JP2010265865A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関用の燃料噴射弁において、製造コストの増加・流量精度の悪化・雰囲気圧変化による諸特性変化を抑制しつつ、燃料噴霧の微粒化を向上させた燃料噴射弁を得る。
【解決手段】下流側へ縮径する弁座のシート面延長１０ｄと噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃが交差して仮想円１１ｄを形成するように噴孔プレート１１を配置し、噴孔プレート１１上流側の一部を弁座開口部１０ｂに沿って複数箇所窪ませることにより複数の燃料室１５を形成し、燃料室１５は噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対称の形状であり、仮想円１１ｄの内側と弁座開口部１０ｂの内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室１５の噴孔１２は、２個が、弁座開口部１０ｂの内径より外側であり、かつ燃料室１５の放射方向の中心線を挟んで両側に配設されている。
【選択図】図２

Description

この発明は主に内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式の燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車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の微粒化向上が求められ、微粒化について各種の検討がなされている。特許文献１、特許文献２が示す先行技術では、各噴孔ごとに個別の案内通路を有し、前記案内通路によって整流及び加速された流れがスワール室へ流入する構造となっている。燃料はスワール室で旋回流れとなり、その後噴孔内を旋回しながら噴孔プレート出口から噴射された噴霧は、中空円錐状の噴霧となって微粒化が促進するとされている。また、特許文献３、特許文献４、特許文献５が示す先行技術では、燃料室形状と噴孔位置の関係により燃料流れをコントロールし、噴孔入口で旋回流れを誘発し、微粒化を促進するとされている。

特開２００３−３３６５６２号公報 特開２００３−３３６５６３号公報 特開２００６−２６２０号公報 特開２００６−３３６５７７号公報 特開２００７−１８２７６７号公報

ところで、前記特許文献１及び特許文献２が示す先行技術は、各噴孔ごとに個別の案内通路を有し、前記案内通路によって整流及び加速された流れがスワール室へ流入する構造となっているため、以下の問題点があった。

［流量特性への影響］
前記先行技術は、弁座シート下流の流体抵抗が大きいため、弁体閉弁過程における弁座シート下流の圧力の低下速度が遅く、閉弁信号入力後から弁体閉弁完了するまでの閉弁遅れ時間が大きいため、流量ダイナミックレンジが悪化する構造となっている。

［噴霧特性への影響］
また、弁座シート下流の流量抵抗が大きいため、噴孔から噴射される噴霧の切れが悪く、噴孔から離脱できずに噴孔出口周辺の噴孔プレート端面へ付着した燃料が次の噴射時にはじき飛ばされ、粗悪な燃料噴霧が、狙った噴射方向より外側へ噴射されるといったスプラッシング現象を引き起こし、エンジン各部への燃料付着が増加し、排出ガスの悪化やエンジン出力の制御性の悪化を招く恐れがある。

［雰囲気変化による影響］
また、高温負圧下では、弁体先端と弁座とオリフィスプレートで囲まれたデッドボリューム内の燃料が減圧沸騰し、気液二層流になる場合があるが、気液二層流が狭い流路を通過する際の圧力損失が大きく、先行例では弁座シート下流から噴孔までに前記案内通路なる絞りを設けた流路構成であるため、温度や雰囲気圧等の変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）及び噴霧特性（噴霧形状・噴霧粒径）の変化が大きい問題点がある。

［製造コスト］
さらにまた、各スワール室へ流れ込む流速は前記案内通路の形状に依存するため、案内通路の形状ばらつきが各噴孔からの噴射量偏りに及ぼす影響が大きく、案内通路は高精度な形状が要求され、製造コストが高くなる。前記噴射量偏りが大きいと噴霧形状がばらつき、エンジンへ噴射された際にエンジン各部への付着量のばらつきや混合気の分布がばらつくため、燃焼ばらつきによる排出ガス量の増大やエンジン回転変動を招く恐れがある。

燃料の液膜を薄くして、噴霧を微粒化するためには、噴孔内での燃料に大きな旋回力を与える必要がある。スワール室での旋回力を強化するためには、噴孔入口部と前記燃料通路のオフセットを大きくする必要があり、前記燃料通路の深さ／幅の比は大きくなる。このため、前記燃料通路の加工が難しくなり、プレスで成形する場合には金型の寿命が短くなり製造コストが増大する問題がある。

噴霧の更なる微粒化のため多噴孔化した場合は、各噴孔径は小さくなり、それに応じて前記燃料通路は狭くなるため、前記燃料通路の加工が難しくなり、プレスで成形する場合には金型の寿命が短くなり製造コストが増大する問題がある。

