JP3750126B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関（以下、「エンジン」という。）の燃料供給装置に用いられる燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガス規制が強化されていることから、自動車用エンジンに用いられる燃料噴射弁においては、噴霧の微粒化が要求されている。そのため、バルブボディの弁座下流側にノズルプレートを配設し、このノズルプレートに噴霧の微粒化に適応した噴孔を設けたものがいくつか提案されており、例えばその構成例が図１１および図１２に示されている。
【０００３】
図１１には、燃料噴射弁の先端部が示されており、バルブボディ１２６に形成された弁座１２６ａに、ニードル１２５の先端部に形成された弁部材１２５ａが着座または離座することにより燃料通路を開閉している。そしてこの弁座１２６ａよりも燃料下流側に位置するバルブボディ１２６の開口部が円板状のノズルプレート１３０に形成された噴孔１３０ａを経由して外部と連通するようにノズルプレート１３０によってバルブボディ１２６の開口部を覆っており、この噴孔１３０ａによって微粒化された燃料噴射が可能に構成されている。ここで、図１２にはこのノズルプレート１３０の平面図が示されており、符号１３０ａにより四つの噴孔が示されている。
【０００４】
ところが、図１１に示す構成からなる燃料噴射弁によると、弁座１２６ａの燃料下流側開口を塞ぐノズルプレート１３０は、薄板状の円板から形成されているため、燃料噴射時の噴射圧によってノズルプレート１３０が燃料噴射側にたわむおそれがあり、その場合バルブボディ１２６の端面１２６ｂとノズルプレート１３０のバルブボディ１２６側の端面１３０ｂとの間に隙間が生ずる。すると、この隙間に噴射されるべき燃料が入り込むため、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になり噴霧状態の不良を招くという問題がある。
【０００５】
燃料噴射時の噴射圧によってノズルプレート１３０が燃料噴射側にたわまないようにするために、ある程度ノズルプレートの厚みを厚くすることが考えられる。しかしながら、１mmよりも厚くするとノズルプレートに形成される噴孔の噴射方向の長さが長くなり、噴孔に燃料が溜まりやすくなる。噴孔に燃料が溜まると燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になり噴霧状態の不良を招くという問題がある。
【０００６】
また、図１１に示すように、このノズルプレート１３０はノズルボディ１２６の端面１２６ｂと溶接位置１９１において溶接固定されている。そのため、溶接時にノズルボディ１２６に直接熱が加えられることから、溶接前に形成した弁座１２６ａの熱変形を招きやすく、この熱変形によって閉弁時の燃料遮断を確実に行うことができないという問題も生じていた。閉弁時に弁部材１２５ａと弁座１２６との当接箇所から燃料が漏れ、この漏れ燃料が燃焼室に流入すると未燃成分としてのＨＣ等の有害成分の発生量が増加するという問題がある。
【０００７】
これらの問題は、特開平５−１８７３４１号公報に開示される「燃料・ガス混合気の噴射装置」においても同様に生ずると考えられる。つまり、弁座下流側に位置する端部通路を塞ぐノズルプレートとしての有効小板は、薄板状であることから前述した燃料噴射圧によるたわみを生じやすく噴霧状態の不良を招くという問題を有している。またこの有効小板は噴射弁端部に直接組付けられていることから、その固定のための溶接などによって生ずる熱が弁座等に加わり弁座を含めた燃料噴射弁端部の熱歪みを招くという問題もある。
【０００８】
そこで、特表平５−５０１７４８号公報に開示される「噴射弁及び噴射弁の製作のための方法」、特開平６−２６４１９号公報に開示される「燃料−ガス混合気を噴射する装置」、特表平６−５０１０８７号公報に開示される「燃料噴射弁」などが提案されている。
特表平５−５０１７４８号公報または特開平６−２６４１９号公報に開示されるものは、ノズルプレートとしての穿孔体または孔付き体を円板状に形成するのではなくコップ形状に形成することによって燃料噴射圧によるそのたわみを抑制している。また特表平６−５０１０８７号公報に開示されるものは円板状のノズルプレートとしての孔付き板を別の円板状の支持板によって弁座ボディ側に押さえ込むように組付けることによりそのたわみを抑制している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した公報に開示されるもののうちカップ形状のノズルプレートを用いるものは、そのカップ状のノズルプレート自体を弁ボディなどに直接溶接により固定していることから、前述した溶接時に生ずるバルブボディ、弁座等の熱歪みによる変形を防ぐことができない。
【００１０】
また、特表平６−５０１０８７号公報に開示されるものによると、ノズルプレートとしての孔付き板のたわみを防ぐために支持板を新たに設ける必要があり、部品点数の増加を招く。さらに孔付き板と支持板とを合わせた状態で弁ボディに溶接しなければならないことから、この構成においても前述した溶接時に生ずるバルブボディ、弁座等の熱歪みによる問題を解決することができない。
【００１１】
本発明の目的は、燃料噴射時の有底筒状部材の底部のたわみを抑制し噴霧状態の不良を防ぐ燃料噴射弁を提供することにある。
本発明の別の目的は、弁本体に有底筒状部材を組付けるとき、溶接によって生ずる熱歪みによる弁座の変形を抑制する燃料噴射弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１および３記載の発明によると、噴孔を有し弁本体の開口部側端面と面接触する底部が弾性変形することにより弁本体の開口部側端面を押圧する押圧力をＰ１、噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１である。したがって、燃料通路内の加圧燃料が噴孔から噴射される際に生ずる噴射圧による底部のたわみを抑制できる。したがって、燃料噴射時においても弁本体の開口部周囲に位置する開口部側端面と有底筒状部材の底部との面接触を保てるので、開口部側端面と底部との間に隙間ができることを防止する。これにより、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になる、すなわち噴霧状態の不良を招くことを防止できる。
また、本発明の請求項１および９記載の燃料噴射弁によると、有底筒状部材の側面部が弁本体の側面と溶接されており、この溶接箇所から弁座までの距離をＬ０、弁本体の側面と開口部側端面との境界から弁座までの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１である。弁本体の開口部側端面に有底筒状部材を溶接する場合に比べ弁座に伝わる熱量を低減することができるので、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できる。したがって、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１３】
本発明の請求項４、５、７または８記載の発明によると、有底筒状部材は支持部材を介して弁本体に組付けられ、支持部材と有底筒状部材の側面部とが溶接されていることにより、例えば弁本体に支持部材を組付けた後に支持部材に有底筒状部材を溶接したとしても、支持部材に溶接されるときに生ずる熱が弁本体に直接加わることなく支持部材を経由して弁本体に伝わるため、弁本体に伝わる熱量を減少させることができる。したがって、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できるので、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１４】
