JP2007521440A - 合成角開口円板を含む燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

燃料噴射装置は、計量開口円板を含む。該計量開口円板は、周辺部と、中央部と、１つの開口とを含む。該周辺部は、長手方向軸に関連しており、かつベース面と平行に拡がっている。該周辺部は、該中央部と境を接している。該中央部は、該ベース面に対して斜めになっている面と平行に拡がる切子面を含む。該開口は、該切子面を貫通し、かつ該面に対して斜めになっている開口軸に沿って伸びている。従って、該開口の該長手方向軸に対する方向は、（１）該面の該ベース面に対する第１の関係と、（２）該開口軸の該面に対する第２の関係との組み合わせによって決まる。該計量開口円板の複数の切子状の窪みを形成する方法も説明する。

Description

本発明は、一般的には揮発性液体燃料を自走車両の内燃機関内に噴射するタイプの電気的に作動する燃料噴射装置、具体的にはかかる燃料噴射装置のための新規な薄い円板開口部材に関する。

現代の燃料噴射装置は、汎用的にではなくて特定のエンジンに適応するように設計せねばならない。大量生産型自走車両に対する厳しい排ガス基準を満たす能力は、噴射スプレー又は噴射流を形成して、例えば吸気弁の方へ、又は燃焼シリンダ内へ方向を定める際の濃度を保証する能力に、少なくとも部分的に起因する。壁面付着は回避すべきである。

マルチポイント燃料噴射装置を用いる多数の各種エンジンモデルのために、多くの固有のインジェクタは、エンジンの各シリンダに対し、噴射流の形成及び方向付けを実行できる必要がある。これらの要求に適応させるべく、燃料噴射装置は、従来直線状、湾曲状、スプリット状及びスプリット・湾曲状の噴流を生成するように設計されてきた。薄い円板開口部材を用いる燃料噴射装置において、かかる噴射パターンは、単に薄い円板開口部材の特定の設計によって生成できる。この能力は、該燃料噴射装置の他の構成要素には、特定の用途のために固有の設計を施す必要がないため、即ち他の多くの構成要素は、共通の設計になし得るため、有意義な製造利益のための機会をもたらす。

現代の燃料噴射装置設計における他の関心事は、所謂「嚢容積（sac volume）」を最小化することである。本明細書で、嚢容積は、開口孔の上流であって、ニードル／弁座シーリングの外周の下流の容積として定義する。予め直線状開口孔に対し調整した開口円板状の幾何学形状を窪ませることの実用限界は、所望の噴霧角度を得るのに必要な幾何学形状の深さ又は高さである。より大きな湾曲及びスプリット噴霧角度を得ることは、製造をより困難にし、かつ嚢容積を同時に増加させる。同時に、該幾何学形状の深さ又は高さが増加した場合、個々の孔の量及び窪みの歪も増す。極論すれば、該円板の材質は、孔間で、又は該幾何学的窪みの溝において、共有してもよい。

公知の計量開口円板は、以下の方法で形成できる。平坦な計量円板を、まず該計量円板に対し略垂直に拡がる開口、即ち「垂直」開口を備えて形成する。湾曲又はスプリット角度、即ち開口が、上記燃料噴射装置の長手方向の軸に対し方向が合わせられる角度を実現すべく、開口の周囲の領域は、平坦な計量開口円板が、もはや全体として略平面ではないが、今は複数の切子状の窪みを備えるように窪んでいる。計量開口円板は窪ませるべく、該計量開口円板の材質を柔軟なものとし、多数の切子状の窪みを形成する。該多数の切子状の窪みは、窪み角度、即ちその上に開口が設けられる切子面の平坦面が、元々平坦な面に対し頂点の方へ向かう角度で拡がる少なくとも２つの面を含む。開口を、それら面の内の１つの上に配置すべく、該開口も湾曲角βで方向が合わせられる。開口は、元々は、円板の平坦面、即ち、「ベース」面を貫通して垂直に拡がっているため、窪み形成後の開口の湾曲角度は、ほぼ窪み角度に近い。また、例えば材質の厚さや降伏強さ等の材質の物理特性により、窪み角度が大きすぎると、材質を共有させて、計量開口円板を、その使用目的に対し構造的に不適合にする可能性があるため、窪み角度に上限があると思われる。

本発明は、同等又は同一の改善された一貫性を有する異なるおよび／又はより厳しい要求を満たす能力を高め得る薄い円板開口部材の新規な形態に関する。例えば本発明による薄い円板開口部材は、スプレー又は噴流を、１つ以上の吸気弁へ向けるべく、単一の燃料噴射装置が必要とするエンジンに対し良好に適合し、また本発明による薄い円板開口部材は、燃料噴射装置を取り付けるためのスペースが、パッケージング上の制約により、厳格に制限される、難しい組込みを満足させ得る。上記計量開口が切子状平面内に設けられるため、本発明の効果のうちの１つが生じる。このことは、燃料噴射装置内部の上流の幾何学的フローとの適切な相互作用のための強化されたフロー安定性を実現する際に重要であることが分かってきた。計量開口が、円錐状の窪み等の非平坦面内にあると、本発明の場合のように、切子状平面上へのその配置により実現される、ある程度の強化されたフロー安定性を常に実現することはできない。更に、計量開口を有する切子状平面を含む窪みのための特定の形状は、本発明を特徴付ける。

