JPWO2007091536A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

本発明の燃料噴射弁は、上流側に向けて略円錐形状のシール面（２４４ａ）及び下流側に向けて端面（２４４ｂ）を有し燃料通路（２１０ｂ）を開閉自在に往復動するポペット弁体（２４０）、ポペット弁体（２４０）を閉弁方向に付勢するコイルバネ（２５０）、ポペット弁体（２４０）を収容すると共に燃料通路（２１０ａ，２１０ｂ）及び噴射口（２１０ｄ）を画定するノズル部材（２１０）を備える。ノズル部材（２１０）には、ポペット弁体（２４０）の下流側において、噴射口（２１０ｄ）を塞ぐと共に噴射口（２１０ｄ）よりも小径のオリフィス（２６１）を画定するオリフィス部材（２６０）が設けられている。これによれば、燃料の圧力変動により生じるポペット弁体（２４０）の自励振動により、端面（２４４ｂ）とオリフィス部材（２６０）との間の下流側空間（２１１）に導かれた燃料に脈動が与えられ、噴霧燃料の微粒化が促進される。

Description

本発明は、エンジンの吸気通路に燃料を噴射する燃料噴射弁に関し、特に、二輪車等に搭載されるエンジンに適用されて電子制御される電子制御型の燃料噴射弁に関する。

自動車等に搭載される比較的大排気量のエンジンにおいては、排出ガス規制等に対処した燃費向上あるいは運転性向上等の観点から、燃料の噴射時期、噴射量等を電子回路によって制御する電子制御型の燃料噴射装置が採用されている。
この燃料噴射装置は、一般に、燃料タンク内に配置された燃料ポンプから圧送され高圧フィードパイプ及び高圧フィルタを介して導かれた高圧の燃料を吸気通路に噴射すると共に、余剰の燃料をリターンパイプを介して燃料タンクに戻すようになっている。
ところで、この燃料噴射装置は、図１に示すように、電磁駆動力によりポンプ作用を発生すると共に余剰の燃料を戻す通路等を含むポンプ部１、導入された燃料を噴射する燃料噴射弁２等を備えている。そして、燃料噴射弁２は、略円錐状のシール面をもつポペット弁体３、ポペット弁体３を往復動自在に支持すると共に円錐面状の弁座４ａを画定する弁座部材４、弁座部材４の周りにアシスト空気の通路５ａを画定するように形成されると共に先端に燃料の噴射口５ｂを画定するノズル部材５等を備えている。（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、この噴射口５ｂは、通路の内壁が湾曲して先端が近づく方向に向かうコーン形状になっているため、この噴射口５ｂを通過した燃料は中央に集められ、それ故に周囲の吸気通路壁面等に燃料が飛散して付着するのは防止できても、噴霧の粒径が大きくなる傾向にあり、噴霧燃料を微粒化（粒径を微細化）するのは困難であった。

一方、他の燃料噴射弁あるいは燃料噴射装置としては、噴霧燃料の微粒化を図るために、球状をなすボール弁体あるいは先細りの円錐形状をなすニードル弁体の下流側に、一つ又は複数のオリフィスをもつオリフィスプレートを配置したもの等が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４等参照）。
しかしながら、これらの燃料噴射弁あるいは装置においては、燃料を加圧（あるいは脈動）させ得る作用の小さいボール弁体又はニードル弁体との組み合わせにおいてオリフィスプレートを採用しているため、ボール弁体あるいはニードル弁体の動作による燃料の脈動は比較的小さく、それ故に、脈動を有効に利用して、オリフィスプレートから噴射される噴霧燃料を微粒化（粒径の微細化）を促進するのは困難であった。

特開２００５−１６５１５号公報 特開平０５−１３３３０６号公報 特開平０６−２２９３４９号公報 特開平０９−０１４０７９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、軽量化、低コスト化、小型化等を図りつつ、簡略な構造にて、燃料が吸気通路の内壁面等に付着するのを防止し、燃料噴射後（キーオフ時）の燃料の後垂れを防止し、燃料の噴霧化、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）等が確実に行われ、運転性能を確保しつつ安定した燃料噴射が行なえ、特に二輪車等に搭載される小排気量のエンジンに好適な電子制御型の燃料噴射弁を提供することにある。

