JP5610079B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

この発明は、燃料噴射弁に係り、特に、内燃機関の内部に燃料を噴射するうえで好適な燃料噴射弁に関する。

従来、例えば特許文献１には、内燃機関に用いられる燃料噴射弁が開示されている。この従来の燃料噴射弁は、燃料を外部に噴出するための複数の噴孔が形成された噴孔プレートを備えている。噴孔軸は、噴孔の入口側から出口側に向かうにつれ、噴孔プレートの外側（噴孔に向かう燃料の主流れ方向の上流側）に向けて傾斜している。また、噴孔には、燃料の上記主流れ方向の上流側の噴孔内壁面に、噴孔入口縁部から噴孔出口縁部に及ぶ凹部が形成されている。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。

日本特開２０１０−６５５４１号公報 日本特開２００３−２２７４４３号公報 日本特開２００４−３３２６５７号公報 日本特開２００４−１９７６２８号公報 日本特開２００９−３０５７２号公報

内燃機関の性能（燃費や出力など）向上および排気エミッション低減のために、燃料噴射弁に対しては、燃料噴霧の微粒化が高く要求されている。燃料噴霧の微粒化を促進する手段として、噴孔出口から噴出される燃料の薄膜厚さを小さくする手法がある。そのような燃料の薄膜化には、燃料の流速を向上させることが有効である。そして、燃料の流速向上を図るためには、燃料圧力を上昇させることが考えられる。しかしながら、燃料圧力を上昇させるためには、昇圧システムのコストアップ、更には、燃料の流速の向上による内燃機関の内壁面への燃料付着が問題となる。

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、燃料圧力の上昇に頼ることなく噴孔出口から噴出される燃料を好適に薄膜化することができ、これにより、燃料噴霧の微粒化を良好に促進することのできる燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁であって、燃料通路と、噴孔形成部材とを備えている。
燃料通路は、前記燃料噴射弁の内部に形成され、燃料が流れる通路である。
噴孔形成部材は、燃料の噴射を受ける噴射空間と前記燃料通路とを区画する部材であって、前記燃料通路から前記噴射空間に向けて燃料を噴出するための噴孔が少なくとも１つ形成されたものである。
そして、噴孔形成部材には、噴孔出口側溝が形成されている。噴孔出口側溝は、当該噴孔形成部材を前記噴孔の出口側から見て、当該噴孔形成部材における前記燃料噴射弁の内側の壁面に沿って前記噴孔に向かう燃料の主流れ方向と対向する側の部位において前記噴孔に繋がるように形成されている。また、噴孔出口側溝は、前記噴孔から離れる方向に延びるように形成されている。

本発明によれば、噴孔の出口部に上記噴孔出口側溝を備えていることにより、噴孔に流入した燃料の一部が噴孔出口側溝に導かれることになる。これにより、噴孔出口側溝に導かれずに噴孔から噴出されるメインの燃料の流量が少なくなるので、噴孔から噴出されるメインの燃料の薄膜厚さを効果的に小さくすることができる。また、噴孔に加えて噴孔出口側溝をも利用することで、このような噴孔出口側溝が設けられていない場合と比べ、噴射空間に噴射される燃料噴霧をより広い範囲に分散することが可能となる。この点においても、噴射された燃料の薄膜化をより促進することができる。以上のような噴射燃料の薄膜化および分散化の促進により、噴射空間において燃料と空気との接触が促進されることになる。これにより、燃料噴霧の微粒化促進を好適に実現することが可能となる。そして、そのような燃料噴霧の微粒化促進を、噴孔周りの形状の工夫によって、燃料圧力の上昇に頼ることなく実現することができる。

また、本発明における前記噴孔出口側溝は、前記噴孔の内部に流入した燃料が当該噴孔の内壁面に沿って案内される方向に延びる溝として形成されたものであってもよい。
これにより、噴孔内を入口側から出口側に流れていくにつれ、噴孔の内壁面に沿って流れる燃料の流れを阻害させることなく、かつ、そのような燃料の流れを利用して、噴孔出口側溝に燃料を導くことができるようになる。その結果、噴孔出口側溝から噴射される燃料の流速を極力高く維持することができ、この点においても、噴射された燃料の薄膜化を促進させられる。

