本発明は、エンジンに対する燃料供給制御に用いられ、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

近年、自動車の排ガス規制が強化されてきている。この排ガス規制強化に対応して、自動車用内燃機関に搭載される燃料噴射弁の噴霧には、微粒化と、正確な噴射方向とが求められている。噴霧の微粒化により、自動車エンジンの低燃費化を実現できる。また、インテークマニホールド内に燃料を噴射する燃料噴射弁では、噴霧を狙い通りの位置へ噴射することで、インテークマニホールド壁面への噴霧の付着を抑制することができる。なお、噴霧は、吸気弁を狙い位置として、この吸気弁を指向する方向に噴射される形態が多く用いられている。また、吸気弁は一つの気筒に対して二つ設けられる形態が多く用いられ、この場合、燃料噴射弁から噴射される噴霧は、二つの吸気弁を指向する二つの噴霧(二方向の噴霧)により構成される。

例えば、特開2003−336562号公報(特許文献1)には、噴射後の燃料の微粒化を効果的に促進することができる燃料噴射弁が開示されている。特許文献1の燃料噴射弁は、弁座部材と、この弁座部材の前端面に接合されるインジェクタプレートとの間に、弁座の下流側に連通する横方向通路と、この横方向通路の下流端が接線方向に開口するスワール室とを形成し、このスワール室でスワールを付与された燃料を噴射させる燃料噴孔(以下、噴孔と呼ぶ)をインジェクタプレートに穿設した燃料噴射弁において、噴孔を、スワール室の中心から横方向通路の上流端側に所定距離オフセットして配置している(要約参照)。

例えば、特開2013−185522号公報(特許文献2)では、噴孔を楕円形状とする事で、噴孔内の液膜の厚みを制御して、噴霧形状を操作するアイデアが示されている(段落0015−0019参照)。

特開2003−336562号公報

特開2013-185522号公報

特許文献1では燃料の微粒化を促進するために、燃料のスワール速度を高めることにより、燃料の旋回力を高めることに配慮している。噴孔から噴射された燃料は強い旋回力により微粒化が促進される効果はあるが、一方で噴霧は噴孔直下において強い旋回力により大きく広がり、噴霧角が大きくなる課題がある。即ち、噴霧が噴孔直下において大きく広がると、インテークマニホールド壁面に噴霧が付着する恐れが生じる。更に一つのノズルプレートに複数の噴孔を形成した場合、各噴孔から噴射された、噴霧角の大きな噴霧は互いに重なり合い、一つのノズルプレートから複数の方向へ噴霧を形成することが困難になる。

特許文献2では楕円の噴孔により噴霧を扁平化する事で、噴霧の特定方向への転向を実現するが、噴霧は円錐を横から潰したような形状となるため、方向によっては噴霧角が増大し、噴霧の壁面付着リスクが高まる可能性がある。

一般に、微粒化と狭角化にはトレードオフの関係が成立し、噴孔に流入する旋回力を強めると微粒化が促進されるが、噴霧角は広がり、逆に旋回力を弱めると噴霧角は狭角化するが、場合によっては噴孔流入部で生じた剥離が噴孔出口まで残るために粒子径が大きくなる傾向がある。

本発明の目的は、噴霧の広がりを抑制しつつ、微粒化を実現する燃料噴射弁を提供することにある。

噴孔の上流側に、噴孔に流入する流体に対し噴孔中心軸まわりの旋回速度を付加する旋回室を備えた燃料噴射弁において、噴孔の入口から出口に向かうに従い、噴孔断面の面積が拡大するようにする。

噴孔の断面積を入口から出口に向かって拡大する事で、噴孔内を流れる旋回燃料が噴孔壁面と接触しながら流下する経路長さが増大し、旋回燃料の摩擦損失が増えることにより旋回速度が減速する。その結果、噴霧角が低下する。一方で、噴孔半径が入口から出口に向かって増大するのに伴い、旋回燃料によって形成される液膜の厚みは入口から出口に向かって低減する。その結果、噴霧は微粒化する。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明に係る実施例の燃料噴射弁1の軸線1x方向に沿う断面図である。

