JP2010138914A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、噴孔プレートを弁座に溶接後、凸部が変形しても燃料の噴射方向は変化せず、また溶接ばらつきによる燃料の噴射方向のばらつきもなく、溶接後の弁油密の悪化を抑制する。
【解決手段】 この発明に係る燃料噴射弁では、噴孔プレート１１は、弁体先端部と平行に下流側へ突出する凸部１１ｄを有し、かつ弁座１０の弁座シート部１０ａの延長が凸部１１ｄの径方向外側の噴孔プレート１１に交差し、かつ噴孔１２の入口部１２ａは、凸部１１ｄより径方向外側かつ弁座１０の最小内径である弁座開口内壁１０ｂより径方向内側に配置し、かつ噴孔１２の入口部１２ａの中心と弁体先端部の弁座軸１０ｃ方向の距離で表される、噴孔直上高さｈと噴孔入口径ｄが開弁状態においてh≦１．５ｄの関係とした。
【選択図】図３Ａ

Description

この発明は、エンジンに使用される燃料噴射弁に関し、特に、弁座の下流側に設けられているとともに中央部に凸部を有する噴孔プレートを備えた燃料噴射弁に関するものである。

図１２は従来の燃料噴射弁の要部を示す断面図である。
この従来の燃料噴射弁では、弁体の先端部のボール１３が弁座１０に離間することで、燃料は、弁座１０の下端面に接合された噴孔プレート１１Ａの複数の噴孔１２Ａからエンジン吸気管に噴射される。
この噴孔プレート１１Ａは、中央部には弁座軸１０ｃに対してほぼ軸対称で、かつ下流側に突出した断面が円弧状の凸部１１ｄを有しており、この凸部１１ｄに複数の噴孔１２Ａが形成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００１−２７１６９号公報 特開２００６−２０７４１９号公報

この燃料噴射弁では、噴孔プレート１１Ａの凸部１１ｄに複数の噴孔１２Ａが形成されているために、噴孔プレート１１Ａを弁座１０に溶接部１１ａで溶接すると、溶接部１１ａが冷えて固まる際に収縮するため、噴孔プレート１１Ａの溶接部１１ａより内径側では、放射方向（矢印Ｘ方向）に引っ張られて凸部１１ｄの高さが小さくなる方向に変形し、溶接後に弁座１０に発生する残留応力が緩和される。そのため、噴孔プレート１１Ａに凸部１１ｄがない場合に比べて、噴孔プレート１１Ａの溶接による円錐形状の弁座シート部１０ａの真円度の低下が軽減され、弁油密の悪化を抑制する効果がある。

しかしながら、この燃料噴射弁では、噴孔１２Ａが凸部１１ｄに配置されているので、溶接後の凸部１１ｄの変形によって燃料の噴射方向が噴射角度θ、矢印Ｙ方向に変化する上に、溶接のばらつきによっても噴孔１２Ａの噴射方向がばらつくという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、噴孔プレートを弁座に溶接後、凸部が変形しても燃料の噴射方向は変化せず、また溶接ばらつきによる燃料の噴射方向のばらつきもなく、溶接後の弁油密の悪化を抑制することができる燃料噴射弁を得ることを目的とする。

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弁体を動作させることで、燃料が弁体と弁座のすきまを通って、弁座下流側に設けら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において、前記噴孔プレートは、弁体先端部と平行に下流側へ突出する凸部を有し、かつ前記弁座の弁座シート部の延長が前記凸部の径方向外側の噴孔プレートに交差し、かつ前記噴孔の入口部は、前記凸部より径方向外側かつ前記弁座の最小内径である弁座開口内壁より径方向内側に配置し、かつ前記噴孔の前記入口部の中心と前記弁体先端部の弁座軸方向の距離で表される、前記噴孔の直上高さｈと前記噴孔の入口径ｄが開弁状態においてh≦１．５ｄの関係である。

この発明に係る燃料噴射弁によれば、噴孔プレートを弁座に溶接後、凸部が変形しても燃料の噴射方向は変化せず、また溶接ばらつきによる燃料の噴射方向のばらつきもなく、溶接後の弁油密の悪化を抑制することができる。

