JP4595924B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

燃料噴射弁としては、例えば内燃機関の燃焼室に直接に燃料噴射するものが知られている（特許文献１参照）。

特許文献１では、燃料噴射弁の噴孔から噴射される燃料を、内部に中空部を有した略中空円錐状の噴霧膜状体（以下、中空噴霧）に形成する技術が開示されている。この技術では、燃料噴射弁先端に、複数の噴孔が形成された噴孔プレートが設けられており、その噴孔プレートに所定配置された複数の噴孔から噴射される噴流群によって、中空噴霧が形成されている。

なお、一般に、中空噴霧の形状を示す方法として、例えば中空円錐状の噴霧膜において、中空部を挟んで、両側に配置された噴霧膜間の開き角を形状の指標に用いており、中空噴霧の開き角を、いわゆる噴霧角と呼んでいる。

また、一般に、噴孔出口から噴射される燃料噴流は、燃料噴流の周囲空気との摩擦により燃料が微粒化するとともに、摩擦を生じた空気およびその周りの周囲空気が燃料噴流によって持ち去られる。
特開２００５−２８２４２０号公報

しかしながら、従来技術では、中空噴霧の噴霧膜内側にある中空部では、噴霧膜外側の雰囲気空気に比べて圧力が低下するため、上記所定の噴孔配置によっては噴霧角が縮むので、中空噴霧の形状が所定の噴霧形状にならないという問題がある。場合によっては、噴霧角の縮みが大きく中空噴霧形状が所定の形状にならないと、例えば点火位置に点火可能な混合気を形成できない等のおそれがある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃料を噴射し、中空噴霧を形成するものにおいて、中空噴霧の噴射角の縮みを抑制することを目的とする。

また、別の目的は、中空噴霧の噴射角の縮みを抑制するとともに、中空噴霧を形成するための噴孔配置の自由度が確保可能な燃料噴射弁を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。

即ち、請求項１乃至９に記載の発明では、先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有し、噴孔より噴射した燃料により中空噴霧を形成する燃料噴射弁において、
先端部には、噴孔の出口間に、空気を導くための空気導入口が設けられていることを特徴とする。

これによると、燃料噴射弁の先端部には、噴孔の出口間に空気を導くための空気導入口が設けられているので、空気導入口より噴孔出口に向かって空気を導くことができる。これにより、噴孔の出口から噴射される燃料噴流により中空噴霧の中空部内の圧力が低下するおそれがある場合であっても、空気導入口より噴孔出口に向かって空気を導くことで、中空部の圧力低下を緩和することができる。

したがって、燃料を噴射し、中空噴霧を形成するものにおいて、中空噴霧の噴射角の縮みを抑制することができる。

また、請求項１乃至２に記載の発明では、先端部には、噴孔が形成されているボディと、ボディに設けられ、ボディの下流側端面に開口する溝とを備え、
下流側端面に開口する溝の開口部は、少なくとも噴孔の出口間に設けられ、空気導入口を有していることを特徴とする。

これによると、噴孔が形成されているボディの下流側端面に溝が設けられており、その溝の開口部は、噴孔の出口間に設けられる開口部領域と、この開口部領域以外の領域形成とからなり、開口部領域に対応した空気導入口を有している。これにより、溝の開口部は、開口部領域以外の領域を通じて周囲空気を導入し、前記開口部領域から噴孔の出口に向けて空気を流すことができる。

特に、請求項２に記載の発明では、溝の開口部は、ボディの下流側端面からボディの側面に向けて延在していることを特徴とする。

これによると、溝の開口部のうち、上記開口部領域以外の領域が、ボディの下流側端面からボディの側面に向けて比較的広く開口しているので、ボディ側方の周囲空気を含む周囲空気から十分な空気量を、前記開口部領域から噴孔の出口に向けて供給することができる。

また、請求項３に記載の発明では、噴孔は、少なくとも３つの噴孔を一組として配置され、一組の噴孔の出口に囲まれている非噴孔配置領域に、空気導入口が配置されていることを特徴とする。

これによると、少なくとも３つの噴孔を一組としたその噴孔出口に囲まれている非噴孔配置領域に、空気導入口を配置しているので、一組の噴孔出口に向けて、非噴孔配置領域に配置された空気導入口より空気を送ることが可能である。したがって、非噴孔配置領域に配置された空気導入口より流出する空気によって、一組の噴孔出口から噴射された燃料により形成された中空噴霧の中空部の圧力低下を緩和できる。

また、請求項４乃至５に記載の発明では、噴孔は、内周側噴孔群と、外周側噴孔群とを有しており、内周側噴孔群と、外周側噴孔群との間に、空気導入口が配置されていることを特徴とする。

これによると、内周側噴孔群と、外周側噴孔群との間に囲まれた非噴孔配置領域に、空気導入口を配置することができる。これにより、例えば噴孔の出口から噴射される燃料噴流による空気の持ち去りが厳しい内周側噴孔群と外周側噴孔群との間の空間に向けて、効果的に空気導入口より空気を送ることができる。

