JP2014077385A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を緩和できる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】弁孔２１を形成した弁ボディ２と、弁孔２１を開閉するよう弁ボディ２の内部に設けたニードル３と、弁ボディ２の外側に設けられて弁孔２１を覆う噴孔プレート５とを備え、弁ボディ２と噴孔プレート５の間には、弁孔２１に連通する燃料通路５１が形成され、噴孔プレート５には、燃料通路５１に連通する噴孔５２が形成され、噴孔プレート５が、弁ボディ２の端部に溶接部５３を介して接合され、溶接部５３は、弁孔２１を周方向に取り囲むよう形成された燃料噴射弁であって、噴孔プレート５における溶接部５３と噴孔５２の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部５４を形成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来、弁孔を形成した弁座部材（以下、弁ボディと呼称する）と、弁孔を開閉するよう弁ボディの内部に設けた弁体（以下、ニードルと呼称する）と、弁孔を覆うインジェクタプレート（以下、噴孔プレートと呼称する）とを備え、弁ボディと噴孔プレートの間に、弁孔に連通する燃料通路を形成するとともに、噴孔プレートに、燃料通路に連通する噴孔を形成し、噴孔プレートを、弁ボディの端部に溶接部を介して接合した燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

弁ボディの内部には、燃料ポンプから加圧された燃料が送給されるようになっている。この燃料は、ニードルが弁孔を開放したときに、燃料通路および噴孔を経て、内燃機関の吸気ポート、あるいはシリンダに噴射されることになる。

特開２００５−０５４６５６号公報

しかしながら、従来の燃料噴射弁においては、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進するために、弁ボディの内部に送給される燃料の圧力を高めた場合、噴孔プレートが変形して噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部に応力集中が生じ、溶接部が劣化することが懸念されるという課題があった。

そこで、本発明は、従来のものと比較して、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を緩和できる燃料噴射弁を提供することを目的としている。

本発明に係る燃料噴射弁は、上記目的を達成するため、（１）弁孔を形成した弁ボディと、前記弁孔を開閉するよう前記弁ボディの内部に設けたニードルと、前記弁ボディの外側に設けられて前記弁孔を覆う噴孔プレートとを備え、前記弁ボディと前記噴孔プレートの間には、前記弁孔に連通する燃料通路が形成され、前記噴孔プレートには、前記燃料通路に連通する噴孔が形成され、前記噴孔プレートが、前記弁ボディの端部に溶接部を介して接合され、前記溶接部を、前記弁孔を周方向に取り囲むよう形成した燃料噴射弁であって、前記噴孔プレートにおける前記溶接部と前記噴孔の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部を形成している。

この構成により、本発明の燃料噴射弁は、噴孔プレートに形成された薄肉部の剛性が、他の部分の剛性よりも低くなるので、弁ボディの内部に送給される燃料の圧力が高くなると、主に薄肉部が弾性変形する。よって、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を緩和することができる。

なお、上記（１）に記載の燃料噴射弁において、（２）前記薄肉部は、前記噴孔プレートにおける燃料流通方向下流側の表層部分が凹状となるよう形成してもよい。

この構成により、本発明の燃料噴射弁は、薄肉部が、噴孔プレートにおける燃料流通方向下流側の表層部分が凹状となるよう形成しているので、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を効果的に緩和することができる。

また、上記（１）または（２）に記載の燃料噴射弁において、（３）前記薄肉部は、前記噴孔プレートにおける燃料流通方向上流側の表層部分が凹状となるよう形成してもよい。

この構成により、本発明の燃料噴射弁は、薄肉部を、噴孔プレートにおける燃料流通方向上流側の表層部分が凹状となるよう形成しているので、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を効果的に緩和することができる。

また、上記（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、（４）前記薄肉部が、前記溶接部に沿うよう環状に形成してもよい。

この構成により、本発明の燃料噴射弁は、薄肉部を、前記溶接部に沿うよう環状に形成しているので、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中をより効果的に緩和することができる。