図1の燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。

図1の燃料噴射弁1のノズルプレート8を軸線1x方向の一端側(上流側)から見た平面図である。

燃料噴射孔1内の燃料の状態を模擬的に示した図である。

燃料噴射孔1が傾斜している場合の燃料噴射孔1内の燃料の状態を模擬的に示した図である。

燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。

ノズルプレート8を軸線方向の一端側(上流側)から見た平面図である。

連通路45とスワール付与室46との接続部を含む、スワール付与室46の近傍を拡大して示す平面図である。

燃料噴射孔44の軸線44xに平行で、且つ軸線44xを含む断面を示す断面図である。

燃料噴射弁1のノズルプレート8の変更例を示す図であり、軸線1x方向の一端側(上流側)から見た平面図である。

以下、本発明に係る燃料噴射弁の実施例について、説明する [実施例1] 図1は、本発明に係る実施例の燃料噴射弁1の軸線1x方向に沿う断面図である。燃料噴射弁1の軸線(弁軸線)1xは燃料噴射弁1の中心を通る軸線であり、弁部材15の軸線は軸線1xに一致するように配置される。また、磁性筒体2及び弁座部材7は、その中心線が軸線1xに一致するように配置される。

図1において、燃料噴射弁1の上端を基端と呼び、下端を先端と呼ぶ場合がある。基端及び先端という呼び方は、燃料の流れ方向或いは燃料配管に対する燃料噴射弁1の取り付け構造に基づいている。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を内燃機関に搭載した実装状態における上下方向とは関係がない。

燃料噴射弁1は、自動車用ガソリンエンジンに用いられるものであって、インテークマニホールドから吸気弁に向けて燃料を噴射する、低圧用の燃料噴射弁である。

燃料噴射弁1は、磁性筒体2と、磁性筒体2内に収容されるコア筒体3と、軸方向に摺動可能な弁体4と、弁体4と一体化された弁軸5と、閉弁時に弁体4により閉鎖される弁座6を有する弁座部材7と、弁座部材7の先端面に固定されたノズルプレート8と、通電時に弁体4を開弁方向に移動させる磁束線を発生させる電磁コイル9と、磁束線を誘導するヨーク10と、を有している。

磁性筒体2は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図1に示すように段付き筒状をなして一体に形成されている。磁性筒体2は、一端側(基端側)に形成された大径部11と、大径部11よりも小径であって他端側(先端側)に形成された小径部12とを有している。

小径部12には、一部を薄肉化した薄肉部13が形成されている。小径部12は、薄肉部13より一端側にコア筒体3を収容するコア筒体収容部14と、薄肉部13より他端側に弁部材15(弁体4、弁軸5、弁座部材7)を収容する弁部材収容部16とに分けられている。なお弁体4及び弁軸5は、電磁コイル9により発生される磁束線により、弁座部材7に対して駆動される可動子を構成する。

薄肉部13は、後述するコア筒体3と弁軸5とが磁性筒体2に収容された状態で、コア筒体3と弁軸5との間の隙間部分を取り囲むように形成されている。薄肉部13は、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間の磁気抵抗を増大させ、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間を磁気的に遮断している。

大径部11の一端部(基端部)は燃料供給口17aが設けられている。大径部11の内径は弁部材15に燃料を送る燃料通路17bを構成しており、大径部11の一端部に設けられた燃料供給口17aには燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。燃料供給口17aにはポンプ47が接続されている。このポンプ47は、ポンプ制御装置54により制御されている。燃料は、燃料通路17bを通じて、燃料噴射弁1の基端部から先端部に向かって流れる。そのため、燃料噴射弁1の基端部は、燃料噴射弁1内に構成される燃料通路の上流側端部となり、先端部は下流側端部となる。

コア筒体3は中空部19を有する円筒形に形成されており、磁性筒体2のコア筒体収容部14に圧入されている。コア筒体3は固定コアと呼ぶ場合もある。中空部19には、圧入等の手段により固定されたばね受20が収容されている。このばね受20の中心には軸方向に貫通した燃料通路17cが形成されている。

