JP2014208974A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、噴射される燃料の微粒化を促進しつつ噴射方向の自由度を向上させることを目的とするものである。【解決手段】各噴孔５は、噴孔本体５ａと、噴孔本体５ａの下流に隣接し噴孔５の出口を構成する大径部５ｂとから構成されている。各噴孔５を弁座軸心３ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき、平面上における噴孔本体５ａの入口中心５ｃと出口中心５ｄとは、弁座軸心３ｃを通る放射状の直線１９上に並べて配置されている。また、出口中心５ｄは、入口中心５ｃに対して弁座軸心３ｃから離れる方向に配置されている。また、大径部５ｂの出口中心５ｅは、直線１９に対して所望する噴射方向にオフセットさせて配置されている。【選択図】図４

Description

この発明は、自動車の内燃機関などへの燃料供給に使用される燃料噴射弁に係り、特に噴霧特性における微粒化促進と噴射方向の自由度向上との両立を図った燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車などの燃費規制及び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が求められている。このため、従来の燃料噴射弁では、弁座シート部からの燃料流れの主流に対して内側に噴孔入口が配置され、かつ噴孔直上のキャビティ流路面積が急激に縮小されている。これにより、噴孔入口における突入角が大きい燃料流れが促進され、燃料噴霧の微粒化が図られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来の他の燃料噴射弁では、燃料噴射弁軸心に対して、径方向外側の噴孔長さが、径方向内側の噴孔長さよりも短くされている。これにより、簡単な構造で、燃料噴霧の微粒化が図られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００７−１００５１５号公報 特開２００４−１３７９３１号公報

近年の自動車のガソリン内燃機関では、シリンダ内への燃料供給の制御性向上のため、燃料噴射弁が１気筒あたり１本搭載されている。また、出力向上及び燃費向上の両立を図るため、吸気ポートが１気筒あたり２つ設けられている場合が殆どであり、その場合、燃料噴射弁はそれぞれの吸気ポートに向けて２方向に燃料を噴射することが要求される。

特許文献１に示された燃料噴射弁において、燃料を２方向に噴射するためには、噴孔プレートに配置された噴孔は、複数の噴孔で２方向の集合噴霧を形成するような噴孔方向とする必要がある。しかし、広い間隔をあけて噴孔を配置した場合、弁座軸心に直交する平面に垂直に投影される噴孔の向きが弁座軸心から放射方向に対して所定の角度を有しているため、弁座シート部から噴孔入口に向かう燃料流れの主流を上記の平面に垂直に投影したとき、燃料流れの主流に対して噴孔方向が正対しない。

このため、燃料が噴孔の内壁に衝突した後、噴孔の内壁に沿って液膜を広げようとする流れが十分に形成されず、燃料を効率良く液膜化することができず、噴霧を微粒化し難いという問題があった。

一方、上記の平面において、噴孔の内壁に沿って燃料液膜を効率良く広がらせるため、燃料流れの主流と噴孔方向とが正対するように噴孔方向を放射方向とした場合、複数の噴孔で２方向の集合噴霧を形成するためには、噴孔をそれぞれの集合噴霧の方向に片寄らせて配置する必要がある。しかし、このような配置では、噴孔同士が接近し、噴射された直後で噴霧に分裂する前の液膜の段階で液膜同士が干渉し、微粒化を悪化させてしまうという問題があった。特に、大流量仕様又は微粒化噴霧を狙った仕様では、多噴孔となるため、その影響が顕著であった。

また、噴孔がそれぞれの集合噴霧の方向に片寄らせて配置されることで、噴孔群のうちの端の噴孔については、弁座シート部から噴孔入口に向かう燃料流れの主流よりも、弁座軸心から放射状の直線上に噴孔が配置されない弁座シート部から噴孔入口に向かう側流、及び一度弁座軸心に到達してから噴孔入口へ向かうＵターン流れの方が強くなる。このため、燃料の薄膜化が阻害され、微粒化が悪化し、噴射方向の自由度と微粒化とを両立させることができないという問題があった。

