燃料噴射弁
【課題】効率良く燃料の薄膜化が図れ、雰囲気圧による噴射量の変化を抑制しつつ、燃料の微粒化の促進を図り得る燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】噴孔入口のオーバル形状の偏平率は、噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と噴孔入口の長軸とを、噴孔入口の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、噴孔入口の中心と弁座中心を通る直線と噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、α＜βとなるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した。
【解決手段】噴孔入口のオーバル形状の偏平率は、噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と噴孔入口の長軸とを、噴孔入口の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、噴孔入口の中心と弁座中心を通る直線と噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、α＜βとなるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の内燃期間等への燃料供給に使用される燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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が求められている。特に、燃料噴霧の微粒化については各種の検討がなされており、例えば、特許文献１には、噴孔入口を楕円形状とし、噴孔出口をスリット形状とすることで、均一な液膜を形成し、微粒化の促進を図った燃料噴射弁が開示されている。
【０００３】
又、特許文献２、及び特許文献３には、テーパ形状の噴孔とすることで、燃料の微粒化の促進を図るようにした燃料噴射弁が開示されている。
【０００４】
更に、特許文献４には、噴孔プレートに形成された各噴孔の噴孔出口に対応してそれぞれ凹部が形成され、噴孔は凹部の底面を跨ぐように形成したことで、微粒化の促進を図るようにした燃料噴射弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２０号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７４３１号公報
【特許文献３】特許第３６４４４４３号公報
【特許文献４】特許第３７５９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来の燃料噴射弁の場合、噴孔出口側で噴孔幅が狭くなっているため、噴孔内を燃料が充満して流れるため、高温負圧下で燃料を噴射する際に、噴孔上流側で減圧沸騰による気液二相流が発生した際に圧力損失が大きくなり、雰囲気により噴射される燃料の流量が変化するという課題があった。
【０００７】
これに対して、特許文献２乃至４に示された従来の燃料噴射弁では、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さい構造となっている。
【０００８】
燃料噴霧の微粒化メカニズムを解明するために、まず噴孔から噴射された燃料を拡大撮影した結果、燃料の分裂過程は、燃料を拡散させようとする力が表面張力に打ち勝つことで、燃料が「液膜」から「液糸」、そして「液糸」から[液滴]へと分裂していることが判明しており、また一度「液滴」になると表面張力の影響が大きくなるため、それ以降は分裂しにくいことが判明している。従って、燃料を乱れの少ない薄い液膜として噴孔から噴射し、この液膜をさらに薄く広げてから分裂させた方がより微粒化することになり、逆に燃料流れに乱れが生じると、燃料液膜が薄く広がる前に、厚い液膜の状態で分裂するため、分裂後の液滴も大きくなることが判明している。
【０００９】
図８は、従来の燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、特許文献２及び特許文献３に示された燃料噴射弁のように、テーパ噴孔とした場合を示している。図８の（ａ）
は断面図、（ｂ）はその矢印Ａ方向から見た平面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面拡大図、（ｄ）はＢ部拡大図である。開弁時に於ける燃料流れは、図８に示すように、弁座１０の軸心へ向かう燃料の流れが噴孔１２の内壁に衝突し、噴孔１２内で液膜17を形成する過程で、噴孔入口中心に流入した燃料流れ１６ａは、下流側に行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜17を広げようとする燃料流れ１６ｃに変換されるが、噴孔１２の縁等の噴孔入口中心から離れた位置に流入した燃料流れ１６ｂは、液膜を広げようとする流れ１６ｃに対向する流れ１６ｄ変換されるため、両方の流れが相殺しあって中央部で厚い液膜１７ａとなってしまい、効率良く燃料の薄膜化が図れないという課題があった。
【００１０】
又、液膜を広げようとする流れ１６ｃと、それに対向する流れ１６ｄとが噴孔内で衝突することで、燃料の流れに乱れが生じ、この乱れにより燃料の粒径が悪化するという課題があった。
【００１１】
この発明は、前述のような従来の装置の課題を解決するためになされたものであり、効率良く燃料の薄膜化が図れ、燃料の微粒化の促進を図り得る燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による燃料噴射弁は、
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口のオーバル形状の長軸の長さを短軸の長さで除算した値で表わされる偏平率は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、前記噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記噴孔入口の長軸とを、前記噴孔入口の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、前記噴孔入口の中心と前記弁座中心を通る直線と前記噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した、
ことを特徴とするものである。
【００１３】
又、この発明による燃料噴射弁は、
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにし
た燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口の形状は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、前記扇形の円弧部が前記弁座の軸心側になるように形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記扇形の円弧部の中点と前記扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、前記仮想オーバル形状の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
とし、前記扇形の円弧部のうち前記弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにした、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による燃料噴射弁によれば、噴孔入口のオーバル形状の偏平率は、噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と噴孔入口の長軸とを、噴孔入口の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、噴孔入口の中心と弁座中心を通る直線と噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置したので、噴孔入口の面積を噴孔出口の面積より小さくすると共に、弁座シートから噴孔へ向かう流れに対向するような噴孔の噴射方向となり、又、噴孔入口の長軸は弁座シート部から噴孔へ向かう流れに沿っていることから、燃料は噴孔中心に流入するため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。又、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。更に、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さくなる効果を有する。
【００１５】
又、この発明による燃料噴射弁によれば、噴孔入口の形状は記噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、扇形の円弧部が弁座の軸心側になるように形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と扇形の円弧部の中点と扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、仮想オーバル形状の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき
、
θ≦４５°
とし、扇形の円弧部のうち弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにしたので、噴孔入口の面積を噴孔出口の面積より小さくすると共に、弁座シートから噴孔へ向かう流れに対向するような噴孔の噴射方向となり、又、噴孔入口の長軸は弁座シート部から噴孔へ向かう流れに沿っていることから、燃料は噴孔中心に流入するため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。又、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。更に、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さくなる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態1による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態５による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態６による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図８】従来の燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。図１に於いて、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を備えている。弁装置７は、先端部にボール状の先端部１３を有する筒状の弁体８と弁本体９と弁座１０で構成されている。
【００１８】
弁本体９は、コア４の端部外周面に圧入された後、コア４に溶接により固定されている。アマチュア６は、弁体８に圧入された後、弁対８に溶接により固定されている。弁座１０の下流側には、噴孔プレート１１が溶接部１１ａで溶接されて結合されている。弁座１０は、その下流側に噴孔プレート１１が結合された状態で、弁本体９に挿入された後、溶接部１１ｂで溶接されて弁本体９に結合されている。噴孔プレート１１には、後述するように、その板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が設けられている。
【００１９】
エンジンの制御装置（図示せず）から燃料噴射弁１の駆動回路（図示せず）に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル５に電流が通電され、アマチュア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、アマチュア６と一体構造である弁体８が弁座１０のシート面１０ａから離れて間隙が形成される。これにより、燃料は弁体８の先端部１３に設けられた複数の溝１３ａから弁座１０のシート面１０ａと弁体８との隙間を通って、後述する複数の噴孔１２からエ
ンジン吸気管に噴射される。
【００２０】
次に、エンジンの制御装置より燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５への電流の通電が停止し、前述の磁気回路中の磁束が減少して弁体８を閉弁方向に付勢している圧縮ばね１４により弁体８と弁座１０のシート面１０ａの間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。弁体８は、アマチュア６のガイド部６ａにより弁本体９の内周面で摺動し、開弁状態ではアマチュア６の上面６ｂがコア４の下面と当接する。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｅ方向から見た平面図、（ｃ）はＦ部拡大図、（ｄ）はＧ−Ｇ断面拡大図、（ｅ）はＮ−Ｎ断面拡大図である。図２に於いて、弁座１０は、下流側に向けて内径が縮小するように形成されており、その内周面がシート面１０ａとなる。弁座１０のシート面１０ａの延長線と噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃが交差して1つの仮想円１５を形成するように噴孔プレート１１を配置している。
【００２２】
