JP7113943B1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の噴霧角の調整が可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】噴孔部（１３ｂ）の中心は、導入部（１３ｂ）の中心軸に対して第１側壁部（１３ｂ１）の存在する方向にオフセットされるとともに、旋回室（１３ｃ）の中心と一致するように設けられ、旋回室（１３ｃ）は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部（１３ｃ１）を備え、曲面壁部（１３ｃ１）は、直線状に延びる直面壁部（１３ｃ２）を介して第１側壁部（１３ｂ１）に接続され、導入部（１３ｂ）の中心軸と噴孔部（１４）の中心と間の最短距離をＴ、噴孔部（１４）の中心と直面壁部（１３ｃ２）との間の最短距離をＧ、としたとき、直面壁部（１３ｃ２）は、［０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ］を満たす範囲内に配置されているように構成された燃料噴射弁。【選択図】図３

Description

本願は、燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車の内燃機関などの排出ガス規制が強化される中、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧に対しては、吸気管壁面への付着を考慮し、過度な噴霧角度の拡がりを抑制しつつも、充分に微粒化した燃料噴霧が求められており、微粒化手法の一つとして旋回流れを利用した方式に関して様々な検討がなされている。

例えば、特許文献１では、上流側から燃料が通過する弁座開口部を有する弁座と、弁座開口部を開閉する弁体と、弁座の下流側に設けられた燃料の旋回流れ形成用の噴孔プレートと、を備えており、噴孔プレートの上流側に分岐部、導入部、円筒部、旋回部を有する放射状の窪みが加工され、円筒部の下流側には噴孔部が加工されおり、旋回部を含む流路の寸法を規定することで噴霧の更なる微粒化を実現するようにした燃料噴射弁が開示されている。

特許文献１には、噴孔プレートの旋回部の終端面は、導入部の中心軸に対して角度θだけ傾いていて、角度θを０°以上で４５°以下の範囲とすることで、円筒部において導入部から直接流入する流れＡと、旋回部を経由して円筒部に流入する流れＢとが対向することとなり、又、導入部の幅をＷ１、旋回部の幅をＷ２としたとき、［０．３≦Ｗ２/Ｗ１≦０．７］とすることで、流れＡと流れＢの強さは略同等となることが記載されている。これにより、スワール流れが均質なものとなり、噴孔部の内壁に形成される燃料液膜厚さが均一になるため、微粒化度合いが良好になるとされている。

一方で、旋回流れにより燃料を薄膜化し、液膜を***させて微粒化する特許文献１に開示された前述の従来の燃料噴射弁においては、燃料の旋回力の向上により液膜の拡がりが促進され微粒化は促進するが、同時に噴霧角度も大きく拡大される。

ＷＯ２０１７／０６０９４５号公報

特許文献１に開示された従来の燃料噴射弁においては、前述のように、旋回力の向上により液膜の拡がりが促進され微粒化は促進されるが、同時に噴霧角度も大きく拡大されるという課題があった。

狙いとする噴霧角を得るための噴霧角の調整方法としては種々考えられるが、導入部の長さについて着目すると、噴孔プレートの中央部から拡散する燃料は、導入部を通過することで整流化され、旋回室において旋回流れへと転じ、噴孔部より噴射される。このとき導入部において充分に整流化された燃料は、旋回室において一様な旋回流れとなり、より薄膜化が進み微粒化された燃料噴霧となる。

従って、整流化の度合いを決定付ける導入部の長さは、旋回力の調整により噴霧の拡がりを抑制するという観点において重要なパラメータとなる。燃料の流れＡは第１側壁部の長さＬ、流れＢは第２側壁部の長さＭの長さの調整により、それぞれの流れの整流化の度合い、つまり流れＡ又は流れＢの旋回力を調整することが可能となる。

ここで、特許文献１に開示された従来の燃料噴射弁では、導入部が円筒部および旋回部に接続され、また、旋回部は円筒部を取り巻くように形成されていることから、導入部の長さの変更は、第１側壁部および第２側壁部の長さが同時に変更されることとなり、流れＡと流れＢの双方の旋回力が変化するため、燃料の微粒化、噴射流量などへの影響が大きくなる。また、導入部の幅、噴孔部のオフセット量などの変更は、旋回室の直径の変更を伴い、旋回力の大幅な変化を伴い、微粒化性能のみならず噴射流量が著しい変化を伴うため、要求流量を維持しつつ、狙いとする噴霧角を得るための設計工数が多大なものとなる。