本発明の燃料噴射弁は、燃料通路及び燃料通路よりも拡大した凹状空間により画定される噴射口を画定するノズル部材と、燃料通路の上流側を向く略円錐形状のシール面及び下流側を向く端面を有し燃料通路を開閉自在に往復動するポペット弁体と、ポペット弁体を閉弁方向に付勢するバネとを備え、上記ノズル部材には、ポペット弁体の下流側において、噴射口を塞ぐと共に噴射口よりも小径のオリフィスを画定するオリフィス部材が設けられている、構成となっている。
この構成によれば、ポペット弁体がバネの付勢力により燃料通路を閉鎖した状態において、燃料の圧力が高まりバネの付勢力に打ち勝つと、ポペット弁体は開弁し、ポペット弁体の下流側空間に噴出した燃料は、オリフィス部材に衝突すると共にそのオリフィスを通して噴射される。ここで、ポペット弁体は、燃料の圧力変動により微小振幅の自励振動を生じ、その端面とオリフィス部材との間の下流側空間に導かれた燃料に脈動を与える。この脈動により、オリフィスから噴射される燃料は、噴霧化が促進され、かつ、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）が行われる。すなわち、構造の簡略化を達成しつつ、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）を促進することができる。

上記構成において、オリフィス部材は、複数のオリフィスを有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィス部材に複数のオリフィスが設けられているため、燃料は複数個所から噴射されて、その噴霧化及び粒径の微細化がより一層促進される。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスを有し、ポペット弁体の端面は、オリフィスに対向する中央部分が突出した傾斜面をなすように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ポペット弁体が自励振動をして燃料に脈動を及ぼす際に、オリフィスの上流側直近に位置する燃料の圧力が上昇するため、オリフィスを挟んだ上流側と下流側の間の差圧が増加し、燃料の噴射速度が増加する。これにより、燃料の噴霧化及び微粒化が促進される。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、オリフィスの下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成された噴射通路とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィスにより噴射された流速の速い噴射燃料は、噴射通路の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射されるため、単にオリフィスから噴射される場合に比べて、より一層噴霧燃料の微粒化を促進できる。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、オリフィスの下流側においてオリフィスと不連続となる内径にて所定の長さに亘って形成された拡径壁とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィスから噴射された噴霧化及び微細化された燃料は、周りに形成された拡径壁により拡散が防止される。したがって、吸気通路内壁面等に燃料が付着するのを防止できる。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、オリフィスの下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成された噴射通路と、噴射通路の外側に同心状にかつ噴射通路よりも長く形成された拡径壁とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィスにより噴射された流速の速い噴射燃料は、噴射通路の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射されるため、単にオリフィスから噴射される場合に比べて、より一層噴霧化及び微粒化を促進でき、又、噴霧化及び微細化された燃料は拡径壁によりその拡散が防止され、吸気通路内壁面等に燃料が付着するのを防止できる。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、オリフィスの下流側において所定の長さに亘って形成され所定の内径をなす噴射通路と、噴射通路の内壁面に開口してアシスト空気を導くアシスト空気通路とを含む、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィスを通過して噴霧化及び微粒化された燃料は、噴射通路内にてアシスト空気通路を通って導かれたアシスト空気により、燃料がさらに攪拌されて、噴霧燃料の微粒化がさらに促進される。

上記構成において、アシスト空気通路がその内壁面に開口する噴射通路は、内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、オリフィスから噴射された燃料は、噴射通路の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射され、さらに、噴射通路内にてアシスト空気通路を通って導かれたアシスト空気によりさらに攪拌されるため、噴霧燃料の微粒化がより一層促進される。

上記構成において、オリフィス部材は、ノズル部材の噴射口を画定する凹状空間内に嵌め込まれている、構成を採用することができる。
この構成によれば、ポペット弁体の端面とオリフィス部材により挟まれると共に燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間を狭くすることができ、燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができる。

上記構成において、オリフィス部材は、ポペット弁体の端面に対向する領域において、ポペット弁体の開弁を許容すると共にオリフィスを画定する凹部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ポペット弁体の端面とオリフィス部材により挟まれると共に燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間を狭くでき、それ故に燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができ、又、凹部の深さを適宜設定することにより、下側空間を最適な容積となるように形成することができる。

