JPH07305669A

JPH07305669A - 燃料噴射弁

Info

Publication number: JPH07305669A
Application number: JP9681094A
Authority: JP
Inventors: Kazuyoshi Aramaki; 和善荒巻; Akihiro Iiyama; 明裕飯山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1994-05-11
Filing date: 1994-05-11
Publication date: 1995-11-21

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼圧によって弁体が開き燃焼ガスが逆流す
るのを防止しつつ、共振現象を利用して燃料の微粒化性
能を向上する。【構成】ノズル本体１の先端側には弁室６を画成する
ノズルプレート４が装着されており、弁室６内には弁体
９の弁部９ｂが収容されている。また、噴孔２，開口部
７にはテーパ状のシール部３，８が形成される一方、弁
部９ｂには各シール部３，８に対向するシート部１０，
１１が形成されている。弁部９ｂには口径の異なる一対
の噴射孔１２，１３が斜めに穿設されており、各噴射孔
１２，１３の噴射軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂は、燃焼室内
の点Ｐで交差している。各噴射孔１２，１３は、その断
面積の平方根比が１．３〜３．０の範囲となるように設
定されている。これにより、点Ｐで衝突する燃料に共振
現象を発生させて微粒化を促進することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば内燃機関の気筒
に燃料を噴射供給する燃料噴射弁の改良に関し、特に、
燃焼室内に微粒化燃料を直接噴射供給するのに用いて好
適な燃料噴射弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、自動車用エンジンに代表される
内燃機関の各気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射弁は、
ケーシングと、このケーシングの先端側に装着された噴
孔を有するノズル本体と、このノズル本体内に軸方向に
変位可能に設けられ、噴孔を開閉するニードル弁等の弁
体と、この弁体を閉弁方向に向けて付勢する弁ばねと、
この弁ばねのばね力に抗して弁体を開弁させる電磁アク
チュエータとを備えてなり、コントロールユニットから
の噴射信号に応じて燃料を噴射供給するようになってい
る。また、燃料噴射弁には、大別して、噴孔をノズル本
体の内部から開閉する内開き式のものと、ノズル本体の
外部から噴孔を開閉する外開き式のものとがある。

【０００３】そこで、図１２及び図１３に基づき、従来
技術による内開き式燃料噴射弁として、例えば実開昭６
０−８８０７４号公報等を例に挙げて説明する。

【０００４】図１２は、内開き式燃料噴射弁の要部を拡
大して示す断面図であって、電磁アクチュエータ等を内
蔵したケーシングの先端側には、燃料タンクから燃料ポ
ンプ、圧力レギュレータ（いずれも図示せず）等を介し
て燃料が供給されるノズル本体１００が固着されてい
る。このノズル本体１００内にはニードル弁１０１が軸
方向に摺動可能に設けられ、このニードル弁１０１によ
って、ノズル本体１００の円錐状先端部１００ａに同径
をもって形成された一対の噴孔１０２，１０３がそれぞ
れ同時に開閉されるようになっている。

【０００５】ここで、これら各噴孔１０２，１０３は２
個で１組をなすもので、図１３の断面図に示す如く、約
９０度離間して合計４組設けられている。また、各噴孔
１０２，１０３は、互いの噴射軸線がノズル本体１００
の径方向外側で交差するように、ノズル本体１００の先
端部１ａに径方向から斜めに穿設されている。

【０００６】従来技術による内開き式燃料噴射弁は、こ
のようにして構成されるもので、噴射信号によってニー
ドル弁１０１が開弁すると、各噴孔１０２，１０３から
略等量の燃料がそれぞれ斜め下向きに噴射される。そし
て、この噴射された燃料は、ノズル本体１００の外部で
互いに衝突して微粒化された後、吸入空気流にのって燃
焼室内に流入する。

【０００７】一方、他の従来技術としての外開き式燃料
噴射弁は、図１４に示すものが一般的に知られている。

【０００８】図１４は外開き式燃料噴射弁の先端側要部
を拡大して示す断面図であって、電磁アクチュエータを
内蔵したケーシング（いずれも図示せず）の先端側に
は、燃料が圧送供給されるノズル本体２００が嵌着され
ており、このノズル本体２００の先端側には、噴孔２０
０ａが形成されている。また、ノズル本体２００内には
ニードル弁２０１が摺動可能に設けられており、噴孔２
００ａの外部まで伸長したニードル弁２０１の先端には
上向き円錐台形状の弁部（弁がさ）が一体的に形成され
ている。

【０００９】このように構成される外開き式燃料噴射弁
では、ニードル弁２０１が下向きに変位すると、噴孔２
００ａが外側から開かれて燃料が噴射され、この噴射燃
料は燃焼室に供給される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た内開き式燃料噴射弁では、燃料を互いに衝突させるこ
とにより微粒化を図ることができるものの、噴孔１０
２，１０３をノズル本体１００の内部から開閉する構成
のため、気筒内に直接燃料を噴射供給するという、筒内
直接噴射に用いることができない。即ち、この内開き式
燃料噴射弁を筒内直接噴射に用いるとすれば、燃焼圧に
よってニードル弁１０１が開弁してしまい、燃焼室内の
燃焼ガスがノズル本体１００内に逆流する可能性があ
る。従って、この逆流した燃焼ガスがノズル本体１００
内の燃料流路に溜まって燃料噴射量が不安定化したり、
ガム状の燃焼物質が徐々に付着して噴孔１０２，１０３
が詰まったりする惧れがあるため、筒内直接噴射に用い
ることができない。

