燃料噴射装置
【課題】燃料噴射装置から燃料を噴射するに当たり、燃料流に旋回流を形成させて燃料噴射時の分散性を向上させる。この旋回流の形成に当たり、従来よりも加工精度を低くしても旋回流を発生させることのできる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】噴射ノズル１６の構造を、複数の燃料通路３０と、複数の燃料通路３０に連通する噴射開口部３２から構成する。さらに、燃料通路３０の中心線が噴射開口部３２の壁面に交わるように燃料通路３０が噴射開口部３２に連通される。燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流は、噴射開口部３２の壁面に衝突することにより、当該壁面に沿って流れる２次流れが形成される。この２次流れ同士の相互作用によって旋回流が形成される。
【解決手段】噴射ノズル１６の構造を、複数の燃料通路３０と、複数の燃料通路３０に連通する噴射開口部３２から構成する。さらに、燃料通路３０の中心線が噴射開口部３２の壁面に交わるように燃料通路３０が噴射開口部３２に連通される。燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流は、噴射開口部３２の壁面に衝突することにより、当該壁面に沿って流れる２次流れが形成される。この２次流れ同士の相互作用によって旋回流が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等の内燃機関には燃焼室が設けられており、この燃焼室に直接または間接に燃料を噴射する装置としてインジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が知られている。インジェクタは燃料を微粒化（霧化）した状態で噴射する。噴射された燃料は燃焼室または燃焼室に接続された吸気管において空気と混合される。燃焼室へ導入された混合気は燃焼室の点火プラグによって燃焼される。
【０００３】
インジェクタから噴射される燃料の噴射量は、車両の制御を行うエンジンコントロールユニットと呼ばれる制御部によって定められる。制御部では、トルク要求に基づいてエンジン出力を定め、エンジン出力に基づいて混合気の空燃比を設定している。さらに吸気管に設けられたエアフローメータから吸気管に送られる空気量を検知し、制御部は、設定された空燃比と検知された空気量とから燃料の噴射量を算出している。
【０００４】
ここで、インジェクタから噴射された燃料が均一に分散しない（分散性が悪い）と、混合気において燃料と空気の分布が不均一になる。例えば混合気中に燃料の濃い部分と薄い部分とが生じる。つまり、混合気中に制御部が設定した空燃比とは異なる部分が生じる。その結果、制御部が設定した空燃比と異なる空燃比で混合気が燃焼されることから、制御部が設定したエンジン出力が得られないことになる。
【０００５】
そこで、インジェクタから噴射される燃料の分散性を向上させる技術が従来から知られている。例えば特許文献１においては、燃料流に旋回流を発生させることにより燃料流の分散性を向上させている。
【０００６】
特許文献１においては、インジェクタのノズル構造を、二個の燃料通路と、当該二個の燃料通路が合流する合流噴孔から構成している。各燃料通路を通る燃料流は合流噴孔で衝突する。燃料流同士の衝突により、噴射方向に沿って流れる一次流れの他に合流噴孔の壁面に向かう二次流れが発生する。合流噴孔の壁面は円形状をしており、二次流れが合流噴孔の壁面に沿って流れることで二次流れは旋回流となる。この旋回流の遠心力により噴射方向に対して垂直な速度成分が付与され、分散性の高い燃料流がインジェクタのノズルから噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２５５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術においては、旋回流を発生させるために２つの燃料流を衝突させる必要がある。２つの燃料流を衝突させるためには各燃料通路の中心線を正確に交差させる必要がある。燃料通路は長さ、幅ともに数１００μｍという微少な構造であり、さらにインジェクタのノズル部分は高温、高圧に耐え得るために高剛性の、すなわち加工の困難な材料から構成されており、燃料通路の中心線を交差させるには高い加工精度が要求される。その結果、生産コストの増加や生産性の低下を招いていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、燃料タンクに接続された燃料流入路と、燃料流入路と連通し、燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた、燃料噴射装置に関するものである。噴射ノズルは、燃料通路と、噴射開口部とを備え、燃料通路は、燃料流入路に連通されるとともに、燃料通路の中心線が噴射開口部の壁面に交わるようにして噴射開口部に連通されている。
【００１０】
また、上記発明において、好適には、燃料通路は複数設けられ、燃料通路から流出した燃料流が噴射開口部の壁面に衝突することにより、壁面に沿う２次流れが形成され、燃料通路の各々は、２次流れ同士の相互作用により旋回流を形成し得るように噴射開口部に連通されている。
【００１１】
また、上記発明において、好適には、隣接する燃料通路は、噴射開口部に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように噴射開口部に連通され、互いに異なる流れ方向の燃料流から生じた２次流れ同士の相互作用により旋回流が形成される。
【００１２】
また、上記発明において、好適には、噴射開口部の壁面は、対向する内壁面を有し、内壁面の各々には、複数の燃料通路が並べて連通され、対向する内壁面の１つに連通された燃料通路は、対向する内壁面の他方に連通された燃料通路に対して、燃料通路が並べられた配列方向に互いにオフセットされている。
【００１３】
また、上記発明において、好適には、燃料通路の配列方向の幅Ｗに対して、対向する内壁面の１つに連通された燃料通路の中心線と、対向する内壁面の他方に連通された燃料通路の中心線との、配列方向の距離Ｄが、Ｄ≧Ｗとなるように複数の燃料通路が配置されている。
【００１４】
また、上記発明において、好適には、内壁面に連通された複数の燃料通路のうち、配列方向における両端の燃料通路は、配列方向外側に向かって傾斜するように連通されている。
【００１５】
また、上記発明において、好適には、噴射開口部の壁面は、対向する内壁面を備え、内壁面のいずれか一方には、複数の燃料通路が内壁面に沿って並んで連通され、燃料通路が並べられた配列方向について、隣り合う燃料通路の離間距離が、前記配列方向における前記燃料通路の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように燃料通路が配列されている。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、従来よりも加工精度を低くしても旋回流を発生させることのできる燃料噴射装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る燃料噴射装置の全体構造を例示する図である。