本願は、前述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の所望の噴霧角を有する燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本願に開示される燃料噴射弁は、
燃料を流出させる弁座開口部を有する弁座と、前記弁座開口部を開閉する弁体と、前記燃料の流れの下流側で前記弁座開口部に対向して配置され、前記燃料を外部へ噴射させる複数の噴孔部を有する噴孔プレートと、を備え、外部の制御装置からの動作信号に基づいて、前記弁体を前記弁座の軸方向に移動させて前記弁座開口部を開閉し、前記噴孔部からの前記燃料の噴射を制御するようにした燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートは、
前記燃料の流れの上流側の端面に、前記弁座開口部の径方向の外側に配置された複数の旋回室と、
前記弁座開口部に接続される中央部と、
前記燃料を前記中央部からそれぞれの前記旋回室に案内する複数の導入部と、
を備え、
前記導入部は、導入部の中心軸を介して対峙する第１側壁部と第２側壁部とを有し、
前記噴孔部の中心は、
前記導入部の中心軸に対して前記第１側壁部の存在する方向にオフセットされるとともに、前記旋回室の中心と一致するように設けられ、
前記旋回室は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部を備え、
前記曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して前記第１側壁部に接続され、
前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離をＴ、前記噴孔部の中心と前記直面壁部との間の最短距離をＧ、としたとき、
前記直面壁部は、［０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ］を満たす範囲内に配置される、
ようにしたものである。

本願に開示される燃料噴射弁によれば、燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の所望の噴霧角を有する燃料噴射弁が得られる。

実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。 実施の形態１による燃料噴射弁における、弁体の先端部と弁座と噴孔プレートを示す拡大断面図である。 実施の形態１による燃料噴射弁における噴孔プレートを、図２Ａの矢印Ｚ方向から視た平面図である。 実施の形態１による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図である。 実施の形態１による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図である。 実施の形態２による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図である。 実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図である。 実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図である。 実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図である。

実施の形態１．
図1は、実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図、図２Ａは、実施の形態１による燃料噴射弁における、弁体の先端部と弁座と噴孔プレートを示す拡大断面図、図２Ｂは、実施の形態１による燃料噴射弁における噴孔プレートを、図２Ａの矢印Ｚ方向から視た平面図である。図１、図２Ａ、図２Ｂにおいて、燃料噴射弁１は、ソレノイド装置４と、磁気回路のヨーク部分としてのハウジング５と、磁気回路の固定鉄心部分としてのコア６と、コイル７と、磁気回路の可動鉄心部分としてのアマチュア８と、弁装置９と、を備えている。弁装置９は、弁体１０と、弁ホルダ１１と、弁座１２とで構成されている。

弁ホルダ１１は、コア６の外径部に圧入された後、コア６に溶接されて固定されている。アマチュア８は、弁体１０に圧入された後、弁体１０に溶接されて固定されている。弁座１２の下流側には、噴孔プレート１３が溶接部５０で弁座１２に溶接されて結合され、弁座１２と噴孔プレート１３とが一体構造で弁ホルダ１１の内部に取り付けられている。噴孔プレート１３には板厚方向に貫通する複数の噴孔部１４が設けられている。

弁体１０は、圧縮ばね１６により、常にコア６の端面部から弁座１２の方向に離れるように付勢されている。アマチュア８の外周面部である摺動部８ａは、弁ホルダ１１に設けられたガイド部１１ａの内周面部で弁体１０の軸方向に摺動可能に接触しており、アマチュア８に固定された弁体１０は、アマチュア８とともに軸方向に移動することができる。