特に、請求項５に記載の発明では、内周側噴孔群と、外周側噴孔群とから噴射された燃料は、二重環の中空噴霧を形成していることを特徴とする。
これにより、燃料噴流による空気の持ち去りが厳しい二重環の中空噴霧の、外側噴霧と、内側噴霧との間の空間に、空気導入口より空気を効果的に送ることができる。

特に、請求項６に記載の発明では、先端部には、噴孔が形成されているボディを備え、
空気導入口は、ボディの側面からボディの下流側端面に向けて開口する空気導入孔に形成され、空気導入孔と噴孔は、周方向にずらして配置されていることを特徴とする。
これによると、空気導入口は、噴孔が形成されたボディの側面からボディの下流側端面に向けて形成する空気導入孔に形成されている。さらに、空気導入孔と噴孔が形成されている下流側端面において、空気導入孔と噴孔を、周方向にずらしている。これにより、ボディに形成された空気導入孔と噴孔とは交差することはないので、ボディにおいて、噴孔の出口から中空噴霧のための燃料を噴射できるとともに、ボディ側方の周囲空気を空気導入孔を通じて導入し、空気導入口から噴孔出口に向けて周囲空気を流すことができる。

また、請求項７乃至８に記載の発明では、ボディに形成され、内部燃料通路を形成する内周面に、噴孔の上流側に設けられた弁座と、ボディ内に収容され、弁座に着座および離座する弁部材とを備え、
弁座に弁部材が着座した状態において、弁部材と、噴孔の入口が形成された内周面とで区画されている空間は、扁平であることを特徴とする。

これにより、弁部材と、噴孔の入口が形成された内周面とで区画されている空間は、扁平であるので、ボディに形成された複数の噴孔は、扁平な空間内に容易に配置することができる。

したがって、ボディに噴孔を多数配置して、中空噴霧を形成する場合であっても、中空噴霧を形成する噴孔の所定配置の自由度の確保ができる。

また、請求項８に記載の発明では、ボディは、弁座を有する弁ボディと、弁ボディの外周を支持するハウジングとを備えていることを特徴とする。

一般に、弁座は、燃料噴射毎に繰り返し弁部材が着座および離座するため、比較的強い耐摩耗性が要求される。

これに対して請求項８に記載の発明では、ボディのうち、弁座を有する弁ボディを耐摩耗性の比較的強い特定の材料で、ハウジングを、その特定材料以外の、例えば安価な材料を用いることができる。

また、請求項９に記載の発明では、気筒内に燃焼室を有し、燃焼室に燃料を噴射供給される内燃機関に用いられ、先端部が燃焼室に臨むように配置され、
空気導入口から、噴孔の出口に導く燃焼室内の空気が流れることを特徴とする。

これによると、空気導入口から、噴孔の出口に向かって導く空気は、燃焼室内の空気を利用することができるので、特別な加圧装置で外部より燃料噴射弁の空気導入口に、燃焼室内圧と同等の空気を供給する必要はない。

以下、本発明の内燃機関の燃料噴射弁を、ガソリンエンジンに燃料を噴射供給するものに適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。図２は、図１中の燃料噴射弁の先端部の噴孔周りを示す断面図である。図３は、図２中の先端部を、III方向からみた平面図である。なお、図１および図２は、燃料噴射弁が噴射停止している状態（以下、燃料噴射弁の閉状態と呼ぶ）を示している。

図１に示すように、燃料噴射弁１０は、内燃機関、特にガソリンエンジンに用いられる。燃料噴射弁１０は、例えば多気筒（例えば４気筒）ガソリンエンジン（以下、エンジンと呼ぶ）の各気筒に取付けられて、気筒内の燃焼室に燃料を噴射供給する。

図１中の一点鎖線で示すように、エンジン１００は、シリンダブロック（図示せず）と、シリンダヘッド１０２と、ピストン（図示せず）と、シリンダブロックの内周壁、ピストン、およびシリンダヘッド１０２の天井内壁とで区画される燃焼室１０６と、燃料噴射弁１と、点火装置としての点火プラグ（図示せず）とを備える周知の内燃機関である。なお、ここで、図１では、図面作図上、４気筒のうちの１気筒のみを模式的に示している。

燃焼室１０６は、ピストンの往復移動により容積が増減する。シリンダヘッド１０２は、図示しない吸気管に接続し、吸入空気等の吸気が導かれる吸気ポート（図示せず）と、図示しない排気管に接続し、燃焼ガス等の排気を排出する排気ポート（図示せず）とを備えている。

点火プラグは、点火対象の可燃混合気もしくは燃料噴霧に点火するための点火栓であり、図示しない点火電極および接地電極を有する周知の構造である。この点火プラグは、例えばシリンダヘッド１０２の天井内壁の中央部に、燃料噴射弁１０に所定の間隔で横並びして配置されている。点火電極と接地電極は、放電ギャップを隔てて対向するように配置されている。点火電極と接地電極は、燃料噴流または燃料噴霧内にある放電ギャップを隔てて火花放電すると、火炎コアができ、この火炎コアが周囲の混合気に広がって火炎に成長して燃焼が開始される。