弁座１０の軸心１０ｂに直交する平面に於いて、噴孔１２の噴孔入口１２ａは、弁座１０の最小内径である弁座開口部１０ｃより弁座１０の軸心１０ｂ側に配置され、噴孔１２が噴孔プレート１１の下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口部１２ｂは、噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃでオーバル形状に開口する噴孔入口１２ａより弁座１０の軸心１０ｂに対して径方向外側に配置されている。噴孔１２は、噴孔プレート１１の板厚方向に対して所定角度傾斜して形成され、噴孔入口１２ａの少なくとも一部は仮想円１５の内側となるように配置されている。
【００２３】
弁座１０のシート面１０ｄから燃料が離脱する際の乱れを抑制するために、シート面１０ｄの下流側にシート面１０ｄより狭い角度で傾いたテーパ面１０ｅが設けられている。更に、弁座１０の最小内径の内壁高さｈを抑制するために、噴孔プレート１１の中央部には、弁座軸１０ｂに対してほぼ軸対称で、かつ断面が円弧状で弁体先端部１３と平行に下流側へ突出する凸部１１ｃが、前述の仮想円１５の径方向内側に設けられている。これにより、弁体８の先端部１３は、噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに当接することはない。
【００２４】
尚、噴孔プレート１１を平面とし、弁体８の先端部１３に噴孔プレート１１と平行な平面を設けて、弁体８先端部１３と噴孔プレート１１の上流側端面とが当接しないようにしても良い。
【００２５】
噴孔入口１２ａの偏平率は、噴孔出口１２ｂの形状を噴孔１２の傾斜方向に沿って噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに投影したときに形成される噴孔出口の仮想オーバル形状１２ｃの外側にはみ出さない範囲で、噴孔出口１２ｂの扁平率よりも大きく形成されている。ここで、噴孔入口１２ａの偏平率、及び噴孔出口１２ｂの偏平率とは、噴孔入口１２ａ及び噴孔出口１２ｂの夫々の長軸を、夫々の短軸で除算した値を意味する。噴孔入口１２ａの偏平率を、噴孔出口１２ｂの扁平率よりも大きく形成することで、噴孔入口１２ａの面積を噴孔出口１２ｂの面積より小さくしている。
【００２６】
噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂは、夫々の長軸が同一方向となるように形成されている。又、噴孔入口１２ａの短軸は、噴孔出口１２ｂの短軸より短く形成されているが、噴孔入口１２ａの長軸は、噴孔出口１２ｂの長軸と同一長さに形成されている。
【００２７】
又、噴孔入口１２ａの中心を通り弁座軸心１０ｂに直交する直交平面に於いて、前記噴孔入口１２ａの中心と前記弁座軸心１０ｂを通る直線１２ｄと噴孔入口１２ａの長軸を前
記直交平面上に対して垂直に投影した線分１２ｅとが成す角度をα、前記噴孔入口１２ａの中心と前記弁座軸心１０ｂを通る直線１２ｄと噴孔入口１２ａの短軸を前記直交平面上に対して垂直に投影した線分１２ｆとが成す角度をβ、としたとき、
α＜β
の関係となるように、噴孔入口１２ａが形成されている。
【００２８】
尚、実施の形態１では、噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂの夫々の長軸が同一方向としているが、前述のα＜βの関係の範囲内で、且つ噴孔入口１２ａの形状が前述の仮想オーバル形状１２ｃの範囲内であれば、噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂの夫々の長軸は必ずしも同一方向でなくてもよい。
【００２９】
更に、前述の実施の形態１では、噴孔入口１２ａは、その短軸の長さのみを噴孔出口１２ｂの短軸の長さより短く形成しているが、長軸の長さも噴孔出口部１２ｂの長軸の長さより短く形成するようにしてもよい。
【００３０】
又、噴孔１２の断面形状については、実施の形態１では楕円形状としているが、卵形、或いは長円であってもよい。
【００３１】
以上述べたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁によれば、噴孔１２からの燃料の噴射方向は、図２の（ｃ）に示すように、弁座シート面から噴孔１２へ向かう燃料の流れ１６ａに対向する方向となっており、又、噴孔入口１２ａの長軸は、前述のようにα＜βの関係としているので、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心に流入する燃料流れ１６ａの割合が大きくなるため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜１７を広げようとする流れ１６ｃが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。
【００３２】
又、噴孔入口１２ａへ流入する流れのうち噴孔入口２１ａの中心から離れた位置に流入する燃料流れ１６ｂの割合が小さくなるため、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。
【００３３】
又、噴孔入口１２ａの断面に対して噴孔出口１２ｂの断面を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さいことから、雰囲気による噴射量の変化が小さいという特長がある。
【００３４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｈ方向から見た平面図、（ｃ）はＪ―Ｊ断面拡大図、（ｄ）はＩ部拡大図である。図３に於いて、噴孔入口１２ａの断面形状は、噴孔出口１２ｂを噴孔１２の傾斜方向に沿って噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに投影したときに形成される噴孔出口部の仮想オーバル形状１２ｃの外側にはみ出さない範囲で、扇形状に形成されている。扇形状に形成された噴孔入口１２ａは、弁座軸心１０ｂに近い側が大きな円弧１２ｇに形成され、弁座軸心１０ｂから遠い側が小さな円弧状に形成されている。尚、弁座軸心１０ｂから遠い側に円弧を設けなくてもよい。
【００３５】
図３の（ｄ）に示すように、噴孔入口１２ａの中心と弁座軸心１０ｂを通る直線と、仮想オーバル形状１２ｃの中点と噴孔入口１２ａの扇形状の要部分を結ぶ線分とを、噴孔入口１２ａの扇形状の円弧部１２ｇの中心を通り弁座軸心１０ｂに直交する平面に対して垂直に投影して形成される線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
としている。これにより、噴孔入口１２ａの形状である扇形の円弧部１２ｇのうち弁座軸心１０ｂ側に配置される部分の割合を大きくしている。
【００３６】
実施の形態２によれば、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心に流入する燃料流れ１６ａの割合が大きくなるため、燃料流れの下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜１７を広げようとする流れ１６ｃが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。
【００３７】