噴孔プレート１３には、弁座１２の弁座開口部１２ｄと連通する中央部１３ａと、中央部１３aから互いに９０度の角度間隔を介して放射状に延びる４つの溝型の導入部１３ｂと、夫々の導入部１３ｂの端部に結合された４つの旋回室１３ｃと、夫々の旋回室１３ｃに設けられ、噴孔プレート１３を貫通する４つの噴孔部１４と、が設けられている。中央部１３ａの底面と、夫々の導入部１３ｂの底面と、夫々の旋回室１３ｃの底面とは、同一平面上に揃うように構成されている。夫々の旋回室１３ｃは、導入部１３ｂと中央部１３ａと介して互いに連通されている。

次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。内燃機関の制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル７に電流が通電され、アマチュア８、コア６、ハウジング５、弁ホルダ１１で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア８はコア６側へ吸引されて移動し、アマチュア８の上面部８ｂがコア６の下面部に当接する。アマチュア８と一体構造である弁体１０が弁座シート部１２ａから離れて、弁体１０と弁座シート部１２ａとの間に隙間が形成されると、燃料は、弁体１０の先端部に溶接されたボール１５の面取部１５ａから弁座シート部１２ａと弁体１０との間の隙間を通って、弁座１２の弁座開口部１２ｄから噴孔プレート１３の中央部１３aに流れ込む。

弁座１２の弁座開口部１２ｄから噴孔プレート１３の中央部１３aに流れ込んだ燃料は、夫々の導入部１３ｂを介して夫々の旋回室１３ｃに流れ込む。夫々の旋回室１３ｃに流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら、夫々の噴孔部１４へ流れ込み、夫々の噴孔部１４の内部においても旋回流れが保たれ、噴孔部内壁に沿った薄い液膜が形成される。噴孔部内壁に沿って形成された薄い液膜は、夫々の噴孔部１４から内燃機関の吸気ポート内に、中空円錐状に噴射され、燃料の微粒化が促進される。

次に、内燃機関の制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル７の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少する。その結果、弁体１０は、圧縮ばね１６の押圧力により弁座１２の方向へ移動し、ボール１５の表面が弁座１２の弁座シート部１２ａに着座することで、ボール１５と弁座シート部１２ａと間の隙間は閉じた状態となり、燃料噴射が終了する。

図３および図４は、実施の形態１による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図であって、図２Ｂに示す噴孔プレート１３の中央部１３ａと、導入部１３ｂと、旋回室１３ｃと、噴孔部１４と、の一部分を拡大して示している。以下の説明では、図３に基づいて、一つの導入部１３ｂと一つの旋回室１３ｃと一つの噴孔部１４についてのみ説明するが、他の導入部１３ｂと旋回室１３ｃと噴孔部１４についても同様である。

図３において、導入部１３ｂは、導入部１３ｂの中心軸Ｘを介して対峙する第１側壁部１３ｂ１と第２側壁部１３ｂ２とを有する。噴孔部１４の中心１４ａは、導入部１３ｂの中心軸Ｘに対して第１側壁部１３ｂ１が存在する方向にオフセットされるとともに、旋回室１３ｃの中心と一致するように設けられている。旋回室１３ｃは、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部１３ｃ１を備えている。曲面壁部１３ｃ１は、直線状に延びる直面壁部１３ｃ２を介して導入部１３ｂの第１側壁部１３ｂ１に接続されている。

ここで、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心１４ａとの間の最短距離をＴとしたとき、噴孔部１４の中心１４ａと直面壁部１３ｃ２との間の最短距離Ｇは、下記の式
（１）を満たすように設定されている。

０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ・・・・・式（１）

つまり、旋回室１３ｃの直面壁部１３ｃ２は、式（１）を満たす位置に配置されている。

導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心１４ａとの間の最短距離Ｔは、導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する、噴孔部１４の中心１４ａのオフセット量を示している。

前述のように、第１側壁部１３ｂ１と直面壁部１３ｃ２とが直接接続され、且つ直面壁部１３ｃ２が前述の式（１）を満たす位置に設置されていることにより、旋回室１３ｃを経由して燃料が噴孔部１４に流れ込む流れＢが旋回室１３ｃを経由して噴孔部１４の近傍部に到達する際の流路断面積と、導入部１３ｂから噴孔部１４に燃料が直接流れ込む流れＡが噴孔部１４の近傍部に到達したときの流路断面積と、の差異が一定範囲内となる。