【００１１】また、図１４に示した外開き式燃料噴射弁
は、噴孔２００ａをノズル本体２００の外部から開閉す
るため、ニードル弁２０１に加わる燃焼圧は閉弁方向に
作用する。従って、この外開き式燃料噴射弁では、燃焼
ガスの逆流が生じないため、筒内直接噴射に用いること
ができる。しかし、噴孔２００ａから噴射された燃料
は、主としてニードル弁２０１の弁部との衝突のみで微
粒化されるため、十分な微粒化が行われずに、液滴状態
で気筒内壁に付着する可能性がある。従って、この種の
外開き式燃料噴射弁では、不完全燃焼が生じてＨＣ排出
量が増大するばかりか、気化が不十分で吸気の熱を十分
奪うことができないため、ノッキングが発生する惧れが
ある。

【００１２】一方、図１２及び図１３に示す内開き式燃
料噴射弁では、各噴孔１０２，１０３から噴射された燃
料を互いに衝突させて微粒化しているものの、単に、各
噴孔１０２，１０３の口径を等しく設定するに過ぎない
ため、衝突時の共振現象を有効に利用することができ
ず、微粒化性能が十分に発揮されていなかった。

【００１３】本発明はかかる従来技術の問題に鑑みてな
されたもので、その主たる目的は、筒内直接噴射に用い
た場合でも燃焼ガスの逆流を防止しつつ燃料を微粒化で
きるようにした燃料噴射弁を提供することにある。ま
た、本発明の他の目的は、共振現象を利用して燃料の微
粒化性能を向上することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明に係る燃
料噴射弁は、先端側に噴孔が設けられたノズル本体と、
このノズル本体に軸方向に移動可能に設けられ、噴孔を
ノズル本体の外部から開閉する弁体とを有する燃料噴射
弁において、前記ノズル本体の先端側に設けられ、該ノ
ズル本体との間に前記弁体の弁部が収容される弁室を画
成するノズルプレートと、前記弁体の弁部に設けられ、
該弁体が閉弁したときにノズル本体に接触して前記噴孔
を閉塞する第１のシート部と、この第１のシート部と軸
方向に離間して前記弁体の弁部に設けられ、該弁体が開
弁したときに前記ノズルプレートに接触して弁体の最大
リフト量を規制する第２のシート部と、前記弁室と噴射
弁外部空間との間をそれぞれ連通して設けられた一対の
噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射された燃
料が互いに衝突するように各噴射孔の噴射軸線をノズル
本体の外部で交差させたことを特徴としている。

【００１５】また、請求項２では、先端側に噴孔が設け
られたノズル本体と、このノズル本体に軸方向に移動可
能に設けられ、噴孔をノズル本体の外部から開閉する弁
体とを有する燃料噴射弁において、前記ノズル本体の先
端側に設けられ、該ノズル本体との間に前記弁体の弁部
が収容される弁室を画成するノズルプレートと、このノ
ズルプレートに前記弁室と連通して設けられた開口部
と、前記弁体の弁部に設けられ、該弁体が閉弁したとき
にノズル本体に接触して前記噴孔を閉塞する第１のシー
ト部と、この第１のシート部と軸方向に離間して前記弁
体の弁部に設けられ、該弁体が開弁したときに前記ノズ
ルプレートに接触して前記開口部を閉塞すると共に弁体
の最大リフト量を規制する第２のシート部と、前記弁室
と噴射弁外部空間との間をそれぞれ連通して設けられた
一対の噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射さ
れた燃料が互いに衝突するように各噴射孔の噴射軸線を
ノズル本体の外部で交差させたことを特徴としている。

【００１６】より具体的には、先端側に噴孔が設けられ
たノズル本体と、このノズル本体の先端側に噴孔を取り
囲んで設けられ、下流側外方に傾斜して形成された上流
側シール部と、ノズル本体に軸方向に移動可能に設けら
れ、噴孔をノズル本体の外部から開閉する弁体とを有す
る燃料噴射弁において、前記ノズル本体の先端側に設け
られ、該ノズル本体との間に前記弁体の弁部が収容され
る弁室を画成するノズルプレートと、このノズルプレー
トに前記弁室と連通して設けられた開口部と、この開口
部を取り囲んで前記ノズルプレートに設けられ、上流側
外方に傾斜して形成された下流側シール部と、前記上流
側シール部に対向して弁体の弁部に下流側外方に傾斜し
て設けられ、弁体が閉弁したときに上流側シール部に接
触して前記噴孔を閉塞する第１のシート部と、前記下流
側シール部に対向して前記弁体の弁部に上流側外方に傾
斜して設けられ、該弁体が開弁したときに前記下流側シ
ール部に接触して前記開口部を閉塞すると共に弁体の最
大リフト量を規制する第２のシート部と、前記弁室と噴
射弁外部空間との間をそれぞれ連通して設けられた一対
の噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射された
燃料が互いに衝突するように各噴射孔の噴射軸線をノズ
ル本体の外部で交差させたことを特徴としている。