又、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心から離れた位置に流入する燃料流れ１６ｂの割合が小さくなるため、液膜１７を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、燃料の微粒化が促進される効果がある。
【００３８】
更に、噴孔入口１２ａに対して噴孔出口１２ｂを広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内に燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が少なく、雰囲気による噴射量の変化が小さいという特長がある。
【００３９】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｋ方向から見た平面図、（ｃ）はＬ部拡大図、（ｄ）はＭ−Ｍ断面拡大図、（ｅ）はＯ−Ｏ断面拡大図である。図４に示すように、弁座１０と噴孔プレート１１との間に、中間プレート１８が設けられている。中間プレート１８は、噴孔プレート１１の噴孔１２へ連通するノズル穴１９が形成されており、ノズル穴１８の断面の形状を前述の実施の形態１に於ける噴孔入口１２ａと同一の形状としている。
【００４０】
この実施の形態３によれば、容易な加工で、実施の形態１と同様の微粒化効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は噴孔プレート１１の噴孔入口１２ａ側の平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図である。この実施の形態４では、噴孔プレート１１に円筒状の噴孔１２をプレス成型により形成した後、噴孔入口１２ａの周辺の一部を鍛圧して窪み１１ｄを形成することにより、噴孔１２の噴孔入口１２ａ側を変形させてオーバル形状とするようにしたものである。
【００４２】
実施の形態４によれば、実施の形態１に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができると共に、微粒化効果を向上させた燃料噴射弁を得ることができる。
【００４３】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は噴孔プレート１１の噴孔入口１２ａ側の平面図、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。この実施の形態５では、噴孔プレート１１に円筒状の噴孔１２をプレス成型により形成した後、噴孔入口１２ａの周辺の一部を鍛圧して窪み１１ｄを形成することにより、噴孔１２の噴孔入口１２ａ側を変形させて扇形状とするようにしたものである。
【００４４】
実施の形態５によれば、実施の形態２に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり
、（ａ）は噴孔プレートに円筒状の噴孔を抜き加工する段階の説明図、（ｂ）は円筒状の噴孔に入れ子を挿入する段階の説明図、（ｃ）は入れ子を挿入した状態で噴孔プレートの噴孔入口側に鍛造加工を施す説明図である。
【００４６】
図７に於いて、先ず、（ａ）に示すように、ダイスガイド１００に載置した噴孔プレート１１に、パンチガイド２００を介してパンチ３００により円筒状の噴孔を打ち抜く。次に、（ｂ）に示すように、噴孔プレート１１をダイス４００に載置し、噴孔プレート１１の噴孔１２に入れ子５００を挿入すると共に、パンチガイド２００を載置し、次に（ｃ）に示すように、パンチ３０１により噴孔入口１２ａの近傍を鍛圧することにより窪み１１ｄを形成する。これにより、前述の実施の形態２に示すような扇形状の噴孔入口１２ａを備えた噴孔プレート１１を得ることができる。
【００４７】
実施の形態６によれば、実施の形態２に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
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
７ 弁装置 ８ 弁体
９ 弁本体 １０ 弁座
１１ 噴孔プレート １２ 噴孔
１３ 弁体先端部 １４ 圧縮バネ
１５ 仮想円 １６ 燃料流れ
１７ 液膜 １８ 中間プレート
１００ ダイスガイド ２００ パンチガイド
３００、３０１ パンチ ４００ ダイス
５００ 入れ子
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車の内燃期間等への燃料供給に使用される燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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が求められている。特に、燃料噴霧の微粒化については各種の検討がなされており、例えば、特許文献１には、噴孔入口を楕円形状とし、噴孔出口をスリット形状とすることで、均一な液膜を形成し、微粒化の促進を図った燃料噴射弁が開示されている。
【０００３】
又、特許文献２、及び特許文献３には、テーパ形状の噴孔とすることで、燃料の微粒化の促進を図るようにした燃料噴射弁が開示されている。
【０００４】
更に、特許文献４には、噴孔プレートに形成された各噴孔の噴孔出口に対応してそれぞれ凹部が形成され、噴孔は凹部の底面を跨ぐように形成したことで、微粒化の促進を図るようにした燃料噴射弁が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２７２０号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７４３１号公報
【特許文献３】特許第３６４４４４３号公報
【特許文献４】特許第３７５９９１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示された従来の燃料噴射弁の場合、噴孔出口側で噴孔幅が狭くなっているため、噴孔内を燃料が充満して流れるため、高温負圧下で燃料を噴射する際に、噴孔上流側で減圧沸騰による気液二相流が発生した際に圧力損失が大きくなり、雰囲気により噴射される燃料の流量が変化するという課題があった。
【０００７】
これに対して、特許文献２乃至４に示された従来の燃料噴射弁では、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さい構造となっている。
【０００８】
燃料噴霧の微粒化メカニズムを解明するために、まず噴孔から噴射された燃料を拡大撮影した結果、燃料の分裂過程は、燃料を拡散させようとする力が表面張力に打ち勝つことで、燃料が「液膜」から「液糸」、そして「液糸」から[液滴]へと分裂していることが判明しており、また一度「液滴」になると表面張力の影響が大きくなるため、それ以降は分裂しにくいことが判明している。従って、燃料を乱れの少ない薄い液膜として噴孔から噴射し、この液膜をさらに薄く広げてから分裂させた方がより微粒化することになり、逆に燃料流れに乱れが生じると、燃料液膜が薄く広がる前に、厚い液膜の状態で分裂するため、分裂後の液滴も大きくなることが判明している。