また、本発明における前記噴孔出口側溝は、前記噴孔形成部材を前記噴孔の出口側から見て、燃料の前記主流れ方向の上流側に向かって傾くＶ字状に形成された一対の溝であってもよい。
燃料の上記主流れ方向から噴孔内に流入した後に当該主流れ方向と対向する側の噴孔の内壁面側に偏った燃料は、噴孔内を入口側から出口側に流れていくにつれ、上記内壁面に沿って左右二手に分かれて広がっていく。従って、このように噴孔出口側溝を上記のような向きのＶ字状に形成された一対の溝とすることで、噴孔形成部材の強度上などの理由により溝深さが制約されるような場合であっても、溝深さを浅くしながら効果的に燃料の一部を取り出せるようになる。

また、本発明における前記噴孔形成部材には、噴孔入口側溝と燃料迂回路とが形成されていてもよい。そして、前記噴孔入口側溝は、当該噴孔形成部材を前記噴孔の入口側から見て、燃料の前記主流れ方向と対向する側の部位において前記噴孔と近接する位置に形成されたものであってもよい。そして、前記燃料迂回路は、前記噴孔入口側溝に連通する通路であって、前記噴孔とは交わらずに当該噴孔形成部材を貫通するように形成されたものであってもよい。
これにより、上記噴孔入口側溝と上記燃料迂回路とを備えたことにより、主流れに対向する燃料流れを噴孔入口側溝内に逃がすことができる。このため、主流れに対向する燃料流れが噴孔に流入するのを抑制することができる。その結果、この燃料流れの干渉によって主流れの流速が低減するのを防止し、噴孔から噴射される燃料の薄膜化が阻害されるのを抑制することができる。また、このような構成としたことにより、噴孔入口側溝に流入した燃料は、燃料迂回路を介して噴孔内の燃料流れに合流することなく噴射空間に噴射される。これにより、噴孔入口側溝から流入した燃料流れは、噴孔内を通過するメインの燃料流れと合流しない独立した燃料流れとなるので、この燃料流れによってメインの燃料流れが阻害されるのを防止することができる。

また、本発明における前記燃料迂回路は、前記噴孔入口側溝と前記噴孔出口側溝とを連通させる通路として形成されたものであってもよい。
これにより、噴孔入口側溝から流入した後に燃料迂回路を経由した燃料を噴出させるための通路として、噴孔内に流入した燃料の一部を取り出すための噴孔出口側溝が利用される。その結果、噴孔入口側溝側からの燃料の噴射方向についても、噴孔出口側溝の噴射方向に揃えられるようになる。

また、本発明における前記噴孔は、入口側の部位の通路断面積に対して出口側の部位の通路断面積が燃料の前記主流れ方向の上流側に向かって広くなるように形成されたものであってもよい。
これにより、噴孔を、入口側の部位の通路断面積に対して出口側の部位の通路断面積が燃料の上記主流れ方向の上流側に向かって広くなるように形成したことにより、噴孔に流入する燃料の剥離を促進させることができるので、燃料の主流れ方向から噴孔に流入した燃料を、主流れ方向の下流側の部位に効果的に偏らせることができる。その結果、噴孔の出口から噴出される燃料の薄膜化を促進することができる。従って、このように噴孔に流入した燃料を主流れ方向の下流側の部位に効果的に偏らせる構造を有する噴孔を前提として備えていることにより、上述した本発明の効果をより効果的に引き出せるようになる。

本発明の実施の形態１の燃料噴射弁において燃料噴射が行われる側の先端部の構成を表した断面図である。 燃料噴射弁の軸方向から（噴孔入口側から）噴孔プレートを見た図である。 噴孔周りにおける燃料の流れを表した図である。 図３（Ｂ）に示す噴孔出口側溝の詳細な形状を説明するための図である。 噴孔および噴孔出口側溝を通って噴射される燃料の流れを表した斜視図である。 燃料圧力が同一の状況下において、噴孔出口側溝を設けたことによる燃料噴霧の微粒化効果を、当該噴孔出口側溝が設けられていない場合と比較して表した図である。 本発明の実施の形態２の燃料噴射弁が備える噴孔プレートを、燃料噴射弁の軸方向から（噴孔入口側から）見た図である。 噴孔および噴孔出口側溝を通って噴射されるそれぞれの燃料の流れ、更には噴孔入口側溝および燃料迂回路を経由して噴孔出口側溝を通って噴射される燃料の流れを表した斜視図である。 本発明の実施の形態２の変形例における燃料噴射弁の構成を説明するための図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の燃料噴射弁１０において燃料噴射が行われる側の先端部の構成を表した断面図である。また、図２は、燃料噴射弁１０の軸方向から（噴孔入口側から）噴孔プレート１８を見た図である。尚、図１は、図２中に示すＡ−Ａ線の位置で燃料噴射弁１０を切断して示す断面図である。

