WO2016170999A1

WO2016170999A1 - 燃料噴射装置

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Publication number: WO2016170999A1
Application number: PCT/JP2016/061470
Authority: WO
Inventors: 知幸保坂; 石井　英二; 助川　義寛; 泰介杉井; 一樹吉村; 一浩押領司; 猿渡　匡行
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2015-04-21
Filing date: 2016-04-08
Publication date: 2016-10-27
Also published as: US10677208B2; CN107532557B; EP3287633A4; CN107532557A; US20180149127A1; EP3287633B1; JP2016205197A; EP3287633A1

Abstract

　ペネトレーションを短くすることが可能な燃料噴射装置を提供する。　本発明の燃料噴射装置は、弁体側シート面が形成された弁体と、前記弁体側シート面と当接する弁座側シート面と、前記弁体側シート面と前記弁座側シート面とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔と、を有する。そして、前記弁体は前記弁体側シート面から前記噴射孔に向かって形成される凸部が形成され、シート間の燃料流れ方向における前記凸部の大きさが前記噴射孔の上流開口面の半径よりも小さくなるように形成されることを特徴とする。

Description

燃料噴射装置

　本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射装置及びその制御装置に関する。

　近年、自動車におけるガソリンエンジンは燃費改善の要求が高まっており、燃費に優れたエンジンとして、燃焼室内に燃料を直接噴射し、噴射された燃料と吸入空気との混合気を点火プラグで点火して爆発させる筒内噴射式エンジンが普及してきている。しかし、筒内噴射式エンジンは燃料が燃焼室内に付着しやすく、温度の低い壁面に付着した燃料が不完全燃焼することで発生する粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｌｅ　Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）の抑制が課題となっている。この課題を解決し、低燃費かつ低排ガスの直噴エンジンを開発するためには、燃焼室内の燃焼の最適化が必要である。

　自動車の運転には、高負荷運転、低負荷運転、冷間始動等、様々な運転状況が存在する。燃焼の最適化には、運転状態に応じて、エンジン筒内に噴射された燃料噴霧と空気の最適な混合気の形成が重要である。燃料噴霧を最適化する有力な方法のひとつとして、燃料噴霧の長さ（ペネトレーション）を変化させる可変噴霧がある。運転状態によって燃焼室内の環境が異なるため、たとえば、高負荷運転時に大きな出力を得るために、ペネトレーションを長くすることで燃焼室全体に燃料噴霧を行き渡らせる均質燃焼が必要であり、低負荷運転時には燃料使用量を抑えるため、ペネトレーションを短くすることで点火プラグ近傍に燃料の濃い領域を作る成層燃焼が必要である。このため、燃料噴霧の形状を最適化する燃料噴射装置及びその制御装置の提供が求められている。

　また、筒内噴射式エンジンでは、狭い燃焼室内で燃料噴射が行われるため、燃料がピストンや燃焼室内などに付着しやすい。燃料が短時間で気化すれば壁面に付着する燃料を減らすことが可能であるため、筒内噴射式エンジンでは、燃料噴射圧を高くして燃料噴霧の微粒化を促進している。しかし、燃料噴射圧を高く設定すると、噴射速度が上がり、ペネトレーションが長くなる傾向がある。このため、ＰＭ排出量削減の観点から、特にペネトレーションを短くする要求が高まっている。

　たとえば特許文献１には、燃料噴射装置の弁体のリフト量（移動量）を制御することで燃料噴射のペネトレーションを変化させることが可能な燃料噴射装置が記載されている。この特許文献１に記載の燃料噴射装置においては、弁体のリフト量を大リフト量と小リフト量の複数に設定可能であり、噴射孔を開閉させる弁体のうち、噴射孔各々に対向する部分に突起部を備え、突起部を回り込むように噴射孔の側方部や下流部から流入させ、噴射孔から噴射する燃料に旋回成分を与えることで、小リフト量においてペネトレーションが短くなるように制御される。大リフト量においては旋回流が発生せずペネトレーションが長くなるため、リフト量に応じてペネトレーションを変化させることができる。