本発明の好適な実施形態は、噴霧の所望のターゲッティング（targeting）を可能にする。噴霧の所望のターゲッティングとは、比較例によりもたらされる噴霧ターゲッティングと同様のターゲッティングである。しかし、本発明により、比較例の噴霧ターゲッティングと同様の所望の噴霧ターゲッティングを得ることができると共に、比較例よりも少ない、計量開口円板における嚢容積及び材質の変形を有する燃料噴射装置を実現できる。従って本発明は、開口孔のひずみ及び開口円板のせん断の可能性の低減によって、燃料フロー及び噴霧角度の良好な制御を可能にする。

本発明は、燃料を噴霧ターゲッティングする燃料噴射装置を提供する。該装置は、弁座と、可動部材と、計量開口円板とを含む。弁座は、長手方向軸に沿って伸びる通路を含む。可動部材は、弁座と協働して、通路を通過する燃料の流れを開閉する。計量開口円板は、第１及び第２の面と、周辺部と、中央部と、第１の開口とを含む。第１の面は弁座に対向し、第２の面は第１の面と反対側に面している。周辺部は、長手方向軸と関連しており、かつ該長手方向軸と略直交するベース面と平行に伸びている。また、中央部も長手方向軸と関連しており、かつ周辺部によって囲まれている。中央部は、第１の平面と平行に拡がる第１の切子面を含む。該切子面は、第１の周辺セグメントに沿って、周辺部に結合されており、また、第１の面は、ベース面に対し傾斜している。第１の開口は、第１の切子面を貫通しており、かつ第１の面と第２の面とを結合する第１の壁によって画定されている。第１の開口は、第１の面に対し傾斜した第１の開口軸に沿って拡がっている。従って、第１の開口の長手方向軸に対する方向は、（１）第１の面のベース面に対する第１の関係と、（２）第１の開口軸の第１の面に対する第２の関係との組み合わせで決まる。

また、本発明は、燃料噴射装置用計量開口円板を提供する。燃料噴射装置は、入口と出口との間で、長手方向軸に沿って伸びる通路と、長手方向軸に沿って往復動する密閉部材と、出口に隣接し、かつ密閉部材と協働して、通路を通過する燃料の流れを開閉する弁座とを含む。計量開口円板は、１つの部材と、１つの開口とを含む。該部材は、第１及び第２の略平行な面を含む。第１の面は、バルブ弁座に略対向するよう適応されており、また第２の面は、第１の面と反対側に面している。更に、部材は、長手方向軸に関連する周辺部と、長手方向軸に関連する中央部とを含む。周辺部は、ベース面と平行に伸びており、該ベース面は、長手方向軸に対し略直交している。中央部は周辺部で囲まれており、かつ第１の面と平行に拡がる第１の切子面を含む。該切子面は、第１の周辺セグメントに沿って、周辺部に結合されており、また第１の面は、ベース面に対し傾斜している。第１の開口は、第１の切子面を貫通しており、かつ第１の面と第２の面とを結合する第１の壁によって画定されている。第１の開口は、第１の開口軸に沿って拡がっており、また第１の開口軸は、第１の開口の長手方向軸に対する方向が、（１）第１の面のベース面に対する第１の関係と、（２）第１の開口軸の第１の面に対する第２の関係との組み合わせによって決まるように、該第１の面に対し傾斜している。

更に本発明は、燃料噴射装置用の計量開口円板を形成する方法を提供する。該円板は、ベース面に対し略平行に拡がり、かつベース面に対し直角に伸びる長手方向軸に沿って離間した、第１と第２の面を含む。この方法は、部材を貫通する第１の開口を形成し、第１の面と平行に拡がる第１の切子面を形成することで実現できる。第１の開口は、第１の面と第２の面とを結合する第１の壁によって画定され、また、第１の開口は、長手方向軸に対し傾斜した第１の開口軸に沿って拡がっている。第１の開口は、第１の切子面を貫通しており、また、第１の面は、ベース面に対し傾斜している。

本明細書に組み込まれ、かつ本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の現時点で好適な実施形態を示し、また、上述した全般的な説明及び以下に示す詳細な説明と共に、本発明の特徴を説明するのに役に立つ。