弁体4の外形は略球体状に形成されており、周上に燃料噴射弁1の軸方向に対して並行に削られた燃料通路面21を有している。弁軸5は、大径部22と、外形が大径部22より小径に形成された小径部23と、を有している。小径部23の先端には弁体4が溶接により一体に固定されている。大径部22は固定コア3に対向する可動コア(アンカー)を構成する。また小径部23は、可動コア22と弁体4とを接続して一体化する軸部を構成する。なお図中の黒半円や黒三角は溶接箇所を示している。

大径部22の端部にはばね挿入孔24が穿設されている。このばね挿入孔24の底部には、ばね挿入孔24よりも小径に形成されたばね座り部25が形成されるとともに、段部のばね受部(ばね座)26が形成されている。小径部23の内周には燃料通路孔27が形成されている。この燃料通路孔27はばね挿入孔24と連通している。小径部23の外周と燃料通路孔27とは、小径部23を構成する円筒部を貫通する燃料流出孔28により連通されている。

弁座部材7は、略円錐状の弁座6と、弁座6より一端側に弁体4の径とほぼ同型に形成された弁体保持孔29と、弁体保持孔29から一端開口側に向かうにつれて大径に形成された上流開口部30と、弁座6の他端側に開口する下流開口部48(図2参照)と、が形成されている。

弁軸5および弁体4は、磁性筒体2に、軸線方向に摺動可能に収装されている。弁軸5のばね受部26とばね受20との間にコイルバネ31が設けられ、弁軸5および弁体4を他端側に付勢している。弁座部材7は磁性筒体2に挿入され、溶接により磁性筒体2に固定されている。弁座6は弁体保持孔29から下流開口部48へ向かって径が小さくなるように形成され、閉弁時には弁体4が弁座6に着座するようになっている。弁体4が弁座6に対して離接することにより、弁体4及び弁座6は協働して燃料通路を開閉する。弁体4と弁座6とが接触する位置に、燃料通路の開閉部(シール部)が構成される。

磁性筒体2のコア筒体3の外周には電磁コイル9が挿嵌されている。すなわち、電磁コイル9はコア筒体3の外周(径方向外側)に配置されることとなる。電磁コイル9は、樹脂材料により形成されたボビン32と、このボビン32に巻回されたコイル33と、から構成されている。コイル33は、コネクタピン34を介して電磁コイル制御装置55に接続されている。

電磁コイル制御装置55は、クランク角を検出するクランク角センサからの情報に基づいて計算した燃焼室側に燃料を噴射するタイミングに応じて、電磁コイル9のコイル33に通電して燃料噴射弁1を開弁させる。

ヨーク10は軸線1xに沿う方向に貫通する貫通孔を有し、一端開口側(基端側)に形成された大径部35と、大径部35より小径に形成された中径部36と、中径部36より小径に形成され他端開口側(先端側)に形成された小径部37と、から構成されている。小径部37は、弁部材収容部16の外周に嵌合されている。中径部36の内周には電磁コイル9が収装されている。大径部35の内周には連結コア38が配置されている。

連結コア38は磁性金属材料等により略C字状に形成されている。ヨーク10は、小径部37および連結コア38を介して磁性筒体2と接続されている。すなわちヨーク10は、電磁コイル9の軸線1x方向の両端部で磁性筒体2と磁気的に接続されていることとなる。ヨーク10の他端開口側(先端側)の外周には、燃料噴射弁1をエンジンの吸気ポートと接続するためのOリング39が保持され、Oリング39の更に先端側には磁性筒体2の先端を保護するためのプロテクタ52が取り付けられている。

コネクタピン34を介して電磁コイル9に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、弁体4および弁軸5をコイルばね31の付勢力に抗して開弁させる。

燃料噴射弁1の大部分は樹脂カバー53により被覆されている。樹脂カバー53に被覆されている部分は、磁性筒体2の大径部11の一端部(基端部)を除いた部分から小径部12の電磁コイル9設置位置までの部分、電磁コイル9とヨーク10の中径部36との間の部分、連結コア38の外周と大径部35との間の部分、大径部35の外周の部分、中径部36の外周の部分、およびコネクタピン34の外周の部分である。コネクタピン34の一端部(基端側端部)は樹脂カバー53の開口部に露出しており、コントロールユニットのコネクタが差し込まれるようになっている。磁性筒体2の一端部外周にはOリング40設けられている。

