JP2011226334A - 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、安価な製造コストで、流量ダイナミックレンジが良好で、噴霧スプラッシングが抑制され、また雰囲気圧変化および温度変化に伴う流量変化を抑制しつつ噴霧の微粒化を実現する。
【解決手段】噴孔プレートの上流側に凸部を下流側に凹部を、一対となるように、また、少なくとも１組以上形成し、噴孔プレートの上流側平面において、燃料噴射弁軸心からプレート凸部の中心を結んだ放射方向の中心線が噴孔の中心と重ならないように噴孔を配置し、プレート凸部は噴孔プレートの上流側平面およびプレート凸部上面で噴孔を跨ぐように配置した構造。
【選択図】図２

Description

本発明は主に内燃機関の燃料供給系に使用される電磁式燃料噴射弁に関し、燃料噴射弁の噴霧特性における微粒化の促進や噴霧形状ばらつきの抑制、および流量特性における流量精度の向上や雰囲気圧変化に対する変化量の抑制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ている。燃料噴霧の微粒化についてはこれまで既に各種の検討がなされている。

例えば、各噴孔ごとに個別の案内通路を有し、燃料はこの案内通路によって整流および加速されてスワール室へ流入する構造とし、前記スワール室で旋回流れとなって噴孔内を旋回しながら噴孔プレート出口から中空円錐状の噴霧となって微粒化を促進するものが提案されている。（特許文献１を参照）

特開２００３−３３６５６３号公報

しかしながら、上記特許文献１のものは、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およ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。

高温負圧下では、デッドボリューム内の燃料の一部が減圧沸騰し気液二相流になる場合があるが、気液二相流が狭い流路を通過する際の流量低減が大きく、特許文献１のものはシート下流から前記噴孔までに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）の変化が大きくなる問題がある。

また、前記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、前記案内通路の形状ばらつきが前記各噴孔からの噴射量偏りに及ぼす影響が大きく、前記案内通路は高精度な形状が要求されて製造コストが高くなる問題がある。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、前記噴孔内での燃料に大きな旋回力を与える必要がある。また前記スワール室での旋回力を強化するためには、前記スワール室を小さくしつつ、前記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、プレスで形成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、前記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、プレスで形成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。

これに対して本発明に係わる燃料噴射弁は、噴孔プレートの上流側に凸部を下流側に凹部を、凸部と凹部とが一対となるように、また、少なくとも1組以上形成し、前記噴孔プ
レートの上流側平面において、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心を結んだ放射方向の中心線が前記噴孔の中心と重ならないように前記噴孔を配置し、前記プレート凸部は、前記噴孔プレートの上流側平面および前記プレート凸部の上面で前記噴孔を跨ぐように配置することを特徴とするものである。

本発明では、弁座シート面に沿った燃料流れは、弁座開口部を通過した後、プレートに設けた凸部を回り込んで噴孔へ流れ込むことで旋回流れを発生させる構造となっている。それにより、燃料は噴孔内壁に押し付けられながら噴孔内を旋回する。本発明では、燃料が弁座開口部を通過しプレート凸部を回り込むことで整流化され、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。

本発明では、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相流になっても、デッドボリューム内の流路面積が大きいため、気液二相流による流量低減が小さい。
また、噴孔内の旋回流れにより、気液が分離され、気泡が噴孔中心部に集まるため、気泡が噴孔内に詰るのを抑制でき、雰囲気変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）の変化を小さくすることが可能である。

また本発明では、特許文献１に示すような複雑な案内通路はなく、プレート凸部およびプレート凹部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。

本発明の実施の形態１〜１０の燃料噴射弁の断面を示した図である。 実施の形態１の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 実施の形態１の燃料噴射弁の噴孔部断面を示した図である。 図３のＥ−Ｅ線断面図である。 図３のＦ−Ｆ線断面図である。 実施の形態１のキャビティ内の流路最小面積と、弁座開口部より径方向外側に形成された各噴孔の開口面積の総和との関係が噴霧粒径に及ぼす影響を実験した結果を示す線図である。 実施の形態２の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 実施の形態３の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 実施の形態４の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 実施の形態５の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 実施の形態６の燃料噴射弁先端部の詳細断面を示した図である。 プレート凸部と噴孔との関係が噴霧粒径に及ぼす影響を実験した結果を示す線図である。