【００１７】また、前記各噴射孔は、その断面積の平方
根比を１．３〜３．０の範囲となるように設定するのが
好ましい。

【００１８】

【作用】弁体が開弁方向に移動すると、該弁体は第２の
シート部がノズルプレートに接触するまで移動して開弁
する。これにより、第１のシート部が噴孔を開き、この
噴孔から噴出された燃料が弁室内に流入する。そして、
この弁室内に流入した燃料は、一対の噴射孔を介して噴
射弁外部空間に向けて噴射され、ノズル本体の外部で互
いに衝突することにより、微粒化される。一方、弁体が
閉弁方向に移動すると、第１のシート部がノズル本体に
接触して噴孔を閉塞し、噴孔からの燃料噴出が停止する
ため、一対の噴射孔からの燃料噴射も中断する。ここ
で、噴射弁外部空間の正圧が弁体に加わった場合には、
この圧力は閉弁方向に作用するため、噴射弁外部空間の
流体がノズル本体内に逆流するのが防止される。

【００１９】また、請求項２の構成によれば、弁体が開
弁方向に移動すると、第２のシート部が開口部を閉塞す
るため、弁室は一対の噴射孔を介してのみ噴射弁外部空
間と連通する。これにより、弁室内の燃料は、一対の噴
射孔を介して噴射され、互いに衝突して微粒化される。
一方、弁体が閉弁方向に移動すると、第１のシート部が
噴孔を閉塞すると共に第２のシート部が開口部を開くた
め、この開口部を介して弁室内が噴射弁外部空間と連通
し、弁室内に燃料が残留するのを防止することができ
る。

【００２０】さらに、より具体的な請求項３の構成で
は、開弁時に、弁体は、第２のシート部が下流側シール
部に接触して開口部を閉塞するまで移動する。また、こ
れと同時に、第１のシート部が噴孔を開き、この噴孔か
ら噴出された燃料が弁室内に流入する。そして、この弁
室内に流入した燃料は、一対の噴射孔を介して噴射弁外
部空間に向けて噴射され、ノズル本体の外部で互いに衝
突することにより、微粒化される。一方、弁体が閉弁方
向に移動すると、第１のシート部が上流側シール部に接
触して噴孔を閉塞し、噴孔からの燃料噴出が停止するた
め、一対の噴射孔からの燃料噴射も中断する。ここで、
噴射弁外部空間の正圧が弁体に加わった場合には、この
圧力は閉弁方向に作用するため、噴射弁外部空間の流体
がノズル本体内に逆流するのが防止される。

【００２１】また、噴射孔の断面積の平方根比を、１．
３〜３．０の範囲に設定すれば、各噴射孔から噴射され
た燃料が衝突するときに、衝突面積を確保しつつ強い共
振現象を発生させることができるため、微粒化が促進さ
れる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図１１に基づ
き燃料噴射弁に適用した場合を例に挙げて詳述する。

【００２３】まず、図１〜図５は本発明の第１の実施例
に係り、図１は燃料噴射弁の要部を拡大して示す断面図
であって、ノズル本体１は、電磁アクチュエータを内蔵
したケーシングの先端側にカシメ等の固着手段によって
固着され、燃焼室（いずれも図示せず）内に臨んで取り
付けられている。このノズル本体１の内部には燃料流路
１ａが形成されており、この燃料流路１ａには燃料供給
配管、圧力レギュレータ、燃料ポンプ（いずれも図示せ
ず）を介して燃料タンク内の燃料が所定圧力で供給され
ている。

【００２４】また、ノズル本体１の先端側には、燃料流
路１ａに連通する噴孔２が一体的に形成されており、こ
の噴孔２の周囲にはテーパ状の上流側シール部３が下流
側外方に傾斜して形成されている。より具体的には、燃
料流路１ａの流出側が噴孔２となり、この噴孔２の周囲
には、下流側に向けて順次拡径するテーパ状の上流側シ
ール部３がノズル本体１に一体的に形成されている。

【００２５】ノズル本体１の先端面には、略環状に形成
されたノズルプレート４が装着され、このノズルプレー
ト４は有底筒状のノズルカバー５によってノズル本体１
に一体的に固定されている。このノズルプレート４によ
って、ノズル本体１の先端面とノズルプレート４の裏面
との間には、噴孔２に連通する弁室６が画成されてお
り、この弁室６内に後述する弁体９の弁部９ｂが配置さ
れている。

【００２６】また、ノズルプレート４の略中央部には大
径円状の開口部７が形成され、この開口部７の周囲に
は、上流側シール部３に対向する下流側シール部８が上
流側外方に傾斜してテーパ状に形成されている。換言す
れば、下流側シール部８は、ノズル本体１の先端に向け
て順次拡径するテーパ状に形成されている。