上記構成において、オリフィス部材は、ノズル部材の噴射口を画定する凹状空間内に嵌め込まれる環状の内側嵌合部と、ノズル部材の先端外周縁部に外嵌される環状の外側嵌合部を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、ポペット弁体の端面とオリフィス部材により挟まれると共に燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間を狭くでき、それ故に燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができ、又、凹部の深さを適宜設定することにより、下側空間を最適な容積となるように形成することができる。さらに、オリフィス部材が内側嵌合部及び外側嵌合部を介してノズル部材の先端に結合（嵌合）されているため、接合面積を十分に確保でき、より堅固に結合（嵌合）することができる。

上記構成をなす本発明の燃料噴射弁によれば、簡略な構造にて、燃料が吸気通路の内壁面等に付着するのを防止でき、燃料噴射後（キーオフ時）の燃料の後垂れを防止でき、燃料の噴霧化、微粒化（粒径の微細化）等が確実に行われ、運転性能を確保しつつ安定した燃料噴射が行なえ、特に二輪車等に搭載される小排気量のエンジンに好適な電子制御型の燃料噴射弁が得られる。

従来の燃料噴射弁を示す断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁を備えた電子制御型の燃料噴射装置を示す断面図である。 図２に示す燃料噴射弁の一部を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁の他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。

符号の説明

１００ プランジャポンプ
２００ 燃料噴射弁
２１０，２１０´ ノズル部材
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｂ´ 燃料通路
２１０ｃ 弁座
２１０ｄ 噴射口（凹状空間）
２１１ 下側空間
２２０ ボール弁体
２３０ コイルバネ
２４０，２４０´ ポペット弁体
２４１ 鍔部
２４２ 軸部
２４３ 被ガイド軸部
２４４ 弁部
２４４ａ シール面
２４４ｂ，２４４ｂ´ 端面
２５０ コイルバネ
２６０，２６０´，３６０，４６０，５６０，６６０，７６０，８６０，９６０ オリフィス部材
２６０ａ，３６０ａ，４６０ａ，５６０ａ，６６０ａ，７６０ａ，８６０ａ 嵌合部
２６１，３６１，４６１，５６１，６６１，７６１，８６１，９６１ オリフィス
３６２，５６２，６６２，６６２´ 噴射通路
４６３，５６３， 拡径壁
６６４，６６４´ アシスト空気通路
８６０ｂ，９６０ｂ 凹部
９６０ａ 内側嵌合部
９６０ｃ 外側嵌合部

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
図２は、本発明に係る燃料噴射弁を備えた電子制御型の燃料噴射装置の一実施形態を示すものであり、図３は燃料噴射弁の一部を拡大した断面図である。
この燃料噴射装置は、図２に示すように、電磁力により駆動されて燃料の圧送を行なうプランジャポンプ１００、所定の圧力以上に加圧された燃料を噴射する燃料噴射弁２００等により構成されている。

プランジャポンプ１００は、図２に示すように、略鉛直方向に往復動するプランジャ１０１、プランジャ１０１を摺動自在に収容する筒体としてのシリンダ１０２、シリンダ１０２の外側に配置された上側ヨーク１０３、圧送室Ｃを画定する下側ヨーク１０４、下側ヨーク１０４に着座しプランジャ１０２を上方の休止位置に向けて付勢するリターンスプリング１０５、上側ヨーク１０３及び下側ヨーク１０４の外周面と所定の間隔を空けて配置される円筒状のボビン１０６、ボビン１０６に巻回された励磁用のコイル１０７、上側ヨーク１０３及びボビン１０６に連結されて戻し通路１０７ａを形成する戻しパイプ１０７、ボビン１０６と一体的に形成され下側ヨーク１０４に連結されて燃料供給通路１０８ａを形成する燃料供給パイプ１０８、圧送室Ｃへの燃料の流入を許容する第１弁体１０９、圧送室Ｃからの燃料の還流を許容する第２弁体１１０等を備えている。

プランジャ１０１は、縮径部及び拡径部により形成され、内部が肉抜きされている。そして、コイル１０７の通電により発生する電磁駆動力により、プランジャ１０１は下向きに移動して燃料の圧送行程を行ない、コイル１０７への非通電によりリターンスプリング１０５により付勢されて上方に押し戻されつつ、燃料の吸引行程を行なう。