実施の形態１．
図１および図２にこの発明の実施の形態１の燃料噴射弁の断面図を示す。図中、１は燃料噴射弁を示しており、２はソレノイド装置、３は磁気回路のヨーク部分であるハウジング、４は磁気回路の固定鉄心部分であるコア、５はコイル、６は磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア、７は弁装置であり、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。弁本体９はコア４の外径部に圧入後、溶接されている。アマチュア６は弁体８
に圧入後、溶接されている。弁座１０には噴孔プレート１１が溶接部１１ａで弁座下流側に結合された状態で弁本体９に挿入後、溶接部１１ｂで結合されている。噴孔プレート１１には板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が設けられている。

次に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、アマチュア６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側へ吸引動作し、アマチュア６と一体構造である弁体８が弁座シート面１０ａから離れて間隙が形成されると、燃料１６は弁体８の先端部１３に設けられた複数の溝１３ａから弁座シート面１０ａと弁体８の隙間を通って、複数の噴孔１２からエンジン吸気管に噴射される。

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を閉弁方向に押している圧縮ばね１４により弁体８と弁座シート面１０ａ間の隙間を閉じ燃料噴射が終了する。アマチュア６と一体構造である弁体８は弁本体９とのガイド部６ａと摺動し、また、弁体８の先端部１３はガイド部１３ｂで弁座１０と摺動し、開弁状態ではアマチュア上面６bがコア４の下面と当接する。

また、本実施例では図２のように下流側へ縮径する弁座１０のシート面１０ａの延長と噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃが交差して1つの仮想円１１ｄを形成するように噴
孔プレート１１を配置している。
これにより、弁体閉弁時において、弁座１０および弁座開口部１０ｂにて形成されるスペースに弁体先端部１３が占める割合が増大し、それだけデッドボリューム１７（閉弁時における弁体先端部１３と弁座１０と噴孔プレート１１とで囲まれる容積）が低減されるので、高温負圧下におけるデッドボリューム１７内の燃料蒸発量も少なく、雰囲気圧変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）の変化を抑制することができる。

また、噴孔プレート１１には、弁座開口部１０ｂの径方向外側に複数の噴孔１２を形成し、噴孔１２に対応する数だけプレート上流側にプレート凸部１１ｅを、下流側にプレート凹部１１ｆを一対となるように形成しており、プレート凸部１１ｅと、プレート凸部１１ｅの最も近傍に配置されているプレート凹部１１ｆの各中心を結んだ直線は、プレート凸部１１ｅおよびプレート凹部１１ｆが形成されているプレート上流側平面１１ｃに対して垂直となるように配置している。また、弁座開口部１０ｂと噴孔１２とが連通するキャビティ１５を弁座１０の下流側端面１０ｄに設けており、噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃにおいて、燃料噴射弁軸心からプレート凸部１１ｅの中心を結んだ放射方向の中心線xが噴孔１２の中心線yと重ならないように噴孔１２を配置している（Ａ矢視参照）。

プレート凸部１１ｅは噴孔プレート１１の上流側平面１１cおよびプレート凸部１１ｅ
の上面１１ｇで噴孔１２を跨ぐように配置している。すなわち、噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃにおいて、噴孔１２の一部が噴孔プレートの上流側平面１１cに開口し、か
つ、プレート凸部１１ｅの上面１１ｇにおいても同一の噴孔１２の一部がプレート凸部１１ｅの上面に開口するように、噴孔プレート１１にプレート凸部１１eを配置している。
また、噴孔１２および噴孔１２を跨ぐプレート凸部１１eは、燃料噴射弁軸心から噴孔
１２の中心までの距離１２dよりも、燃料噴射弁軸心からプレート凸部１１eの中心までの距離１１qの方が短くなるよう配置している。