その結果、流れＡと流れＢの旋回力の強さのバランスが著しく崩れることを抑制しつつ、流れＡの整流化の度合いに大きく影響を及ぼす第１側壁部１３ｂ１の長さＬを自由に設定することが可能となり、噴孔部１４へ直接流れ込む流れＡの旋回力の強さを調整することが可能となる。また、導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する直面壁部１３ｃ２の角度の調整も可能であり、流れＢの噴孔部１４への流れ込み方向を調整することが可能である。

従って、旋回室１３ｃの直径、前述の噴孔オフセット量としての、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心１４ａとの間の最短距離Ｔ、第２側壁部１３ｂ２の長さＭ、等のパラメータを変更することなく、燃料の流量、微粒化性能、などへの影響を最小限として、噴孔部１４において対向する流れＡと流れＢとの旋回力の強さのバランスが著しく崩れない範囲に維持しつつ、流れＡの旋回力の強さ、流れＢの噴孔部１４への流れ込み方向を調整することが可能となる。すなわち、燃料の噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して、燃料の噴霧角度の調整のための工数を削減することが可能となる。

弁体１０におけるボール１５の先端部と、弁座１２と、噴孔プレート１３と、により囲まれた空洞は、燃料キャビティを構成するが、その燃料キャビティの容積は、温度、燃料を噴射する空間の雰囲気、などが変化したときの燃料の流量変化としての動的流量に大きく影響される要素である。すなわち、例えば、負圧雰囲気への燃料噴射時において、燃料噴射弁１の閉弁完了後に、燃料キャビティの内部に存在する燃料の一部が負圧により噴孔部１４からエンジンの吸気管内に吸い出されるので、燃料の流量変化が大きくなる。そして、燃料キャビティの内部からエンジン吸気管内に吸い出された燃料は、その流速が小さいために、燃料噴射弁１の閉弁直後に、粒径が大きく粗悪な燃料がエンジンの吸気管内に噴射されてしまう。

従って、弁座１２および噴孔プレート１３の形状を検討する際は、燃料キャビティの容積について考慮することが、燃料噴射弁１の諸特性を向上させる上で重要な要素の一つとなっている。この点に鑑みて、旋回室１３ｃの曲面壁部１３ｃ１と直面壁部１３ｃ２との接続部ｂを、曲面Ｒｂ（図示せず）としてもよい。接続部ｂを曲面Ｒｂとすることにより、曲面壁部１３ｃ１と直面壁部１３ｃ２とにより形成される旋回室１３ｃの容積が縮小され、燃料噴霧の微粒化が促進され、前述の温度、雰囲気、などの変化による流量変化が抑制される。

また、接続部ｂを曲面Ｒｂとすることにより、旋回室１３ｃを経由してきた流れＢは、直面壁部１３ｃ２に到達する際、前述の曲面Ｒｂにより滑らかに直面壁部１３ｃ２の方向に転じることで、流れＢの圧力損失が低減され、微粒化性能が向上する。更に、接続部ｂを曲面Ｒｂとすることで、噴孔プレート１３における旋回室１３ｃの加工性が向上し、また、接続部ｂを曲面Ｒｂとすることで、旋回室１３ｃと、導入部１３ｂと、中央部１３ａと、をプレス加工により噴孔プレート１３に形成する際の、金型の耐久性を向上させることができる。

なお、前述の接続部ｂを曲面Ｒｂとすることに併せて、旋回室１３ｃの直面壁部１３ｃ２と、導入部１３ｂの第１側壁部１３ｂ１と、の接続部を、曲面としてもよい。この場合、旋回室１３ｃと導入部１３ｂとの加工性が向上し、また、前述のプレス加工の金型の耐久性を更に向上させることができる。

図６は、実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸はＧ／Ｔを示す。ここで、Ｇ／Ｔは、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心と間の最短距離Ｔと、噴孔部１４の中心と直面壁部１３ｃ２との間の最短距離Ｇと、の割合を示す。図６から明らかなように、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心と間の最短距離Ｔと、噴孔部１４の中心と直面壁部１３ｃ２との間の最短距離Ｇとが、前述の式（１）である［０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ］の関係を満たす範囲にある場合において、すなわち、Ｇ／Ｔが［０．８≦Ｇ／Ｔ≦１．２］の範囲にある場合において、燃料噴霧の微粒が比較的小さく且つその粒径の変化が小さい、良好な燃料噴射を得ることができることが分かる。

