JP2001132585A - 複数のノズルプレートを備えた燃料噴射弁 - Google Patents

複数のノズルプレートを備えた燃料噴射弁

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JP2001132585A
JP2001132585A JP2000309246A JP2000309246A JP2001132585A JP 2001132585 A JP2001132585 A JP 2001132585A JP 2000309246 A JP2000309246 A JP 2000309246A JP 2000309246 A JP2000309246 A JP 2000309246A JP 2001132585 A JP2001132585 A JP 2001132585A
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orifice plate
orifice
needle
fuel
fuel injector
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Wei-Min Ren
レン ウェイ−ミン
David Wieczorek
ウィーツォレック デイヴィッド
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Siemens Automotive Corp
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    • F02M61/1853—Orifice plates

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オリフィスプレートが交換可能な燃料インジ
ェクタを提供する。 【解決手段】 ハウジングが、入口と、出口と、ハウジ
ングを貫通して延びる長手方向軸線とを有しており、出
口近傍に配置された弁座３０が、シール面と、弁座を貫
通して延びた通路とを有しており、ニードルが、ハウジ
ング内で長手方向軸線に沿って第１位置と第２位置との
間で往復するように配置されており、ハウジングの出口
に配置された多層オリフィスプレートアセンブリ５０に
は、複数の第１の開口５１６を有する第１のオリフィス
プレート５１０と、複数の第２の開口５２６を有する第
２のオリフィスプレート５２０とが設けられており、複
数の第１開口と複数の第２開口とが、少なくとも１つの
チャネル５３６によって流体接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料インジェク
タ、特に複数の交換可能なノズルプレートを有する燃料
インジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料インジェクタは、一般的に燃料を各
燃焼室内に正確に調量供給するために内燃機関において
使用される。さらに、各燃料インジェクタは個々の燃焼
室への噴射時に燃料を霧化し、燃料を多数の微小の粒子
に分散させ、噴射される燃料の表面積を増大させ、酸化
剤、通常は周囲空気、が燃焼前に燃料とよりよく混合す
るようになっている。燃料の正確な調量及び霧化は、燃
焼排出物を減じ、エンジンの燃焼効率を増大する。
【０００３】電磁燃料インジェクタは、通常、作動力を
燃料調量弁に供給するためにソレノイドアセンブリを利
用する。通常、燃料調量弁は、プランジャタイプのニー
ドル弁であり、このニードル弁は、閉鎖位置と開放位置
との間で移動する。閉鎖位置においては、ニードルが弁
座に当て付けられ、これにより、燃料が調量オリフィス
を通って燃焼室内へ逃げ出すことを妨げる。開放位置に
おいては、ニードルが弁座から持ち上げられ、これによ
り、燃料が調量オリフィスを通って燃焼室内へ放出され
る。
【０００４】通常、燃料インジェクタには、調量ノズル
又はオリフィスが設けられている。この調量ノズル又は
オリフィスは、オリフィスプレートから成っており、こ
のオリフィスプレートを複数のオリフィス開口が貫通し
ており、これらのオリフィス開口を通って加圧燃料が燃
焼室内へ導入される。これらの調量オリフィスの変更例
の場合、複数のオリフィスプレートが互いに積層されて
おり、これにより、燃焼室内へ噴射される直前に燃料の
ための蛇行した通路を提供している。これらの蛇行した
通路は燃料流の乱流を高め、これにより、燃料がオリフ
ィス開口を通過する場合に燃料の霧化を高め、ひいては
燃焼と燃料空気との混合を増大し、これにより、望まし
くない排出物を低減し、エンジンの燃料効率を改善す
る。
【０００５】通常、複数のオリフィスプレートを備えた
インジェクタには、第１の上部オリフィスプレートが設
けられており、この第１の上部オリフィスプレートを複
数の開口が貫通しており、下部オリフィスプレートが設
けられており、この下部オリフィスプレートを同様の複