図１に示す燃料噴射弁１０は、内燃機関の内部（好ましくは吸気ポート内）に燃料を噴射するうえで好適な燃料噴射弁である。ただし、燃料噴射弁１０は、内燃機関の筒内に直接燃料を噴射できるように内燃機関に搭載されたものであってもよい。

図１に示すように、燃料噴射弁１０は、略円筒状の弁ボディ１２を備えている。弁ボディ１２の内部には、略円柱状のニードル弁１４が往復移動自在に配置されている。弁ボディ１２の内周面とニードル弁１４の外周面との間には、燃料が流通する燃料通路１６が形成されている。燃料通路１６には、図１における燃料通路１６の上方側から高圧の燃料が供給されるようになっている。

ニードル弁１４の先端付近の弁ボディ１２の内周面には、ニードル弁１４が着座可能なシート部１２ａが形成されている。より具体的には、ニードル弁１４は、燃料噴射弁１０が備える電磁石（図示省略）が磁力を発していない場合には、シート部１２ａに着座するように構成されている。この場合には、シート部１２ａの下流側に向けての燃料の流れが遮断される。一方、ニードル弁１４は、励磁電流の供給を受けて電磁石が磁力を発した場合には、シート部１２ａから離座するように構成されている。その結果、シート部１２ａの上流に蓄えられていた高圧の燃料がシート部１２ａの下流側に供給される。

また、燃料噴射弁１０の先端部には、シート部１２ａの下流側の燃料通路１６と、燃料の噴射を受ける噴射空間（ここでは、吸気ポート内部）２０とを区画する部材として、略円板状の噴孔プレート１８が設置されている。噴孔プレート１８には、複数の噴孔２２が形成されている。

より具体的には、複数（本実施形態では、一例として１２個）の噴孔２２は、図２に示す配列で所定の間隔をおいて配置されている。ニードル弁１４がシート部１２ａから離座すると、シート部１２ａを通過した燃料は、噴孔プレート１８における燃料噴射弁１０の内側の壁面（以下、単に、噴孔プレート１８の「内壁面」と称することがある）１８ａに沿って流れ、やがて各噴孔２２に流入することになる。ここでは、シート部１２ａの下流側において噴孔プレート１８の内壁面１８ａに沿って流れながら各噴孔２２に向かう燃料の流れの中で、主たる（最も強い）燃料の流れ方向のことを、「燃料の主流れ方向」と称する。すなわち、ここでいう燃料の主流れ方向は、燃料が各噴孔２２に流入する前の段階（噴孔プレート１８の内壁面１８ａに沿って流れている段階）における燃料の流れの方向として特定されるものである。

各噴孔２２に向かう燃料の上記主流れ方向は、前提とする燃料噴射弁１０の構成や仕様によって異なり得るものである。本実施形態の燃料噴射弁１０における燃料の主流れ方向としては、図２における上方向から噴孔プレート１８の中心側に向かう流れの方向と、同図における下方向から噴孔プレート１８の中心側に向かう流れの方向とが該当する。尚、その理由は、これらの燃料の主流れ方向におけるシート部１２ａの上流側の燃料通路１６に、径方向の他の部位よりも大きな燃料溜まり部（図示省略）がそれぞれ存在しており、そのような燃料溜まり部からシート部１２ａを通過して噴孔プレート１８の内壁面１８ａ上に流入する燃料の流れが図２における左右方向から噴孔プレート１８上に流入する燃料の流れよりも強いためである。更に加えると、上記のように定義した燃料の主流れ方向は、噴孔プレート１８の内壁面１８ａに沿って各噴孔２２に向かう燃料の主たる流れの方向として、設計段階において事前に想定されるものである。

図２に示すように、各噴孔２２は、オーバル状の断面形状を有している。そして、各噴孔２２は、オーバル形状の長軸方向が燃料の上記主流れ方向と一致する向きで、噴孔プレート１８に形成されている。