これにより、弁体開弁時において、弁体先端部１３と弁座シート面１０ａ間の隙間１０ｃからの燃料流れ１６ａは、弁座開口部１０ｂを通過した後、キャビティ１５形状に沿って燃料噴射弁軸心の径方向外側に拡がる。その後、弁座開口部１０ｂの径方向外側に形成
したプレート凸部１１ｅを回り込んで噴孔１２へ流れ込むことで旋回流れ１６ｂを発生させる（図２のＡ矢視図参照）。この時、プレート凸部１１ｅとキャビティ内壁１５ａ間の隙間１５ｂが狭いため、プレート凸部１１ｅの放射方向の中心線を境に、噴孔１２側へ回り込んだ燃料流れ１６ｃと、逆側へ回り込んだ燃料流れ１６ｄとの衝突による流れの乱れを抑制する（図２のＢ部拡大図参照）。それにより、燃料は噴孔内壁１２ａに押し付けられながら噴孔１２内を旋回する。
また、雰囲気圧変化により燃料の一部が減圧沸騰しデッドボリューム１７内が気液二相流になっても、噴孔１２内の旋回流れによって、気液が分離されて気泡が噴孔１２の中心部に集まることで、噴孔内の気泡が抜けやすく、気泡が噴孔１２内に詰まるのを抑制することが可能である。

図３は燃料噴射弁の噴孔部の拡大断面図であり、図３aは図３のＥ−Ｅ線断面拡大図、
図３bは同じくＦ−Ｆ線断面拡大図である。噴孔１２とプレート凹部１１fとの関係は種々考えられ、図３aの（Ａ）図ではプレート凹部１１fの上面１１ｈにおいて噴孔１２の一部はプレート凹部の上面１１ｈに開口している。
これにより、噴孔内壁１２ａに押し付けられながら噴孔１２内を旋回している液膜は、噴孔径よりも大きな内径を有するプレート凹部１１ｆで薄い液膜へと引き伸ばされつつ旋回流れの流速が低下するため、噴孔プレート出口１２ｃから噴射された燃料が中空円錐状の噴霧となって噴射し微粒化を促進するだけでなく、噴射された燃料が遠心力を持って拡がる際にも、噴霧角が拡がりすぎるのを抑制することが可能である。
また、（Ｂ）図のように、プレート凹部１１fの上面１１ｈにおいてプレート凹部の
上面１１ｈと噴孔１２とが内接していてもよく、また（Ｃ）図のように、プレート凹部１１fの上面１１ｈにおいて噴孔１２の全部がプレート凹部の上面１１ｈに開口していてもよい。

また、図３bの（Ｄ）のように、噴孔プレート１１fの下流側平面１１ｐにおいて、噴孔１２の一部は噴孔プレート１１fの下流側平面１１ｐに開口している。
これにより、噴孔内壁１２ａの一部が噴孔プレート出口１２ｃまで続くことで、噴孔１２内を旋回している液膜により指向性を持たせることができ、噴孔プレート出口１２ｃから噴射された燃料の噴霧の指向性と微粒化の両立を狙うことが可能である。
また、（Ｅ）図のように、噴孔プレートの下流側平面１１ｐにおいて、噴孔１２とプレート凹部１１ｆとが内接していてもよい。
以上のように本発明では、燃料がプレート凸部間の狭い流路を通過する際に燃料が加速されるため、噴孔内での旋回速度が増加し噴孔内で十分旋回することで、噴射される中空状の液膜をさらに薄くできる効果がある。

弁座開口部１０bより径方向外側の、噴孔プレート１１、キャビティ１５、プレート凸
部１１eとで形成される流路内に、燃料噴射弁軸心を中心とした円１５cとキャビティ高さ１５dとで形成される１つの仮想円柱１５eを配置し（図２のＣ部詳細図参照）、円１５c
の直径を弁座開口部１０bからキャビティ内壁１５aまで拡げて行った時の仮想円柱１５e
の側面部における最小の燃料通過面積を流路最小面積Ｓ１と定義する。

図４は実施の形態１のキャビティ内の流路最小面積Ｓ１と、弁座開口部より径方向外側に形成された各噴孔の最小断面積１２ｂ(図２のＤ−Ｄ断面図参照)の総和Ｓ２との関係が噴霧粒径に及ぼす影響を実験した結果を示す線図である。
この実験結果によると、プレート凸部が小さくなりＳ1の値が大きくなると、プレート
凸部間での燃料の加速が不十分となり、燃料が噴孔内で十分に旋回することが出来ず、液膜をさらに薄くすることが出来なくなる。
逆に、プレート凸部が大きくなりＳ１の値が小さくなると、凸部間で燃料は加速されるが、
Ｓ１／Ｓ２＜１まで小さくしてしまうと、Ｓ１部で流速増大によりエネルギー損失が増大してしまうため、噴孔部で十分な微粒化が出来なくなり噴霧粒径が悪化していくことが分かる。