数の開口が貫通しており、上部オリフィスプレートのオ
リフィス開口の出口と下部オリフィスプレートのオリフ
ィス開口の入口との間において燃料流を再方向付けする
ために、上部オリフィスプレートと下部オリフィスプレ
ートとの間に開放空間が設けられている。さらに、上部
オリフィスプレートと下部オリフィスプレートとの間の
空間は、通常、壁部又はその他の障害物を有しており、
この壁部等は、燃料を上部オリフィスプレートの出口か
ら下部オリフィスプレートに設けられた特定のオリフィ
ス開口へ方向付けるようになっており、これにより、比
較的層状の流れを形成し、１つの上部オリフィスプレー
トのオリフィス開口からの燃料流が別の上部オリフィス
プレートのオリフィス開口からの流れに衝突することを
排除している。さらに、複数のオリフィスプレートを備
えた燃料インジェクタは、オリフィスプレートが溶融結
合又は電気めっき結合されなければならないので、種々
異なる燃料流パターンを得るためにオリフィスプレート
を交換することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の課
題は、上部オリフィスプレートと下部オリフィスプレー
トとの間に完全に開放した空間を有し、種々異なる流れ
パターンを提供するために種々異なるオリフィスプレー
トを交換することができる、複数のオリフィスプレート
を備えた調量オリフィスを有する燃料インジェクタを提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】簡潔に言えば、本発明
は、ハウジングと、弁座と、ニードルと、多層オリフィ
スプレートアセンブリとを有する燃料インジェクタを提
供する。ハウジングは、入口と、出口と、ハウジングを
貫通して延びた長手方向軸線とを有している。弁座は、
出口近傍に配置されており、シール面と、弁座を貫通し
て延びた通路とを有している。ニードルは、ハウジング
内で長手方向軸線に沿って、ニードルが弁座から離反さ
せられて燃料流がニードルを通過する第１位置と、ニー
ドルが弁座に対して当て付けられて燃料流がニードルを
通過することができない第２位置との間で往復動するよ
うに配置されている。多層オリフィスプレートアセンブ
リはハウジングの出口に配置されている。オリフィスプ
レートアセンブリは、第１のオリフィスプレートを有し
ており、この第１のオリフィスプレートを複数の第１開
口が貫通している。オリフィスプレートアセンブリは第
２のオリフィスプレートをも有しており、この第２のオ
リフィスプレートを複数の第２の開口が貫通している。
複数の第１開口と複数の第２開口とは、少なくとも１つ
のチャネルによって流体接続されている。
【０００８】本発明は、ハウジングと、弁座と、ニード
ルと、多層オリフィスプレートアセンブリとを有する燃
料インジェクタをも提供する。ハウジングは、入口と、
出口と、ハウジングを貫通して延びた長手方向軸線とを
有している。弁座は、出口近傍に配置されており、シー
ル面と、弁座を貫通して延びた通路とを有している。ニ
ードルは、ハウジング内で長手方向軸線に沿って、ニー
ドルが弁座から離反させられて燃料流がニードルを通過
することができる第１の位置と、ニードルが弁座に当て
付けられて燃料流がニードルを通過することができない
第２の位置との間で往復動可能に配置されている。多層
オリフィスプレートアセンブリが、ハウジングの出口に
配置されており、第１のオリフィスプレートを有してお
り、この第１のオリフィスプレートを複数の第１の開口
が貫通している。複数の第１の開口はそれぞれ長手方向
軸線から第１の所定の半径方向距離を置いて配置されて
いる。オリフィスプレートアセンブリはさらに第２のオ
リフィスプレートを有しており、この第２のオリフィス
プレートを複数の第２の開口が貫通している。複数の第
２の開口は長手方向軸線から第２の所定の半径方向距離
を置いて配置されている。第２の所定の半径方向距離
は、第１の所定の半径方向距離よりも小さい。オリフィ
スプレートアセンブリはさらに第１のオリフィスプレー
トと第２のオリフィスプレートとの間に配置された第３
のオリフィスプレートを有している。第３のオリフィス
プレートは、この第３のオリフィスプレートを長手方向
軸線に沿って貫通した第３のオリフィスプレート中央開
口を有しており、第３のオリフィスプレート中央開口
は、複数の第１のオリフィスプレート開口と、複数の第
２のオリフィスプレート開口とに流体接続させている。
【０００９】本発明は、長手方向軸線と多層オリフィス
プレートとを有する燃料インジェクタを通る燃料速度を
加速する方法をも提供する。この方法は、上部オリフィ
スプレートに設けられた開口を通るように燃料を方向付
け、燃料を上部オリフィスプレートと下部オリフィスプ
レートとの間の空間内へ方向付け、燃料を底部オリフィ
スプレートに設けられた開口を通るように方向付けるス
テップから成り、この場合、下部オリフィスプレートに