また、上記（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、（５）前記噴孔の流路断面積を、燃料流通方向上流側から下流側に向けて拡大するよう形成してもよい。

この構成により、本発明の燃料噴射弁は、噴孔の流路断面積を、燃料流通方向上流側から下流側に向けて拡大するよう形成しているので、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。

本発明によれば、従来のものと比較して、噴孔プレートを弁ボディに接合する溶接部に対する応力集中を緩和できる燃料噴射弁を提供することができる。

本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の概略構造を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の弁ボディ、ニードルおよび噴孔プレートを示す部分断面図である。 図２をＡ方向に見た図である。 本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレートの詳細を示す部分断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレートの詳細を示す部分断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレートの詳細を示す部分断面図である。 本発明の第４の実施の形態に係る燃料噴射弁の噴孔プレートの詳細を示す部分断面図である。 図７のＢ−Ｂ断面図である。 図７における噴孔プレートの変形例を示す部分断面図である。

以下、本発明に係る燃料噴射弁の実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１ないし図４は本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を示すもので、この燃料噴射弁は、ホルダ１と、弁ボディ２と、ニードル３と、弁駆動装置４と、噴孔プレート５とを備えている。

ホルダ１は、図１に示すように、第１の磁性部材１１、非磁性部材１２、および第２の磁性部材１３を含んで構成されている。

第１の磁性部材１１、非磁性部材１２、および第２の磁性部材１３は筒状に形成され、図１中、下側から上側へ向けて順に同軸に位置するよう配置されている。第１の磁性部材１１の上端部と非磁性部材１２の下端部は、レーザ溶接等により互いに接合され、非磁性部材１２の上端部と第２の磁性部材１３の下端部は、レーザ溶接により互いに接合されている。

弁ボディ２は、図２に示すように、下端部に弁孔２１が形成され、かつ上端部に開口を有する中空構造体である。弁ボディ２の内部には、弁座２２が、弁孔２１を周方向に取り囲むよう形成されている。また、弁ボディ２の上端部は、ホルダ１を構成している第１の磁性部材１１の下端部にレーザ溶接等により接合されている。

ニードル３は、上側に向けて開口した筒状の支持部３１、および、支持部３１の下端部に一体に形成した球状の当接部３２を含んで構成されている。ニードル３の支持部３１は、ホルダ１を構成している第１の磁性部材１１の内部に位置し、ニードル３の当接部３２は、弁ボディ２の内部に位置している。このニードル３は、後述する弁駆動装置４により、上下方向に往復移動し得るようになっている。

当接部３２の直径は、支持部３１の外径、ならびに弁ボディ２の弁孔２１の内径よりも大きく設定されており、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２の全周にわたって当接すると、弁孔２１が閉止されるようになっている。また、支持部３１には、燃料孔３３が部材径方向に貫通するよう形成されている。

弁駆動装置４は、中空構造体である可動コア４１、筒状の固定コア４２、筒状の保持部４３、スプリング４４、およびソレノイドコイル４５を含んで構成されている。可動コア４１、および固定コア４２は、磁性体により形成されている。

可動コア４１は、上側および下側の双方に向けて開口しており、可動コア４１の上下方向中間部分には、周方向に延びる環状の受け座４６が形成されている。可動コア４１の下側の開口には、ニードル３の支持部３１の上端部が嵌め込まれ、受け座４６に当接している。そして、可動コア４１は、ホルダ１を構成している第１の磁性部材１１の内側部に案内され、上下方向に移動できるようになっている。

固定コア４２は、ホルダ１を構成している非磁性部材１２、および第２の磁性部材１３の下端部分に嵌め込まれ、ホルダ１に対して固定されている。また、保持部４３は、固定コア４２の上端部分に嵌め込まれている。

スプリング４４は、可動コア４１と保持部４３の間に介在している。スプリング４４の下端部は、可動コア４１の上側の開口に嵌め込まれ、受け座４６に当接している。また、スプリング４４の上端部は、固定コア４２の下端部に嵌め込まれ、保持部４３の下端部に当接している。

