JP7049930B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１６－１６９６１１号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、弁体が離接する弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、燃料噴射孔の入口の周囲に燃料の旋回流路が形成された旋回室と、旋回室の内周壁に開口して旋回室に燃料を供給する横方向通路とを有する（要約参照）。さらにこの燃料噴射弁では、旋回室の内周面は、燃料の旋回方向における上流側端部（始端部）から下流側端部（終端部）まで、半径が一定の円弧形状を成しており、内周面の上流側端部（始端部）に接続される横方向通路側壁（側面）は内周面の円弧に接するように接続されている（段落００５１，００５４参照）。

特開２０１６－１６９６１１号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、旋回室の内周面が一定半径の円弧形状に形成されており、旋回室の構成が単純で、旋回室及び横方向通路からなる旋回用通路の設計が容易である。その一方で、内周面が一定半径の旋回室に横方向通路が直接接続される構成であるため、燃料流量を確保するために横方向通路の通路幅を大きくすると、燃料噴射孔の周囲に旋回流路を確保するために旋回室の半径も大きくする必要がある。しかし、旋回室の半径を大きくすると、弁座及び弁体で構成される弁部の下流側に、燃料が滞留する大きなデッドボリュームが形成されることになる。このようなデッドボリュームは、負圧下において、燃料噴射量の変化を発生させ、デッドボリュームが大きくなるほど、負圧下における燃料噴射量の変化も大きくなり、燃料噴射弁の流量制御性を悪化させる。

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。

上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
弁体が接離する弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、
前記燃料噴射孔の入口開口面が開口する底面と前記底面の周囲に設けられ半径が一定の円弧面を成す内周壁とを有し、前記入口開口面の周囲に燃料の旋回流路が形成される旋回室と、
一方の側壁が燃料の旋回方向において上流側に位置する前記内周壁の上流側端部の側に接続され、他方の側壁が前記旋回方向において下流側に位置する前記内周壁の下流側端部の側に接続されて、前記旋回室に接続される横方向通路と、
を備え、
前記内周壁の円弧面の半径は前記横方向通路の通路幅よりも小さく、
前記一方の側壁の下流側端部と前記内周壁の上流側端部との間が、前記横方向通路の通路幅以上の半径を有する円弧状の接続壁面で接続され、
前記接続壁面の円弧面の中心は、前記一方の側壁と前記接続壁面との接続位置を通り、前記横方向通路の中心線に垂直な直線線分の上に配置されると共に、前記横方向通路の延伸方向において、前記他方の側壁の下流側端部に対して前記横方向通路の上流端の側とは反対側に配置され、
前記接続壁面は、当該接続壁面の円弧面における上流側端部と前記一方の側壁の下流側端部とが接するようにして前記一方の側壁に接続されると共に、当該接続壁面の円弧面における下流側端部と前記内周壁の円弧面における上流側端部とが接するようにして前記内周壁に接続され、
前記接続壁面の円弧面における下流側端部と前記内周壁の円弧面における上流側端部との接続位置は、前記直線線分に沿う方向において、前記内周壁の円弧面の中心に対して前記一方の側壁の側とは反対側に位置する。

本発明によれば、燃料噴射弁において、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、燃料噴射弁の流量制御性を向上することができる。

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。 図３に示すIV部の拡大平面図である。 図４の変更例を示す拡大平面図である。 旋回室２１２を備えた燃料噴射弁１におけるデッドボリュームとシート角との関係を示す断面図である。 旋回室２１２を備えた燃料噴射弁１におけるデッドボリュームとシート角との関係を示す断面図である。 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、後述する弁体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関係がない。

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。

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２２０－１，２２０－２，２２０－３，２２０－４（図３参照）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、後述する燃料噴射孔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６参照）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を挟んで対向する固定鉄心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と中心２１ｎｏで交差するように、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０°よりも大きな角度で傾斜させてもよい。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、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。

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は半径Ｒが一定の円形を成している。このため、旋回室２１２の内周壁（側壁、側面）２１２ｃは、Ｏ１を中心とする半径Ｒの円弧形状を成す。Ｏ１は旋回室２１２の中心である。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の周囲に設けられ半径Ｒ１が一定の円弧面を成す内周壁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。

旋回室２１２の範囲と横方向通路２１１の範囲とは、図４上において、種々の定義が可能であるが、本実施例では、便宜上、内周壁２１２ｃと内周壁２１２ｃに連続して描いた点線とで囲まれた円形の内側を旋回室２１２と定義し、円形の外側を横方向通路２１１と定義する。

この場合の内周壁２１２ｃの始端部（旋回燃料の上流側の端部）を点２１２ｃｓで示す。また、内周壁２１２ｃの終端部（旋回燃料の下流側の端部）を点２１２ｃｅで示す。

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、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の中心Ｏ１及び入口開口２２０ｉの中心に対してオフセットしている。