下側ヨーク１０４には、図２に示すように、プランジャ１０１の先端部を摺動自在に案内する案内通路１０４ａが形成され、案内通路１０４ａの側面には、燃料供給通路１０８ａから燃料を圧送室Ｃに供給する供給口１０４ｂ、圧送室Ｃ内の燃料を還流させるための還流口１０４ｃが形成されている。また、下側ヨーク１０４及び上側ヨーク１０３の外側とボビン１０６の間には、燃料供給通路１０８ａ及び還流口１０４ｃに連通して余剰の燃料を戻す戻し通路１１１が形成されている。
すなわち、第１弁体１０９は、燃料供給通路１０８ａ内の所定圧力以上の燃料を供給口１０４ｂから圧送室Ｃ内に流入させる一方で、余剰の燃料を戻し通路１１１に導き、又、第２弁体１１０は、圧送室Ｃ内の所定圧力以上の燃料を還流口１０４ｃから戻し通路１１１に流出させる。

燃料噴射弁２００は、図２及び図３に示すように、ノズル部材２１０、圧送室Ｃからの燃料の吐出のみを許容するボール弁体２２０、ボール弁体２２０を閉弁する向きに付勢するコイルバネ２３０、燃料が所定圧力以上のとき開弁するポペット弁体２４０、ポペット弁体２４０を閉弁する向きに付勢するコイルバネ２５０、ノズル部材２１０の先端に結合されたオリフィス部材２６０等を備えている。

ノズル部材２１０は、図２及び図３に示すように、コイルバネ２５０を収容すると共に燃料を通す燃料通路２１０ａ、ポペット弁体２４０を往復動自在にガイドすると共に燃料を通す燃料通路２１０ｂ、ポペット弁体２４０が着座する円錐面状の弁座２１０ｃ、燃料通路２１０ｂの内径よりも大きい内径に形成されて先端にて開口する（すなわち、燃料通路２１０ｂよりも拡大した凹状空間により画定される）噴射口２１０ｄ等を画定するように形成されている。
また、ノズル部材２１０は、弁座２１０ｃと噴射口２１０ｄとの間において、オリフィス部材２６０と協働して、ポペット弁体２４０の移動を許容すると共に燃料を溜める下流側空間２１１を画定している。

ポペット弁体２４０は、図２及び図３に示すように、コイルバネ２５０の一端が当接される鍔部２４１、鍔部２４１の下方に一体的に形成された軸部２４２、軸部２４２に一体的に形成されると共に燃料通路２１０ｂに摺動自在にガイドされかつ燃料の通過を許容するカット面をもつ被ガイド軸部２４３、被ガイド軸部２４３の下流側に一体的に形成された弁部２４４等を備えている。

弁部２４４は、図３に示すように、燃料通路２１０ｂの上流側に向けて略円錐面状に形成されたシート面２４４ａと、燃料通路２１０ｂの下流側に向けて略平坦に形成された端面２４４ｂとを画定するように、略円錐台状に形成されている。
そして、ポペット弁体２４０は、燃料通路２１０ａ内に圧縮した状態で配置されたコイルバネ２５０により、図３の実線で示すように、そのシート面２４４ａが弁座２１０ｃに着座（密着）するようにすなわち閉弁する方向に付勢され、燃料通路２１０ｂに導かれた燃料の圧力が所定レベル以上になると、コイルバネ２５０の付勢力に抗して、図３の二点鎖線で示すように、そのシート面２４４ａが弁座２１０ｃから離れて開弁するようになっている。

コイルバネ２５０は、所定の圧縮代にて取り付けられており、燃料通路２１０ａ，２１０ｂ内に導かれた燃料の圧力が所定レベルを超えないとき、ポペット弁体２４０が閉弁状態を維持し、一方、燃料通路２１０ａ，２１０ｂ内に導かれた燃料の圧力が所定レベル以上で、ポペット弁体２４０が開弁するように設定されている。

すなわち、ポペット弁体２４０は、コイルバネ２５０の付勢力と燃料の圧力との関係すなわち燃料の圧力変動により、微小振幅の自励振動を生じるようになっている。
そして、ポペット弁体２４０が自励振動を生じると、その端面２４４ｂとオリフィス部材２６０との間の下流側空間２１１に導かれた燃料に脈動を与えるようになっている。

オリフィス部材２６０は、図２及び図３に示すように、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の嵌合部２６０ａと、嵌合部２６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の中心軸Ｌに対して例えば対称（線対称又は点対称）的な位置に配置された複数のオリフィス２６１とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材２６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されている。
尚、オリフィス２６１の個数としては、２個、３個、４個等を採用することができる。ここでは、複数のオリフィス２６１を採用した場合を示しているが、中心軸Ｌ（ポペット弁体２４０の軸中心）に対応する位置に一つのオリフィス２６１を設けてもよい。

