JP5648684B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は燃料噴射弁に関する。

従来、内燃機関から排出されるパティキュレート（黒煙、炭素、炭化水素等からなる粒子状物質）を低減するために燃料の噴霧を微粒化することが有効であることが知られている。燃料の噴霧を微粒化することを目的とした提案として、例えば、特許文献１が知られている。特許文献１に開示された燃料噴射ノズルに設けられた噴孔は、上流側に第１噴孔部、下流側に第２噴孔部を備えている。そして、第２噴孔部において、第２噴孔部の内壁と、第１噴孔部から流出する噴流との間に噴流の一部を燃料塊として収容する収容部を有する。すなわち、特許文献１に開示された燃料噴射ノズルは、噴孔内部で下流側の噴孔断面積を大きくすることによって、キャビテーションを効果的に発生させ、燃料の微粒化を図る。

特開２００４−１９４８１号公報

しかしながら、前記特許文献１の提案は、ニードルのリフト量によって、噴孔へ流れ込む燃料の量、流速が異なる。このため、ニードルが低リフト状態であるときと、ニードルが高リフト状態であるときの双方で最適なキャビテーションを発生させることは困難である。すなわち、噴孔の断面積を急激に拡大させて燃料にキャビテーションを発生させる場合、ニードルのリフト量が増大すると燃料の流路面積の拡大に起因して、負圧が不足し、キャビテーションが発生し難くなる。一方、リフト量が増大したときに適切なキャビテーションを発生させるべく流路面積や噴孔の形状を設定すると、ニードルが低リフト状態のときにキャビテーション過多となってしまうおそれがある。

そこで本発明は、ニードルのリフト量にかかわらず、適切にキャビテーションを発生させ、燃料の微粒化を促進することを課題とする。

上記課題を解決するために本明細書開示の燃料噴射弁は、先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、を備えたことを特徴としている。

燃料導入路からサック室内へ流入する燃料は、流路の面積が急激に拡大されたり、流路が急激に屈曲されたりする部分でキャビテーションを発生させることができる。ニードルのリフトに伴って、制御子の上流側縁部の位置がニードルに近づくように上流側に向かって変位することにより、制御子の上流側縁部とニードルとの間隔が狭い状態を維持することができる。狭い状態が維持された制御子の上流側縁部とニードルとの間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションを発生させることができる。このように、制御子の上流側縁部をニードルリフトに追随させて変位させることにより、ニードルリフト量が変化してもキャビテーションを効率よく、適切に発生させることができる。

前記制御子は、内周側の上流部に下流側に向かうに従って前記ノズルボディの中心側に向かうように傾斜する第１傾斜面を有し、前記ニードルは、下流側に向かうに従って、前記第１傾斜面と離間する第１対向面を備えることができる。

第１傾斜面と第１対向面とが離間することにより、流路面積が拡大された領域を創出することができる。狭い状態が維持された制御子の上流側縁部とニードルとの間を通過した燃料が第１傾斜面と第１対向面とで囲まれた領域に流入するときに、キャビテーションが発生する。

前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有することができる。第２傾斜面を有することにより、第２傾斜面に沿って流れる燃料によって、制御子を浮上させることができる。制御子が浮上することによって、制御子の上流側縁部が上流側へ変位する。

このように、制御子が第２傾斜面を有することと併せて、前記ニードルは、前記第２傾斜面に向かって突出した突出部を備えることができる。突出部を設け、ニードルと第２傾斜面との間の流路面積を狭めることにより、この領域を通過する燃料による制御子を上昇させる力を強化して、制御子の上昇を促すことができる。

また、前記制御子は、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に切欠き部を備えることができる。燃料は、切欠き部を通過して噴孔に流れ込む。このとき、切欠き部を通過する燃料が制御子を押し上げることができる。このような切欠き部は、制御子の内周側から外周側に向かって傾斜した受圧面を備えるとともに、前記制御子の内周面の開口面積よりも前記制御子の外周面の開口面積を小さく設定することができる。これにより、切欠き部を通過する燃料の受圧面への衝突に伴って制御子が押し上げられる。

前記切欠き部は、前記制御子が前記位置決め部に位置決めされた状態で、少なくとも前記噴孔の一部を塞ぐようにすることができる。制御子が位置決めされた状態は、低リフト状態となる。噴孔の一部が切欠き部によって塞がれていると、燃料は、噴孔に偏った方向から流入する。これにより、噴孔に流入する燃料は、噴孔内で、旋回流となる。また、切欠き部を通過して噴孔に流入する燃料は、キャビテーションを発生させることができる。この結果、燃料の微粒化や、低ペネトレーション化が図られる。