さらに、特許文献２に示された従来の燃料噴射弁では、各噴孔の噴孔出口に対応してそれぞれ凹部が形成されており、この凹部の弁座軸心の径方向内側の面を跨ぐように噴孔が形成されている。これにより、噴孔の弁座軸心の径方向外側の一部が切り欠かれた状態となり、燃料噴射弁軸心に対して径方向内側の噴孔長さよりも径方向外側の噴孔長さが短くされている。

しかし、燃料を効率良く微粒化しつつ２方向の集合噴霧を形成するためには、弁座シート部から噴孔入口に向かう燃料流れの主流と噴孔とを上記の平面に投影したとき、燃料流れの主流に対して噴孔方向を正対させるように、噴孔をそれぞれの集合噴霧の方向に片寄らせて配置する必要がある。このため、噴孔よりも大径の凹部同士が接近し、ここから噴射される液膜同士が干渉し、微粒化を悪化させてしまうという問題があった。特に、微粒化を狙って多噴孔化するほど、その影響は顕著であった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、噴射される燃料の微粒化を促進しつつ噴射方向の自由度を向上させ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、直径が下流側へ向けて徐々に縮小されるように傾斜されているシート面と、シート面の下流側に設けられている弁座開口とを有している弁座、シート面に当接されて弁座開口からの燃料の流出を阻止するとともに、シート面から離されて弁座開口からの燃料の流出を許容する弁体、及び弁座の下流側端面に固定されており、弁座開口から流出された燃料を外部へ噴射する複数の噴孔を有している噴孔プレートを備え、噴孔プレートは、シート面を下流側へ延長した仮想円錐面と噴孔プレートの上流側端面とが交差して仮想円を形成するように配置されており、噴孔は、噴孔本体と、噴孔本体の下流に隣接し噴孔の出口を構成する大径部とから構成されており、大径部の直径は、噴孔本体の直径よりも大きくなっており、噴孔本体の入口部は、弁座の最小内径である弁座開口よりも弁座軸心側に配置されており、噴孔を弁座軸心に直交する平面に対して垂直に投影したとき、平面上における噴孔本体の入口中心と出口中心とは、それぞれ弁座軸心を通る放射状の直線上に並べて配置され、かつ出口中心が入口中心に対して弁座軸心から離れる方向に配置されており、大径部の中心が直線に対してオフセットされていることにより、噴孔本体の弁座軸心側の噴孔内壁長さが直線に対して非対称となっている。

この発明の燃料噴射弁は、噴射される燃料の微粒化を促進しつつ噴射方向の自由度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の軸線に沿う断面図である。 図１の弁座、噴孔プレート及びボールの拡大図と、噴孔プレートの中央部分を示す平面図とを組み合わせて示す図である。 図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図２のＩＶ部を拡大して示す平面図である。 図１の燃料噴射弁による燃料噴射時の噴霧粒径の時間変化を示すグラフである。 この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁座、噴孔プレート及びボールの断面図と、噴孔プレートの中央部分を示す平面図とを組み合わせて示す図である。 図６のＶＩＩ部を拡大して示す断面図である。 図６のＶＩＩＩ部を拡大して示す平面図である。 この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の噴孔を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態４による燃料噴射弁の弁座、噴孔プレート及びボールの断面図と、噴孔プレートの中央部分を示す平面図とを組み合わせて示す図である。 図１０のＸＩ部を拡大して示す断面図である。 図１０のＸＩＩ部を拡大して示す平面図である。

以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による燃料噴射弁の軸線に沿う断面図であり、燃料は図１の燃料噴射弁の上端から下方へ流れる。図において、磁性パイプ１の上端部には、円筒状の固定鉄心２が固定されている。磁性パイプ１及び固定鉄心２は、同軸に配置されている。また、磁性パイプ１は、固定鉄心２の下流側端部に圧入されて溶接されている。

磁性パイプ１内の下端部には、弁座３と噴孔プレート４とが固定されている。噴孔プレート４には、燃料を噴射する複数の噴孔５が設けられている。噴孔５は、噴孔プレート４を板厚方向に貫通している。

また、噴孔プレート４は、第１の溶接部４ａで弁座３の下流側端面に固定された状態で、磁性パイプ１に挿入された後、第２の溶接部４ｂで磁性パイプ１に固定されている。

磁性パイプ１内には、弁体であるボール６と、ボール６に溶接固定されたニードルパイプ７と、ニードルパイプ７の上流側端部（ボール６と反対側の端部）に固定されたアマチュア（可動鉄心）８とが挿入されている。アマチュア８は、ニードルパイプ７の上流側端部に圧入されて溶接されている。