更に、図４に示すように、導入部１３ｂの中心軸Ｘと、第１側壁部１３ｂ１との間の最短距離をｗ、噴孔の直径をφＤｆとしたとき、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心１４ａの最短距離Ｔが、下記の式（２）を満たす範囲に配置されているとき、つまり、第１側壁部１３ｂ１を噴孔部１４の方向に延長した仮想延長線と交差する位置に噴孔部１４が配置されているとき、過度な噴霧の拡がりを抑制しつつ、噴孔部１４に直接流入する流れＡが旋回せずに直接、噴孔部１４から流出する流れ成分が抑制され、微粒化性能が維持される範囲に、噴孔部１４のオフセット量が設定される。

ｗ＜Ｔ≦ｗ＋φＤｆ／２・・・・・式（２）

ここで、流れＡ、流れＢの夫々の整流化度合いは、第１側壁部１３ｂ１の長さＬ、第２側壁部１３ｂ２の長さＭにより大きく影響されることから、長さＬと長さＭの値を、下記の式（３）を満たす値とすることで、流れＡ、流れＢの整流化度合いの差、すなわち、夫々の流れＡ、流れＢの旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制される。

０．１Ｍ≦Ｌ・・・・・式（３）

図７は、実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸は、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと、第２側壁部１３ｂ２の長さＭと、の比Ｌ／Ｍを示す。図７から明らかなように、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと第２側壁部１３ｂ２の長さＭとの関係が、［０．１≦Ｌ／Ｍ］、すなわち［０．１Ｍ≦Ｌ］を満たす関係となる範囲において、流れＡ、流れＢの夫々の旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制され、燃料噴霧の粒径が良好な値となる。

また、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心と間の最短距離Ｔ、つまり導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する噴孔部１４の中心１４ａのオフセット量としてのＴと、噴孔部１４の中心１４ａと直面壁部１３ｃ２との間の最短距離Ｇと、の割合Ｇ／Ｔは、前述のように［０．８≦Ｇ／Ｔ≦１．２］の範囲にあり、且つ第１側壁部１３ｂ１の長さＬと第２側壁部１３ｂ２の長さＭとの関係が、［０．１≦Ｌ／Ｍ］、すなわち［０．１Ｍ≦Ｌ］を満たす関係となる範囲にように設定されている。この場合、第１側壁部１３ｂ１と直面壁部１３ｃ２とのなす角度ｓが小さくなれば、第２側壁部１３ｂ２の長さＭと、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと、の差［Ｍ－Ｌ］も小さくなる。

導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心と間の最短距離Ｔ、つまり導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する噴孔部１４の中心１４ａのオフセット量としてのＴが小さくなると、噴孔部１４に直接流入する流れＡにおける、旋回せずに直接、噴孔部１４から流出する流れの成分が増加することになる。従って、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと第２側壁部１３ｂ２の長さＭとが、［Ｍ－Ｌ≧０．１８］、すなわち［Ｌ≦Ｍ－０．１８］の範囲を満たす値であることで、流れＡの微粒化の大幅な悪化を抑制することができる。

図８は、実施の形態１による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸は、第２側壁部１３ｂ２の長さＭと、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと、の差［Ｍ－Ｌ］を示す。図８に示すように、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと第２側壁部１３ｂ２の長さＭとが、［０．１８≦Ｍ－Ｌ］、すなわち［Ｌ≦Ｍ－０．１８］の範囲を満たす値である場合において、噴孔部１４に直接流入する流れＡの微粒化が大幅な悪化が抑制され、粒径が良好な状態を維持している。

以上述べたように、第１側壁部１３ｂ１の長さＬと第２側壁部１３ｂ２の長さＭを、［０．１Ｍ≦Ｌ≦Ｍ－０．１８］の範囲に設定することにより、燃料の噴霧微粒の大幅な悪化を防ぐことができる。