また、図１に示すように、各噴孔２２は、入口側の部位の通路断面積に対して出口側の部位の通路断面積が燃料の上記主流れ方向の上流側（本実施形態では、噴孔プレート１８の外側）に向かって広くなるように形成されている。より具体的には、各噴孔２２は、入口側から出口側に向かうにつれ、通路断面積が燃料の主流れ方向の上流側に向かって広くなるように形成されている。更に付け加えると、このような噴孔形状を得るために、本実施形態の各噴孔２２では、図１に示すように、入口側から出口側に向かって広がるテーパー形状が採用されている。尚、本実施形態の燃料噴射弁１０では、各噴孔２２から噴出される燃料の方向を狙いとする方向に調整するために、各噴孔２２の噴孔軸（入口における噴孔２２の中心点と出口における噴孔２２の中心点とを結んで得られる直線）は、噴孔２２の入口側から出口側に向かうにつれ、燃料の主流れ方向の上流側（噴孔プレート１８の外側）に向かって近づくように傾斜する構成が採用されている。

図３は、噴孔２２周りにおける燃料の流れを表した図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す噴孔２２をその出口側から見た図である。
本実施形態の燃料噴射弁１０によれば、上述したように、開弁時にシート部１２ａを通過した燃料は、噴孔プレート１８の内壁面１８ａに沿って各噴孔２２に向かうことになる。このような方式が採用されている場合には、燃料の主流れ方向に流れる燃料が噴孔２２の入口に流入する際に、噴孔２２のテーパー部２２ａの存在によって鋭角となっている部位において燃料の剥離が促進され、これにより、主流れ方向から勢い良く噴孔２２内に流入した燃料は、テーパー部２２ａと反対側の内壁面２２ｂに押し付けられることになる。その結果、噴孔２２に流入した燃料は、図３（Ａ）および（Ｂ）に示すように、燃料の主流れ方向における下流側（テーパー部２２ａの反対側）の内壁面２２ｂの方に偏って集中することになる。そして、噴孔２２内で偏った燃料は、左右二手に分かれながら内壁面２２ｂに沿うように下流側に進み、噴射空間（吸気ポート内部）２０に噴射される。

噴孔出口部における燃料の薄膜厚さ（図３（Ａ）のように定義）が小さいほど、燃料と空気との接触およびせん断が早期に行われることで、燃料液滴径が小さくなり（すなわち、燃料が微粒化し）、燃料の気化時間が短縮される。従って、各噴孔２２から噴射される燃料の薄膜厚さの低減による燃料の微粒化の促進は、内燃機関の性能（燃費や出力など）向上や排気エミッションの低減を図るうえで有効である。燃料の薄膜化には、燃料の流速を向上させることが有効である。そして、燃料の流速向上を図るためには、燃料圧力を上昇させることが考えられる。しかしながら、燃料圧力を上昇させるためには、昇圧システムのコストアップ、更には、燃料の流速の向上による内燃機関の内壁面（ポート噴射式である本実施形態の燃料噴射弁１０では、吸気ポートや吸気弁の壁面）への燃料付着が問題となる。

上記の課題を解消するために、本実施形態では、噴孔プレート１８に対して、図３（Ｂ）に示すように、噴孔プレート１８を噴孔２２の出口側から見て、噴孔プレート１８の内壁面１８ａに沿って噴孔２２に向かう燃料の主流れ方向と対向する側の部位（内壁面２２ｂ）において当該噴孔２２に繋がる一対の噴孔出口側溝２４を形成するようにした。噴孔出口側溝２４は、噴孔２２から離れる方向に延びる切り欠き溝として形成されている。

図４は、図３（Ｂ）に示す噴孔出口側溝２４の詳細な形状を説明するための図である。より具体的には、図４（Ａ）は、噴孔出口側から噴孔２２および噴孔出口側溝２４を見た図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）中に示す矢視Ａ方向から噴孔２２および噴孔出口側溝２４を見た図である。