図１〜図８は、好適な実施形態を示す。燃料噴射装置１００は、燃料注入管１１０、調節管１１２、フィルタ組立体１１４、コイル組立体１１８、コイルばね１１６、電機子１２０、封止部材組立体１２２、非磁気シェル１２４、燃料噴射装置外被１２６、ボディ１２８、ボディシェル１３０、シェル外被１３２、コイル外被１３４、封止部材組立体１２２のための案内部材１３６、弁座１３８および計量円板１４０を含む。燃料噴射装置１００の、図１及び図１Ａに具体的に示していない細部の構造に関しては、同一出願人による米国特許第４８５４０２４号、同第５１７４５０５号及び同第６５２０４２１号明細書を参照されたい。

図１Ａは、好適な実施形態に従って計量開口円板１４０を持つ電磁式燃料噴射装置１００のボディ１２８のノズル端部を示す。燃料噴射装置１００のノズル端部は、案内部材１３６と弁座１３８を含み、それらは計量開口円板１４０の内部の軸方向に配設されている。案内部材１３６、弁座１３８及び円板１４０は、例えばリテーナを備えた固定縁部を形成する等の適当な手法を用い又は円板１４０を弁座１３８に溶接して、弁座１３８をボディ１２８に溶接することで固定できる。

弁座１３８は、案内部材１３６から弁座１３８の中央通路１３８ｂへ通じ、転じて計量開口円板１４０の窪んだ中央部１４０ａに通ずる円錐状着座面１３８ａを含む。案内部材１３６は、封止部材組立体１２２の封止端部１２２ａの軸方向の往復動を案内する中央案内開口部１３６ａと、上記の燃料嚢容積内に燃料の流れを供給すべく、開口部１３６ａの周囲に設けた幾つかの貫通開口部１３６ｂとを含む。該燃料嚢容積は、１２２ａと１３８ａの接触面であるニードル封止弁座周辺の下流で、かつ領域１４０ａ内の上記計量開口の上流の閉鎖容積である。図１Ａは、封止面１３８ａ上に位置し、もって該燃料噴射装置内の燃料の流れを防止する封止部材組立体１２２の半球状封止端部１２２ａを示す。

図１Ａに示す如く、該容積は、該計量開口円板の第１の面と、弁座１３８と協働して燃料の流れを防ぐ封止端部１２２ａとで画定される。この容積は、該第１の開口の長手方向軸に対する方向に概して関連している。即ち図２と図３を参照して、第１の開口１４８が、軸２００に対して、逓増的角度βで方向付けられている場合、「嚢」容積とも知られるこの容積は、増大する。逆に、第１の開口１４８が、軸２００に対して、逓減的角度βで方向付けられている場合、該嚢容積は減少する。

計量開口円板１４０は、図１Ｂの斜視図における上記燃料噴射装置の外部から見た場合、該燃料噴射装置の軸方向に配置されている中央部１４０ａの周囲と境を接する円形外周部１４０ｂを持ち、略円形の形状を有する。

図２と図３を参照して、上記好適な実施形態は、加工中の部材に適用すべき窪み角度λの増加を伴わない、ここでは湾曲角度θとして示す増加した湾曲角度を実現する。簡単に言えば、増加した湾曲角度θは、円板の少なくとも一部とつながった仮想ベース面１５０に対し、開口角度αで平坦な被加工物１０に角度の付けられた開口、即ち、「傾斜した」開口をまず形成することで、形成できる。その後被加工物１０は、従来の窪ませた円板と同様に、同じ窪み角度λで複数の切子状の窪み１４３ａを形成するよう変形される。しかし、図３に示す如く、新たな湾曲角度θは、窪み角度λの関数として直接関連しないが、２つの角度、即ち、（１）開口角度αと（２）窪み角度λの関数として関連している。従って、噴霧ターゲッティングのための増加した湾曲角度θは、開口角度αと窪み角度λとの略合計によって生じる。

好適な実施形態では、計量開口円板１４０の中央部１４０ａは、図１Ｂに示す如く、中央部１４０ａと境を接する複数の切子状の窪み１４３ａを含む。計量開口円板１４０の中央部１４０ａは、燃料が、それを経て計量開口円板１４０を通過する１つ以上の開口１４４を除いて、孔を有さない。長手方向軸２００の周りの適当な配列における如何なる数の開口１４４も、計量開口円板１４０を、燃料噴射装置の噴霧を計量し、噴霧化し、ターゲッティングする際に、使用目的のために用い得るように構成できる。上記好適な実施形態は、４つのかかる貫通開口１４４_I、１４４_II、１４４_III、１４４_IVを含み、かつこれら開口を、計量開口円板１４０の複数の切子状の窪み１４２の平坦面上に単に配置し得ることが図１Ｂを見て分かる。

