JP5812050B2

JP5812050B2 - 燃料噴射弁

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Publication number: JP5812050B2
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Authority: JP
Inventors: 夏樹杉山
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Filing date: 2013-07-25
Publication date: 2015-11-11
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Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来、噴孔プレートを備えた燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。噴孔プレートは、プレート厚み方向に貫通する複数の噴孔を有している。噴孔は、噴孔プレートの一側に開口する燃料流入口から噴孔プレートの他側に開口する楕円形状の燃料流出口へ向けて徐々に流路断面積が大きくなるよう拡がって形成されている。

噴孔は、噴孔の軸線を含む燃料流出口の短軸に沿った断面において、噴孔の内壁面部がなす第１の角度と、噴孔の軸線を含む燃料流出口の長軸に沿った断面において、噴孔の内壁面部がなす第２の角度とを有している。噴孔は、第２の角度が第１の角度よりも大きくなるよう形成されている。

よって、上述の燃料噴射弁は、噴孔プレートの噴孔を経て外部へ噴射される燃料を、燃料流出口の長軸方向に拡げて、燃料の微粒化を促進することができる。

特開２０１３−８７７５７号公報

上述の燃料噴射弁は、噴孔から外部へ噴射される燃料の微粒化が図れるため、燃料噴射弁が装着されているエンジンの吸気ポートの内壁面部への燃料の付着が低減し、吸気弁が開いたときに燃焼室内への燃料の導入が促進される。これにより、上述の燃料噴射弁は、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量（排出ガス中のＨＣ含有量）を抑えることができる。

しかしながら、上述の燃料噴射弁は、噴孔から外部へ噴射される燃料が微粒化し過ぎると、燃料が燃焼室に到達する前に気化してしまい、燃料が気化した分だけ体積効率が低くなり、エンジン出力が低下することが懸念される。

そこで、本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、従来のものと比較して、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を低減するとともに、エンジン出力の向上を図れる燃料噴射弁を提供することを目的としている。

本発明に係る燃料噴射弁は、上記目的を達成するため、（１）弁孔を備えた弁ボディと、前記弁孔を開閉するよう前記弁ボディの内部に設けた弁体と、前記弁孔を覆うよう弁ボディに設けた噴孔プレートとを備え、前記噴孔プレートに、プレート厚み方向に貫通する第１噴孔および第２噴孔を形成した燃料噴射弁であって、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記弁ボディに向けて開口する入側開口端部と前記弁ボディの反対側に向けて開口する出側開口端部とを有し、前記第１噴孔は、噴孔プレートの中心側に穿設され、前記第２噴孔は、前記第１噴孔よりも噴孔プレートの径方向外方側に穿設され、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記噴孔プレートに対する平面視において、入側開口端部が長軸および短軸を有するオーバル状に形成され、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、流路断面が入側開口端部から出側開口端部に向けて拡がるよう形成され、前記第１噴孔は、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔長軸角をなすとともに、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔短軸角をなし、前記第２噴孔は、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第２噴孔長軸角をなすとともに、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向き合う内壁面部が互いに第２噴孔短軸角をなし、前記噴孔プレートは、前記第１噴孔短軸角が前記第１噴孔長軸角よりも大きく、かつ前記第２噴孔短軸角が前記第２噴孔長軸角よりも大きくなるよう構成されるとともに、前記第１噴孔短軸角が前記第２噴孔短軸角よりも小さく、かつ前記第１噴孔長軸角と前記第２噴孔長軸角とが略等しくなるよう構成されている。

本発明の燃料噴射弁は、噴孔プレートの第１噴孔の内壁面部がなす第１噴孔短軸角が、噴孔プレートの第２噴孔の内壁面部がなす第２噴孔短軸角よりも小さくなっている。このため、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径が、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に大きくなる。すなわち、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギが、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギに比べて相対的に大きくなる。

これにより、本発明の燃料噴射弁は、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径が、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に小さくなる。よって、本発明の燃料噴射弁は、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を低減することができる。また、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の貫徹力が、微細化促進用噴孔から外部へ噴射される燃料の貫徹力に比べて相対的に大きくなる。よって、本発明の燃料噴射弁は、燃料が燃焼室に到達する前に気化せず、エンジン出力の向上を図ることができる。