このスプリング４４は、可動コア４１を介してニードル３を下方に向けて押圧する役割を担っている。したがって、ニードル３は、スプリング４４の復元力により当接部３２が弁ボディ２の弁座２２に当接した状態となって、弁孔２１を閉止することになる。

ソレノイドコイル４５は、ホルダ１を構成している非磁性部材１２を周方向に取り囲むよう配置されている。なお、図１中、４７，４８は、磁気回路用の磁性部材を表しており、これら磁性部材４７，４８も弁駆動装置４に含まれる。

一方の磁性部材４７は、ホルダ１を構成している第１の磁性部材１１に接するとともに、ソレノイドコイル４５を周方向に取り囲んでいる。他方の磁性部材４８は、ホルダ１を構成している第２の磁性部材１３と前述した磁性部材４７に接している。すなわち、可動コア４１、第１の磁性部材１１、磁性部材４７，４８、第２の磁性部材１３、および固定コア４２により、磁気回路を構成している。

したがって、ソレノイドコイル４５を励磁すると、可動コア４１と固定コア４２の間に磁気吸引力が発生し、可動コア４１は、スプリング４４の復元力に抗して固定コア４２に吸着される。このため、ニードル３が上昇して、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２から離れ、弁孔２１が開放される。

また、ソレノイドコイル４５の励磁を中断すると、可動コア４１と固定コア４２の間に磁気吸引力が発生しなくなる。このため、ニードル３は、スプリング４４の復元力により下降して、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２に当接し、弁孔２１が閉止される。

ホルダ１を構成している第２の磁性部材１３の上端部には、燃料に混入した異物を捕捉するためのフィルタ１４が嵌め込まれている。また、ホルダ１を構成している第２の磁性部材１３の外側部、弁駆動装置４を構成している磁性部材４８、ソレノイドコイル４５、および磁性部材４７の上端部は、樹脂ハウジング１５により被覆されている。

さらに、弁ボディ２の内部には、ポンプ等により加圧された燃料が、前述したフィルタ１４、第２の磁性部材１３の内部空間、保持部４３の内部空間、固定コア４２の内部空間、ニードル３を構成している支持部３１の内部空間、支持部３１に形成した燃料孔３３、および第１の磁性部材１１の内部空間を経て、送給されるようになっている。

噴孔プレート５は、弁ボディ２の外側に弁孔２１を覆うように設けた金属円板である。弁ボディ２の下端部と噴孔プレート５の間には、弁孔２１に連通する燃料通路５１が形成されている。この燃料通路５１は、噴孔プレート５において弁ボディ２に向き合う部分の中央に形成した円形の凹部であり、凹部の内径は、弁孔２１の内径よりも大きく設定されている。

また、噴孔プレート５には、図３、図４に示すように、燃料通路５１に連通する複数の噴孔５２が形成されている。噴孔５２は、弁孔２１の周縁部よりも弁孔２１の径方向外側に位置している。噴孔５２の流路断面積は、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成することが好ましい。

さらに、噴孔プレート５は、弁ボディ２の下端部に、レーザ溶接等による溶接部５３を介して接合されている。溶接部５３は、弁孔２１を周方向に取り囲み、かつ燃料通路５１に干渉しないように、環状に形成されている。

本実施の形態に係る燃料噴射弁の特徴部分は、噴孔プレート５の溶接部５３と噴孔５２の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部５４を形成した点にある。ここで、他の部分とは、噴孔プレート５において、溶接部５３と噴孔５２の間以外の部分を指している。また、厚みを減少させたとは、噴孔プレート５の板厚方向の寸法が小さいことを意味している。

薄肉部５４は、噴孔プレート５における弁ボディ２の外方側（燃料流通方向下流側）の表層部分が凹状の曲面となるよう形成されている。さらに、薄肉部５４は、溶接部５３に沿うよう環状に形成されている。