図１Ｂ及び図６で説明すると、一つの好適な実施形態の複数の切子状の窪み１４２は、計量開口円板１４０の周辺部と中央部との間に及ぶ仮想ベース面１５０に対し傾斜した６つの略平坦な面を含む。これらの平坦な面は、互いに交差して、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎ及びＯで示す（図６）様々なフェースライン又はセグメントを形成する。該開口は、該切子面が、その上に配置すべき開口のための十分な面積を含んでいる限り、それら切子面の内の何れか１つの上に配置できる。好適な実施形態では、２つの開口が、セグメントＡ、Ｂ、Ｈ、Ｉ及びＬと境を接している第１の切子面上に配置され、また、他の２つの開口は、セグメントＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨと境を接している第２の切子面上に配置される。セグメントＡ、Ｅ及びＫと境を接する第３の切子面は、該第１及び第２の切子面に隣接している。セグメントＪ、Ｆ、Ｃ、Ｉ及びＮと境を接する第４の切子面も、該第１及び第２の切子面に隣接する。セグメントＢＭＣと境を接する第５の切子面及びセグメントＧ、Ｊ及びＯと境を接する、その鏡像である第６の切子面は、各々該第４の切子面および該第１又は第２の切子面の何れかに隣接している。該好適な実施形態において、第３〜第６の切子面は、該第３〜第６の切子面の各々を貫通する開口を備えていないが、それらの表面は、例えば３つの吸気弁を備えた吸気ポート等の適当な用途において、１つ以上の開口を備え得る。

上記好適な実施形態によれば、窪ませた開口円板１４０は、切子面が、ベース面１５０に対してその角度で方向付けられている角度、即ち、湾曲角度β又はスプリット角度λ（図４Ｃ）を増加させることなく、上記開口の各々の場合に、長手方向軸Ａ−Ａに対する噴霧角度θの増加を可能になる。即ち本明細書に開示した技術を含む好適な実施形態は、上記計量開口円板が同じ噴霧ターゲッティングを維持し、かつベース面に対する該窪みの頂部の高さ等の重要なパラメータの削減により構造的剛性を高めることを可能にする。また、所期の機能を、より小さな嚢容積で実現できる。

第１の切子面１４３ａの形成前に、計量開口円板１４０は、ベース面１５０に対し実質的に平行に拡がる第１及び第２の面２０、４０を含む。第１の面２０及び第２の面４０は、長手方向軸２００に沿って離間している。長手方向軸２００は、図２に示す如く、ベース面１５０に対し直交して伸びている。好ましくは、第１及び第２の面２０、４０は、その値を含めて、７５〜３００μｍだけ互いに離間している。

計量開口円板１４０の好適な実施形態は、以下の方法で形成できる。該方法は、各々第１及び第２の面２０、４０を貫通する第１の開口１４８の形成を含み、また、第１の切子面１４３ａが、ベース面１５０に対し傾斜した第１の面１５２に対し略平行に拡がるように、第１の開口１４８がその上に配置された第１の平坦面又は第１の切子面１４３ａの形成も含む。第１の開口１４８は、各々第１及び第２の面２０及び４０をつなぐ第１の壁１４８ａで画定されており、また、第１の開口１４８は、長手方向軸２００に対し傾斜した第１の開口軸２０２に沿って伸びる。該開口は、例えば正方形、矩形、楕円形又は円形等の適当な断面形状とできるが、上記好適な実施形態は、約１００μｍ、より具体的には約１２５μｍの径を持つ略円形の開口を含む。第１の開口１４８は、適当な手法、例えばレーザ加工、リーマ仕上げ、打ち抜き、穿孔、シェービング又はコイニング等の手法の組み合わせにより形成できる。好適には、第１の開口１４８は、窪ませ工具で被加工物１０を変形させた際、ベース面１５０に対し斜めの複数の平坦面を形成可能な如く、打ち抜き加工及び孔開け加工により形成できる。該複数の平坦面の１つは、第１の切子面１４３ａを含み得る。

その後、同時に、又は、第１の切子面１４３ａに対し短い間隔で、第２の切子面１４３ｂを形成できる。第２の切子面１４３ｂは、該第２の切子面上に配置した開口が、長手方向軸２００に対し斜めになる如く、ベース面１５０に対し斜めの第２の面１５４に略平行となし得る。また、第２の切子面１４３ｂは、第１の切子面１４３ａに対し斜めにできる。追加的な切子面を、上記計量開口円板に対し、２つ以上の切子面を持つ窪みを形成する同じ方法で形成できる。

上記好適な実施形態の、切子面の形成前の直線状又は角度を付けていない開口を用いる計量開口プレート（比較例）に対する効果を定量化すべく、切子面形成前の傾斜した開口を用いる好適な実施形態に関し比較を行った。該比較例は、複数の切子面を形成すべく変形させた被加工物の平坦面に対し垂直に伸びる開口を用いた被加工物であった。該比較例の計量円板は、制御された条件下で、所望の燃料噴霧ターゲッティングパターンを実行できるよう構成した。一方テスト事例は、種々の形態が、制御された条件下で、所望の燃料噴霧ターゲッティングと同様の燃料噴霧ターゲッティングを可能とすべく、種々の形態で該好適な実施形態を用いた。即ちテスト事例の各々の物理的構造が異なる際も、該テスト事例の各燃料噴霧ターゲッティングは、上記比較例のものと略同じであることを要求された。また噴霧ターゲッティングは、本明細書で用いる場合、該比較例と、例えば燃料温度、燃料圧力、流量及びコイル作動期間等の制御された作動条件での上記好適な実施形態の上記燃料噴射装置を流れる標準化された流体の長手方向軸２００に対する湾曲角度又はスプリット噴霧角度の一方として定義される。