【００２７】ノズル本体１には、噴孔２を開閉するため
の弁体９が軸方向に移動可能に設けられている。この弁
体９は、その先端側が弁室６内に臨むようにして燃料流
路１ａ内に挿通された棒状の弁軸９ａと、この弁軸９ａ
の先端側に一体的に形成された弁部９ｂとから所謂外開
き式のニードル弁として構成されている。

【００２８】ここで、この弁部９ｂは、弁室６の内面形
状よりも若干小さい略相似形状に形成されている。具体
的に詳述すると、弁室６は、テーパ状に形成された上流
側シール部３と下流側シール部８とによって、中央部が
膨らんで端部が縮径するという、すり鉢を向かい合わせ
たような略樽状に形成されており、この形状に合わせて
弁部９ｂが形成されている。

【００２９】また、弁体９の弁部９ｂには、上流側シー
ル部３に対向して上側に設けられ、下流側外方に傾斜し
て形成された第１のテーパ状シート部１０と、下流側シ
ール部８に対向して下側に設けられ、上流側外方に傾斜
して形成された第２のテーパ状シール部１１とが、軸方
向に離間してそれぞれ一体的に設けられている。この第
１のテーパ状シート部１０は、弁体９の閉弁時に、上流
側シール部３に液密に接触して噴孔２を閉塞するように
なっている。また、第２のテーパ状シール部１１は、弁
体９の開弁時に、下流側シール部８に液密に接触して開
口部７を閉塞すると共に、該弁体９の最大リフト量を規
制するものである。

【００３０】弁体９の弁部９ｂには、その外周側に互い
に口径の異なる一対の噴射孔１２，１３がそれぞれ斜め
に穿設されている。即ち、大径な円形に形成された一方
の噴射孔１２は、その軸線Ｘ₁−Ｘ₁が燃料噴射弁の軸線
Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₁だけ傾斜するように穿設さ
れており、図２に示す如く、その出口部１２ａは長軸が
軸線Ｏ−Ｏを指向する大径な楕円形状となっている。ま
た、小径な円形に形成された他方の噴射孔１３は、その
軸線Ｘ₂−Ｘ₂が前記軸線Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₂だ
け傾斜するように穿設されており、その出口部１３ａは
長軸が軸線Ｏ−Ｏを指向する小径な楕円形状となってい
る。ここで、前記燃料噴射弁の軸線Ｏ−Ｏは、弁体９の
開閉方向と略一致する。

【００３１】これにより、各噴射孔１２，１３の噴射軸
線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂はノズル本体１外の点Ｐで交差
し、この交差点Ｐで各噴射孔１２，１３から噴射された
燃料が互いに衝突するようになっている。なお、各噴射
軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂が同一平面上の一点Ｐで交差せ
ず、互いに軸間距離がある場合でも、噴射された液体が
互いに衝突するように各噴射孔１２，１３を設けること
も可能である。さらに、各噴射軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂
を軸線Ｏ−Ｏ上で交差させてもよい。この場合には、弁
体９が回転した場合でも燃料の衝突位置（点Ｐ）に変化
はない。

【００３２】ここで、大径な出口部１２ａの断面積Ｓ₁
の平方根と小径な出口部１３ａの断面積Ｓ₂の平方根と
の比α（α＝（Ｓ₁）^1/2／（Ｓ₂）^1/2）が、後述する理
由により１．３〜３．０の範囲内の値となるように予め
設定されている。なお、これら断面積Ｓ₁，Ｓ₂の平方根
は、負号は不適ゆえ、正の値である。

【００３３】次に、本発明をなすにあたり、独自に知見
された各噴射孔１２，１３の出口部１２ａ，１３ａの断
面積の平方根の比（以下、「口径比α」という）と共振
との関係等について図３を参照しつつ説明する。

【００３４】即ち、図３は口径比αと非線形的な引き込
み現象である共振との相関関係を示す特性図であって、
口径比αを１〜４．５の範囲で変化させると、衝突時に
生じる共振の強さに非線形的変化を生じることが知見さ
れた。

【００３５】具体的には、衝突による共振の強さは、口
径比αが「１」よりも大きくなると低下するものの、口
径比αが約「１．２５」に達すると、αが「１」のとき
と同等の値Ｍ₁まで回復し、口径比αが約「１．５」に
なると極大値Ｍ₂をとる。そして、さらに口径比αを上
げると共振の強さは徐々に小さくなり、口径比αが
「３．５」になると共振の強さは再び従来技術と同程度
のレベルＭ₁となる。従って、口径比αを「１．２５〜
３．５」の範囲に設定すれば、従来技術よりも強い共振
を得ることが可能である。

【００３６】しかしながら、口径比αをあまり大きくす
ると、燃料の衝突面積の割合が低下するため、結果的に
微粒化される燃料の量が少なくなる。即ち、図４は、独
自に知見された口径比αと各燃料の衝突面積との関係を
示す特性図であって、口径比αを「１」から上げていく
と、これに伴って燃料の衝突面積の割合が２次曲線的，
指数関数的に低下する。