この発明の参考例１の燃料噴射弁を示す断面図である。 図１の燃料噴射弁の先端部を示す拡大図である。 この発明の実施の形態１の燃料噴射弁の要部を示す断面、及び矢印Ｄに沿って噴孔プレートを視たときの図である。 図３ＡのＥ−Ｅ線に沿った断面の矢視拡大図である。 図３ＡのＦ−Ｆ線に沿った断面の矢視拡大図である。 図３Ａの燃料噴射弁における（ｈ／ｄ）と噴霧平均粒径との関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態２の燃料噴射弁の要部を示す断面、及び矢印Ｇに沿って噴孔プレートを視たときの図である。 この発明の実施の形態３の燃料噴射弁の要部を示す断面、及び矢印Ｊに沿って噴孔プレートを視たときの図である。 （ａ）は図６ＡのＫ−Ｋ線に沿った矢視断面図、（ｂ）は図６ＡのＬ−Ｌ線に沿った矢視断面図、（ｃ）は図６ＡのＭ−Ｍ線に沿った矢視断面図である。 この発明の実施の形態４の燃料噴射弁の要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態４の燃料噴射弁における（ｒ／Ｒ）と噴霧平均粒径との関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態５の燃料噴射弁の要部を示す断面図である。 この発明の実施の形態５の燃料噴射弁における（α−β）と噴霧平均粒径との関係を示す特性図である。 この発明の実施の形態６の燃料噴射弁におけるキャビティ容積と噴霧平均粒径との関係を示す特性図である。 従来の燃料噴射弁を示す要部断面図である。 図１２の燃料噴射弁を示す要部断面、及び矢印Ａに沿って噴孔プレートを視たときの図である。 図１３ＡのＢ−Ｂ線に沿った断面の矢視拡大図である。 図１３ＡのＣ−Ｃ線に沿った断面の矢視拡大図である。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
参考例１．
図１はこの発明の参考例１の燃料噴射弁１を示す断面図、図２は図１の燃料噴射弁１の先端部を示す拡大図である。
この燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２と、ソレノイド装置２の駆動により動作する弁装置７と、ソレノイド装置２及び弁装置７を覆ったケース５０とを備えている。
ソレノイド装置２は、磁気回路のヨーク部分であるハウジング３と、このハウジング３の内側に設けられた円筒形状のコア４と、このコア４を囲ったコイル５と、コア４の下流側にコア４の下端面４ａに対して接離可能に設けられた円筒形状のアマチュア６と、コア４内に収納された圧縮ばね１４と、コイル５に電気的に接続され先端部が外部に露出したコネクタ５１とを備えている。
弁装置７は、先端部にボール１３を有する筒形状の弁体８と、コア４の下側の外周側面に圧入、溶接された円筒形状の弁本体９と、この弁本体９の下端部に圧入された弁座１０と、この弁座１０の下流側端面に溶接部１１ａで溶接により面接合された噴孔プレート１１とを備えている。溶接部１１ａにより噴孔プレート１１と一体化された弁座１０は、弁本体９の下流側端部から内部に圧入された後に、噴孔プレート１１の折曲された外周縁部の溶接部１１ｂで溶接により弁本体９に結合されている。

噴孔プレート１１は、板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が周方向に沿って間隔をおいて形成されている。
この噴孔プレート１１は、図２に示すように、噴孔プレート１１の中央部には弁座軸１０ｃに対してほぼ軸対称で、かつ断面が円弧状の凸部１１ｄを有している。また、弁座１０及び噴孔プレート１１の溶接部１１ａも弁座軸１０ｃに対してほぼ軸対称であり、かつ噴孔１２の入口部１２ａは、凸部１１ｄよりも径方向外側でかつ弁座１０の最小内径である弁座開口内壁１０ｂよりも径方向内側に配置されている。噴孔１２が配置された噴孔配置面１１ｅは、溶接部１１ａを有する噴孔プレート１１の上流側の上面１１ｃと同一面上である。
なお、凸部１１ｄは、この参考例１では下流方向に突出しているが、上流方向に突出したものであってもよい。また、噴孔配置面１１ｅと噴孔プレート１１の上流側の上面１１ｃとは平面であるが、円錐面であってもよい。