前記制御子は、前記上流側縁部と前記位置決め部への当接部との間に、前記上流側縁部に前記ニードルが当接することによって圧縮される弾性部材を備えることができる。弾性部材は、ニードルがリフトし、ニードルによる圧縮状態から開放されると、その弾性によって元の形状に復帰する。この結果、制御子の上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する。これにより、制御子の上流側縁部とニードルとの間隔が狭い状態を維持することができる。狭い状態が維持された制御子の上流側縁部とニードルとの間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションが発生する。このように、制御子の上流側縁部をニードルリフトに追随させて変位させることにより、ニードルリフト量が変化してもキャビテーションを効率よく発生させることができる。また、弾性部材は、燃料の流速が速まり、制御子が受ける燃料の圧力が大きくなると、再び収縮し、上流側縁部が下流側に変位する。この結果、上流側縁部とニードルとの間隔は広がり、当該箇所におけるキャビテーションの発生は抑制される。

本明細書開示の他の燃料噴射弁は、先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室への燃料導入路を形成するニードルと、前記ノズルボディ内に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に設けられた切欠き部を備え、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、を備えたことを特徴としている。燃料は、切欠き部を通過して噴孔に流れ込む。このとき、切欠き部を通過する燃料が制御子を押し上げることができる。このような切欠き部は、制御子の内周側から外周側に向かって傾斜した受圧面を備えるとともに、前記制御子の内周面の開口面積よりも前記制御子の外周面の開口面積を小さく設定することができる。これにより、切欠き部を通過する燃料の受圧面への衝突に伴って制御子が押し上げられる。

前記切欠き部は、前記制御子が前記位置決め部に位置決めされた状態で、少なくとも前記噴孔の一部を塞ぐようにすることができる。位置決めされた状態は、低リフト状態となる。噴孔の一部が切欠き部によって塞がれていると、燃料は、噴孔に偏った方向から流入する。これにより、噴孔に流入する燃料は、噴孔内で、旋回流となる。また、切欠き部を通過して噴孔に流入する燃料は、キャビテーションを発生させることができる。この結果、燃料の微粒化や、低ペネトレーション化が図られる。

本明細書に開示された燃料噴射弁によれば、ニードルのリフト量にかかわらず、適切にキャビテーションを発生させ、燃料の微粒化を促進することができる。

図１は実施例１の燃料噴射弁の先端部を分解した状態で示す模式図である。 図２（Ａ）は実施例１において、閉弁状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図２（Ｂ）は実施例１において、ニードルがリフトし、制御子が浮上した状態の燃料噴射弁を示す説明図である。 図３は実施例２の燃料噴射弁の先端部を分解した状態で示す模式図である。 図４（Ａ）は実施例２において、閉弁状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図４（Ｂ）は実施例２において、低リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図４（Ｃ）は実施例２において、高リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図である。 図５は実施例３の燃料噴射弁の先端部を分解した状態で示す模式図である。 図６（Ａ）は実施例３において、閉弁状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図６（Ｂ）は実施例３において、低流速状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図６（Ｃ）は実施例３において、高流速状態の燃料噴射弁を示す説明図である。 図７は実施例４の燃料噴射弁の先端部を分解した状態で示す模式図である。 図８（Ａ−１）は実施例４において、低リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図８（Ａ−２）は図８（Ａ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。図８（Ｂ−１）は実施例４において、中リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図８（Ｂ−２）は図８（Ｂ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。図８（Ｃ−１）は実施例４において、高リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図８（Ｃ−２）は図８（Ｃ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。 図９（Ａ−１）は実施例５において、低リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図９（Ａ−２）は図９（Ａ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。図９（Ｂ−１）は実施例５において、中リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図９（Ｂ−２）は図９（Ｂ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。図９（Ｃ−１）は実施例５において、高リフト状態の燃料噴射弁を示す説明図であり、図９（Ｃ−２）は図９（Ｃ−１）に示す状態における、切欠き部と噴孔との位置関係を示す説明図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。

本発明の実施例１の燃料噴射弁１００について図面を参照しつつ説明する。図１は燃料噴射弁１００の先端部を分解した状態で示す模式図である。図２（Ａ）は、閉弁状態の燃料噴射弁１００を示す説明図であり、図２（Ｂ）は、ニードル２０４がリフトし、制御子１０３が浮上した状態の燃料噴射弁１００を示す説明図である。