上述したように、噴孔２２内に流入した燃料は、主流れ方向の下流側の部位（内壁面２２ｂ）の方に集中する（図３（Ｂ）参照）。この部位に集中した燃料は、噴孔２２内を入口側から出口側に流れていくにつれ、図４（Ａ）に示すように、左右二手に分かれて広がっていく。このように内壁面２２ｂに沿って流れる燃料の一部をその流れを阻害させることなく導く（取り出す）ために、本実施形態の噴孔出口側溝２４は、図４（Ａ）に示すように、噴孔２２の内部に流入した燃料が内壁面２２ｂに沿って案内される方向に延びる溝（窪み）として形成されている。

より具体的には、本実施形態の噴孔出口側溝２４は、噴孔プレート１８を噴孔２２の出口側から見て、主流れ方向の上流側に向かって傾くＶ字状かつ直線状に形成された一対の溝として形成されている。また、噴孔出口側溝２４の幅は、噴孔径よりも十分に小さくなるように設定されている。更に付け加えると、噴孔出口側溝２４の幅は、噴孔２２のオーバル形状の長軸方向の幅の２分の１以下とすることが好ましい。その理由は、次の通りである。すなわち、燃料は噴孔２２内に流入した際に内壁面２２ｂ側に偏るので、噴孔２２内の燃料の厚さは、図３（Ｂ）に示すように、噴孔２２の長軸方向の幅寸法の２分の１程度となる。このため、噴孔出口側溝２４の幅は、このようにして一方に偏った燃料の一部を取り出すうえで上記寸法とされていることが好ましい。尚、噴孔出口側溝２４の深さは、一定とされていてもよいし、或いは、例えば、噴孔２２から離れるに従って浅くなるようになっていてもよい。

図５は、噴孔２２および噴孔出口側溝２４を通って噴射される燃料の流れを表した斜視図である。また、図６は、燃料圧力が同一の状況下において、噴孔出口側溝２４を設けたことによる燃料噴霧の微粒化効果を、当該噴孔出口側溝２４が設けられていない場合と比較して表した図である。

先ず、本実施形態の燃料噴射弁１０では、上述したように、噴孔２２における燃料の主流れ方向の上流側の部位をテーパー部２２ａとすることにより、噴孔２２が、入口側から出口側に向かうにつれ、通路断面積が燃料の主流れ方向の上流側に向かって広くなるように形成されている。これにより、噴孔２２に流入する燃料の剥離を促進させることができるので、燃料の主流れ方向から噴孔２２に流入した燃料を、図３に示すように、主流れ方向の下流側（内壁面２２ｂ側）の部位に効果的に偏らせることができる。その結果、噴孔２２の出口から噴出される燃料の薄膜化を促進することができる。

そのうえで、本実施形態の燃料噴射弁１０が噴孔２２の出口部に上述した噴孔出口側溝２４を備えていることにより、入口側から出口側に向かうにつれ噴孔２２の内壁面２２ｂに沿って左右二手に広がりながら流れる燃料の一部が、噴孔出口側溝２４に導かれることになる。これにより、噴孔出口側溝２４に導かれずに噴孔２２から噴出されるメインの燃料の流量が少なくなるので、噴孔２２から噴出されるメインの燃料の薄膜厚さを効果的に小さくすることができる。また、噴孔２２に加えて噴孔出口側溝２４をも利用することで、噴孔出口側溝２４が設けられていない場合と比べ、噴射空間（吸気ポート）２０に噴射される燃料噴霧をより広い範囲に分散することが可能となる。この点においても、噴射された燃料の薄膜化をより促進することができる。更に、噴孔径に対して十分に幅の小さい噴孔出口側溝２４から燃料の一部が噴出されるようにしたことによっても、噴射された燃料の薄膜化をより促進することができる。

以上のような噴射燃料の薄膜化および分散化の促進により、噴射空間２０において燃料と空気との接触が促進されることになる。これにより、図６に示すように、噴孔出口側溝２４が設けられていない場合と比べ、噴射燃料の液滴の粒径を効果的に（図６に示す試験結果では、１０％程度）低減することができる。つまり、本実施形態の燃料噴射弁１０によれば、燃料噴霧の微粒化促進（気化時間の短縮）を好適に実現することが可能となる。そして、そのような燃料噴霧の微粒化促進を、噴孔２２周りの形状の工夫によって、燃料圧力の上昇に頼ることなく実現することができる。

