JP5494508B2

JP5494508B2 - 燃料噴射弁

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Publication number: JP5494508B2
Application number: JP2011014251A
Authority: JP
Inventors: 史也茶園; 崇米澤; 和彦川尻
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2011-01-26
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2031-01-26
Also published as: JP2011190801A

Description

この発明は、自動車のエンジンなどの内燃機関に使用される燃料噴射弁に関するものである。

エンジンの燃料噴射弁においては、噴射燃料粒子径が小さいほど燃料の蒸発が促進されるとともに、エンジン内壁への燃料付着量が減少し、未燃焼の燃料排出量が低減される。その結果、エンジンの燃料消費効率（燃費）が向上し、有害ガスの排出量が低減する。

噴射燃料の微粒子化手段としては、燃料噴射弁の噴孔の形状を工夫することで噴射燃料を薄膜化して微粒化を図るものが種々提案されている。例えば、従来の燃料噴射弁においては、中心軸が傾斜した２つの円筒状の噴孔を近接して配置し、それぞれの噴孔から噴射された燃料同士を衝突させて液膜を形成させて噴射燃料を微粒化するものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、別の燃料噴射弁においては、半径方向に延びる多数のスリット形状の噴孔を星形状に配置し、この噴孔から噴射された燃料は薄い液体層厚を有する多数の扁平流を形成させて噴射燃料を微粒化するものが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、別の燃料噴射弁においては、多数のスリット形状の噴孔を同心円状に配置し、この噴孔から噴射された燃料は西洋梨型の燃料粒子雲を形成させて噴射燃料を微粒化するものが開示されている（例えば、特許文献３参照）。

さらに、別の燃料噴射弁においては、多数のスリット形状の噴孔を配置し、この噴孔のスリット長軸方向の幅を噴孔出口側に向って大きくすることで扁平流を形成させて噴射燃料を微粒化するものが開示されている（例えば、特許文献４参照）。

さらに、別の燃料噴射弁においては、流路内に形成された段を跨いて噴孔を配置し、噴孔内部表面に燃料を衝突させて液膜を形成し、微粒化するものが開示されている（例えば、特許文献５参照）。

特公昭６１−５８６４９号公報（２頁、第２図）特表平１０−５０７２４３号公報（７頁、図２）特開昭５２−１５６２１７号公報（２頁、第３図）特開２００４−３３２５４３号公報（３−４頁、図１）特開２００９−１０３０３５号公報（５−８頁、図３）

しかしながら、２個の円筒状の噴孔から噴射された燃料同士を衝突させて液膜を形成する従来の方法では、燃料噴射量の増減や、お互いの噴孔からの噴射量のばらつきによって、噴射された燃料同士を精度よく衝突させることが困難であった。その結果、衝突位置にずれが生じた場合、形成される液膜中央付近に筋状に膜厚の厚い部分が形成され、微粒化が阻害され、薄膜化した燃料を安定して噴射できないという課題があった。

また、スリット形状の噴孔を星型状や同心円状に配置した従来の燃料噴射弁においては、噴孔の形状がスリット状であるために噴射される燃料も噴射直後は断面が扁平形状の液膜となるが、噴孔から離れるにしたがって液膜は表面張力によって棒状に収縮して膜厚の厚い部分が形成され、燃料の微粒子化が阻害されるという課題があった。とくにこのような棒状に収縮する現象は、燃料噴射量が少ないときに顕著になり、薄膜化した燃料を安定して噴射できないとう課題があった。

さらには、スリット形状の噴孔の長軸方向の幅を噴孔出口側に向って大きくした従来の燃料噴射弁においても、噴射直後は断面が扁平形状の液膜となるが、噴孔から離れるにしたがって液膜は表面張力によって棒状に収縮して膜厚の厚い部分が形成され、燃料の微粒子化が阻害されるという課題があった。

さらに、流路内に形成された段を跨いて噴孔を配置した従来の燃料噴射弁においても、衝突した燃料が噴孔内壁面を周りこんで集合し、液柱状になって微粒化が促進されないという課題があった。

この発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、薄膜化した燃料を安定して噴射可能な燃料噴射弁を得ることである。