上記比較例の場合の、窪ませる前の垂直開口、即ち「予め窪ませた」円板を用いる計量開口円板１４を図４Ａに示す。予め窪ませた円板１４は、該計量開口円板の幾何学的中心の周りに配設され、かつ該開口の中心の各々が、この特定の実施例のために、各四分円Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ及びＩＶ内に位置するよう配列した、４つの開口１２_I、１２_II、１２_III及び１２_IVを有する。具体的にはここでは開口１２_I及び１２_IVとして表す該開口の内の２つは、中心線Ｘ₀−Ｘ₀に関し対象的である。各開口１２_I及び１２_IVは、各中心線Ｙ−Ｙから約１０度の位置に設けている。また開口１２_II及び１２_IIIは、中心線Ｘ₀−Ｘ₀に関し対象的であり、かつ各々は、中心線Ｙ₀−Ｙ₀から約５５度の位置に設けている。各開口１２_I、１２_II、１２_III及び１２_IVは、これら各開口の軸が、窪ませる前の上記燃料噴射装置の長手方向軸Ａ−Ａに対し略平行であり、そのため該長手方向軸を持つ開口１２_I、１２_II、１２_III及び１２_IVの各軸間の偏角（即ち、開口角度α）が約０度になるよう、円板１４を略垂直に貫通して伸びている。

窪ませた後の計量開口円板１４０、即ち、「窪ませ後の」計量開口円板を複数の切子状の窪み１４０ａとして上記燃料噴射装置から見た図を、比較例として図４Ｂに示す。好適には、複数の切子状の窪み１４０ａは、計量開口円板１４０の周辺部を介して拡がるベース面１５０に対し傾斜した６つの略平坦な切子面を含む。比較のため、複数の切子状の窪み１４０ａを、この比較のための参照データとして用いられる、切子面間の様々な交差セグメントに対し各開口を参照する様々な寸法を伴って示す。具体的には、開口１２_IVの第１の接線と切子面セグメントＦとの間の距離をｄＴ_IVFで表す、切子面セグメント「Ｆ」と平行な開口１２_IVの該第１の接線と、開口１２_IVの第２の接線と切子面セグメントＧとの間の距離をｄＴ_IVGで表す、切子面セグメント「Ｇ」と平行な開口１２_IVの該第２の接線である。また、開口１２_IIIの第１の接線と切子面セグメントＨの間の距離をｄＴ_IIIHで表す、切子面セグメント「Ｈ」と平行な開口１２_IIIの該第１の接線、開口１２_IIIの第２の接線と切子面セグメントＥとの間の距離をｄＴ_IIIEで表す、切子面セグメント「Ｅ」と平行な開口１２_IIIの該第２の接線及び開口１２_IIIの第３の接線と切子面セグメントＤとの間の距離をｄＴ_IIIDで表す、切子面セグメント「Ｄ」と平行な開口１２_IIIの該第３の接線である。更に、ここでは図４Ｃ及び図４Ｄに各々示す、窪み１４３ａの頂部の最大高さ「ｈ」、湾曲角度β及びスプリット角度λも測定した。湾曲角度βは、本明細書中で用いる際、複数の切子面状窪みに適用する場合、軸Ｙ₀−Ｙ₀に対し非対称的にかつ２つ以上の領域に向かって上記計量開口を通過する燃料の流れを方向付けようとするベース面１５０に対する、窪ませた面の角度を示す。また、スプリット角度λは、本明細書中で用いる際、軸Ｘ₀−Ｘ₀（図４Ｄ）に対し対称的に該計量開口を通過する燃料の流れを方向付けようとするベース面１５０に対する、窪ませた面の角度を示す。複数の切子状の窪み１４３ａを定義するこれらパラメータの大きさは、以下の表Ｉ内に「比較」として分類した行内に並んでいる。

図５Ａは、好適な実施形態で用いる「予め窪ませた」計量開口円板１４０を示す。図５Ｂの拡大図に関して説明し、該図は、４つの開口の内の２つを、約６°の長手方向軸２００（図２）に対し開口角度αで該計量開口円板を貫通して伸びる角度の付けられた開口として示している。円板１４０は、図６に実線で示すように、複数の切子状の窪み１５６を形成するように変形している。