設けられた開口が、上部オリフィスプレートに設けられ
た開口よりも長手方向軸線に半径方向で近い。
【００１０】この明細書に組み込まれかつこの明細書の
一部を構成する添付図面は、本発明の現時点での有利な
実施例を示しており、前述の概略的な説明及び以下の詳
細な説明と相俟って、本発明の特徴を説明するのに役立
つ。
【００１１】
【発明の実施の形態】図面中全体を通じて同一の符号が
同一の部材を示すために使用されている。図１及び図２
に示された有利な第１実施例は、内燃機関の燃料噴射シ
ステムにおいて使用するための燃料調量アセンブリ１０
である。調量アセンブリ１０は、弁体２０と、弁座３０
と、ニードル４０と、ほぼ平坦な複合ノズル又はオリフ
ィスプレートアセンブリ５０とを有している。内燃機関
（図示せず）に関連した燃料調量アセンブリ１０の操作
の詳細はよく知られており、有利な実施例に関連した操
作を除きここでは詳細に説明しない。有利な実施例は概
して内燃機関のためのインジェクタバルブに関するもの
であり、この明細書の開示から、有利な実施例を、燃料
の正確な調量が望まれている又は必要とされるその他の
使用事例に適応させることができることが明らかであ
る。
【００１２】弁体２０は、上流又は入口端部２１０と下
流又は出口端部２２０とを有している。弁体２０は図１
に示したように可動子２４０を有している。“上流”及
び“下流”という言葉は、参照する図面における流れ方
向に基づく。上流側は、各図面の上部側であり、下流側
は各図面の下側である。ニードル４０が可動子２４０に
結合されている。弁体２０の上方に配置された電磁コイ
ル（図示せず）は、可動子２４０及びニードル４０を弁
体２０内で往復させるために選択的に通電されたり遮断
されたりする。弁体２０はさらに本体２６０を有してお
り、この本体２６０はハウジングチャンバ２６２を有し
ている。ハウジングチャンバ２６２は、弁体２０の中央
長手方向部分を、弁体を貫通した長手方向軸線２７０に
沿って延びている。ハウジングチャンバはハウジング内
壁２６４によって形成されている。ニードルガイド２８
０は中央ニードルガイド開口２８１と、半径方向に間隔
を置いて配置された複数の燃料流開口２８２とを有して
いる。ニードルガイド２８０は、ハウジングチャンバ２
６２内の、弁体２０の下端２２０近傍に配置されてい
る。ニードルガイドは、長手方向軸線２７０に沿ったニ
ードル４０の往復動を維持することを補助する。
【００１３】弁座３０は、ハウジングチャンバ２６２内
で出口端部２２０近傍においてニードルガイド２８０と
下端若しくは噴射端部２２０との間に配置されている。
弁座３０は通路若しくはオリフィス３２０を有してお
り、このオリフィス３２０は、弁座３０を貫いてほぼ弁
体２０の長手方向軸線２７０に沿って延びており、ほぼ
円筒状の壁部３２２によって形成されている。有利に
は、オリフィス３２０の中央３２１は長手方向軸線２７
０上に位置している。弁座３０は、環状の傾斜したシー
ル面３３０をも有しており、このシール面３３０はオリ
フィス３２０を取り囲んでおり、下方へ進行するに従い
オリフィス３２０に向かって半径方向に狭まるようにテ
ーパしており、これにより、シール面３３０は長手方向
軸線２７０に対して傾斜している。“内方”、“外方”
及び同様の用語はそれぞれ長手方向軸線に接近する方向
と長手方向軸線から離反する方向とを示している。
【００１４】ニードル４０は、可動子２４０に結合され
ており、ハウジングチャンバ２６２内にほぼ弁体２０の
長手方向軸線２７０に沿って往復動するように配置され
ている。ニードル４０は、第１の開放位置と第２の閉鎖
位置との間で往復動可能である。第１の開放位置におい
ては、ニードル４０は弁座３０から離反させられ（図２
参照）、加圧燃料がニードル４０を通過して下流へ流れ
ることができる。第２の閉鎖位置においては、ニードル
４０は押付け部材、有利にはばね（図示せず）によって
弁座３０に押し付けられ（図１参照）、燃料流がニード
ル４０を通過することを妨げる。
【００１５】ニードル４０は、第１の横断面領域Ａ１を
有する第１部分４１０と、第２の横断面領域Ａ２を有す
る第２部分４２０とを有している。第２部分４２０はほ
ぼ球状の接触面４２２を有しており（図６に図示）、こ
の接触面４２２は、ニードル４０が閉鎖位置を占める場
合に、傾斜したシール面３３０に密着する。しかしなが
ら、ほぼ平坦な又は平らな端面４２６（図２に図示）を
ニードル４０の下流側先端に配置することができる。端
面４２６は弁体２０の長手方向軸線２７０に対してほぼ
垂直であると有利である。ほぼ環状の接触領域４２３
は、ニードル４０と弁座３０との間の密なシールを提供
し、燃料がニードル４０を越えて漏出する可能性を低減
する。
【００１６】有利には、第１及び第２の横断面領域Ａ
１，Ａ２は円形であるが、第１及び第２の横断面領域Ａ
１，Ａ２がその他の形状であることができる。この形状
は、接触面４２２の比較的大きなシール直径を維持しな