ノズルプレート8の構成について、図2および図3を用いて説明する。図2は燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。図3はノズルプレート8を軸線1x方向の一端側(上流側)から見た平面図である。なお図2のノズルプレート8の断面は、図3に示すII−II断面を示しており、この断面は燃料噴射弁1の軸線1xに平行な断面である。

弁座部材7の他端側(先端側)にはノズルプレート8が溶接されている。本実施例では、ノズルプレート8は、その中心が燃料噴射弁1の軸線1x上に位置するように、配置されている。

このノズルプレート8には、燃料にスワール(旋回流)を与えるスワール通路41と、スワール通路41に燃料を供給する中央室42と、スワール通路41においてスワール(旋回速度)が与えられた燃料が噴射される燃料噴射孔44と、が形成されている。

スワール通路41と中央室42とは、ノズルプレート8の一端面(基端側端面)8aに形成されている。スワール通路41は連通路(横方向通路)45とスワール付与室(旋回室)46とから構成されている。ノズルプレート中央には中央室42が形成されており、中央室42に連通路45が接続されている。連通路45の先(下流)にはスワール付与室46が形成され、連通路45はスワール付与室46の接線方向に接続されている。スワール付与室46は螺旋形状の内側面(スワール付与室側壁)46aと平坦な底部46bとを有する有底凹状に形成されており、底部46bには他端面(先端側端面)8bに貫通する貫通孔として形成された燃料噴射孔44が形成されている。

燃料噴射孔44は円錐台形状(図4参照)に形成されており、噴射孔入口44iから噴射孔出口(出口開口面)44oに向かって燃料噴射孔44の断面積が拡大するように形成されている。このため燃料噴射孔44は、噴射孔入口(入口開口面)44iの断面積に対して噴射孔出口(出口開口面)44oの断面積が大きくなるように形成されている。ここで、噴射孔入口44iおよび噴射孔出口44oの断面積は、燃料噴射孔44の軸線(中心線、孔軸線)44xに垂直な断面積である。本実施例では、軸線44xはスワール付与室46の底部(底面)46bおよびノズルプレート8の先端側端面8bに垂直であるため、噴射孔入口44iの断面積は底面44bの開口面の面積に等しく、噴射孔出口44oの断面積は先端側端面8bにおける燃料噴射孔44の開口面の面積に等しい。

本実施例では、燃料噴射孔44の軸線44xは、燃料噴射弁1の軸線1xと同一平面上で平行に配置される。燃料噴射孔44は、噴射孔入口44i(上流端)から噴射孔出口44o(下流端)まで、断面が円形であり、且つ噴射孔入口44iから噴射孔出口44oまで、断面積が単調に増加する。すなわち燃料噴射孔44は、上流側から下流側に向かって拡径する形状を成す。言い換えれば、燃料噴射孔44は、直円錐の円錐面(側面)の底面側の一部(円錐台の側面)44s(図4参照)によって、内周面が構成されている。

次に、燃料噴射孔44内における燃料流れについて、図4および図5を用いて説明する。図4は燃料噴射孔44内の燃料の状態を模擬的に示した図である。

燃料噴射孔44内の燃料は、旋回しつつ噴射孔出口44o側へ流れるが、噴射孔入口44iに対して噴射孔出口44o側の半径が増大するため壁面に接している距離が延長され、その分旋回エネルギが奪われる。その結果、旋回速度が低下して、燃料噴射孔44から噴射される燃料の噴霧角が低下(狭角化)する。同時に、燃料噴射孔44は、上流側から下流側に向かって軸線44x方向長さに対する内周面44sの表面積の割合が大きくなるため、燃料が広がって液膜LFの厚みが低下する。その結果、微粒化が促進される。