【図２】燃料噴射装置の噴射ノズル構造を例示する図である。
【図３】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図４】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図５】燃料流の衝突角を説明する図である。
【図６】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図７】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図８】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図９】旋回流の形成過程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に、本実施形態に係る燃料噴射装置を示す。燃料噴射装置１０は、燃料タンク（図示せず）と接続されている。さらに燃料噴射装置１０と燃料タンクとの間には、燃料を加圧するためのフューエルポンプ（図示せず）が接続されている。フューエルポンプによって燃料は４〜１３ＭＰａ程度に加圧され、燃料噴射装置１０に供給される。
【００１９】
燃料噴射装置１０は内部が中空構造の略円柱形状のケーシング１２を備えている。ケーシング１２の後端部、つまり噴射側とは対向する側には燃料タンク（図示せず）から燃料の供給を受ける燃料供給口１４が備えられている。さらに、ケーシング１２の先端部には燃料を噴射する噴射ノズル１６が形成されている。
【００２０】
ケーシング１２内には噴射ノズル１６に対する開閉動作を行うニードル弁１８が設けられている。図１はニードル弁１８が開状態のときを示している。また、ケーシング１２の内周面とニードル弁１８との間には隙間が形成され、この隙間が燃料流入路２０となる。ニードル弁１８が開状態のとき、燃料流入路２０は噴射ノズル１６と連通する。このとき、燃料供給口１４から供給された燃料は燃料流入路２０を経由して噴射ノズル１６から噴射される。
【００２１】
ニードル弁１８の先端部２２は先細りのテーパ形状となっており、この先端部２２の形状に適合する着座部２４がケーシング１２内周面の先端部に設けられている。ニードル弁１８の先端部２２が着座部２４に当接することで燃料流入路２０と噴射ノズル１６との連通が遮断される。すなわち、ニードル弁１８の先端部２２が着座部２４に当接した状態が閉状態となり、ニードル弁１８が着座部２４から引き上げられた状態が開状態となる。なお、ニードル弁１８の先端部２２とケーシング１２の着座部２４との隙間は、燃料噴射装置１０に燃料を噴射させる量に応じて決められる。例えば噴射流量を１４ｍｍ３／ｍｓにしたい場合、先端部２２と着座部２４の隙間は約５０μｍに設計される。
【００２２】
さらにニードル弁１８の周囲にはニードル弁１８を着座部２４側に付勢するリターンスプリング２６が設けられている。ニードル弁１８にはばね受け部２７が設けられ、ばね受け部２７がリターンスプリング２６からの力を受けることにより、ニードル弁１８が付勢される。リターンスプリング２６の付勢力は数十ニュートン程度になるように設計されている。
【００２３】
また、ニードル弁１８の周囲にはソレノイドコイル２８が設けられている。さらにニードル弁１８には金属等の磁性材料からなるプランジャーコア２９が設けられている。ソレノイドコイル２８に電流を流すことによりソレノイドコイル２８周辺に磁界が発生し、この磁界によってプランジャーコア２９が引き付けられる。例えば１Ａのパルス電流をソレノイドコイル２８に流すと、プランジャーコア２９を引きつける力は数十ニュートンになる。
【００２４】
プランジャーコア２９が引き付けられることによりニードル弁１８はリターンスプリング２６の付勢に抗して着座部２４から引き上げられる。これによりニードル弁１８が開状態となる。ソレノイドコイル２８への電流の供給を止めるとニードル弁１８はリターンスプリング２６に付勢されて再び着座部２４に当接する、すなわち閉状態となる。したがって、ソレノイドコイル２８に電流を供給する時間を制御することでニードル弁１８の開閉を制御することができる。なお、図１においてはニードル弁１８の昇降動作をソレノイドコイル２８によって行っているが、これに代えてニードル弁１８をピエゾ素子からなるピエゾスタックに接続し、ピエゾ素子の圧電効果によりニードル弁１８の昇降動作を行うようにしても良い。車両の統合的な制御を行う制御部であるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）は、ソレノイドコイル２８やピエゾスタックに対する電流供給時間を制御することによりニードル弁１８の開閉を制御し、噴射ノズル１６からの燃料噴射量を制御している。通電時間はミリセカンド単位で行われており、例えば１〜５ｍｓの範囲で決められる。
【００２５】
上述したように、燃料噴射装置１０には４〜１３ＭＰａ程度の高圧の燃料が供給される。また、ニードル弁１８は数億回にも及ぶ開閉動作に耐える必要がある。そこで、ケーシング１２およびニードル弁は焼入れを施されたステンレス系の材料等、剛性の高い材料から製作される。また、数十ニュートンのリターンスプリング２６の付勢力および４〜１３ＭＰａの燃料圧力に抗してニードル弁１８を素早く引き上げる必要があるため、ソレノイドコイル２８のコアおよびその周辺には透磁性の高い電磁ステンレスなどの材料が設けられている。
【００２６】
次に、噴射ノズル１６の詳細な構造について説明する。噴射ノズル１６の構造を図２に示す。図２の上段には噴射ノズル１６の縦断面図が示され、下段には噴射ノズル１６の横断面図が示されている。なお、以下では燃料噴射装置１０の中心軸２５（図１参照）に平行な平面による断面図を縦断面図と呼び、中心軸２５に垂直な平面による断面図を横断面図と呼ぶ。
【００２７】
噴射ノズル１６は燃料流入路２０に連通する燃料通路３０を有している。この燃料通路３０は複数個設けられており、図２下段に示すようにケーシング１２の先端部の内周面には燃料通路３０の始端開口３１が複数個形成されている。
【００２８】
さらに、噴射ノズル１６は燃料通路３０と連通する噴射開口部３２を有している。この噴射開口部３２において複数の燃料通路３０を通過した燃料流が合流し、合流した燃料流が噴射開口部３２の噴射開口３４から噴射される。
【００２９】
図２下段に示すように、噴射開口部３２の壁面は対向する内壁面４０、４２と、これら内壁面４０、４２を繋ぐ短内壁面４４、４６とから構成されている。燃料通路３０は、内壁面４０、４４から噴射開口部３２に連通している。図２上段に示されているように、内壁面４０、４２には燃料通路３０の終端開口４８が形成されている。
【００３０】
また、燃料通路３０は、当該燃料通路３０の中心線Ｃ（図２下段）が噴射開口部３２の壁面に交わるようにして噴射開口部３２に連通している。つまり、燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流が、噴射開口部３２の壁面に衝突し得るように燃料通路３０が噴射開口部３２に連通されている。
【００３１】