がらニードル４０の質量を減じ、これにより、ニードル
４０が閉鎖位置を占める場合に接触面４２２の係合のた
めの、ニードル４０の比較的寛容なシール領域を提供す
る。ニードルの増大された横断面領域Ａ２は、ニードル
の平均直径よりも大きなガイド面を提供し、これによ
り、中央ニードルガイド開口２８１の内面の耐摩耗性を
改善する。中央ニードルガイド開口２８１の内面の改善
された耐摩耗性は、ほぼ一定の横断面領域を有する従来
のニードルと共に使用される慣用のベースガイド直径の
荷重よりも荷重が低減されることによる。例えば、典型
的な従来のニードルはほぼ連続的で円筒状のシャフトを
有しており、このシャフトは、端部において終わってお
り、ニードルの上部における横断面領域は、図１に示し
たようなニードル４０の横断面領域Ａ１の２倍の大きさ
である。第２の横断面領域Ａ２は、第２部分４２０が、
ニードル４０とプレート２８０との間に約１０〜１５μ
ｍの間隙を形成しながら中央ニードルガイド開口２８１
を貫通するように、寸法決めされている。
【００１７】ニードル４０は、閉鎖位置（図１に図示）
と開放位置（図２に図示）との間で往復動可能である。
ニードル４０が開放位置を占める場合には、長手方向軸
線２７０に向かって延びたほぼ環状のチャネル４３０
が、接触面４２２とシール面３３０との間に形成され
る。
【００１８】図２に示したように、オリフィスプレート
アセンブリ５０は、多層複合オリフィスプレートであ
り、少なくとも２つの別個のオリフィスプレート、すな
わち上部オリフィスプレート５１０と下部オリフィスプ
レートとから構成されており、ハウジングの出口２２０
に配置されている。上部オリフィスプレート５１０と下
部オリフィスプレート５２０との間に配置されたスペー
サオリフィスプレート５３０が使用されると有利であ
る。しかしながら、上部オリフィスプレート５１０の下
面５１４と下部オリフィスプレート５２０の上面５２２
との間に所定の間隙が維持される限り、スペーサオリフ
ィスプレート５３０は省略することができる。
【００１９】図２に示したオリフィスプレートアセンブ
リ５０の第１実施例は、上部オリフィスプレート５１０
を有しており、この上部オリフィスプレートは上面５１
２と、下面５１４と、複数のほぼアーチ状の孔若しくは
開口５１６とを有している。これらの開口５１６は、上
部オリフィスプレート５１０を貫通しており、長手方向
軸線２７０から半径方向に第１の所定の距離を置いて配
置されている。アーチ状の開口５１６は、長手方向軸線
２７０から対称的に間隔を置いて配置されており、図３
に示したようにほぼ円形であると有利である。有利に
は、３つのアーチ状の開口５１６が有利であるが、３つ
よりも多い又は少ないアーチ状の開口５１６を使用して
もよい。有利には、アーチ状の開口５１６を通る圧力損
失を減じるために、アーチ状開口５１６の比較的大きな
全面積が有利である。しかしながら、アーチ状開口５１
６の全面積は、上部オリフィスプレート５１０の強度を
低下させるほど大きくないことが望ましい。上部オリフ
ィスプレート５１０は長手方向軸線２７０に対してほぼ
垂直であると有利である。有利には、複数のアーチ状開
口５１６は、図２に示したように弁座オリフィス３２０
の直ぐ下流にこの弁座オリフィスに隣接している。
【００２０】下部オリフィスプレート５２０は、上面５
２２と、下面５２４と、有利には円形又は多角形の複数
の調量孔若しくは開口５２６とを有しており、これらの
開口５２６は、下部オリフィスプレート５２０を貫通し
ており、長手方向軸線２７０から半径方向に第２の所定
の距離を置いて配置されている。開口５２６は、長手方
向軸線２７０から対称的に間隔を置いて配置されてお
り、図４に示したようにほぼ円形であると有利である。
多角形開口の１つの利点は、開口の側部の間の角隅が、
燃焼室内への燃料狙い付けを制御するために精密に調節
されるということである。調量開口５２６は、長手方向
軸線２７０から、アーチ状の開口５１６とは異なる距離
だけ対称的に間隔を置いて配置されており、図４に示し
たようにほぼ円形であると有利であり、これにより、上
部オリフィスプレートのアーチ状開口５１６と下部オリ
フィスプレートの調量開口５２６とは、図２に示したよ
うに互いに重ならない。
【００２１】有利には、下部オリフィスプレートの開口
５２６は上部オリフィスプレートの開口５１６よりも長
手方向軸線２７０に近いが、下部オリフィスプレートの
開口５２６が上部オリフィスプレートの開口５１６より
も離れていてもよい。有利には、８つの調量開口５２６
が有利であるが、８つよりも多い又は少ない調量開口５
２６を使用することができる。しかしながら、アーチ状
の開口５１６の数が調量開口５２６の開口の数と等しく
てはならないということが重要である。下部オリフィス
プレート５２０は、長手方向軸線２７０に対してほぼ垂
直であると有利である。
【００２２】上部オリフィスプレート５１０と下部オリ