燃料噴射孔44の軸線44xは、スワール付与室46の底部(底面)46bおよびノズルプレート8の先端側端面8bに対して90度(垂直)ではなく、軸線1xに対して傾斜していてもよい。すなわち、軸線44xと軸線1xとの間に0°よりも大きな角度が設けられている。図5は燃料噴射孔が傾斜している場合の燃料の状態を模擬的に示した図である。

図5(斜円錐)の場合も図4(直円錐)の場合と同様に、旋回速度の低下と液膜の厚みが下がることで、噴霧の狭角化と微粒化が促進される。

本実施例では、スワール通路41は1つ設けているが、複数設けてもよい。この場合、複数のスワール通路41を中央室42に接続し、中央室42から各スワール通路41に燃料を分配する。

[実施例2] 本発明に係る第2実施例を、図6乃至図9を用いて説明する。

図6は燃料噴射弁1のノズルプレート8付近の拡大断面図である。なお図6のノズルプレート8の断面は、図7に示すVI−VI断面を示している。すなわち図6は、燃料噴射弁1の軸線1xに平行な断面である。実施例1と同様な構成には同じ符号を付し、一部説明を省略する。

ノズルプレート8の一端面8aには、複数のスワール通路41と1つの中央室42とが形成されている。本実施例では、複数のスワール通路41が中央室42に接続されている構成(図7参照)が、実施例1と異なる。各スワール通路41の構成は実施例1と同様である。なお本実施例では、燃料噴射孔44の軸線44xは、軸線1xに対して傾斜した構成にしている。すなわち、軸線44xと軸線1xとの間に0°よりも大きな角度が設けられている。

各燃料噴射孔44は、斜円錐による円錐台形状に形成されている。本実施例においては、燃料噴射孔44は、噴射孔入口44i(上流端)から噴射孔出口44o(下流端)まで、スワール付与室46の底部(底面)46bおよびノズルプレート8の先端側端面8bに平行な断面が円形であり、且つ噴射孔入口44iから噴射孔出口44oまで、断面積が単調に増加する。すなわち燃料噴射孔44は、上流側から下流側に向かって拡径する形状を成す。言い換えれば、燃料噴射孔44は、斜円錐面(側面)の底面側の一部(円錐台の側面)によって、内周面が構成されている。

なお、直円錐は斜円錐の特殊な一形態であり、直円錐を含めて斜円錐、又は単に円錐と呼ぶ。従って円錐台は、直円錐を含む斜円錐(図5)の底面側の一部によって構成される。本実施例の燃料噴射孔44は、斜円錐の円錐面(側面)の底面側の一部(円錐台の側面)44s(図5参照)によって、内周面が構成されている。

なお、燃料噴射孔44は、軸線44xに垂直な断面を円形として、噴射孔入口44iから噴射孔出口44oまで、断面積が単調に増加するようにしてもよい。

図7はノズルプレート8を軸線方向の一端側(上流側)から見た平面図である。ノズルプレート8の基端側端面8aおよび先端側端面8bは燃料噴射弁1の軸線1xに垂直であり、図7は中央室42、燃料噴射孔44、連通路45およびスワール付与室46を軸線1xに垂直な平面に投影した投影図である。なお、実線はノズルプレート8の基端側端面8a上に現れる構成を示している。

以下、図7の投影図に基づいて説明する。

本実施例では、ノズルプレート8上に4つ(4組)のスワール通路41が設けられ、各スワール通路41は連通路45の上流側端部が中央室42に接続されている。各スワール通路41は、ノズルプレート8上に、実施例1と同様な形態で設けられている。

図7の紙面上で、左側の2つのスワール通路41は左方向を指向する噴霧を噴射し、右側の2つのスワール通路41は右方向を指向する噴霧を噴射する。左側の2つのスワール通路41では、噴射孔出口44oの中心44oo(図8参照)は噴射孔入口44iの中心44io(図8参照)に対して左方向にずれた位置に配置されている。一方、右側の2つのスワール通路41では、噴射孔出口44oの中心44oo(図8参照)は噴射孔入口44iの中心44io(図8参照)に対して右方向にずれた位置に配置されている。