この発明に係る燃料噴射弁においては、内部に燃料通路および弁座部を有するバルブシートと、弁座部に着座可能な当接部を有し、当接部が上記弁座部から離座および着座することにより燃料通路を開閉する弁部材と、バルブシートの先端側に固定され、燃料を噴出する噴孔を備えた噴孔プレートと、を備えた燃料噴射弁であって、バルブシートの先端側の面と噴孔プレートとの間に、燃料通路に接続され、燃料噴射弁の中心から外側に向けて噴孔プレートに沿って燃料が流れ、外周が壁面で囲まれた燃料室を有し、噴孔は燃料室の先端側に形成されたスリット形状の噴孔であって、スリット形状の噴孔の長辺方向の長さをＬ、スリット形状の噴孔の短辺方向の長さをＳ、スリット形状の噴孔の直上の燃料室の高さをＨとしたときに、
１＜Ｌ／Ｓ＜１２
Ｈ／Ｓ＜１０
の関係が成り立ち、スリット形状の噴孔の長辺方向と壁面とが略平行であり、スリット形状の噴孔と壁面との距離がＳよりも小さくなるようにしたものである。

この発明は、スリット形状の噴孔の長辺方向の長さをＬ、スリット形状の噴孔の短辺方向の長さをＳ、スリット形状の噴孔の直上の燃料室の高さをＨとしたときに、
１＜Ｌ／Ｓ＜１２
Ｈ／Ｓ＜１０
の関係が成り立つようにしたので、薄膜化した燃料を安定して噴射することが可能となる。

一般に、スリット形状の噴孔場合、噴孔中心軸で流れの力のバランスは釣り合うが、スリットの短辺方向に対しスリットの長辺方向の方が噴孔境界線から力の釣り合う中心軸まで距離が長いため、スリット長辺方向の外側から中心軸に向かう流れが生じる。このため、単なるスリット形状の噴孔では、噴射直後は断面が扁平形状の液膜となるが、噴孔から離れるにしたがって長辺方向の外側から中心軸に向う流れによって、液膜は棒状に収縮して膜厚の厚い部分が形成され、燃料の微粒子化が阻害される。この発明は、このスリット長軸方向の外側から中心軸に向かう流れを強化して噴孔直下で衝突させることにより、噴孔の長軸方向に対して垂直方向に薄い液膜が形成される新たな現象を見出したことによりなされたものである。

今回、噴孔の直上の燃料室の高さを小さくすることで噴孔へ流れ込む燃料の水平方向の速度成分を大きくすることができ、その結果、燃料の衝突力が大きくすることができることを実験的に明らかにした。実験結果によるとスリット形状の噴孔の短辺方向の長さに対して噴孔の直上の燃料室の高さを１０倍以下とし、スリット形状の噴孔の長辺方向の長さをスリット形状の噴孔の短辺方向の長さに対して１倍より大きく１２倍未満にすることで、長辺方向の外側から中心軸に向う流れを強くすることができることを見出した。その結果、上述のようなスリット形状の噴孔を備えた燃料噴射弁においては、噴孔の長辺方向から流れ込んだ燃料流は噴射直後に衝突し、スリット長辺方向に対して垂直方向に拡がって薄膜化する。液膜は１つの噴孔内の左右の流れが衝突して形成されるため、衝突する燃料同士にはずれが生じず、均一な薄膜化した液膜を形成できる。

この発明の実施の形態１の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１の噴孔の模式図である。この発明の実施の形態１の噴孔の特性図である。この発明の実施の形態１の噴孔の特性図である。この発明の実施の形態２の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態２の噴孔の特性図である。この発明の実施の形態３の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態３の燃料の流れを説明する模式図である。この発明の実施の形態４の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態４の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態４の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態４の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態５の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態６の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態６の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態６の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態７の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態７の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態７の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態７の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態７の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態８の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態９の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態１０の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１０の噴孔の配置図である。この発明の実施の形態１１の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１１の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１１の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１２の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１３の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１４の燃料噴射弁の断面模式図である。この発明の実施の形態１４の燃料噴射弁の断面模式図である。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における燃料噴射弁の断面模式図である。以下、図１の紙面において、燃料が燃料噴射弁１内を上方向から下方向へ燃料噴射弁の中心軸方向へ流れて噴射され、上側を上流側、下側を下流側として説明する。

燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２とコア３と磁気通路を構成するヨーク４とを有し、ソレノイド装置２は、コイルアセンブリ５とその外周に巻線されているコイル６とを有している。

コア３内部にはロッド７が固定されており、このロッド７によってバネ８の荷重が調整される。コア３の一端部をコイルアセンブリ５が囲繞し、また、コア３と同軸に、その一端部に磁気通路を構成するバルブボディ９がスリーブ１０を介装させて配設されている。スリーブ１０はコア３およびバルブボディ９に溶接などの手段で締結され、内部燃料が漏れないようにシールされている。燃料は燃料噴射弁１の上方の供給口１１から供給される。

また、磁気通路を構成するヨーク４は、その一端がコア３に溶接で固定され、他端がバルブボディ９に溶接され、コア３とバルブボディ９とを磁気的に連結している。

また、アマチュア１２が、スリーブ１０を介装したバルブボディ９内に、燃料噴射弁の中心軸方向に移動可能に配設されている。アマチュア１２内に弁部材である弁体１３の一端部が挿入されて溶接固定され、中空円筒型のバルブボディ９の先端部内にバルブシート１４が固着され、バルブシート１４は燃料通路と弁座部とを有する。バルブシート１４の先端部には、噴孔を有する噴孔プレート１５が溶接固定されており、この噴孔プレート１５とバルブシート１４との間に燃料室が形成されている。

アマチュア１２内に一端部が溶接固定された弁体１３は、ソレノイド装置２により、ロッド７により調整されたバネ８の付勢力によりバルブシート１４の弁座部に接触または離れることにより、燃料通路を開閉し、噴孔プレート１５の噴孔からの燃料の噴射および停止が制御される。

図２は、本実施の形態における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。図２は、中心軸の左半分の断面のみを示している。バルブシート１４の弁座部１４ａに弁体１３が接触または離れることにより、バルブシート１４の内部の空間である燃料通路１４ｂを開閉している。弁体１３は、先端部が球状になっており、この弁体１３の外周部が弁座部１４ａに接触することにより、燃料通路１４ｂを閉鎖することができる。バルブシート１４の下部には噴孔プレート１５が溶接固定されており、バルブシート１４の下側の面に凹部を形成して、バルブシート１４と噴孔プレート１５との間に燃料室１５ａを形成している。噴孔プレート１５にはスリット形状の噴孔１６が形成されている。噴孔直上の燃料通路高さＨは、図２に示したように、噴孔の上端部と燃料室１５ａの上壁面との距離である。

図３は、本実施の形態における噴孔の模式図である。噴孔１６は、図３に示したようにスリット形状であり長辺方向の長さＬ、短辺方向の長さＳのスリット形状である。

噴孔１６の上流部の流れは、図３の太い矢印で示すように、噴孔１６の長軸方向に沿って左右から噴孔１６内に流れこみ、これらの燃料流同士は噴孔１６の直下で衝突し、拡がって液膜１７となる。

図４は、本実施の形態におけるスリット形状の噴孔の長辺方向の長さＬ、短辺方向の長さＳを変化させたときの噴射される燃料の平均粒子径を示した特性図である。噴射される燃料の平均粒子径は、レーザ回折式粒径測定機などを用いて測定することができ、本実施の形態においては、噴射される燃料の噴孔から約５０ｍｍの位置における平均粒子径を測定した。このとき、噴孔直上の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０としている。図４からわかるように、Ｌ／Ｓが１より大きく１２より小さい範囲で平均粒子径が１００μｍ以下となり、噴孔内で噴孔長軸外側から内側への流れが発生して微粒化されることがわかる。さらに好ましくは、Ｌ／Ｓは、２以上、さらに好ましくは４以上である。Ｌ／Ｓが１２より大きくなると長軸方向の流れが衝突しづらくなり、液膜形成が阻害される。