次に、本実施の形態に係る燃料噴射弁の作動を説明する。

ソレノイドコイル４５が励磁されていないときは、可動コア４１と固定コア４２の間に磁気吸引力が発生しない。このため、ニードル３は、スプリング４４により下向きに押圧され、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２に当接して、弁孔２１は閉止された状態に保持される。したがって、ポンプ等により加圧されている燃料は、弁ボディ２の内部から外部へは送出されない。

ソレノイドコイル４５を励磁すると、可動コア４１と固定コア４２の間に磁気吸引力が発生し、可動コア４１は、スプリング４４の復元力に抗して固定コア４２に吸着される。これにより、ニードル３は上昇し、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２から離れて、弁孔２１が開放される。

したがって、ポンプ等により加圧されている燃料は、弁ボディ２の内部から、弁孔２１、弁ボディ２と噴孔プレート５の間の燃料通路５１、および噴孔プレート５の噴孔５２を経て、弁ボディ２の外部へ送出される。なお、図４中のＦは、燃料の流れを表している。

このとき、噴孔プレート５の噴孔５２の流路断面積を、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成してあると、噴孔５２を通過する燃料の境界層に剥離が生じる。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

弁ボディ２の内部に送給される燃料の圧力により、噴孔プレート５は、主に薄肉部５４が弾性変形し、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。これは、噴孔プレート５に形成された薄肉部５４の剛性が、他の部分の剛性よりも低いことに起因する。

このように、本実施の形態に係る燃料噴射弁では、噴孔プレート５の薄肉部５４が主に弾性変形するため、噴孔プレート５を弁ボディ２に接合している溶接部５３への応力集中を緩和することができ、溶接部５３の劣化が抑制されることになる。

また、燃料通路５１の開口面積は、噴孔５２の総流路断面積を上回るようにする必要がある。これは、燃料通路５１を通過する燃料が圧力損失を受けないようにするためである。燃料通路５１の開口面積は、図４に示す弁ボディ２の下端と噴孔プレート５の間隙寸法Ｇに、弁孔２１の内周長さを乗算した値であり、噴孔５２の総流路断面積は、複数の噴孔５２の流路断面積の総和である。

前述したように、本実施の形態に係る燃料噴射弁においては、燃料の圧力により、噴孔プレート５は、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。このため、燃料通路５１の開口面積は、燃料噴射時と燃料噴射中断時で変化することになる。

すなわち、燃料噴射時の燃料通路５１の開口面積が、噴孔５２の総流路断面積を上回るよう、弁ボディ２、および噴孔プレート５の形状を設定しておけば、燃料通路５１を通過する燃料は圧力損失を受けない。

これに加えて、弁ボディ２の内部における弁座２２から噴孔プレート５までの容量は、燃料噴射時に比べて燃料噴射中断時のほうが小さくなるため、デポジットが弁ボディ２の内部に生成されにくくなる（デポジットは、燃料噴射中断時に、噴孔５２から弁ボディ２の内部に進入する燃焼ガスと、弁ボディ２の内部の残留燃料が反応して生成されるからである）。

図５は本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁を示すもので、図中、図１ないし図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この燃料噴射弁では、図１ないし図４における噴孔プレート５に代えて噴孔プレート６を用いている。

噴孔プレート６は、弁ボディ２の外側に弁孔２１を覆うように設けた金属円板である。弁ボディ２の下端部と噴孔プレート６の間には、弁孔２１に連通する燃料通路６１が形成されている。この燃料通路６１は、噴孔プレート６において弁ボディ２に向き合う部分の中央に形成した円形の凹部であり、凹部の内径は、弁孔２１の内径よりも大きく設定されている。

また、噴孔プレート６には、燃料通路６１に連通する複数の噴孔６２が形成されている。噴孔６２は、弁孔２１の周縁部よりも弁孔２１の径方向外側に位置している。噴孔６２の流路断面積は、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成することが好ましい。

さらに、噴孔プレート６は、弁ボディ２の下端部に、レーザ溶接等による溶接部６３を介して接合されている。溶接部６３は、弁孔２１を周方向に取り囲み、かつ燃料通路６１に干渉しないように、環状に形成されている。