フィスプレート５２０との間に設けられた、図５に示し
たスペーサオリフィスプレート５３０は、上部オリフィ
スプレート５１０と下部オリフィスプレート５２０との
間の鉛直方向間隔を調節するために使用され、これによ
り、最適化された半径方向の燃料速度成分を生ぜしめか
つ維持することができる。図２及び図５に示したよう
に、スペーサオリフィスプレート５３０は、上面５３２
と、下面５３４と、長手方向軸線２７０から半径方向に
延びたほぼチャネル状又は円形の開口５３６とを有して
いる。開口５３６は、複数のアーチ状開口５１６及び複
数の調量開口５２６のそれぞれに流体接続されており、
これにより、流体がアーチ状の開口５１６から円形の開
口５３６を通りさらに調量開口５２６を通って流れるこ
とができる。
【００２３】弁座３０の仮想延長線３４０は、上部オリ
フィスプレート５１０の上面５１２にまで延長すると、
図２に示した箇所“Ａ”において上部オリフィスプレー
ト５１０の上面５１２に衝突する。仮想延長線３４０
は、さらに下部オリフィスプレート５２０の上面５２２
にまで延長すると、図２に示した箇所“Ｂ”において下
部オリフィスプレート５２０の上面５２２と衝突する。
図３に示したように、アーチ状の開口５１６は長手方向
軸線２７０から十分に離隔しているので、弁座３０の仮
想延長線３４０によって“Ａ”において上部オリフィス
プレート５１０の上面５１２に形成される仮想円５１８
は、アーチ状開口５１６の外周を結ぶように描かれる仮
想円５１９よりも小さな直径を有する。同様に、図４に
示したように、調量開口５２６は長手方向軸線２７０か
ら十分に離隔しているので、弁座３０の仮想延長線３４
０によって“Ｂ”において下部オリフィスプレート５２
０の上面５２２に形成される仮想円５２８は、調量開口
５２６の外周を結ぶように描かれる仮想円５２９よりも
小さな直径を有する。
【００２４】このことは、ニードル４０が開放位置を占
めている場合にアーチ状開口５１６と調量開口５２６と
の間の燃料流が燃料を下部オリフィスプレート５２０の
上面５２２へ方向付け、これにより、燃料が調量開口５
２６に進入する前に、下部オリフィスプレート５２０の
上面５２２を横切って調量開口５２６に到達する燃料の
横方向の流れを提供することを保証する。
【００２５】上部オリフィスプレート５１０は、弁座３
０に対するニードル４０の移動が噴霧の形成に与えるあ
らゆる効果を排除し、下部オリフィスプレート開口５２
６に流入する前における燃料の流れ不安定性を排除す
る。下部オリフィスプレート５２０は一次的調量オリフ
ィスプレートであり、この下部オリフィスプレートを燃
料が、燃焼室に流入する直前に通過する。上部オリフィ
スプレート５１０の下面５１４と下部オリフィスプレー
ト５２０の上面５２２との間の空間は、７５μｍ〜３０
０μｍであると有利である。
【００２６】３つの別個のオリフィスプレート、すなわ
ち上部オリフィスプレート５１０と、下部オリフィスプ
レート５２０と、スペーサオリフィスプレート５３０と
を使用することにより、調量アセンブリ１０を製造する
場合に極めて高い融通性が得られる。上部プレート、下
部プレート及びスペーサプレート５１０，５２０，５３
０の種々異なる構成は、取外し可能でありかつ別の上
部、下部及びスペーサプレート（図示せず）と交換可能
であり、乱流が強化された霧化及び燃料の狙い付けのた
めの最適な流路を形成するために、混合されかつ合致さ
れることができる。燃料流れ特性は、製品製造プロセス
におけるいかなる変更なしに所要の使用事例に適合され
ることができる。
【００２７】さらに、図示していないが、第４のオリフ
ィスプレートと、同様のスペーサオリフィスプレート５
３０とを、上部オリフィスプレート５１０の上面５１２
と弁座３０の下端との間に挿入することができる。この
ような構成は、上部オリフィスプレート５１０に設けら
れた開口５１６と長手方向軸線２７０との間に所望の半
径方向間隔を設けるほどオリフィス３２０が十分に大き
くない場合に使用することができる。
【００２８】有利には、プレートは、燃料流路のその部
分のための幾何学的要求に一致するタイプのプロセスに
よって製造される。有利には、上部オリフィスプレート
５１０とスペーサオリフィスプレート５３０とは、打抜
き又はエッチング等の高価でないプロセスによって容易
に製造することができる。有利には、下部オリフィスプ
レート５２０に設けられたより敏感な調量開口５２６
は、燃焼室への所要の狙い付けのために要求される正確
な寸法を提供するために、精密打抜き又は精密レーザ機
械プロセスによって処理される。
【００２９】３つのオリフィスプレート５１０，５２
０，５３０が有利であるが、、当業者によく知られた製
造プロセスを使用してスペーサオリフィスプレート５３
０を上部又は下部オリフィスプレート５１０，５２０と
組み合わせ、これにより、２つのオリフィスプレートの
みを提供することもできる。さらに、オリフィスプレー