【０００９】
図８は、従来の燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、特許文献２及び特許文献３に示された燃料噴射弁のように、テーパ噴孔とした場合を示している。図８の（ａ）
は断面図、（ｂ）はその矢印Ａ方向から見た平面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面拡大図、（ｄ）はＢ部拡大図である。開弁時に於ける燃料流れは、図８に示すように、弁座１０の軸心へ向かう燃料の流れが噴孔１２の内壁に衝突し、噴孔１２内で液膜17を形成する過程で、噴孔入口中心に流入した燃料流れ１６ａは、下流側に行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜17を広げようとする燃料流れ１６ｃに変換されるが、噴孔１２の縁等の噴孔入口中心から離れた位置に流入した燃料流れ１６ｂは、液膜を広げようとする流れ１６ｃに対向する流れ１６ｄ変換されるため、両方の流れが相殺しあって中央部で厚い液膜１７ａとなってしまい、効率良く燃料の薄膜化が図れないという課題があった。
【００１０】
又、液膜を広げようとする流れ１６ｃと、それに対向する流れ１６ｄとが噴孔内で衝突することで、燃料の流れに乱れが生じ、この乱れにより燃料の粒径が悪化するという課題があった。
【００１１】
この発明は、前述のような従来の装置の課題を解決するためになされたものであり、効率良く燃料の薄膜化が図れ、燃料の微粒化の促進を図り得る燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明による燃料噴射弁は、
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口のオーバル形状の長軸の長さを短軸の長さで除算した値で表わされる偏平率は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、前記噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記噴孔入口の長軸とを、前記噴孔入口の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、前記噴孔入口の中心と前記弁座中心を通る直線と前記噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した、
ことを特徴とするものである。
【００１３】
又、この発明による燃料噴射弁は、
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにし
た燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口の形状は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、前記扇形の円弧部が前記弁座の軸心側になるように形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記扇形の円弧部の中点と前記扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、前記仮想オーバル形状の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
とし、前記扇形の円弧部のうち前記弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにした、
ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による燃料噴射弁によれば、噴孔入口のオーバル形状の偏平率は、噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と噴孔入口の長軸とを、噴孔入口の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、噴孔入口の中心と弁座中心を通る直線と噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置したので、噴孔入口の面積を噴孔出口の面積より小さくすると共に、弁座シートから噴孔へ向かう流れに対向するような噴孔の噴射方向となり、又、噴孔入口の長軸は弁座シート部から噴孔へ向かう流れに沿っていることから、燃料は噴孔中心に流入するため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。又、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。更に、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さくなる効果を有する。
【００１５】
又、この発明による燃料噴射弁によれば、噴孔入口の形状は記噴孔出口の形状を噴孔路の傾斜の方向に沿って噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、扇形の円弧部が弁座の軸心側になるように形成され、噴孔入口の中心と弁座の中心を通る直線と扇形の円弧部の中点と扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、仮想オーバル形状の中心を通り弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき
、
θ≦４５°
とし、扇形の円弧部のうち弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにしたので、噴孔入口の面積を噴孔出口の面積より小さくすると共に、弁座シートから噴孔へ向かう流れに対向するような噴孔の噴射方向となり、又、噴孔入口の長軸は弁座シート部から噴孔へ向かう流れに沿っていることから、燃料は噴孔中心に流入するため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。又、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。更に、噴孔入口に対して噴孔出口を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さく、雰囲気による噴射量の変化が小さくなる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態1による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図６】この発明の実施の形態５による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態６による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【図８】従来の燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図である。図１に於いて、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を備えている。弁装置７は、先端部にボール状の先端部１３を有する筒状の弁体８と弁本体９と弁座１０で構成されている。