燃料噴射弁１０は、図１に示すようにシリンダヘッド１０２の天井内壁の中央部に配置されている。なお、エンジン１００の気筒への燃料噴射弁１０の搭載位置は、これに限らず、シリンダヘッド１０２の天井内壁（例えば吸気ポート側）の角部等に、燃料噴射弁１０の軸１０ｊを傾斜させて配置（以下、傾斜搭載と呼ぶ）されるものであってもよい。

また、シリンダヘッド１０２には、燃料噴射弁１０を挿入する燃料噴射弁穴１０５が設けられており、燃料噴射弁１０の先端部（後述する弁部Ｂ）が燃料室１０６に臨むように配置されている。なお、先端部と、燃料噴射弁穴１０５との間は、テフロン等の耐熱性に優れた樹脂材またはゴム材で形成されたシール部材１０３で気密にシールされている。それ故に、先端部は、燃焼室１０６に気密に連通しており、先端部の側方には、先端部と燃料噴射弁穴１０５との隙間から、燃焼室１０６内の空気が導かれている。

燃料噴射弁１０には、加圧された燃料が、燃料分配管（図示せず）を介して供給される。燃料分配管には、一般に、図示しない燃料タンク内の燃料を燃料ポンプ（図示せず）により吸い上げ吐出し、その吐出された燃料が導かれている。吐出される燃料は、図示しないプレーシャレギュレータ等の調圧装置によって所定の圧力に調圧されて、燃料分配管へ送られる。

本実施例のようにエンジン１００が直噴エンジンの場合には、エンジン１００の燃焼室１０６へ供給する燃料の圧力が約２Ｍｐａ以上とするため、燃料ポンプによって燃料タンクから吸上げられた所定の低圧（例えば０．２Ｍｐａ）の燃料を、図示しない高圧ポンプで更に加圧し、この加圧された高圧の燃料（例えば、２〜２０Ｍｐａの範囲の所定の燃料）が、燃料分配管を介して燃料噴射弁１０に供給されている。

燃料噴射弁１０は、図１に示すように、略円筒形状であり、一端から燃料を受け、内部の燃料通路を経由して他端から燃料を噴射する。燃料噴射弁１０は、燃料の噴射を遮断および許容する弁部Ｂと、弁部Ｂを駆動する電磁駆動部Ｓと、中空噴霧の中空部へ空気を導く空気導入孔８０とを備えており、一端から燃料通路内に流入した燃料を弁部Ｂからエンジンの気筒に噴射供給する。

なお、ここで、中空噴霧は、燃料噴射弁１０より噴射された燃料噴流によって形成され、例えば中空円錐状等の噴霧膜内側に中空部を有する噴霧である。また、その中空噴霧の形状は、一般に、以下の方法で表している。例えば中空円錐状の噴霧膜において、中空部を挟んで両側に配置された噴霧膜間の開き角αを、中空噴霧形状の指標に用いており、中空噴霧の開き角αを、噴霧角と呼ぶ。

弁部Ｂは、図１に示すように、弁ボディ１２と、弁部材としてのニードル３０と、ハウジング１６とを含んで構成されている。弁ボディ１２はハウジング（以下、弁ハウジングと呼ぶ）１６の燃料噴射側端部の内壁に溶接等により固定されている。また、弁ボディ１２は段付きの略有底円筒状に形成され、弁ハウジング１６の下端部の内周側に挿入されている。弁ボディ１２の外周は、段付きを境に下方に向かって縮径している。それ故に段付きが、弁ハウジング１６の内周側に形成された段差と当接することにより、燃圧で弁ボディ１２が弁ハウジング１６から脱落するのを防止している。なお、ここで、弁ボディ１２と弁ハウジング１６は、特許請求範囲に記載のボディを構成している。

弁ボディ１２の内周には、燃料噴射弁１０の外部から流入されて内部燃料通路内を流れる燃料が導かれている。弁ボディ１２は燃料流れ方向の噴孔２０側に向けて縮径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には、ニードル３０が離座および着座可能である。円錐面１３は、ニードル３０が離座および着座可能な弁座１４を構成している。具体的には、弁座１４には、ニードル３０の当接部３１が離座および着座する。ニードル３０は略軸状に形成され、弁ボディ１２内を軸方向に往復移動可能である。なお、ここで、弁座１４と当接部３１は、弁部Ｂが燃料の噴射を停止するための油密機能の働きをするシート部を構成している。

また、図２に示すように、ニードル３０の噴孔２０側の端部（以下、ニードル先端面と呼ぶ）は、平坦である。燃料噴射弁の閉状態では、ニードル先端面と噴孔２０が形成された円錐面１３で区画され空間９０は、扁平である。