燃料噴射弁１００は、先端部にサック室１０２が設けられるとともに、サック室１０２内に開口する噴孔１０３が設けられたノズルボディ１０１を備える。噴孔１０３は、等間隔に４個設けられている。燃料噴射弁１００は、また、このノズルボディ１０１内に摺動自在に配置され、ノズルボディ１０１との間にサック室１０２へ通じる燃料導入路１０５を形成するニードル１０４を備える。ニードル１０４は、ピエゾアクチュエータで駆動される。ノズルボディ１０１は、その内部に位置決め部１０６が設けられている。この位置決め部１０６は、ノズルボディ１０１内のサック室１０２の上縁部１０２ａと噴孔１０３との間に設けられ、図に示すように段形状を有している。

燃料噴射弁１００は、さらに、筒形状の制御子１０７を備えている。制御子１０７は、段状の当接部１０７ａを備えており、この当接部１０７ａが位置決め部１０６に着座することによって位置決めされる。制御子１０７の上流側縁部１０７ｂの位置は、ニードル１０４がリフトして燃料がサック室１０２側に流入する状態となっているときに、ニードル１０４に近づくように上流側に向かって変位することができる。

制御子１０７は、内周側の上流部に下流側に向かうに従ってノズルボディ１０１の中心側に向かうように傾斜する第１傾斜面１０７ｃを有している。制御子１０７は、さらに、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、ノズルボディ１０１の内壁１０１ａ側へ向かうように傾斜する第２傾斜面１０７ｄを有している。

一方、ニードル１０４は、シート部１０４ａの下流側に、下流側に向かうに従って、第１傾斜面１０７ｃと離間する第１対向面１０４ｂを備えている。

以上のような燃料噴射弁１００の動作について、図２（Ａ）、図２（Ｂ）を参照しつつ説明する。

図２（Ａ）に示すように、燃料噴射弁１００が閉弁状態となっているときは、制御子１０７は、当接部１０７ａが、段形状の位置決め部１０６に着座した状態となっている。そして、上流側縁部１０７ｂにニードル１０４のシート部１０４ａが当接することによって、燃料導入路１０５からサック室１０２内への燃料の流入が遮断されている。

この状態から、ニードル１０４がリフトを開始すると、図２（Ｂ）に示すように制御子１０７の第１傾斜面１０７ｃとニードル１０４の第１対向面１０４ｂとの間でキャビテーションｃが発生する。ニードル１０４のリフト開始直後は、制御子１０７の上流側縁部１０７ｂとニードル１０４との間隔は狭い。そして、下流側に向かうに従って第１対向面１０４ｂが、第１傾斜面１０７ｃと離間し、流路面積が拡大されているため、当該箇所でキャビテーションｃが発生し易くなっている。

燃料導入路１０５からサック室１０２内へ流入した燃料は、噴孔１０３へ向かって流れる。このとき、第２傾斜面１０７ｄに沿って流れる燃料は、図中、矢示１０８で示すような力を制御子１０７へ与える。これにより、制御子１０７は、上流側に押し上げられて浮上する。この結果、上流側縁部１０７ｂの位置は、上流側へ変位する。なお、制御子１０７自体の形状、制御子１０７の周囲の環境は、制御子１０７が上流側へ押し上げられ、浮上することができる力のバランスが確保することができるようになっていればよい。

上流側縁部１０７ｂが上流側へ変位することにより、制御子１０７の上流側縁部１０７ｂとニードル１０４との間隔が狭い状態を維持することができる。狭い状態が維持された制御子の上流側縁部とニードルとの間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションｃを発生させることができる。

このように、実施例１の燃料噴射弁１００によれば、ニードル１０４のリフト量が増大した状態であっても、キャビテーションｃを適切に発生させることができる。

つぎに、実施例２の燃料噴射弁２００について図面を参照しつつ説明する。図３は燃料噴射弁２００の先端部を分解した状態で示す模式図である。図４（Ａ）は、閉弁状態の燃料噴射弁２００を示す説明図である。図４（Ｂ）は、低リフト状態の燃料噴射弁２００を示す説明図である。図４（Ｃ）は、高リフト状態の燃料噴射弁２００を示す説明図である。

実施例２の燃料噴射弁２００が、実施例１の燃料噴射弁１００と異なる点は、燃料噴射弁２００が、ニードル１０４に代えてニードル２０４を備えた点である。なお、燃料噴射弁２００は、燃料噴射弁１００と同様にノズルボディ１０１、制御子１０７を備えている。燃料噴射弁１００と燃料噴射弁２００とで、共通する構成要素は、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