特開２００９－１２１３４２号公報

　特許文献１には、燃料噴霧のペネトレーションを変化させることが可能な燃料噴射装置が記載されている。しかし、一般的に燃料噴射装置における噴射孔内の速度場は、噴射孔軸に平行な面内での旋回方向速度成分（旋回方向成分）に対して、噴射孔軸方向の速度成分が相対的に非常に大きく、旋回流を利用する特許文献１に記載の方法ではペネトレーションが短くなる効果は限定的である。

　以上の課題を鑑みて、本発明の目的は、ペネトレーションを短くすることが可能な燃料噴射装置を提供することである。

　上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射装置は、弁体側シート面が形成された弁体と、前記弁体側シート面と当接する弁座側シート面と、前記弁体側シート面と前記弁座側シート面とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔と、を有する。そして、前記弁体は前記弁体側シート面から前記噴射孔に向かって形成される凸部が形成され、シート間の燃料流れ方向における前記凸部の大きさが前記噴射孔の上流開口面の半径よりも小さくなるように形成されることを特徴とする。

　本発明によれば、燃料噴霧のペネトレーションを短くすることが可能な燃料噴射装置を提供することが可能となる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。

本発明に係る燃料噴射装置の実施例を示す断面図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の弁体が閉弁位置にあるときの弁体先端の近傍を拡大した断面図である。本発明の第１実施例に係る燃料流れを説明するための、図２の矢視図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の弁体の斜視図である。本発明の第１実施例との比較のための従来の燃料噴射装置の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の噴射孔出口における速度分布を示した図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置を用いて形成される噴霧形状を説明した図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置の噴射孔におけるキャビテーションの発生を示した図である。図６の構成に係る燃料流れを説明するための、図４と同視点の図である。本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置を用いて構成されるエンジンの燃焼室を説明した図である。本発明の第２実施例に係る燃料噴射装置の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。本発明の第３実施例に係る燃料噴射装置の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。本発明の第３実施例に係る燃料噴射装置の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。

　以下、本発明に係る実施例を説明する。

　本発明の第１の実施例に係る燃料噴射装置及びその制御装置について、図１から図１１を用いて以下説明する。

　図１は、本実施例の燃料噴射装置（電磁式燃料噴射弁）の断面図である。図１を用いて燃料噴射装置の基本的な動作を説明する。図１において、燃料は燃料供給口１１２から供給され、燃料噴射装置１００の内部に供給される。図１に示す燃料噴射装置１００は、通常時閉型の電磁駆動式の燃料噴射弁であって、コイル１０８に通電がないときには、弁体１０１がスプリング１１０によって付勢され、ノズル体１０４に溶接などで接合されたシート部材１０２に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、本実施例のような筒内噴射用の燃料噴射装置１００では、コモンレールから供給される燃料圧力がおよそ１ＭＰａから５０ＭＰａの範囲である。

　図１に示したコネクタ１１１を介してコイル１０８に通電されると、燃料噴射装置１００の磁気回路を構成するコア（固定コア）１０７、ヨーク１０９、アンカー１０６に磁束密度が生じて、空隙のあるコア１０７とアンカー１０６の間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング１１０の付勢力と前述の燃料圧力により付勢される力との合算値よりも大きくなると、弁体１０１はガイド部材１０３、弁体ガイド１０５にガイドされながらアンカー１０６によってコア１０７側に吸引され、開弁状態となる。

　開弁状態となると、シート部材１０２と弁体１０１との間に隙間が生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換され、燃料噴射装置１００の下端部に空いた噴射孔に至り噴射される。

　次に、弁体１０１の詳細形状について図２を用いて説明する。図２は、燃料噴射装置１００の下端部の拡大断面図であり、弁体側シート面２０７が形成された弁体１０１と、弁体側シート面２０７と当接する弁座側シート面２０４と、弁体側シート面２０７と弁座側シート面２０４とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔２０１と、を備える。弁座側シート面２０４はシート部材１０２の弁体側端面に形成される。なお、図示していないが、噴射孔２０１はシート部材１０２に複数、形成されており、複数の噴射孔２０１が円周上に配置される。

　弁座側シート面２０４及び弁体１０１は弁体中心軸２０５を中心に軸対称に配置されている。燃料噴射装置１００において上流側から流れてきた燃料は、図２の矢印２０８に示すように弁体側シート面２０７と弁座側シート面２０４の隙間を通り、噴射孔２０１から噴射される。燃料の一部は噴射孔より先端側のサック室２０２に回りこみ、矢印２２１の経路から噴射孔に流入する。弁体は大リフト量と小リフト量に設定が可能であり、大リフト量での弁体位置は１０１ａ、小リフト量での弁体位置は１０１ｂである。