アマチュア８は、磁性パイプ１内で軸方向へ摺動可能となっている。磁性パイプ１の内周面には、アマチュア８の摺動を案内するガイド部１ａが設けられている。アマチュア８が摺動することにより、ニードルパイプ７及びアマチュア８も軸方向へ一体に移動する。これにより、ボール６は、弁座３に着座・離座される。また、アマチュア８の上端面は、固定鉄心２の下端面に接離される。ボール６の外周には、面取り部６ａが設けられている。

固定鉄心２内には、ボール６を弁座３に押し付ける方向へニードルパイプ７を押圧する圧縮ばね９が挿入されている。また、固定鉄心２内には、圧縮ばね９の荷重を調整するアジャスタ１０が固定されている。さらに、燃料の導入部となる固定鉄心２の上端部には、フィルタ１１が挿入されている。

固定鉄心２の下流側端部（アマチュア８側端部）の外周には、電磁コイル１２が固定されている。電磁コイル１２は、樹脂製のボビン１３と、その外周に巻線されているコイル本体１４とを有している。磁性パイプ１と固定鉄心２との間には、磁気回路のヨーク部である金属板（磁気回路構成部材）１５が溶接固定されている。

磁性パイプ１、固定鉄心２、電磁コイル１２及び金属板１５は、樹脂製ハウジング１６に一体成型されている。樹脂製ハウジング１６には、コネクタ部１６ａが設けられている。コネクタ部１６ａ内には、コイル本体１４に電気的に接続されたターミナル１７が引き出されている。

図２は図１の弁座３、噴孔プレート４及びボール６の拡大図と、噴孔プレート４の中央部分を示す平面図（燃料流路に露出している部分をボール６側から矢印ＩＩに沿って見た図）とを組み合わせて示す図である。

弁座３内には、ボール６が接離されるシート面３ａが設けられている。シート面３ａは、その直径が下流側へ向けて徐々に縮小されるように傾斜されている。また、シート面３ａの下流側で弁座３の下流側端部の中央には、噴孔プレート４に臨む円形の弁座開口３ｂが設けられている。

ボール６は、シート面３ａに当接されて弁座開口３ｂからの燃料の流出を阻止するとともに、シート面３ａから離されて弁座開口３ｂからの燃料の流出を許容する。噴孔プレート４は、シート面３ａを下流側へ延長した仮想円錐面１８ａと噴孔プレート４の上流側端面とが交差して仮想円１８ｂを形成するように配置されている。

各噴孔５は、噴孔本体５ａと、噴孔本体５ａの下流に隣接し噴孔５の出口を構成する大径部５ｂとから構成されている。即ち、噴孔本体５ａと大径部５ｂとは、１対１で対応している。また、各噴孔本体５ａの入口部は、弁座３の最小内径である弁座開口３ｂよりも弁座軸心３ｃ側に配置されている。

さらに、各大径部５ｂは、噴孔プレート４に直角（弁座軸心３ｃに平行）な軸を中心とする円柱形である。さらにまた、各大径部５ｂの直径は、対応する噴孔本体５ａの直径よりも大きい。

また、噴孔プレート４の中央には、ボール６の先端部と平行（又はほぼ平行）に下流側へ突出するように湾曲された凸部４ｃが設けられている。凸部４ｃ周囲には、平板状の噴孔プレート平坦部４ｄが設けられている。噴孔５は、噴孔プレート平坦部４ｄに設けられている。

図３は図２のＩＩＩ部を拡大して示す断面図、図４は図２のＩＶ部を拡大して示す平面図である。各噴孔５を弁座軸心３ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき、平面上における噴孔本体５ａの入口中心（上流側端部の中心）５ｃと出口中心（大径部５ｂ側端部の中心）５ｄとは、弁座軸心３ｃを通る放射状の直線１９上に並べて配置されている。また、出口中心５ｄは、入口中心５ｃに対して弁座軸心３ｃから離れる方向に配置されている。