また、本発明に係る燃料噴射弁は、上記目的を達成するため、（２）弁孔を備えた弁ボディと、前記弁孔を開閉するよう前記弁ボディの内部に設けた弁体と、前記弁孔を覆うよう弁ボディに設けた噴孔プレートとを備え、前記噴孔プレートに、プレート厚み方向に貫通する第１噴孔および第２噴孔を形成した燃料噴射弁であって、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記弁ボディに向けて開口する入側開口端部と前記弁ボディの反対側に向けて開口する出側開口端部とを有し、前記第１噴孔は、噴孔プレートの中心側に穿設され、前記第２噴孔は、前記第１噴孔よりも噴孔プレートの径方向外方側に穿設され、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記噴孔プレートに対する平面視において、入側開口端部が長軸および短軸を有するオーバル状に形成され、前記第１噴孔および前記第２噴孔は、流路断面が入側開口端部から出側開口端部に向けて拡がるよう形成され、前記第１噴孔は、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔長軸角をなすとともに、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔短軸角をなし、前記第２噴孔は、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第２噴孔長軸角をなすとともに、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向き合う内壁面部が互いに第２噴孔短軸角をなし、前記噴孔プレートは、前記第１噴孔短軸角が前記第１噴孔長軸角よりも大きく、かつ前記第２噴孔短軸角が前記第２噴孔長軸角よりも大きくなるよう構成されるとともに、前記第１噴孔短軸角が前記第２噴孔短軸角よりも小さくなるよう構成されている。

本発明の燃料噴射弁は、噴孔プレートの第１噴孔における第１噴孔短軸角が第１噴孔長軸角よりも大きくなっている。このため、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料について、入側開口端部の長軸方向の燃料液膜の厚さが薄くなるとともに、燃料液膜が入側開口端部の短軸方向に十分に拡がり、燃料の微粒化を促進することができる。

また、本発明の燃料噴射弁は、噴孔プレートの第２噴孔における第２噴孔短軸角が第２噴孔長軸角よりも大きくなっている。このため、本発明の燃料噴射弁は、第２噴孔から外部へ噴射される燃料について、入側開口端部の長軸方向の燃料液膜の厚さが薄くなるとともに、燃料液膜が入側開口端部の短軸方向に十分に拡がり、燃料の微粒化を促進することができる。

さらに、本発明の燃料噴射弁は、噴孔プレートの第１噴孔における第１噴孔短軸角が、噴孔プレートの第２噴孔における第２噴孔短軸角よりも小さくなっている。このため、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径が、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に大きくなる。すなわち、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギが、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギに比べて相対的に大きくなる。

これにより、本発明の燃料噴射弁は、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径が、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に小さくなる。よって、本発明の燃料噴射弁は、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を低減することができる。また、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の貫徹力が、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の貫徹力に比べて相対的に大きくなる。よって、本発明の燃料噴射弁は、燃料が燃焼室に到達する前に気化せず、エンジン出力の向上を図ることができる。

上記（１）または（２）に記載の燃料噴射弁において、（３）前記噴孔プレートは、前記第１噴孔の入側開口端部の流路断面積が、前記第２噴孔の入側開口端部の流路断面積よりも大きくなるよう構成されている。

本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔の入側開口端部の流路断面積が、第２噴孔の入側開口端部の流路断面積よりも大きくなっている。このため、燃料噴射弁は、第１噴孔の内部における燃料液膜が、第２噴孔の内部における燃料液膜に比べて相対的に厚くなり、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径が、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に大きくなる。すなわち、本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギが、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の運動エネルギに比べて相対的に大きくなる。

上記（１）ないし（２）に記載の燃料噴射弁において、（４）前記噴孔プレートは、前記第１噴孔および前記第２噴孔の貫通方向が、前記第１噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲と前記第２噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲とが重ならないよう構成されている。

本発明の燃料噴射弁は、第１噴孔および第２噴孔の貫通方向が、第１噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲と第２噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲とが重ならないようになっている。このため、本発明の燃料噴射弁は、空気の粘性に起因して、第１噴孔から外部へ噴射される燃料の流れに、第２噴孔から外部へ噴射される燃料の流れが引き込まれる現象が生じる。