すなわち図４に示すように、Ｓ１を大きくしていった時、Ｓ１／Ｓ２≧２．３で微粒化促進効果が見られなくなったこと、またＳ１を小さくしていった時、Ｓ１／Ｓ２≦０．９でＳ１／Ｓ２≧２．３での噴霧粒径よりも粒径が悪化する傾向が見られたことから、本発明における旋回流れによる微粒化効果を得られる範囲として、Ｓ１／Ｓ２の値を０．９＜（Ｓ１／Ｓ２）＜２．３の範囲に特定できることが分かる。
以上のように、キャビティ内の流路最小面積Ｓ１と弁座開口部１０ｂより径方向外側に形成された各噴孔の最小断面積１２ｂの総和Ｓ２との比を、図４のように０．９＜（Ｓ１／Ｓ２）＜２．３の関係にすることで、キャビティ内の燃料流れ１６ｂが速い流速を維持したまま噴孔１２に流れ込むため、良好な旋回流れを発生させ微粒化を促進することが可能である。
なお、上記実施例においては、キャビティ１５は弁座１０の下流側端面１０dに弁座１
０を刳りぬくように設けたものについて説明したが、これに限らず噴孔プレート１１の上流側端面１１cに噴孔プレートを刳りぬくように設けてもよく、以下の実施形態において
も同様である。

実施の形態２．
図５に実施の形態２の燃料噴射弁の断面図を示す。本実施例では、下流側へ縮径する弁座１０のシート面延長と噴孔プレートの上流側平面１１ｃが交差して1つの仮想円１１ｄ
を形成するように噴孔プレート１１を配置し、弁座１０の下流側端面１０ｄにキャビティ１５を設けることなく、噴孔プレート１１には仮想円１１ｄの径方向内側に噴孔１２を形成し、プレート凸部１１ｅは仮想円１１ｄより径方向内側に配置している。また、噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃにおいて、噴孔１２および噴孔１２を跨ぐプレート凸部１１eは、燃料噴射弁軸心から噴孔１２の中心までの距離１２ｅよりも、燃料噴射弁軸心か
らプレート凸部１１eの中心までの距離１１ｒの方が長くなるよう配置している。他の構
成は実施の形態１と同じである。

これにより、弁体開弁時において、弁体先端部１３と弁座シート面１０ａ間の隙間１０ｃからの燃料流れ１６ａは、実施の形態１のように弁座開口部を通過した後の燃料流れの方向の変化がなく、燃料噴射弁軸の径方向内側へと向かい、仮想円１１ｄの径方向内側に形成したプレート凸部１１ｅを回り込んで噴孔１２へ流れ込むことで旋回流れ１６ｅを発生させるため、旋回流れ１６ｅが強化される。それにより、噴孔出口１２ｃから中空円錐状の噴霧となって噴射されるため、微粒化を促進することが可能である。

実施の形態３．
図６に実施の形態３の燃料噴射弁の断面図を示す。図に示すように、弁体先端部１３のシート部１３ｅより下流側において、噴孔プレート１１とほぼ平行となるような平面部１３ｆを設けることで、各噴孔１２及びプレート凸部１１ｅの直上高さ１１ｎを低減し、デッドボリューム１７を低減した構造になっている。他の構成は実施の形態２と同じである。
これにより、弁体閉弁時において、高温負圧下における燃料蒸発量も少なく、雰囲気圧変化に伴う流量特性（静的流量・動的流量）の変化を抑制することができる。また、弁体開弁時において、弁体先端部１３と弁座シート面１０ａ間の隙間１０ｃから燃料噴射弁軸心の径方向内側へ向かう燃料流れ１６ａが強化されるため、旋回流れ１６ｅがより強化され微粒化を促進することが可能である。