　燃料噴射装置１００の閉弁状態について、図３を用いて説明する。図３は図２と同様、燃料噴射装置１００の下端部の拡大断面図である。弁体１０１はシート位置２０９においてシート部材１０２と線接触し、燃料噴射装置１００において上流側から流れてきた燃料をシールする。このとき、弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かって形成されるガイド部２０６の先端２５６は、シート部材１０２と接触しないようにする。これにより、シート位置２０９において燃料をシールすることができる。

　図４（ａ）は図２の矢視Ｚを示した図である。なお、図２は図４（ａ）におけるＳ―Ｓ'断面図にあたる。図２、図４（ａ）に示すように本実施例では、弁体１０１の円錐形状に形成される弁体側シート面２０７に、弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かって形成されるガイド部２０６が形成される。図４（ａ）に示すようにガイド部２０６により断面積が小さくなる領域２５０が環状に形成されている。図４（ａ）ではガイド部２０６は上流側端面２７２から下流側端面２７１に向かって形成され、この領域を斜線で示す
。上流側端面２７２、下流側端面２７１のぞれぞれで噴射孔２０１に対応する端部を上流側端部２５７、下流側端部２５６と呼ぶ。なお、ガイド部２０６は弁体１０１において弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かって凸となるように形成される凸部である。あるいは段差部と呼んでもよい。

　図５に、弁体１０１の先端形状の斜視図を示す。本実施例では、弁体側シート面２０７は球面で形成される。斜線で示すガイド部２０６は弁体１０１の中心軸２０５を軸として環状に形成されており、ガイド部２０６の先端部２５６も同様に環状に形成される。なお、環状のガイド部２０６は弁体１０１の切削加工時に付与される。

　凸部２０６によるペネトレーションへの影響を説明するために、まず、弁体が凸部を持たない構成での、小リフト量における燃料の流動と噴射孔出口での速度分布について、図６を用いて説明する。図６の構成では、燃料流れは噴射孔２０１に流入する際、噴射孔入口の噴射孔エッジ２２３から剥離し、噴射孔２０１内下流側に矢印２２２の経路を通って流入する。このとき、噴射孔２０１内上流側には剥離渦２２４が形成され、燃料の流れは噴射孔２０１内下流側の壁面に押し付けられる。その結果、噴射孔出口面内では速度分布２２６のように、噴射孔２０１内下流側に速度の速い領域を持つ速度分布を形成する。ここで速度分布２２６は、矢印開始地点における速度の大きさを、矢印の長さによって表現している。図６の構成では、噴射孔出口で短い矢印で表される速度の遅い領域（低速領域）と、長い矢印で表される速度の速い領域（高速領域）が現れる。

　次に本実施例による、小リフト量における燃料の流動と噴射孔出口での速度分布にいて、図７を用いて説明する。図７に示す様に、本実施例においてはシート間の燃料流れ方向における凸部２０６の大きさＬが噴射孔２０１の上流開口面２４４の半径Ｒよりも小さくなるように形成される。より具体的には噴射孔２０１に対応する位置において、凸部２０６の上流側端部２５７が噴射孔２０１の上流開口面２４４の上流側端部（噴射孔エッジ２２３）よりも上流側に位置する。また凸部２０６の下流側端部２５６が噴射孔２０１の上流開口面２４４の上流側端部（噴射孔エッジ２２３）と上流開口面２４４の中心との間に位置するように形成される。

　これにより凸部２０６は噴射孔エッジ２２３の上流側からの燃料に対して所定のガイド角度でガイドして流れの向きを変えて噴射孔エッジ２２３の下流側に流すことができる。したがって、噴射孔エッジ２２３を燃料の流れが回り込むことで、流れが噴射孔２０１内上流側に流れ込む。結果として、噴射孔出口の速度分布２２０は局所的な速度の大きさの偏りが少なくなり、図６の速度分布２２６に比べて噴射孔出口面内における速度分布が均一になり、これを平坦化することが可能である。流れの向きは、凸部２０６の開始位置（上流側端部２５７）から凸部２０６の最先端部（下流側端部２５６）まで変わり、流れの向きの変化は長さＬの範囲である。