本発明の請求項６記載の発明によると、有底筒状部材の側面部と溶接される支持部材が弁本体の一部であることにより、部品点数が減少するとともに燃料噴射弁の製造工数が減少する。
【００１５】
本発明の請求項２または１０記載の発明によると、有底筒状部材の厚みが１mm以下であるので噴孔に燃料が溜まることを抑制できる。したがって、燃料噴霧量および噴霧形状が不安定になることを防止できる。
本発明の請求項１１または１２記載の燃料噴射弁の製造方法によると、噴孔を有し弁本体の開口部側端面と面接触する底部が弁本体の開口部側端面を弾性力により押圧する押圧力をＰ１、噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１である。したがって、燃料通路内の加圧燃料が噴孔から噴射される際に生ずる噴射圧による底部のたわみを抑制できる。これにより、燃料噴射時においても弁本体の開口部周囲に位置する開口部側端面と有底筒状部材の底部との面接触を保てるので、開口部側端面と底部との間に隙間ができることを防止し、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００１６】
さらに、有底筒状部材の側面部が弁本体の側面または弁本体の側面の軸方向延長上で弁本体に固定さていることにより、弁本体の開口部側端面に有底筒状部材を溶接する場合に比べ、溶接箇所から弁座までの距離を長くすることができる。したがって、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できるので、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１７】
本発明の請求項１３記載の燃料噴射弁の製造方法によると、有底筒状部材の厚みが１mm以下であるので噴孔に燃料が溜まることを抑制できる。したがって、燃料噴霧量および噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射弁をガソリンエンジンの燃料供給装置に適用した例を図１〜図６に示す。
【００１９】
図２に示すように、燃料噴射弁１０の樹脂製のケーシング１１の内部には、固定鉄心２１、スプール５１、電磁コイル３２、金属プレート５３、５４などが一体に収容されており、図２で上方から固定鉄心２１内に加圧燃料が導入される。強磁性材料からなる固定鉄心２１はその内部に燃料通路２１ａを有し、この燃料通路２１ａ内を加圧燃料が流通可能に構成されている。また燃料通路２１ａ内には燃料通路２１ａと連通可能な燃料通路２９ａを有するアジャスティングパイプ２９が収容されており、ねじ締結手段などにより固定鉄心２１内に固定可能かつ軸方向に移動可能に構成されている。
【００２０】
固定鉄心２１の反燃料導入側に位置する磁性パイプ２３と固定鉄心２１との間には非磁性パイプ２４が位置している。そして固定鉄心２１、非磁性パイプ２４および磁性パイプ２３がレーザ溶接により互いに接合されている。
アジャスティングパイプ２９の反燃料導入側には後述するニードル２５を反アジャスティングパイプ２９側に付勢する圧縮コイルスプリング２８が位置しており、これも固定鉄心２１内に収容されている。そして、前述したアジャスティングパイプ２９の軸方向移動によって圧縮コイルスプリング２８の他端側に当接するニードル２５に対する付勢力を調整している。
【００２１】
前述した磁性パイプ２３および非磁性パイプ２４内には双方にまたがりながら軸方向に摺動移動可能に可動鉄心２２が収容されており、さらにこの可動鉄心２２内には圧縮コイルスプリング２８により反固定鉄心２１側に付勢されるニードル２５の一端側が収容されている。そして、ニードル２５が反固定鉄心２１側に移動するとこの可動鉄心２２も反固定鉄心２１側に移動し、また可動鉄心２２が固定鉄心２１側に移動するとニードル２５も固定鉄心２１側に移動するように、可動鉄心２２およびニードル２５の一端側が構成されている。
【００２２】
電磁コイル３２は、非磁性パイプ２４を挟むように位置する固定鉄心２１および磁性パイプ２３のそれぞれの端部と非磁性パイプ２４との周囲を覆うようにケーシング１１内に位置している。そして、線材が巻回されたスプール５１の周囲を覆うように金属プレート５３、５４が位置し電磁コイル３２を構成している。また電磁コイル３２に巻回される線材のそれぞれの端部は複数のターミナル３４と電気的に接続されており、ターミナル３４に印加される電圧が電磁コイル３２に供給可能になっている。
【００２３】
これにより、電磁コイル３２に通電されると磁束が生じ、この磁束が固定鉄心２１、金属プレート５３、磁性パイプ２３、可動鉄心２２、磁性パイプ２３および金属プレート５４により形成される磁路を通り、固定鉄心２１側に可動鉄心２２を吸引可能な電磁吸引力が電磁コイル３２に生ずる。したがって、この電磁吸引力によって可動鉄心２２が固定鉄心２１側に吸引されるとニードル２５も固定鉄心２１側に移動し、電磁コイル３２の通電が遮断され電磁吸引力が消滅すると圧縮コイルスプリング２８の付勢力により反固定鉄心２１側に可動鉄心２２およびニードル２５が移動する。
【００２４】
図１に示すように、磁性パイプ２３の反非磁性パイプ２４側端部には、燃料噴射弁１０の端部に位置する弁本体としてのバルブボディ２６が固定されており、この内部には図示しない燃料通路を経由してアジャスティングパイプ２９の燃料通路２９ａおよび固定鉄心２１の燃料通路２１ａに連通する燃料通路２７ａ、２７ｂが形成されている。燃料通路２７ｂはバルブボディ２６の端部で開口している。
【００２５】
磁性パイプ２３内を軸方向に摺動可能なニードル２５は、反可動鉄心２２側端部に略円錐台形状に形成される弁部材２５ａを有する。この弁部材２５ａは、燃料通路２７ａ、２７ｂ内に収容されており、バルブボディ２６の内壁に形成された弁座２６ｂに当接したとき燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断可能に構成されている。これにより、弁座２６ｂに弁部材２５ａが着座すると燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断し、また離座すると燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を導通させる。したがって、前述したように電磁コイル３２の通電によってニードル２５の軸方向移動を制御することにより弁部材２５ａの着座または離座を制御し、燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断させたり導通させたりする。つまり、燃料通路２７ｂに導入される加圧燃料を電磁コイル３２の通電によって制御している。
【００２６】
バルブボディ２６の反磁性パイプ２３側端部の側面に円筒状に形成された側壁からなる支持部材としてのスリーブ７１がレーザ溶接などにより固定されている。このスリーブ７１は後述する有底筒状部材としてのノズルプレート６１を案内しながら間接的にバルブボディ２６にノズルプレート６１を固定するために設けられている。その内径はバルブボディ２６の外径とほぼ等しくなるように設定されている。
【００２７】
スリーブ７１内に圧入されるノズルプレート６１は、有底の筒状を有するいわゆるカップ形状に形成されており、図１に示す組付けた状態において略円板状になる底部６１ａ、および底部６１ａから噴射側に延びる側面部としての円筒部６１ｂからなる。ノズルプレート６１は例えば板厚が０．２〜０．３mmのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）からなる。図３に示すようにノズルプレート６１の底部６１ａには例えば内径０．２〜０．３mmの噴孔６１ｃが四箇所に形成されている。この噴孔６１ｃの形成位置は、ノズルボディ２６にノズルプレート６１を組付けたときノズルボディ２６の燃料通路２７ｂと連通可能な位置に設定されている。これにより、弁部材２５ａの離座により燃料通路２７ｂ内に流込む加圧燃料がこの噴孔６１ｃから燃料噴射弁１０外に噴射される。噴孔６１ｃの形成は、後述する張出し加工工程の前工程で放電、ドリルなどにより行われ、張出し加工によって所望の燃料流量を得られるようにその内径が調整される。