次に、上記構成の燃料噴射弁１の動作について説明する。
エンジンの制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作信号が送られると、コネクタ５１を通じてコイル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する。その結果、アマチュア６は、コア４側へ圧縮ばね１４の弾性力に逆らって吸引動作され、アマチュア６の上端面６ａがコア４の下端面４ａと当接し、アマチュア６と一体構造である弁体８は、円錐形状の弁座シート部１０ａから離れてすきまが形成される。
このすきまの形成と同時に、燃料通路５２内の燃料は、弁体８の先端部に設けられたボール１３の面取り部１３ａ、上記すきまを通って、噴孔１２からエンジン吸気管（図示せず）に噴射される。

次に、エンジンの制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コネクタ５１からのコイル５の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して弁体８を閉弁方向に押圧している圧縮ばね１４の弾性力により、弁体８と弁座シート部１０ａとの間のすきまは閉じた状態となり、燃料噴射が終了する。
なお、弁体８の開閉弁動作時には、弁体８は、弁本体９の径内側方向に突出したガイド部９ａと摺動し、また弁体８のボール１３のガイド部１３ｂは、弁座摺動部１０ｅと摺動する。ガイド１３ｂは、弁座摺動部１０ｅに対する弁体８の径方向の非同軸度（振れ）を規制する手段である。従って、クリアランスはなるべく小さく設定するのが好ましく、弁体８の耐久磨耗を許容限度以内とするために、１０μｍ以下（片側隙間５μｍ以下）としている。

この参考例による燃料噴射弁１によれば、図２から分かるように、噴孔１２は、凸部１１ｄより径方向外側で、かつ弁座開口内壁１０ｂより径方向内側に配置され、かつ噴孔配置面１１ｅは、溶接部１１ａを有する上面１１ｃと同一面上である。従って、噴孔プレート１１を弁座１０に溶接する時に、溶接部１１ａが冷えて固まる際の収縮により凸部１１ｄが変形しても、燃料の噴射方向は変化せず、また溶接ばらつきによる噴射方向のばらつきもなく、溶接後の弁油密の悪化は抑制される。

また、製造上の組付けばらつきによって、噴孔プレート１１の中心軸と弁座１０の弁座軸１０ｃとが一致しないで溶接されることがある。この場合、溶接後の噴孔プレート１１に対する放射方向（矢印Ｘ方向）の引っ張り応力に不均一が生じ、凸部１１ｄの変形によって緩和される応力も放射方向で不均一となり、弁座シート部１０ａの真円度低下を軽減する効果が十分得られなくなることが懸念される。
これに対して、この参考例１の燃料噴射弁１によれば、凸部１１ｄは断面を円弧状としたため、円錐形状や円筒形状の凸部よりも噴孔プレート１１の弁座１０に対する位置ズレの影響を小さく抑えることができる。

さらに、特開２００２−４９８３号公報（特許文献３）に記載の燃料噴射弁では、噴孔プレート中央部に設けた凸部の下流側に、放射状に広がる燃料通路及び噴孔入口部を設けている。このものでは、噴孔プレートの位置ズレが生じた場合、凸部の中心軸と弁座軸とのズレによって燃料流れに偏りが生じ、流量や噴霧がばらつく問題があった。
これに対して、この参考例１の燃料噴射弁では、噴孔入口部１２aを弁座開口内壁１０ｂより径方向内側に配置したために、弁座シート部１０ａからの燃料流れにおいて、凸部１１ｄは噴孔１２の入口部１２ａの下流側になるため、上記特許文献３が示す構造よりも噴孔プレート１１の位置ズレが流量や噴霧へ及ぼす影響が小さい。