図５は、本実施の形態における噴孔直上の高さＨおよびスリット形状の噴孔の短辺方向の長さＳと噴射される燃料の平均粒子径との関係を示した特性図である。ここで、スリット形状の噴孔の長辺方向の長さと短辺方向長さの比Ｌ／Ｓは、５と一定としている。図５からわかるように、Ｈ／Ｓが１０より小さい範囲で平均粒子径が１００μｍ以下となり、噴孔内で噴孔長軸外側から内側への流れが発生して微粒化されることがわかる。この条件であれば、噴孔１６の上流部での燃料は、垂直方向の速度成分に対して水平方向の速度成分が大きい状態で噴孔内に流れ込む。これにより、噴孔長軸方向の流速も大きくなるため、噴孔下流での衝突エネルギーも大きくなり、噴孔から流出した燃料は、図３の細い矢印で示すように、スリット形状の噴孔の長軸方向に対して垂直方向に薄い液膜１７になって噴射される。

なお、噴孔や燃料室の実際の寸法としては、例えば、スリット形状の噴孔の長辺方向の長さＬは、０．１〜１．０ｍｍ、短辺方向の長さＳは、０．０５〜０．２ｍｍ程度であり、燃料室の高さＨは、０．０３〜０．３０ｍｍ程度である。

実施の形態２．
図６は、実施の形態２における燃料噴射弁の噴孔の配置を示す模式図である。本実施の形態においては、燃料室の側壁の壁面近傍に、壁面に長辺方向が平行になるようにスリット形状の噴孔を配置したものである。図６において、バルブシート１４の下側の面に凹部を形成して、バルブシート１４と噴孔プレート１５との間に燃料室１５ａが形成されている。燃焼室１５ａの外周にはバブルシートの外周部で構成された壁面１４ｃが配置されており、その近傍に壁面１４ｃと長手方向が平行になるように２個のスリット形状の噴孔１６が配置されている。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように、スリット形状の噴孔を燃料室の側壁の壁面近傍に長辺方向が壁面と平行になるように配置することにより、燃料の流れが壁面により整流されてスリット形状の噴孔の長辺方向の流れが強化され、噴孔から流出する燃料の薄膜化がさらに向上する。

とくに、壁面から噴孔までの距離Ｄを、スリット形状の噴孔の短辺方向の長さＳ以下とすることで、液膜薄膜化を阻害する噴孔内の渦を抑制することができ、液膜をさらに薄膜化することができる。また流れの整流効果により、噴孔内の脈動および圧力変動を抑制することができることから、減圧沸騰による気泡発生を抑制することができ、負圧雰囲気下でも大気圧下と同様の噴霧特性を得ることができる。

また、燃料室１５ａの入口１５ｂから噴孔までの距離Ｗと噴孔の長辺方向の長さＬとの関係は、Ｌ／２＜Ｗであることが望ましい。図７は、本実施の形態における、燃料室の入口から噴孔までの距離Ｗおよび噴孔の長辺方向の長さＬを変化させたときの噴射される燃料の微粒化の度合いを示した特性図である。

図７から、燃料室１５ａの入口１５ｂから噴孔までの距離Ｗと噴孔の長辺方向の長さＬとの関係は、Ｗ−Ｌ／２が０より大きい、つまりＬ／２＜Ｗであることが望ましい。このように構成することで、スリット形状の噴孔に対して左右から回り込む流れが強化されるため、噴孔長辺方向の流れが強化され、噴孔から流出する燃料の薄膜化がさらに向上する。また、弁座部１４ａに弁体１３が接触または離れることにより燃料流路の開口部で発生した乱れおよび燃料室１５ａの入口１５ｂにて発生した乱れを噴孔に到達するまでに緩和し、液膜を平滑化することが可能となる。

なお、噴孔や燃料室の実際の寸法としては、例えば燃料噴射弁中心軸から噴孔までの距離は１．０〜１．６ｍｍ程度、燃料噴射弁中心軸から燃料室１５ａの入口１５ｂまでの距離は０．２５〜１．０ｍｍ程度であり、燃料室１５ａの入口１５ｂから噴孔までの距離Ｗは０．２〜１．０ｍｍ程度である。