なお、ここで、一般に、弁ボディ１２の弁座１４には、燃料噴射毎に繰り返しニードル３０が着座および離座する等のため、比較的強い耐摩耗性が要求される。これに対し、本実施形態では、ボディ１２、１６のうち、弁座１４を有する弁ボディ１２を耐摩耗性の比較的強い特定の材料で、電磁駆動部Ｓ（詳しくは筒部材４０）等の他の部材に接続する弁ハウジング１６を、その特定材料以外の、例えば安価な材料を用いることができる。

なお、ボディ１２、１６は、上記のような弁ボディ１２と弁ハウジング１６とに別部材で構成するものに限らず、弁ボディ１２と弁ハウジング１６が一体形成されるものであってもよい。

弁座の中央側には、図１に示すように、弁座１４の燃料流れの下流側に向って、内部燃料通路と連通可能な複数（本実施例では、８個）の噴孔２０が配置されている。なお、図１では、図面作成上、２個のみ図示している。

この噴孔２０は、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定される。また、噴孔２０の開口面積は、開弁時の流量を規定する。具体的には、燃料噴射弁１０の燃料噴射量は、噴孔の開口面積と、ニードル３０のリフト量と、開弁期間とによって計量されている。ニードル３０が弁座１４に着座すると噴孔２０からの燃料の噴射が停止され、ニードル３０が弁座１４から離座すると噴孔２０から燃料が噴射される。

なお、ここで、弁部Ｂ、特に噴孔２０を有する弁ボディ１２は、特許請求範囲に記載の先端部に対応する。

以下、本実施形態で説明する８個の噴孔２０は、図３の弁ボディ１２の下流側端面（以下、先端面）からみた平面図に示されるように、先端面の所定の円上にほぼ等間隔に配置されているものとする。各噴孔２０の噴孔軸は、燃料噴射弁軸１０ｊ（詳しくは弁ボディ軸１２ｊ）に対して、噴孔２０の出口２１側が外周側に向かうように傾斜して配置されている。これら噴孔２０より噴射された燃料は、例えば略中空円錐状の中空噴霧を形成する。

また、噴孔２０は、図２に示すように、噴孔２０の入口（以下、噴孔入口）２２および出口（以下、噴孔出口）２１が同じ大きさのストレート状（ストレート状の円筒）である。なお、噴孔２０形状は、これに限らず、噴孔出口２１に向かって拡径するテーパ状のものであってもよい。

なお、具体的には、８個の噴孔出口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈは、図３中の一点鎖線で示す円上に、ほぼ等間隔に配置されている。これら噴孔出口２１ａ〜２１ｈに囲まれる上記円内の領域（以下、非噴孔配置領域）Ｓには、他の噴孔出口は配置されていない。

図３に示すように上記非噴孔配置領域には、空気導入孔８０の出口（以下、空気流出口と呼ぶ）８１が複数（本実施例では、４個）配置されている。空気導入孔８０の形状は、図２に示すように、例えば空気導入孔８０の入口（以下、空気流入口と呼ぶ）８２および空気流出口８１が同じ大きさのストレート状に形成されている。なお、空気導入孔８０形状は、これに限らず、それ以外の形状であってもよく、噴孔２０と交差しないように配置されるものであればいずれの孔形状であってもよい。

なお、ここで、空気流出口８１は、特許請求範囲に記載の空気導入口に対応する。

空気導入孔８０は、図２に示すように、弁ボディ１２の側面から上記先端面に向けて開口するように、弁ボディ１２を貫通している。各空気導入孔８０の空気導入孔軸は、燃料噴射弁軸１０ｊに対して、空気流出口８１側が内周側に向かうように傾斜して配置されている。

また、図３に示すように、空気流出口８１は、噴孔出口２１間に向けて配置されている。具体的には、４個の空気流出口８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄにおいて、空気流出口８１ａは、噴孔出口２１ａ、２１ｂ間に向けて設けられている。また、空気流出口８１ｂは、噴孔２１ｃ、２１ｄ間に向けて設けられている。空気流出口８１ｃは、噴孔出口２１ｅ、２１ｆ間に向けて設けられている。さらに、空気流出口８１ｄは、噴孔出口２１ｇ、２１ｈ間に向けて設けられている。

また、本実施形態では、上記空気導入孔８０と噴孔２０は、図２および図３に示すように、周方向にずらして配置されている。

電磁駆動部Ｓは、図１に示すように、筒部材４０、可動コア５０、固定コア５４、およびコイル６０とを備えている。

筒部材４０は、弁ボディ１２（詳しくは弁ハウジング１６）の反噴孔側の内周壁に挿入され、溶接等により弁ハウジング１６を介して弁ボディ１２に固定されている。筒部材４０は、噴孔２０側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４、および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。この磁気的短絡防止により、コイル６０の通電により発生する電磁力による磁束を、可動コア５０、および固定コア５４に効率的に流れるようにしている。

可動コア５０は磁性材料で段付きの略円筒状体に形成されており、ニードル３０の反噴孔側の端部と溶接等により固定されている。可動コア５０はニードル３０とともに往復移動する。可動コア５０の筒壁を貫通する流出孔５２は、可動コア５０の筒内外を連通する内部燃料通路を形成している。