また、図４に示すように、実施の形態１では４つの旋回室１３ｃの仮想外接円Ｙを考えたときに、旋回室１３ｃの仮想外接円Ｙの半径ｒは、下記の式（４）を満たすように、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心と間の最短距離Ｔ、つまり導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する噴孔部１４の中心１４ａのオフセット量としてのＴ、第２側壁部１３ｂ２の長さＭ、導入部１３ｂの中心軸Ｘと第１側壁部１３ｂ１との間の最短距離ｗ、がそれぞれ設定されている。

式（４）
を満たす形状としている。

ここで、仮想外接円Ｙの半径ｒは、噴孔部１４の中心１４ａのオフセット量としてのＴと、導入部１３ｂの中心軸Ｘと第１側壁部１３ｂ１との間の最短距離ｗと、第２側壁部１３ｂ２の長さＭと、をパラメータに持つ関数となっており、仮想外接円Ｙの半径ｒの増大は、導入部１３ｂ全体の拡大、すなわち導入部１３ｂの加工体積の増加につながる。例えば、導入部１３ｂをプレス成型により形成する際に、成型面と反対側に突出しない形状を検討する場合には、加工体積の大幅な増加により求める導入部１３ｂの寸法精度を満たすことが困難となる。導入部１３ｂの寸法精度の悪化は、求める流量、噴霧特性等のばらつき悪化に影響する要素であるため、求める流量、噴霧特性等の精度を高くするためには、仮想外接円Ｙの半径ｒを、［ｒ≦１．３１５］の範囲を満たす値とするのが望ましい。

その結果、導入部１３ｂの過度な加工体積の増加抑制により、導入部１３ｂの寸法精度を良好に維持することが可能となり、求める流量、噴霧特性等のばらつきレベルを満足するレベルとすることができる。また、過度な導入部１３ｂの容積の増加を抑制することで、温度、雰囲気等の変化時の流量変化が抑制されるため、この観点からも、仮想外接円Ｙの半径ｒを［ｒ≦１．３１５］を満たす値とすることが望ましい。

以上述べた実施の形態１による燃料噴射弁によれば、曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して第１側壁部に接続され、導入部の中心軸と噴孔部の中心と間の最短距離をＴ、噴孔部の中心と直面壁部との間の最短距離をＧ、としたとき、直面壁部は、［０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ］を満たす範囲内に配置されているので、導入部から噴孔部に燃料が直接流れ込む流れＡと、旋回室を経由して燃料が噴孔に流れ込む流れＢを考えたときに、流れＢが旋回室を経由し噴孔部近傍部に到達する際の流路断面積と、流れＡが噴孔近傍部に到達したときの流路断面積との差異を一定範囲内に設定することで、流れＡと流れＢの旋回力強さのバランスが著しく崩れることを抑制しつつ、流れＡの整流化度合いに大きく影響を及ぼす第１側壁部の長さを自由に設定することが可能となり、噴孔へ直接流れ込む流れＡの旋回力強さを調整可能となる。

また、同時に直面壁部の角度調整も可能であることから、流れＢの噴孔部への流れ込み方向を調整可能である。従って、旋回室径、噴孔中心のオフセット量、更に第２側壁部の長さなどのパラメータを変更せずに、流量、微粒化性能への影響は最小限として、噴孔部において対向する流れＡと流れＢの旋回力強さのバランスを著しく崩れない範囲に維持しつつも、流れＡの旋回力強さ、流れＢの噴孔部への流れ込み方向を調整することが可能であり、従って噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して噴霧角調整の工数を削減することが可能となる。

また、実施の形態１による燃料噴射弁によれば、導入部の中心軸と第１側壁部までの最短距離をｗ、噴孔部の直径をφＤｆとしたとき、導入部の中心軸と噴孔部の中心と間の最短距離Ｔは、［ｗ＜Ｔ≦ｗ＋φＤｆ／２］を満たす値に設定されているので、過度な噴霧の拡がりを抑制しつつ、噴孔に直接流入する流れＡが旋回せずに直接、噴孔部から流出する流れ成分が抑制され、微粒化性能が維持される。