【００１８】
弁本体９は、コア４の端部外周面に圧入された後、コア４に溶接により固定されている。アマチュア６は、弁体８に圧入された後、弁対８に溶接により固定されている。弁座１０の下流側には、噴孔プレート１１が溶接部１１ａで溶接されて結合されている。弁座１０は、その下流側に噴孔プレート１１が結合された状態で、弁本体９に挿入された後、溶接部１１ｂで溶接されて弁本体９に結合されている。噴孔プレート１１には、後述するように、その板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が設けられている。
【００１９】
エンジンの制御装置（図示せず）から燃料噴射弁１の駆動回路（図示せず）に動作信号が送られると、燃料噴射弁１のコイル５に電流が通電され、アマチュア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、アマチュア６と一体構造である弁体８が弁座１０のシート面１０ａから離れて間隙が形成される。これにより、燃料は弁体８の先端部１３に設けられた複数の溝１３ａから弁座１０のシート面１０ａと弁体８との隙間を通って、後述する複数の噴孔１２からエ
ンジン吸気管に噴射される。
【００２０】
次に、エンジンの制御装置より燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル５への電流の通電が停止し、前述の磁気回路中の磁束が減少して弁体８を閉弁方向に付勢している圧縮ばね１４により弁体８と弁座１０のシート面１０ａの間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。弁体８は、アマチュア６のガイド部６ａにより弁本体９の内周面で摺動し、開弁状態ではアマチュア６の上面６ｂがコア４の下面と当接する。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｅ方向から見た平面図、（ｃ）はＦ部拡大図、（ｄ）はＧ−Ｇ断面拡大図、（ｅ）はＮ−Ｎ断面拡大図である。図２に於いて、弁座１０は、下流側に向けて内径が縮小するように形成されており、その内周面がシート面１０ａとなる。弁座１０のシート面１０ａの延長線と噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃが交差して1つの仮想円１５を形成するように噴孔プレート１１を配置している。
【００２２】
弁座１０の軸心１０ｂに直交する平面に於いて、噴孔１２の噴孔入口１２ａは、弁座１０の最小内径である弁座開口部１０ｃより弁座１０の軸心１０ｂ側に配置され、噴孔１２が噴孔プレート１１の下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口部１２ｂは、噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃでオーバル形状に開口する噴孔入口１２ａより弁座１０の軸心１０ｂに対して径方向外側に配置されている。噴孔１２は、噴孔プレート１１の板厚方向に対して所定角度傾斜して形成され、噴孔入口１２ａの少なくとも一部は仮想円１５の内側となるように配置されている。
【００２３】
弁座１０のシート面１０ｄから燃料が離脱する際の乱れを抑制するために、シート面１０ｄの下流側にシート面１０ｄより狭い角度で傾いたテーパ面１０ｅが設けられている。更に、弁座１０の最小内径の内壁高さｈを抑制するために、噴孔プレート１１の中央部には、弁座軸１０ｂに対してほぼ軸対称で、かつ断面が円弧状で弁体先端部１３と平行に下流側へ突出する凸部１１ｃが、前述の仮想円１５の径方向内側に設けられている。これにより、弁体８の先端部１３は、噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに当接することはない。
【００２４】
尚、噴孔プレート１１を平面とし、弁体８の先端部１３に噴孔プレート１１と平行な平面を設けて、弁体８先端部１３と噴孔プレート１１の上流側端面とが当接しないようにしても良い。
【００２５】
噴孔入口１２ａの偏平率は、噴孔出口１２ｂの形状を噴孔１２の傾斜方向に沿って噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに投影したときに形成される噴孔出口の仮想オーバル形状１２ｃの外側にはみ出さない範囲で、噴孔出口１２ｂの扁平率よりも大きく形成されている。ここで、噴孔入口１２ａの偏平率、及び噴孔出口１２ｂの偏平率とは、噴孔入口１２ａ及び噴孔出口１２ｂの夫々の長軸を、夫々の短軸で除算した値を意味する。噴孔入口１２ａの偏平率を、噴孔出口１２ｂの扁平率よりも大きく形成することで、噴孔入口１２ａの面積を噴孔出口１２ｂの面積より小さくしている。
【００２６】
噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂは、夫々の長軸が同一方向となるように形成されている。又、噴孔入口１２ａの短軸は、噴孔出口１２ｂの短軸より短く形成されているが、噴孔入口１２ａの長軸は、噴孔出口１２ｂの長軸と同一長さに形成されている。
【００２７】
又、噴孔入口１２ａの中心を通り弁座軸心１０ｂに直交する直交平面に於いて、前記噴孔入口１２ａの中心と前記弁座軸心１０ｂを通る直線１２ｄと噴孔入口１２ａの長軸を前
記直交平面上に対して垂直に投影した線分１２ｅとが成す角度をα、前記噴孔入口１２ａの中心と前記弁座軸心１０ｂを通る直線１２ｄと噴孔入口１２ａの短軸を前記直交平面上に対して垂直に投影した線分１２ｆとが成す角度をβ、としたとき、
α＜β
の関係となるように、噴孔入口１２ａが形成されている。
【００２８】
尚、実施の形態１では、噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂの夫々の長軸が同一方向としているが、前述のα＜βの関係の範囲内で、且つ噴孔入口１２ａの形状が前述の仮想オーバル形状１２ｃの範囲内であれば、噴孔入口１２ａと噴孔出口１２ｂの夫々の長軸は必ずしも同一方向でなくてもよい。
【００２９】
更に、前述の実施の形態１では、噴孔入口１２ａは、その短軸の長さのみを噴孔出口１２ｂの短軸の長さより短く形成しているが、長軸の長さも噴孔出口部１２ｂの長軸の長さより短く形成するようにしてもよい。
【００３０】
又、噴孔１２の断面形状については、実施の形態１では楕円形状としているが、卵形、或いは長円であってもよい。
【００３１】