固定コア５４は磁性材料で略円筒状に形成されている。固定コア５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接等により固定されている。固定コア５４は可動コア５０に対し反噴孔側に設置され、可動コア５０に向きあっている。アジャスティングパイプ５６は固定コア５４の内周に圧入され、内部に燃料通路を形成している。付勢部材としてのスプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部で可動コア５０に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、可動コア５０に付勢するスプリング５８の荷重が変更される。スプリング５８の付勢力により可動コア５０およびニードル３０は弁座１４に向けて付勢されている。

コイル６０はスプール６２に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、可動コア５０と固定コア５４との間に磁気吸引力が働き、圧縮スプリング５８の付勢力に抗して可動コア５０は固定コア５４側に吸引される。

次に、上述した構成を有する本実施形態の燃料噴射弁１０の作動を説明する。燃料噴射弁１０の燃料噴射時には、燃料噴射弁１０のコイル６０に電流が供給され、ニードル３０が弁座１４から離座しリフトを開始すると、弁部Ｂは開弁され、噴孔２０より燃料の噴射を開始する。燃料は、噴孔２０から噴射される燃料噴流が噴霧化され、エンジン１００の燃焼室１０６内に中空噴霧を形成する。一方、燃料噴射停止時には、コイル６０への電流供給が停止され、スプリング５８の付勢力によりニードル３０のリフトが減少する。そして、ニードル３０が弁座１４に着座すると、噴孔２０よりの噴射が終了する。コイル６０への通電期間を調節することにより、燃料噴射弁１０から噴射される燃料（燃料噴霧）の噴射期間つまり燃料噴射量が調節される。

なお、ここで、燃料噴射弁１０の上記燃料噴射時における噴孔出口２１から噴射される燃料の流れと、空気流出口８１からの空気の流れを、以下説明する。

噴孔出口２１から噴射された燃料（燃料噴流）の先端側は、その噴流の内部エネルギーに応じて下流側空間の空気と摩擦を生じて、先端側の燃料とその燃料に接する空気との摩擦によるせん断が発生する。その結果、せん断によって渦流が発生し、燃料噴流つまり噴霧が先端ほど（図６中に示す燃料噴流の濃淡で表す淡い部分）拡散して、微粒化される。

一方、噴孔出口２１から噴射される燃料（燃料噴流）の噴孔出口側は、噴孔出口側の噴流の内部エネルギーが噴射直後のため比較的大きい。それ故に、燃料噴流の噴孔出口側の燃料とその燃料に接する空気との摩擦が生じるが、摩擦を生じた空気およびその周りの周囲空気を、その比較的大きな噴流の内部エネルギーにより下流側空間へ持ち去る。

噴霧形状が、中空円錐状の噴霧等の中空噴霧の場合において、円錐状の噴霧膜の外周側の周囲空気の空間の大きさに比べて、噴霧膜の内周側は、その内周側に配置された中空部という限られた空間であることから、中空部は、噴孔出口側の燃料噴流により下流側空間へ持ち去られても、補充する空気は中空部の空間容積に限界がある。その結果、中空噴霧の中空部内の圧力が、噴霧膜の外周側の周囲空気の圧力に比べて低下する状態が生じて、中空噴霧の噴霧角αが縮むおそれがあった。

これに対して以上説明した本実施形態では、燃料噴射弁１０の燃焼室１０６に臨む先端部には、弁ボディ１２に、噴孔２０とともに、空気導入孔８０が設けられている。この空気導入孔８０の空気流出口８１は、噴孔出口２１間に配置されている。

これにより、空気流出口８１より噴孔出口２１に向かって空気を導くことができるので、噴孔出口２１から噴射される燃料噴流により中空噴霧の中空部内の圧力が低下するおそれがある場合であっても、空気流出口８１より噴孔出口２１に向かって空気を導くことで、中空部の圧力低下を緩和することができる。

したがって、燃料を噴射し、中空噴霧を形成するものにおいて、中空噴霧の噴射角αの縮みを抑制することができる。

また、以上説明した本実施形態では、空気流出口８１は、弁ボディ１２の側面から先端面に向けて開口するように貫通する空気導入孔８０で形成されている。さらに、この空気導入孔８０と噴孔２０は、周方向にずらして配置されている。

これにより、弁ボディ１２に形成された空気導入孔８０と噴孔２０とは交差することはない。したがって、弁ボディ１２において、噴孔出口２１から中空噴霧のための燃料を噴射できるとともに、弁ボディ１２側方の周囲空気（詳しくは、燃焼室１０６の空気）を空気導入孔８０を通じて導入し、空気流出口８１から噴孔出口２１に向けてその空気を流すことができる。

さらに、上記空気導入孔８０と噴孔２０を周方向にずらす構成とするので、各空気流出口８１を各噴孔出口２１に対応して配置する必要がない。したがって、例えば各噴孔出口２１ａ〜２１ｈの噴孔配置を優先することができるので、噴孔出口２１間に空気を導入するための各空気流出口８１を配置しつつ、中空噴霧を形成するための所定の噴孔配置の配置自由度の向上を図ることができる。