特許文献３及び特許文献４が示す先行技術は、燃料室形状と噴孔位置の関係により燃料流れをコントロールし、噴孔入口で旋回流れを誘発する構造となっている点において、以下の問題点があった。

［噴霧特性への影響］
前記先行技術は、スワール室がないことと、旋回流れに対向する流れを有することによって旋回流れが十分に発達せず、微粒化が促進されない問題を抱えている。

燃料に旋回力を与えて微粒化するメカニズムは、燃料が噴孔内を旋回しながら噴孔内壁に押し付けられることで噴孔内を充満せずに薄い液膜となって噴孔出口から中空状に噴射され、その後、中空状の液膜が遠心力によって広がることで、液膜がさらに薄くなってから空気との剪断により液膜が分裂することが重要である。先行例は、燃料室形状において、燃料流れが剥離するような形状を噴孔より上流側に設けており、燃料の剥離によって流れに乱れが生じる構造となっている。噴射された中空状の液膜が遠心力によって広がる際に、先行例では燃料の乱れがあるため、液膜が厚いまま途中で分裂してしまい、分裂した液糸あるいは液滴はそれ以上分裂しにくいため、微粒化しにくい問題を抱えている。

［特性ばらつきへの影響］
また、噴孔より上流側の燃料室において、燃料流れが剥離するような流路構成となっており、剥離した燃料が乱れることで、流量特性や噴霧特性がばらつきやすい問題を抱えている。

［雰囲気変化による影響］
また、高温負圧下では、前記燃料剥離により燃料が減圧沸騰しやすくなるため、雰囲気変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）及び噴霧特性（噴霧形状・噴霧粒径）の変化が大きい問題点がある。

特許文献５が示す先行技術についても、燃料室形状と噴孔位置に関係により燃料流れをコントロールし、噴孔入口で旋回流れを誘発する構造となっている点において、以下の問題点があった。

［噴霧特性への影響］
前記先行技術は、スワール室がないことと、旋回流れに対向する流れを有することによって旋回流れが十分に発達せず、微粒化が促進されない問題を抱えている。

この発明は上記の諸問題を解決するためになされたものである。

この発明に係る燃料噴射弁は、弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、下流側へ縮径する弁座のシート面延長と噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように噴孔プレートを配置し、噴孔プレート上流側の一部を弁座開口部に沿って窪ませることで複数の燃料室を形成し、燃料室は噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対称の形状であり、仮想円の内側と弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室の噴孔は、２個が、弁座開口部の内径より外側であり、かつ燃料室の放射方向の中心線を挟んで両側に配設されているものである。

また、弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、下流側へ縮径する弁座のシート面延長と噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように噴孔プレートを配置し、噴孔プレート上流側の一部を弁座開口部に沿って窪ませることで複数の楕円形状の燃料室を形成し、燃料室は、その長軸が噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対して傾斜しており、仮想円の内側と弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室に１個ずつ設けられた噴孔は、弁座開口部の内径より外側に配設されているものである。

また、弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることで、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、弁体をガイドするために弁座シート部より上流側に設けられた弁座ガイド部に位置する弁体の円周上には、燃料通路となる複数の溝が旋回溝となるように弁体軸心に対して所定の角度に傾斜して形成され、下流側へ縮径する弁座のシート面延長と噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように噴孔プレートを配置し、噴孔プレート上流側の一部を弁座開口部に沿って窪ませることで複数の燃料室を形成し、燃料室は、仮想円の内側と弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室に1個ずつ設けられた噴孔は、弁座開口部の内径より外側に配設され、燃料室の仮想円より内側の壁面を噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対称の円弧とし、燃料室の弁座開口部の内径より外側の壁面を噴孔の中心と同心の円弧としたものである。

以上の構成からなるこの発明の燃料噴射弁は、次のような効果を有する。
［流量特性への影響］
この発明では、弁座シート下流の流量抵抗が小さいため、弁体閉弁過程における弁座シート下流の圧力の低下速度が早く、閉弁信号入力後から弁体閉弁完了するまでの閉弁遅れ時間が小さいため、流量ダイナミックレンジの向上に有利な構造となっている。

［噴霧特性への影響］
この発明では、弁座シート下流の流量抵抗が小さいため、噴孔から噴射される噴霧の切れが良く、噴孔から離脱するためスプラッシングが抑制できる効果がある。