【００２８】
ここで、ノズルプレート６１の底部６１ａの形状について説明する。
ノズルプレート６１の板厚は０．２mmであり、組付前のノズルプレート６１の底部６１ａは、外側に例えば２０〜３０μｍ程度突出するように後述するプレス加工などにより形成されている。このように底部６１ａを外側に所定量突出するように形成したのは、底部６１ａが弾性変形して突出量が減少するようにスリーブ７１内にノズルプレート６１を圧入することによって、この突出量が減少した分、カップ内方向に底部６１ａが押さえつけられるのに反発するような弾性力（反力）を生じさせるためである。つまり、カップ内方向に底部６１ａが弾性変形することにより生ずるカップ外方向の反力を生じさせるためである。外側に突出していた底部６１ａはノズルプレート６１の組付けにより１１μｍ以上凹む。この弾性変形により底部６１ａがバルブボディ２６の端面２６ｂを押圧する押圧力Ｐ１が生じる。押圧力Ｐ１は７kgである。燃料噴射時の最大燃料圧力Ｐ０は５．６kgであるから、Ｐ０＜Ｐ１となる。このようにカップ外方向の反力が生ずることによって、燃料噴射時に生ずる噴射圧によるカップ内方向の力を相殺し、底部６１ａがカップ内方向にたわむことを防ぐことができる。したがって、バルブボディ２６の端面２６ａとノズルプレート６１の外側端面６１ｄとの面接触を妨げることなく、この間の隙間部の形成を防ぐことができるので、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００２９】
また、ノズルプレート６１の組付時においては、ノズルプレート６１がバルブボディ２６に直接溶接されることなく、スリーブ７１を介してバルブボディ２６にレーザ溶接等により溶接固定される。つまり、図１に示すようにノズルプレート６１とスリーブ７１とは溶接位置９２において全周をレーザ接合され、バルブボディ２６とスリーブ７１とは溶接位置９１において全周をレーザ接合されている。このように、スリーブ７１を介してノズルプレート６１をバルブボディ２６に溶接固定することで、溶接位置９２の溶接によって生ずる熱をスリーブ７１を介してバルブボディ２６に伝わるようにすることができる。
【００３０】
そのため、例えば▲１▼スリーブ７１をバルブボディ２６に溶接位置９１によって溶接した後、▲２▼弁座２６ｂを切削加工等により形成すれば、溶接位置９１の溶接後に弁座２６ｂを形成するため、溶接時の熱によって弁座２６ｂに熱歪みなどを与えることがない。そして、▲３▼スリーブ７１にノズルプレート６１を溶接することによって、溶接位置９２による溶接時の熱はスリーブ７１を介してバルブボディ２６に伝わる。すると、例えば図１１に示すような溶接位置１９１において溶接する場合に較べてバルブボディ２６に加わる熱量を減少させることができる。これにより、バルブボディ２６に形成された弁座２６ｂに生ずる熱歪みを抑制することができ、熱歪みによる弁座２６ｂの変形を最小限にとどめる効果がある。したがって、弁座２６ｂに着座する弁部材２５ａと弁座２６ｂとの間に生ずる隙間量を大幅に減らすことができるため、閉弁時のエミッションを抑制する効果を生じさせ得る。
【００３１】
次に、ノズルプレート６１の製造方法を図４〜図６に基づいて詳述する。
ノズルプレート６１は、鋼板素材１１０をプレス加工することにより成形される。そして、このプレス加工は図４および図５に示す張出し加工工程と、図６(a) 〜(c) に示される絞り加工工程とから構成される。
(1) 張出し加工工程
図４および図５に示すように、張出し加工工程では、図示しないプレス機械により押し下げられる円柱状のパンチ１０１によって鋼板素材１１０を所定量張出させる。このとき、鋼板素材１１０の張出し部分の周囲には押え板１０３およびダイ１０５が位置している。また張出し部分の軸を中心に点対称に位置するように孔部１１０ｘが形成されており、その内径は所定量ｄ1 に設定されている。
【００３２】
図５にはパンチ１０１が矢印Ａ方向に押し下げられたことにより所定量の張出し加工が行われた後のワーク１１０ａが示されている。
(2) 絞り加工工程
張出し加工工程に後続する絞り加工工程では、図６(a) に示すように、図示しないプレス機械により押し下げられる円柱状のパンチ１０２、押え板１１１、抜きダイ１１２、絞りダイ１１３などによって、前工程の張出し工程により加工されたワーク１１０ａがカップ形状に絞り出される。このとき、ワーク１１０ｂはダイ１１２の内側に位置する筒状の押え板１１１と絞りダイ１１３との間に挟持される。
【００３３】
図６(b) に示すように、パンチ１０２が矢印Ｂ方向に押し下げられると、ワーク１１０ｂを挟持している押え板１１１および抜きダイ１１３がパンチ１０２と同方向に移動することから、ワーク１１０ｂの周囲は押え板１１１とダイ１１２とによってせん断される。これにより、カップ形状を形成するために必要なワーク１１０ｃが得られる。この後、ワーク１１０ｃを挟持する押え板１１１を反矢印Ｂ方向に移動させることにより、押え板１１１と抜きダイ１１３との間に挟持されていたワーク１１０ｃが開放される。
【００３４】
そして、この状態でパンチ１０２をさらに矢印Ｂ方向に押し下げることにより円筒状の絞りダイ１１３内にワーク１１０ｃが絞り込まれ、図６(c) に示すようなワーク１１０ｄが形成される。このとき、前述したようにノズルプレート６１の底部６１ａが所定量、例えば２０〜３０μｍ外側に突出するように絞り量を制御している。これにより、ノズルプレート６１の絞り加工が終了する。
【００３５】
次に、ノズルプレート６１の組付け工程における弾性変形について説明する。ノズルプレート６１の組付け前にスリーブ７１はバルブボディ２６の側面にレーザ溶接されている。ノズルプレート６１の組付け前の状態において、ノズルプレート６１の円筒部６１ｂの外径は、スリーブ７１の内径とほぼ等しく僅かに大きくなるように設定されている。
【００３６】
(1) 図７(a) に示すように、組付け前のノズルプレート６１は底部６１ａがカップ外に所定量突出しており凸状を形成している。この底部６１ａの凸面をバルブボディ２６の端面２６ａに押し当てるようにスリーブ７１にノズルプレート６１を圧入する。
(2) スリーブ７１にノズルプレート６１を圧入すると、図７(b) に示すように円筒部６１ｂが径方向内側に押されるので底部６１ａがさらにカップ外側に突出する。
【００３７】
(3) ノズルプレート６１をさらに圧入すると、底部６１ａが端面２６ａに当接する。底部６１ａが端面２６ａに当接した状態でノズルプレート６１をさらに圧入すると、図７(c) に示すように底部６１ａが略円板状になる。このように組付け前の状態でカップ外側に突出していた底部６１ａが組付け後に弾性変形して略円板状になることにより、底部６１ａは端面２６ａを押圧力Ｐ１で押圧することになる。この押圧力Ｐ１は前述したように燃料噴射時の最大燃料圧力Ｐ０よりも大きいので、燃料噴射時において底部６１ａと端面２６ａとは面接触を維持し、底部６１ａが噴射側にたわむことを防止できる。したがって、底部６１ａのたわみによってバルブボディ２６とノズルプレート６１との間に隙間ができることを抑え、この隙間による噴霧状態の不良を防止する効果がある。
【００３８】
第１実施例によるとバルブボディ２６に固定されるノズルプレート６１はスリーブ７１を介して間接的に固定されている。これにより、バルブボディ２６にノズルプレート６１を直接溶接固定することがないため、溶接時に生ずる熱がバルブボディ２６に直接加わることなくバルブボディ２６とノズルプレート６１との間に介在するスリーブ７１により熱量を減少させることができる。したがって、溶接時の熱によるバルブボディの熱歪みを防ぎバルブボディ２６に形成された弁座２６ｂの変形を抑制する効果がある。これにより、弁部材２５ａが弁座２６ｂに着座した燃料噴射弁１０の閉弁時において弁部材２５ａと弁座２６ａとの当接箇所から燃料漏れが生じることを防止するので、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００３９】