【００３７】具体的には、口径比αが「１．２５」のと
きに衝突面積の割合はβ₁であり、口径比αが「１．
３」になるとβ₁より小さいβ₂となり、口径比αが
「３」に達すると衝突面積の割合は指数的に低下して小
さい値β₃となる。さらに、口径比αを「３．５」まで
上げると、衝突面積の割合は極めて小さい値β₄をと
り、衝突しない部分の面積割合が大きくなって（約９０
％以上）、片方の噴霧が他方を貫通してしまい、実質的
な微粒化が生じない状態となる。

【００３８】従って、口径比αを「３．５」以上に設定
しても、口径比αが「１」のときよりも強い共振は得ら
れないばかりか、燃料の衝突面積の割合がβ₄へと大幅
に低下するため、両者の相乗効果として得られる微粒化
燃料の総量は、結果的に減少する。

【００３９】また、口径比αを「１．２５」に設定する
と、衝突面積の割合の減少を小さく抑えることができる
ものの（β₁）、このときの共振の強さは従来技術と同
程度のＭ₁であるため、微粒化性能を十分に発揮できな
い可能性がある。一方、口径比αの下限値を「１．３」
まで上げると、衝突面積の割合の低下を比較的小さく抑
えることができる上に（β₂）、従来技術よりも大きな
共振の強さＭ₃を得ることができる。

【００４０】そこで、本発明では、共振の強さと衝突面
積の割合との双方を考慮した結果、口径比αを「１．３
〜３．０」の範囲に限定している。

【００４１】次に、本実施例による燃料噴射弁の作動に
ついて、図１及び図５を参照しつつ説明する。

【００４２】まず、図示せぬコントロールユニットから
の噴射信号によって、弁体９に開弁方向の駆動力が加わ
ると、この弁体９は、第２のテーパ状シート部１１が下
流側シール部８に当接するまで、図１中の下方に移動す
る。これにより、第１のテーパ状シート部１０が上流側
シール部３から離れて噴孔２が開かれ、この噴孔２を介
して燃料流路１ａ内の燃料が弁室６内に流入する。ここ
で、弁体９が開弁したときには、第２のテーパ状シート
部１１が下流側シール部８に液密に接触し、開口部７を
閉塞する。従って、この流入燃料は、略樽状の弁室６を
流れて外周側下方に導かれ、一対の噴射孔１２，１３に
到達し、これら各噴射孔１２，１３の出口部１２ａ，１
３ａから燃焼室内にそれぞれ噴射される。そして、これ
ら各噴射燃料は、各軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂が交差する
交差点Ｐで合流し、斜め方向から互いに衝突することに
より微粒化される。

【００４３】一方、燃料噴射が終了して弁体９に閉弁方
向の駆動力が加わると、図５に示す如く、この弁体９は
上方に移動し、第１のテーパ状シート部１０が上流側シ
ール部３に液密に接触して噴孔２を閉塞する。また、こ
れと同時に、第２のテーパ状シート部１１が下流側シー
ル部８から離れて開口部７を開く。従って、弁室６内に
残留した僅かな燃料は、開口部７を介して燃焼室内に流
入する。ここで、燃焼圧が弁体９の弁部９ｂに加わった
場合でも、この燃焼圧は弁体９を閉弁方向に付勢する力
として作用するため、燃焼室内の燃焼ガスがノズル本体
１の燃料流路１ａ内に逆流することはない。

【００４４】このように構成される本実施例によれば、
以下の効果を奏する。

【００４５】第１に、外開き式の燃料噴射弁におけるノ
ズル本体１の先端には弁室６を画成するノズルプレート
４を装着し、閉弁時に噴孔２を閉塞する第１のテーパ状
シート部１０と開弁時に最大リフト量を規制する第２の
テーパ状シート部１１とを弁体９に設け、さらに、弁室
６と外部の燃焼室との間をそれぞれ連通して設けられた
一対の噴射孔１２，１３の噴射軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂
を噴射燃料が互いに衝突するようにノズル本体１外の点
Ｐで交差させる構成としたため、燃焼圧による燃焼ガス
の逆流を未然に防止しつつ、微粒化燃料を噴射供給でき
る。

【００４６】この結果、筒内直接噴射に用いた場合で
も、気筒内壁に粒径の大きな液滴が付着するのを防止で
き、ＨＣの排出量を大幅に低減することができる。ま
た、十分に微粒化した燃料を燃焼室内に送り込むことが
できるため、燃料の気化によって吸気の熱を効果的に奪
うことができる。これにより、ノッキングの発生を防止
でき、点火時期を進めることが可能となり、出力や燃費
を向上できる。

【００４７】第２に、ノズルプレート４に開口部７を設
け、弁体９の閉弁時に開口部７を介して弁室６内を燃焼
室内に連通させる構成としたため、弁室６内に燃料が残
留するのを防止することができる。特に、開口部７を大
径な円形状に形成したため、閉弁時の連通面積を広くす
ることができ、燃料の残留を一層効果的に防止すること
が可能となる。