この発明では、弁座シート部に沿った燃料流れが燃料室の仮想円内側壁面に押し付けられた後、燃料室の内壁に沿って流れ、その後噴孔入口部の周りを旋回しながら噴孔へ流れ込む構造となっている。それにより、燃料は噴孔内を旋回しながら噴孔内壁に押し付けられることで噴孔内を充満せずに薄い液膜となって噴孔出口から中空状に噴射される。

この発明では、燃料室で燃料流れが整流され、旋回流れが強化されるため、噴孔内の遠心力が大きく、噴射された中空状の液膜をさらに薄くできる効果がある。また、燃料室での整流で乱れが抑制されるため、噴射された中空状の液膜が遠心力によって広がる際に液膜が厚いまま途中で分裂することなく広げることができるため、液膜をさらに薄くすることが可能で、液膜が薄くなってから、空気との剪断により液膜を分裂させることにより、微粒化を促進する効果がある。

［雰囲気圧変化による影響］
この発明では、燃料剥離を起こしにくい流路のため、高温負圧下での燃料の減圧沸騰が起きにくく、たとえ燃料の一部が減圧沸騰し、デッドボリューム内が気液二層流になっても、この発明ではシート下流から噴孔までに絞りがない流路構成であるため、気液二層流による圧力損失が小さく、雰囲気変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）及び噴霧特性（噴霧形状・噴霧粒径）の変化が小さい構造となっている。

［製造コスト］
この発明では、特許文献１、特許文献２が示す先行技術のような複雑な案内通路はなく、燃料室は単純形状であるため、高精度な加工が容易であり、低い製造コストで噴射量ばらつきを抑制することが可能である。

この発明の実施の形態1に係る燃料噴射弁の断面図である。 実施の形態１の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態２の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態３の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）と平面断面図（ｃ）である。 実施の形態４の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態５の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態６の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態８の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態９の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）と要部拡大断面図である。 実施の形態１０の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）と要部拡大断面図である。 実施の形態１１の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態１２の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態１３の燃料噴射弁先端部の断面図（ａ）と平面図（ｂ）である。 実施の形態１５の燃料噴射弁先端部の断面図である。

以下、実施の形態を１〜１４について説明するが、実施の形態２〜１４については、実施の形態１との共通部分の説明を省略し、差異を中心に説明する。

実施の形態１．（請求項１〜４に対応）
図１及び図２はこの発明の実施の形態１を示すもので、図１は燃料噴射弁の断面図、図２（ａ）は燃料噴射弁先端部の拡大断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。

燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２、磁気回路のヨーク部分であるハウジング３、磁気回路の固定鉄心部分であるコア４、コア４の周囲のボビンに巻回されているコイル５、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア６、弁装置７を備えており、弁装置７は弁体８と弁本体９と弁座１０で構成されている。弁体８の先端にはボール形状の一部をなす弁体先端部１３が例えば溶接により取り付けられている。

弁本体９は、コア４の外径部に圧入後、コア４に溶接されている。アマチュア６は、弁体８に圧入後、弁体８に溶接されて一体に結合している。弁座１０は、その下流側に向かって縮径した部分に弁座開口部１０ｂが設けられている。弁座１０の下面に噴孔プレート１１が溶接部１１ａにより固着された状態で、弁体９に挿入され、さらに、弁体９に噴孔プレート１１が溶接部１１bで固着されている。

噴孔プレート１１には、噴孔プレート上流側の一部を窪ませることで複数の燃料室１５が形成されている。燃料室１５は弁座開口部１０ｂに沿った円周上に等間隔で複数個（図２では６個）形成されている。各燃料室１５の底面１５ｃには２個の噴孔１２が底面１５ｃを貫通して設けられている。

弁体８の弁体先端部１３はボール形状になされ、その球部が弁座１０にはまり込み、弁座シート部１０ａと対向している。弁座１０内を動く弁体先端部１３の摺動面１３ｂをガイドする弁座のガイド部１０ｃに対応する弁体先端部１３の周囲には、溝１３ａが等間隔に複数個設けられている。

エンジンの制御装置より燃料噴射弁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５に電流が流れ、アマュア６、コア４、ハウジング３、弁本体９で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア６はコア４側へ吸引される。アマチュア６と一体の弁体８は弁本体９内を上方に移動する。このとき、アマチュア６は摺動面６ａで弁本体９と摺動し、弁体先端部１３は、摺動面１３ｂがガイド部１０ｃと摺動し、ガイドされる。