すなわち、オリフィス部材２６０は、ノズル部材２１０と協働して、ポペット弁体２４０の下流側において、ポペット弁体２４０の移動及び燃料の溜りを許容する下流側空間２１１を画定するように形成されている。
ここで、オリフィス部材２６０は、適用されるエンジンの燃料噴射条件等に応じて、ポペット弁体２４０の端面２４４ｂからオリフィス２６１までの距離Ｄ、下流側空間２１１の容量Ｖ、オリフィス２６１の個数、オリフィス２６１の位置が適宜選定される。
例えば、距離Ｄとしては０．２ｍｍ以下、容量Ｖとしては約１ｍｍ^３程度等を採用することができる。

上記燃料噴射弁２００によれば、ポペット弁体２４０がコイルバネ２５０の付勢力により燃料通路２１０ｂを閉鎖した状態において、燃料の圧力が高まりコイルバネ２５０の付勢力に打ち勝つと、ポペット弁体２４０は開弁し、ポペット弁体２４０の下流側空間２１１に噴出した燃料は、オリフィス部材２６０に衝突すると共にその複数のオリフィス２６１を通して噴射される。
ここで、ポペット弁体２４０は、燃料の圧力変動により微小振幅の自励振動を生じ、その端面２４４ｂとオリフィス部材２６０との間の下流側空間２１１に導かれた燃料に脈動を与える。この脈動により、オリフィス２６１から噴射される燃料は、速度が変化して噴射されるため、噴霧化及び噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）が行われる。すなわち、構造の簡略化を達成しつつ、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）を促進することができる。

次に、上記燃料噴射弁２００を含む燃料噴射装置の全体の動作について説明する。
先ず、プランジャポンプ１００においては、コイル１０７が通電されると電磁力が発生して、上方の休止位置にあるプランジャ１０１は、リターンスプリング１０５の付勢力に抗して下向きに移動し始めて、圧送室Ｃ内の燃料を加圧しつつ圧送行程を開始する。
そして、この圧送行程の初期領域においては、圧送される燃料が所定の圧力（与圧）以上になると第２弁体１１０が開弁して、ベーパ混じりの燃料が戻し通路１１１，１０７ａに向け排出される。

続いて、プランジャ１０１がさらに移動することにより圧送行程の後期領域に入ると、プランジャ１０１の側面が還流口１０４ｃを閉塞すると同時に、圧送室Ｃ内の燃料をさらに昇圧させる。そして、圧送室Ｃ内の燃料が所定の圧力に上昇した時点で、ボール弁体２２０が開弁し、所定圧力以上の燃料が、下流側の燃料通路２１０ａに向けて流れ込む。
一方、コイル１０７への通電が断たれると、リターンスプリング１０５の付勢力により、プランジャ１０１は上方に向けて移動し始める。このとき、第１弁体１０９が開弁して吸引行程が開始され、燃料供給通路１０８ａ内の燃料が圧送室Ｃ内に吸引される。このとき、燃料に混入したベーパは、ベーパ分離フィルタ（不図示）により積極的に分離され、戻し通路１１１に向けて排出される。

続いて、燃料噴射弁２００においては、圧送室Ｃから吐出された燃料が所定の圧力以上に上昇した時点で、ボール弁体２２０が開弁し、その加圧燃料が、コイルバネ２５０の付勢力に抗してポペット弁体２４０を開弁させると同時に、燃料通路２１０ａ，２１０ｂを通って、下流側空間２１１に吐出される。
そして、燃料の圧力変動により、ポペット弁体２４０が自励振動を生じ、この自励振動により、下流側空間２１１に満たされた燃料が脈動させられる。すると、オリフィス２６１から噴射される燃料は速度に変化を生じるため、燃料の噴霧化と同時に噴霧燃料の微粒化が促進される。
すなわち、ポペット弁体２４０の自励振動がもたらす脈動とその下流側に位置するオリフィス２６１の作用により、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）が促進される。したがって、この燃料噴射装置がエンジンの吸気管に設けられると、微粒化された燃料が偏り無く均一な状態で吸気通路内に噴射されることになる。