ト５１０，５２０，５３０を、様々な噴射パターンを形
成するためにディンプル結合する（dimple together）
ことができる。燃料の流量は、下部オリフィスプレート
５２０に設けられる調量開口５２６の位置及びサイズに
よって制御される。調量開口５２６は、下部オリフィス
プレート５２０に設けられた個々の調量開口５２６にお
いて乱流強度が等しくかつ最大となるように分配されて
いる。
【００３０】オリフィスプレート５１０，５２０，５３
０は金属材料、有利にはステンレス鋼から形成される
が、オリフィスプレート５１０，５２０，５３０の少な
くとも１つをその他の適切な材料から形成することがで
きる。
【００３１】燃料調量アセンブリ１０の働きを以下に説
明する。加圧燃料流が燃料ポンプ（図示せず）によって
調量アセンブリ１０内へ供給される。加圧燃料は調量ア
センブリ１０へ流入し、燃料フィルタ（図示せず）を通
り可動子へ、さらにハウジングチャンバ２６２へ流れ
る。燃料は、ハウジングチャンバ２６２を通り、ガイド
２８０に設けられた燃料流開口２８２を通り、接触面４
２２とシール面３３０との間の境界面へ流れる。閉鎖位
置において（図１に図示）、ニードル４０は弁座３０に
押し付けられているので、接触面４２２がシール面３３
０に密着し、燃料流が複合オリフィスプレートアセンブ
リ５０を流過することを妨げる。
【００３２】図２に示した開放位置においては、ソレノ
イド又はその他の作動装置（図示せず）がニードル４０
を開放位置へ移動させ、ニードル４０の接触面４２２を
弁座３０のシール面３３０から離反させ、ほぼ環状のチ
ャネル４３０を形成する。ハウジングチャンバ２６２内
の加圧燃料は、ニードル４０と弁座３０とによって形成
されたほぼ環状のチャネル４３０を通過して流れ、上部
オリフィスプレート５１０の上面５１２に衝突する。次
いで、燃料は複数のアーチ状の開口５１６を通って、上
部オリフィスプレート５１０と下部オリフィスプレート
５２０との間に設けられたスペーサオリフィスプレート
５３０に設けられた開放空間５３６内へ流れる。次い
で、燃料は下部オリフィスプレート５２０の上面５２２
に沿って調量開口５２６に対して横方向に加速する。次
いで、燃料は、調量開口５２６を横切って流れ、この調
量開口５２６において、燃料は、調量開口５２６を通っ
て燃焼室内へ進入する場合に霧化される。燃料は、上部
オリフィスプレート５１０の下面５１４と下部オリフィ
スプレート５２０の上面５２２とによって仕切られた空
間内へ流入する。付加的な乱流が生ぜしめられ、燃料が
調量開口５２６を通過する場合に燃料の霧化を高める。
【００３３】択一的な実施例においては、図６及び図７
に示された変更された上部オリフィスプレート５５０が
設けられている。図１、図２及び図３に示した上部オリ
フィスプレートと同様に、上部オリフィスプレート５５
０は、上面５５２と、下面５５４と、複数のアーチ状の
開口５５６とを有している。しかしながら、上部オリフ
ィスプレート５５０は、付加的な中央孔若しくは開口５
５８を有するように変更されている。この開口５５８
は、上部オリフィスプレート５５０を貫いて延びてお
り、長手方向軸線２７０から半径方向に延びている。中
央開口５５８は、スペーサプレート５３０に設けられた
中央開口５３６を介して複数の調量開口５２６に流体接
続されている。中央開口５５８は、上部オリフィスプレ
ート５５０における開口面積を増大させ、上部オリフィ
スプレート５５０と下部オリフィスプレート５２０との
間における燃料圧力損失を低減する。さらに、中央開口
５５８は、図６に示したように、衝突する燃料流“Ｆ”
を発生させかつ制御する。これらの衝突する流れ“Ｆ”
は、燃料に付加的な乱流を生ぜしめ、燃料の霧化を促進
する。
【００３４】有利には、前述の各実施例においては、弁
座３０はステンレス鋼から形成されており、ニードル４
０はステンレス鋼から形成されている。しかしながら、
弁座３０及びニードル４０をその他の適切な材料から形
成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料インジェクタの噴射端部を示す縦
断面図であり、本発明の第１実施例による複数のオリフ
ィスプレート配列が組み込まれており、ニードルは閉鎖
位置を占めている。
【図２】図１のニードルの噴射端部を示す拡大図であ
り、ニードルが開放位置を占めている。
【図３】本発明の有利な第１実施例による上部オリフィ
スプレートを示す上面図である。
【図４】本発明の下部オリフィスプレートを示す上面図
である。
【図５】本発明のスペーサオリフィスプレートを示す上
面図である。
【図６】本発明の第２実施例による複数のオリフィスプ
レート配列を組み込んだ燃料インジェクタの噴射端部を
示す拡大図である。
【図７】本発明の第２実施例による上部オリフィスプレ
ートを示す上面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料調量アセンブリ、 ２０ 弁体、 ３０ 弁