ニードル２０４は、実施例１のニードル１０４と同様にシート部２０４ａの下流側に第１対向面２０４ｂを備えている。この第１対向面２０４ｂは、制御子１０７が備える第１傾斜面１０７ｃと対向する面である。第１対向面２０４ｂは、下流側に向かうに従って、第１傾斜面１０７ｃと離間する。

ニードル２０４は、さらに、制御子１０７が備える第２傾斜面１０７ｄに向かって突出した突出部２０４ｃを備えている。制御子１０７は、上流側から作用する燃料の圧力と、下流側から作用する燃料の圧力とのバランスによって、上流側に押し上げられる。

突出部２０４ｃを設けることにより、第２傾斜面１０７ｄとの間隔が狭くなる。これにより、突出部２０４ｃと第２傾斜面１０７ｄとの間を流れる燃料が制御子１０７を上昇させる力が強化される。この結果、制御子１０７を上流側へ押し上げる力のバランスが維持し易くなる。

なお、制御子１０７自体の形状、制御子１０７の周囲の環境は、制御子１０７が上流側へ押し上げられ、浮上することができる力のバランスが確保することができるようになっていればよい。

以上のような燃料噴射弁２００の動作について、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）を参照しつつ説明する。

図４（Ａ）に示すように、燃料噴射弁２００が閉弁状態となっているときは、制御子１０７は、当接部１０７ａが、段形状の位置決め部１０６に着座した状態となっている。そして、上流側縁部１０７ｂにニードル２０４のシート部２０４ａが当接することによって、燃料導入路１０５からサック室１０２内への燃料の流入が遮断されている。

この状態から、図４（Ｂ）に示すようにニードル２０４がリフトを開始して、低リフト状態となると、制御子１０７の第１傾斜面１０７ｃとニードル２０４の第１対向面２０４ｂとの間でキャビテーションｃが発生する。ニードル２０４のリフト開始直後は、制御子１０７の上流側縁部１０７ｂとニードル２０４との間隔は狭い。そして、下流側に向かうに従って第１対向面２０４ｂが、第１傾斜面１０７ｃと離間し、流路面積が拡大されているため、当該箇所でキャビテーションｃが発生し易くなっている。

図４（Ｃ）に示すように、ニードル２０４が高リフト状態となると、燃料導入路１０５からサック室１０２内へ大量に流れ込んだ燃料が、図中、参照符号Ｘで示す領域を通過するときに、制御子１０７を上流側へ押し上げる。すなわち、ニードル２０４が高リフト状態となり、サック室１０２内へ流れ込む燃料の量が多量となる。この多量の燃料が、狭められた領域を通過しようとすると、流量の確保のために制御子１０７が上流側へ押し上げられる。

制御子１０７が上流側へ押し上げられることにより、上流側縁部１０７ｂの位置が上流側へ変位する。上流側縁部１０７ｂが上流側へ変位することにより、制御子１０７の上流側縁部１０７ｂとニードル２０４との間隔が狭い状態を維持することができる。狭い状態が維持された制御子１０７の上流側縁部１０７ｂとニードル２０４との間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションｃを発生させることができる。

このように、実施例２の燃料噴射弁２００によれば、ニードル２０４のリフト量が増大した状態であっても、キャビテーションｃを適切に発生させることができる。

つぎに、実施例３の燃料噴射弁３００について図面を参照しつつ説明する。図５は燃料噴射弁３００の先端部を分解した状態で示す模式図である。図６（Ａ）は、閉弁状態の燃料噴射弁３００を示す説明図である。図６（Ｂ）は、低流速状態の燃料噴射弁を示す説明図である。図６（Ｃ）は、高流速状態の燃料噴射弁３００を示す説明図である。

実施例３の燃料噴射弁３００が、実施例１の燃料噴射弁１００と異なる点は、燃料噴射弁３００が制御子１０７に代えて制御子３０７を備えた点である。なお、燃料噴射弁３００は、燃料噴射弁１００と同様にノズルボディ１０１、ニードル１０４を備えている。燃料噴射弁１００と燃料噴射弁３００とで、共通する構成要素は、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