【００４８】第３に、独自に知見した事実に基づいて、
各噴射孔１２，１３の出口部１２ａ，１３ａの口径比α
を１．３〜３．０の範囲内に設定する構成としたため、
各噴射孔１２，１３から噴射された燃料を、共振現象の
利用によって一層効果的に微粒化することができ、微粒
化性能を大幅に向上することができる。

【００４９】第４に、ノズルプレート４によってノズル
本体１との間に画成された弁室６内には、弁室６と略相
似形状に形成された弁体９の弁部９ｂを配置する構成と
したため、弁室６と弁部９ｂとの間の流路容積を小さく
することができ、弁体９の開弁時に、噴孔２から噴出し
た燃料を速やかに各噴射孔１２，１３まで導くことがで
きる。また、燃料溜まりとなる部分（開弁時における弁
部９ｂの下側外周面とノズルプレート４の内面との間の
容積部）を可及的に小さくできる。

【００５０】次に、図６及び図７に基づいて本発明の第
２の実施例について説明する。なお、以下に述べる各実
施例では上述した第１の実施例と同一の構成要素に同一
の符号を付し、その説明を省略するものとする。本実施
例の特徴は、弁体の外面を切り欠くことにより、一対の
噴射孔を溝状に形成した点にある。

【００５１】弁体２１は、第１の実施例で述べた弁体９
と同様に、その先端側が弁室６内に臨むようにして燃料
流路１ａ内に挿通された棒状の弁軸２１ａと、この弁軸
２１ａの先端側に一体的に形成された弁部２１ｂとか
ら、弁室６の内面形状よりも若干小さい略相似形状をな
す外開き式のニードル弁として構成されている。

【００５２】また、第１の実施例と同様に、この弁体２
１の弁部２１ｂには、上流側シール部３に対向して上側
に設けられ、下流側外方に傾斜して形成された第１のテ
ーパ状シート部２２と、下流側シール部８に対向して下
側に設けられ、上流側外方に傾斜して形成された第２の
テーパ状シール部２３とが軸方向に離間してそれぞれ一
体的に設けられている。

【００５３】弁体２１の弁部２１ｂの下側外周面には、
互いに口径の異なる一対の噴射孔２４，２５がそれぞれ
斜めに切り欠くことにより溝状に形成されている。即
ち、大きな断面積Ｓ₁を有する一方の噴射孔２４は、そ
の軸線Ｘ₁−Ｘ₁が燃料噴射弁の軸線Ｏ−Ｏに対して所定
角度θ₁だけ傾斜するように形成されており、弁室６と
燃焼室との間を連通している。また、小さな断面積Ｓ₂
を有する他方の噴射孔２５は、その軸線Ｘ₂−Ｘ₂が前記
軸線Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₂だけ傾斜するように形
成されており、弁室６と燃焼室との間を連通している。
ここで、各噴射孔２４，２５は、その断面が略半円状な
いし略半楕円状等となるように形成され、互いの噴射軸
線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂は燃焼室内の点Ｐで交差してい
る。

【００５４】そして、これら各噴射孔２４，２５は、弁
体９が開弁して第２のテーパ状シート部２３が下流側シ
ール部８に接触することにより、燃料の噴射通路として
完成し、弁室６内の燃料を燃焼室内に噴射するようにな
っている。なお、これら各噴射孔２４，２５の断面積Ｓ
₁，Ｓ₂の平方根比αは、第１の実施例で述べたと同様
に、１．３〜３．０の範囲に設定されている。

【００５５】このように構成される本実施例でも、上述
した第１の実施例と同様の効果を得ることができる。ま
た、これに加えて、本実施例では、弁部９ｂの外面側を
切り欠くことにより溝状の噴射孔２４，２５を形成し、
第２のテーパ状シート部２３が下流側シール部８に接触
することにより、燃料の噴射通路として完成させる構成
としたため、図７に示す如く、閉弁時には、各噴射孔２
４，２５内を弁室６に広く開放することができる。この
ため、各噴射孔２４，２５内の燃料成分を弁室６を介し
て燃焼室内に放散することができ、残留燃料の発生を効
果的に防止することができる。

【００５６】次に、本実施例の第３の実施例について図
８及び図９に基づき説明する。本実施例の特徴は、ノズ
ルプレートに一対の噴射孔を穿設した点にある。

【００５７】ノズル本体１の先端面に装着された略環状
のノズルプレート３１は、第１の実施例で述べたノズル
プレート４と同様に、ノズルカバー５によってノズル本
体１に一体的に固定され、ノズル本体１との間に弁室６
を画成している。また、ノズルプレート３１の中央部に
は大径円状の開口部３２が形成されていると共に、この
開口部３２の周囲には上流側外方に向けて傾斜する下流
側シール部３３が一体的に形成されている。

【００５８】本実施例による一対の噴射孔３４，３５
は、開口部３２の外周側に位置してノズルプレート３１
に形成されている。即ち、大径な円形に形成された一方
の噴射孔３４は、第１の実施例で述べた噴射孔１２と同
様に大径な円形に形成され、その噴射軸線Ｘ₁−Ｘ₁が軸
線Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₁だけ傾斜するようにノズ
ルプレート３１に穿設されている。また、この噴射孔３
４の出口部３４ａは、長軸が軸線Ｏ−Ｏを指向する大径
な楕円形状となっている。