さらに、隣接して配置される燃料通路３０は、噴射開口部３２に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように噴射開口部３２に連通されている。燃料通路３０は対向する内壁面４０、４２の長手方向（燃料噴射装置１０の中心軸２５に垂直な方向）に沿って並んで形成されている。さらに、内壁面４０に連通される燃料通路３０の各々は、対向する内壁面４２に連通された燃料通路３０に対して、燃料通路３０が並べられた配列方向についてオフセットされて内壁面４０に連通されている。ここで、「オフセット」とは、対向する燃料通路３０の中心線Ｃが交わらずに互いにずれた位置にあることを意味している。図２下段に示すように、燃料通路３０の終端開口４８は内壁面４０、４２の長手方向に沿って並んで形成されている。さらに内壁面４０の終端開口４８は、対面する内壁面４２に形成された終端開口４８に対し、内壁面の長手方向にオフセットされて形成されている。
【００３２】
加えて、燃料通路３０の配列方向における、対向する燃料通路３０の中心線間の距離をオフセット幅Ｄと呼ぶことにすると、燃料通路３０の、配列方向における幅Ｗに対してＤ≧Ｗとなるようにオフセット幅Ｄが定められている。このようにオフセット幅Ｄを定めることで、それぞれの燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流はすれ違うようにして流れる。したがって燃料流は他の燃料通路３０からの燃料流と衝突することなく内壁面４０、４２に到達することができる。なお、図２においては燃料通路３０の幅Ｗは何れも等しく形成されているが、それぞれの燃料通路３０の幅Ｗをそれぞれ異なるようにしてもよい。
【００３３】
図３に燃料通路３０および噴射開口部３２の射視図を示す。燃料通路３０の終端開口４８（図２参照）を通過した燃料流は噴射開口部３２の内壁面４０、４２に衝突する。このとき、図３に示すように、燃料流は噴射開口３４に向かう１次流れと内壁面４０、４２に沿って流れる２次流れとが生じる。
【００３４】
内壁面４０の終端開口４８から流入した燃料流４９は対向する内壁面４２に衝突し、噴射開口３４に向かう１次流れ５０と内壁面４２に沿って流れる２次流れ５２が生じる。２次流れ５２は内壁面４２に沿って流れた後に内壁面４２の終端開口４８から流入した燃料流５３に巻き込まれる。
【００３５】
一方、内壁面４２の終端開口４８から流入した燃料流５２は対向する内壁面４０に衝突し、噴射開口３４に向かう１次流れ５４と内壁面４０に沿って流れる２次流れが生じる。この２次流れは短内壁面４６に向かって流れる２次流れ５６とこれに対向する方向に流れる２次流れ５８から構成される。２次流れ５８は内壁面４０に沿って流れた後に内壁面４０の終端開口４８から流入した燃料流４９に巻き込まれる。
【００３６】
このように、内壁面４０に沿って流れる２次流れ５８は内壁面４０から流入した燃料流４９に巻き込まれて内壁面４２に向かう。一方、内壁面４２に沿って流れる２次流れ５２は内壁面４２から流入した燃料流５３に巻き込まれて内壁面４０に向かう。この両者の流れの相互作用により旋回流が形成される。すなわち流れ方向が逆方向である２つの２次流れが隣り合って流れることにより旋回流が形成される。
【００３７】
また、短内壁面４６に向かって流れる２次流れ５６は内壁面４０→短内壁面４６→内壁面４２に沿って流れる。この３つの壁面を繋げるとコ字状となり、２次流れ５６がこれらの壁面に沿って流れることで２次流れ５６も旋回流となる。
【００３８】
図４に示すように、２次流れから旋回流６０が形成され、当該旋回流６０が１次流れ５０（図３参照）の周囲に形成される。これにより１次流れ５０には噴射方向に対して垂直な速度成分が付与される。その結果、燃料流は拡散しながら噴射開口３４（図２参照）から噴射される。このように、本実施形態においては燃料流を内壁面４０、４２に衝突させることで旋回流を形成している。したがって、燃料通路を形成する際には対面する燃料通路と中心線が一致しないように燃料通路をオフセットさせればよい。この加工は燃料通路の中心線同士を交差させる従来技術に比べて容易に行うことができる。つまり従来要求されていた加工精度よりも低い加工精度で旋回流を形成する噴射ノズルを製作することができる。そのため、従来技術に比べて生産性が向上し、生産コストの低減につながる。
【００３９】
ここで、図５に示すように、１次流れ５０と２次流れ５２の割合は、内壁面４０、４２と内壁面４０、４２に向かう燃料流６２との成す角（衝突角）に応じて変化する。図５に示す様に、衝突角θが１８０°に近づくにつれて２次流れ５２に対する１次流れ５０の割合は増加する。他方、衝突角θが９０°に近づくにつれて１次流れ５０に対する２次流れ５２の割合は増加する。１次流れ５０は燃料流の貫徹力に影響し、また２次流れ５２は燃料流の拡散力に影響する。１次流れ５０の割合が過多になると燃料流の拡散効果が低減するから、混合気中の燃料の均一性は低下する。一方、２次流れ５２の割合が過多になると燃料流の貫徹力が減少し、燃料流は噴射ノズル１６近傍にのみ分布することになり、この場合においても混合気中の燃料の均一性は低下する。また、衝突角θが１８０°に近づくほど噴射開口部２１における２次流れ５２の回転数（旋回数）は少なくなり、１次流れ５０に噴射方向に対する垂直方向の速度成分を付与し難くなる。これらのことを考慮して衝突角θ、すなわち、噴射開口部３２の内壁面４０、４２に対する燃料通路３０の中心線の角度を定めることが好ましい。
【００４０】
例えば燃料通路３０の終端開口４８から噴射開口部３２の噴射開口３４まで２次流れ５２が１／２回転〜３／２回転できるように噴射角θを設定する場合、噴射開口部３２の噴射開口３４までの距離をＬ（図２上段参照）とすると、下記数式１に基づいて噴射角θが定められる。
【００４１】
【数１】
【００４２】
なお、図２〜４においては、燃料通路３０の配置につき、対向する燃料通路３０から流入する燃料流同士の衝突を防ぐため、対向する燃料通路３０の終端開口４８同士が重ならないように燃料通路３０をオフセットして配置していたが、対向する燃料通路３０の終端開口４８の一部が重なるように終端開口４８を形成し、燃料流の一部を意図的に衝突させるように燃料通路３０を配置しても良い。
【００４３】
図６には対向する燃料通路３０からの燃料流の一部が互いに衝突するように燃料通路３０を配置した噴射ノズル１６が開示されている。図６においては、対向する燃料通路３０の終端開口４８の一部が重なり、かつ、対向する燃料通路３０の中心線Ｃ同士が交わらないように各燃料通路３０のオフセット幅Ｄ（燃料通路３０の配列方向における、燃料通路３０の中心線同士の距離）を定めている。すなわち、燃料通路３０の配列方向における、個々の燃料通路３０の幅Ｗに対し、０＜Ｄ＜Ｗとの条件でオフセット幅を定めている。ここで、燃料通路３０の幅Ｗは何れも等しいものとする。
【００４４】
燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流の一部は、対向する燃料通路３０から流入した燃料流の一部と衝突し、他の一部はそのまま内壁面４０、４２に向かう。つまり燃料流には対向する燃料流と衝突して堰き止められる部分とそのまま直進する部分とが発生する。堰き止められた燃料流はより圧力の低い方向に流れようとして、対向する燃料流の直進流れ（内壁面に向かう流れ）に移動する。この移動の結果、燃料通路３０の終端開口４８の縁部近傍に小規模の旋回流６６が発生する。また、燃料流同士が衝突しない部分については図５と同様に旋回流６０が発生する。この旋回流６０、６６の発生により、燃料流の分散性が向上する。