また、本実施形態における噴孔出口側溝２４は、上述したように、噴孔２２の内部に流入した燃料が内壁面２２ｂに沿って案内される方向に延びる溝（窪み）として形成されている。これにより、噴孔２２内を入口側から出口側に流れていくにつれ、内壁面２２ｂに沿って左右二手に分かれて広がっていく燃料の流れを阻害させることなく、かつ、そのような燃料の流れを利用して、噴孔出口側溝２４に燃料を導くことができるようになる。これにより、噴孔出口側溝２４から噴射される燃料の流速を極力高く維持することができ、この点においても、噴射された燃料の薄膜化を促進させられる。
そして、本実施形態では、そのような作用を得られるための具体例として、噴孔出口側溝２４は、噴孔プレート１８を噴孔２２の出口側から見て、主流れ方向の上流側に向かって傾くＶ字状に形成された一対の溝として形成されている。場合によっては、噴孔プレート１８に形成する噴孔出口側溝２４を深くしすぎることは、耐圧性を考慮しつつ噴孔プレート１８の強度を適切に確保するうえで問題となる可能性がある。噴孔２２において内壁面２２ｂ側に偏った燃料は、上述したように、噴孔２２内を入口側から出口側に流れていくにつれ、内壁面２２ｂに沿って左右二手に分かれて広がっていく。従って、本実施形態のように噴孔出口側溝２４を上記のような向きのＶ字状に形成された一対の溝とすることで、上記のように噴孔プレート１８の強度上の理由により溝深さが制約されるような場合であっても、溝深さを浅くしながら効果的に燃料の一部を取り出せるようになる。

ところで、上述した実施の形態１においては、噴孔出口側溝２４は、噴孔プレート１８を噴孔２２の出口側から見て、主流れ方向の上流側に向かって傾くＶ字状に形成された一対の溝として形成されている。しかしながら、本発明における噴孔出口側溝は、上記のように形成されたものに限定されるものではない。すなわち、噴孔出口側溝は、噴孔形成部材を噴孔の出口側から見て、当該噴孔形成部材における燃料噴射弁の内側の壁面に沿って当該噴孔に向かう燃料の主流れ方向と対向する側の部位において噴孔に繋がるように形成されたものであれば、例えば、噴孔形成部材を噴孔の出口側から見て、燃料の主流れ方向の下流側に向かって（すなわち、図４に示す噴孔出口側溝２４とは反対側に向かって）噴孔から離れる方向に延びるような溝であってもよい。更に、本発明における噴孔出口側溝の本数は、図４に示すように、２本に限らず、１本、或いは３本以上であってもよい。

また、上述した実施の形態１においては、噴孔出口側溝２４は、直線状に延びる溝であって、溝幅が一定であるものを例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における噴孔出口側溝は、上記のように形成されたものに限らない。すなわち、噴孔出口側溝は、例えば、噴孔から離れる方向に曲線状に延びる溝として形成されたものであってもよく、また、溝幅は、例えば、噴孔から離れるにつれ、連続的もしくは段階的に変化するものであってよい。

尚、上述した実施の形態１においては、噴孔プレート１８が本発明における「噴孔形成部材」に相当している。

実施の形態２．
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施の形態２およびその変形例について説明する。
本実施形態の燃料噴射弁３０は、後述する噴孔入口側溝３４および燃料迂回路３６を追加的に備える点を除き、基本的には上述した実施の形態１の燃料噴射弁１０と同様に構成されているものとする。

図７は、本発明の実施の形態２の燃料噴射弁３０が備える噴孔プレート３２を、燃料噴射弁３０の軸方向から（噴孔入口側から）見た図である。図８は、噴孔２２および噴孔出口側溝２４を通って噴射されるそれぞれの燃料の流れ、更には噴孔入口側溝３４および燃料迂回路３６を経由して噴孔出口側溝２４を通って噴射される燃料の流れを表した斜視図である。尚、図７、８において、上記図１乃至図４に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

噴孔２２に向かう燃料の流れとしては、上述した主たる流れである「主流れ」に加え、当該主流れに対向する弱い流れとして、上記図３（Ａ）中に「対向流れ」として示すように、燃料噴射弁３０の中心側（噴孔プレート３２の中心側）からの燃料流れが存在する。このような主流れ以外の燃料流れが何らの配慮もなしに許容されていると、この燃料流れが噴孔２２の入口において主流れと衝突することになる。その結果、噴孔２２の入口部において主流れの流速が減少し、噴孔２２から噴出される燃料の薄膜化が阻害されてしまう。