実施の形態４．
図７に実施の形態４の燃料噴射弁の断面図を示す。本実施例では、下流側へ縮径する弁座１０のシート面延長と噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃが交差して1つの仮想円１
１ｄ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には弁座開口部１０ｂの径方向外側に噴孔１２aと仮想円１１ｄの径方向内側に噴孔１２bを形成し、弁座開口部１０ｂの径方向外側に形成した噴孔１２aに対応するプレート凸部１１ｅ1は、弁座開口部１０ｂより径方向外側かつキャビティ内壁１５ａより径方向内側に配置し、かつ、仮想円１１ｄの径方向内側に形成した噴孔１２bに対応するプレート凸部１１ｅ2は、仮想円１１ｄより径方向内側に配置している。

また、噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃにおいて、噴孔１２および噴孔１２を跨ぐプレート凸部１１eは、弁座開口部１０ｂの径方向外側においては、燃料噴射弁軸心から
噴孔１２aの中心までの距離１２dよりも、燃料噴射弁軸心からプレート凸部１１e１の中
心までの距離１１qの方が短く、仮想円１１ｄの径方向内側においては、燃料噴射弁軸心
から噴孔１２bの中心までの距離１２ｅ2よりも、燃料噴射弁軸心からプレート凸部１１e1の中心までの距離１１ｒの方が長くなるよう配置している。他の構成は実施の形態１と同じである。

これにより、弁体開弁時において、弁体先端部１３と弁座シート面１０ａ間の隙間１０ｃからの燃料流れ１６ａは、弁座開口部１０ｂを通過した後、キャビティ１５形状に沿って燃料噴射弁軸心の径方向外側に広がる。その後、弁座開口部１０ｂの径方向外側に形成したプレート凸部１１ｅ1を回り込んで噴孔１２aへ流れ込むことで旋回流れ１６ｂを発生させる。また、下流側へ縮径する弁座１０のシート面形状により、キャビティ１５形状に沿わず燃料噴射弁軸心の径方向内側へ向かう燃料流れは、仮想円１１ｄの径方向内側に形成したプレート凸部１１ｅ2を回り込んで噴孔１２bへ流れ込むことで旋回流れ１６ｅを発生させる。本実施例では噴孔１２の数を多くすることで、実施の形態１および２に対して1噴孔あたりの噴孔径１２ｆを小さくできる。それにより、噴孔１２内の液膜が小さくな
るだけでなく、噴孔１２内での旋回流れの流速が増大するため、噴孔出口１２ｃから噴射される中空円錐状の噴霧の微粒化を促進することが可能である。

実施の形態５．
図８に実施の形態５の燃料噴射弁の断面図を示す。本実施例では、プレート凸部１１ｅおよびプレート凹部１１ｆは、燃料噴射弁軸心に対して周方向の軸長さ１１ｋよりも径方向の軸長さ１１ｍが長くなるように形成する。他の構成は実施の形態１と同じである。
これにより、弁体開弁時において、弁体先端部１３と弁座シート面１０ａ間の隙間１０ｃからの燃料流れ１６ａは、弁座開口部１０ｂを通過した後、キャビティ１５形状に沿って燃料噴射弁軸心の径方向外側に広がる。プレート凸部１１ｅが燃料噴射弁軸心に対して周方向の軸長さ１１ｋよりも径方向の軸長さ１１ｍが長い形状であるため、プレート凸部１１ｅを回り込む燃料流れ１６ｈは整流および加速されて噴孔１２へ流れ込むため、噴孔１２内での旋回流れがより強化される。それにより、噴孔出口１２ｃからより中空円錐状の噴霧となって噴射されるため、微粒化をさらに促進することが可能である。

実施の形態６．
図９に実施の形態６の燃料噴射弁の断面図を示す。本実施例では、弁体先端部１３のボール外周部にほぼ半円形の平面１３ｃが形成され、半円状の平面に交差するもう一方の平面１３ｄは燃料噴射弁の軸心に対して所定の角度γ°に傾斜するように複数設け、燃料通路となる旋回溝を形成したことにより、旋回流れ１６ｆが形成される。他の構成は実施の形態１と同じである。
これにより、燃料流れ１６ｇは放射方向に対してσ°傾斜して弁座開口部１０ｂの径方向外側に形成したプレート凸部１１ｅを回り込んで噴孔１２へ流れ込むため、噴孔１２内での旋回流れがより強化される。それにより、噴孔出口１２ｃからより中空円錐状の噴霧
となって噴射されるため、微粒化をさらに促進することが可能である。
また、弁座のシート面１０ａとガイド部１０ｅのつながり部をＲ形成１０ｆにすることで、旋回溝による旋回流れを維持する効果がある。