横方向通路２１１の通路幅は、一方の側壁（側面）２１１ｂと他方の側壁（側面）２１１ｃとの間隔寸法であり、図４ではＷ２１１として図示されている。また本実施例では、横方向通路２１１の通路幅は上流端から下流端まで一定の大きさであり、一方の側壁２１１ｂと他方の側壁２１１ｃとが平行である。

横方向通路２１１は、その延設方向或いは燃料の流れ方向に対して垂直な断面が矩形状を成し、一方の側壁（側面）２１１ｂ、他方の側壁（側面）２１１ｃ及び底面２１１ｄはノズルプレート２１ｎによって構成されている。また、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で構成されている。

従来の旋回用通路では、旋回室を図４の点線２１２’で示すように構成することがあった。この場合、旋回室の内周壁は点線２１２ｃ’で示す形状になる。この構成では、旋回室の内周壁２１２ｃ’の中心Ｏ１’は横方向通路２１１の側壁２１１ｃの延長線上に配置され、内周壁２１２ｃ’の始端部はｃｓで示す位置で横方向通路２１１の側壁（側面）２１１ｂに接続される。旋回室を半径が一定の円形状（円弧状）に形成する場合、横方向通路２１１の側壁２１１ｂが始端部ｃｓで旋回室の内周壁２１２ｃ’が成す円（円弧）に接するように、旋回室２１２’及び横方向通路２１１を配置する。一方、内周壁２１２ｃ’の終端部は、ｃｅで示す位置で、横方向通路２１１の側壁２１１ｃに接続される。この場合、旋回室の内周壁２１２ｃ’の半径Ｒ１’は横方向通路２１１の通路幅（側壁２１１ｂと側壁２１１ｃとの間隔）Ｗ２１１に等しくなり、本実施例に対して大きな形状になる。

本実施例の旋回室２１２の内周壁２１２ｃの半径Ｒ１（直径Ｄ１）は、従来の内周壁２１２’の半径Ｒ１’（直径Ｄ１’）、すなわち横方向通路２１１の通路幅Ｗ２１１よりも小さい（Ｒ１＜Ｗ２１１）。なお、横方向通路２１１の通路幅Ｗ２１１が変化する場合は、通路幅Ｗ２１１は旋回室２１２に接続される下流端部における通路幅Ｗ２１１とする。

これにより本実施例では、旋回室２１２を小さく構成し、弁部７の下流側に形成されるデッドボリュームを小さくしている。すなわち本実施例では、内周壁２１２ｃと内周壁２１２ｃ’との間の空間を削減して、デッドボリュームを小さくすることができる。

しかし本実施例では、旋回室２１２の内周壁２１２ｃの半径Ｒ１を小さくしたために、内周壁２１２ｃの始端部２１２ｃｓを横方向通路２１１の側壁２１１ｂの下流側端部（終端部）２１１ｂｅに直接接続することができない。そこで、内周壁２１２ｃの始端部２１２ｃｓと横方向通路２１１の側壁２１１ｂの下流側端部２１１ｂｅとの間を壁面（側面）２１３で接続する。以下、壁面２１３を接続壁面又は接続側面と呼んで説明する。

接続壁面２１３は、Ｏ２を中心とする半径Ｒ２の円弧形状を成す。接続壁面２１３を構成する円弧は、Ｏ２を中心とする中心角θの範囲に構成される。接続壁面２１３は、側壁２１１ｂの下流側端部２１１ｂｅに接続される端部２１３ｓを始端部（上流側端部）とし、内周壁２１２ｃの始端部２１２ｃｓに接続される端部２１３ｅを終端部（下流側端部）とする。

接続壁面２１３は、接続壁面２１３の円弧面と内周壁２１２ｃの円弧面とが接するようにして、内周壁２１２ｃの始端部２１２ｃｓで、内周壁２１２ｃに接続される。また接続壁面２１３は、横方向通路２１１の側壁２１１ｂが接続壁面２１３の円弧面に接するようにして、側壁２１１ｂに接続される。接続壁面２１３の円弧面及び内周壁２１２ｃの円弧面の接続構成と、半径Ｒ１及び半径Ｒ２の関係とから、接続壁面２１３の中心Ｏ２は旋回室２１２の中心Ｏ１よりも横方向通路２１１の上流端側に配置される。また、接続壁面２１３の半径Ｒ２を横方向通路２１１の通路幅Ｗ２１１と等しい大きさにしたことから、接続壁面２１３の中心Ｏ２は側壁２１１ｃの延長線上に配置した。