そこで、本実施形態では、噴孔プレート３２に対して、当該噴孔プレート３２を噴孔２２の入口側から見て、燃料の主流れ方向と対向する側の部位において噴孔２２と近接する位置に、噴孔入口側溝３４を形成するようにした。より具体的には、噴孔入口側溝３４は、一例として、噴孔プレート３２を噴孔２２の入口側から見て、噴孔２２の入口の周囲を覆うようなＵ字状の切り欠き溝として形成されている。

更に、本実施形態では、噴孔プレート３２には、噴孔入口側溝３４と各噴孔出口側溝２４とを連通させる通路として、燃料迂回路３６が形成されている。言い換えれば、燃料迂回路３６は、噴孔２２とは交わらずに噴孔入口側溝３４から噴孔出口側溝２４に向けて噴孔プレート３２を貫通する通路として形成されている。尚、燃料迂回路３６の通路径は、噴孔出口側溝２４の幅と同程度の寸法に設定されている。

以上説明した本実施形態の燃料噴射弁３０によれば、上述した構成を有する噴孔入口側溝３４と燃料迂回路３６とを備えたことにより、主流れに対向する燃料流れを噴孔入口側溝３４内に逃がすことができる。このため、主流れに対向する燃料流れが噴孔２２に流入するのを抑制することができる。その結果、この燃料流れの干渉によって主流れの流速が低減するのを防止し、噴孔２２から噴射される燃料の薄膜化が阻害されるのを抑制することができる。

また、噴孔入口側溝３４に流入した燃料は、燃料迂回路３６を介して噴孔出口側溝２４を通って噴射空間２０に噴射される。これにより、噴孔入口側溝３４から流入した燃料流れは、噴孔２２内を通過するメインの燃料流れと合流しない独立した燃料流れとなるので、この燃料流れによってメインの燃料流れが阻害されるのを防止することができる。

更に、本実施形態の燃料噴射弁３０によれば、噴孔入口側溝３４から流入した後に燃料迂回路３６を経由した燃料を噴出させるための通路として、噴孔２２内に流入した燃料の一部を取り出すための噴孔出口側溝２４が共有されている。これにより、噴孔入口側溝３４側からの燃料の噴射方向についても、噴孔出口側溝２４の噴射方向に揃えられるようになる。また、噴孔入口側溝３４側からの燃料についても、噴孔径に対して十分に幅の小さな噴孔出口側溝２４を利用して噴射されることによって、良好に薄膜化できるようになる。

ところで、上述した実施の形態２においては、噴孔入口側溝３４は、噴孔プレート３２を噴孔２２の入口側から見て、噴孔２２の入口の周囲を覆うようなＵ字状の切り欠き溝として形成されている。しかしながら、本発明における噴孔入口側溝は、上記のように形成されたものに限定されるものではなく、例えば、図９を参照して以下のように説明するようなものであってもよい。

図９は、本発明の実施の形態２の変形例における燃料噴射弁４０の構成を説明するための図である。より具体的には、図９（Ａ）は、噴孔２２周りの構成を表した斜視図であり、図９（Ｂ）は、噴孔プレート４２を燃料噴射弁４０の軸方向から見た図である。尚、図９において、上記図１乃至図４に示す構成要素と同一の要素については、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。

図９に示す燃料噴射弁４０は、噴孔入口側溝４４および燃料迂回路４６の構成が噴孔入口側溝３４および燃料迂回路３６の構成と異なる点を除き、基本的に上述した実施の形態２における燃料噴射弁３０と同様に構成されているものとする。

図９に示す構成では、噴孔入口側溝４４は、燃料噴射弁４０の中心部（噴孔プレート４２の中心部）に、円筒状の溝（窪み）として形成されている。この噴孔入口側溝４４の周囲には、図９（Ｂ）に示すように、複数の噴孔２２が２段の放射状で、かつ噴孔プレート４２の径方向に所定角度間隔をおいて形成されている。また、噴孔入口側溝４４に近い１段目の各噴孔２２には、噴孔入口側溝４４と各噴孔２２の各噴孔出口側溝２４とを連通させる通路として、燃料迂回路４６がそれぞれ形成されている。