左側の2つのスワール通路41において、各連通路45は180°異なる方向(図7の上下方向)に延設されている。右側の2つのスワール通路41において、各連通路45は180°異なる方向(図7の上下方向)に延設されている。左側の2つのスワール通路41と右側の2つのスワール通路41とは、軸線1xを通り上下方向に延びる直線Ldに対して、線対称な形状で配置されている。また、左側の2つのスワール通路41における各連通路45の中心線CL45は一直線上に配置され、右側の2つのスワール通路41における各連通路45の中心線CL45も一直線上に配置されている。さらに、左側の2つのスワール通路41における連通路45の中心線CL45と右側の2つのスワール通路41における連通路45の中心線CL45とは、平行である。

燃料噴射孔44、連通路45およびスワール付与室46を図7のように配置することで、連通路45からスワール付与室46に流入する燃料流れに効率よく旋回速度を付与することができる。さらに、スワール付与室46で旋回速度を付与された燃料流れは、軸線1xに対して傾斜した各燃料噴射孔44(44i,44o)に、燃料噴射孔44(44i,44o)の内周面からの剥離を抑制した状態で流入することができる。剥離の抑制について、以下詳細に説明する。

スワール通路41の燃料流れについて、図8及び図9を用いて説明する。図8は、連通路45とスワール付与室46との接続部を含む、スワール付与室46の近傍を拡大して示す平面図である。図9は、燃料噴射孔44の軸線44xに平行で、且つ軸線44xを含む断面を示す断面図である。なお図8は、燃料噴射孔44、連通路45およびスワール付与室46を、燃料噴射弁1の軸線1xに垂直な平面に投影した投影図であり、実線はノズルプレート8の基端側端面8a上に現れる構成を示している。また図9は、図8のIX−IX断面であり、IX−IX断面は軸線1xに平行な断面である。

以下、図8の投影図に基づいて説明する。

本実施例では、図8上において、スワール付与室46の側壁46aは、螺旋曲線又はインボリュート曲線のような渦巻き状に形成されている。すなわち側壁46aは、軸心1xに垂直な平面上で渦巻きを成す形状に形成されている。側壁46aは、上流側から下流側に向かって、半径(渦中心と側壁46aとの距離)Rが漸減する。このため、スワール付与室46の噴射孔入口(入口開口面)44iの周りに形成される旋回流路(底面44bに構成される流路面)は、連通路45に接続される上流側から下流側に向かって、旋回方向に垂直な断面の面積および流路幅W46bが漸減する。

本実施例では、図8に示すように、噴射孔入口44iの中心(本実施例では側壁46aの渦中心に一致する)44ioを通る中心線CL44i1,CL44i2と、噴射孔出口44oの中心44ooを通る中心線CL44o1,CL44o2と、を引いている。中心線CL44i1および中心線CL44o1は、連通路45の中心線CL45に平行な中心線である。中心線CL44i2および中心線CL44o2は、連通路45の中心線CL45に垂直な中心線である。

本実施例では、スワール付与室46の側壁46aの渦中心は、噴射孔入口44iの中心44ioと一致させているが、噴射孔入口44iの中心44ioから外れた位置に設けてもよい。側壁46aは、側壁46aの渦中心を中心とする中心角が略360°の範囲に形成されている。このため、側壁46aに接する接線Lcを引いた場合、接線Lcは方向ベクトルV46aを有する。なお、方向ベクトルV46aの方向は上流側から下流側に向かう方向とする。この接線Lcの方向ベクトルV46aは、第1の方向成分V46a1と、第2の方向成分V46a2と、に分解される。第1の方向成分V46a1は、連通路45の中心線CL45に平行な成分である。すなわち、接線Lcの方向ベクトルV46aは連通路45の中心線CL45に平行な方向成分を有する。また、第2の方向成分V46a2は、中心線CL45に垂直な成分である。

連通路45を流れる燃料は、中心線CL45に沿う方向の速度成分(方向ベクトルV45で示す速度成分)を有する。方向ベクトルV45の方向は上流側から下流側に向かう方向である。スワール付与室46を流れる燃料は、旋回流路の下流側で、第1の方向ベクトル成分V46a1で示す方向の速度成分を有する。