図４は、本発明に係る燃料噴射弁の他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、ポペット弁体の一部及びオリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材２６０´は、図４に示すように、ポペット弁体２４０´の軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に一つのオリフィス２６１を画定するように形成されている。
ポペット弁体２４０´は、図４に示すように、その端面２４４ｂ´が、一つのオリフィス２６１に対向する中央部分を下流側に突出させて傾斜面をなすように（傾斜角度及び突出量の小さい円錐形状をなすように）形成されている。
この燃料噴射弁によれば、ポペット弁体２４０´が自励振動をして燃料に脈動を及ぼす際に、オリフィス２６１の上流側直近に位置する燃料の圧力が特に上昇するため、オリフィス２６１を挟んだ上流側と下流側の間の差圧が増加する。その結果、燃料の噴射速度が増加し、燃料の噴霧化及び微粒化が促進される。

図５は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材３６０は、図５に示すように、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の嵌合部３６０ａと、嵌合部３６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に配置された一つのオリフィス３６１と、オリフィス３６１の下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなす噴射通路３６２とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材３６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されている。
この燃料噴射弁によれば、オリフィス３６１により噴射された流速の速い噴射燃料は、噴射通路３６２の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射されるため、前述のように単にオリフィスから噴射される場合に比べて、より一層噴霧燃料の微粒化を促進できる。
ここで、噴射通路３６２すなわち円錐状の内周面の傾斜角度は、キャビテーションを発生する角度に設定して、積極的に気泡の発生を促し、この気泡を混合させることにより噴霧燃料の微粒化を促進させてもよい。尚、この場合、オリフィス部材３６０の材質としては、キャビテーションによる腐食に耐え得る材料を適用するのが好ましい。

図６は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材４６０、図６に示すように、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の嵌合部４６０ａと、嵌合部４６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に配置された一つのオリフィス４６１と、オリフィス４６１の下流側においてオリフィス４６１と不連続となるより大きな内径にて所定の長さに亘って円筒状をなす拡径壁４６３とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材４６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されている。
この燃料噴射弁によれば、オリフィス４６１から噴射された噴霧化及び微細化された燃料は、その噴霧燃料を取り囲むように周りに形成された円筒状の拡径壁４６３により拡散が防止される。したがって、この燃料噴射弁がエンジンの吸気管に適用された場合に、吸気通路内壁面等に燃料が付着するのを防止できる。

図７は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材５６０は、図７に示すように、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の嵌合部５６０ａと、嵌合部５６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に配置された一つのオリフィス５６１と、オリフィス５６１の下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなす噴射通路５６２と、噴射通路５６２の外側において同心状でかつ噴射通路５６２よりも長い円筒状をなす拡径壁５６３とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材５６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されている。
この燃料噴射弁によれば、オリフィス５６１により噴射された流速の速い噴射燃料は、噴射通路５６２の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射されるため、前述のように単にオリフィスから噴射される場合に比べて、より一層噴霧燃料の微粒化を促進できる。また、噴射通路５６２を通って噴霧化及び微細化された燃料は、その噴霧燃料を取り囲むように周りに形成された円筒状の拡径壁５６３により拡散が防止される。したがって、この燃料噴射弁がエンジンの吸気管に適用された場合に、吸気通路内壁面等に燃料が付着するのを防止できる。
ここで、噴射通路５６２すなわち円錐状の内周面の傾斜角度は、キャビテーションを発生する角度に設定して、積極的に気泡の発生を促し、この気泡を混合させることにより噴霧燃料の微粒化を促進させてもよい。尚、この場合、オリフィス部材５６０の材質としては、キャビテーションによる腐食に耐え得る材料を適用するのが好ましい。

図８は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材６６０は、図８に示すように、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の嵌合部６６０ａと、嵌合部６６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に配置された一つのオリフィス６６１と、オリフィス６６１の下流側において所定の長さに亘って形成され所定の内径をなす円筒状の噴射通路６６２と、噴射通路６６２の内壁面に開口してアシスト空気を導く複数のアシスト空気通路６６４とを画定するように形成されている。尚、このアシスト空気通路６６４は、上流側に形成されたアシスト空気通路６６４´に連通している。そして、オリフィス部材６６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されている。
この燃料噴射弁によれば、オリフィス６６１を通過して噴霧化及び微粒化された燃料は、噴射通路６６２内において、アシスト空気通路６６４を通って導かれたアシスト空気により、燃料がさらに攪拌されて、噴霧燃料の微粒化がさらに促進される。