図１０は、上述した実施の形態において、プレート凸部１１ｅと噴孔１２との関係が噴霧粒径に及ぼす影響を実験した結果を示す線図である。図１０（Ａ）（Ｂ）において、噴孔プレート１１の上流側平面１１ｃにおける各寸法を以下のように定義する。
噴孔１２の周長：ｘ１
プレート凸部１１ｅが跨ぐ噴孔１２の周長：ｘ２
上記の定義において、実験結果より良好な旋回流れを発生させ微粒化を促進させるためには、
図１０（Ｃ）の実験結果から、プレート凸部１１ｅが噴孔１２を跨ぐ割合（ｘ２／ｘ１）が、
０．４＜（ｘ２／ｘ１）＜０．８
とされるのが良いことが分かった。

なお、上記各種実施の形態において、プレート凸部１１ｅおよびプレート凹部プレート凹部１１ｆの形状をほぼ円形で形成することで、加工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可能である。
また、噴孔プレート凸部１１ｅおよびプレート凹部１１ｆは、噴孔プレート製作時にプレスにより同時に形成すれば、プレート凸部１１ｅとプレート凹部１１ｆおよび噴孔１２と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可能である。

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 アマチュア摺動面、 ６ｂ アマチュア上面、
７ 弁装置、 ８ 弁体、 ９ 弁本体、 １０ 弁座、
１０ａ 弁座シート面、 １０ｂ 弁座開口部、 １０ｃ 隙間、
１０ｄ 下流側端面、 １０ｅ ガイド部、
１０ｆ Ｒ形状、 １１ 噴孔プレート、 １１ａ 溶接部、
１１ｂ 溶接部、 １１ｃ 上流側平面、 １１ｄ 仮想円、
１１ｅ プレート凸部、 １１ｆ プレート凹部、
１１ｇ プレート凸部上面、 １１ｈ プレート凹部上面、
１１ｋ 周方向の軸長さ、 １１ｍ 径方向の軸長さ、 １１ｎ 直上高さ、１１ｐ 下流側平面、 １１ｑ 燃料噴射弁軸心から凸部中心までの距離、
１１ｒ 燃料噴射弁軸心から凸部中心までの距離、 １２ 噴孔、
１２ａ 噴孔内壁、 １２ｂ 噴孔の開口面積、 １２ｃ 噴孔出口、
１２ｄ 燃料噴射弁軸心から噴口中心までの距離、
１２ｅ 燃料噴射弁軸心から噴口中心までの距離、
１２ｆ 噴孔径、 １３ 弁体先端部、 １３ａ 溝、 １３ｂ 弁体摺動面、
１３ｃ 半円状の平面、１３ｄ 半円状の平面に交差する平面、
１３ｅ 弁体先端部のシート部、 １３ｆ 平面部、 １４ 圧縮バネ、
１５ キャビティ、 １５ａ キャビティ内壁、 １５ｂ 隙間、
１６ 燃料、 １６ａ 燃料流れ、 １６ｂ 旋回流れ、
１６ｃ 噴孔側へ回り込んだ燃料流れ、 １６ｄ 噴孔とは逆側へ回り込んだ燃料流れ、１６ｅ 旋回流れ、 １６ｆ 旋回流れ、 １６ｇ 燃料流れ、
１６ｈ 燃料流れ、 １７ デッドボリューム、
ｘ１ 噴孔の周長、 ｘ２ プレート凸部が跨ぐ噴孔の周長、
Ｓ１ キャビティ内の流路最小面積、
Ｓ２ 弁座開口部より径方向外側に形成された噴孔の開口面積の総和。

Claims (17)