開弁状態ではアマチュア上面６bがコア４の下面と当接している。アマチュア６の開弁位置への移動により、アマチュア６と一体構造である弁体８の弁体先端部１３が弁座シート部１０aから離れて間隙が形成される。燃料は燃料流れ１６ａとなって、弁体先端部１３に設けられた複数の溝１３aから、弁座シート部１０ａと弁体先端部１３の隙間を通って燃料室１５に至り、複数の噴孔１２からエンジン吸気管に噴射される。

エンジンの制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５への通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して、弁体８を閉弁方向に常時押している圧縮ばね１４により、弁体先端部１３と弁座シート部１０a間の隙間は閉合し、燃料噴射が終了する。弁体８は摺動面６a、１３bで弁本体９のガイド部１０ｃと摺動してガイドされる。

実施の形態１では図２のように、下流側へ縮径する弁座１０の弁座シート１０ａ面の延長１０ｄ（破線で示す）と噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃが交差して仮想円１１dを形成するように噴孔プレート１１を配置し、噴孔プレート上流側の一部を弁座開口部１０ｂに沿って、等間隔に複数箇所窪ませることで複数の燃料室１５を形成している。

燃料室１５は噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対称のほぼハート形状をしており、仮想円１１dの内側と弁座開口部１０ｂの内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室１５には１対（２個）の噴孔１２が、弁座開口部１０ｂの内径より外側の位置で、かつ燃料室１５の放射方向の中心線を挟んで配設されている。

燃料室１５の形状をさらに詳しく説明すると、燃料室１５の仮想円１１ｄより内側の壁面１５aを噴孔プレート１５の中心から放射方向に延びる線に対称の円弧で形成し、さらに、燃料室１５の弁座開口部１０ｂの内径より外側の壁面１５ｂを各噴孔１２と同心の円弧としている。なお、図では、この２個の円弧の一端を直線で結んだ形状になっている。

２個の噴孔１２の噴孔入口１２ａは、燃料室１５の放射方向の中心線に対して対称に配置されている。各噴孔１２は、噴孔プレート１１の垂直方向に対してある傾きを持って貫通している。図２（ｂ）についていえば、噴孔プレート１１の中心から右側の３個の燃料室１５に設けられた噴孔１２はすべて噴孔出口に向かって右方向に傾き、中心から左側の３個の燃料室１５に設けられた噴孔１２はすべて噴孔出口に向かって左方向に傾くように形成されている。

以上のような構造を有する燃料噴射弁では、燃料は弁座先端部１３の溝１３ａを通って燃料流れ１６ａとなり、弁座シート部１０aからの燃料流れ１６aは、燃料室１５の底面１５cに衝突した後、燃料室内径側壁面１５aに沿って、燃料室１５の放射方向の中心線に対して対称に分かれて放射方向へ流れる。その後、燃料室噴孔１２周りの壁面１５ｂに沿いながら、それぞれの噴孔入口１２ａを中心とした旋回流れ１６bとなる。噴孔入口１２ａへ流れ込んだ燃料は、噴孔１２内を旋回しながら噴孔１２の下流側出口から噴射されるため、中空円錐状の噴霧となって微粒化が促進される。

実施の形態２．（請求項５に対応）
図３は実施の形態２に係る燃料噴射弁の先端部を示しており、図３（ａ）は先端部の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う平面を矢印方向に見た平面図である。実施の形態２では、噴孔プレート１１に形成された燃料室１５は楕円形状になされていて、各燃料室１５には１個の噴孔１２が設けられ、この噴孔１２は、弁座開口部１０ｂの内径より外側に配置されている。

図３に示すように、燃料室１５は、仮想円１１ｄの内側と弁座開口部１０ｂの内径より外側を跨ぐ位置に複数個（図３では１０個）設けられている。燃料室１５は楕円形状であり、その長軸は噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対してα°傾斜している。従って、燃料室１５の仮想円１１ｄの内側の壁面１５ａも、弁座開口部１０ｂの内径より外側の壁面１５ｂもともに、噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対して傾斜している。

このような構造において、燃料は弁座先端部１３の溝１３ａを通って燃料流れ１６ａとなり、弁座シート部１０aからの燃料流れ１６aは、噴孔プレート１１の中心に向かって流れ込むが、燃料室内径側壁面１５aは、中心方向の燃料流れ１６ａに対して傾斜しているため、燃料室１５内で一方向の旋回流れ１６ｂとなって、噴孔入口１２ａへ流れ込む。このため、燃料は中空円錐状の噴霧となって微粒化が促進される。上記以外の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態３．（請求項６〜８に対応）
図４は実施の形態３に係る燃料噴射弁の先端部を示しており、図４（ａ）は先端部の断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う平面を矢印方向に見た平面図、（ｃ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。実施の形態３では、弁体先端部１３の構造と、燃料室１５が実施の形態１と異なっている。