本実施の形態に係る燃料噴射弁の特徴部分は、噴孔プレート６の溶接部６３と噴孔６２の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部６４を形成した点にある。ここで、他の部分とは、噴孔プレート６において、溶接部６３と噴孔６２の間以外の部分を指している。また、厚みを減少させたとは、噴孔プレート６の板厚方向の寸法が小さいことを意味している。

薄肉部６４は、噴孔プレート６における弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）の表層部分が凹状の曲面となるよう形成されている。さらに、薄肉部６４は、溶接部６３に沿うよう環状に形成されている。

次に、本実施の形態に係る燃料噴射弁の作動を説明する。

ニードル３が上昇して、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２から離れ、弁孔２１が開放されると、ポンプ等により加圧されている燃料は、弁ボディ２の内部から、弁孔２１、弁ボディ２と噴孔プレート６の間の燃料通路６１、および噴孔プレート６の噴孔６２を経て、弁ボディ２の外部へ送出される。

このとき、噴孔プレート６の噴孔６２の流路断面積を、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成してあると、噴孔６２を通過する燃料の境界層に剥離が生じる。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

弁ボディ２の内部に送給される燃料の圧力により、噴孔プレート６は、主に薄肉部６４が弾性変形し、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。これは、噴孔プレート６に形成された薄肉部６４の剛性が、他の部分の剛性よりも低いことに起因する。

このように、本実施の形態に係る燃料噴射弁では、噴孔プレート６の薄肉部６４が主に弾性変形するため、噴孔プレート６を弁ボディ２に接合している溶接部６３への応力集中を緩和することができ、溶接部６３の劣化が抑制されることになる。

また、燃料通路６１の開口面積は、噴孔６２の総流路断面積を上回るようにする必要がある。これは、燃料通路６１を通過する燃料が圧力損失を受けないようにするためである。燃料通路６１の開口面積は、図５に示す弁ボディ２の下端と噴孔プレート６の間隙寸法Ｇに、弁孔２１の内周長さを乗算した値であり、噴孔６２の総流路断面積は、複数の噴孔６２の流路断面積の総和である。

前述したように、本実施の形態に係る燃料噴射弁においては、燃料の圧力により、噴孔プレート６は、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。このため、燃料通路６１の開口面積は、燃料噴射時と燃料噴射中断時で変化することになる。

すなわち、燃料噴射時の燃料通路６１の開口面積が、噴孔６２の総流路断面積を上回るよう、弁ボディ２、および噴孔プレート６の形状を設定しておけば、燃料通路６１を通過する燃料は圧力損失を受けない。

これに加えて、弁ボディ２の内部における弁座２２から噴孔プレート６までの容量は、燃料噴射時に比べて燃料噴射中断時のほうが小さくなるため、デポジットが弁ボディ２の内部に生成されにくくなる（デポジットは、燃料噴射中断時に、噴孔６２から弁ボディ２の内部に進入する燃焼ガスと、弁ボディ２の内部の残留燃料が反応して生成されるからである）。

図６は本発明の第３の実施の形態に係る燃料噴射弁を示すもので、図中、図１ないし図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この燃料噴射弁では、図１ないし図４における噴孔プレート５に代えて噴孔プレート７を用いている。

噴孔プレート７は、弁ボディ２の外側に弁孔２１を覆うように設けた金属円板である。弁ボディ２の下端部と噴孔プレート７の間には、弁孔２１に連通する燃料通路７１が形成されている。この燃料通路７１は、噴孔プレート７において弁ボディ２に向き合う部分の中央に形成した円形の凹部であり、凹部の内径は、弁孔２１の内径よりも大きく設定されている。

また、噴孔プレート７には、燃料通路７１に連通する複数の噴孔７２が形成されている。噴孔７２は、弁孔２１の周縁部よりも弁孔２１の径方向外側に位置している。噴孔７２の流路断面積は、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成することが好ましい。

さらに、噴孔プレート７は、弁ボディ２の下端部に、レーザ溶接等による溶接部７３を介して接合されている。溶接部７３は、弁孔２１を周方向に取り囲み、かつ燃料通路７１に干渉しないように、環状に形成されている。