実施の形態３
図８は、実施の形態３における燃料噴射弁の噴孔の配置を示す模式図である。本実施の形態においては、燃料室の側壁近傍に、噴孔の長辺方向と側壁の壁面とが平行になるように壁面をまたいでスリット形状の噴孔を配置したものである。図８において、バルブシート１４の下側の面に凹部を形成して、バルブシート１４と噴孔プレート１５との間に燃料室１５ａが形成されている。燃焼室１５ａの外周にはバブルシートの外周部で構成された壁面１４ｃが配置されており、壁面１４ｃをまたいで２個のスリット形状の噴孔１６が配置されている。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。噴孔と壁面のまたぎ量ＸはＸ＜Ｓ／２の関係にある。

このように、スリット形状の噴孔を燃料室の側壁の壁面をまたいで貫通させることにより、壁面と噴孔の間に隙間が無くなる。図９は、本実施の形態１の燃料噴射弁における、噴孔１６近傍の燃料の流れを説明する模式図である。図９において、矢印は燃料の流れを示すものだが、その中で、点線の矢印で示す燃料の流れのように壁面１４と噴孔１６の隙間を通り噴孔内へ流れこむ燃料流があると、そこでは、燃料が外側から燃料噴射弁中心に向かって流れ、燃料噴射弁中心から外側への流れが相対的に小さくなる。

これに対して、本実施の形態の燃料噴射弁によれば、図９の点線の矢印で示す燃料の流れのような壁面と噴孔の隙間を通り噴孔内へ流れこむ燃料流が発生しない。したがって、噴孔内の燃料流は燃料噴射弁中心から外側への流れが相対的に大きくなり、燃料の流れは燃料噴射弁中心から外側に向けて一方的に押しつけられ安定し、噴孔内の脈動および圧力変動の抑制効果が大きくなる。その結果、減圧沸騰による気泡発生を抑制することができ、負圧雰囲気下でも大気圧下と同様の噴霧特性を得ることができる。また、噴孔と壁面のまたぎ量はＳ／２未満であるため、噴孔への流れ込みの内、燃料噴射弁中心側から壁面方向へ向かう流れが壁面により遮られることはなく、燃料噴射弁中心側から壁面方向へ向かう流れが弱められることもない。

このように、本実施の形態の燃料噴射弁のように構成することで、噴孔内の燃料噴射弁中心から外側への燃料の流れをより安定に大きくでき、噴孔から流出する燃料の薄膜化がさらに向上する。

実施の形態４．
図１０は、実施の形態４における燃料噴射弁の噴孔の配置を示す模式図である。本実施の形態においては、実施の形態２と同様に燃料室の側壁の壁面近傍に、壁面に長辺方向が平行になるようにスリット形状の噴孔を６個配置したものである。図１０において、燃焼室１５ａの外周にバブルシートの外周部で構成された壁面１４ｃが配置されており、その近傍に壁面１４ｃと長手方向が平行になるように６個のスリット形状の噴孔１６が配置されている。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

本実施の形態のように、６個のスリット形状の噴孔の長辺方向がほぼ平行な場合、噴孔に近接する燃料室の壁面もほぼ平行に構成されている。このように構成することで、実施の形態２と同様に、燃料の流れが壁面により整流されてスリット形状の噴孔の長辺方向の流れが強化され、噴孔から流出する燃料の薄膜化がさらに向上する。

なお、６個のスリット形状の噴孔の長辺方向が平行でない場合は、図１１に示すように、各噴孔の長辺方向の向きに応じて、噴孔に近接する壁面を長手方向に略平行になるように配置すればよい。

また、燃料室の側壁は、必ずしも直線で構成する必要はなく、図１２に示すように円形でもよい。その場合、壁面から噴孔までの最小距離Ｄを、スリット形状の噴孔の短辺方向の長さＳ以下とすることが好ましい。