【００４５】
また、図２〜６に示す実施形態では、燃料通路３０の配列方向に対して、燃料通路３０の中心線Ｃが垂直となるように燃料通路３０を配置していたが、図７に示すように、燃料通路３０の配列方向から見て両端、すなわち、噴射開口部３２の短内壁面４４、４６に最も近い燃料通路６８の設置角度を燃料通路３０の配列方向外側、すなわち、短内壁面４４、４６に向かうように傾斜して形成しても良い。上述したように、２次流れが短内壁面４４、４６に沿って流れることで旋回流７０が発生する。全ての燃料通路３０が配列方向に対して垂直に形成されている場合、短内壁面４４、４６部分で形成される旋回流７０は２つの対向する燃料流から形成される旋回流６０と比べて流量が少なくなる。つまり旋回流の流量に偏りが生じる。そこで図７に示す実施形態においては燃料通路３０の配列方向から見て両端にある燃料通路３０を、配列方向外側に向かって傾斜させて連通させ、短内壁面４４、４６に向かう２次流れの流量を増加させている。これにより旋回流の流量の偏りが緩和される。例えば、配列方向に垂直な角度を０°に取ると、傾斜角αは、下記数式２に基づいて定められる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
また、図２〜７に示す実施形態では、燃料通路３０の流路断面積が始端から終端まで変わらない形状を採ったが、図８に示すように、始端から終端に向かって流路断面積が減少するテーパ形状に燃料通路３０を形成しても良い。また、噴射開口部３２の形状について、燃料通路３０の終端開口４８（図２参照）が設けられた位置から噴射開口３４に向かって通路段面積が増加する逆テーパ形状に噴射開口部３２を形成しても良い。
【００４８】
燃料通路３０をテーパ形状とし、噴射開口部３２を逆テーパ形状とすることで、各燃料通路３０の終端開口４８の総面積は、各燃料通路３０の始端開口３１の総面積および噴射開口部３２の噴射開口３４の面積よりも小さくなる。ここで、燃料流の流量をＱ、燃料流の速度をＶ、流路の断面積をＡとすると、流量ＱはＱ＝ＡＶで表すことができる。燃料通路３０を通過する燃料流の流量がどの位置においても変わらないとすると、燃料通路３０を通過する燃料流の速度Ｖは流路面積Ａが最小である終端開口４８で最大となる。燃料流の速度を高めることで強い旋回流を形成し、拡散性をより高めることが可能となる。
【００４９】
さらに、図１〜８に示す実施形態では、対向する２つの燃料流から旋回流を形成していたが、この形態に限らない。例えば図９に示すように、噴射開口部３２の対向する内壁面４０、４２のうち片方のみに燃料通路３０の終端開口４８を設けるようにしても良い。この形態によれば、内壁面４２の終端開口４８から噴射開口部３２に流入した燃料流７２は対向する内壁面４０に衝突する。衝突によって発生した２次流れ７４は内壁面４０に沿って流れる。一方、燃料流７２に隣接する燃料流７６から発生した２次流れ７８は、内壁面４０に沿って、２次流れ７４の流れ方向とは逆の方向に流れる。その後、２次流れ７４、７８が衝突し、これにより内壁面４２に向かう流れが生じる。この２次流れ７４、７８の衝突により旋回流が形成される。すなわち、それぞれの２次流れの相互作用によって旋回流が形成される。
【００５０】
ここで、燃料通路３０の間隔が広すぎると２次流れの衝突が弱くなり、旋回流を形成することができなくなる。そこで本実施形態においては、燃料通路３０が並べられた配列方向について、隣り合う燃料通路３０の離間距離Ｄ１を、燃料通路３０の配列方向の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように配列して内壁面４２に連通させている。燃料通路３０の間隔を定めることで旋回流を確実に形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 燃料噴射装置、１２ ケーシング、１４ 燃料供給口、１６ 噴射ノズル、１８ ニードル弁、２０ 燃料流入路、２２ 先端部、２４ 着座部、２５ 中心軸、２６ リターンスプリング、２７ ばね受け部、２８ ソレノイドコイル、２９ プランジャーコア、３０ 燃料通路、３１ 始端開口、３２ 噴射開口部、３４ 噴射開口、３８ 燃料噴射装置の中心軸、４０ 内壁面、４２ 対向する内壁面、４４ 短内壁面、４６ 対向する短内壁面、４８ 終端開口、６０ 旋回流、６２ 燃料流。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン等の内燃機関には燃焼室が設けられており、この燃焼室に直接または間接に燃料を噴射する装置としてインジェクタと呼ばれる燃料噴射装置が知られている。インジェクタは燃料を微粒化（霧化）した状態で噴射する。噴射された燃料は燃焼室または燃焼室に接続された吸気管において空気と混合される。燃焼室へ導入された混合気は燃焼室の点火プラグによって燃焼される。
【０００３】
インジェクタから噴射される燃料の噴射量は、車両の制御を行うエンジンコントロールユニットと呼ばれる制御部によって定められる。制御部では、トルク要求に基づいてエンジン出力を定め、エンジン出力に基づいて混合気の空燃比を設定している。さらに吸気管に設けられたエアフローメータから吸気管に送られる空気量を検知し、制御部は、設定された空燃比と検知された空気量とから燃料の噴射量を算出している。
【０００４】
ここで、インジェクタから噴射された燃料が均一に分散しない（分散性が悪い）と、混合気において燃料と空気の分布が不均一になる。例えば混合気中に燃料の濃い部分と薄い部分とが生じる。つまり、混合気中に制御部が設定した空燃比とは異なる部分が生じる。その結果、制御部が設定した空燃比と異なる空燃比で混合気が燃焼されることから、制御部が設定したエンジン出力が得られないことになる。
【０００５】
そこで、インジェクタから噴射される燃料の分散性を向上させる技術が従来から知られている。例えば特許文献１においては、燃料流に旋回流を発生させることにより燃料流の分散性を向上させている。
【０００６】