本実施の形態に係る燃料噴射弁の特徴部分は、噴孔プレート７の溶接部７３と噴孔７２よりも噴孔プレート７の中心側の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部７４を形成した点にある。ここで、他の部分とは、噴孔プレート７において、溶接部７３と噴孔７２の間以外の部分を指している。また、厚みを減少させたとは、噴孔プレート７の板厚方向の寸法が小さいことを意味している。

薄肉部７４は、噴孔プレート７における弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）の表層部分が凹状の曲面となるよう形成されており、噴孔７２の燃料流通方向上流側端部は、薄肉部７４に位置している。さらに、薄肉部７４は、溶接部７３に沿うよう環状に形成されている。

次に、本実施の形態に係る燃料噴射弁の作動を説明する。

ニードル３が上昇して、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２から離れ、弁孔２１が開放されると、ポンプ等により加圧されている燃料は、弁ボディ２の内部から、弁孔２１、弁ボディ２と噴孔プレート７の間の燃料通路７１、および噴孔プレート７の噴孔７２を経て、弁ボディ２の外部へ送出される。

このとき、噴孔プレート７の噴孔７２の流路断面積を、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成してあると、噴孔７２を通過する燃料の境界層に剥離が生じる。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

弁ボディ２の内部に送給される燃料の圧力により、噴孔プレート７は、主に薄肉部７４が弾性変形し、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。これは、噴孔プレート７に形成された薄肉部７４の剛性が、他の部分の剛性よりも低いことに起因する。

このように、本実施の形態に係る燃料噴射弁では、噴孔プレート７の薄肉部７４が主に弾性変形するため、噴孔プレート７を弁ボディ２に接合している溶接部７３への応力集中を緩和することができ、溶接部７３の劣化が抑制されることになる。

また、噴孔７２の燃料流通方向上流側端部は、噴孔プレート７の薄肉部７４に位置しているので、燃料の流れＦは、薄肉部７４の表層部分の凹状の曲面に沿って渦流を形成する。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

図７、図８は本発明の第４の実施の形態に係る燃料噴射弁を示すもので、図中、図１ないし図４と同一の符号を付した部分は同一物を表している。この燃料噴射弁では、図１ないし図４における噴孔プレート５に代えて噴孔プレート８を用いている。

噴孔プレート８は、弁ボディ２の外側に弁孔２１を覆うように設けた金属円板である。弁ボディ２の下端部と噴孔プレート８の間には、弁孔２１に連通する燃料通路８１が形成されている。この燃料通路８１は、噴孔プレート８において弁ボディ２に向き合う部分の中央に形成した円形の凹部であり、凹部の内径は、弁孔２１の内径よりも大きく設定されている。

また、噴孔プレート８には、燃料通路８１に連通する複数の噴孔８２が形成されている。噴孔８２は、弁孔２１の周縁部よりも弁孔２１の径方向外側に位置している。噴孔８２の流路断面積は、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成することが好ましい。

さらに、噴孔プレート８は、弁ボディ２の下端部に、レーザ溶接等による溶接部８３を介して接合されている。溶接部８３は、弁孔２１を周方向に取り囲み、かつ燃料通路８１に干渉しないように、環状に形成されている。

本実施の形態に係る燃料噴射弁の特徴部分は、噴孔プレート８の溶接部８３と噴孔８２の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部８４を形成した点にある。ここで、他の部分とは、噴孔プレート８において、溶接部８３と噴孔８２の間以外の部分を指している。また、厚みを減少させたとは、噴孔プレート８の板厚方向の寸法が小さいことを意味している。

薄肉部８４は、噴孔プレート８における弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）に形成した溝である。さらに、薄肉部８４は、溶接部８３に沿うよう環状に形成されている。