さらに、本実施例によると、張出し加工時の押え圧、クッション圧、絞りビート圧などを調整することにより、ノズルプレート６１に形成される噴孔６１ｃの内径を任意に制御することができる。そのため、この張出し加工に用いるパンチ１０１、押え板１０３、ダイ１０５などは孔径制御の際に交換する必要がない。したがって、従来パンチ、押え板、ダイなどの複数種類から孔径に合わせて変更しその都度段取り等をしていた場合に較べると、加工工数を削減できるため設備コストおよび製造コストを低減する効果がある。
【００４０】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図８に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
第２実施例は、スリーブ７１とノズルプレート６１とをノズルプレート６１の内周側から溶接位置９３において溶接している。第１実施例のようにスリーブ７１の外周側からノズルプレート６１とスリーブ７１とを溶接しても、第２実施例のようにノズルプレート６１の内側からノズルプレート６１とスリーブ７１とを溶接しても、ノズルプレート６１のたわみ防止効果および弁座２６ｂの変形防止効果は同じである。
【００４１】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
弁本体としてのバルブボディ８０は、弁座８１ａを設けた弁座部８１、およびノズルプレート８３と溶接される円筒状の支持部材としての支持部８２とから一体に形成されている。有底筒状部材としてのノズルプレート８３は、噴孔８３ｃを設けた底部８３ａ、側面部としての円筒部８３ｂからなり、組付け前の状態において底部８３ａはカップ内側に所定量突出している。円筒部８３ｂは支持部８２と溶接位置９４において溶接されている。
【００４２】
第３実施例では、弁座８１ａを設けた弁座部８１、およびノズルプレート８３と溶接される円筒状の支持部８２とを一体に形成してバルブボディ８０を構成しているので、弁座部と支持部とを別体に形成したものに比べ部品点数が減少するとともに、燃料噴射弁の製造工数が減少する。
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１０に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
【００４３】
有底筒状部材としてのノズルプレート８４は底部８４ａおよび側面部としての円筒部８４ｂからなり、組付け前の状態において底部８４ａはカップ内側に所定量突出している。ノズルプレート８４はカップ内側に突出した底部８４ａの凸面をバルブボディ２６の端面２６ａに押圧するようにバルブボディ２６に圧入されており、円筒部８４ｂとバルブボディ２６の側面とを溶接位置９５において直接レーザ溶接している。
【００４４】
溶接位置９５から弁座２６ｂまでの距離をＬ０、バルブボディ２６の側面２６ｃと端面２６ａとの境界から弁座２６ｂまでの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１となるように円筒部８４ｂの長さおよび溶接位置が設定されている。したがって、バルブボディ２６の端面２６ａとノズルプレート８４とを溶接する場合、ならびにバルブボディ２６の側面２６ｃと端面２６ａとの境界に近い溶接位置においてバルブボディ２６の側面２６ｃにノズルプレート８４を溶接する場合に比べ、弁座２６ｂに伝わる熱量が減少するので弁座２６ｂの熱歪みを低減できる。したがって、弁部材２５ａが弁座２６ｂに当接した閉弁時において弁部材２５ａと弁座２６ｂとの当接箇所から燃料が漏れることを防止できるので、漏れ燃料が燃焼室に流入して未燃成分としてのＨＣ発生量が増加することを防止できる。
【００４５】
以上説明した本発明の実施の形態を示す複数の上記実施例によると、カップ形状に形成されるノズルプレートの底部をカップ外側またはカップ内側に所定量突出するように形成し、バルブボディの開口部側端面にこの底部の凸面を押圧するようにノズルプレートを組付けている。これによりノズルプレートの底部が押さえつけられることにより底部がバルブボディの開口部側端面を押し返す反力が生ずる。この弾性変形により生じる押圧力をＰ１、燃料噴射時における最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１になるようにノズルプレートの板厚、突出量等が設定されているので、燃料噴射時においてノズルプレートの底部が噴射側にたわみ底部とバルブボディの開口部側端面との間に隙間が形成されることを防止できる。したがって、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００４６】
また上記複数の本実施例では、ノズルプレートがバルブボディの側面の軸方向の延長上のスリーブまたは側面に直接溶接されてバルブボディに固定されている。バルブボディの開口部側端面にノズルプレートを直接溶接する場合に比べ、ノズルプレートを溶接する際に弁座に加わる熱量が減少するので、弁座の熱歪みを低減できる。したがって、弁部材が弁座に着座している燃料噴射弁の閉弁時に弁部材と弁座との当接箇所から燃料が漏れることを抑制できるので、漏れ燃料が燃焼室に流入することによりＨＣ発生量が増加することを防止できる。
【００４７】
なお、本実施例では、バルブボディに組付けるノズルプレートとスリーブとを別体に構成したが、本発明ではこれに限られることはなく、例えばノズルプレートとスリーブとを一体形成し、それをバルブボディに溶接することなくかしめ等により固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２に示す一点鎖線Ｉの円内拡大図であり、本発明の第１実施例による燃料噴射弁の噴射ノズル部の拡大断面を示すものである。
【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図３】図１に示すIII 線方向矢視図である。
【図４】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形するプレス機械等を示す説明図である。
【図５】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形する張出し加工工程を示す説明図である。
【図６】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形する絞り加工工程を示す説明図である。
【図７】第１実施例におけるノズルプレートの組付け工程による弾性変形を示す模式的説明図である。
【図８】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図１１】従来例による燃料噴射弁の要部を示す縦断面図である。
【図１２】従来例による燃料噴射弁のノズルプレートを示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料噴射弁
２５ ニードル
２５ａ 弁部材
２６ バルブボディ （弁本体）
２６ａ 端面 （開口部側端面）
２６ｂ 弁座
２７ａ、２７ｂ 燃料通路
６１ ノズルプレート（有底筒状部材）
６１ａ 底部
６１ｂ 円筒部（側面部）
６１ｃ 噴孔
６１ｄ 外側端面 （底部外側端面）
７１ スリーブ （支持部材）
８０ バルブボディ （弁本体）
８１ａ 弁座
８２ 支持部（支持部材）
８３、８４ ノズルプレート（有底筒状部材）
８３ａ、８４ａ 底部
８３ｂ、８４ｂ 円筒部（側面部）
８３ｃ、８４ｃ 噴孔