更に、実施の形態1による燃料噴射弁によれば、第１側壁部の長さをＬ、第２側壁部の長さをＭとしたとき、第１側壁部と第２側壁部とは、[０．１Ｍ≦Ｌ≦Ｍ－０．１８]を満たすように構成されている。ここで、まず、[０．１Ｍ≦Ｌ]については、燃料の流れＡと流れＢの夫々の整流化度合いは、それぞれ第１側壁部の長さＬ、第２側壁部の長さＭにより大きく影響されることから、長さＭと長さＬを［０．１Ｍ≦Ｌ］の範囲とすることで、流れＡ、流れＢの整流化度合いの差、すなわち夫々の流れの旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制される。

次に、［Ｌ≦Ｍ－０．１８］については、［Ｍ－Ｌ］で示される第２側壁部の長さＭと第１側壁部の長さＬの差は、直面壁部の側壁部に対する角度および噴孔部の中心と直面壁部との間の最短距離Ｇ、噴孔部の中心のオフセット量としてのＴ、の関数となっており、オフセット量としてのＴの減少により第２側壁部の長さＭと第１側壁部の長さＬとの差も減少する。オフセット量としてのＴの減少は、噴孔部に直接流入する流れＡに関して旋回せずに直接、噴孔から流出する流れ成分の増加につながることから、［Ｍ－Ｌ≧０．１８］、すなわち［Ｌ≦Ｍ－０．１８］の範囲とすることで、流れＡの微粒化の大幅な悪化を抑制することができる。

以上のことから、第１側壁部の長さＬと第２側壁部の長さＭは、［０．１Ｍ≦Ｌ≦Ｍ－０．１８］の範囲とすることが噴霧微粒化の大幅な悪化を防ぐ観点で望ましい。

また、実施の形態１による燃料噴射弁によれば、第２側壁部の長さＭであるとして、複数の旋回室の仮想外接円を考えたときに、仮想外接円の半径ｒが、

を満たす値を有する。仮想外接円の半径ｒは、噴孔部の中心のオフセット量、導入部の幅、第２側壁部の長さＭ、をパラメータに持つ関数となっており、仮想外接円の半径ｒの増加は導入部全体の拡大、すなわち導入部の加工体積の増加につながる。ここで、例えば導入部をプレス成型する際に、成型面と反対側に突出しない形状を検討する場合には、加工体積の大幅な増加により求める導入部の寸法精度を満たすことが困難となる。導入部の寸法精度の悪化は、求める流量、噴霧特性などのばらつきが生じる要素であるため、求める流量、噴霧特性の精度とするために［ｒ≦１．３１５］の範囲内とすることが望ましい。

すなわち、導入部の過度な加工体積の増加抑制により、導入部の寸法精度を良好に維持することが可能となり、求める流量、噴霧特性のばらつきの度合いを満足する値とすることができる。また、過度な溝部容積の増加を抑制することで、温度、雰囲気などの変化時の流量変化が抑制されるため、この観点からも［ｒ≦１．３１５］の範囲とすることが望ましい。

実施の形態２.
次に、実施の形態２による燃料噴射弁について説明する。図５は、実施の形態２による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図である。図５に示すように、旋回室１３ｃの直面壁部１３ｃ２は、導入部１３ｂの中心軸Ｘと噴孔部１４の中心１４ａとの間の最短距離Ｔを半径とし中心が噴孔部１４の中心１４ａと一致する仮想円Ｚ、に外接する接線の近傍又はその接線に重なる位置に設けられている。その他の構成は、実施の形態１による燃料噴射弁と同様である。

実施の形態２による燃料噴射弁によれば、導入部１３ｂの第１側壁部１３ｂ１と、旋回室１３ｃの直面壁部１３ｃ２を直接接続し、直面壁部１３ｃ２を、仮想円Ｚに外接する接線の近傍又はその接線に重なる位置に設けることで、流れＢが旋回室１３ｃを経由し噴孔部１４の近傍に到達する際の流路断面積と、流れＡが噴孔部１４の近傍に到達する際の流路断面積と、の差異がより小さくなり、流れＡと流れＢの旋回力強さのバランスがより向上し、噴孔部１４内における液膜厚さの均一度が向上し、燃料噴霧の微粒化が向上する。