即ち、噴孔本体５ａは、下流へ向かうに従って噴孔プレート４の径方向外側へ進むように傾斜している。

また、各噴孔５を弁座軸心３ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき、大径部５ｂの出口中心（下流側端部の中心）５ｅは、噴孔本体５ａの出口中心５ｄよりも弁座軸心３ｃから遠く、かつ直線１９に対して所望する噴射方向にオフセットさせて配置されている。

次に、燃料噴射弁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、ターミナル１７を介して電磁コイル１２に電流が流され、アマチュア８、固定鉄心２、金属板１５及び磁性パイプ１で構成される磁気回路に磁束が発生する。

これにより、アマチュア８が固定鉄心２側へ吸引され、一体構造であるアマチュア８、ニードルパイプ７及びボール６が図１の上方へ移動する。そして、ボール６が弁座３から離れ、ボール６と弁座３との間に間隙が生じると、燃料は、ボール６の面取り部６ａと弁座３との隙間を通って、噴孔５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の駆動回路に動作の停止信号が送られると、電磁コイル１２への通電が停止され、磁気回路中の磁束が減少し、圧縮ばね９のばね力によりアマチュア８、ニードルパイプ７及びボール６が図１の下方へ移動する。これにより、ボール６と弁座３との間の隙間が閉じられ、燃料噴射が終了する。

このような燃料噴射弁では、燃料噴射時に噴孔５の入口へ向かう燃料流れを弁座軸心３ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき、シート面３ａから噴孔本体５ａの入口中心５ｃへ直接向かう燃料流れの主流は、図２の平面図に示すように、弁座軸心３ｃへ向かう流れ２０ａとなっている。

また、噴孔本体５ａを上記の平面に対して垂直に投影したとき、噴孔本体５ａは弁座軸心３ｃを中心として放射方向に向いている。この噴孔本体５ａの方向は、上記の平面において燃料の主流２０ａと正対している。

これにより、燃料が噴孔本体５ａに衝突した後、燃料の液膜が噴孔本体５ａの内壁に沿って薄く広げられる流れがより強化される。従って、燃料を効率良く薄膜化することができ、微粒化を促進することができる。

さらに、噴孔本体５ａから大径部５ｂに燃料が流れ込むことで、液膜は、大径部５ｂの内壁の曲率に沿って流れの向きを変えながらさらに薄く広げられる。これにより、微粒化をさらに促進することができる。

さらにまた、噴孔５の弁座軸心３ｃ側の内壁に沿って広がる燃料の液膜は、下流へ行くに従って、噴孔５の内壁の曲率に沿って流れの向きを変える。このため、噴孔本体５ａの直径ｄに対する噴孔本体５ａの弁座軸心３ｃ側の内壁長さＬの比（以下、Ｌ／ｄ）を調整することで、狙った単噴霧角（＝１つの噴孔５から噴射される噴霧の広がり角）とすることができる。即ち、Ｌ／ｄを小さくすると単噴霧角を大きく、Ｌ／ｄを大きくすると単噴霧角を小さくすることができる。

また、実施の形態１では、上記の平面に対して垂直に投影したとき、大径部５ｂの出口中心５ｅが、噴孔本体５ａの出口中心５ｄよりも弁座軸心３ｃから遠くに配置されており、かつ直線１９に対して所望する噴射方向にオフセットされている。

このため、長さＬが放射状の直線１９に対して非対称となり、放射状の直線１９に対して所望する噴射方向のＬ／ｄが小さく、反対方向のＬ／ｄが大きくされている。これにより、燃料流れが図４の矢印２０ｄ，２０ｅのようになり、所望する噴射方向に燃料を噴射することができる。

また、大径部５ｂの軸方向長さ（深さ）寸法Ｌ１又はオフセット量を調整することで、内壁長さＬを各噴孔５ごとに調整することにより、噴射方向を最適化することができる。

また、噴射開始時は、シート面３ａよりも下流側の弁座３の内壁と噴孔プレート４の上流側端面とボール６の先端部とで囲まれた空間（デッドボリューム）内の燃料が噴孔５から排出されるため、ボール６の開弁動作完了後の定常噴射時に比べると噴射速度が小さく、このため、噴射開始時の初期噴霧では、定常噴射時に比べて噴霧粒径が大きくなる傾向にある。