座、 ４０ ニードル、 ２１０ 入口端部、 ２２０
出口端部、 ２４０ 可動子、 ２６０ 本体、 ２
６２ ハウジングチャンバ、 ２６４ ハウジング内
壁、 ２７０ 長手方向軸線、 ２８１ 中央ニードル
ガイド開口、 ３２０ オリフィス、 ３２１ 中心、
３３０ シール面、 ４０ ニードル、 ４１０ 第
１部分、４２０ 第２部分、 ４２２ 接触面、 ４２
３ 接触領域、 ４２６ 端面、５０ オリフィスプレ
ートアセンブリ、 ５２０ オリフィスプレート、 ５
１０ 上部オリフィスプレート、 ５１４ 下面、 ５
１６ アーチ状開口、５２０ 下部オリフィスプレー
ト、 ５２２ 上面、 ５２４ 下面、 ５２６調量開
口、 ５３０ スペーサオリフィスプレート、 ５３２
上面、 ５３４ 下面、 ５３６ 開口

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 燃料インジェクタにおいて、 ハウジングが設けられており、該ハウジングが、入口
    と、出口と、前記ハウジングを貫通して延びる長手方向
    軸線とを有しており、 前記出口近傍に配置された弁座が設けられており、該弁
    座が、シール面と、前記弁座を貫通して延びた通路とを
    有しており、 ニードルが設けられており、該ニードルが、ハウジング
    内で長手方向軸線に沿って、ニードルが弁座から離反さ
    せられて燃料がニードルを流過することができる第１位
    置と、ニードルが弁座に当て付けられて燃料がニードル
    を流過することを妨げる第２位置との間で往復するよう
    に配置されており、 前記ハウジングの出口に配置された多層オリフィスプレ
    ートアセンブリが設けられており、該オリフィスプレー
    トアセンブリには、 第１のオリフィスプレートが設けられており、該第１の
    オリフィスプレートを複数の第１開口が貫通しており、 第１のオリフィスプレートから離れた第２のオリフィス
    プレートが設けられており、該第２のオリフィスプレー
    トを複数の第２開口が貫通しており、前記複数の第１開
    口と複数の第２開口とが、少なくとも１つのチャネルに
    よって流体接続されていることを特徴とする、燃料イン
    ジェクタ。
  2. 【請求項２】 前記複数の第１開口が、それぞれ長手方
    向軸線から第１の所定の半径方向距離を置いて配置され
    ており、前記複数の第２開口が、それぞれ長手方向軸線
    から第２の所定の半径方向距離を置いて配置されてい
    る、請求項１記載の燃料インジェクタ。
  3. 【請求項３】 前記第２の所定の半径方向距離が、前記
    第１の所定の半径方向距離よりも小さい、請求項２記載
    の燃料インジェクタ。
  4. 【請求項４】 前記第１のオリフィスプレートが、該第
    １のオリフィスプレートを長手方向軸線に沿って貫通し
    た中央開口を有しており、該中央開口が、前記複数の第
    ２開口に流体接続されている、請求項１記載の燃料イン
    ジェクタ。
  5. 【請求項５】 第３のオリフィスプレートが設けられて
    おり、該第３のオリフィスプレートが、前記第１のオリ
    フィスプレートと第２のオリフィスプレートとの間に配
    置されており、前記第３のオリフィスプレートが、該第
    ３のオリフィスプレートを長手方向軸線に沿って貫通し
    た第３のオリフィスプレート中央開口を有しており、該
    第３のオリフィスプレート中央開口が、前記複数の第１
    のオリフィスプレート開口と前記複数の第２のオリフィ
    スプレート開口とに流体接続している、請求項１記載の
    燃料インジェクタ。
  6. 【請求項６】 前記第１のオリフィスプレートと、前記
    第２のオリフィスプレートと、前記第３のオリフィスプ
    レートとのうちの少なくとも１つが、取外し可能であり
    かつ少なくとも第４のオリフィスプレートと交換可能で
    ある、請求項５記載の燃料インジェクタ。
  7. 【請求項７】 前記第２のオリフィスプレート開口が非
    円形である、請求項１記載の燃料インジェクタ。
  8. 【請求項８】 前記ニードルがほぼ球状の端面を有して
    いる、請求項１記載の燃料インジェクタ。
  9. 【請求項９】 第１のオリフィスプレート及び第２のオ
    リフィスプレートそれぞれの平面が前記長手方向軸線に
    対してほぼ垂直である、請求項８記載の燃料インジェク
    タ。
  10. 【請求項１０】 前記第１のオリフィスプレート又は第
    ２のオリフィスプレートの少なくとも一方が金属から形
    成されている、請求項１記載の燃料インジェクタ。
  11. 【請求項１１】 燃料インジェクタにおいて、 ハウジングが設けられており、該ハウジングが、入口