実施の形態１．
図３Ａはこの発明の実施の形態１の燃料噴射弁１の要部を示す断面、及び矢印Ｄに沿って噴孔プレート１１を視たときの図である。
この実施の形態１の燃料噴射弁１では、噴孔プレート１１の下流側に突出した円弧状の凸部１１ｄは、弁体先端部であるボール１３の曲面とほぼ平行であり、かつ弁座シート部１０ａのシート面延長１０ｄは、凸部１１ｄの径方向外側の噴孔１２が形成された噴孔配置面１１ｅに交差している。また、噴孔１２の入口部１２ａは、凸部１１ｄより径方向の外側で、かつ弁座開口内壁１０ｂより径方向の内側に配置されている。そして、噴孔１２の入口部１２ａの中心とボール１３の弁座軸１０ｃ方向との間の距離で表される噴孔直上高さｈと噴孔１２の入口径ｄとの関係が、開弁状態においてｈ≦１．５ｄの関係にある。
他の構成は、参考例１と同じである。

図１２に示した上記特許文献２に記載の燃料噴射弁では、図１３Ａに示すように、開弁時に、弁座シート部１０ａを通過した燃料の主流１６ａは、噴孔１２Ａの凸部１１ｄ側の内壁面に直接衝突するように、噴孔１２Ａは環状配置されている。
燃料噴射弁の場合、隣接した噴孔１２Ａ間を通過した燃料は、噴孔プレート１１Ａの中心で対向して流れてきた燃料と衝突し、Ｕターン流れ１６ｂして噴孔１２Ａに指向した流れに方向が変わるが、この放射状のＵターン流れ１６ｂをどのように扱うかが重要である。
この特許文献２に記載の燃料噴射弁では、ボール１３とほぼ平行に下流側に突出した凸部１１ｄに噴孔１２Ａが配置されており、また燃料が通過する噴孔プレート１１Ａとボール１３との間の距離は上流から噴孔１２Ａまで、実施の形態１のものと比較して一様に狭い。そのため、上記Ｕターン流れ１６ｂと、直接噴孔１２Ａに向かって流れる主流１６ａとが噴孔１２Ａの入口部１２ａで正面衝突し、上記特許文献２のものが狙うような主流１６ａの噴孔１２Ａの内壁面への直接衝突は、開弁直後のみで、全開状態の安定期間では、噴孔１２Ａの内壁面に衝突しないため、燃料噴霧は筋状となり、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すように、十分な微粒化効果は得られない。

これに対して、この実施の形態１の燃料噴射弁では、図３Ａに示すように、シート面延長１０ｄが凸部１１ｄの径方向外側の噴孔配置面１１ｅと交差しており、シート面延長１０ｄに沿って流れる燃料の主流１６ａは、噴孔配置面１１ｅに着地する。さらに、噴孔プレート１１の上流側の上面１１ｃと弁座軸１０ｃ方向のボール１３までの距離であるキャビティ高さは、噴孔プレート１１の中心から凸部１１ｄの最外径部１１ｆまではほぼ一定となっているが、凸部最外径部１１ｆから弁座開口内壁１０ｂまでの噴孔配置面１１ｅの領域では増加している。
そのため、開弁時の燃料の主流１６ａは、最外径部１１ｆから凸部１１ｄの形状に沿って放射されたＵターン流れ１６ｂの下へ潜り込むことができ、燃料主流１６ａとＵターン流れ１６ｂとの互いの正面衝突は回避され、Ｕターン流れ１６ｂによる燃料主流１６ａの減速が抑制される。

本願発明者は、噴孔直上高さｈ及び噴孔入口径ｄと噴霧平均粒径との関係を実験により求めた。図４はそのときの実験結果を示す図である。
この図から、開弁状態において（ｈ/ｄ）＞１．５の場合には、噴霧平均粒径が著しく大きくなり、（ｈ/ｄ）≦１．５のときには、安定して小さな噴霧粒径が得られることが分かる。
この関係にあると、燃料の主流１６ａとＵターン流れ１６ｂとの正面衝突が回避され、衝突による減速が抑制された燃料主流１６ａは、速い流速を維持したまま噴孔１２の入口部１２ａで噴孔壁１２ｂに衝突して流れ方向が急変する。
そのため、図３Ｂに示すように噴孔１２の入口部１２ａでの流れ剥離により液膜１９ａが形成され、燃料が噴孔壁１２ｂに押付けられることで噴孔１２内の流れは噴孔１２の曲率に沿った流れ１６ｄとなり、噴孔１２内で空気２０との混合が促進される。そして、図３Ｃに示すように、噴孔１２の出口から三日月状の液膜１９ｂとして拡散され、燃料の微粒化が促進される。