これに対して、実施の形態１では、シート面３ａを下流側へ延長した仮想円錐面１８ａと噴孔プレート４の上流側端面とが交差して仮想円１８ｂを形成するように噴孔プレート４を配置することにより、デッドボリュームを小さくしている。このため、粒径が大きい初期噴霧の噴射量を少なくし、図５に示すように、初期噴霧と定常噴霧とを合わせた全体の噴霧の粒径を小さくすることができる。

また、デッドボリュームが小さいため、高温負圧下の噴射休止中におけるデッドボリューム内の燃料蒸発量も少なくなり、温度及び雰囲気圧の変化に伴う噴射量（静的流量・動的流量）の変化を小さくすることができる。

さらに、シート面３ａから下流の燃料流れには、図２の平面図に示すように、シート面３ａから噴孔本体５ａの入口に直接流れ込む燃料の主流２０ａの他に、噴孔５間を通り過ぎる燃料の流れ２０ｂが含まれる。また、流れ２０ｂは、噴孔プレート４の中央で反対側から流れてきた燃料と衝突し、噴孔５へ向かうＵターン流れ２０ｃとなる。

実施の形態１では、ボール６の先端部と平行に下流側へ突出するように湾曲された凸部４ｃが噴孔プレート４の中央に設けられているため、図３に示すように、Ｕターン流れ２０ｃが、凸部４ｃに沿った流れとなり、凸部４ｃの外側の噴孔プレート平坦部４ｄに設けられ噴孔５には流れ込みにくくなる。

一方、燃料の主流２０ａは、Ｕターン流れ２０ｃの下に潜り込み、噴孔本体５ａ内壁の上流側に衝突し易くなる。これにより、液膜を広げるために必要な噴孔本体５ａの内壁の実効的な長さを大きくすることができ、燃料を効率良く薄膜化することができ、微粒化を促進することができる。

また、図２の断面図に示すように、閉弁時におけるボール６の先端部と噴孔プレート４との干渉を回避しつつ、シート面３ａと噴孔プレート４の上流側端面の弁座軸心３ｃ付近との距離を短くすることができ、仮想円１８ｂを大きくすることができる。

これにより、凸部４ｃの外側の噴孔プレート平坦部４ｄに配置された噴孔本体５ａの入口中心５ｃを、仮想円１８ｂの内側に配置することができ、噴孔本体５ａの内壁に沿って液膜を広げようとする流れをより強化することができる。従って、燃料を効率良く薄膜化することができ、微粒化を促進することができる。

さらに、閉弁時におけるボール６の先端部と噴孔プレート４との干渉を回避しつつ、上記のデッドボリュームをさらに縮小できるので、粒径が大きい初期噴霧の噴射量をさらに少なくし、初期噴霧と定常噴霧とを合わせた全体の噴霧の粒径をさらに小さくすることができる。

実施の形態２．
次に、図６はこの発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁座３、噴孔プレート４及びボール６の断面図と、噴孔プレート４の中央部分を示す平面図（燃料流路に露出している部分をボール６側から矢印ＶＩに沿って見た図）とを組み合わせて示す図、図７は図６のＶＩＩ部を拡大して示す断面図、図８は図６のＶＩＩＩ部を拡大して示す平面図である。

実施の形態１では、噴孔プレート４の中央に凸部４ｃを設けたが、実施の形態２では、噴孔プレート４の中央が平坦である。また、実施の形態２では、ボール６の先端部に、噴孔プレート４に平行（又はほぼ平行）な平坦部６ｂが設けられている。平坦部６ｂは、噴孔プレート４の上流側端面の中央に対向している。弁座軸心３ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき、平坦部６ｂは、全ての噴孔本体５ａの入口よりも内径側に設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

図６の平面図において、噴孔５間を通り過ぎて噴孔プレート４の中央へ向かう燃料の流れ２０ｂの流路断面積は、平坦部６ｂに対向する部分を通過する際に急激に縮小する。このため、圧力損失が増大し、流れ２０ｂの速度は、平坦部６ｂに対向する部分で低下する。