特許文献１においては、インジェクタのノズル構造を、二個の燃料通路と、当該二個の燃料通路が合流する合流噴孔から構成している。各燃料通路を通る燃料流は合流噴孔で衝突する。燃料流同士の衝突により、噴射方向に沿って流れる一次流れの他に合流噴孔の壁面に向かう二次流れが発生する。合流噴孔の壁面は円形状をしており、二次流れが合流噴孔の壁面に沿って流れることで二次流れは旋回流となる。この旋回流の遠心力により噴射方向に対して垂直な速度成分が付与され、分散性の高い燃料流がインジェクタのノズルから噴射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２５５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術においては、旋回流を発生させるために２つの燃料流を衝突させる必要がある。２つの燃料流を衝突させるためには各燃料通路の中心線を正確に交差させる必要がある。燃料通路は長さ、幅ともに数１００μｍという微少な構造であり、さらにインジェクタのノズル部分は高温、高圧に耐え得るために高剛性の、すなわち加工の困難な材料から構成されており、燃料通路の中心線を交差させるには高い加工精度が要求される。その結果、生産コストの増加や生産性の低下を招いていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願発明は、燃料タンクに接続された燃料流入路と、燃料流入路と連通し、燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた、燃料噴射装置に関するものである。噴射ノズルは、燃料通路と、噴射開口部とを備え、燃料通路は、燃料流入路に連通されるとともに、燃料通路の中心線が噴射開口部の壁面に交わるようにして噴射開口部に連通されている。
【００１０】
また、上記発明において、好適には、燃料通路は複数設けられ、燃料通路から流出した燃料流が噴射開口部の壁面に衝突することにより、壁面に沿う２次流れが形成され、燃料通路の各々は、２次流れ同士の相互作用により旋回流を形成し得るように噴射開口部に連通されている。
【００１１】
また、上記発明において、好適には、隣接する燃料通路は、噴射開口部に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように噴射開口部に連通され、互いに異なる流れ方向の燃料流から生じた２次流れ同士の相互作用により旋回流が形成される。
【００１２】
また、上記発明において、好適には、噴射開口部の壁面は、対向する内壁面を有し、内壁面の各々には、複数の燃料通路が並べて連通され、対向する内壁面の１つに連通された燃料通路は、対向する内壁面の他方に連通された燃料通路に対して、燃料通路が並べられた配列方向に互いにオフセットされている。
【００１３】
また、上記発明において、好適には、燃料通路の配列方向の幅Ｗに対して、対向する内壁面の１つに連通された燃料通路の中心線と、対向する内壁面の他方に連通された燃料通路の中心線との、配列方向の距離Ｄが、Ｄ≧Ｗとなるように複数の燃料通路が配置されている。
【００１４】
また、上記発明において、好適には、内壁面に連通された複数の燃料通路のうち、配列方向における両端の燃料通路は、配列方向外側に向かって傾斜するように連通されている。
【００１５】
また、上記発明において、好適には、噴射開口部の壁面は、対向する内壁面を備え、内壁面のいずれか一方には、複数の燃料通路が内壁面に沿って並んで連通され、燃料通路が並べられた配列方向について、隣り合う燃料通路の離間距離が、前記配列方向における前記燃料通路の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように燃料通路が配列されている。
【発明の効果】
【００１６】
本願発明によれば、従来よりも加工精度を低くしても旋回流を発生させることのできる燃料噴射装置を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る燃料噴射装置の全体構造を例示する図である。
【図２】燃料噴射装置の噴射ノズル構造を例示する図である。
【図３】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図４】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図５】燃料流の衝突角を説明する図である。
【図６】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図７】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図８】旋回流の形成過程を説明する図である。
【図９】旋回流の形成過程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に、本実施形態に係る燃料噴射装置を示す。燃料噴射装置１０は、燃料タンク（図示せず）と接続されている。さらに燃料噴射装置１０と燃料タンクとの間には、燃料を加圧するためのフューエルポンプ（図示せず）が接続されている。フューエルポンプによって燃料は４〜１３ＭＰａ程度に加圧され、燃料噴射装置１０に供給される。
【００１９】
燃料噴射装置１０は内部が中空構造の略円柱形状のケーシング１２を備えている。ケーシング１２の後端部、つまり噴射側とは対向する側には燃料タンク（図示せず）から燃料の供給を受ける燃料供給口１４が備えられている。さらに、ケーシング１２の先端部には燃料を噴射する噴射ノズル１６が形成されている。
【００２０】
ケーシング１２内には噴射ノズル１６に対する開閉動作を行うニードル弁１８が設けられている。図１はニードル弁１８が開状態のときを示している。また、ケーシング１２の内周面とニードル弁１８との間には隙間が形成され、この隙間が燃料流入路２０となる。ニードル弁１８が開状態のとき、燃料流入路２０は噴射ノズル１６と連通する。このとき、燃料供給口１４から供給された燃料は燃料流入路２０を経由して噴射ノズル１６から噴射される。
【００２１】
ニードル弁１８の先端部２２は先細りのテーパ形状となっており、この先端部２２の形状に適合する着座部２４がケーシング１２内周面の先端部に設けられている。ニードル弁１８の先端部２２が着座部２４に当接することで燃料流入路２０と噴射ノズル１６との連通が遮断される。すなわち、ニードル弁１８の先端部２２が着座部２４に当接した状態が閉状態となり、ニードル弁１８が着座部２４から引き上げられた状態が開状態となる。なお、ニードル弁１８の先端部２２とケーシング１２の着座部２４との隙間は、燃料噴射装置１０に燃料を噴射させる量に応じて決められる。例えば噴射流量を１４ｍｍ３／ｍｓにしたい場合、先端部２２と着座部２４の隙間は約５０μｍに設計される。
【００２２】
さらにニードル弁１８の周囲にはニードル弁１８を着座部２４側に付勢するリターンスプリング２６が設けられている。ニードル弁１８にはばね受け部２７が設けられ、ばね受け部２７がリターンスプリング２６からの力を受けることにより、ニードル弁１８が付勢される。リターンスプリング２６の付勢力は数十ニュートン程度になるように設計されている。
【００２３】
また、ニードル弁１８の周囲にはソレノイドコイル２８が設けられている。さらにニードル弁１８には金属等の磁性材料からなるプランジャーコア２９が設けられている。ソレノイドコイル２８に電流を流すことによりソレノイドコイル２８周辺に磁界が発生し、この磁界によってプランジャーコア２９が引き付けられる。例えば１Ａのパルス電流をソレノイドコイル２８に流すと、プランジャーコア２９を引きつける力は数十ニュートンになる。
【００２４】