９１、９２、９３、９４、９５ 溶接位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関（以下、「エンジン」という。）の燃料供給装置に用いられる燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の排ガス規制が強化されていることから、自動車用エンジンに用いられる燃料噴射弁においては、噴霧の微粒化が要求されている。そのため、バルブボディの弁座下流側にノズルプレートを配設し、このノズルプレートに噴霧の微粒化に適応した噴孔を設けたものがいくつか提案されており、例えばその構成例が図１１および図１２に示されている。
【０００３】
図１１には、燃料噴射弁の先端部が示されており、バルブボディ１２６に形成された弁座１２６ａに、ニードル１２５の先端部に形成された弁部材１２５ａが着座または離座することにより燃料通路を開閉している。そしてこの弁座１２６ａよりも燃料下流側に位置するバルブボディ１２６の開口部が円板状のノズルプレート１３０に形成された噴孔１３０ａを経由して外部と連通するようにノズルプレート１３０によってバルブボディ１２６の開口部を覆っており、この噴孔１３０ａによって微粒化された燃料噴射が可能に構成されている。ここで、図１２にはこのノズルプレート１３０の平面図が示されており、符号１３０ａにより四つの噴孔が示されている。
【０００４】
ところが、図１１に示す構成からなる燃料噴射弁によると、弁座１２６ａの燃料下流側開口を塞ぐノズルプレート１３０は、薄板状の円板から形成されているため、燃料噴射時の噴射圧によってノズルプレート１３０が燃料噴射側にたわむおそれがあり、その場合バルブボディ１２６の端面１２６ｂとノズルプレート１３０のバルブボディ１２６側の端面１３０ｂとの間に隙間が生ずる。すると、この隙間に噴射されるべき燃料が入り込むため、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になり噴霧状態の不良を招くという問題がある。
【０００５】
燃料噴射時の噴射圧によってノズルプレート１３０が燃料噴射側にたわまないようにするために、ある程度ノズルプレートの厚みを厚くすることが考えられる。しかしながら、１mmよりも厚くするとノズルプレートに形成される噴孔の噴射方向の長さが長くなり、噴孔に燃料が溜まりやすくなる。噴孔に燃料が溜まると燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になり噴霧状態の不良を招くという問題がある。
【０００６】
また、図１１に示すように、このノズルプレート１３０はノズルボディ１２６の端面１２６ｂと溶接位置１９１において溶接固定されている。そのため、溶接時にノズルボディ１２６に直接熱が加えられることから、溶接前に形成した弁座１２６ａの熱変形を招きやすく、この熱変形によって閉弁時の燃料遮断を確実に行うことができないという問題も生じていた。閉弁時に弁部材１２５ａと弁座１２６との当接箇所から燃料が漏れ、この漏れ燃料が燃焼室に流入すると未燃成分としてのＨＣ等の有害成分の発生量が増加するという問題がある。
【０００７】
これらの問題は、特開平５−１８７３４１号公報に開示される「燃料・ガス混合気の噴射装置」においても同様に生ずると考えられる。つまり、弁座下流側に位置する端部通路を塞ぐノズルプレートとしての有効小板は、薄板状であることから前述した燃料噴射圧によるたわみを生じやすく噴霧状態の不良を招くという問題を有している。またこの有効小板は噴射弁端部に直接組付けられていることから、その固定のための溶接などによって生ずる熱が弁座等に加わり弁座を含めた燃料噴射弁端部の熱歪みを招くという問題もある。
【０００８】
そこで、特表平５−５０１７４８号公報に開示される「噴射弁及び噴射弁の製作のための方法」、特開平６−２６４１９号公報に開示される「燃料−ガス混合気を噴射する装置」、特表平６−５０１０８７号公報に開示される「燃料噴射弁」などが提案されている。
特表平５−５０１７４８号公報または特開平６−２６４１９号公報に開示されるものは、ノズルプレートとしての穿孔体または孔付き体を円板状に形成するのではなくコップ形状に形成することによって燃料噴射圧によるそのたわみを抑制している。また特表平６−５０１０８７号公報に開示されるものは円板状のノズルプレートとしての孔付き板を別の円板状の支持板によって弁座ボディ側に押さえ込むように組付けることによりそのたわみを抑制している。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した公報に開示されるもののうちカップ形状のノズルプレートを用いるものは、そのカップ状のノズルプレート自体を弁ボディなどに直接溶接により固定していることから、前述した溶接時に生ずるバルブボディ、弁座等の熱歪みによる変形を防ぐことができない。
【００１０】
また、特表平６−５０１０８７号公報に開示されるものによると、ノズルプレートとしての孔付き板のたわみを防ぐために支持板を新たに設ける必要があり、部品点数の増加を招く。さらに孔付き板と支持板とを合わせた状態で弁ボディに溶接しなければならないことから、この構成においても前述した溶接時に生ずるバルブボディ、弁座等の熱歪みによる問題を解決することができない。
【００１１】
本発明の目的は、燃料噴射時の有底筒状部材の底部のたわみを抑制し噴霧状態の不良を防ぐ燃料噴射弁を提供することにある。
本発明の別の目的は、弁本体に有底筒状部材を組付けるとき、溶接によって生ずる熱歪みによる弁座の変形を抑制する燃料噴射弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１および３記載の発明によると、噴孔を有し弁本体の開口部側端面と面接触する底部が弾性変形することにより弁本体の開口部側端面を押圧する押圧力をＰ１、噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１である。したがって、燃料通路内の加圧燃料が噴孔から噴射される際に生ずる噴射圧による底部のたわみを抑制できる。したがって、燃料噴射時においても弁本体の開口部周囲に位置する開口部側端面と有底筒状部材の底部との面接触を保てるので、開口部側端面と底部との間に隙間ができることを防止する。これにより、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になる、すなわち噴霧状態の不良を招くことを防止できる。
また、本発明の請求項１および９記載の燃料噴射弁によると、有底筒状部材の側面部が弁本体の側面と溶接されており、この溶接箇所から弁座までの距離をＬ０、弁本体の側面と開口部側端面との境界から弁座までの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１である。弁本体の開口部側端面に有底筒状部材を溶接する場合に比べ弁座に伝わる熱量を低減することができるので、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できる。したがって、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１３】
本発明の請求項４、５、７または８記載の発明によると、有底筒状部材は支持部材を介して弁本体に組付けられ、支持部材と有底筒状部材の側面部とが溶接されていることにより、例えば弁本体に支持部材を組付けた後に支持部材に有底筒状部材を溶接したとしても、支持部材に溶接されるときに生ずる熱が弁本体に直接加わることなく支持部材を経由して弁本体に伝わるため、弁本体に伝わる熱量を減少させることができる。したがって、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できるので、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１４】
本発明の請求項６記載の発明によると、有底筒状部材の側面部と溶接される支持部材が弁本体の一部であることにより、部品点数が減少するとともに燃料噴射弁の製造工数が減少する。