接続壁面２１３の中心Ｏ２は、横方向通路２１１の延伸方向（中心線２１１ａに沿う方向）において、横方向通路２１１の側壁２１１ｂの下流側端部２１１ｂｅで側壁２１１ｂと直交する直線線分上に配置され、横方向通路２１１の側壁２１１ｃの下流側端部２１１ｃｅよりも下流側（中心Ｏ１側）に位置する。すなわち、接続壁面２１３の円弧面の中心Ｏ２は、一方の側壁２１１ｂと接続壁面２１３との接続位置２１１ｂｅ，２１３ｓを通り、横方向通路２１１の中心線２１１ａに垂直な直線線分上に配置されると共に、横方向通路２１１の延伸方向において、横方向通路２１１の側壁２１１ｃの下流側端部２１１ｃｅに対して横方向通路２１１の上流端とは反対側に配置される。

さらに本実施例では、接続壁面２１３と内周壁２１２ｃとの接続位置２１３ｅ，２１２ｃｓは、横方向通路２１１の他方の側壁２１１ｃの延長線よりも、他方の側壁２１１ｃの延長線と直交する方向に、横方向通路２１１の一方の側壁２１１ｂ側とは反対側にずれた位置に配置される。

なお、接続壁面２１３の中心Ｏ２は、側壁２１１ｃの延長線に対して、側壁２１１ｂから遠ざかる側（方向）に配置してもよい。

本実施例では、旋回室２１２の中心Ｏ１は、側壁２１１ｃの延長線に対して、旋回室２１２の内周壁２１２ｃ側（側壁２１１ｂの延長線（点ｃｓ）から遠ざかる方向）に配置されている。すなわち、旋回室２１２の内周壁２１２ｃがなす円弧面の中心Ｏ１は、横方向通路２１１の他方の側壁２１１ｃの延長線よりも、他方の側壁２１ｃの延長線と直交する方向に、横方向通路２１１の一方の側壁側２１１ｂとは反対側にずれた位置に配置される。

これにより、旋回流路２１２ｄの旋回方向の長さを長くすることができる。本実施例では、旋回室２１２の中心Ｏ１は、ノズルプレート２１ｎの中心２１ｎｏと接続壁面２１３の円弧中心Ｏ２とを通る直線線分Ｌｎ１上に位置しているが、直線線分Ｌｎ１に対して側壁２１１ｂの延長線（点ｃｓ）から遠ざかる側に配置することによって、旋回流路２１２ｄの旋回方向の長さをさらに長くすることができる。

横方向通路２１１から旋回室２１２に流入する燃料は、円弧形状の接続壁面２１３及び内周壁２１２ｃに誘導されて、燃料噴射孔２２０の入口開口の２２０ｉの周囲を旋回するように流れる。

接続壁面２１３は、円弧形状に限らず、旋回室２１２の径方向外側に向かって凸となる曲線（曲面）形状であってもよい。本実施例では、接続壁面２１３を一定半径Ｒの円弧形状とすることにより、旋回用通路２１０の設計を容易にすることができる。

図５は、図４の変更例を示す拡大平面図である。

図５の変更例では、旋回室２１２の中心Ｏ１は、側壁２１１ｃの延長線上に配置される。この場合、旋回室２１２の中心Ｏ１は、直線線分Ｌｎ１に対して、旋回室２１２の内周壁２１２ｃとは反対側（側壁２１１ｂの延長線（点ｃｓ）に近づく方向）に配置される。この場合、旋回流路２１２ｄの旋回方向の長さが図４に示す構成よりも短くなるが、旋回力を付与されることなく燃料噴射孔２２０に直接流入する燃料流を増やすことができ、広がりを抑制した噴霧を形成するのに有利である。

また、旋回流路２１２ｄにより付与される旋回力の大きさが十分な範囲内で、旋回室２１２の中心Ｏ１は、側壁２１１ｃの延長線に対して、旋回室２１２の内周壁２１２ｃとは反対側（側壁２１１ｂの延長線（点ｃｓ）に近づく方向）に配置されてもよい。

本変更例においても、上述した実施例と同様の作用効果が得られる。

上述した実施例及び変更例では、接続壁面２１３の半径Ｒ２を横方向通路２１１の通路幅Ｗ２１１と等しい大きさ（Ｒ２＝Ｗ２１１）にしているが、半径Ｒ２は通路幅Ｗ２１１よりも大きく（Ｒ２＞Ｗ２１１）することができる。この場合、接続壁面２１３の中心Ｏ２は、側壁２１１ｃの延長線に対して、側壁２１１ｂから遠ざかる側（方向）に配置するようにするとよい。

上述した実施例及び変更例は、半径Ｒ２が横方向通路２１１の通路幅Ｗ２１１以上（Ｒ２≧Ｗ２１１）の接続壁面２１３が側壁２１１ｂ及び内周壁２１２ｃに接するようにして、側壁２１１ｂと内周壁２１２ｃとの間を接続する。これにより、旋回室２１２の内周壁２１２ｃの半径Ｒ１を小さくしても、側壁２１１ｂ及び内周壁２１２ｃが滑らかに接続される。その結果、燃料流れを横方向通路２１１から旋回室２１２に滑らかに流入させることができ、旋回流を効率よく発生させることができる。