また、負圧雰囲気への噴射時には、閉弁完了後に弁体８、弁座１０及び噴孔プレート１１で囲まれたキャビティ１７内の燃料の一部が負圧によって噴孔１２からエンジン吸気管内に吸い出される。この場合、特許第３１８３１５５６号明細書（特許文献４）に記載された燃料噴射弁では、弁体と弁座とのすきまを通って直接噴孔に向かう主流と隣接した噴孔間を通過して噴孔プレート中心で対向する流れによってＵターンする放射状のＵターン流れを噴孔直上で均等に衝突させて乱れによる微粒化を狙ったものである。
そのため、負圧下での閉弁完了後に吸い出されるキャビティ燃料の噴孔内流速は小さく、閉弁完了直後に粒径が粗悪な燃料噴霧が噴射されたり、燃料が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の燃料付着を招く恐れがある。

また、上記特許文献４に記載の燃料噴射弁では、放射方向のＵターン流れが強いため、粒径が粗悪な燃料噴霧が狙った噴射方向より外側へ噴射されたり、あるいは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す。
そのため、吸気ポート壁面への燃料付着が増加し、液膜となって燃焼室へ流れ込むことで、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った。

これに対して、この実施の形態１の燃料噴射弁では、Ｕターン流れ１６ｂと燃料の主流１６ａとの正面衝突を抑制したことにより、噴孔１２への流れにおいて乱れが抑制されるために、負圧下での閉弁完了後に吸い出されるキャビティ１７内の燃料の噴孔１２内での流速は大きく、スプラッシング現象は抑制される。

また、噴孔プレート１１にボール１３とほぼ平行に下流側に突出する凸部１１ｄを形成したので、弁体８と噴孔プレート１１との干渉を回避しつつ、弁体８、弁座１０及び噴孔プレート１１で囲まれたキャビティ１７の容積を低減するのに有利である。従って、開弁直後にキャビティ内の燃圧上昇の立ち上がり速度を高めることができ、開弁直後でも良好な微粒化特性が得られる。

また、噴孔プレート１１の凸部１１ｄに噴孔１２を配置するよりも、凸部１１ｄの径方向の外側の平面に噴孔配置した方が、噴孔１２の加工時における噴孔１２の位置決め精度が高く、流量ばらつきや噴霧ばらつきが小さい利点もある。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の燃料噴射弁１の要部を示す断面、及び矢印Ｇに沿って噴孔プレート１１を視たときの図である。
この実施の形態２の燃料噴射弁１では、弁座軸１０ｃを中心とした同一円上に噴孔１２を配置し、複数の噴孔１２から噴射される噴霧が１つの集合噴霧を形成する噴孔群１５を２つ有しており、２つの集合噴霧はそれぞれ別の方向へ噴射するようになっている。
噴孔群１５の中で隣接した噴孔１２の入口部１２ａの中心間の距離をｉ１、ｉ２とし、またはピッチ角をα１、α２としたとき、ｉ１＜ｉ２またはα１＜α２となるように噴孔１２は配置されている。
他の構成は実施の形態１と同じである。