【００１５】
本発明の請求項２または１０記載の発明によると、有底筒状部材の厚みが１mm以下であるので噴孔に燃料が溜まることを抑制できる。したがって、燃料噴霧量および噴霧形状が不安定になることを防止できる。
本発明の請求項１１または１２記載の燃料噴射弁の製造方法によると、噴孔を有し弁本体の開口部側端面と面接触する底部が弁本体の開口部側端面を弾性力により押圧する押圧力をＰ１、噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１である。したがって、燃料通路内の加圧燃料が噴孔から噴射される際に生ずる噴射圧による底部のたわみを抑制できる。これにより、燃料噴射時においても弁本体の開口部周囲に位置する開口部側端面と有底筒状部材の底部との面接触を保てるので、開口部側端面と底部との間に隙間ができることを防止し、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００１６】
さらに、有底筒状部材の側面部が弁本体の側面または弁本体の側面の軸方向延長上で弁本体に固定さていることにより、弁本体の開口部側端面に有底筒状部材を溶接する場合に比べ、溶接箇所から弁座までの距離を長くすることができる。したがって、溶接時の加熱による弁座の熱歪みを低減できるので、弁部材が弁座に着座した燃料噴射弁の閉弁時において弁部材と弁座との当接箇所から燃料漏れが生じることを防止し、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００１７】
本発明の請求項１３記載の燃料噴射弁の製造方法によると、有底筒状部材の厚みが１mm以下であるので噴孔に燃料が溜まることを抑制できる。したがって、燃料噴霧量および噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射弁をガソリンエンジンの燃料供給装置に適用した例を図１〜図６に示す。
【００１９】
図２に示すように、燃料噴射弁１０の樹脂製のケーシング１１の内部には、固定鉄心２１、スプール５１、電磁コイル３２、金属プレート５３、５４などが一体に収容されており、図２で上方から固定鉄心２１内に加圧燃料が導入される。強磁性材料からなる固定鉄心２１はその内部に燃料通路２１ａを有し、この燃料通路２１ａ内を加圧燃料が流通可能に構成されている。また燃料通路２１ａ内には燃料通路２１ａと連通可能な燃料通路２９ａを有するアジャスティングパイプ２９が収容されており、ねじ締結手段などにより固定鉄心２１内に固定可能かつ軸方向に移動可能に構成されている。
【００２０】
固定鉄心２１の反燃料導入側に位置する磁性パイプ２３と固定鉄心２１との間には非磁性パイプ２４が位置している。そして固定鉄心２１、非磁性パイプ２４および磁性パイプ２３がレーザ溶接により互いに接合されている。
アジャスティングパイプ２９の反燃料導入側には後述するニードル２５を反アジャスティングパイプ２９側に付勢する圧縮コイルスプリング２８が位置しており、これも固定鉄心２１内に収容されている。そして、前述したアジャスティングパイプ２９の軸方向移動によって圧縮コイルスプリング２８の他端側に当接するニードル２５に対する付勢力を調整している。
【００２１】
前述した磁性パイプ２３および非磁性パイプ２４内には双方にまたがりながら軸方向に摺動移動可能に可動鉄心２２が収容されており、さらにこの可動鉄心２２内には圧縮コイルスプリング２８により反固定鉄心２１側に付勢されるニードル２５の一端側が収容されている。そして、ニードル２５が反固定鉄心２１側に移動するとこの可動鉄心２２も反固定鉄心２１側に移動し、また可動鉄心２２が固定鉄心２１側に移動するとニードル２５も固定鉄心２１側に移動するように、可動鉄心２２およびニードル２５の一端側が構成されている。
【００２２】
電磁コイル３２は、非磁性パイプ２４を挟むように位置する固定鉄心２１および磁性パイプ２３のそれぞれの端部と非磁性パイプ２４との周囲を覆うようにケーシング１１内に位置している。そして、線材が巻回されたスプール５１の周囲を覆うように金属プレート５３、５４が位置し電磁コイル３２を構成している。また電磁コイル３２に巻回される線材のそれぞれの端部は複数のターミナル３４と電気的に接続されており、ターミナル３４に印加される電圧が電磁コイル３２に供給可能になっている。
【００２３】
これにより、電磁コイル３２に通電されると磁束が生じ、この磁束が固定鉄心２１、金属プレート５３、磁性パイプ２３、可動鉄心２２、磁性パイプ２３および金属プレート５４により形成される磁路を通り、固定鉄心２１側に可動鉄心２２を吸引可能な電磁吸引力が電磁コイル３２に生ずる。したがって、この電磁吸引力によって可動鉄心２２が固定鉄心２１側に吸引されるとニードル２５も固定鉄心２１側に移動し、電磁コイル３２の通電が遮断され電磁吸引力が消滅すると圧縮コイルスプリング２８の付勢力により反固定鉄心２１側に可動鉄心２２およびニードル２５が移動する。
【００２４】
図１に示すように、磁性パイプ２３の反非磁性パイプ２４側端部には、燃料噴射弁１０の端部に位置する弁本体としてのバルブボディ２６が固定されており、この内部には図示しない燃料通路を経由してアジャスティングパイプ２９の燃料通路２９ａおよび固定鉄心２１の燃料通路２１ａに連通する燃料通路２７ａ、２７ｂが形成されている。燃料通路２７ｂはバルブボディ２６の端部で開口している。
【００２５】
磁性パイプ２３内を軸方向に摺動可能なニードル２５は、反可動鉄心２２側端部に略円錐台形状に形成される弁部材２５ａを有する。この弁部材２５ａは、燃料通路２７ａ、２７ｂ内に収容されており、バルブボディ２６の内壁に形成された弁座２６ｂに当接したとき燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断可能に構成されている。これにより、弁座２６ｂに弁部材２５ａが着座すると燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断し、また離座すると燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を導通させる。したがって、前述したように電磁コイル３２の通電によってニードル２５の軸方向移動を制御することにより弁部材２５ａの着座または離座を制御し、燃料通路２７ａと燃料通路２７ｂとの連通を遮断させたり導通させたりする。つまり、燃料通路２７ｂに導入される加圧燃料を電磁コイル３２の通電によって制御している。
【００２６】
バルブボディ２６の反磁性パイプ２３側端部の側面に円筒状に形成された側壁からなる支持部材としてのスリーブ７１がレーザ溶接などにより固定されている。このスリーブ７１は後述する有底筒状部材としてのノズルプレート６１を案内しながら間接的にバルブボディ２６にノズルプレート６１を固定するために設けられている。その内径はバルブボディ２６の外径とほぼ等しくなるように設定されている。
【００２７】
スリーブ７１内に圧入されるノズルプレート６１は、有底の筒状を有するいわゆるカップ形状に形成されており、図１に示す組付けた状態において略円板状になる底部６１ａ、および底部６１ａから噴射側に延びる側面部としての円筒部６１ｂからなる。ノズルプレート６１は例えば板厚が０．２〜０．３mmのステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４）からなる。図３に示すようにノズルプレート６１の底部６１ａには例えば内径０．２〜０．３mmの噴孔６１ｃが四箇所に形成されている。この噴孔６１ｃの形成位置は、ノズルボディ２６にノズルプレート６１を組付けたときノズルボディ２６の燃料通路２７ｂと連通可能な位置に設定されている。これにより、弁部材２５ａの離座により燃料通路２７ｂ内に流込む加圧燃料がこの噴孔６１ｃから燃料噴射弁１０外に噴射される。噴孔６１ｃの形成は、後述する張出し加工工程の前工程で放電、ドリルなどにより行われ、張出し加工によって所望の燃料流量を得られるようにその内径が調整される。