以上述べたこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁によれば、噴孔１２からの燃料の噴射方向は、図２の（ｃ）に示すように、弁座シート面から噴孔１２へ向かう燃料の流れ１６ａに対向する方向となっており、又、噴孔入口１２ａの長軸は、前述のようにα＜βの関係としているので、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心に流入する燃料流れ１６ａの割合が大きくなるため、下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜１７を広げようとする流れ１６ｃが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。
【００３２】
又、噴孔入口１２ａへ流入する流れのうち噴孔入口２１ａの中心から離れた位置に流入する燃料流れ１６ｂの割合が小さくなるため、液膜を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、微粒化が向上する効果がある。
【００３３】
又、噴孔入口１２ａの断面に対して噴孔出口１２ｂの断面を広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内を燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が小さいことから、雰囲気による噴射量の変化が小さいという特長がある。
【００３４】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｈ方向から見た平面図、（ｃ）はＪ―Ｊ断面拡大図、（ｄ）はＩ部拡大図である。図３に於いて、噴孔入口１２ａの断面形状は、噴孔出口１２ｂを噴孔１２の傾斜方向に沿って噴孔プレート１１の上流側端面１１ｃに投影したときに形成される噴孔出口部の仮想オーバル形状１２ｃの外側にはみ出さない範囲で、扇形状に形成されている。扇形状に形成された噴孔入口１２ａは、弁座軸心１０ｂに近い側が大きな円弧１２ｇに形成され、弁座軸心１０ｂから遠い側が小さな円弧状に形成されている。尚、弁座軸心１０ｂから遠い側に円弧を設けなくてもよい。
【００３５】
図３の（ｄ）に示すように、噴孔入口１２ａの中心と弁座軸心１０ｂを通る直線と、仮想オーバル形状１２ｃの中点と噴孔入口１２ａの扇形状の要部分を結ぶ線分とを、噴孔入口１２ａの扇形状の円弧部１２ｇの中心を通り弁座軸心１０ｂに直交する平面に対して垂直に投影して形成される線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
としている。これにより、噴孔入口１２ａの形状である扇形の円弧部１２ｇのうち弁座軸心１０ｂ側に配置される部分の割合を大きくしている。
【００３６】
実施の形態２によれば、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心に流入する燃料流れ１６ａの割合が大きくなるため、燃料流れの下流側へ行くにつれて断面積が大きくなる噴孔１２の内壁に沿って液膜１７を広げようとする流れ１６ｃが強化され、効率良く燃料の薄膜化が図れる効果がある。
【００３７】
又、噴孔入口１２ａへ流入する燃料流れのうち噴孔入口１２ａの中心から離れた位置に流入する燃料流れ１６ｂの割合が小さくなるため、液膜１７を広げようとする流れに対向する流れが抑制されるため、噴孔内での流れの衝突による乱れも抑制され、燃料の微粒化が促進される効果がある。
【００３８】
更に、噴孔入口１２ａに対して噴孔出口１２ｂを広くしていることから、高温負圧下でも噴孔内に燃料が充満しないため、気液二相流による圧力損失の影響が少なく、雰囲気による噴射量の変化が小さいという特長がある。
【００３９】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）はその矢印Ｋ方向から見た平面図、（ｃ）はＬ部拡大図、（ｄ）はＭ−Ｍ断面拡大図、（ｅ）はＯ−Ｏ断面拡大図である。図４に示すように、弁座１０と噴孔プレート１１との間に、中間プレート１８が設けられている。中間プレート１８は、噴孔プレート１１の噴孔１２へ連通するノズル穴１９が形成されており、ノズル穴１８の断面の形状を前述の実施の形態１に於ける噴孔入口１２ａと同一の形状としている。
【００４０】
この実施の形態３によれば、容易な加工で、実施の形態１と同様の微粒化効果を得ることができる。
【００４１】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は噴孔プレート１１の噴孔入口１２ａ側の平面図、（ｂ）はＰ−Ｐ断面図である。この実施の形態４では、噴孔プレート１１に円筒状の噴孔１２をプレス成型により形成した後、噴孔入口１２ａの周辺の一部を鍛圧して窪み１１ｄを形成することにより、噴孔１２の噴孔入口１２ａ側を変形させてオーバル形状とするようにしたものである。
【００４２】
実施の形態４によれば、実施の形態１に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができると共に、微粒化効果を向上させた燃料噴射弁を得ることができる。
【００４３】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり、（ａ）は噴孔プレート１１の噴孔入口１２ａ側の平面図、（ｂ）はＱ−Ｑ断面図である。この実施の形態５では、噴孔プレート１１に円筒状の噴孔１２をプレス成型により形成した後、噴孔入口１２ａの周辺の一部を鍛圧して窪み１１ｄを形成することにより、噴孔１２の噴孔入口１２ａ側を変形させて扇形状とするようにしたものである。
【００４４】
実施の形態５によれば、実施の形態２に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができる。
【００４５】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６による燃料噴射弁の先端部の詳細を示す説明図であり
、（ａ）は噴孔プレートに円筒状の噴孔を抜き加工する段階の説明図、（ｂ）は円筒状の噴孔に入れ子を挿入する段階の説明図、（ｃ）は入れ子を挿入した状態で噴孔プレートの噴孔入口側に鍛造加工を施す説明図である。
【００４６】
図７に於いて、先ず、（ａ）に示すように、ダイスガイド１００に載置した噴孔プレート１１に、パンチガイド２００を介してパンチ３００により円筒状の噴孔を打ち抜く。次に、（ｂ）に示すように、噴孔プレート１１をダイス４００に載置し、噴孔プレート１１の噴孔１２に入れ子５００を挿入すると共に、パンチガイド２００を載置し、次に（ｃ）に示すように、パンチ３０１により噴孔入口１２ａの近傍を鍛圧することにより窪み１１ｄを形成する。これにより、前述の実施の形態２に示すような扇形状の噴孔入口１２ａを備えた噴孔プレート１１を得ることができる。
【００４７】
実施の形態６によれば、実施の形態２に示した噴孔１２を備えた噴孔プレート１１を容易に得ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
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
７ 弁装置 ８ 弁体
９ 弁本体 １０ 弁座
１１ 噴孔プレート １２ 噴孔
１３ 弁体先端部 １４ 圧縮バネ
１５ 仮想円 １６ 燃料流れ
１７ 液膜 １８ 中間プレート
１００ ダイスガイド ２００ パンチガイド