図９は、図８に示す燃料噴射弁の噴射通路を変更した変形例である。
すなわち、この実施形態においては、オリフィス部材６６０の噴射通路６６２´が、内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成されている。
この燃料噴射弁によれば、オリフィス６６１から噴射された燃料は、噴射通路６６２´の円錐状の内周面に沿って円錐面をなす液膜状に噴射され、さらに、噴射通路６６２´内においてアシスト空気通路６６４を通って導かれたアシスト空気によりさらに攪拌されるため、噴霧燃料の微粒化がより一層促進される。
ここで、噴射通路６６２´すなわち円錐状の内周面の傾斜角度は、キャビテーションを発生する角度に設定して、積極的に気泡の発生を促し、この気泡を混合させることにより噴霧燃料の微粒化を促進させてもよい。尚、この場合、オリフィス部材６６０の材質としては、キャビテーションによる腐食に耐え得る材料を適用するのが好ましい。

図１０は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、ノズル部材及びオリフィス部材が変更されている。
ノズル部材２１０´は、図１０に示すように、前述の燃料通路２１０ａ，２１０ｂ及び弁座２１０ｃに続けて、内径が弁部２４４の外径より拡径された燃料通路２１０ｂ´、燃料通路２１０ｂ´の内径よりも大きい内径に形成されて先端にて開口する（すなわち、燃料通路２１０ｂ´よりも拡大した凹状空間により画定される）噴射口２１０ｄ等を画定するように形成されている。
オリフィス部材７６０は、図１０に示すように、ノズル部材２１０の噴射口２１０ｄを画定する凹状空間に嵌め込まれる（嵌合される）環状の嵌合部７６０ａと、嵌合部７６０ａの内側の平板状に形成された領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対して対称（線対称又は点対称）的な位置に配置された複数のオリフィス７６１とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材７６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合されている（嵌め込まれている）。
ここでは、弁部２４４の端面とオリフィス部材７６０により挟まれる燃料通路２１０ｂ´の狭い空間において、ポペット弁体２４０の移動を許容すると共に、燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間２１１を画定している。
これによれば、前述の実施形態に比べて、下側空間２１１が小さく画定されるため、燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができる。

図１１は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図１０に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材８６０は、図１１に示すように、ノズル部材２１０の噴射口２１０ｄを画定する凹状空間に嵌め込まれる（嵌合される）環状の嵌合部８６０ａと、ポペット弁体２４０の端面と対向する領域においてポペット弁体２４０の開弁を許容するべく下向きに窪む凹部８６０ｂと、凹部８６０ｂ内の平板状に形成された底領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対して対称（線対称又は点対称）的な位置に配置された複数のオリフィス８６１とを画定するように形成されている。そして、オリフィス部材８６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合されている（嵌め込まれている）。
ここでは、弁部２４４の端面と燃料通路２１０ｂ´とオリフィス部材８６０の凹部８６０ｂにより画定される狭い空間において、ポペット弁体２４０の移動を許容すると共に、燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間２１１を画定している。
これによれば、前述の図１０に示す実施形態と同様に、下側空間２１１が小さく画定されるため、燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができる。また、凹部８６０ｂの深さを適宜設定することにより、下側空間２１１を最適な容積となるように形成することができる。

図１２は、本発明に係る燃料噴射弁のさらに他の実施形態を示す部分断面図である。
この実施形態に係る燃料噴射弁では、前述の図３に示す実施形態に対して、オリフィス部材が変更されている。
オリフィス部材９６０は、図１２に示すように、ノズル部材２１０の噴射口２１０ｄを画定する凹状空間に嵌め込まれる（嵌合される）環状の内側嵌合部９６０ａと、ポペット弁体２４０の端面と対向する領域においてポペット弁体２４０の開弁を許容するべく下向きに窪む凹部９６０ｂと、ノズル部材２１０の先端外周縁部に外嵌（嵌合）される環状の外側嵌合部９６０ｃと、凹部９６０ｂ内の平板状に形成された底領域においてポペット弁体２４０の軸中心（中心軸Ｌ）に対して対称（線対称又は点対称）的な位置に配置された複数のオリフィス９６１を画定するように形成されている。そして、オリフィス部材９６０は、噴射口２１０ｄを塞ぐようにノズル部材２１０の先端に結合されている（嵌め込まれている）。
ここでは、弁部２４４の端面とオリフィス部材９６０の凹部９６０ｂにより画定される狭い空間において、ポペット弁体２４０の移動を許容すると共に、燃料噴射の際に微小振幅の自励振動により燃料に脈動を与える下流側空間２１１を画定している。
これによれば、前述の図１１に示す実施形態と同様に、下側空間２１１が小さく画定されるため、燃料噴射後のキーオフ時に燃料が溜まって生じる後垂れを防止することができる。また、凹部９６０ｂの深さを適宜設定することにより、下側空間２１１を最適な容積となるように形成することができる。
さらに、オリフィス部材９６０が、内側嵌合部９６０ａ及び外側嵌合部９６０ｃを介してノズル部材２１０の先端に結合（嵌合）されているため、接合面積を十分に確保でき、より堅固に結合（嵌合）することができる。