図６は、実線で示す切子面を「窪ませた後の」第１の好適な実施形態の、点線で示す比較例の複数の切子状の窪み１４０ａとの図による比較を示す。図６の好適な実施形態は、予め窪ませた計量開口円板において、垂直軸２００に対し測定した場合に、６度の開口角度αを有し、或いは、ベース面１５０に対して測定した場合に、８４°の余角を有する開口を用いる。図６の複数の切子状の窪み１５６の特定の形態が、計量開口円板１４０が上記比較例と略等しい噴霧ターゲッティングを得ることを可能にすることに注意すべきである。更に、表１の「円板１」に分類した行において、上記第１の好適な実施形態の様々な切子面の形状を規定する重要なパラメータが、該比較例と同じ噴霧ターゲッティングの場合、該比較例と比較して、表１の各パラメータに対し太字で示したように大きさがかなり小さくなっていることが分かる。これら重要なパラメータの減少は、有利であると考えられる。４つの重要なパラメータは、頂部Ｈの高さ「ｈ」、嚢容積、湾曲角度β及びスプリット角度λを含む。例えば、該嚢容積は約１１％減少し、湾曲角度βは１６％減少し、スプリット角度λは約２０％減少している。また、１つの開口の接線と１つの切子面ラインとの間の距離に関連する列ＩＸ及び列Ｘにおけるパラメータの増加は、上記開口が、各切子面ラインから更に離れて位置しているため有利であると考えられる。

図７は、点線で示す比較例の窪み１４０ａと対比した、実線で示す複数の切子状の窪み１５８の第２の好適な実施形態を示す。図７の好適な実施形態は、予め窪ませた計量開口円板において、該円板の軸２００に対し測定した場合、８°の開口角度αを有し、或いはベース面１５０に対し測定した場合に、８２°の余角を持つ開口を用いる。上記第１の好適な実施形態と同様に、「円板２」に分類した行において、上記比較例及び上記第１の好適な実施形態と比較して、該第２の好適な実施形態の様々な切子面の形態を規定する重要なパラメータが、該比較例と同じ噴霧ターゲッティングの場合、（太字で示す如く）大きさがかなり小さいことが分かる。

図８は、点線で示す上記比較例の窪み１４０ａと対比した、複数の切子状の窪み１６０の第３の好適な実施形態（実線）を示す。この実施形態は、予め窪ませた計量開口円板において、長手方向軸２００に対し測定した際１０度の開口角度α、従ってベース面１５０に対し測定したとき８０°の余角を持つ開口を用いる。図８の複数の切子状窪み１６０の特定の形態は、図８の計量開口円板１４０が、上記比較例と略等しい噴霧ターゲッティングの使用を可能にする点に注目されたい。上記第１及び第２の好適な実施形態と同様に、「円板３」に分類した行において、上記比較例、第１及び第２の好適な実施形態と比較して、該第３の好適な実施形態の様々な切子面の形態を規定する重要なパラメータが、該比較例と同じ噴霧ターゲッティングの場合に、太字で示す如く大きさがかなり小さいことが分かる。また、表１においては、１つの開口の軸２００に対する角度αを、窪ませる前に増加させると、上記重要なパラメータが減少する傾向にあることに注意すべきである。

上記の比較分析は、少なくとも低減された嚢容積、頂部の高さ「ｈ」、湾曲角度β及びスプリット角度λを可能にすると共に、上記予め窪ませた計量開口円板において、垂直な開口を用いる比較例の同じ噴霧ターゲッティングを維持する際の本発明の効果を示すものである。更に比較例と比べて、上記好適な実施形態は、例えば嚢容積、低材料ひずみ等の良好な燃料噴射装置の特徴或いは製造プロセス中の不良を有する比較例と同様の従来実現可能な所望の燃料噴霧ターゲッティングを可能にすることが分かる。また、上記開口の各々の噴霧角度θは、少なくとも２つの角度（開口角度αと、湾曲角度β及びスプリット角度λの少なくとも一方）の結果であるため、開口形状の極端な事例を、計量開口円板１４０の構造上の完全性を少しも低減することなく製造できると共に、上記嚢容積、上記頂部の高さおよび該計量開口円板に加わる窪ませ力又は応力の量を、該計量円板の強度又は完全性を減ずることなく低減できることが分かる。

本発明を、特定の好適な実施形態に関して開示したが、添付の特許請求の範囲で定義した如く、本発明の分野及び範囲を逸脱することなく、上述の実施形態に対する多くの変更例、代替例及び変形例が可能である。従って本発明は、上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の用語及び本発明の均等物によって定義される全ての範囲を有することが意図されている。