【００５９】一方、他方の噴射孔３５も、第１の実施例
で述べた噴射孔１３と同様に小径な円形に形成され、そ
の噴射軸線Ｘ₂−Ｘ₂が軸線Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₂
だけ傾斜するようにノズルプレート３１に穿設されてい
る。また、この噴射孔３５の出口部３５ａは長軸が軸線
Ｏ−Ｏを指向する小径な楕円形状となっている。

【００６０】そして、各噴射孔３４，３５の噴射軸線Ｘ
₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂はノズル本体１外の点Ｐで交差し、こ
の交差点Ｐで各噴射孔３４，３５から噴射された燃料が
互いに衝突するようになっている。

【００６１】かくして、このように構成される本実施例
でも、上述した第１の実施例と同様の効果を奏する。こ
れに加えて、本実施例では、ノズルプレート３１に各噴
射孔３４，３５を形成する構成としたため、容易に噴射
孔３４，３５を穿設することができ、製造効率等を向上
できる。

【００６２】具体的には、略環状のノズルプレート３１
に噴射孔３４，３５を斜めに穿設すればよいので、弁体
９に穿設する場合に比較して簡単に製造できる。また、
通常の外開き式噴射弁に、噴射孔３４，３５が穿設され
たノズルプレート３１を装着するだけで、微粒化可能な
筒内直接噴射弁として利用できるため、部品を共用する
ことができ、コストを大幅に低減できる。さらに、ノズ
ルプレート３１はノズル本体１に固着されており、両者
は相対回転しないため、噴射方向を一定に保持すること
ができる。

【００６３】次に、図１０及び図１１に基づいて本発明
の第４の実施例を説明する。本実施例の特徴は、一対の
噴射孔を２組設けた点にある。

【００６４】弁体４１は、前記各実施例と同様に、その
先端側が弁室６内に臨むようにして燃料流路１ａ内に挿
通された棒状の弁軸４１ａと、この弁軸４１ａの先端側
に一体的に形成された弁部４１ｂとから、弁室６の内面
形状よりも若干小さい略相似形状をなす外開き式のニー
ドル弁として構成されている。

【００６５】また、同様に、この弁体４１の弁部４１ｂ
には、上流側シール部３に対向して上側に設けられ、下
流側外方に傾斜して形成された第１のテーパ状シート部
４２と、下流側シール部８に対向して下側に設けられ、
上流側外方に傾斜して形成された第２のテーパ状シール
部４３とが軸方向に離間してそれぞれ一体的に設けられ
ている。

【００６６】さらに、弁体４１の弁部４１ｂの下側に
は、図１１に示す如く、互いに口径の異なる一対の噴射
孔４４，４５がそれぞれ２個ずつ斜めに穿設されてお
り、各噴射軸線Ｘ₁−Ｘ₁，Ｘ₂−Ｘ₂は燃焼室内の点Ｐで
交差している。

【００６７】ここで、一方の各噴射孔４４は大径な円形
にそれぞれ形成されており、その軸線Ｘ₁−Ｘ₁が軸線Ｏ
−Ｏに対して所定角度θ₁だけ傾斜している。また、他
方の各噴射孔４５は小径な円形にそれぞれ形成され、そ
の軸線Ｘ₂−Ｘ₂が軸線Ｏ−Ｏに対して所定角度θ₂だけ
傾斜している。ここで、各噴射孔４４，４５の出口部４
４ａ，４５ａは、図１１に示す如く、その長軸が軸線Ｏ
−Ｏを指向する楕円形状となっている。

【００６８】このように構成される本実施例でも、上述
した第１の実施例と同様の効果を得ることができる。

【００６９】なお、前記各実施例では、すり鉢を対面さ
せた如き略樽形状に弁室６を画成し、この弁室６と相似
形状をなす弁体９（２１，４１）の弁部９ｂ（２１ｂ，
４１ｂ）を配置するものとして述べたが、本発明はこれ
に限らず、球状の弁室内に球状の弁部を配設したり、円
筒状の弁室内に円筒状の弁部を配置してもよい。あるい
は、弁室と弁部との相似関係を解消し、例えば略樽状の
弁室内に球状の弁部を設ける等の構成を採用することも
可能である。

【００７０】また、第２，第３の実施例においても、一
対の噴射孔を２組以上設けることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明に係る燃料噴
射弁によれば、外部の正圧が弁体に加わった場合でも外
部の流体がノズル本体内に逆流するのを未然に防止しつ
つ、各噴射孔から噴射された燃料を衝突させて微粒化す
ることができる。

【００７２】また、ノズルプレートに開口部を設ける構
成のため、閉弁時に弁室を外部に開放することができ、
残留燃料の発生を防止することができる。

【００７３】さらに、噴射孔の断面積の平方根比を１．
３〜３．０の範囲となるように設定する構成のため、噴
射燃料の衝突時に生じる共振現象を有効に利用して微粒
化性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る燃料噴射弁の要部
を示す断面図。