　ここで噴射孔２０１の中心軸である噴射孔軸線２０３よりも噴射孔入口における流路の上流側（噴射孔内上流側）と、下流側（噴射孔内下流側）の２領域を定義する。なお、噴射孔軸線２０３は上流開口面２４４の中心と下流開口面２５８の中心とを結ぶ直線で形成される。本実施例の噴射孔２０１にはザグリが形成されており、噴射孔軸線２０３として、下流開口面２５８ではなくてザグリ下流開口面２７０を用いても良い。そして噴射孔内上流側に向けて燃料が流入するには、効果範囲が噴射孔内上流側に含まれている必要がある。そのため本実施例においては、噴射孔内上流側の噴射孔入口の大きさである半径長さＲよりもシート間の燃料流れ方向における凸部の大きさＬが小さくなるようにしている。これにより燃料が噴射孔２０１内上流側に流入するようになり、噴射孔内上流側に燃料を流入させることが可能になる。

　ここで噴射孔出口面内における速度分布の平坦化によるペネトレーションに対する効果を、図８を用いて説明する。図８（ａ）は、凸部を持たない図６の構成における噴射孔から噴射される噴霧形状２３０ａとそのペネトレーションの長さ２３１ａの例を示す。図８（ｂ）は、図７における噴射孔２０１から噴射される噴霧形状２３０ｂとそのペネトレーションの長さ２３１ｂの例を示す。ペネトレーションの長さは、噴射孔出口面内での最大速度が大きいほど長くなる。そのため、図６で示した構成のように、速度分布が局所的に高速領域を持つ場合、ペネトレーションが長くなる。

　これに対して図７で示した本実施例における速度分布２２０は速度が面内で平坦であり局所的な高速領域を持たないため、ペネトレーションが短くなる。さらに、本実施例によると、凸部２０６によって燃料の速度が向上するので、燃料噴射圧、燃料温度などの諸条件を好適に選択することによってキャビテーションを発生させることができ、さらにペネトレーションを短くすることが可能である。

　次に本実施例におけるキャビテーションの発生メカニズムとその効果について、図９を用いて説明する。図９は、噴射孔入口エッジ２２３においてキャビテーション２４３が発生する様子を示している。図９において、噴射孔２０１内上流側の内壁に沿った直線２４０と凸部２０６ａの接線２４１ａ又は２０６ｂの接線２４１ｂのなすガイド傾斜角θとする。あるいは、ガイド傾斜角θは噴射孔軸線２０３と凸部２０６（２０６ａ又は２０６ｂ）の接線２４１とのなす角度として定義しても良い。なお、凸部２０６が曲面で構成されている場合、接線２４１は凸部２０６の接線のうち、直線２４０とのなすガイド傾斜角θが最も小さくなる接線が、流れの向きの変化に寄与する接線である。なお、ガイド傾斜角θ＝０°のとき噴射孔軸線２０３と凸部２０６（２０６ａ又は２０６ｂ）の接線２４１とが平行となる。そして本実施例では、ガイド傾斜角θをたとえば０°＜θ＜９０°などとして、小さい角度になるように設定する。

　これにより、噴射孔エッジ２２３近傍を流れが急激に曲がるように凸部２０６によりガイドされるため、周囲の圧力が大きく低下する。凸部２０６によって流れの向きが変わると、矢印２０８の流路を通って噴射孔２０１に燃料が流入する。すると噴射孔エッジ２２３近傍で発生する剥離が小さくなり、流れが噴射孔エッジ２２３近傍で急激に曲がることで、付近の圧力低下が顕著になる。局所圧力が燃料の飽和蒸気圧を下回ったとき、キャビテーション２４３が発生する。キャビテーション２４３は噴射孔内の乱れを促進し、燃料噴霧が微粒化する。燃料噴霧の微粒化により液滴の拡散が促進され、燃料噴霧のペネトレーションが短くなる。

　たとえば、小リフト量となる際の凸部２０６ｂの接線２４１ｂと噴射孔軸線２０３とのなすガイド傾斜角θを０°＜θ＜９０°とすることで、キャビテーションを発生させ、燃料噴霧のペネトレーションをさらに短くすることが可能である。