本発明の好適な実施形態による燃料噴射装置の断面図である。 図１の燃料噴射装置の出口端部の拡大断面図である。 燃料噴射装置の燃料出口側から見た、好適な実施形態による複数の切子面が窪んだ計量開口円板の斜視図である。 中間状態における、本発明の好適な実施形態による計量開口円板の部分断面図である。 最終状態における、図４に示すような本発明の好適な実施形態による計量開口円板の部分断面図である。 所定の噴霧ターゲッティングを実現する比較解析での比較例のための初期の予め窪ませた形態における、計量開口円板の寸法を示す。 所定の噴霧ターゲッティングを実現する比較解析での比較例のための最終的な窪ませた形態における、計量開口円板の寸法を示す。 図４Ｂの薄い円板の他の寸法を示す。 図４Ｂの薄い円板の他の寸法を示す。 好適な実施形態に用いることができる、窪ませる前の計量開口円板を示す。 好適な実施形態に用いることができる、窪ませる前の計量開口円板を示す。 同じ例示的な噴霧結果を実現する比較例に対する、計量開口円板の第１の好適な実施形態の形態間の比較を示す。 同じ例示的な噴霧結果を実現する比較例に対する、計量開口円板の第２の好適な実施形態の形態間の比較を示す。 同じ例示的な噴霧結果を実現する比較例に対する、計量開口円板の第３の好適な実施形態の形態間の比較を示す。

符号の説明

１００ 燃料噴射装置、１１０ 燃料注入管、１１２ 調節管、１１４ フィルタ組立体、１１６ コイルばね、１１８ コイル組立体、１２０ 電機子、１２２ 封止部材組立体、１２４ 非磁気シェル、１２６ 外被、１２８ ボディ、１３０ ボディシェル、１３２ シェル外被、１３４ コイル外被、１３６ 案内部材、１３８ 弁座、１４０ 計量開口円板

Claims (27)