制御子３０７は、上流側縁部３０７ｂと位置決め部１０６への当接部３０７ａとの間に、弾性部材３０７ｃを備えている。弾性部材３０７ｃは、上流側縁部３０７ｂにニードル１０４が当接することによって圧縮される。弾性部材３０７ｃが圧縮状態となると、上流側縁部３０７ｂの位置は下流側に変位し、圧縮状態から開放されると、その弾性によって、元の形状に復帰する。この結果、制御子３０７の上流側縁部３０７ｂの位置が、ニードル１０４に近づくように上流側に向かって変位する。なお、制御子３０７は、位置決め部１０６に接着されていないが、燃圧のバランス等により、通常、当接部３０７ａが位置決め部１０６に着座した状態となっている。

以上のような燃料噴射弁３００の動作について、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図６（Ｃ）を参照しつつ説明する。

図６（Ａ）に示すように、燃料噴射弁３００が閉弁状態となっているときは、制御子３０７は、当接部３０７ａが、段形状の位置決め部１０６に着座した状態となっている。そして、上流側縁部３０７ｂにニードル１０４のシート部１０４ａが当接することによって、燃料導入路１０５からサック室１０２内への燃料の流入が遮断されている。このとき、制御子３０７は、ニードル１０４によって押圧され、弾性部材３０７ｃは、圧縮状態となる。

この状態から、図６（Ｂ）に示すようにニードル１０４がリフトを開始し、上流側縁部３０７ｂからニードル１０４が離れると、弾性部材３０７ｃがニードル１０４に押圧されることによる圧縮状態から開放される。図６（Ｂ）に示す状態は、低流速状態であるが、このとき、制御子３０７の周囲における燃料の圧力は低い状態となる。このため、弾性部材３０７ｃは、元の形状に復帰することができ、上流側縁部３０７ｂの位置が上流側に変位する。

上流側縁部３０７ｂの位置が上流側に変位すると、ニードル１０４との間隔は、狭い状態に維持される。狭い状態が維持された制御子３０７の上流側縁部３０７ｂとニードル１０４との間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションｃを発生させることができる。

図６（Ｃ）に示すように、燃料が高流速状態となるときは、燃料の噴出流速による燃料の微細化が期待でき、キャビテーションｃの発生による噴霧微粒化の要求は格別高いものではない。このように燃料が高流速状態となるときは、制御子３０７の周囲における燃料の圧力は高い状態となる。このため、弾性部材３０７ｃは、圧縮状態となり、上流側縁部３０７ｂの位置は、下流側に変位する。この結果、上流側縁部３０７ｂとニードル１０４との間隔は広がり、制御子３０７の上流側縁部３０７ｂとニードル１０４との間を通過した燃料におけるキャビテーションｃの発生は抑制される。

このように、実施例３の燃料噴射弁３００によれば、ニードル１０４のリフト量が増大した状態であっても、キャビテーションｃを適切に発生させることができる。

つぎに、実施例４の燃料噴射弁４００について図面を参照しつつ説明する。図７は燃料噴射弁４００の先端部を分解した状態で示す模式図である。図８（Ａ−１）は、低リフト状態の燃料噴射弁４００を示す説明図であり、図８（Ａ−２）は図８（Ａ−１）に示す状態における、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との位置関係を示す説明図である。図８（Ｂ−１）は、中リフト状態の燃料噴射弁４００を示す説明図であり、図８（Ｂ−２）は図８（Ｂ−１）に示す状態における、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との位置関係を示す説明図である。図８（Ｃ−１）は、高リフト状態の燃料噴射弁４００を示す説明図であり、図８（Ｃ−２）は図８（Ｃ−１）に示す状態における、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との位置関係を示す説明図である。

実施例４の燃料噴射弁４００が、実施例１の燃料噴射弁１００と異なる点は、燃料噴射弁４００が制御子１０７に代えて筒形状の制御子４０７を備えた点である。なお、燃料噴射弁４００は、燃料噴射弁１００と同様にニードル１０４を備えている。また、制御子４０７の採用に伴って、ノズルボディ１０１に代えてノズルボディ４０１が採用されている。ノズルボディ４０１は、サック室４０２、噴孔４０３、位置決め部４０６を備える点において、実施例１のノズルボディ１０１と共通する。噴孔４０３が等間隔に４個設けられている点も実施例１のノズルボディ１０１と共通する。その他、燃料噴射弁１００と燃料噴射弁４００とで、共通する構成要素は、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

制御子４０７は、ニードル１０４がリフトして燃料がサック室４０２側に流入する状態となっているときに、上流側に向かって変位する。制御子４０７は、段状の当接部４０７ａを備えており、この当接部４０７ａが位置決め部４０６に着座することによって位置決めされる。制御子４０７は、ノズルボディ４０１に設けられた四個の噴孔４０３の位置に対応させて、その下端部に四か所の切欠き部４０７ｃを備えている。