本発明によれば、従来のものと比較して、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を低減するとともに、エンジン出力の向上を図れる燃料噴射弁を提供することができる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の構造を示す模式図であり、図１（ａ）は燃料噴射弁の先端部の縦断面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ１−Ａ１断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。本発明の実施形態に係る燃料噴射弁における噴孔プレートの底面視図である。本発明の実施形態に係る燃料噴射弁の燃料噴霧範囲を示す模式図であり、図３（ａ）は燃料噴射弁の先端部の正面視図、図３（ｂ）は燃料噴射弁の先端部の側面視図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。本発明の実施形態に係る燃料噴射弁および比較例の燃料噴射弁における燃料の平均粒径分布を対比するグラフである。本発明の実施形態に係る燃料噴射弁および比較例の燃料噴射弁における燃料噴霧範囲の外縁部分における燃料の平均粒径を対比するグラフである。本発明の実施形態に係る燃料噴射弁および比較例の燃料噴射弁における燃料の噴霧長を対比するグラフである。

以下、本発明に係る燃料噴射弁の実施形態について、図面を用いて説明する。

本実施形態に係る燃料噴射弁１は、図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、弁ボディ１０、弁体２０および噴孔プレート３０を備えている。

弁ボディ１０は、中空構造体であり、図中上下に延びる燃料供給通路１１と、燃料供給通路１１の下端部に連通して下向きに開口する弁孔１２を有している。燃料供給通路１１には、図示していないポンプにより加圧された燃料が送給されるようになっている。弁孔１２の内周面部は、下方に向けて内径がテーパ状に縮小するよう形成され、弁座１３となっている。

弁体２０は、上下方向に延びる棒状体であり、弁ボディ１０の内部に同軸に配置されている。弁体２０の下端部は、下方に向けて外径がテーパ状に縮小するよう形成されている。このテーパ部分の最も外径が大きい個所の全周は、弁座１３の最小内径よりも大径のシール部２１として、弁ボディ１０の弁座１３に接するようになっている。

弁体２０は、図示していないスプリングおよびソレノイドコイル等で構成される弁駆動装置により上下方向へ移動し、シール部２１が弁座１３に接したときに、弁ボディ１０の弁孔１２を閉止するようになっている。

スプリングは、弁体２０を弁ボディ１０に対して下向きに押圧するようになっている。すなわち、弁体２０は、ソレノイドコイルが励磁されていないと、スプリングの復原力により下方へ向けて押圧され、シール部２１が弁ボディ１０の弁座１３に接した状態となるため、燃料供給通路１１と弁孔１２との連通を遮断することになる。

ソレノイドコイルは、スプリングの復原力に抗して弁体２０を引き上げるようになっている。すなわち、弁体２０は、ソレノイドコイルが励磁されると、磁気吸引力により引き上げられ、シール部２１が弁ボディ１０の弁座１３から離れた状態となるため、燃料供給通路１１と弁孔１２とを連通させることになる。

噴孔プレート３０は、図２に示すように、プレート厚み方向に貫通する第１噴孔３１および第２噴孔３２を有し、弁孔１２を覆うよう弁ボディ１０の下端部に溶接等によって取り付けられている。

第１噴孔３１は、弁ボディ１０に向けて開口する入側開口端部３１ａと、弁ボディ１０の反対側に向けて開口する出側開口端部３１ｂとを有している。第２噴孔３２は、弁ボディ１０に向けて開口する入側開口端部３２ａと、弁ボディ１０の反対側に向けて開口する出側開口端部３２ｂとを有している。第１噴孔３１は、噴孔プレート３０の中心側に２つ穿設され、第２噴孔３２は、第１噴孔３１よりも噴孔プレート３０の径方向外方側に８つ穿設されている（図２参照）。

第１噴孔３１は、噴孔プレート３０に対する平面視において、入側開口端部３１ａが、長軸Ｘ１および短軸Ｙ１を有するオーバル状に形成され、出側開口端部３１ｂが、長軸Ｘ２および短軸Ｙ２を有するオーバル状に形成されている。また、第１噴孔３１は、出側開口端部３１ｂの中心が入側開口端部３１ａの中心よりも噴孔プレート３０の径方向外方側に位置するようになっている。

本実施形態に係る燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０の平面視における第１噴孔３１の入側開口端部３１ａおよび出側開口端部３１ｂの形状を、オーバル状の一例である楕円形としている。ここで、オーバル状とは、楕円形、卵形、長円形等のような、少なくとも１つの軸に線対称な閉じた曲線に限定されるものではなく、線対称ではない閉じた曲線も含むものとする。

第１噴孔３１は、入側開口端部３１ａの長軸Ｘ１が噴孔プレート３０の中心側から径方向外方側に向けて延び、出側開口端部３１ｂの短軸Ｙ２が噴孔プレート３０の中心側から径方向外方側に向けて延びている。第１噴孔３１は、流路断面が入側開口端部３１ａから出側開口端部３１ｂに向けてテーパ状に拡がるよう形成されており、第１の角度（第１噴孔長軸角）θ１と第２の角度θ２（第１噴孔短軸角）とを有している（図１（ａ）、図１（ｂ）参照）。