第2の直線L1は、噴射孔入口44iの中心44ioから、スワール付与室46の側壁46aまでの長さが最大となる直線である。第2の直線L1の一端は噴射孔入口44iの中心44ioにあり、他端は側壁46aとの交点P1にある。交点P1は側壁46aの上流側端部(始端部)に位置し、交点P1においてスワール付与室46の側壁46aと連通路45の側壁45aとが接続される。本実施例では、第2の直線L1は中心線CL44i2および中心線CL44o2と重なる。

燃料噴射孔44は、噴射孔出口44oの中心44ooが、中心線CL44i1を境界として、交点P1の側とは反対側に位置するように、燃料噴射弁の軸線1xに対して傾斜した燃料噴射孔として形成される。これは、噴射孔出口44oの中心44ooが、噴射孔入口44iの中心44ioに対して、交点P1とは反対側に位置することを意味する。さらには、スワール付与室46を中心線CL44i1(連通路45の中心線CL45に平行な直線:第1の直線)によって2つの領域D1,D2に分けた場合に、噴射孔出口44oの中心44ooは、連通路45が接続される領域(第1の領域)D1とは反対側の領域(第2の領域)D2の側に位置する。

すなわち、入口開口面44iの中心44ioから側壁46aまでの長さが最大となる直線(第2の直線)L1を引いた場合に、直線L1と側壁46aとの交点P1は、第1の領域D1に配置され、出口開口面44oの中心44ooは直線L1を入口開口面44iの中心44ioを越えて、交点P1が位置する側とは反対側に延長した直線(第3の直線)L2上に配置される。

連通路45からスワール付与室46に流入する燃料流れは、図8に矢印Fで示すように、側壁46aに沿って流れ、旋回速度を付与される。遠心力で側壁46aに押し付けられるように流れた燃料の多くは、旋回流路の下流側(領域D1側)で燃料噴射孔44に流入する。この燃料噴射孔44への流入流れを矢印F1で示す。一方、旋回流路の中間部で燃料噴射孔44に流入する燃料流れを矢印F2で示す。旋回流路の中間部で燃料噴射孔44に流入する燃料流れは、旋回流路の下流側(領域D1側)で燃料噴射孔44に流入する燃料流れ比較すると、それほど多くない。すなわち、燃料流れの主流は、矢印F,F1で示すように、燃料噴射孔44に流入する。

本実施例では、噴射孔入口44iの中心44ioおよび噴射孔出口44oの中心44ooが上述したように配置されているため、円錐台となる燃料噴射孔44の側面(内周面)44sとスワール付与室底面46bとのなす角(燃料噴射孔44の入口角度)は、図9のθ1およびθ2のような角度になる。θ1は領域D1側の入口角度(第1の入口角度)であり、本実施例では中心44ioと交点P1とを結ぶ線分上に構成される入口角度である。θ2は領域D2側の入口角度(第2の入口角度)であり、本実施例では直線L1を、中心44ioを越えて領域D2側に延長した延長線上に構成される入口角度である。

直線L1側の入口角度(第1の入口角度)θ1は90度よりも大きく、延長線側の入口角度(第2の入口角度)θ2は90度よりも小さい。また、燃料噴射孔44は上流側から下流側に向かって拡径する形状を成すため、θ1とθ2との和は180度未満であるように構成する。θ1は入口角度の最大値であり、θ2は入口角度の最小値である。従って、本実施例では、入口角度の最大値θ1は90度よりも大きく、入口角度θ2は90度よりも小さく、最大値θ1と最小値θ2との和は180度未満である。なお、入口角度の最大値θ1と最小値θ2とは、噴射孔入口44iの円周方向に離間した位置であって、噴射孔入口44iの中心44ioを挟んで対向する位置(反対側)に構成される。

入口角度θ1の部分又はその近傍で燃料噴射孔44に流入する燃料流れF1は、燃料噴射孔44の内周面44sから剥離する領域BA1を小さくすることができる。一方、入口角度θ2の部分又はその近傍で燃料噴射孔44に流入する燃料流れF2は、燃料噴射孔44の内周面44sから剥離する領域BA2が大きくなる。本実施例では、スワール付与室46を流れる燃料の主流は、燃料流れF1となるため、燃料噴射孔44の内周面44sからの剥離領域を小さくすることができる。