実施の形態３では、図４に示すように、弁体先端部１３のボール形状外周部に複数個の溝１３aが等間隔に形成されているが、この各溝１３ａは、半円形の平面１３ｄとこの平面に交差するもう一方の平面１３ｃで形成される。そして、平面１３ｃは弁体８の軸心に対して所定の角度βだけ同一方向に傾斜するように設けられ、燃料通路となる旋回溝を形成している。

また、弁座シート部１０aとガイド部１０cをつなぐ部分、つまり、平面１３ｃにより形成される旋回溝の出口付近の弁座８の内壁は、曲率Ｒの曲面になされている。

一方、燃料室１５は、ほぼ卵形で、前記仮想円１１ｄの内側と前記弁座開口部１０ｂの内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの燃料室１５には１つの噴孔１２が、前記弁座開口部１０ｂの内径より外側に配置されている。燃料室１５の前記仮想円１１ｄ内側壁面１５aを噴孔プレート１１放射方向に軸対称な円弧とし、燃料室１５の前記弁座開口部１０ｂの内径より外側の壁面１５ｂを各噴孔１２の中心と同心の円弧としている。

このような構造の燃料噴射弁では、燃料流れ１６ｃは、弁体先端部１３の平面１３ｃにより、噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対してγ°傾斜して燃料室１５に流入するため、燃料室１５内では一方向の旋回流れ１６ｂとなって噴孔入口１２ａへ流れ込む。その結果、噴孔出口側では、燃料は中空円錐状の噴霧となって微粒化が促進される。このとき、弁座８内壁の曲面部分は、平面１３ｃによる旋回流れ１６ｃを維持する効果がある。上記以外の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態４．（請求項９に対応）
図５は実施の形態４に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図５（ａ）は弁体先端部の断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ線における断面図である。実施の形態４では、図５のように、ボール形状の弁体先端部１３のボール形状外周部に溝１３ａが形成され、溝１３ａはほぼ半円形の平面１３ｄと、この平面１３ｄに交差するもう一方の平面１３ｃを有する。これら両平面は、弁体８の軸心に対して平行な燃料通路を形成し、この燃料通路が弁体先端部１３の周囲に等間隔で噴孔数より多く設けられる。

平面１３ｄと１３ｃで形成された溝１３ａにより、噴孔数より多くの燃料通路を容易に形成することができるため、弁座シート部１０ａからの燃料流れ１６aを円周方向で均一にすることができる。その結果、燃料は各燃料室１５へ均等かつ均一に流れ込み、燃料室１５での燃料流れが安定するため、噴霧のばらつきを抑制する効果が期待できる。燃料室１５は実施の形態１または実施の形態２に示すものと同じである。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態５．（請求項１０に対応）
図６は実施の形態５に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図６（ａ）は弁体先端部の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＦ−Ｆ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態５では、図６のように、燃料室１５の深さを噴孔プレート１１内周側でｈ１、外周側でｈ２とするとき、ｈ１＞ｈ２とする。つまり、燃料室１５の深さを噴孔１２近傍に近づくにつれて浅くする。このように、噴孔１２へ近づくにつれて燃料室１５の放射方向の断面積を小さくして、噴孔入口１２ａを中心とした旋回流れ１６bの流速を加速させ、燃料の旋回力を強化している。これにより、噴射された中空状の液膜をさらに薄くできるため、微粒化を促進する効果がある。上記以外の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態６．（請求項１１に対応）
図７は実施の形態６に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図７（ａ）は弁体先端部の断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＧ−Ｇ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態６では、図７のように、燃料室１５の側壁の幅を、弁座開口部１０ｂの内径部位置（Ｗ１×２）より外側の噴孔１２近傍位置（Ｗ２×２）に向かって小さく（Ｗ１＞Ｗ２）している。

これにより、噴孔１２へ近づくにつれて燃料室１５の放射方向の断面積は小さくなり、実施の形態５と同様に、旋回流れ１６ｂの旋回力が強化され、微粒化を促進する効果がある。上記以外の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態７．（請求項１２に対応）
実施の形態７では、噴孔プレートの燃料室１５はコイニングと称する鍛圧加工により形成され、帯状のプレート母材に設けられたガイドピン穴基準で位置決めされた状態で加工される。また、噴孔加工も同じガイドピン穴基準で位置決めされた状態で加工されるため、燃料室１５内の噴孔の位置精度の確保が容易であり、低い製造コストで噴霧ばらつきを抑制することができる。