切欠き部４０７ｃは、制御子４０７の内周側から外周側に向かって傾斜した受圧面４０７ｃ１を備えている。また、制御子４０７は、制御子４０７の内周面の開口面積Ｓ１よりも外周面の開口面積Ｓ２が小さい形状を備えている。切欠き部４０７ｃの内周面の開口及び外周面の開口は、いずれも三角形状を有している。

なお、制御子４０７は、回転止め４０７ｄを備えている。この回転止め４０７ｄにより、ノズルボディ４０１に対する回転が抑制される。これにより、噴孔４０３と切欠き部４０７ｃとの位置関係が維持される。

以上のような燃料噴射弁４００の動作について、図８（Ａ−１）〜図８（Ｃ−２）を参照しつつ説明する。

図８（Ａ−１）に示す燃料噴射弁４００は、低リフト状態となっている。このとき、制御子４０７は位置決め部４０６に位置決めされた状態となっている。図８（Ａ−２）は、図８（Ａ−１）における矢示４０８の方向、すなわち、制御子４０７の内側から切欠き部４０７ｃをみた状態を示している。切欠き部４０７ｃは、制御子４０７が位置決め部４０６に位置決めされた状態となっているときに、切欠き部４０７ｃが噴孔４０３と干渉し、噴孔４０３の一部を塞いだ状態となっている。噴孔４０３の一部が切欠き部４０７ｃによって塞がれているため、燃料は、噴孔４０３に偏った方向から流入する。これにより、噴孔４０３に流入する燃料は、噴孔４０３内で、旋回流となる。また、切欠き部４０７ｃを通過して噴孔に流入する燃料は、キャビテーションｃを発生させる。この結果、燃料の微粒化や、低ペネトレーション化が図られる。

図８（Ｂ−１）に示す燃料噴射弁４００は、中リフト状態となっている。このとき、制御子４０７は位置決め部４０６から浮上した状態となっている。このように、制御子４０７が浮上するのは、切欠き部４０７ｃを通過して噴孔４０３に流れ込む燃料によって制御子４０７が押し上げられるためである。制御子４０７を押し上げる力は、制御子４０７が備える受圧面４０７ｃ１に燃料が衝突することによって強化される。図８（Ｂ−２）は、図８（Ｂ−１）における矢示４０８の方向、すなわち、制御子４０７の内側から切欠き部４０７ｃをみた状態を示している。制御子４０７が押し上げられると、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との連通面積が増大する。これにより、所望の噴射量が確保される。また、切欠き部４０７ｃの下端部と、噴孔４０３との境界によってキャビテーションｃが発生するため、噴霧の微粒化が促進される状態は維持されている。

図８（Ｃ−１）に示す燃料噴射弁４００は、高リフト状態となっている。このとき、制御子４０７は中リフト状態のときよりもさらに浮上した状態となっている。このように、制御子４０７が浮上するのは、上述のように切欠き部４０７ｃを通過して噴孔４０３に流れ込む燃料によって制御子４０７が押し上げられるためである。図８（Ｃ−２）は、図８（Ｃ−１）における矢示４０８の方向、すなわち、制御子４０７の内側から切欠き部４０７ｃをみた状態を示している。制御子４０７が押し上げられると、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との干渉が解消されることにより、噴孔４０３の開口部は全開状態となる。これにより、噴孔４０３内に流入する燃料の量が確保される。このように、切欠き部４０７ｃと噴孔４０３との干渉が解消されると、噴孔４０３の入口におけるキャビテーションｃの発生はほぼ停止した状態となる。

このように、実施例４の燃料噴射弁４００によれば、低リフト状態時、中リフト状態時にキャビテーションｃを適切に発生させることができるとともに、高リフト状態時の燃料の流量を確保することができる。なお、実施例４において、制御子４０７の上流側縁部４０７ｂは、キャビテーションｃの発生に寄与していない。

つぎに、実施例５の燃料噴射弁５００について図面を参照しつつ説明する。図９（Ａ−１）は、低リフト状態の燃料噴射弁５００を示す説明図であり、図９（Ａ−２）は図９（Ａ−１）に示す状態における、切欠き部５０７ｃと噴孔４０３との位置関係を示す説明図である。図９（Ｂ−１）は、中リフト状態の燃料噴射弁５００を示す説明図であり、図９（Ｂ−２）は図９（Ｂ−１）に示す状態における、切欠き部５０７ｃと噴孔４０３との位置関係を示す説明図である。図９（Ｃ−１）は、高リフト状態の燃料噴射弁５００を示す説明図であり、図９（Ｃ−２）は図９（Ｃ−１）に示す状態における、切欠き部５０７ｃと噴孔５０３との位置関係を示す説明図である。