３００、３０１ パンチ ４００ ダイス
５００ 入れ子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口のオーバル形状の長軸の長さを短軸の長さで除算した値で表わされる偏平率は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、前記噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記噴孔入口の長軸とを、前記噴孔入口の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、前記噴孔入口の中心と前記弁座中心を通る直線と前記噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した、
ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口の形状は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、前記扇形の円弧部が前記弁座の軸心側になるように形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記扇形の円弧部の中点と前記扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、前記仮想オーバル形状の中心を通り前記弁座の軸心に直交
する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
とし、前記扇形の円弧部のうち前記弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにした、
ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弁座と前記噴孔プレートとの間に挿入された中間プレートを備え、
前記中間プレートは、前記噴孔プレートに形成された噴孔連通するノズル穴を備え、
前記ノズル穴の形状は、前記噴孔入口の形状と同一とした、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴孔プレートに円筒状の噴孔をプレスにより形成した後、前記円筒状に形成した噴孔の開口部周辺の一部を鍛圧することにより、前記噴孔入口を形成する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記円筒状に形成された噴孔に入れ子を挿入して前記鍛圧を行なう、
ことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項１】
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口のオーバル形状の長軸の長さを短軸の長さで除算した値で表わされる偏平率は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、前記噴孔出口のオーバル形状の偏平率より大きく形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記噴孔入口の長軸とを、前記噴孔入口の中心を通り前記弁座の軸心に直交する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をαとし、前記噴孔入口の中心と前記弁座中心を通る直線と前記噴孔入口の短軸とを、前記直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をβとしたとき、
α＜β
となるように、前記噴孔入口を前記噴孔プレートの前記上流側端面に配置した、
ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
弁座のシート面に対して当接若しくは離反する弁体を有し、前記弁体が前記前座のシート面から離反したとき、燃料が、前記弁体と前記弁座のシート面との間を通過して後、前記弁座に固定された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から外部に噴射されるようにした燃料噴射弁であって、
前記弁座のシート面は、前記燃料の流通する上流側から下流側に向けて内径が縮小するように形成され、
前記噴孔プレートは、前記シート面に沿って前記シート面の下流側端縁から延長する仮想延長シート面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して１つの仮想円を形成するように、前記弁体の先端部に対向して配置され、
前記噴孔プレートに設けられた複数の噴孔は、前記噴孔プレートの上流側端面でオーバル形状に開口する噴孔入口と、前記噴孔プレートの下流側端面でオーバル形状に開口する噴孔出口とを備え、前記噴孔入口と前記噴孔出口との間の噴孔路が前記噴孔プレートの厚さ方向に対して所定の角度で傾斜するように形成され、
前記噴孔入口は、前記前座の最小内径である弁座開口部の周縁及び前記噴孔出口より前記弁座の軸心側に配置され、
前記噴孔入口の形状は、前記噴孔出口の形状を前記噴孔路の前記傾斜の方向に沿って前記噴孔プレートの上流側端面に投影したときに形成される仮想オーバル形状の外側に前記噴孔入口の周縁がはみ出ない範囲で、扇形状に形成されると共に、前記扇形の円弧部が前記弁座の軸心側になるように形成され、
前記噴孔入口の中心と前記弁座の中心を通る直線と前記扇形の円弧部の中点と前記扇形のかなめ部分を結ぶ直線とを、前記仮想オーバル形状の中心を通り前記弁座の軸心に直交
する直交平面上に垂直に投影した夫々の線分が成す角度をθとしたとき、
θ≦４５°
とし、前記扇形の円弧部のうち前記弁座軸心側に配置される部分の割合を大きくするようにした、
ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弁座と前記噴孔プレートとの間に挿入された中間プレートを備え、
前記中間プレートは、前記噴孔プレートに形成された噴孔連通するノズル穴を備え、
前記ノズル穴の形状は、前記噴孔入口の形状と同一とした、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴孔プレートに円筒状の噴孔をプレスにより形成した後、前記円筒状に形成した噴孔の開口部周辺の一部を鍛圧することにより、前記噴孔入口を形成する、
ことを特徴とする請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記円筒状に形成された噴孔に入れ子を挿入して前記鍛圧を行なう、
ことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２５５３８６（Ｐ２０１２−２５５３８６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９１１０（Ｐ２０１１−１２９１１０）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]