実施の形態８．（請求項１３に対応）
図８は実施の形態８に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図８（ａ）は弁体先端部の断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＨ−Ｈ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態８では、図８のように、弁座１０と噴孔プレート１１の間に中間プレート１７を設けている。

中間プレート１７にはプレス加工により燃料室１５が形成され、噴孔プレート１１には噴孔１２のみが形成されている。中間プレート１７と噴孔プレート１１とは、噴孔入口１２aと燃料室１５を位置合わせした後、溶接される。中間プレート１７の外径は、噴孔プレート１１の外径より小さくし、弁座下流側端面に中間プレートの板厚分だけ窪ませて形成した凹部１０eに、中間プレート１７がはめ込まれる。

中間プレート１７を設置したことにより、噴孔プレート１１の板厚を薄くすることができる。これにより、噴孔プレート１１を弁座１０に溶接する際の溶接熱量を小さくすることができるため、弁座シート部１０ａの熱変形が抑制され、弁油密性が向上する効果が期待できる。燃料室１５の形状は実施の形態１〜６と同様である。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態９．（請求項１４に対応）
図９は実施の形態９に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図９（ａ）は弁体先端部の断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図、図９（ｃ）は図９（ｂ）のＪ−Ｊ線に沿う断面の拡大図である。実施の形態９では、図９のように、噴孔入口１２ａの周りに、噴孔入口１２ａの径より大きい円筒状の側壁１８ａを有する空間であるスワール室１８を噴孔と同心となるように設けている。これにより、噴孔１２の全周がスワール室となるため、スワール効果が高まり、微粒化が促進される。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態１０．（請求項１５に対応）
図１０は実施の形態１０に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図１０（ａ）は弁体先端部の断面図、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＫ−Ｋ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図、図１０（ｃ）は図１０（ｂ）のＬ−Ｌ線に沿う断面の拡大図である。実施の形態１０では、図１０のように、スワール室１８の断面を球面状としたものである。その他は実施の形態９と同様である。

これにより、スワール室１８から噴孔１２への流れがスムーズになるため、流れのロスがなく、スワール効果が高まり、微粒化が促進される。また、傾斜している噴孔１２に対して燃料が均等に流れ込むため、噴孔内での燃料流れの偏りを抑制でき、噴霧ばらつきを抑制する効果が期待できる。

実施の形態１１．（請求項１６に対応）
図１１は実施の形態１１に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図１１（ａ）は弁体先端部の断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＭ−Ｍ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態１１では、図１１のように、燃料室１５の壁面が弁座開口部１０ｂと交差する箇所に接線を引くとき、接線間の間隔は、燃料室１５が形成されている部分ｌ１が、燃料室１５が形成されていない部分ｌ２より大きくなっている。

このような構成にすれば、弁座開口部１０ｂにおける、弁座と弁体先端部で形成される流路断面がｌ２＜ｌ１の関係となるため、燃料室１５が形成されていない部分の流路断面積は燃料室１５が形成された部分より小さいため、燃料室１５が形成されていない部分を通過する燃料流れ１６ｄ及び燃料噴射弁中心から燃料室１５へ放射方向の燃料流れ１６ｅを抑制する効果がある。この放射方向の燃料流れ１６ｅは、燃料室１５が形成された部分へ流れ込む燃料流れ１６ａに対向するため、この放射方向の燃料流れ１６ｅを抑制することで、旋回力が強化され、微粒化を促進する効果が期待できる。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態１２．（請求項１７、１８に対応）
図１２は実施の形態１２に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図１２（ａ）は弁体先端部の断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＮ−Ｎ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態１２では、図１２のように、弁座１２と噴孔プレート１１の間に中間プレート１９を設け、中間プレート１９には、燃料室１５に連通するノズル穴１９aを形成している。

ノズル穴１９の形状は、噴孔プレート１１の中心から放射方向に延びる線に対称な形状とし、ノズル穴１９の形状が、燃料室１５の放射方向の中心線に対して対称かつ、前記放射方向に長い形状となっており、またノズル穴部での流量係数は噴孔部での流量係数より十分大きい関係としている。燃料はノズル穴１９を通って燃料室１５に流入する。