【００２８】
ここで、ノズルプレート６１の底部６１ａの形状について説明する。
ノズルプレート６１の板厚は０．２mmであり、組付前のノズルプレート６１の底部６１ａは、外側に例えば２０〜３０μｍ程度突出するように後述するプレス加工などにより形成されている。このように底部６１ａを外側に所定量突出するように形成したのは、底部６１ａが弾性変形して突出量が減少するようにスリーブ７１内にノズルプレート６１を圧入することによって、この突出量が減少した分、カップ内方向に底部６１ａが押さえつけられるのに反発するような弾性力（反力）を生じさせるためである。つまり、カップ内方向に底部６１ａが弾性変形することにより生ずるカップ外方向の反力を生じさせるためである。外側に突出していた底部６１ａはノズルプレート６１の組付けにより１１μｍ以上凹む。この弾性変形により底部６１ａがバルブボディ２６の端面２６ｂを押圧する押圧力Ｐ１が生じる。押圧力Ｐ１は７kgである。燃料噴射時の最大燃料圧力Ｐ０は５．６kgであるから、Ｐ０＜Ｐ１となる。このようにカップ外方向の反力が生ずることによって、燃料噴射時に生ずる噴射圧によるカップ内方向の力を相殺し、底部６１ａがカップ内方向にたわむことを防ぐことができる。したがって、バルブボディ２６の端面２６ａとノズルプレート６１の外側端面６１ｄとの面接触を妨げることなく、この間の隙間部の形成を防ぐことができるので、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００２９】
また、ノズルプレート６１の組付時においては、ノズルプレート６１がバルブボディ２６に直接溶接されることなく、スリーブ７１を介してバルブボディ２６にレーザ溶接等により溶接固定される。つまり、図１に示すようにノズルプレート６１とスリーブ７１とは溶接位置９２において全周をレーザ接合され、バルブボディ２６とスリーブ７１とは溶接位置９１において全周をレーザ接合されている。このように、スリーブ７１を介してノズルプレート６１をバルブボディ２６に溶接固定することで、溶接位置９２の溶接によって生ずる熱をスリーブ７１を介してバルブボディ２６に伝わるようにすることができる。
【００３０】
そのため、例えば▲１▼スリーブ７１をバルブボディ２６に溶接位置９１によって溶接した後、▲２▼弁座２６ｂを切削加工等により形成すれば、溶接位置９１の溶接後に弁座２６ｂを形成するため、溶接時の熱によって弁座２６ｂに熱歪みなどを与えることがない。そして、▲３▼スリーブ７１にノズルプレート６１を溶接することによって、溶接位置９２による溶接時の熱はスリーブ７１を介してバルブボディ２６に伝わる。すると、例えば図１１に示すような溶接位置１９１において溶接する場合に較べてバルブボディ２６に加わる熱量を減少させることができる。これにより、バルブボディ２６に形成された弁座２６ｂに生ずる熱歪みを抑制することができ、熱歪みによる弁座２６ｂの変形を最小限にとどめる効果がある。したがって、弁座２６ｂに着座する弁部材２５ａと弁座２６ｂとの間に生ずる隙間量を大幅に減らすことができるため、閉弁時のエミッションを抑制する効果を生じさせ得る。
【００３１】
次に、ノズルプレート６１の製造方法を図４〜図６に基づいて詳述する。
ノズルプレート６１は、鋼板素材１１０をプレス加工することにより成形される。そして、このプレス加工は図４および図５に示す張出し加工工程と、図６(a) 〜(c) に示される絞り加工工程とから構成される。
(1) 張出し加工工程
図４および図５に示すように、張出し加工工程では、図示しないプレス機械により押し下げられる円柱状のパンチ１０１によって鋼板素材１１０を所定量張出させる。このとき、鋼板素材１１０の張出し部分の周囲には押え板１０３およびダイ１０５が位置している。また張出し部分の軸を中心に点対称に位置するように孔部１１０ｘが形成されており、その内径は所定量ｄ1 に設定されている。
【００３２】
図５にはパンチ１０１が矢印Ａ方向に押し下げられたことにより所定量の張出し加工が行われた後のワーク１１０ａが示されている。
(2) 絞り加工工程
張出し加工工程に後続する絞り加工工程では、図６(a) に示すように、図示しないプレス機械により押し下げられる円柱状のパンチ１０２、押え板１１１、抜きダイ１１２、絞りダイ１１３などによって、前工程の張出し工程により加工されたワーク１１０ａがカップ形状に絞り出される。このとき、ワーク１１０ｂはダイ１１２の内側に位置する筒状の押え板１１１と絞りダイ１１３との間に挟持される。
【００３３】
図６(b) に示すように、パンチ１０２が矢印Ｂ方向に押し下げられると、ワーク１１０ｂを挟持している押え板１１１および抜きダイ１１３がパンチ１０２と同方向に移動することから、ワーク１１０ｂの周囲は押え板１１１とダイ１１２とによってせん断される。これにより、カップ形状を形成するために必要なワーク１１０ｃが得られる。この後、ワーク１１０ｃを挟持する押え板１１１を反矢印Ｂ方向に移動させることにより、押え板１１１と抜きダイ１１３との間に挟持されていたワーク１１０ｃが開放される。
【００３４】
そして、この状態でパンチ１０２をさらに矢印Ｂ方向に押し下げることにより円筒状の絞りダイ１１３内にワーク１１０ｃが絞り込まれ、図６(c) に示すようなワーク１１０ｄが形成される。このとき、前述したようにノズルプレート６１の底部６１ａが所定量、例えば２０〜３０μｍ外側に突出するように絞り量を制御している。これにより、ノズルプレート６１の絞り加工が終了する。
【００３５】
次に、ノズルプレート６１の組付け工程における弾性変形について説明する。ノズルプレート６１の組付け前にスリーブ７１はバルブボディ２６の側面にレーザ溶接されている。ノズルプレート６１の組付け前の状態において、ノズルプレート６１の円筒部６１ｂの外径は、スリーブ７１の内径とほぼ等しく僅かに大きくなるように設定されている。
【００３６】
(1) 図７(a) に示すように、組付け前のノズルプレート６１は底部６１ａがカップ外に所定量突出しており凸状を形成している。この底部６１ａの凸面をバルブボディ２６の端面２６ａに押し当てるようにスリーブ７１にノズルプレート６１を圧入する。
(2) スリーブ７１にノズルプレート６１を圧入すると、図７(b) に示すように円筒部６１ｂが径方向内側に押されるので底部６１ａがさらにカップ外側に突出する。
【００３７】
(3) ノズルプレート６１をさらに圧入すると、底部６１ａが端面２６ａに当接する。底部６１ａが端面２６ａに当接した状態でノズルプレート６１をさらに圧入すると、図７(c) に示すように底部６１ａが略円板状になる。このように組付け前の状態でカップ外側に突出していた底部６１ａが組付け後に弾性変形して略円板状になることにより、底部６１ａは端面２６ａを押圧力Ｐ１で押圧することになる。この押圧力Ｐ１は前述したように燃料噴射時の最大燃料圧力Ｐ０よりも大きいので、燃料噴射時において底部６１ａと端面２６ａとは面接触を維持し、底部６１ａが噴射側にたわむことを防止できる。したがって、底部６１ａのたわみによってバルブボディ２６とノズルプレート６１との間に隙間ができることを抑え、この隙間による噴霧状態の不良を防止する効果がある。
【００３８】
第１実施例によるとバルブボディ２６に固定されるノズルプレート６１はスリーブ７１を介して間接的に固定されている。これにより、バルブボディ２６にノズルプレート６１を直接溶接固定することがないため、溶接時に生ずる熱がバルブボディ２６に直接加わることなくバルブボディ２６とノズルプレート６１との間に介在するスリーブ７１により熱量を減少させることができる。したがって、溶接時の熱によるバルブボディの熱歪みを防ぎバルブボディ２６に形成された弁座２６ｂの変形を抑制する効果がある。これにより、弁部材２５ａが弁座２６ｂに着座した燃料噴射弁１０の閉弁時において弁部材２５ａと弁座２６ａとの当接箇所から燃料漏れが生じることを防止するので、ＨＣ等の有害成分の発生量が減少する。