これに伴いＵターン流れ２０ｃの速度も低下するため、Ｕターン流れ２０ｃは、噴孔５へは流れ込みにくくなる。このため、図７に示すように、噴孔本体５ａの入口では、燃料の主流２０ａが、Ｕターン流れ２０ｃに打ち勝って、噴孔本体５ａ内壁の上流側に衝突することができる。

これによって、液膜を広げるために必要な噴孔本体５ａの内壁の実効的な長さを大きくすることができ、燃料を効率良く薄膜化することができ、微粒化をさらに促進することができる。

また、図６の断面図に示すように、閉弁時におけるボール６の先端部と噴孔プレート４との干渉を回避しつつ、シート面３ａと噴孔プレート４の上流側端面との弁座軸心３ｃ方向の距離を短くすることができる。これにより、仮想円１８ｂを大きくして、噴孔本体５ａの入口中心５ｃを仮想円１８ｂの内側に配置することができる。従って、噴孔本体５ａの内壁に沿って液膜を広げようとする流れをより強化し、これによっても燃料を効率良く薄膜化することができ、微粒化を促進することができる。

さらに、閉弁時にボール６の先端部と噴孔プレート４との干渉を回避しつつ、上記のデッドボリュームをさらに縮小することができる。これにより、粒径が大きい初期噴霧の噴射量をさらに少なくし、初期噴霧と定常噴霧とを合わせた全体の噴霧の粒径をさらに小さくすることができる。

実施の形態３．
次に、図９はこの発明の実施の形態３による燃料噴射弁の噴孔５を拡大して示す断面図である。実施の形態３では、噴孔本体５ａの流路において、噴孔本体５ａの入口から出口までの間に最小断面積となる円柱部分５ｆが設けられている。他の構成は、実施の形態１と同様である。

このような燃料噴射弁において、噴孔５における燃料の流量は円柱部分５ｆの断面積によって決まるため、噴孔本体５ａと大径部５ｂとの位置のばらつきによる流量ばらつきを抑制することができる。

なお、実施の形態２の噴孔本体５ａに円柱部分５ｆを設けてもよい。即ち、実施の形態２、３を組み合わせてもよい。

実施の形態４．
次に、図１０はこの発明の実施の形態４による燃料噴射弁の弁座３、噴孔プレート４及びボール６の断面図と、噴孔プレート４の中央部分を示す平面図（燃料流路に露出している部分をボール６側から矢印Ｘに沿って見た図）とを組み合わせて示す図、図１１は図１０のＸＩ部を拡大して示す断面図、図１２は図１０のＸＩＩ部を拡大して示す平面図である。

実施の形態４の噴孔プレート４は、上流側に設けた第１の噴孔プレート２１と、下流側に設けた第２の噴孔プレート２２とを積層することで構成されている。

第１の噴孔プレート２１は、厚肉部２１ａと、厚肉部２１ａの中央に位置し厚肉部２１ａよりも厚さ寸法が小さい薄肉部２１ｂとを有している。薄肉部２１ｂは、弁座開口３ｂの内側（弁座軸心３ｃ側）に対向する部分、即ち燃料と接する部分に設けられている。

また、薄肉部２１ｂは、第１の噴孔プレート２１の上流側端面を下流側へプレスして凹ませることにより形成されている。薄肉部２１ｂと厚肉部２１ａとの間には、テーパ部２１ｃが形成されている。

厚肉部２１ａには、複数の位置決め孔２１ｄがプレス成型されている。第２の噴孔プレート２２には、位置決め孔２１ｄに嵌合される半抜き加工部２２ａがプレス成型されている。位置決め孔２１ｄに半抜き加工部２２ａを嵌合することにより、第１の噴孔プレート２１に対して第２の噴孔プレート２２が位置決めされている。他の構成は、実施の形態２と同様である。

１枚の噴孔プレートに噴孔本体５ａと大径部５ｂとをプレス成型する場合、大径部５ｂは鍛圧加工となるため、大径部５ｂの大きさ及び深さに限界があり、燃料の液膜を飛び出させる方向に限度がある。