これにより、燃料室１５が形成されていない部分を通過する燃料流れ１６ｄ及び燃料噴射弁中心から燃料室１５へ向かう放射方向の燃料流れ１６ｅを抑制することができるため、旋回力が強化され、微粒化を促進する効果が期待できる。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態１３．（請求項１９に対応）
図１３は実施の形態１３に係る燃料噴射弁の先端部を示すもので、図１３（ａ）は弁体先端部の断面図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＯ−Ｏ線に沿う平面を矢印方向から見た平面図である。実施の形態１３では、図１３のように、燃料室１５の仮想円内側壁面１５aのさらに内径側の前記噴孔プレート１１に、上流側に突出する壁２０を仮想円内径側壁面１５ａに沿うように設けている。これにより、燃料噴射弁中心から燃料室１５へ向かう放射方向の燃料流れ１６ｅを抑制することができる。このため、旋回流れ１６ｂが強化され、微粒化を促進する効果が期待できる。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

実施の形態１４．（請求項２０に対応）
実施の形態１４は、図２において、弁体先端部１３の弁座シート部１０ａより下流側に突出する、噴孔プレート１１とほぼ平行となるような平面部１３ｅを設けたものである。これにより、閉弁時における弁体〜弁座〜噴孔プレートで囲まれる容積（デッドボリューム）を低減した構成となっている。これにより高温負圧下におけるデッドボリューム内の燃料蒸発量も少なく、雰囲気変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）及び噴霧特性（噴霧形状・噴霧粒径）の変化を抑制することができる。

実施の形態１５．（請求項２１に対応）
図１４は実施の形態１５に係る燃料噴射弁の先端部の断面図である。実施の形態１５では、図１４のように、噴孔プレート１１の中央部に、弁座シート部１０ａより突出する弁体先端部１３の球面形状とほぼ平行となるように下流側に突出する凸部１１ｅを形成し、凸部１１ｅの周辺に燃料室１５を配置したものである。これにより、閉弁時における弁体〜弁座〜噴孔プレートで囲まれる容積（デッドボリューム）を低減した構成となっている。

従って、高温負圧下におけるデッドボリューム内の燃料蒸発量も少なく、雰囲気変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）及び噴霧特性（噴霧形状・噴霧粒径）の変化を抑制することができる。その他の構成は実施の形態１と同様なので、説明を省略する。

１ 燃料噴射弁、
２ ソレノイド装置、
３ ハウジング、
４ コア、
５ コイル、
６ アマチュア、
６ａ 摺動面、
６ｂ アマチュア上面、
７ 弁装置、
８ 弁体、
９ 弁本体、
１０ 弁座、
１０ａ 弁座シート部、
１０ｂ 弁座開口部、
１０ｃ ガイド部、
１０ｄ シート面延長、
１０ｅ 凹部、
１１ 噴孔プレート、
１１ａ、１１ｂ 溶接部、
１１ｃ 上流側平面、
１１ｄ 仮想円、
１１ｅ 凸部、
１２ 噴孔、
１２ａ 噴孔入口、
１３ 弁体先端部、
１３ａ 溝、
１３ｂ 摺動面、
１３ｃ、１３ｄ 平面、
１３ｅ 平面部、
１４ 圧縮バネ、
１５ 燃料室、
１５ａ、１５ｂ 壁面、
１６ａ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ 燃料流れ、
１６ｃ 旋回流れ、
１７ 中間プレート、
１８ スワール室、
１９ 中間プレート、
１９ａ ノズル穴、
２０ 上流側に突出する壁。

Claims (21)