　また、流れの向きを好適に変えるために、凸部２０６が噴射孔エッジ２２３近傍に位置し、さらに噴射孔エッジ２２３より下流に位置していることが望ましい。具体的には、噴射孔２０１に対応する位置において、凸部２０６の下流側端部Ａよりも上流側に形成される接線２４１のうち、噴射孔２０１の噴射孔軸線２０３となす角度が最少となる接線２４１が噴射孔２０１の上流開口面２４４の上流側と交差するように形成される。

　本実施例の比較対象として、図１０を用いて突起部２５４を噴射孔２０１の上流側に設けた場合について説明する。突起部２５４は弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かって突出して球面形状で形成され、各噴射孔２０１に対応して、この球面形状の突起部２５４が形成される。突起部２５４は球面形状であるため、図１０の突起部２５４の下流側端面２７１は長手方向において、弁体側シート面２０７からの高さが一端で最も低く中央側で高くなり、そして他端で再び最も低くなるように形成される。

　突起部２５４は上流からの燃料の流れを抑制するように機能し、矢印２５５は噴射孔２０１に流入する燃料流れを示している。流れ抑制部２５４を迂回する流れを生み出すことで、噴射孔２０１に流入する流れに旋回方向速度成分を与える。しかし、一般的に噴射孔内の速度場は、旋回方向速度成分に対して、噴射孔軸方向速度成分が相対的に非常に大きく、旋回流を利用する図１０に記載の方法ではペネトレーションが短くなる効果は限定的である。

　これに対して本実施例の図４に示す形状は、ガイド部（凸部２０６）の下流側端面２７１は、噴射孔２０１の上流開口面２４４の径（２×Ｒ）よりも大きい領域において、弁体側シート面２０７からの高さがほぼ同じになるように形成される。具体的には図４（ａ）に示す様に、凸部２０６は弁体１０１の弁体側シート面２０７に環状に形成され、これにより弁体側シート面２０７からの高さ（突出長さ）がほぼ一定となるように形成される。あるいは図４（ｂ）に示すようにそれぞれに凸部２５１が形成されるが、噴射孔２０１と対応しない位置においてはこれが形成されないようにすると良い。あるいは、環状に形成された凸部２５１は噴射孔２０１と対応しない位置において切り欠きが形成されるようにすると良い。なお、図４（ｂ）の凸部２５１の下流側において一端と他端を結んだ直線をガイド領域２７３と呼ぶ。

　本実施例ではこのガイド領域が上流開口面２４４の径（２×Ｒ）よりもさらに大きく、このガイド領域の全域に渡って、弁体側シート面２０７からの高さ（突出長さ）がほぼ一定となるように形成される。そのため、図１０で示したように旋回流が起きるのを抑制することができる。また本実施例ではガイド領域のうち噴射孔２０１に対応する位置に形成される凸部２０６の下流側端部２５６は、噴射孔２０１の上流開口面２４４の中心よりも上流側に位置する。よって、噴射孔出口面での速度分布が平坦化でき、軸方向の最大速度を抑制することが可能であり、ペネトレーションを短くする効果が高い。

　また、図１０に記載の方法は、流れ抑制部２５４を流れが迂回するため、流れ抑制部２５４の位置と噴射孔位置の関係により旋回流が大きく変わる。このため、加工には厳密な位置決め精度が求められ、加工誤差に対する誤差が大きいと考えられる。これに対し、本実施例の上記した図４（ａ）又は（ｂ）の構成によれば、上流からの燃料流れを噴射孔に直接、ガイドすることができるため、加工誤差や弁体の軸方向回転に効果が左右されにくい。

　次に、本実施例の燃料噴射装置の制御方法について図１１を用いて説明を行う。図１１は車両用内燃機関の燃焼室を示した図である。燃料噴射装置１００により燃料が燃焼室２６０に噴射され、混合気を形成する。燃焼室２６０内の混合気は、点火プラグ２６２による火花点火によって着火し、燃焼する。