また、スリット形状の噴孔の長辺方向すべてが側壁に沿っている必要はなく、図１３に示すように、噴孔の一部が側壁からずれていてもよい。

実施の形態５．
図１４は、実施の形態５における燃料噴射弁の噴孔の配置を示す模式図である。本実施の形態における噴孔は、実施の形態２に示した図６と同様に、燃料室の側壁の壁面近傍に、壁面に長辺方向が平行になるようにスリット形状の噴孔を配置したものである。さらに噴孔１６の側壁と反対側の近傍に長辺方向に略平行の障壁１７を設け、燃料室１５の中央部から噴孔１６に燃料が直接流れ込むのを抑制したものである。

このように構成された燃料噴射弁においては、燃料は燃焼室の中央部から障壁１７を迂回するように流れて噴孔１６に流れ込むことになる。そのため、スリット形状の噴孔に対して長辺方向の流れが強くなり、燃料流同士の衝突エネルギーが大きくなるので、さらに薄膜化がさらに向上する。

実施の形態６．
図１５は、実施の形態６における燃料噴射弁の噴孔の断面形状を示す模式図である。本実施の形態における噴孔は、スリット形状の開口部をもち、噴孔の出口側が短辺方向の外側に向けて斜めの貫通孔となっている。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。このように構成することにより、噴射方向の制御が可能となる。

また、本実施の形態の別の形態としての噴孔は、図１６に示すように、噴孔の出口側が短辺方向の開口断面積が下流に行くにしたがって大きくしたものである。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。このように構成することによって、噴射された燃料の液膜の拡がりが大きくなり薄膜化が促進される。

また、本実施の形態の別の形態としての噴孔は、図１７に示すように、噴孔の出口側が短辺方向の開口断面積が下流に行くにしたがって小さくしたものである。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。このように構成することによって、噴孔上流での燃料流の乱れが抑制されるため、噴射された燃料の液膜が平滑化し、分裂後の微粒化特性が向上する。

実施の形態７．
図１８〜図２２は、実施の形態７における燃料噴射弁の噴孔の形状を示す模式図である。本実施の形態においては、燃料室の側壁の壁面近傍に、壁面に長軸方向が平行になるように、概楕円型（図１８）、ひし形（図１９）、楔形（図２０）および馬蹄形（図２１）にスリット状の噴孔を配置したものである。これらの噴孔の長軸方向の長さＬと短軸方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短軸方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように構成することによって、噴孔への燃料の流れ込みのバランスを変更することが可能であり、液膜の噴射方向を自由に変更することが可能である。

また、本実施の形態の別の形態としての噴孔は、図２２に示すように、丸穴を接続した形状にしたものである。このように構成することで、噴孔を丸穴の連続加工で形成することができるので、加工性が大幅に向上する。

実施の形態８．
図２３は、実施の形態８における燃料噴射弁の噴孔の形状を示す模式図である。本実施の形態においては、燃料室の側壁の壁面近傍に、Ｓ字型のスリット状の噴孔を配置したものである。これらの噴孔の長軸方向の長さＬと短軸方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短軸方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように構成された噴孔においては、燃料の流れが壁面により整流されてスリット形状の噴孔の長辺方向の流れが強化され、噴孔から流出する燃料の薄膜化がさらに向上する。また、噴孔の形状をＳ字型にすることで、噴孔から噴出された燃料は若干オフセットして衝突するため、衝突後形成される液膜もねじれてＳ字型となる。そのため、平行な液膜よりも大気との接触面積が増えるため、噴射燃料の蒸発が促進され、排ガス特性を向上させることが可能である。

実施の形態９．
図２４は、実施の形態９における燃料噴射弁の噴孔の形状を示す模式図である。本実施の形態においては、概Ｔ字型の噴孔の一部が燃料室の側壁をまたいで貫通したものである。これらの噴孔の長軸方向の長さＬと短軸方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短軸方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。また、壁面のまたぎ量は実施の形態３と同様にＳ/２以下である。

このように構成された噴孔においては、実施の形態３と同様に壁面から燃料噴射弁中心軸側へ向かう流れが抑制され、燃料の流れが安定化する。また、噴孔の形状を概Ｔ字型にすることで、長辺方向の流れ同士が噴孔内で衝突したあと、概Ｔ字型噴孔の凸に流れこむことで、衝突後に形成される液膜がより大きく拡がり、燃料の薄膜化を促進できる。