1. 弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、下流側へ縮径する前記弁座のシート面延長と前記噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように噴孔プレートを配置し、前記噴孔プレート上流側の一部を前記弁座開口部に沿って複数箇所窪ませることにより複数の燃料室を形成し、前記燃料室は前記噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対称の形状であり、前記仮想円の内側と前記弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの前記燃料室の噴孔は、２個が、前記弁座開口部の内径より外側であり、かつ前記燃料室の放射方向の中心線を挟んで両側に配設されていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記燃料室の前記仮想円より内側の壁面を、前記噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対称な円弧としたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記燃料室の前記弁座開口部の内径より外側の壁面を、前記各噴孔と同心の円弧にしたことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記燃料室に各２個設けられた噴孔の入口を、前記燃料室の放射方向の中心線に対して対称に配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、下流側へ縮径する前記弁座のシート面延長と前記噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように前記噴孔プレートを配置し、前記噴孔プレート上流側の一部を前記弁座開口部に沿って複数箇所窪ませることにより複数の楕円形状の燃料室を形成し、前記燃料室は、その長軸が前記噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対して傾斜しており、前記仮想円の内側と前記弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの前記燃料室に１個ずつ設けられた前記噴孔は、前記弁座開口部の内径より外側に配設されていることを特徴とする燃料噴射弁。
6. 弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることで、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、前記弁体をガイドするために前記弁座シート部より上流側に設けられた弁座ガイド部に位置する前記弁体の円周上には、燃料通路となる複数の溝が旋回溝となるように弁体軸心に対して所定の角度に傾斜して形成され、下流側へ縮径する前記弁座のシート面延長と前記噴孔プレートの上流側平面が交差して仮想円を形成するように前記噴孔プレートを配置し、前記噴孔プレート上流側の一部を前記弁座開口部に沿って複数箇所窪ませることにより複数の燃料室を形成し、前記燃料室は、前記仮想円の内側と前記弁座開口部の内径より外側を跨ぐような位置に配置され、それぞれの前記燃料室に1個ずつ設けられた前記噴孔は、前記弁座開口部の内径より外側に配設され、前記燃料室の前記仮想円より内側の壁面を前記噴孔プレートの中心から放射方向に延びる線に対称の円弧とし、前記燃料室の前記弁座開口部の内径より外側の壁面を前記噴孔と同心の円弧にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
7. 前記弁体の先端はボール形状になされ、前記ボール形状外周部にほぼ半円形状の平面が複数形成され、前記半円形状の平面に交差するもう一方の平面は燃料噴射弁の軸心に対して所定の角度傾斜するように設けられて燃料通路となる旋回溝を形成したことを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記弁座の、前記ボール形状の移動をガイドするガイド部と弁座シート面とを曲面でつないだことを特徴とする請求項７に記載の燃料噴射弁。
9. 前記弁体の先端部はボール形状になされ、前記ボール形状の外周部にほぼ半円形状の平面が複数個形成され、前記半円形状の平面に交差するもう一方の平面が燃料噴射弁の軸心に対して平行な複数個の燃料通路を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
10. 前記燃料室は、前記噴孔近傍を他の部分より浅くすることにより、前記燃料室の放射方向の断面積が前記噴孔近傍で小さくなっていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
11. 前記燃料室は、前記噴孔近傍の幅を他の部分より狭めることにより、前記燃料室の放射方向の断面積が前記噴孔近傍で小さくなっていることを特徴とする請求項１〜４及び請求項６〜１０のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
12. 前記燃料室は、コイニングにより前記噴孔プレートに一体成形されたことを特徴とする請求頁１〜１１のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
13. 前記弁座と前記噴孔プレートの間に中間プレートを設け、前記中間プレートに燃料室を形成し、前記噴孔を前記燃料室に臨ませて前記中間プレートを前記噴孔プレートに固定し、前記中間プレートの外径を前記噴孔プレートの外径より小さくし、前記弁座の下流側端面に前記中間プレートの板厚分だけ窪ませて形成した凹部に、前記中間プレートを納めたことを特徴とする請求頁１〜１２のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
14. 前記噴孔の噴孔入口に、前記噴孔入口より径の大きい円筒状の空間からなるスワール室を前記噴孔入口と同心に形成したことを特徴とする請求頁１〜１３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
15. 前記噴孔の噴孔入口に、前記噴孔入口より径の大きく断面が球面の空間からなるスワール室を前記噴孔入口と同心に形成したことを特徴とする請求頁１〜１３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
16. 前記燃料室の壁面が前記弁座開口部と交差する箇所に接線を引くとき、接線間の間隔は、前記燃料室が形成されている部分が、前記燃料室が形成されていない部分より大きいことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
17. 前記弁座と前記噴孔プレートの間に中間プレートを設け、前記中間プレートには、前記燃料室に連通するノズル穴を形成し、前記ノズル穴の形状は、前記燃料室の平面積より小さく、かつ、前記噴孔プレートの中心から放射方向延びる線に対称の形状であることを特徴とする請求頁１〜１６のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
18. 前記ノズル穴の形状は、前記燃料室の放射方向に長いほぼ楕円形状としたことを特徴とする請求頁１７に記載の燃料噴射弁。
19. 前記燃料室の前記仮想円内側壁面よりさらに内径側の前記噴孔プレートには、上流側に突出する壁を前記内径側壁面に沿うように設けたことを特徴とする請求頁１〜１８のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
20. 前記弁体先端部には、前記弁座シートより下流側に突出する、前記噴孔プレートとほぼ平行となるような平面部を設けたことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
21. 前記噴孔プレートの中央部には前記弁体先端部の球面とほぼ平行となるように下流側に突出する凸部を形成し、前記凸部の周辺に燃料室を配設したことを特徴とする請求項１〜１９のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。