この実施の形態２では、噴孔１２の入口部１２ａの中心間の距離をｉ１、ｉ２とし、またはピッチ角をα１、α２としたとき、ｉ１＜ｉ２またはα１＜α２となるように噴孔１２は配置されているので、隣接した噴孔１２間を通過する燃料同士で強弱が生じ、Ｕターン流れ１６ｂは、隣接した短い噴孔１２間の領域に主に流れ、燃料の主流１６ａと対向する噴孔１２へ流れ込むのが防止される。
従って、Ｕターン流れ１６ｂによる燃料の主流１６ａの減速は抑制され、さらに開弁状態においてｈ≦１．５ｄの関係にあるので、燃料主流１６ａは、速い流速を維持したまま噴孔１２の入口部１２ａで流れ方向を急変するため、噴孔１２の入口部１２ａで燃料流れが剥離し、微粒化が促進される。
また、この実施の形態２では、ｉ１＜ｉ２またはα１＜α２となるように噴孔１２は配置されているので、各噴孔１２から噴射される噴霧同士の干渉が抑制される。
なお、この実施の形態２では、噴孔群１５を２つ有した燃料噴射弁１について説明したが、それぞれ別の方向へ噴射される、３つ以上の噴射群を有した燃料噴射弁であってもよい。

実施の形態３．
図６Ａはこの発明の実施の形態３の燃料噴射弁１の要部を示す断面、及び矢印Ｊに沿って噴孔プレート１１を視たときの図、図６Ｂ（ａ）は図６ＡのＫ−Ｋ線に沿った矢視断面図、図６Ｂ（ｂ）は図６ＡのＬ−Ｌ線に沿った矢視断面図、図６Ｂ（ｃ）は図６ＡのＭ−Ｍ線に沿った矢視断面図である。
この実施の形態３では、噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、噴孔プレート１１の噴孔配置面１１ｅに、ピッチ角をα１、α２としたとき、α１＜α２となるように間隔を空けて配置されている。また、この各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、燃料が噴射される方向が異なるように形成されている。
即ち、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの中心軸線と、弁座軸１０ｃと基準の噴孔１１２Ａの入口部の中心とを結ぶ基準線Ｌ１に対して平行で噴孔１１２Ｂ，１１２Ｃの入口部の中心を通る平行線とが交差する角度を、弁座軸１０ｃに沿って視たときの噴孔外向き角度（β１，β２）が噴孔１１２Ａよりも噴孔１１２Ｂが大きく、さらに噴孔１１２Ｂよりも噴孔１１２Ｃが大きくなるように形成されている。
また、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの中心軸線と、弁座軸１０ｃに対して平行で噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃの入口部の中心を通る垂直線とが交差する噴孔角度（γ０，γ１，γ２）が噴孔１１２Ｃよりも噴孔１１２Ｂが大きく、さらに噴孔１１２Ｂよりも噴孔１１２Ａが大きくなるように形成されている。
その他の構成は、実施の形態１と同じである。

この実施の形態３の燃料噴射弁１によれば、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃは、互いに噴孔外向き角度（β１，β２）、噴孔角度（γ０，γ１，γ２）が異なるので、各噴孔１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃから噴射された噴霧の干渉が抑制される。

実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態４の燃料噴射弁１では、閉弁時に弁体８のボール１３が弁座１０の弁座シート部１０ａに着座するシート半径をＲ、弁座軸１０ｃから噴孔１２の入口部１２ａの中心までの距離をｒとしたとき、シート半径Ｒと距離ｒとの関係が、０．５≦ｒ／Ｒ≦０．８である。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

上記特許文献４に記載の燃料噴射弁では、噴孔は、弁体先端に設けられた平面部に対向するように配置されており、弁座シート部から遠く、また圧損が多い流路構成のため、全開状態の安定領域における微粒化効果が十分得られないだけでなく、開弁直後の噴孔の入口部の燃圧の立ち上がり速度も遅く、開弁直後の粒径レベルが悪いという問題点があった。
これに対して、この実施の形態４に係わる燃料噴射弁１では、弁体８と弁座１０とのすきまから噴孔１２の入口部１２ａまでがほぼ直線で圧損が少ない流路構成となっており、さらにｈ≦１．５ｄで、かつ０．５≦ｒ／Ｒ≦０．８の関係にある。
従って、弁座シート部１０ａから噴孔１２の入口部１２ａまでの距離が小さいので、開弁開始時に噴孔１２の入口部１２ａへ燃料が早く到達し、かつ弁座シート部１０ａからの燃料の主流１６ａがスムーズに噴孔１２へ流れ込む。