また、さらになお、本実施形態では、燃料噴射弁の閉状態では、ニードル先端面と噴孔２０が形成された円錐面１３で区画され空間９０は、扁平である。これにより、弁ボディ１２に形成される複数の噴孔２０は、扁平な空間９０内に容易に配置することができる。

したがって、弁ボディ１２に噴孔２０を多数配置することで中空噴霧を形成する場合であっても、空間９０の偏平な広がりを利用して中空噴霧を形成するための噴孔２０の所定配置の自由度の確保が確実にできる。

また、以上説明した本実施形態では、空気導入孔８０は、燃焼室１０６内の空気を空気流入口８２へ導くことができるとともに、その燃焼室１０６内空気を、中空噴霧の中空部内との差圧に応じて、空気流出口８１より流出する。これにより、空気流出口８１から、噴孔出口２１に向かって導く空気は、燃焼室１０６内の空気を利用することができるので、特別な加圧装置で外部より燃料噴射弁１０の空気流出口８１に、燃焼室１０６内圧と同等の空気を供給する必要はない。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、図４に示すように、３つの噴孔１２０を一組として配置し、その一組の噴孔出口１２１における非噴孔配領域に、空気流出口１８１を配置した。図４は、本実施形態に係わる先端部を示す平面図である。

図４に示すように、弁ボディ１２の先端面には、複数（本実施例では、４つ）の組の噴孔１２０が配置されている。具体的には、３つの噴孔出口１２１ａ、１２１ｂ、および１２１ｃ（以下、第１組と呼ぶ）と、３つの噴孔出口１２１ｄ、１２１ｅ、および１２１ｆ（以下、第２組と呼ぶ）と、３つの噴孔出口１２１ｇ、１２１ｈ、および１２１ｉ（以下、第３組と呼ぶ）と、３つの噴孔出口１２１ｊ、１２１ｋ、および１２１ｍ（以下、第４組と呼ぶ）の４つの組からなる。

これら第１組、第２組、第３組、および第４組には、それぞれ、図４中の一点鎖線の円で示す非噴孔配領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４に、空気流出口１８１ａ、空気流出口１８１ｂ、空気流出口１８１ｃ、および空気流出口１８１ｃが配置されている。

各組ごとに、組を構成する各噴孔出口１２１より噴射される燃料噴流によって、中空噴霧が形成可能である。

このような構成であっても、各組ごとにおいて、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、以上説明した本実施形態では、３つの噴孔出口１２１を一組としたが、これに限らず、４つ、５つ等の少なくとも３つの噴孔を一組にするものであれば、いずれであってもよい。

（第３の実施形態）
第２の実施形態では、１２個の噴孔出口１２１を、４つの組に分けて、組ごとに空気流出口１８１を配置した。

これに対して第３の実施形態では、図５に示すように、１２個の噴孔出口２２１を、外周側噴霧群と、内周側噴霧群との分ける構成とした。図５は、本実施形態に係わる先端部を示す平面図である。

図５に示すように、１２個の噴孔出口２２１は、外周側噴霧群の噴孔出口２２１ａ、２２１ｂ、２２１ｃ、２２１ｄ、２２１ｅ、２２１ｆ、２２１ｇ、および２２１ｈと、内周側噴霧の噴孔出口２２１ｉ、２２１ｊ、２２１ｋ、および２２１ｍとから構成されている。

上記外周側噴霧群と内周側噴霧群との間の噴孔出口２２１が配置されていない非噴孔配置領域（図５中の一点鎖線で示される円環Ｓｉ、Ｓｏ内）に、複数（本実施例では、４個）の空気流出口２８１が配置されている。

外周側噴霧群の上記各噴孔出口と、内周側噴霧群の上記各噴孔出口とから、それぞれ中空噴霧を形成し、それら中空噴霧で、二重環の中空噴霧を形成することが可能である。

このような構成であっても、少なくとも外周側噴霧群に形成される中空噴霧において、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、一般に、二重環の中空噴霧においては、外周側噴霧群による中空噴霧における噴霧膜の内側と、内周側噴霧群による中空噴霧における噴霧膜の外側の間の空間（以下、二重環の中空部と呼ぶ）において、燃料噴流による空気の持ち去りが厳しい。

これに対して本実施形態では、外周側噴霧群と内周側噴霧群との間の噴孔出口２２１が配置されていない非噴孔配置領域に空気流出口２８１が配置されているので、上記二重環の中空部に向けて、空気流出口２８１から空気を効果的に流すことができる。

（第４の実施形態）
第１の実施形態では、ボディ１２、１６のうち、弁ボディ１２に貫通する空気導入孔８０を設けた。

これに対して第４の実施形態では、図６に示すように、弁ボディ１２および弁ハウジング３１６に貫通する空気導入孔３８０を設ける構成とした。図６は、本実施形態に係わる先端部を示す平面図である。