これに対して、実施の形態４では、噴孔プレート４を、第１の噴孔プレート２１と第２の噴孔プレート２２との積層構造としたので、第２の噴孔プレート２２に大径部５ｂをプレス抜き加工で成型することができる。このため、第２の噴孔プレート２２の板厚を変えることにより、大径部５ｂの深さを容易に変えることができる。これにより、大径部５ｂの大きさ及び深さの自由度が向上し、所望する噴射方向へ燃料の液膜を飛び出させることができる。

第１及び第２の噴孔プレート２１，２２に噴孔５を設ける具体的な方法として、まず、第２の噴孔プレート２２にプレス抜き加工により大径部５ｂを設ける。この後、第１の噴孔プレート２１と第２の噴孔プレート２２とを位置合わせした状態で積層する。そして、第２の噴孔プレート２２の下流側から、大径部５ｂの内壁の一部を抜き取りながら、第１の噴孔プレート２１の上流側まで貫通するようにプレス抜き加工することにより、第１及び第２の噴孔プレート２１，２２に噴孔本体５ａを設ける。これにより、それぞれ対応する噴孔本体５ａと大径部５ｂとの位置ずれを抑制することができる。

ここで、第１及び第２の噴孔プレート２１，２２の加工方法としては、低コストで精度良く加工するために、帯状のフープ材を順送プレス加工する方法が用いられる。その際、帯状のフープ材にプレス金型との位置決め用のパイロット孔が設けられ、このパイロット孔を基準として、噴孔本体５ａ及び大径部５ｂをプレス成型することで、噴孔本体５ａ及び大径部５ｂの位置精度を確保する。

実施の形態４では、上記のパイロット孔を基準として、第１の噴孔プレート２１に位置決め孔２１ｄをプレス成型し、第２の噴孔プレート２２に上流側へ突出する半抜き加工部２２ａをプレス成型する。

このように、噴孔本体５ａと位置決め孔２１ｄとを同一のパイロット孔を基準として加工するとともに、大径部５ｂと半抜き加工部２２ａとを同一のパイロット孔を基準として加工し、さらに、位置決め孔２１ｄに半抜き加工部２２ａを圧入して嵌合させることもできる。これにより、第１の噴孔プレート２１と第２の噴孔プレート２２との位置決め精度を向上させ、噴霧形状のばらつきを小さくすることができる。

また、プレス工程内で位置決め孔２１ｄに半抜き加工部２２ａを圧入して嵌合させることで、第１の噴孔プレート２１と第２の噴孔プレート２２とを積層した状態で結合することができるため、噴孔プレート２１，２２同士を溶接して位置合わせする場合に比べて、製造コストを低減することができる。

さらに、実施の形態４では、位置決め用の嵌合部（位置決め孔２１ｄ及び半抜き加工部２２ａ）よりも弁座軸心３ｃ側に第１の溶接部４ａを設けているため、外部へ燃料が漏れない構造となっている。

また、順送プレス加工する方法で第１及び第２の噴孔プレート２１，２２を加工する場合、噴孔プレート２１，２２の板厚、即ちフープ材の板厚が薄いと、剛性不足となり、フープ材を順送する際にフープ材に皺が寄ってしまい、正しい位置に順送できずに工程不具合を起こす問題点があり、噴孔プレート２１，２２の板厚は厚い方が望ましい。

一方で、噴孔本体５ａの加工は、第１及び第２の噴孔プレート２１，２２を積層した状態で、プレス抜き加工により、大径部５ｂの内壁の一部５ｇを抜き取りながら、第１の噴孔プレート２１の上流側まで貫通する必要がある。このため、プレス抜き加工のし易さを考慮すると、第１の噴孔プレート２１の板厚は薄い方が望ましい。

これに対して、実施の形態４では、第１の噴孔プレート２１に薄肉部２１ｂが設けられており、噴孔本体５ａの入口が薄肉部２１ｂに設けられている。このため、第１の噴孔プレート２１のフープ材の板厚を厚くすることができ、順送における工程不具合を防止しつつ、薄肉部２１ｂにプレス加工する噴孔本体５ａの抜き性を向上させることができる。

なお、実施の形態４のボール６に平坦部６ｂを設けず、噴孔プレート４の中央に凸部４ｃを設けてもよい。即ち、実施の形態１、４を組み合わせてもよい。
また、実施の形態４では、第１の噴孔プレート２１に位置決め孔２１ｄを設け、第２の噴孔プレート２２に半抜き加工部２２ａを設けたが、逆であってもよい。