更に上記に加えて、導入部１３ｂの中心軸Ｘに対する直面壁部１３ｃ２の角度を調整することにより、流れＢの噴孔部１４への流れ込み方向を調整することが可能になると同時に、第１側壁部１３ｂ１の長さＬの調整も可能となることから、旋回室１３ｃの直径、噴孔部１４の中心１4ａのオフセット量としてのＴ、更に第２側壁部１３ｂ２の長さＭ、などのパラメータを変更することなく、燃料の流量、微粒化性能、などへの影響を最小限として、噴孔部１４において対向する流れＡと流れＢの強さのバランスを調整することが可能であり、従って噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して噴霧角調整の工数を削減することが可能となる。

本願は、例示的な実施の形態を記載されているが、これらの実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。なお、本願において、長さの単位は全て［ｍｍ］であるが、表記の複雑化を避けるため、単位の表記は省略している。

１ 燃料噴射弁、４ ソレノイド装置、５ ハウジング、６ コア、７ コイル、８ アマチュア、８ａ 摺動部、８ｂ 上面部、９ 弁装置、１０ 弁体、１１ 弁ホルダ、１１ａ ガイド部、１２ 弁座、１２ａ 弁座シート部、１２ｄ 弁座開口部、１３ 噴孔プレート、１３ａ 中央部、１３ｂ 導入部、１３ｂ１ 第１側壁部、１３ｂ２ 第２側壁部、１３ｃ 旋回室、１３ｃ１ 曲面壁部、１３ｃ２ 直面壁部、１４ 噴孔部、１４ａ 噴孔部の中心、１５ ボール、１５ａ 面取部、１６ 圧縮ばね、

Claims (5)

1. 燃料を流出させる弁座開口部を有する弁座と、前記弁座開口部を開閉する弁体と、前記燃料の流れの下流側で前記弁座開口部に対向して配置され、前記燃料を外部へ噴射させる複数の噴孔部を有する噴孔プレートと、を備え、外部の制御装置からの動作信号に基づいて、前記弁体を前記弁座の軸方向に移動させて前記弁座開口部を開閉し、前記噴孔部からの前記燃料の噴射を制御するようにした燃料噴射弁であって、
   前記噴孔プレートは、
   前記燃料の流れの上流側の端面に、前記弁座開口部の径方向の外側に配置された複数の旋回室と、
   前記弁座開口部に接続される中央部と、
   前記燃料を前記中央部からそれぞれの前記旋回室に案内する複数の導入部と、
   を備え、
   前記導入部は、導入部の中心軸を介して対峙する第１側壁部と第２側壁部とを有し、
   前記噴孔部の中心は、
   前記導入部の中心軸に対して前記第１側壁部の存在する方向にオフセットされるとともに、前記旋回室の中心と一致するように設けられ、
   前記旋回室は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部を備え、
   前記曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して前記第１側壁部に接続され、
   前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離をＴ、前記噴孔部の中心と前記直面壁部との間の最短距離をＧ、としたとき、
   前記直面壁部は、［０．８Ｔ≦Ｇ≦１．２Ｔ］を満たす範囲内に配置される、
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記導入部の中心軸と前記第１側壁部までの最短距離をｗ、前記噴孔部の直径をφＤｆとしたとき、
   前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離Ｔは、
   ［ｗ＜Ｔ≦ｗ＋φＤｆ／２］を満たす値に設定されている、
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記第１側壁部の長さをＬ、前記第２側壁部の長さをＭとしたとき、
   前記第１側壁部と前記第２側壁部とは、[０．１Ｍ≦Ｌ≦Ｍ－０．１８]を満たすように構成されている、
   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. 前記第２側壁部の長さＭ、前記複数の旋回室に外接する仮想外接円の半径をｒ、としたとき
   前記仮想外接円の半径ｒは、
   

   

   を満たす値を有する、
   ことを特徴とする請求項１から３のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記直面壁部は、
   前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心との間の最短距離を半径とし中心が前記噴孔部の中心と一致する仮想円、に外接する接線に重なる位置に設けられている、
   ことを特徴とする請求項２から４のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。

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