図９に示すように、噴孔プレート４２の中心部に噴孔入口側溝４４を設けておくことによっても、１段目および２段目の各噴孔２２に向かう燃料の主流れが、当該主流れに対向する燃料流れの干渉によって阻害されるのを防止することができる。また、これ以外にも、燃料噴射弁４０によれば、基本的に、実施の形態２において燃料噴射弁３０のために上述した効果と同様の効果を奏することができる。尚、図９に示す燃料噴射弁４０における燃料の主流れ方向は、上述した燃料噴射弁１０、３０とは異なり、噴孔プレート４２の径方向外側からその中心側に向かう方向であり、それに伴い、オーバル形状の各噴孔２２および噴孔出口側溝２４は、そのような主流れ方向に対応して図９中に示す向きに設定されている。また、図９（Ｂ）においては、図示を省略しているが、２段目の各噴孔２２についても、噴孔出口側溝２４が設けられているものとする。

また、上述した実施の形態２においては、燃料迂回路３６は、噴孔入口側溝３４と噴孔出口側溝２４とを連通させる通路として形成されている。しかしながら、本発明における燃料迂回路は、上記のように形成されたものに限らない。すなわち、燃料迂回路は、噴孔入口側溝に連通する通路であって、噴孔とは交わらずに噴孔形成部材を貫通する通路として形成されたものであれば、噴孔出口側溝を介さずに、直接的に噴射空間と連通する通路であってもよい。

尚、上述した実施の形態２においては、噴孔プレート３２が本発明における「噴孔形成部材」に相当している。

ところで、上述した実施の形態１および２においては、燃料の噴射空間２０に面する側の燃料噴射弁１０等の先端部に噴孔プレート１８等が取り付けられた構成を例に挙げて説明を行った。しかしながら、本発明における噴孔形成部材は、上記噴孔プレート１８等のような弁ボディとは別に設けられた板状の部材に限らない。すなわち、噴孔形成部材は、例えば、少なくとも１つの噴孔が形成された弁ボディ自体であってもよい。

１０、３０、４０ 燃料噴射弁
１２ 弁ボディ
１２ａ 弁ボディのシート部
１４ ニードル弁
１６ 燃料通路
１８、３２、４２ 噴孔プレート
１８ａ 噴孔プレートの内壁面
２０ 噴射空間
２２ 噴孔
２２ａ 噴孔のテーパー部
２２ｂ 噴孔の内壁面
２４ 噴孔出口側溝
３４、４４ 噴孔入口側溝
３６、４６ 燃料迂回路

Claims (6)

1. 燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   前記燃料噴射弁の内部に形成され、燃料が流れる燃料通路と、
   燃料の噴射を受ける噴射空間と前記燃料通路とを区画する部材であって、前記燃料通路から前記噴射空間に向けて燃料を噴出するための噴孔が少なくとも１つ形成された噴孔形成部材と、を備え、
   前記噴孔形成部材には、当該噴孔形成部材を前記噴孔の出口側から見て、当該噴孔形成部材における前記燃料噴射弁の内側の壁面に沿って前記噴孔に向かう燃料の主流れ方向と対向する側の部位において前記噴孔に繋がる噴孔出口側溝が形成されており、
   前記噴孔出口側溝は、前記噴孔から離れる方向に延びるように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記噴孔出口側溝は、前記噴孔の内部に流入した燃料が当該噴孔の内壁面に沿って案内される方向に延びる溝として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。
3. 前記噴孔出口側溝は、前記噴孔形成部材を前記噴孔の出口側から見て、燃料の前記主流れ方向の上流側に向かって傾くＶ字状に形成された一対の溝であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 前記噴孔形成部材には、当該噴孔形成部材を前記噴孔の入口側から見て、燃料の前記主流れ方向と対向する側の部位において前記噴孔と近接する位置に、噴孔入口側溝が形成されており、
   前記噴孔形成部材には、前記噴孔入口側溝に連通する通路であって、前記噴孔とは交わらずに当該噴孔形成部材を貫通する燃料迂回路が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載の燃料噴射弁。
5. 前記燃料迂回路は、前記噴孔入口側溝と前記噴孔出口側溝とを連通させる通路として形成されていることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁。
6. 前記噴孔は、入口側の部位の通路断面積に対して出口側の部位の通路断面積が燃料の前記主流れ方向の上流側に向かって広くなるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の燃料噴射弁。

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