図６に示すように、弁ハウジング３１６は、弁ボディ１２の外周を収容するように、弁ボディ１２に固定されている。

空気導入孔３８０は、弁ボディ１２に形成された空気流出口３８１を有する第１空気導入孔部３８０ａと、弁ハウジング３１６に形成された空気流入口３８２を有する第２空気導入孔部３８０ｂとを有しており、第１空気導入孔部３８０ａと第２空気導入孔部３８０ｂとは連通している。

具体的には、空気導入孔３８０は、弁ハウジング３１６の側面に空気流入口３８２を形成し、弁ハウジング３１６の側面から弁ボディ１２の先端面に向けて貫通している。

このような構成であっても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。

（第５の実施形態）
第５の実施形態を図７に示す。第５の実施形態は、空気導入口を、弁ボディ１２に設けた溝４８０を有する燃料噴射弁の一例に適用したものである。図７は、本実施形態に係わる先端部を構成する弁ボディ１２および弁ハウジング１６等を示す断面図である。図８は、図７中の先端部を、VIII方向からみた平面図である。

図８に示すように、弁ボディ１２の先端面には、所定の円上にほぼ等間隔に４個の噴孔出口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが配置されている。噴孔出口２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄから噴射した燃料によって、これらの噴射出口に囲まれる領域Ｓ１の下流側に略中空円錐状の中空噴霧が形成される。なお、第１から第４の実施形態では、図中の噴孔出口に囲まれた領域Ｓ、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の下流側に略中空円錐状の中空噴霧が形成されるとの説明は省略している。

また、上記円上に隣合う噴孔出口の間に、十字状の溝４８０が設けられている。この溝４８０は、図７に示すように、弁ボディ１２の先端部側の角部に形成されており、その溝の壁面形状がほぼ三角形状に形成されている。

また、図７および図８に示すように、溝４８０の開口部は、弁ボディ１２の先端面に開口する第１開口部４８１と、弁ボディ１２の側面に開口する第２開口部４８２を有している。溝４８０の開口部は、弁ボディ１２の先端面から側面に向けて延在していると言い換えることができる。

上述した溝４８０の開口部は、上記噴孔出口間に設けられる開口部領域と、この開口部領域以外の領域形成とからなり、開口部領域に対応した空気導入口を有している。これにより、溝４８０の開口部は、開口部領域以外の領域を通じて周囲空気を導入し、前記開口部領域から噴孔の出口に向けて空気を流すことができる。

さらに、溝４８０の開口部は、弁ボディ１２の先端面から側面に向けて延在することにより、溝４８０の開口部のうち、上記開口部領域以外の領域が、弁ボディ１２の先端面から側面に向けて比較的広く開口しているので、弁ボディ１２側方の周囲空気を含む周囲空気から十分な空気量を、前記開口部領域から噴孔出口に向けて供給することができる。

なお、ここで、噴孔出口間に設けられる開口部領域は、第１開口部４８１のうちの、領域Ｓ内の開口部部分である。また、第１開口部４８１は、少なくとも噴孔出口間に設けられている。

（第６の実施形態）
第６の実施形態を図９に示す。第６の実施形態は、空気導入口を、弁ボディ１２に設けた溝５８０を有する燃料噴射弁の他の一例に適用したものである。

弁ボディ１２の先端面には、１２個の噴孔出口１２１ａ〜ｋ、ｍが、３つの噴孔出口を一組として４組設けられており、各組の噴孔出口の非噴孔配置領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４内から径方向外側に向けて、それぞれ溝５８０ａ、５８０ｂ、５８０ｃ、５８０ｄが設けられている。溝５８０ａの端部が噴孔出口１２１ａ〜ｃ間に、溝５８０ｂの端部が噴孔出口１２１ｄ〜ｆ間に、溝５８０ｃの端部が噴孔出口１２１ｇ〜ｉ間に、溝５８０ｃの端部が噴孔出口１２１ｊ〜ｋ、ｍ間に配置されている。これら溝５８０ａ、５８０ｂ、５８０ｃ、５８０ｄは、各組の噴孔出口の領域内Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４から径方向に延在する溝５８０を形成している。

また、各溝５８０ａ〜ｄの開口部は、弁ボディ１２の先端面に開口する第１開口部５８１ａ〜ｄと、弁ボディ１２の側面に開口する第２開口部５８２ａ〜ｄを有している。

（他の実施形態）
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定して解釈されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用可能である。

（１）例えば上述の実施形態では、噴孔２１の配置を、ほぼ等間隔に配置されているものとして説明したが、これに限らず、等間隔でない配置のものであってもよい。また、噴孔２１の形状を、ストレート状の円筒として説明したが、これに限定されるものではなく、テーパ状の円筒であってもよく、また円筒などの孔形状に対してスリット状であるものであってもよく、その形状はいずれであってもよい。なお、空気導入孔８０の配置および形状についても、同様である。