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、燃料が弁体と弁座シート面の間を通過後、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において、
   前記噴孔プレートの上流側にプレート凸部を、前記噴孔プレートの下流側にプレート凹部を互いに一対となるように少なくとも１組以上形成し、前記噴孔プレートの上流側平面において、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心線を結んだ放射方向の中心線が前記噴孔の中心と重ならないように前記噴孔を配置し、
   前記噴孔の一部が前記噴孔プレートの上流側平面および前記プレート凸部上面の両方に開口するように、前記噴孔プレートの上流側平面に前記プレート凸部を配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記噴孔プレートには、弁座開口部の径方向外側に前記噴孔を形成し、
   かつ前記弁座開口部と前記噴孔とが連通するキャビティを前記弁座の下流側端面、もしくは前記噴孔プレートの上流側端面のいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記噴孔プレートの上流側平面において、前記噴孔および前記噴孔を跨ぐプレート凸部は、燃料噴射弁軸心から前記噴孔の中心までの距離よりも、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心までの距離の方が短いことを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
4. 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１つの仮想円を形成するように前記噴孔プレートを配置し、かつ前記噴孔プレートには前記仮想円の径方向内側に前記噴孔を形成したことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
5. 前記噴孔プレートの上流側平面において、前記噴孔および前記噴孔を跨ぐプレート凸部は、燃料噴射弁軸心から前記噴孔の中心までの距離よりも、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心までの距離の方が長いことを特徴とする請求項１または４記載の燃料噴射弁。
6. 弁体先端部のシート部より下流側において、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４または５記載の燃料噴射弁。
7. 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１つの仮想円を形成するように前記噴孔プレートを配置し、前記噴孔プレートには前記弁座開口部の径方向外側および前記仮想円の径方向内側に前記噴孔が形成されており、かつ前記弁座開口部と、前記弁座開口部の径方向外側に形成された噴孔とが連通するキャビティを前記弁座の下流側端面、もしくは前記噴孔プレートの上流側端面のいずれか一方に設けたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
8. 前記噴孔プレートの上流側平面において、前記噴孔および前記噴孔を跨ぐプレート凸部は、前記弁座開口部の径方向外側においては、燃料噴射弁軸心から前記噴孔の中心までの距離よりも、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心までの距離の方が短く、前記仮想円の径方向内側においては、燃料噴射弁軸心から前記噴孔の中心までの距離よりも、燃料噴射弁軸心から前記プレート凸部の中心までの距離の方が長いことを特徴とする請求項７記載の燃料噴射弁。
9. 前記キャビティ内の流路最小面積をＳ１、前記弁座開口部より径方向外側に形成された各噴孔の開口面積の総和をＳ２とした場合、前記キャビティ内の流路最小面積と、前記各噴孔の開口面積の総和との比（Ｓ１／Ｓ２）が、
   ０．９＜（Ｓ１／Ｓ２）＜２．３
   であることを特徴とする請求項２〜３または７〜８のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
10. 前記プレート凸部および前記プレート凹部は、燃料噴射弁軸心に対して周方向の軸長さよりも径方向の軸長さが長いことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
11. 前記プレート凸部および前記プレート凹部は、実質的に円形であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
12. 前記弁体をガイドするために前記弁座シート面より上流側に設けられたガイド部の弁体側には、燃料通路となる複数の溝が旋回溝となるように前記弁体の軸心に対して所定の角度に傾斜させて円周上に形成されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
13. 前記弁座において、前記弁体先端部とガイド部とのシート面のつながり部をＲ形状としたことを特徴とする請求項１２記載の燃料噴射弁。
14. 前記プレート凹部の上面において、前記噴孔の一部もしくは全部が前記プレート凹部の上面に開口していることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
15. 前記噴孔プレートの下流側平面において、前記噴孔の一部が前記噴孔プレートの下流側平面に開口しているか、又は前記噴孔が前記プレート凹部と内接していることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
16. 前記噴孔プレートの上流側平面において、前記噴孔の周長をｘ１、前記プレート凸部が跨ぐ前記噴孔の周長をｘ２とした場合、前記プレート凸部が前記噴孔を跨ぐ割合（ｘ２／ｘ１）が、
    ０．４＜（ｘ２／ｘ１）＜０．８
    であることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
17. 前記プレート凸部および前記プレート凹部をプレスにより同時に形成することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。

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