図８は、本願発明者が実験により、開弁直後における（ｒ／Ｒ）と噴霧平均粒径との関係を求めたときの図である。この図からも、シート半径Ｒと距離ｒとの関係において、０．５≦（ｒ／Ｒ）≦０．８の範囲では開弁直後でも噴霧平均粒径が小さいことが分かる。

実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５の燃料噴射弁１を示す要部断面図である。
この実施の形態５に係る燃料噴射弁１では、弁座シート部１０ａと弁座軸１０ｃとの挟み角度をαとし、弁座シート部１０ａと弁座開口内壁１０ｂとの間のテーパ部１８と弁座軸１０ｃとの挟み角度をβとしたときに、２０°≦（α−β）≦４０°の関係にある。
他の構成は、実施の形態１と同じである。

噴孔１２の位置ずれ、噴孔プレート１１と弁座１０との間の水平方向の位置ずれによって引き起こされる噴霧分配の偏りを解消するには、噴孔１２の入口部１２ａと弁座開口内壁１０ｂとの距離を大きくするのが有効である。
しかしながら、弁座開口内壁１０ｂの径を大きくすると、傾斜角度が一定のバルブシート部１０ａ部では必然的に弁座開口内壁１０ｂの高さが高くなり、燃料は、バルブシート部１０ａから弁座開口内壁１０ｂに沿って噴孔１２に流れるときに、途中流れが剥離し、乱れによって流体エネルギーが損失し、微粒化が損なわれる問題がある。
この実施の形態５に係わる燃料噴射弁１では、弁座シート部１０ａと弁座軸１０ｃとの間にテーパ部１８を設けたことにより、弁座開口内壁１０ｂの径を大きくしても弁座開口内壁１０ｂの内壁高さを小さくでき、かつ２０°≦（α−β）≦４０°の関係にあるので、弁座シート部１０ａ、テーパ部１８及び弁座開口内壁１０ｂにおける燃料の剥離が最小限に抑制される。
また、噴孔１２の入口部１２ａと弁座開口内壁１０ｂとの間の距離が大きくなり、噴孔１２の位置ずれ、噴孔プレート１１と弁座１０との間の水平方向の位置ずれによる噴霧分配の偏りを抑制することが可能である。

図１０は、本願発明者が実験により、（α−β）と噴霧平均粒径との関係を求めたときの図である。この図から、４０°＜（α−β）、２０°＞（α−β）とすると、弁座シート部１０ａ、テーパ部１８及び弁座開口内壁１０ｂでの燃料の流れが大きく剥離し、乱れによって流体エネルギーが損失し、所望の噴霧粒径が得られず、２０°＜（α−β）＜４０°の範囲で所望の噴霧粒径が得られることが分かる。

実施の形態６．
この実施の形態６に係る燃料噴射弁１では、閉弁時において、弁体８のボール１３、弁座１０及び噴孔プレート１１で囲まれたキャビティ容積が０．８ｍｍ^３以下である。
他の構成は実施の形態１と同じである。

この実施の形態６では、負圧下での閉弁完了後のキャビティ燃料の吸出し量を小さくすることで、スプラッシング現象を抑制することができる。
また、大気圧下に対して負圧下で悪化する噴霧粒径の悪化度合いを低減できる。

図１１は、本願発明者が実験により、キャビティ容積と大気圧下に対する負圧（−５００ｍｍＨｇ）下での噴霧平均粒径との関係を求めたときの図である。
この図から、キャビティ容積が０．８ｍｍ^３を超えると著しく噴霧平均粒径が大きくなり、悪化し、良好な噴霧状態が得られず、０．８ｍｍ^３以下では、安定した小さな噴霧粒径が得られ、噴霧粒径の悪化度合いが低減されていることが分かる。