実施の形態１０．
図２５は、実施の形態１０における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。また、図２６は、本実施の形態における燃料噴射弁の噴孔の形状を示す模式図である。本実施の形態においては、バブルシート１４で構成される燃料室の側壁１４ｃの外側まで開口した円形の噴孔１６が噴孔プレート１５に形成されたものである。

このように構成された噴孔においては、噴孔と壁面間の隙間を完全にゼロにすることができるため、噴孔内の乱れが抑制され、薄膜化が促進される。

実施の形態１１．
実施の形態２においては、図２に示すように、噴孔プレート１５の上側の面は平坦であり、バルブシート１４の下側の面に凹部を形成して燃料室１５ａを形成していたが、実施の形態１１においては、噴孔プレート１５の上側の面に凹部を形成して燃料室１５ａを形成するものである。

図２７は、本実施の形態における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。噴孔プレート１５の外周部に凸部を形成し、この凸部の上部で噴孔プレート１５とバルブシート１４とが溶接接続されている。噴孔プレート１５の中央部の凹部とバルブシート１４との間に燃料室１５ａが形成されている。噴孔プレート１５の外周部の凸部の内壁が燃料室１５ａの側壁１４ｃとなる。

このように構成された燃料噴射弁においては、燃料室１５ａの側壁１４ｃと噴孔１６とが同じ噴孔プレート１５で構成されているので、バルブシート１４との位置決め精度に依存せず、側壁と噴孔との位置が加工精度のみで決まるため、燃料噴射弁のばらつきが低減される。

なお、図２８に示したように、噴孔プレート１５の外周部に形成した凸部の替わりに、別部材１８を噴孔プレート１５とバルブシート１４との間に挟んで燃料室１５ａの側壁１４ｃを構成してもよい。

また、図２９に示すように、燃料室１５ａの高さを外側に行くに従って低くなるように構成してもよい。このように構成することで、バルブシート１４の燃料流路１４ｂの下流開口部の乱れを緩和することができるため、液膜が平滑化し、微粒化特性が向上する。

実施の形態１２．
図３０は、実施の形態１２における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。本実施の形態においては、図３０に示すように、噴孔プレート１５の中央部（弁体１３と最も近接する位置）に突起１９が設けられ、この突起に近接してスリット形状の噴孔１６が形成されている。突起１９の側壁１９ａが、実施の形態２の燃料室の側壁に相当する。噴孔１６と噴孔１６の直上の弁体１３との間の距離が噴孔１６の直上の燃料室の高さＨに相当する。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように構成された燃料噴射弁は、噴射された燃料の液膜の拡がりが大きくなり薄膜化が促進される。また、実施の形態２の構成と異なり、一旦中央に集まった燃料が再度外側に流れていくことがないため、燃料流の乱れが小さく、液膜が平滑化し、さらに微粒化が促進される効果がある。

実施の形態１３．
図３１は、実施の形態１３における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。本実施の形態は、実施の形態１２と同様な構成であるが、弁体１３の形状を先端部が平坦な円筒状の形状にしたものである。本実施の形態においては、図３１に示すように、噴孔プレート１５の中央部に突起１９が設けられ、この突起に近接してスリット形状の噴孔１６が形成されている。突起１９の側壁１９ａが、実施の形態２の燃料室の側壁に相当する。噴孔１６と噴孔１６の直上の弁体１３との間の距離が噴孔１６の直上の燃料室の高さＨに相当する。これらの噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に、１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように構成された燃料噴射弁は、噴射された燃料の液膜の拡がりが大きくなり薄膜化が促進される。また、一旦中央に集まった燃料が再度外側に流れていくことがないため、燃料流の乱れが小さく、液膜が平滑化し、さらに微粒化が促進される効果がある。さらには、弁体１３の先端部に平坦部があるので、噴孔１６の直上の弁体１３との間の距離が一定であるので、噴孔１６の位置が多少ずれても噴孔の直上の燃料室の高さＨが一定となるので、ばらつきが減少する効果もある。

