…第１延長線、２１１ｃ…横方向通路２１１の他方の側壁、２１１ｃａ…第２延長線、２１１ｄ…横方向通路２１１の底面、２１２…旋回室、２１２ｃ…旋回室２１２の内周壁、２１２ｄ…旋回室２１２の底面、２２０…燃料噴射孔、２２０ｃ…燃料噴射孔２２０の内周面、２２０ｉ…燃料噴射孔２２０の入口開口、２２０ｏ…燃料噴射孔２２０の出口開口、Ｏ１…燃料噴射孔２２０の入口開口面２２０ｉの中心。

Claims (7)

1. 協働して燃料通路の開閉を行う弁体及び弁座と、
   前記弁体及び前記弁座の下流側に設けられた旋回用通路及び燃料噴射孔と、
   を備え、
   前記旋回用通路は、燃料の旋回流路が形成された旋回室と、前記旋回室の上流側に接続された横方向通路と、を有し、
   前記燃料噴射孔は、当該燃料噴射孔の入口開口が前記旋回室の底面に開口するように形成されると共に、前記入口開口の側から出口開口の側に向かって先細りとなる形状に形成されている燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記旋回室の内周壁は、当該旋回室の底面の側から垂直方向に離れるに従って、前記燃料噴射孔の前記入口開口から離れる向きに傾斜した傾斜面で構成される燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記横方向通路の両側壁は、当該横方向通路の底面から垂直方向に離れるに従って、当該横方向通路の通路幅が大きくなるように傾斜した傾斜面で構成される燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記横方向通路の前記底面と前記横方向通路の一方の側壁との境界線の延長線である第１延長線と、前記横方向通路の前記底面と前記横方向通路の他方の側壁との境界線の延長線である第２延長線と、を仮想した場合に、
   前記第２延長線は、前記第１延長線に対して、前記燃料噴射孔の前記入口開口の中心側にあり、
   前記燃料噴射孔の前記入口開口は、前記第２延長線を越えて前記第１延長線の側にはみ出すように形成されている燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記燃料噴射孔の出口開口は、前記第２延長線に対して、前記第１延長線の側とは反対側に収まるように形成されている燃料噴射弁。
6. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁座が形成された弁座部材と、
   前記弁座部材の先端面に取り付けられるノズルプレートと、
   を備え、
   前記旋回室、前記横方向通路及び前記燃料噴射孔は、前記ノズルプレートの前記弁座部材の先端面と対向する面に形成されている燃料噴射弁。
7. 協働して燃料通路の開閉を行う弁体及び弁座と、
   前記弁体及び前記弁座の下流側に設けられた旋回用通路及び燃料噴射孔と、
   を備え、
   前記旋回用通路は、燃料の旋回流路が形成された旋回室と、前記旋回室の上流側に接続された横方向通路と、を有し、
   前記燃料噴射孔は、当該燃料噴射孔の入口開口が前記旋回室の底面に開口するように形成される燃料噴射弁の製造方法であって、
   前記旋回室、前記横方向通路及び前記燃料噴射孔は、プレス加工により形成され、
   前記燃料噴射孔は、前記入口開口の側から出口開口の側に向かって先細りとなる形状に形成される燃料噴射弁の製造方法。

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