第１の角度θ１とは、第１噴孔３１の軸線Ｚ１および第１噴孔３１の入側開口端部３１ａの長軸Ｘ１に沿った断面において、第１噴孔３１の相対する内壁面部がなす角度である。第２の角度θ２とは、第１噴孔３１の軸線Ｚ１および第１噴孔３１の入側開口端部３１ａの短軸Ｙ１に沿った断面において、第１噴孔３１の相対する内壁面部がなす角度である。

第２噴孔３２は、噴孔プレート３０に対する平面視において、入側開口端部３２ａが、長軸Ｘ３および短軸Ｙ３を有するオーバル状に形成され、出側開口端部３２ｂが、長軸Ｘ４および短軸Ｙ４を有するオーバル状に形成されている。また、第２噴孔３２は、出側開口端部３２ｂの中心が入側開口端部３２ａの中心よりも噴孔プレート３０の径方向外方側に位置するようになっている。

本実施形態に係る燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０の平面視における第２噴孔３２の入側開口端部３２ａおよび出側開口端部３２ｂの形状を、オーバル状の一例である楕円形としている。ここで、オーバル状とは、楕円形、卵形、長円形等のような、少なくとも１つの軸に線対称な閉じた曲線に限定されるものではなく、線対称ではない閉じた曲線も含むものとする。

第２噴孔３２は、入側開口端部３２ａの長軸Ｘ３が噴孔プレート３０の中心側から径方向外方側に向けて延び、出側開口端部３２ｂの短軸Ｙ４が噴孔プレート３０の中心側から径方向外方側に向けて延びている。第２噴孔３２は、流路断面が入側開口端部３２ａから出側開口端部３２ｂに向けてテーパ状に拡がるよう形成されており、第３の角度θ３（第２噴孔長軸角）と第４の角度θ４（第２噴孔短軸角）とを有している（図１（ａ）、図１（ｃ）参照）。

第３の角度θ３とは、第２噴孔３２の軸線Ｚ２および第２噴孔３２の入側開口端部３２ａの長軸Ｘ３に沿った断面において、第２噴孔３２の相対する内壁面部がなす角度である。第４の角度θ４とは、第２噴孔３２の軸線Ｚ２および第２噴孔３２の入側開口端部３２ａの短軸Ｙ３に沿った断面において、第２噴孔３２の相対する内壁面部がなす角度である。

噴孔プレート３０は、第１噴孔３１における第２の角度θ２が第１の角度θ１よりも大きくなり、第２噴孔３２における第４の角度θ４が第３の角度θ３よりも大きくなるよう構成されている。さらに、噴孔プレート３０は、第１噴孔３１における第２の角度θ２が第２噴孔３２における第４の角度θ４よりも小さくなるよう構成されている。また、噴孔プレート３０は、第１噴孔３１における第１の角度θ１と第２噴孔３２における第３の角度θ３と略等しくなるよう構成されている。

噴孔プレート３０は、第１噴孔３１の入側開口端部３１ａの流路断面積が第２噴孔３２の入側開口端部３２ａの流路断面積よりも大きくなるよう構成されている。また、噴孔プレート３０は、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、第１噴孔３１から噴射される燃料の噴霧範囲Ｆ１および第２噴孔３２から噴射される燃料の噴霧範囲Ｆ２が平面視において重ならないよう構成されている。これは、第１噴孔３１および第２噴孔３２の貫通方向を適宜設定することにより達成できる。

次に、本実施形態に係る燃料噴射弁１の作用を説明する。

燃料噴射弁１は、ガソリンの吸気ポートに組み付けられており、弁ボディ１０の燃料供給通路１１に、図示していないポンプから燃料が送給されている状態で燃料の噴射を行うようになっている。

燃料噴射弁１は、図示していない弁駆動装置によって弁体２０が引き上げられると、燃料供給通路１１の燃料が、弁座１３と弁体２０の下端部の外周面部との間隙、および弁孔１２を経て第１噴孔３１と第２噴孔３２とに流入する。これにより、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１と第２噴孔３２とから吸気ポートへ向けて燃料を噴射する。