　本実施例でのピストン２６３の挙動は、エンジンの回転数によって決められている。エンジンの回転数が低い場合は、燃焼室２６０内の空気流動が緩慢であり、燃料が燃焼室壁面やピストンに付着しやすい。このとき、ペネトレーションは短くなることが望ましいため、小リフト量になるように制御する。逆に、エンジンの回転数が高い場合は、燃焼室２６０内の空気流動が活発なため、混合気形成が促進される。このとき、ペネトレーションを長くし、空気流動による混合気形成を促すことが望ましいため、大リフト量になるように制御する。

　すなわち、弁体１０１は小リフト量と大リフト量との少なくとも２つのリフト量で制御される。そして図２、図９に示すように、弁体１０１ｂが小リフト量で開弁する場合、凸部２０６ｂの下流側端部２５６ｂよりも上流側に形成される接線のうち、噴射孔２０１の噴射孔軸線２０３となす角度が最少となる接線２４１ｂが噴射孔２０１の上流開口面２４４の上流側と交差するように構成される。一方で弁体１０１ａが大リフト量で開弁する場合には、噴射孔２０１の噴射孔軸線２０３となす角度が最少となる接線２４１ａが噴射孔２０１の上流開口面２４４の下流側と交差するように構成される。

　また、燃焼室２６０内の空燃比によって、リフト量を制御することも可能である。空燃比が所定の値よりも低い場合、燃焼は希薄な状態になるので、点火プラグの周囲に空燃比がリッチな状態を作り、着火し易くすることが望ましい。このとき、ペネトレーションは短くなることが望ましいため、小リフト量になるように制御する。逆に、燃焼室２６０内の空燃比が所定の値よりも高い場合、燃焼室２６０内に均質な混合気を作り、燃焼室内全体で燃焼が行われることが望ましい。このとき、ペネトレーションを長くし、燃焼室内全体に混合気を形成することが望ましいため、大リフト量になるように制御する。

　また、冷却水温または油温によって制御することも可能である。機関の冷却水温または油温が所定の温度よりも低い場合、温度が低いことで完全燃焼し難くなり、ＰＭや未燃炭化水素の発生が増加する。このとき、小リフト量になるように制御し、ペネトレーションを短くして壁面付着を可能な限り抑える。

　さらに、ピストン２６３の位置により制御を行っても良い。燃焼噴射時期におけるピストン２６３と燃料噴射装置１００の距離が所定よりも短い場合、ピストンへの燃料の付着を防ぐため、小リフト量になるように制御する。燃焼噴射時期におけるピストン２６３と燃料噴射装置１００の距離が所定よりも長い場合、燃料の分散を促進するため、大リフト量になるように制御する。

　なお、本実施例で示した制御法は、短パルス噴射や、短パルス噴射を使用した多段噴射でも利用できる。短パルス噴射ではリフト量が小さくなるため、空燃比、冷却水温または油温、ピストンの位置による制御が可能である。短パルス噴射では１パルスあたりの噴射量が減るので、多段噴射により必要な燃料量を噴射するのが良い。多段噴射の場合も、上記の制御が可能である。

　本発明の第２の実施例に係る燃料噴射装置について、図１２を用いて以下説明する。図１２に示す第２の実施例では、凸部２０６は開始位置である上流側端部２５７から下端位置である下流側端部２５６に向かって流路が狭くなるように形成される。実施例１においては、凸部２０６は上流側端部２５７から下流側端部２５６まで弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かうように構成されていた。これに対して本実施例では、下流側端部２５６より下流で流路の広がりを持たないように構成される。すなわち、凸部２０６は上流側端部２５７から下流側端部２５６まで弁体側シート面２０７から噴射孔２０１に向かうように構成される。そして、弁体側シート面２０７は下流側端部２５６からさらに下流において弁座側シート面２０４と平行に沿うように構成される。なお、凸部２０６は、円錐で構成されていても良い。その他の構成については、実施例１と同様である。

　本発明の第３の実施例に係る燃料噴射装置について、図１３を用いて以下説明する。本実施例では、凸部２０６は開始位置である上流側端部２５７から下端位置である下流側端部２５６に向かって形成され、凸部２０６の接線２４１が流路の上流に向いている。このとき、凸部２０６により流れが遮られることによって、噴射孔に向かう流れの向きが変わる。結果として噴射孔内上流に流れが誘導され、実施例１と同様の効果が得られる。なお、図１４に示すように、凸部２０６の接線２４１が噴射孔２０１内上流側の内壁に沿った直線２４０と水平になっていても良い。その他の構成については、実施例１と同様である。