本実施例では、噴射孔入口44iの中心44ioと噴射孔出口44oの中心44ooとを通る燃料噴射孔44の軸線44xは、図8上において、中心線CL44i2および中心線CL44o2と重なり、直線L1と一直線上に並ぶ。本実施例では、側壁46aは中心角が略360°の範囲に形成されているため、このような配置とすることで、スワール付与室46を流れる燃料主流の、燃料噴射孔44の内周面44sからの剥離領域を小さくすることができる。

図7乃至図9で説明した構成および燃料流れを整理すると、本実施例は以下の構成を備える。

スワール通路41はノズルプレート8上に4組設けられている。弁軸線1xと交差する直線(第4の直線)Ldによりノズルプレート8を第3の領域D3と第4の領域D4とに分割した場合に、4組のスワール通路41のうち、2組のスワール通路41は第3の領域D3に配置され、他の2組のスワール通路41は第4の領域D4に配置されている。

第3の領域D3に配置された2組のスワール通路41は、それぞれの連通路45が180°異なる方向に延設されている。第4の領域D4に配置された2組のスワール通路41は、それぞれの連通路が180°異なる方向に延設されている。

第3の領域D3に配置された2組のスワール通路41および第4の領域D4に配置された2組のスワール通路41は、それぞれの連通路45の中心線CL45が相互に平行になるように構成されると共に、スワール付与室46の第1の領域D1が第2の領域D2に対して第4の直線Ldに近い側に配置されている。

図10は、燃料噴射弁1のノズルプレート8の変更例を示す図であり、軸線1x方向の一端側(上流側)から見た平面図である。

図10に示すように、中央室42を設けない構成であってもよい。この場合、スワール通路41が複数設けられる構成にあっては、各スワール通路41はそれぞれが独立しており、中央室42を介して連通されない構成になる。スワール通路41は、その上流端が直接、弁座部材7の下流開口部48に連通される。

上述した構成により、本実施例では、旋回力を弱めることにより噴霧の広がりを抑制して噴霧角を小さくした2方向噴霧を形成することができる。さらに液膜を薄くすることができるので噴霧の微粒化を向上することができる。さらに剥離領域を小さくすることにより燃料噴射孔44内の薄く安定した液膜を形成することができるので、噴霧の微粒化をより向上することができる。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

1x…燃料噴射弁1の軸線、8…ノズルプレート、41…スワール通路、42…中央室、44…燃料噴射孔、44i…噴射孔入口(上流端)、44o噴射孔出口(下流端)、44s…燃料噴射孔44の内周面、44x…燃料噴射孔44の軸線、45…連通路(横方向通路)、46…スワール付与室、46a…スワール付与室46の側壁、46b…スワール付与室46の底部(底面)、CL44i1,CL44i2…噴射孔入口44iの中心44ioを通る中心線、CL44o1,CL44o2…噴射孔出口44oの中心44ooを通る中心線、CL45…連通路45の中心線、D1…スワール付与室46を中心線CL44i1によって2つの領域に分けた場合の一方の領域、D2…スワール付与室46を中心線CL44i1によって2つの領域に分けた場合の他方の領域、D3…弁軸線1xと交差する直線(第4の直線)Ldによりノズルプレート8を分割した一方の領域(第3の領域)、D4…弁軸線1xと交差する直線(第4の直線)Ldによりノズルプレート8を分割した他方の領域(第4の領域)、L1…噴射孔入口44iの中心44ioからスワール付与室46の側壁46aまでの長さが最大となる直線、Lc…側壁46aに接する接線、P1…直線L1と側壁46aとの交点、V46a…接線Lcの方向ベクトル、V46a1…方向ベクトルV46aの第1の方向成分、V46a2…方向ベクトルV46aの第2の方向成分、θ1…中心44ioと交点P1とを結ぶ線分上に構成される入口角度、θ2…直線L1を、中心44ioを越えて領域D2側に延長した延長線上に構成される入口角度。