上述した実施例及び変更例では、旋回室２１２の加工量が少なくことができることから、生産性が向上する。

図６Ａは、旋回室２１２を備えた燃料噴射弁１におけるデッドボリュームとシート角との関係を示す断面図である。

旋回室２１２を備えた燃料噴射弁１では、デッドボリュームの低減が課題となっている。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、シート角を９０°より大きくすることによりデッドボリュームを低減することができ、シート角を１２０°以上にすることによりデッドボリュームを更に低減することができる。

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。

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、２１１…横方向通路、２１１ａ…横方向通路２１１の中心線、２１１ｂ…横方向通路２１１の一方の側壁、２１１ｃ…横方向通路２１１の他方の側壁、２１２…旋回室、２１２ｃ…旋回室２１２の内周壁、２１２ｄ…旋回室２１２の底面、２１２ｃｅ…内周壁２１２ｃの下流側端部（終端部）、２１２ｃｓ…内周壁２１２ｃの上流側端部（始端部）、２１３…接続壁面、２２０…燃料噴射孔、２２０ｉ…燃料噴射孔２２０の入口開口面、Ｏ１…内周壁２１２ｃがなす円弧面の中心、Ｏ２…接続壁面２１３の円弧面の中心、Ｒ１…内周壁２１２ｃの円弧面の半径、Ｒ２…接続壁面２１３の円弧面の半径、Ｗ２１１…横方向通路２１１の通路幅。

Claims (7)

1. 弁体が接離する弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、
   前記燃料噴射孔の入口開口面が開口する底面と前記底面の周囲に設けられ半径が一定の円弧面を成す内周壁とを有し、前記入口開口面の周囲に燃料の旋回流路が形成される旋回室と、
   一方の側壁が燃料の旋回方向において上流側に位置する前記内周壁の上流側端部の側に接続され、他方の側壁が前記旋回方向において下流側に位置する前記内周壁の下流側端部の側に接続されて、前記旋回室に接続される横方向通路と、
   を備え、
   前記内周壁の円弧面の半径は前記横方向通路の通路幅よりも小さく、
   前記一方の側壁の下流側端部と前記内周壁の上流側端部との間が、前記横方向通路の通路幅以上の半径を有する円弧状の接続壁面で接続され、
   前記接続壁面の円弧面の中心は、前記一方の側壁と前記接続壁面との接続位置を通り、前記横方向通路の中心線に垂直な直線線分の上に配置されると共に、前記横方向通路の延伸方向において、前記他方の側壁の下流側端部に対して前記横方向通路の上流端の側とは反対側に配置され、
   前記接続壁面は、当該接続壁面の円弧面における上流側端部と前記一方の側壁の下流側端部とが接するようにして前記一方の側壁に接続されると共に、当該接続壁面の円弧面における下流側端部と前記内周壁の円弧面における上流側端部とが接するようにして前記内周壁に接続され、
   前記接続壁面の円弧面における下流側端部と前記内周壁の円弧面における上流側端部との接続位置は、前記直線線分に沿う方向において、前記内周壁の円弧面の中心に対して前記一方の側壁の側とは反対側に位置する燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記接続壁面の円弧面の半径は、前記横方向通路の通路幅に等しい燃料噴射弁。
3. 請求項２に記載の燃料噴射弁において、
   前記内周壁の円弧面の中心は、前記直線線分に沿う方向において、前記横方向通路の前記他方の側壁の延長線に対して、前記一方の側壁の側とは反対側に配置され、
   前記接続壁面の円弧面における下流側端部と前記内周壁の円弧面における上流側端部との接続位置は、前記直線線分に沿う方向において、前記内周壁の円弧面の中心に対して前記一方の側壁の側とは反対側に位置する燃料噴射弁。
4. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
   前記接続壁面の円弧面の中心は、前記横方向通路の前記他方の側壁の延長線の上に配置される燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記旋回室の前記内周壁がなす円弧面の中心は、前記他方の側壁の前記延長線と直交する方向において、前記横方向通路の前記他方の側壁の前記延長線よりも、前記横方向通路の前記一方の側壁側とは反対側にずれた位置に配置される燃料噴射弁。
6. 請求項５に記載の燃料噴射弁において、
   前記接続壁面と前記内周壁との接続位置は、前記他方の側壁の前記延長線と直交する方向において、前記横方向通路の前記他方の側壁の前記延長線よりも、前記横方向通路の前記一方の側壁側とは反対側にずれた位置に配置される燃料噴射弁。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁において、
   前記弁座のシート角を９０°より大きくした燃料噴射弁。

Images