上記実施形態においては、本発明の燃料噴射弁２００を備える燃料噴射装置の駆動ユニットとして、プランジャポンプ１００を組み合わせた場合を示したが、これに限定されるものではなく、その他の駆動ユニットとの組み合わせにおいて本発明の燃料噴射弁を採用してもよい。
上記実施形態においては、端面２４４ｂが略平坦に形成されたポペット弁体２４０に対して、複数のオリフィス２６１を画定するオリフィス部材２６０を組み合わせた場合を示したが、これに限定されるものではなく、軸中心（中心軸Ｌ）に対応する位置に形成された一つのオリフィスをもつオリフィス部材を組み合わせてもよい。

以上述べたように、本発明の燃料噴射弁は、小型化、構造の簡略化等を達成しつつ、燃料が吸気通路の内壁面等に付着するのを防止でき、燃料噴射後（キーオフ時）の後垂れを防止でき、燃料の噴霧化、噴霧燃料の微粒化（粒径の微細化）等が確実に行われるため、二輪車等に搭載される小排気量のエンジンの燃料噴射弁として適用できるのは勿論のこと、小型化が要求されないエンジン、二輪車以外の車両あるいはその他の機械に搭載されるエンジンの燃料噴射弁としても有用である。

Claims (11)

1. 燃料通路及び前記燃料通路より拡大した凹状空間により画定される噴射口を有するノズル部材と、前記燃料通路の上流側を向く略円錐面状のシール面及び下流側を向く端面を有し前記燃料通路を開閉自在に往復動するポペット弁体と、前記ポペット弁体を閉弁方向に付勢するバネとを備え、
   前記ノズル部材には、前記ポペット弁体の下流側において、前記噴射口を塞ぐと共に前記噴射口よりも小径のオリフィスを画定するオリフィス部材が設けられている、
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記オリフィス部材は、複数のオリフィスを有する、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
3. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスを有し、
   前記ポペット弁体の端面は、前記オリフィスに対向する中央部分が突出した傾斜面をなすように形成されている、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
4. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、前記オリフィスの下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成された噴射通路とを含む、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、前記オリフィスの下流側において前記オリフィスと不連続となる内径にて所定の長さに亘って形成された拡径壁とを含む、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、前記オリフィスの下流側に所定の長さに亘って内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成された噴射通路と、前記前記噴射通路の外側に同心状にかつ前記噴射通路よりも長く形成された拡径壁とを含む、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の軸中心に対応する位置に形成された一つのオリフィスと、前記オリフィスの下流側において所定の長さに亘って形成され所定の内径をなす噴射通路と、前記噴射通路の内壁面に開口してアシスト空気を導くアシスト空気通路とを含む、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
8. 前記噴射通路は、内径が末広がり状に徐々に大きくなる円錐状の内周面をなすように形成されている、
   ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の燃料噴射弁。
9. 前記オリフィス部材は、前記ノズル部材の噴射口を画定する凹状空間内に嵌め込まれている、
   ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の燃料噴射弁。
10. 前記オリフィス部材は、前記ポペット弁体の端面に対向する領域において、前記ポペット弁体の開弁を許容すると共に前記オリフィスを画定する凹部を有する、
    ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の燃料噴射弁。
11. 前記オリフィス部材は、前記ノズル部材の噴射口を画定する凹状空間内に嵌め込まれる環状の内側嵌合部と、前記ノズル部材の先端外周縁に外嵌される環状の外側嵌合部を有する、
    ことを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の燃料噴射弁。
    

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