燃料噴射弁１は、図示していない弁駆動装置によって弁体２０が押し下げられると、燃料供給通路１１と弁孔１２との連通を遮断する。これにより、燃料噴射弁１は、吸気ポートに対する目燃料の噴射を中断する。

燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０の第１噴孔３１における第２の角度θ２が第１の角度θ１よりも大きくなっている。このため、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料について、入側開口端部３１ａの長軸Ｘ１方向の燃料液膜の厚さが薄くなるとともに、燃料液膜が入側開口端部３１ａの短軸Ｙ１方向に拡がり、燃料の微粒化を促進することができる。

また、燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０の第２噴孔３２における第４の角度θ４が第３の角度θ３よりも大きくなっている。このため、燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料について、入側開口端部３２ａの長軸Ｘ３方向の燃料液膜の厚さが薄くなるとともに、燃料液膜が入側開口端部３２ａの短軸Ｙ３方向に拡がり、燃料の微粒化を促進することができる。

さらに、燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０の第１噴孔３１における第２の角度θ２が、噴孔プレート３０の第２噴孔３２における第４の角度θ４よりも大きくなっている。このため、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の粒径が、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に大きくなる。すなわち、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の運動エネルギが、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の運動エネルギに比べて相対的に大きくなる。

これにより、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の貫徹力が、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の貫徹力に比べて相対的に大きくなる。また、燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の粒径が、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に小さくなる。

また、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１の入側開口端部３１ａの流路断面積が、第２噴孔３２の入側開口端部３２ａの流路断面積よりも大きくなっている。このため、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１の内部における燃料液膜が、第２噴孔３２の内部における燃料液膜に比べて相対的に厚くなり、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の粒径が、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に大きくなる。すなわち、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の運動エネルギが、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の運動エネルギに比べて相対的に大きくなる。

燃料噴射弁１は、第１噴孔３１の出側開口端部３１ｂの中心が、入側開口端部３１ａの中心よりも噴孔プレート３０の径方向外方側に位置している。このため、燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴霧される燃料の拡散範囲が拡がる。また、燃料噴射弁１は、第２噴孔３２の出側開口端部３２ｂの中心が、入側開口端部３２ａの中心よりも噴孔プレート３０の径方向外方側に位置している。このため、燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部へ噴霧される燃料の拡散範囲が拡がる。

燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０に対する第１噴孔３１および第２噴孔３２の貫通方向が、第１噴孔３１から噴射される燃料の噴霧範囲Ｆ１と第２噴孔３２から噴射される燃料の噴霧範囲Ｆ２とが重ならないようになっている。このため、燃料噴射弁１は、空気の粘性に起因して、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の流れに、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の流れが引き込まれる現象が生じる。

発明者は、本実施形態に係る燃料噴射弁１と比較例の燃料噴射弁とについて対比したところ、以下のような知見を得た。ここで、比較例の燃料噴射弁とは、上述の噴孔プレート３０に第２噴孔３２だけを８つ穿設して、第１噴孔３１を省いた構成を有し、燃料流量を本実施形態に係る燃料噴射弁１と同一条件にしたものである。

図４において、実線は本実施形態に係る燃料噴射弁１から噴射される燃料の平均粒径分布を表し、破線は比較例の燃料噴射弁から噴射される燃料の平均粒径分布を表している。本実施形態に係る燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０に第１噴孔３１を穿設しているため、比較例の燃料噴射弁と比べると、燃料噴霧領域の中心部における燃料の平均粒径が大きくなる。これにより、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、比較例の燃料噴射弁よりも噴射される燃料の貫徹力が大きくなる。

また、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、燃料流量が比較例の燃料噴射弁と同一条件であるため、第２噴孔３２の流路断面積が、第１噴孔３１の流路断面積を差し引いた分だけ、比較例の燃料噴射弁の第２噴孔の流路断面積よりも小さくなる。したがって、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の粒径が、比較例の燃料噴射弁の第２噴孔から外部へ噴出される燃料の粒径に比べて相対的に小さくなる。

図５、図６は、本実施形態に係る燃料噴射弁１および比較例の燃料噴射弁を用いた実測結果に基づくものである。本実施形態に係る燃料噴射弁１は、図５に示すように、燃料噴霧領域の外縁部分における燃料の平均粒径が比較例の燃料噴射弁と略同等であった。また、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、噴孔プレート３０に穿設された第１噴孔３１により燃料の貫徹力が大きくなっているため、燃料の噴霧長が比較例の燃料噴射弁よりも長くなった。