次に、本実施の形態に係る燃料噴射弁の作動を説明する。

ニードル３が上昇して、当接部３２が弁ボディ２の弁座２２から離れ、弁孔２１が開放されると、ポンプ等により加圧されている燃料は、弁ボディ２の内部から、弁孔２１、弁ボディ２と噴孔プレート８の間の燃料通路８１、および噴孔プレート８の噴孔８２を経て、弁ボディ２の外部へ送出される。

このとき、噴孔プレート８の噴孔８２の流路断面積を、弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）から外方側（燃料流通方向下流側）に向けて拡大するよう形成してあると、噴孔８２を通過する燃料の境界層に剥離が生じる。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

弁ボディ２の内部に送給される燃料の圧力により、噴孔プレート８は、主に薄肉部８４が弾性変形し、燃料流通方向下流側に向けて凸状に湾曲する。これは、噴孔プレート８に形成された薄肉部８４の剛性が、他の部分の剛性よりも低いことに起因する。

このように、本実施の形態に係る燃料噴射弁では、噴孔プレート８の薄肉部８４が主に弾性変形するため、噴孔プレート８を弁ボディ２に接合している溶接部８３への応力集中を緩和することができ、溶接部８３の劣化が抑制されることになる。

ニードル３の当接部３２が弁ボディ２の弁座２２に当接し、弁孔２１が閉止されると、噴孔プレート８に形成されている溝状の薄肉部８４に燃料が残留する。この燃料残留は、燃焼ガスの熱によって気化し、未燃の燃料ガスが生成される。

この後、ニードル３が上昇して弁孔２１が開放されると、噴孔８２を経て弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、未燃の燃料ガスを巻き込み、燃料ガスが燃料を押し出すように作用する。これにより、弁ボディ２の外部へ送出される燃料は、微粒化が促進されることになる。

図９は、図７における噴孔プレート８の変形例を示すもので、図中、図７と同一の符号を付した部分は同一物を表している。

図９に示す噴孔プレート８では、前述した薄肉部８４に代えて、溶接部８３と噴孔８２の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部８５を形成している。

薄肉部８５は、噴孔プレート８における弁ボディ２の内方側（燃料流通方向上流側）に形成した穴である。薄肉部８５は、噴孔８２ごとに形成されており、薄肉部８４と同様な役割を担っている。よって、図９に示す噴孔プレート８を用いた燃料噴射弁においても、図７に示す噴孔プレート８を用いた燃料噴射弁と同等の効果を奏する。

以上のように、本発明に係る燃料噴射弁は、噴孔プレートを弁ボディに接合している溶接部への応力集中を緩和でき、溶接部の劣化が抑制されるという効果を奏するもので、各種燃料噴射弁に有用である。

２…弁ボディ、３…ニードル、５，６，７，８…噴孔プレート、２１…弁孔、５１，６１，７１，８１…燃料通路、５２，６２，７２，８２…噴孔、５３，６３，７３，８３…溶接部、５４，６４，７４，８４，８５…薄肉部

Claims (5)

1. 弁孔を形成した弁ボディと、
   前記弁孔を開閉するよう前記弁ボディの内部に設けたニードルと、
   前記弁ボディの外側に設けられて前記弁孔を覆う噴孔プレートとを備え、
   前記弁ボディと前記噴孔プレートの間には、前記弁孔に連通する燃料通路が形成され、
   前記噴孔プレートには、前記燃料通路に連通する噴孔が形成され、
   前記噴孔プレートが、前記弁ボディの端部に溶接部を介して接合され、
   前記溶接部を、前記弁孔を周方向に取り囲むよう形成した燃料噴射弁であって、
   前記噴孔プレートにおける前記溶接部と前記噴孔の間の部分に、他の部分に比べて厚みを減少させた薄肉部を形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記薄肉部は、前記噴孔プレートにおける燃料流通方向下流側の表層部分が凹状となるよう形成されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記薄肉部は、前記噴孔プレートにおける燃料流通方向上流側の表層部分が凹状となるよう形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記薄肉部が、前記溶接部に沿うよう環状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記噴孔の流路断面積を、燃料流通方向上流側から下流側に向けて拡大するよう形成したことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。

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