３ 弁座、３ａ シート面、３ｂ 弁座開口、４ 噴孔プレート、４ｃ 凸部、４ｄ 噴孔プレート平坦部、５ 噴孔、５ａ 噴孔本体、５ｂ 大径部、５ｃ 入口中心、５ｄ 出口中心、５ｆ 円柱部分、６ ボール（弁体）、６ｂ 平坦部、１８ａ 仮想円錐面、１８ｂ 仮想円、１９ 直線、２１ 第１の噴孔プレート、２１ｂ 薄肉部、２１ｄ 位置決め孔、２２ 第２の噴孔プレート、２２ａ 半抜き加工部。

Claims (7)

1. 直径が下流側へ向けて徐々に縮小されるように傾斜されているシート面と、前記シート面の下流側に設けられている弁座開口とを有している弁座、
   前記シート面に当接されて前記弁座開口からの燃料の流出を阻止するとともに、前記シート面から離されて前記弁座開口からの燃料の流出を許容する弁体、及び
   前記弁座の下流側端面に固定されており、前記弁座開口から流出された燃料を外部へ噴射する複数の噴孔を有している噴孔プレート
   を備え、
   前記噴孔プレートは、前記シート面を下流側へ延長した仮想円錐面と前記噴孔プレートの上流側端面とが交差して仮想円を形成するように配置されており、
   前記噴孔は、噴孔本体と、前記噴孔本体の下流に隣接し前記噴孔の出口を構成する大径部とから構成されており、
   前記大径部の直径は、前記噴孔本体の直径よりも大きくなっており、
   前記噴孔本体の入口部は、前記弁座の最小内径である弁座開口よりも弁座軸心側に配置されており、
   前記噴孔を前記弁座軸心に直交する平面に対して垂直に投影したとき、前記平面上における前記噴孔本体の入口中心と出口中心とは、それぞれ前記弁座軸心を通る放射状の直線上に並べて配置され、かつ前記出口中心が前記入口中心に対して前記弁座軸心から離れる方向に配置されており、
   前記大径部の中心が前記直線に対してオフセットされていることにより、前記噴孔本体の前記弁座軸心側の噴孔内壁長さが前記直線に対して非対称となっている燃料噴射弁。
2. 前記噴孔プレートには、閉弁時に前記弁体の先端部との干渉を避けるため、下流側へ突出した凸部が設けられており、
   前記噴孔プレートの前記凸部の周囲には、平板状の噴孔プレート平坦部が設けられており、
   前記噴孔は、前記噴孔プレート平坦部に設けられている請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁体の先端部には、閉弁時に前記噴孔プレートとの干渉を避けるため、前記噴孔プレートに平行又はほぼ平行な平坦部が設けられており、
   前記平面に対して垂直に投影したとき、前記平坦部は、前記噴孔本体の入口よりも内径側に設けられている請求項１記載の燃料噴射弁。
4. 前記噴孔本体の流路において、前記噴孔本体の入口から出口までの間に最小断面積となる円柱部分が設けられている請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記噴孔プレートは、上流側に設けた第１の噴孔プレートと、下流側に設けた第２の噴孔プレートとを積層することで構成されており、
   前記大径部を前記第２の噴孔プレートにプレス抜き加工で成型した後、前記第１の噴孔プレートと前記第２の噴孔プレートとを位置合わせした状態で積層し、前記噴孔本体を前記第２の噴孔プレートの下流側から前記第１の噴孔プレートの上流側まで貫通するようにプレス抜き加工することで成型した請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記第１の噴孔プレート及び前記第２の噴孔プレートのいずれか一方に位置決め孔が設けられており、前記第１の噴孔プレート及び前記第２の噴孔プレートの他方には、前記位置決め孔に嵌合される半抜き加工部が設けられている請求項５記載の燃料噴射弁。
7. 前記第１の噴孔プレートの前記弁座開口内に対向する部分には、前記第１の噴孔プレートの上流側端面を下流側へ凹ませてなる薄肉部が設けられており、
   前記噴孔本体の入口は、前記薄肉部に設けられている請求項５又は請求項６に記載の燃料噴射弁。

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