プランジャーコア２９が引き付けられることによりニードル弁１８はリターンスプリング２６の付勢に抗して着座部２４から引き上げられる。これによりニードル弁１８が開状態となる。ソレノイドコイル２８への電流の供給を止めるとニードル弁１８はリターンスプリング２６に付勢されて再び着座部２４に当接する、すなわち閉状態となる。したがって、ソレノイドコイル２８に電流を供給する時間を制御することでニードル弁１８の開閉を制御することができる。なお、図１においてはニードル弁１８の昇降動作をソレノイドコイル２８によって行っているが、これに代えてニードル弁１８をピエゾ素子からなるピエゾスタックに接続し、ピエゾ素子の圧電効果によりニードル弁１８の昇降動作を行うようにしても良い。車両の統合的な制御を行う制御部であるエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）は、ソレノイドコイル２８やピエゾスタックに対する電流供給時間を制御することによりニードル弁１８の開閉を制御し、噴射ノズル１６からの燃料噴射量を制御している。通電時間はミリセカンド単位で行われており、例えば１〜５ｍｓの範囲で決められる。
【００２５】
上述したように、燃料噴射装置１０には４〜１３ＭＰａ程度の高圧の燃料が供給される。また、ニードル弁１８は数億回にも及ぶ開閉動作に耐える必要がある。そこで、ケーシング１２およびニードル弁は焼入れを施されたステンレス系の材料等、剛性の高い材料から製作される。また、数十ニュートンのリターンスプリング２６の付勢力および４〜１３ＭＰａの燃料圧力に抗してニードル弁１８を素早く引き上げる必要があるため、ソレノイドコイル２８のコアおよびその周辺には透磁性の高い電磁ステンレスなどの材料が設けられている。
【００２６】
次に、噴射ノズル１６の詳細な構造について説明する。噴射ノズル１６の構造を図２に示す。図２の上段には噴射ノズル１６の縦断面図が示され、下段には噴射ノズル１６の横断面図が示されている。なお、以下では燃料噴射装置１０の中心軸２５（図１参照）に平行な平面による断面図を縦断面図と呼び、中心軸２５に垂直な平面による断面図を横断面図と呼ぶ。
【００２７】
噴射ノズル１６は燃料流入路２０に連通する燃料通路３０を有している。この燃料通路３０は複数個設けられており、図２下段に示すようにケーシング１２の先端部の内周面には燃料通路３０の始端開口３１が複数個形成されている。
【００２８】
さらに、噴射ノズル１６は燃料通路３０と連通する噴射開口部３２を有している。この噴射開口部３２において複数の燃料通路３０を通過した燃料流が合流し、合流した燃料流が噴射開口部３２の噴射開口３４から噴射される。
【００２９】
図２下段に示すように、噴射開口部３２の壁面は対向する内壁面４０、４２と、これら内壁面４０、４２を繋ぐ短内壁面４４、４６とから構成されている。燃料通路３０は、内壁面４０、４４から噴射開口部３２に連通している。図２上段に示されているように、内壁面４０、４２には燃料通路３０の終端開口４８が形成されている。
【００３０】
また、燃料通路３０は、当該燃料通路３０の中心線Ｃ（図２下段）が噴射開口部３２の壁面に交わるようにして噴射開口部３２に連通している。つまり、燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流が、噴射開口部３２の壁面に衝突し得るように燃料通路３０が噴射開口部３２に連通されている。
【００３１】
さらに、隣接して配置される燃料通路３０は、噴射開口部３２に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように噴射開口部３２に連通されている。燃料通路３０は対向する内壁面４０、４２の長手方向（燃料噴射装置１０の中心軸２５に垂直な方向）に沿って並んで形成されている。さらに、内壁面４０に連通される燃料通路３０の各々は、対向する内壁面４２に連通された燃料通路３０に対して、燃料通路３０が並べられた配列方向についてオフセットされて内壁面４０に連通されている。ここで、「オフセット」とは、対向する燃料通路３０の中心線Ｃが交わらずに互いにずれた位置にあることを意味している。図２下段に示すように、燃料通路３０の終端開口４８は内壁面４０、４２の長手方向に沿って並んで形成されている。さらに内壁面４０の終端開口４８は、対面する内壁面４２に形成された終端開口４８に対し、内壁面の長手方向にオフセットされて形成されている。
【００３２】
加えて、燃料通路３０の配列方向における、対向する燃料通路３０の中心線間の距離をオフセット幅Ｄと呼ぶことにすると、燃料通路３０の、配列方向における幅Ｗに対してＤ≧Ｗとなるようにオフセット幅Ｄが定められている。このようにオフセット幅Ｄを定めることで、それぞれの燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流はすれ違うようにして流れる。したがって燃料流は他の燃料通路３０からの燃料流と衝突することなく内壁面４０、４２に到達することができる。なお、図２においては燃料通路３０の幅Ｗは何れも等しく形成されているが、それぞれの燃料通路３０の幅Ｗをそれぞれ異なるようにしてもよい。
【００３３】
図３に燃料通路３０および噴射開口部３２の射視図を示す。燃料通路３０の終端開口４８（図２参照）を通過した燃料流は噴射開口部３２の内壁面４０、４２に衝突する。このとき、図３に示すように、燃料流は噴射開口３４に向かう１次流れと内壁面４０、４２に沿って流れる２次流れとが生じる。
【００３４】
内壁面４０の終端開口４８から流入した燃料流４９は対向する内壁面４２に衝突し、噴射開口３４に向かう１次流れ５０と内壁面４２に沿って流れる２次流れ５２が生じる。２次流れ５２は内壁面４２に沿って流れた後に内壁面４２の終端開口４８から流入した燃料流５３に巻き込まれる。
【００３５】
一方、内壁面４２の終端開口４８から流入した燃料流５２は対向する内壁面４０に衝突し、噴射開口３４に向かう１次流れ５４と内壁面４０に沿って流れる２次流れが生じる。この２次流れは短内壁面４６に向かって流れる２次流れ５６とこれに対向する方向に流れる２次流れ５８から構成される。２次流れ５８は内壁面４０に沿って流れた後に内壁面４０の終端開口４８から流入した燃料流４９に巻き込まれる。
【００３６】
このように、内壁面４０に沿って流れる２次流れ５８は内壁面４０から流入した燃料流４９に巻き込まれて内壁面４２に向かう。一方、内壁面４２に沿って流れる２次流れ５２は内壁面４２から流入した燃料流５３に巻き込まれて内壁面４０に向かう。この両者の流れの相互作用により旋回流が形成される。すなわち流れ方向が逆方向である２つの２次流れが隣り合って流れることにより旋回流が形成される。
【００３７】
また、短内壁面４６に向かって流れる２次流れ５６は内壁面４０→短内壁面４６→内壁面４２に沿って流れる。この３つの壁面を繋げるとコ字状となり、２次流れ５６がこれらの壁面に沿って流れることで２次流れ５６も旋回流となる。
【００３８】
図４に示すように、２次流れから旋回流６０が形成され、当該旋回流６０が１次流れ５０（図３参照）の周囲に形成される。これにより１次流れ５０には噴射方向に対して垂直な速度成分が付与される。その結果、燃料流は拡散しながら噴射開口３４（図２参照）から噴射される。このように、本実施形態においては燃料流を内壁面４０、４２に衝突させることで旋回流を形成している。したがって、燃料通路を形成する際には対面する燃料通路と中心線が一致しないように燃料通路をオフセットさせればよい。この加工は燃料通路の中心線同士を交差させる従来技術に比べて容易に行うことができる。つまり従来要求されていた加工精度よりも低い加工精度で旋回流を形成する噴射ノズルを製作することができる。そのため、従来技術に比べて生産性が向上し、生産コストの低減につながる。