1. 燃料を計量し、霧化し、かつ噴霧ターゲッティングする燃料噴射装置であって、前記燃料噴射装置は、
   長手方向軸に沿って伸びる通路を含む弁座と、
   前記弁座と協働して、前記通路を流れる燃料の流れを開閉する可動部材と、
   第１及び第２の面であって、前記第１の面が前記弁座に対向し、前記第２の面が前記第１の面と反対側に対向している第１及び第２の面と、
   前記長手方向軸に関連する周辺部であって、前記周辺部がベース面と平行に伸びており、前記ベース面が前記長手方向軸に対して概して直交している周辺部と、
   前記長手方向軸に関連する中央部であって、該中央部が前記周辺部と境を接しており、かつ第１の面と平行に拡がる第１の切子面を含み、該切子面が、第１の周囲セグメントに沿って前記周辺部につながり、前記第１の面が前記ベース面に対し傾斜した中央部と、
   前記第１の切子面を貫通し、かつ前記第１の面と第２の面とを結合する第１の壁によって画定された第１の開口であって、該開口が、第１の開口軸に沿って伸びており、前記第１の開口の前記長手方向軸に対する方向が、前記第１の面の前記ベース面に対する第１の関係と、前記第１の開口軸の前記第１の面に対する第２の関係との組み合わせによって決まるように、前記第１の開口軸が前記第１の面に対して斜めになっている第１の開口と
   を含む計量開口円板とを備える燃料噴射装置。
2. 前記第１の面が、前記第２の面と略平行である請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記第１の面及び第２の面が、前記弁座から離れて拡がり、かつ前記長手方向軸に対し傾斜した平坦面を備える請求項１記載の燃料噴射装置。
4. 前記第１の面及び第２の面が、前記弁座の方へ拡がり、かつ前記長手方向軸に対し傾斜した平坦面を備える請求項１記載の燃料噴射装置。
5. 嚢容積が、前記計量開口円板の前記第１の面と、前記弁座と協働して燃料の流れを防ぐ部材で画定されており、前記嚢容積と、前記第１の開口の前記長手方向軸に対する方向との間には、略直接的な関連がある請求項３記載の燃料噴射装置。
6. 前記ベース面が、前記弁座と、前記第１の面の前記周辺部との境界を含む請求項１記載の燃料噴射装置。
7. 前記第１の面の前記中央部が、頂部と、前記頂部の前記ベース面に対する垂直方向の高さとを備え、前記高さと前記第１の開口の前記長手方向軸に対する方向との間には略直接的な関連がある請求項６記載の燃料噴射装置。
8. 入口と出口との間で長手方向軸に沿って伸びる通路と、前記長手方向軸に沿って往復動する封止部材と、前記出口に隣接し、かつ前記封止部材と協働して前記通路を流れる燃料の流れを開閉する弁座とを含む燃料噴射装置用の計量開口円板であって、
   第１及び第２の略平行な面を含む部材であって、前記第１の面が、バルブ弁座に略対向するよう適応されており、前記第２の面が、前記第１の面と反対側に面しており、
   前記長手方向軸に関連する周辺部であって、該周辺部がベース面に対して平行に拡がっており、前記ベース面が、前記長手方向軸に対して略直交している周辺部と、
   前記長手方向軸に関して中央部であって、該中央部が、前記周辺部と境を接しており、かつ第１の面と平行に拡がる第１の切子面を含み、該切子面が、第１の周囲セグメントに沿って周辺部とつながっており、前記第１の面が前記ベース面に対し傾斜した中央部と、
   前記第１の切子面を貫通し、かつ前記第１の面と第２の面とを結合する第１の壁により画定された第１の開口であって、該開口が、第１の開口軸に沿って伸びており、前記第１の開口の前記長手方向軸に対する方向が、前記第１の面の前記ベース面に対する第１の関係と、前記第１の開口軸の前記第１の面に対する第２の関係との組み合わせにより決まるように、前記第１の開口軸が前記第１の面に対し傾斜した第１の開口とを含む部材を備える計量開口円板。
9. 前記部材の前記中央部が、第２の面と平行に拡がる第２の切子面を備え、該切子面が第２の周囲セグメントに沿って前記周辺部とつながっており、前記第２の面が前記ベース面に対し傾斜した請求項８記載の計量開口円板。
10. 前記第２の面が前記第１の面に対し傾斜した請求項９記載の計量開口円板。
11. 前記第２の切子面が第１の中央セグメントに沿って前記第１の切子面とつながった請求項１０記載の計量開口円板。
12. 前記第２の切子面を貫通し、かつ前記第１の面と第２の面とを結合する第２の壁により画定された第２の開口であって、該開口が、第２の開口軸に沿って伸びており、前記第２の開口の前記長手方向軸に対する方向が、前記第２の面の前記ベース面に対する第３の関係と、前記第２の開口軸の前記第２の面に対する第４の関係との組み合わせで決まるよう前記第２の開口軸が前記第２の面に対し傾斜した第２の開口を更に備える請求項９記載の計量開口円板。
13. 前記第２の開口軸が、第１の開口軸に対し傾斜した請求項１２記載の計量開口円板。
14. 前記長手方向軸、第１の開口軸及び第２の開口軸が交差した請求項１３記載の計量開口円板。
15. 前記部材の中央部が、第３の面と平行に拡がる第３の切子面を備え、該切子面が、第３の周囲セグメントに沿って前記周辺部とつながっており、前記第３の面が前記ベース面に対し傾斜した請求項１２記載の計量開口円板。
16. 前記第３の切子面が貫通されておらず、前記第３の切子面が、第２の中央セグメントに沿った前記第１の切子面及び第３の中央セグメントに沿った前記第２の切子面の少なくとも一方につながった請求項１５記載の計量開口円板。
17. 前記第３の切子面が、各々前記第２及び第３の中央セグメントに沿って前記第１の切子面及び第２の切子面につながった請求項１６記載の計量開口円板。
18. 前記第１の面及び第２の面が、前記弁座から離れて拡がり、かつ前記長手方向軸に対し傾斜した平坦面を備える請求項８記載の計量開口円板。
19. 前記第１の面及び第２の面が、前記弁座の方へ拡がり、かつ前記長手方向軸に対し傾斜した平坦面を備える請求項８記載の計量開口円板。
20. 前記第１の開口が、１２５〜６００μｍの直径を有する請求項８記載の計量開口円板。
21. 燃料噴射装置のための計量開口円板を形成する方法であって、前記計量開口円板が、ベース面に対し略平行に拡がる第１及び第２の面を持つ部材を含み、前記第１及び第２の面が、前記ベース面に対し直交して延びる長手方向軸に沿って離間している方法において、
    前記部材を貫通する第１の開口を形成する工程であって、前記第１の開口を前記第１の面と第２の面とを結合する第１の壁によって画定し、前記第１の開口を前記長手方向軸に対し傾斜した斜めの第１の開口軸に沿って伸びるよう形成する工程と、
    第１の面と平行に拡がる第１の切子面を形成する工程であって、前記第１の切子面を前記第１の開口によって貫通させ、かつ前記第１の面を前記ベース面に対し傾斜させるように形成する工程とを含む方法。
22. 前記第１の開口の形成が、打ち抜き、穿孔、シェービング及びコイニングの内の少なくとも１つを含む請求項２１記載の方法。
23. 前記第１の切子面の形成が、打ち抜き加工及び孔開け加工の内の少なくとも一方を含む請求項２１記載の方法。
24. 前記部材を貫通する第２の開口を形成する工程において、前記第２の開口を前記第１の面と第２の面とを結合する第２の壁によって画定し、かつ該第２の開口を前記長手方向軸に対し傾斜した第２の開口軸に沿って延ばす請求項２１記載の方法。
25. 貫通された前記部材の変形が、第２の面と平行に拡がる第２の切子面を形成する工程を含み、前記第２の切子面が前記第２の開口によって貫通され、前記第２の面が前記ベース面に対し傾斜している請求項２４記載の方法。
26. 貫通された前記部材の変形が、第３の面に平行に拡がる第３の切子面を形成する工程を含み、前記第３の面が前記ベース面に対し傾斜した請求項２５記載の方法。
27. 貫通された前記部材の変形が、前記第１の面を凹面として形成する工程と、前記第２の面を凸面として形成する工程とを含む請求項２６記載の方法。

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