なお、上記の参考例１、実施の形態１〜６では、何れも噴孔プレート１１と弁座１０とが別体の燃料噴射弁１について説明したが、実施の形態１〜６については噴孔プレートと弁座とが一体の同一部材で構成してもよい。
同一部材にすることで、凸部と弁体のボールとの同軸度が向上し、燃料の流れの偏りが低減され、噴霧の径方向のばらつきを低減できる。

１ 燃料噴射弁、２ ソレノイド装置、３ ハウジング、４ コア、４ａ 下端面、５ コイル、６ アマチュア、６ａ 上端面、７ 弁装置、８ 弁体、９ 弁本体、９ａ ガイド部、１０ 弁座、１０ａ 弁座シート部、１０ｂ 弁座開口内壁、１０ｃ 弁座軸、１０ｄ シート面延長、１０ｅ 弁座摺動部、１１ 噴孔プレート、１１ａ，１１ｂ 溶接部、１１ｃ 上面、１１ｄ 凸部、１１ｅ 噴孔配置面、１１ｆ 凸部最外径部、１２，１１２Ａ，１１２Ｂ，１１２Ｃ 噴孔、１２ａ 入口部、１２ｂ 噴孔壁、１３ ボール、１３ａ 面取り部、１３ｂ ガイド部、１４ 圧縮ばね、１５ 噴孔群、１６ａ 主流、１６ｂ Ｕターン流れ、１６ｄ 流れ、１７ キャビティ、１８ テーパ部、１９ａ，１９ｂ 液膜、２０ 空気、５０ ケース、５１ コネクタ、５２ 燃料通路、ｈ 噴孔直上高さ、ｄ 噴孔入口孔。

Claims (8)

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弁体を動作させることで、燃料が弁体と弁座のすきまを通って、弁座下流側に設けら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において、
   前記噴孔プレートは、弁体先端部と平行に下流側へ突出する凸部を有し、かつ前記弁座の弁座シート部の延長が前記凸部の径方向外側の噴孔プレートに交差し、かつ前記噴孔の入口部は、前記凸部より径方向外側かつ前記弁座の最小内径である弁座開口内壁より径方向内側に配置し、かつ前記噴孔の前記入口部の中心と前記弁体先端部の弁座軸方向の距離で表される、前記噴孔の直上高さｈと前記噴孔の入口径ｄが開弁状態においてh≦１．５ｄの関係としたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記噴孔プレートと前記弁座とが一体の同一部材であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 複数の前記噴孔から噴射される噴霧が１つの集合噴霧を形成するように配置された噴孔群を１つ以上有し、かつ前記噴孔群の各前記噴孔は、隣接した前記噴孔の入口部の中心間距離が交互に大小となるように配置されている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. 複数の前記噴孔から噴射される噴霧が１つの集合噴霧を形成するように配置された噴孔群のうち、何れかの噴孔を基準の噴孔とし、隣接した各前記噴孔は、噴孔の中心軸線と、前記弁座軸と前記基準の噴孔の入口部の中心とを結ぶ基準線に対して平行で噴孔の入口部の中心を通る平行線とが交差する角度を、前記弁座軸に沿って視たときの角度が互いに異なることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の燃料噴射弁。
5. 隣接した各前記噴孔は、噴孔の中心軸線と前記弁座軸に対して平行で噴孔の入口部の中心を通る垂直線とが交差する噴孔角度が互いに異なることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 閉弁時に前記弁体が前記弁座に着座する弁座シート部の半径Ｒに対して、前記弁座軸から前記噴孔の前記入口部の中心までの距離ｒを、０．５≦（ｒ／Ｒ）≦０．８の関係としたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の燃料噴射弁。
7. 閉弁時に前記弁体、前記弁座及び前記噴孔プレートで囲まれたキャビティ容積を０．８ｍｍ^３以下としたことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の燃料噴射弁。
8. 閉弁時に前記弁体が前記弁座に着座したときの、弁座シート部と前記弁座軸との挟み角をαとし、前記弁座シート部と前記弁座開口内壁との間に形成されたテーパ部と前記弁座軸との挟み角βとしたときに、２０°≦（α−β）≦４０°の関係としたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の燃料噴射弁。

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