【００３９】
ここで、図５に示すように、１次流れ５０と２次流れ５２の割合は、内壁面４０、４２と内壁面４０、４２に向かう燃料流６２との成す角（衝突角）に応じて変化する。図５に示す様に、衝突角θが１８０°に近づくにつれて２次流れ５２に対する１次流れ５０の割合は増加する。他方、衝突角θが９０°に近づくにつれて１次流れ５０に対する２次流れ５２の割合は増加する。１次流れ５０は燃料流の貫徹力に影響し、また２次流れ５２は燃料流の拡散力に影響する。１次流れ５０の割合が過多になると燃料流の拡散効果が低減するから、混合気中の燃料の均一性は低下する。一方、２次流れ５２の割合が過多になると燃料流の貫徹力が減少し、燃料流は噴射ノズル１６近傍にのみ分布することになり、この場合においても混合気中の燃料の均一性は低下する。また、衝突角θが１８０°に近づくほど噴射開口部２１における２次流れ５２の回転数（旋回数）は少なくなり、１次流れ５０に噴射方向に対する垂直方向の速度成分を付与し難くなる。これらのことを考慮して衝突角θ、すなわち、噴射開口部３２の内壁面４０、４２に対する燃料通路３０の中心線の角度を定めることが好ましい。
【００４０】
例えば燃料通路３０の終端開口４８から噴射開口部３２の噴射開口３４まで２次流れ５２が１／２回転〜３／２回転できるように噴射角θを設定する場合、噴射開口部３２の噴射開口３４までの距離をＬ（図２上段参照）とすると、下記数式１に基づいて噴射角θが定められる。
【００４１】
【数１】
【００４２】
なお、図２〜４においては、燃料通路３０の配置につき、対向する燃料通路３０から流入する燃料流同士の衝突を防ぐため、対向する燃料通路３０の終端開口４８同士が重ならないように燃料通路３０をオフセットして配置していたが、対向する燃料通路３０の終端開口４８の一部が重なるように終端開口４８を形成し、燃料流の一部を意図的に衝突させるように燃料通路３０を配置しても良い。
【００４３】
図６には対向する燃料通路３０からの燃料流の一部が互いに衝突するように燃料通路３０を配置した噴射ノズル１６が開示されている。図６においては、対向する燃料通路３０の終端開口４８の一部が重なり、かつ、対向する燃料通路３０の中心線Ｃ同士が交わらないように各燃料通路３０のオフセット幅Ｄ（燃料通路３０の配列方向における、燃料通路３０の中心線同士の距離）を定めている。すなわち、燃料通路３０の配列方向における、個々の燃料通路３０の幅Ｗに対し、０＜Ｄ＜Ｗとの条件でオフセット幅を定めている。ここで、燃料通路３０の幅Ｗは何れも等しいものとする。
【００４４】
燃料通路３０から噴射開口部３２に流入した燃料流の一部は、対向する燃料通路３０から流入した燃料流の一部と衝突し、他の一部はそのまま内壁面４０、４２に向かう。つまり燃料流には対向する燃料流と衝突して堰き止められる部分とそのまま直進する部分とが発生する。堰き止められた燃料流はより圧力の低い方向に流れようとして、対向する燃料流の直進流れ（内壁面に向かう流れ）に移動する。この移動の結果、燃料通路３０の終端開口４８の縁部近傍に小規模の旋回流６６が発生する。また、燃料流同士が衝突しない部分については図５と同様に旋回流６０が発生する。この旋回流６０、６６の発生により、燃料流の分散性が向上する。
【００４５】
また、図２〜６に示す実施形態では、燃料通路３０の配列方向に対して、燃料通路３０の中心線Ｃが垂直となるように燃料通路３０を配置していたが、図７に示すように、燃料通路３０の配列方向から見て両端、すなわち、噴射開口部３２の短内壁面４４、４６に最も近い燃料通路６８の設置角度を燃料通路３０の配列方向外側、すなわち、短内壁面４４、４６に向かうように傾斜して形成しても良い。上述したように、２次流れが短内壁面４４、４６に沿って流れることで旋回流７０が発生する。全ての燃料通路３０が配列方向に対して垂直に形成されている場合、短内壁面４４、４６部分で形成される旋回流７０は２つの対向する燃料流から形成される旋回流６０と比べて流量が少なくなる。つまり旋回流の流量に偏りが生じる。そこで図７に示す実施形態においては燃料通路３０の配列方向から見て両端にある燃料通路３０を、配列方向外側に向かって傾斜させて連通させ、短内壁面４４、４６に向かう２次流れの流量を増加させている。これにより旋回流の流量の偏りが緩和される。例えば、配列方向に垂直な角度を０°に取ると、傾斜角αは、下記数式２に基づいて定められる。
【００４６】
【数２】
【００４７】
また、図２〜７に示す実施形態では、燃料通路３０の流路断面積が始端から終端まで変わらない形状を採ったが、図８に示すように、始端から終端に向かって流路断面積が減少するテーパ形状に燃料通路３０を形成しても良い。また、噴射開口部３２の形状について、燃料通路３０の終端開口４８（図２参照）が設けられた位置から噴射開口３４に向かって通路段面積が増加する逆テーパ形状に噴射開口部３２を形成しても良い。
【００４８】
燃料通路３０をテーパ形状とし、噴射開口部３２を逆テーパ形状とすることで、各燃料通路３０の終端開口４８の総面積は、各燃料通路３０の始端開口３１の総面積および噴射開口部３２の噴射開口３４の面積よりも小さくなる。ここで、燃料流の流量をＱ、燃料流の速度をＶ、流路の断面積をＡとすると、流量ＱはＱ＝ＡＶで表すことができる。燃料通路３０を通過する燃料流の流量がどの位置においても変わらないとすると、燃料通路３０を通過する燃料流の速度Ｖは流路面積Ａが最小である終端開口４８で最大となる。燃料流の速度を高めることで強い旋回流を形成し、拡散性をより高めることが可能となる。
【００４９】
さらに、図１〜８に示す実施形態では、対向する２つの燃料流から旋回流を形成していたが、この形態に限らない。例えば図９に示すように、噴射開口部３２の対向する内壁面４０、４２のうち片方のみに燃料通路３０の終端開口４８を設けるようにしても良い。この形態によれば、内壁面４２の終端開口４８から噴射開口部３２に流入した燃料流７２は対向する内壁面４０に衝突する。衝突によって発生した２次流れ７４は内壁面４０に沿って流れる。一方、燃料流７２に隣接する燃料流７６から発生した２次流れ７８は、内壁面４０に沿って、２次流れ７４の流れ方向とは逆の方向に流れる。その後、２次流れ７４、７８が衝突し、これにより内壁面４２に向かう流れが生じる。この２次流れ７４、７８の衝突により旋回流が形成される。すなわち、それぞれの２次流れの相互作用によって旋回流が形成される。
【００５０】
ここで、燃料通路３０の間隔が広すぎると２次流れの衝突が弱くなり、旋回流を形成することができなくなる。そこで本実施形態においては、燃料通路３０が並べられた配列方向について、隣り合う燃料通路３０の離間距離Ｄ１を、燃料通路３０の配列方向の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように配列して内壁面４２に連通させている。燃料通路３０の間隔を定めることで旋回流を確実に形成することが可能となる。
【符号の説明】
【００５１】