このように、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の粒径が、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の粒径に比べて相対的に小さくなる。すなわち、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、第２噴孔３２から外部に噴射される燃料の微粒化が図れるため、吸気ポートの内壁面部への燃料の付着が低減し、吸気弁が開いたときに燃焼室内への燃料の導入が促進される。よって、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を抑えることができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、第１噴孔３１から外部へ噴射される燃料の貫徹力が、第２噴孔３２から外部へ噴射される燃料の貫徹力に比べて相対的に大きくなる。すなわち、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、燃料が燃焼室に到達する前に気化せず、エンジン出力の向上を図ることができる。

なお、本発明に係る燃料噴射弁の技術的範囲は、上述した実施の形態に限定されるものでなく、本発明の範囲を逸脱しない限り、特許請求の範囲に記載した各構成要素の種々の変更を含むものである。

以上のように、本発明に係る燃料噴射弁は、エンジンの冷間始動時におけるＨＣ排出量を低減するとともに、エンジン出力の向上を図れるという効果を有し、ポートインジェクションシステムを採用するガソリンエンジンに有用である。

１…燃料噴射弁、１０…弁ボディ、１２…弁孔、２０…弁体、３０…噴孔プレート、３１…第１噴孔、３１ａ…入側開口端部（第１噴孔の入側開口端部）、３１ｂ…出側開口端部（第１噴孔の出側開口端部）、３２…第２噴孔、３２ａ…入側開口端部（第２噴孔の入側開口端部）、３２ｂ…出側開口端部（第２噴孔の出側開口端部）、Ｆ１…噴霧範囲（第１噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲）、Ｆ２…噴霧範囲（第２噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲）、Ｘ１…長軸（第１噴孔の入側開口端部の長軸）、Ｘ３…長軸（第２噴孔の入側開口端部の長軸）、Ｙ１…短軸（第１噴孔の入側開口端部の短軸）、Ｙ３…短軸（第２噴孔の入側開口端部の短軸）、Ｚ１…軸線（第１噴孔の軸線）、Ｚ２…軸線（第２噴孔の軸線）、θ１…第１の角度（第１噴孔長軸角）、θ２…第２の角度（第１噴孔短軸角）、θ３…第３の角度（第２噴孔長軸角）、θ４…第４の角度（第２噴孔短軸角）

Claims

弁孔を備えた弁ボディと、
前記弁孔を開閉するよう前記弁ボディの内部に設けた弁体と、
前記弁孔を覆うよう弁ボディに設けた噴孔プレートとを備え、
前記噴孔プレートに、プレート厚み方向に貫通する第１噴孔および第２噴孔を形成した燃料噴射弁であって、
前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記弁ボディに向けて開口する入側開口端部と前記弁ボディの反対側に向けて開口する出側開口端部とを有し、
前記第１噴孔は、噴孔プレートの中心側に穿設され、前記第２噴孔は、前記第１噴孔よりも噴孔プレートの径方向外方側に穿設され、
前記第１噴孔および前記第２噴孔は、前記噴孔プレートに対する平面視において、入側開口端部が長軸および短軸を有するオーバル状に形成され、
前記第１噴孔および前記第２噴孔は、流路断面が入側開口端部から出側開口端部に向けて拡がるよう形成され、
前記第１噴孔は、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔長軸角をなすとともに、前記第１噴孔の軸線を含む前記第１噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第１噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第１噴孔短軸角をなし、
前記第２噴孔は、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の長軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向かい合う内壁面部が互いに第２噴孔長軸角をなすとともに、前記第２噴孔の軸線を含む前記第２噴孔の入側開口端部の短軸に沿った断面において、前記第２噴孔の向き合う内壁面部が互いに第２噴孔短軸角をなし、
前記噴孔プレートは、前記第１噴孔短軸角が前記第１噴孔長軸角よりも大きく、かつ前記第２噴孔短軸角が前記第２噴孔長軸角よりも大きくなるよう構成されるとともに、前記第１噴孔短軸角が前記第２噴孔短軸角よりも小さく、かつ前記第１噴孔長軸角と前記第２噴孔長軸角とが略等しくなるよう構成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
前記噴孔プレートは、前記第１噴孔の入側開口端部の流路断面積が、前記第２噴孔の入側開口端部の流路断面積よりも大きくなるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
前記噴孔プレートは、前記第１噴孔および前記第２噴孔の貫通方向が、前記第１噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲と前記第２噴孔から噴射される燃料の噴霧範囲とが重ならないよう構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。