実施例５の燃料噴射弁５００が、実施例４の燃料噴射弁４００と異なる点は、燃料噴射弁５００が制御子４０７に代えて制御子５０７を備えた点である。なお、燃料噴射弁５００は、他の点において、実施例４の燃料噴射弁４００と実質的に異なる点はないため、共通する構成要素については図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。

制御子５０７は、実施例４における制御子４０７と同様に、当接部５０７ａ、上流側縁部５０７ｂ、切欠き部５０７ｃを備えている。ただし、上流側縁部５０７ｂの位置は、制御子４０７における上流側縁部４０７ｂよりも上流側に位置する。すなわち、制御子５０７は、制御子４０７の上流側縁部４０７ｂを上流側に延長した上流側縁部５０７ｂを備えている。

制御子５０７を、このような形状としたのは、実施例５が、実施例１の効果と、実施例４の効果を得るためである。すなわち、実施例５は、制御子５０７の上流側縁部５０７ｂとニードル１０４との間におけるキャビテーションｃの発生と、噴孔４０３におけるキャビテーションｃの発生が可能である。

以上のような燃料噴射弁５００の動作について、図９（Ａ−１）〜図９（Ｃ−２）を参照しつつ説明する。

図９（Ａ−１）に示す燃料噴射弁５００は、低リフト状態となっている。このとき、制御子５０７は位置決め部４０６に位置決めされた状態となっている。図９（Ａ−２）は、図９（Ａ−１）における矢示５０８の方向、すなわち、制御子５０７の内側から切欠き部５０７ｃをみた状態を示している。切欠き部５０７ｃは、制御子５０７が位置決め部４０６に位置決めされた状態となっているときに、切欠き部５０７ｃが噴孔４０３と干渉し、噴孔４０３の一部を塞いだ状態となっている。噴孔４０３の一部が切欠き部４０７ｃによって塞がれているため、燃料は、噴孔４０３に偏った方向から流入する。これにより、噴孔４０３に流入する燃料は、噴孔４０３内で、旋回流となる。また、切欠き部４０７ｃを通過して噴孔に流入する燃料は、キャビテーションｃを発生させる。さらに、上流側縁部５０７ｂと、ニードル１０４との間において、キャビテーションｃが発生する。この結果、燃料の微粒化や、低ペネトレーション化が図られる。

図９（Ｂ−１）に示す燃料噴射弁５００は、中リフト状態となっている。このとき、制御子５０７は位置決め部４０６から浮上した状態となっている。このように、制御子５０７が浮上するのは、切欠き部５０７ｃを通過して噴孔４０３に流れ込む燃料によって制御子５０７が押し上げられるためである。制御子５０７を押し上げる力は、制御子４０７が備える受圧面４０７ｃ１に燃料が衝突することによって強化される。図９（Ｂ−２）は、図９（Ｂ−１）における矢示５０８の方向、すなわち、制御子５０７の内側から切欠き部５０７ｃをみた状態を示している。制御子５０７が押し上げられると、切欠き部５０７ｃと噴孔４０３との連通面積が増大する。これにより、所望の噴射量が確保される。また、切欠き部５０７ｃの下端部と、噴孔４０３との境界によってキャビテーションｃが発生する。さらに、制御子５０７が上流側に押し上げられたことにより、上流側縁部５０７ｂの位置が上流側に変位し、制御子５０７の上流側縁部５０７ｂとニードル１０４との間隔が狭い状態を維持することができる。これによりキャビテーションｃを発生させることができる。これらの作用に、噴霧の微粒化が促進される状態は維持されている。

図９（Ｃ−１）に示す燃料噴射弁５００は、高リフト状態となっている。このとき、制御子５０７は中リフト状態のときよりもさらに浮上した状態となっている。このように、制御子５０７が浮上するのは、上述のように切欠き部５０７ｃを通過して噴孔４０３に流れ込む燃料によって制御子５０７が押し上げられるためである。図９（Ｃ−２）は、図９（Ｃ−１）における矢示５０８の方向、すなわち、制御子５０７の内側から切欠き部５０７ｃをみた状態を示している。制御子５０７が押し上げられると、切欠き部５０７ｃと噴孔４０３との干渉が解消されることにより、噴孔４０３の開口部は全開状態となる。これにより、噴孔４０３内に流入する燃料の量が確保される。このように、切欠き部５０７ｃと噴孔４０３との干渉が解消されると、噴孔４０３の入口におけるキャビテーションｃの発生はほぼ停止した状態となる。ただし、制御子５０７がさらに上流側に押し上げられたことにより、上流側縁部５０７ｂの位置が上流側に変位する。この結果、制御子５０７の上流側縁部５０７ｂとニードル１０４との間隔が狭い状態は維持され、キャビテーションの発生は継続される。