    と、出口と、前記ハウジングを貫通した長手方向軸線と
    を有しており、 前記出口近傍に配置された弁座が設けられており、該弁
    座が、シール面と、前記弁座を貫通した通路とを有して
    おり、 ニードルが設けられており、該ニードルが、ハウジング
    内で長手方向軸線に沿って、ニードルが弁座から離反さ
    せられて燃料がニードルを通過することができる第１位
    置と、ニードルが弁座に当て付けられて燃料がニードル
    を流過することを妨げる第２位置との間で往復するよう
    に配置されており、 前記ハウジングの出口に配置された多層オリフィスプレ
    ートアセンブリが設けられており、該多層オリフィスプ
    レートアセンブリには、 第１のオリフィスプレートが設けられており、該第１の
    オリフィスプレートを複数の第１開口が貫通しており、
    該複数の第１開口それぞれが、前記長手方向軸線から第
    １の所定の半径方向距離を置いて配置されており、 第２のオリフィスプレートが設けられており、該第２の
    オリフィスプレートを複数の第２開口が貫通しており、
    該複数の第２開口それぞれが、前記長手方向軸線から第
    ２の所定の半径方向距離を置いて配置されており、該第
    ２の所定の半径方向距離が、前記第１の所定の半径方向
    距離よりも小さく、 第３のオリフィスプレートが設けられており、該第３の
    オリフィスプレートが、前記第１のオリフィスプレート
    と第２のオリフィスプレートとの間に配置されており、
    前記第３のオリフィスプレートが、前記第１及び第２の
    オリフィスプレートとは別個であり、前記第３のオリフ
    ィスプレートが、該第３のオリフィスプレートを長手方
    向軸線に沿って貫通した第３のオリフィスプレート中央
    開口を有しており、該第３のオリフィスプレート中央開
    口が、複数の第１のオリフィスプレート開口及び第２の
    オリフィスプレート開口とに流体接続していることを特
    徴とする、燃料インジェクタ。
  12. 【請求項１２】 前記第１のオリフィスプレートがさら
    に、該第１のオリフィスプレートを長手方向軸線に沿っ
    て貫通した中央開口を有しており、該中央開口が、前記
    複数の第２開口に流体接続されている、請求項１１記載
    の燃料インジェクタ。
  13. 【請求項１３】 前記第１のオリフィスプレートと、前
    記第２のオリフィスプレートと、前記第３のオリフィス
    プレートとの少なくとも１つが、取外し可能でありかつ
    少なくとも第４のオリフィスプレートと交換可能であ
    る、請求項１１記載の燃料インジェクタ。
  14. 【請求項１４】 前記第２の所定の半径方向距離が、第
    １の所定の半径方向距離よりも小さい、請求項１１記載
    の燃料インジェクタ。
  15. 【請求項１５】 前記第２のオリフィスプレート開口が
    非円形である、請求項１１記載の燃料インジェクタ。
  16. 【請求項１６】 前記第１及び第２のオリフィスプレー
    トそれぞれの平面が、前記長手方向軸線に対してほぼ垂
    直である、請求項１１記載の燃料インジェクタ。
  17. 【請求項１７】 前記第１のオリフィスプレートと、前
    記第２のオリフィスプレートと、前記第３のオリフィス
    プレートとのうちの少なくとも１つが金属から形成され
    ている、請求項１１記載の燃料インジェクタ。
  18. 【請求項１８】 長手方向軸線及び多層オリフィスプレ
    ートアセンブリを有する燃料インジェクタを通る燃料の
    速度を加速させる方法において、 燃料を上部オリフィスプレートに設けられた開口に通過
    させ、 燃料を上部オリフィスプレートと下部オリフィスプレー
    トとの間の空間に送り込み、 燃料を下部オリフィスプレートに設けられた開口に通過
    させ、下部オリフィスプレートに設けられた開口が、上
    部オリフィスプレートに設けられた開口よりも長手方向
    軸線により近いことを特徴とする、燃料の速度を加速さ
    せる方法。
  19. 【請求項１９】 前記上部オリフィスプレートと下部オ
    リフィスプレートとの間にスペーサオリフィスプレート
    を提供し、該スペーサオリフィスプレートが、開口を有
    しており、該開口が、上部オリフィスプレートに設けら
    れた開口と下部オリフィスプレートに設けられた開口と
    に流体接続している、請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記下部オリフィスプレートに設けら
    れた開口が、長手方向軸線を中心にしてほぼ半径方向の
    パターンを規定している、請求項１８記載の方法。
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