【図２】弁体の先端側を拡大して示す平面図。

【図３】口径比と共振の強さとの関係を示す特性図。

【図４】口径比と燃料の衝突面積との割合との関係を示
す特性図。

【図５】図１中の弁体が閉弁した状態を示す断面図。

【図６】本発明の第２の実施例に係る燃料噴射弁の要部
を示す断面図。

【図７】図６中の弁体が閉弁した状態を示す断面図。

【図８】本発明の第３の実施例に係る燃料噴射弁の要部
を示す断面図。

【図９】図８中の弁体が閉弁した状態を示す断面図。

【図１０】本発明の第４の実施例に係る燃料噴射弁の要
部を示す断面図。

【図１１】弁体の先端側を拡大して示す平面図。

【図１２】従来技術に係る内開き式燃料噴射弁の要部を
示す断面図。

【図１３】図１２中のＡ−Ａ線に沿った断面図。

【図１４】他の従来技術に係る外開き式燃料噴射弁の要
部を示す断面図。

【符号の説明】

１…ノズル本体２…噴孔３…上流側シール部４，３１…ノズルプレート６…弁室７，３２…開口部８，３３…下流側シール部９，２１，４１…弁体９ｂ，２１ｂ，４１ｂ…弁部１０，２２，４２…第１のテーパ状シート部１１，２３，４３…第２のテーパ状シート部１２，２４，３４，４４…噴射孔１３，２５，３５，４５…噴射孔

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｆ０２Ｍ 61/18 ３６０Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端側に噴孔が設けられたノズル本体
と、このノズル本体に軸方向に移動可能に設けられ、噴
孔をノズル本体の外部から開閉する弁体とを有する燃料
噴射弁において、前記ノズル本体の先端側に設けられ、該ノズル本体との
間に前記弁体の弁部が収容される弁室を画成するノズル
プレートと、前記弁体の弁部に設けられ、該弁体が閉弁したときにノ
ズル本体に接触して前記噴孔を閉塞する第１のシート部
と、この第１のシート部と軸方向に離間して前記弁体の弁部
に設けられ、該弁体が開弁したときに前記ノズルプレー
トに接触して弁体の最大リフト量を規制する第２のシー
ト部と、前記弁室と噴射弁外部空間との間をそれぞれ連通して設
けられた一対の噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射された燃料が互いに衝突す
るように各噴射孔の噴射軸線をノズル本体の外部で交差
させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】先端側に噴孔が設けられたノズル本体
と、このノズル本体に軸方向に移動可能に設けられ、噴
孔をノズル本体の外部から開閉する弁体とを有する燃料
噴射弁において、前記ノズル本体の先端側に設けられ、該ノズル本体との
間に前記弁体の弁部が収容される弁室を画成するノズル
プレートと、このノズルプレートに前記弁室と連通して設けられた開
口部と、前記弁体の弁部に設けられ、該弁体が閉弁したときにノ
ズル本体に接触して前記噴孔を閉塞する第１のシート部
と、この第１のシート部と軸方向に離間して前記弁体の弁部
に設けられ、該弁体が開弁したときに前記ノズルプレー
トに接触して前記開口部を閉塞すると共に弁体の最大リ
フト量を規制する第２のシート部と、前記弁室と噴射弁外部空間との間をそれぞれ連通して設
けられた一対の噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射された燃料が互いに衝突す
るように各噴射孔の噴射軸線をノズル本体の外部で交差
させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】先端側に噴孔が設けられたノズル本体
と、このノズル本体の先端側に噴孔を取り囲んで設けら
れ、下流側外方に傾斜して形成された上流側シール部
と、ノズル本体に軸方向に移動可能に設けられ、噴孔を
ノズル本体の外部から開閉する弁体とを有する燃料噴射
弁において、前記ノズル本体の先端側に設けられ、該ノズル本体との
間に前記弁体の弁部が収容される弁室を画成するノズル
プレートと、このノズルプレートに前記弁室と連通して設けられた開
口部と、この開口部を取り囲んで前記ノズルプレートに設けら
れ、上流側外方に傾斜して形成された下流側シール部
と、前記上流側シール部に対向して弁体の弁部に下流側外方
に傾斜して設けられ、弁体が閉弁したときに上流側シー
ル部に接触して前記噴孔を閉塞する第１のシート部と、前記下流側シール部に対向して前記弁体の弁部に上流側
外方に傾斜して設けられ、該弁体が開弁したときに前記
下流側シール部に接触して前記開口部を閉塞すると共に
弁体の最大リフト量を規制する第２のシート部と、前記弁室と噴射弁外部空間との間をそれぞれ連通して設
けられた一対の噴射孔とを備え、かつ、前記各噴射孔から噴射された燃料が互いに衝突す
るように各噴射孔の噴射軸線をノズル本体の外部で交差
させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】前記各噴射孔は、その断面積の平方根比
を１．３〜３．０の範囲となるように設定したことを特
徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴
射弁。