実施の形態１４．
図３２は、実施の形態１４における燃料噴射弁の噴孔近辺の断面図である。本実施の形態においては、実施の形態２と同様な構成であるが、燃料室１５の入口１５ｂの部分の段面積が、噴孔の断面積より小さくなるように構成したものである。噴孔の長辺方向の長さＬと短辺方向の長さＳとは、実施の形態１と同様に、１＜Ｌ／Ｓ＜１２の関係にあり、また、燃料室の高さＨと噴孔短辺方向長さＳとの関係はＨ／Ｓ＜１０の関係にある。

このように構成された燃料噴射弁においては、噴射された燃料の液膜の拡がりが大きくなり薄膜化が促進されるとともに、噴射弁よりも上流にある燃料室の入口１５ｂの断面積が噴孔の断面積よりも小さいので、この入口でバルブシートの燃料流路開口部での燃料流の乱れを緩和することができる。

なお、噴孔の上流に噴孔の断面積よりも小さい部分があればよいので、例えば図３３に示すように、燃料通路１４ｂと燃料室１５との接続部１５ｃの断面積を噴孔の断面積よりも小さくしてもよい。

１燃料噴射弁、２ソレノイド装置、３コア、４ヨーク
５コイルアセンブリ、６コイル、７ロッド、８バネ
９バルブボディ、１０スリーブ、１１供給口、１２アマチュア
１３弁体、１４バルブシート、１５噴孔プレート
１６噴孔、１７障壁、１８別部材、１９突起。

Claims

内部に燃料通路および弁座部を有するバルブシートと、
前記弁座部に着座可能な当接部を有し、前記当接部が上記弁座部から離座および着座することにより前記燃料通路を開閉する弁部材と、
前記バルブシートの先端側に固定され、燃料を噴出する噴孔を備えた噴孔プレートと、
を備えた燃料噴射弁であって、
前記バルブシートの先端側の面と前記噴孔プレートとの間に、前記燃料通路に接続され、前記燃料噴射弁の中心から外側に向けて前記噴孔プレートに沿って燃料が流れ、外周が壁面で囲まれた燃料室を有し、
前記噴孔は前記燃料室の先端側に形成されたスリット形状の噴孔であって、前記スリット形状の噴孔の長辺方向の長さをＬ、前記スリット形状の噴孔の短辺方向の長さをＳ、前記スリット形状の噴孔の直上の前記燃料室の高さをＨとしたときに、
１＜Ｌ／Ｓ＜１２
Ｈ／Ｓ＜１０
の関係であり、
前記スリット形状の噴孔の長辺方向と前記壁面とが略平行であり、
前記スリット形状の噴孔と前記壁面との距離がＳよりも小さい、
ことを特徴する燃料噴射弁。
スリット形状の噴孔が燃料室の壁面をまたいで貫通し、噴孔と壁面のまたぎ量をＸとしたときに、
Ｘ＜Ｓ／２
の関係であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
噴孔の壁面と反対側の近傍に前記噴孔の長辺方向に略平行の障壁を設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
噴孔プレートに形成された孔が燃料室の壁面の外側まで開口した円形であり、
前記噴孔プレートの円形の孔と前記壁面とで囲まれてできた噴孔がスリット形状である請求項１記載の燃料噴射弁。
燃料室は、バブルシートの下流側に凹状に形成された空間と噴孔プレートとの間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
燃料室は、噴孔プレートの上流側に凹状に形成された空間とバブルシートとの間に形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
燃料室は、バブルシートと噴孔プレートとの間に別部材を挟んで形成されていることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
燃料室は、噴孔プレートと該噴孔プレートと平行なバルブシートの先端側の面とにはさまれて燃料噴射弁の中心のまわりにできた室であり、
前記燃料室の前記燃料噴射弁中心側の端部である上流側の入口とスリット形状の噴孔との距離をＷとしたときに、
Ｌ／２＜Ｗ
の関係であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
燃料室は、噴孔プレートと該噴孔プレートと平行なバルブシートの先端側の面とにはさまれて燃料噴射弁の中心のまわりにできた室であり、
前記燃料室の前記燃料噴射弁中心側の端部である上流側の入口の断面積を噴孔の断面積より小さくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。