１０ 燃料噴射装置、１２ ケーシング、１４ 燃料供給口、１６ 噴射ノズル、１８ ニードル弁、２０ 燃料流入路、２２ 先端部、２４ 着座部、２５ 中心軸、２６ リターンスプリング、２７ ばね受け部、２８ ソレノイドコイル、２９ プランジャーコア、３０ 燃料通路、３１ 始端開口、３２ 噴射開口部、３４ 噴射開口、３８ 燃料噴射装置の中心軸、４０ 内壁面、４２ 対向する内壁面、４４ 短内壁面、４６ 対向する短内壁面、４８ 終端開口、６０ 旋回流、６２ 燃料流。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクに接続された燃料流入路と、前記燃料流入路と連通し、燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた、燃料噴射装置であって、
前記噴射ノズルは、燃料通路と、噴射開口部とを備え、
前記燃料通路は、前記燃料流入路に連通されるとともに、前記燃料通路の中心線が前記噴射開口部の壁面に交わるようにして前記噴射開口部に連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射装置であって、前記燃料通路は複数設けられ、
前記燃料通路から流出した燃料流が前記噴射開口部の前記壁面に衝突することにより、前記壁面に沿う２次流れが形成され、
前記燃料通路の各々は、前記２次流れ同士の相互作用により旋回流を形成し得るように前記噴射開口部に連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射装置であって、
隣接する前記燃料通路は、前記噴射開口部に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように前記噴射開口部に連通され、
互いに異なる流れ方向の前記燃料流から生じた２次流れ同士の相互作用により前記旋回流が形成されることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射開口部の前記壁面は、対向する内壁面を有し、
前記内壁面の各々には、前記複数の燃料通路が並べて連通され、
前記対向する内壁面の１つに連通された前記燃料通路は、前記対向する内壁面の他方に連通された前記燃料通路に対して、前記燃料通路が並べられた配列方向に互いにオフセットされていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料噴射装置であって、
前記燃料通路の前記配列方向の幅Ｗに対して、前記対向する内壁面の１つに連通された前記燃料通路の中心線と、前記対向する内壁面の他方に連通された前記燃料通路の中心線との、前記配列方向の距離Ｄが、Ｄ≧Ｗとなるように前記複数の燃料通路が配置されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の燃料噴射装置であって、
前記内壁面に連通された複数の前記燃料通路のうち、前記配列方向における両端の燃料通路は、前記配列方向外側に向かって傾斜するように連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項２記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射開口部の前記壁面は、対向する内壁面を備え、
前記内壁面のいずれか一方には、前記複数の燃料通路が前記内壁面に沿って並んで連通され、前記燃料通路が並べられた配列方向について、隣り合う前記燃料通路の離間距離が、前記配列方向における前記燃料通路の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように前記燃料通路が配列されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項１】
燃料タンクに接続された燃料流入路と、前記燃料流入路と連通し、燃料を噴射する噴射ノズルと、を備えた、燃料噴射装置であって、
前記噴射ノズルは、燃料通路と、噴射開口部とを備え、
前記燃料通路は、前記燃料流入路に連通されるとともに、前記燃料通路の中心線が前記噴射開口部の壁面に交わるようにして前記噴射開口部に連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射装置であって、前記燃料通路は複数設けられ、
前記燃料通路から流出した燃料流が前記噴射開口部の前記壁面に衝突することにより、前記壁面に沿う２次流れが形成され、
前記燃料通路の各々は、前記２次流れ同士の相互作用により旋回流を形成し得るように前記噴射開口部に連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項２記載の燃料噴射装置であって、
隣接する前記燃料通路は、前記噴射開口部に流入する燃料流の流れ方向が互いに異なるように前記噴射開口部に連通され、
互いに異なる流れ方向の前記燃料流から生じた２次流れ同士の相互作用により前記旋回流が形成されることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射開口部の前記壁面は、対向する内壁面を有し、
前記内壁面の各々には、前記複数の燃料通路が並べて連通され、
前記対向する内壁面の１つに連通された前記燃料通路は、前記対向する内壁面の他方に連通された前記燃料通路に対して、前記燃料通路が並べられた配列方向に互いにオフセットされていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料噴射装置であって、
前記燃料通路の前記配列方向の幅Ｗに対して、前記対向する内壁面の１つに連通された前記燃料通路の中心線と、前記対向する内壁面の他方に連通された前記燃料通路の中心線との、前記配列方向の距離Ｄが、Ｄ≧Ｗとなるように前記複数の燃料通路が配置されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の燃料噴射装置であって、
前記内壁面に連通された複数の前記燃料通路のうち、前記配列方向における両端の燃料通路は、前記配列方向外側に向かって傾斜するように連通されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項２記載の燃料噴射装置であって、
前記噴射開口部の前記壁面は、対向する内壁面を備え、
前記内壁面のいずれか一方には、前記複数の燃料通路が前記内壁面に沿って並んで連通され、前記燃料通路が並べられた配列方向について、隣り合う前記燃料通路の離間距離が、前記配列方向における前記燃料通路の幅Ｗに対して、Ｗ〜２Ｗとなるように前記燃料通路が配列されていることを特徴とする、燃料噴射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３１７４５（Ｐ２０１１−２３１７４５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５５８７（Ｐ２０１０−１０５５８７）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００００３６０９）株式会社豊田中央研究所 (4,200)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]