（２）以上説明した第５、第６の実施形態では、空気導入口を、弁ボディ１２の先端面から側面に向けて延在する溝４８０、５８０に適用して説明した。このような溝に限らず、弁ボディ１２の先端面のみに設けられた溝であってもよい。この場合、先端面のみに設けられた溝の開口部は、噴孔間に上記噴孔出口間に設けられる開口部領域と、この開口部領域以外の領域形成とからなり、開口部領域に対応した空気導入口を有している。

（３）以上説明した第６の実施形態では、１２個の噴孔出口１２１ａ〜ｋ、ｍを、３つの噴孔出口を一組とし４組に区分けし、各組の噴孔出口の非噴孔配置領域Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４内から径方向外側に向けて、それぞれ溝５８０ａ、５８０ｂ、５８０ｃ、５８０ｄを設けた。これらの溝５８０ａ、５８０ｂ、５８０ｃ、５８０ｄは、４組に区分けされた噴孔出口１２１ａ〜ｋ、ｍ間に設けるものに限らず、以下のものであってもよい。

即ち、１２個の噴孔出口１２１ａ〜ｋ、ｍは、外周側噴霧群の噴孔出口と、内周側噴霧群の噴孔出口とから構成され、外周側噴霧群と内周側噴霧群との噴孔出口が配置されていない非噴孔配置領域内から、径方向外側に向けて、それぞれ溝５８０ａ、５８０ｂ、５８０ｃ、５８０ｄを設けてもよい。

本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。 図１中の燃料噴射弁の先端部の噴孔周りを示す断面図である。 図２中の先端部を、III方向からみた平面図である。 第２の実施形態に係わる先端部を示す平面図である。 第３の実施形態に係わる先端部を示す平面図である。 第４の実施形態に係わる先端部を示す断面図である。 第５の実施形態に係わる先端部を示す断面図である。 図７中の先端部を、VIII方向からみた平面図である。 第６の実施形態に係わる先端部を示す平面図である。

符号の説明

１０ 燃料噴射弁
１２ 弁ボディ（ボディ）
１３ 円錐面（内周面）
１４ 弁座
１６ 弁ハウジング（ハウジング）
２０ 噴孔
２１ 噴孔出口（出口）
２２ 噴孔入口（入口）
３０ ニードル（弁部材）
３１ 当接部
８０ 空気導入孔
８１ 空気流出口（空気導入口）
８２ 空気流入口
Ｂ 弁部
Ｓ 電磁駆動部

Claims (9)

1. 先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有し、前記噴孔より噴射した燃料により中空部を有する中空噴霧を形成する燃料噴射弁において、
   前記噴孔の出口間に、空気を導くための空気導入口が設けられている前記先端部には、
   前記噴孔が形成されているボディと、
   前記ボディに設けられ、前記ボディの下流側端面に開口する溝と、を備え、
   当該下流側端面に開口する前記溝の開口部は、少なくとも前記噴孔の出口間に設けられ、
   前記空気導入口を有していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記溝の前記開口部は、前記ボディの下流側端面から前記ボディの側面に向けて延在していることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有し、前記噴孔より噴射した燃料により中空部を有する中空噴霧を形成する燃料噴射弁において、
   前記先端部には、前記噴孔の出口間に、空気を導くための空気導入口が設けられており、
   前記噴孔は、少なくとも３つの噴孔を一組として配置され、
   前記一組の前記噴孔の出口に囲まれている非噴孔配置領域に、前記空気導入口が配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
4. 先端部に燃料を噴射する複数の噴孔を有し、前記噴孔より噴射した燃料により中空部を有する中空噴霧を形成する燃料噴射弁において、
   前記先端部には、前記噴孔の出口間に、空気を導くための空気導入口が設けられており、
   前記噴孔は、内周側噴孔群と、外周側噴孔群とを有しており、
   前記内周側噴孔群と、前記外周側噴孔群との間に、前記空気導入口が配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。
5. 前記内周側噴孔群と、前記外周側噴孔群とから噴射された燃料は、二重環の中空噴霧を形成していることを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. 前記先端部には、前記噴孔が形成されているボディを備え、
   前記空気導入口は、前記ボディの側面から前記ボディの下流側端面に向けて開口する空気導入孔に形成され、
   前記空気導入孔と前記噴孔は、周方向にずらして配置されていることを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記ボディに形成され、内部燃料通路を形成する内周面に、前記噴孔の上流側に設けられた弁座と、
   前記ボディ内に収容され、前記弁座に着座および離座する弁部材とを備え、
   前記弁座に前記弁部材が着座した状態において、
   前記弁部材と、前記噴孔の入口が形成された前記内周面とで区画されている空間は、扁平であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
8. 前記ボディは、前記弁座を有する弁ボディと、前記弁ボディの外周を支持するハウジングとを備えていることを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁。
9. 気筒内に燃焼室を有し、前記燃焼室に燃料を噴射供給される内燃機関に用いられ、
   前記先端部が前記燃焼室に臨むように配置され、
   前記空気導入口から、前記噴孔の前記出口に導く前記燃焼室内の空気が流れることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

Images