このように、実施例５の燃料噴射弁５００によれば、低リフト状態時、中リフト状態時にキャビテーションｃを適切に発生させることができる。さらに、高リフト状態時に燃料の流量を確保しつつ、キャビテーションを発生させることができる。

上記実施例は本発明を実施するための一例にすぎない。よって本発明はこれらに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。

１００、２００、３００、４００、５００…燃料噴射弁
１０１、４０１…ノズルボディ
１０２、４０２…サック室
１０２ａ…サック室の上縁部
１０３、４０３…噴孔
１０４、２０４…ニードル
１０４ａ、２０４ａ…シート部
１０４ｂ、２０４ｂ…第１対向面
２０４ｃ…突出部
１０５…燃料導入路
１０６…位置決め部
１０７、３０７、４０７、５０７…制御子
１０７ａ、３０７ａ、４０７ａ、５０７ａ…当接部
１０７ｂ、３０７ｂ、４０７ｂ、５０７ｂ…上流側縁部
３０７ｃ…弾性部材
４０７ｃ…切欠き部
４０７ｃ１…受圧面
４０７ｄ…回転止め

Claims (10)

1. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位し、その上流側縁部と前記ニードルとの間を通過した燃料が、その後、流路面積が拡大された領域に流入することによりキャビテーションを発生させる筒形状の制御子と、
   を備え、
   前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有することを特徴とした燃料噴射弁。
2. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、
   を備え、
   前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有し、
   前記ニードルは、前記第２傾斜面に向かって突出した突出部を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
3. 前記制御子は、内周側の上流部に下流側に向かうに従って前記ノズルボディの中心側に向かうように傾斜する第１傾斜面を有し、
   前記ニードルは、下流側に向かうに従って、前記第１傾斜面と離間する第１対向面を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記制御子は、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に切欠き部を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
5. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、
   を備え、
   前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有し、
   前記制御子は、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に切欠き部を備え、
   前記切欠き部は、前記制御子の内周側から外周側に向かって傾斜した受圧面を備えるとともに、前記制御子の内周面の開口面積よりも前記制御子の外周面の開口面積が小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
6. 前記切欠き部は、前記制御子が前記位置決め部に位置決めされた状態で、少なくとも前記噴孔の一部を塞ぐことを特徴とする請求項５記載の燃焼噴射弁。
7. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、
   を備え、
   前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有し、
   前記制御子は、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に切欠き部を備え、
   前記切欠き部は、前記制御子が前記位置決め部に位置決めされた状態で、少なくとも前記噴孔の一部を塞ぐことを特徴とする燃焼噴射弁。
8. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室へ通じる燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内の前記サック室の上縁部と前記噴孔との間に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側縁部の位置が、前記ニードルに近づくように上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、
   を備え、
   前記制御子は、内周側の下流部に下流側に向かうに従って、前記ノズルボディの内壁側へ向かうように傾斜する第２傾斜面を有するとともに、前記上流側縁部と前記位置決め部への当接部との間に、前記上流側縁部に前記ニードルが当接することによって圧縮される弾性部材を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
9. 先端部にサック室が設けられるとともに、当該サック室内に開口する噴孔が設けられたノズルボディと、
   前記ノズルボディ内に摺動自在に配置され、前記ノズルボディとの間に前記サック室への燃料導入路を形成するニードルと、
   前記ノズルボディ内に設けられた位置決め部によって位置決めされるとともに、前記ノズルボディに設けられた前記噴孔の位置に対応させて、その下端部に設けられた切欠き部を備え、前記ニードルがリフトして燃料が前記サック室側に流入する状態となっているときに、上流側に向かって変位する筒形状の制御子と、を備え、
   前記切欠き部は、前記制御子の内周側から外周側に向かって傾斜した受圧面を備えるとともに、前記制御子の内周面の開口面積よりも前記制御子の外周面の開口面積が小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
10. 前記切欠き部は、前記制御子が前記位置決め部に位置決めされた状態で、少なくとも前記噴孔の一部を塞ぐことを特徴とする請求項９記載の燃焼噴射弁。

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