１００…燃料噴射装置、１０１…弁体、１０２…シート部材、１０４…ノズル体、１０８…コイル、１１０…スプリング、２０１…噴射孔、２０２…サック室、２０３…噴射孔の中心軸である噴射孔軸線、２０４…弁座側シート面、２０６…凸部（ガイド部）、２０７…弁体側シート面２０７、２３３…噴射孔エッジ、２４１…凸部（ガイド部）に形成される接線、２４４…噴射孔の上流開口面、２５６…下流側端部、２５７…上流側端部、２５８…噴射孔の下流開口面、２７１…下流側端面２７１、２７２…上流側端面。

Claims

　弁体側シート面が形成された弁体と、
　前記弁体側シート面と当接する弁座側シート面と、
　前記弁体側シート面と前記弁座側シート面とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔と、を有する燃料噴射装置において、
　前記弁体は前記弁体側シート面から前記噴射孔に向かって形成される凸部が形成され、
　シート間の燃料流れ方向における前記凸部の大きさが前記噴射孔の上流開口面の半径よりも小さくなるように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　弁体側シート面が形成された弁体と、
　前記弁体側シート面と当接する弁座側シート面と、
　前記弁体側シート面と前記弁座側シート面とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔と、を有する燃料噴射装置において、
　前記弁体は前記弁体側シート面から前記噴射孔に向かって形成される凸部が形成され、
　開弁状態において、前記凸部の下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の上流開口面の上流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記噴射孔に対応する位置において、前記凸部の上流側端部が前記噴射孔の上流開口面の上流側端部よりも上流側に位置し、
　前記凸部の前記下流側端部が前記噴射孔の前記上流開口面の上流側端部と中心との間に位置するように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記凸部は前記弁体側シート面に環状に形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項４に記載の燃料噴射装置において、
　環状に形成された前記凸部は前記噴射孔と対応しない位置において切り欠きが形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記凸部の前記下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の前記上流開口面の上流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記凸部の下流側端部は、前記噴射孔の上流開口面の径よりも大きい領域において、前記弁体側シート面からの高さが同じになるように形成され、
　前記噴射孔に対応する位置に形成される前記凸部の下流側端部は、前記噴射孔の上流開口面の中心よりも上流側に位置することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記弁体は小リフト量と大リフト量との少なくとも２つのリフト量で制御され、
　前記弁体が前記小リフト量で開弁する場合、前記凸部の下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の上流開口面の上流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記弁体が前記大リフト量で開弁する場合、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の上流開口面の下流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　前記凸部の下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線と、前記噴射孔軸線とでなす角度θが０°＜θ＜９０°であることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１に記載の燃料噴射装置において、
　開弁状態において、前記凸部の下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の上流開口面の上流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　弁体側シート面が形成された弁体と、
　前記弁体側シート面と当接する弁座側シート面と、
　前記弁体側シート面と前記弁座側シート面とが当接する位置よりも下流側に設けられた噴射孔と、を有する燃料噴射装置において、
　前記弁体は前記弁体側シート面から前記噴射孔に向かって形成されるガイド部が形成され、
　前記ガイド部の下流側端面は、前記噴射孔の上流開口面の径よりも大きい領域において、前記弁体側シート面からの高さが同じになるように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
　前記噴射孔に対応する位置に形成される前記ガイド部の下流側端部は、前記噴射孔の上流開口面の中心よりも上流側に位置することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
　前記ガイド部は前記弁体側シート面に環状に形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
　前記噴射孔に対応する位置に形成される前記ガイド部の下流側端部よりも上流側に形成される接線のうち、前記噴射孔の噴射孔軸線となす角度が最少となる接線が前記噴射孔の前記上流開口面の上流側と交差することを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
　前記ガイド部は、シート間の燃料流れ方向における大きさが前記噴射孔の上流開口面の半径よりも小さくなるように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
　請求項１２に記載の燃料噴射装置において、
　前記噴射孔に対応する位置において、前記ガイド部の上流側端部が前記噴射孔の上流開口面の上流側端部よりも上流側に位置し、
　前記ガイド部の前記下流側端部が前記噴射孔の前記上流開口面の上流側端部と中心との間に位置するように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。