【００３９】
さらに、本実施例によると、張出し加工時の押え圧、クッション圧、絞りビート圧などを調整することにより、ノズルプレート６１に形成される噴孔６１ｃの内径を任意に制御することができる。そのため、この張出し加工に用いるパンチ１０１、押え板１０３、ダイ１０５などは孔径制御の際に交換する必要がない。したがって、従来パンチ、押え板、ダイなどの複数種類から孔径に合わせて変更しその都度段取り等をしていた場合に較べると、加工工数を削減できるため設備コストおよび製造コストを低減する効果がある。
【００４０】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図８に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
第２実施例は、スリーブ７１とノズルプレート６１とをノズルプレート６１の内周側から溶接位置９３において溶接している。第１実施例のようにスリーブ７１の外周側からノズルプレート６１とスリーブ７１とを溶接しても、第２実施例のようにノズルプレート６１の内側からノズルプレート６１とスリーブ７１とを溶接しても、ノズルプレート６１のたわみ防止効果および弁座２６ｂの変形防止効果は同じである。
【００４１】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図９に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
弁本体としてのバルブボディ８０は、弁座８１ａを設けた弁座部８１、およびノズルプレート８３と溶接される円筒状の支持部材としての支持部８２とから一体に形成されている。有底筒状部材としてのノズルプレート８３は、噴孔８３ｃを設けた底部８３ａ、側面部としての円筒部８３ｂからなり、組付け前の状態において底部８３ａはカップ内側に所定量突出している。円筒部８３ｂは支持部８２と溶接位置９４において溶接されている。
【００４２】
第３実施例では、弁座８１ａを設けた弁座部８１、およびノズルプレート８３と溶接される円筒状の支持部８２とを一体に形成してバルブボディ８０を構成しているので、弁座部と支持部とを別体に形成したものに比べ部品点数が減少するとともに、燃料噴射弁の製造工数が減少する。
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図１０に示す。第１実施例と実質的に同一部分には同一符号を付す。
【００４３】
有底筒状部材としてのノズルプレート８４は底部８４ａおよび側面部としての円筒部８４ｂからなり、組付け前の状態において底部８４ａはカップ内側に所定量突出している。ノズルプレート８４はカップ内側に突出した底部８４ａの凸面をバルブボディ２６の端面２６ａに押圧するようにバルブボディ２６に圧入されており、円筒部８４ｂとバルブボディ２６の側面とを溶接位置９５において直接レーザ溶接している。
【００４４】
溶接位置９５から弁座２６ｂまでの距離をＬ０、バルブボディ２６の側面２６ｃと端面２６ａとの境界から弁座２６ｂまでの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１となるように円筒部８４ｂの長さおよび溶接位置が設定されている。したがって、バルブボディ２６の端面２６ａとノズルプレート８４とを溶接する場合、ならびにバルブボディ２６の側面２６ｃと端面２６ａとの境界に近い溶接位置においてバルブボディ２６の側面２６ｃにノズルプレート８４を溶接する場合に比べ、弁座２６ｂに伝わる熱量が減少するので弁座２６ｂの熱歪みを低減できる。したがって、弁部材２５ａが弁座２６ｂに当接した閉弁時において弁部材２５ａと弁座２６ｂとの当接箇所から燃料が漏れることを防止できるので、漏れ燃料が燃焼室に流入して未燃成分としてのＨＣ発生量が増加することを防止できる。
【００４５】
以上説明した本発明の実施の形態を示す複数の上記実施例によると、カップ形状に形成されるノズルプレートの底部をカップ外側またはカップ内側に所定量突出するように形成し、バルブボディの開口部側端面にこの底部の凸面を押圧するようにノズルプレートを組付けている。これによりノズルプレートの底部が押さえつけられることにより底部がバルブボディの開口部側端面を押し返す反力が生ずる。この弾性変形により生じる押圧力をＰ１、燃料噴射時における最大燃料圧力をＰ０とすると、Ｐ０＜Ｐ１になるようにノズルプレートの板厚、突出量等が設定されているので、燃料噴射時においてノズルプレートの底部が噴射側にたわみ底部とバルブボディの開口部側端面との間に隙間が形成されることを防止できる。したがって、燃料噴霧量および燃料噴霧形状が不安定になることを防止できる。
【００４６】
また上記複数の本実施例では、ノズルプレートがバルブボディの側面の軸方向の延長上のスリーブまたは側面に直接溶接されてバルブボディに固定されている。バルブボディの開口部側端面にノズルプレートを直接溶接する場合に比べ、ノズルプレートを溶接する際に弁座に加わる熱量が減少するので、弁座の熱歪みを低減できる。したがって、弁部材が弁座に着座している燃料噴射弁の閉弁時に弁部材と弁座との当接箇所から燃料が漏れることを抑制できるので、漏れ燃料が燃焼室に流入することによりＨＣ発生量が増加することを防止できる。
【００４７】
なお、本実施例では、バルブボディに組付けるノズルプレートとスリーブとを別体に構成したが、本発明ではこれに限られることはなく、例えばノズルプレートとスリーブとを一体形成し、それをバルブボディに溶接することなくかしめ等により固定しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２に示す一点鎖線Ｉの円内拡大図であり、本発明の第１実施例による燃料噴射弁の噴射ノズル部の拡大断面を示すものである。
【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図３】図１に示すIII 線方向矢視図である。
【図４】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形するプレス機械等を示す説明図である。
【図５】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形する張出し加工工程を示す説明図である。
【図６】第１実施例による燃料噴射弁のノズルプレートを成形する絞り加工工程を示す説明図である。
【図７】第１実施例におけるノズルプレートの組付け工程による弾性変形を示す模式的説明図である。
【図８】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第３実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例による燃料噴射弁の主要部を示す縦断面図である。
【図１１】従来例による燃料噴射弁の要部を示す縦断面図である。
【図１２】従来例による燃料噴射弁のノズルプレートを示す平面図である。
【符号の説明】
１０ 燃料噴射弁
２５ ニードル
２５ａ 弁部材
２６ バルブボディ （弁本体）
２６ａ 端面 （開口部側端面）
２６ｂ 弁座
２７ａ、２７ｂ 燃料通路
６１ ノズルプレート（有底筒状部材）
６１ａ 底部
６１ｂ 円筒部（側面部）
６１ｃ 噴孔
６１ｄ 外側端面 （底部外側端面）
７１ スリーブ （支持部材）
８０ バルブボディ （弁本体）
８１ａ 弁座
８２ 支持部（支持部材）
８３、８４ ノズルプレート（有底筒状部材）
８３ａ、８４ａ 底部
８３ｂ、８４ｂ 円筒部（側面部）
８３ｃ、８４ｃ 噴孔
９１、９２、９３、９４、９５ 溶接位置
Claims (13)
- 往復動可能な弁部材と、
加圧燃料が流通可能な燃料通路、前記燃料通路と外部とを連通させる開口部、および前記弁部材が当接することにより前記燃料通路と前記開口部との導通を遮断する弁座を有する弁本体と、
側面部および底部を有する有底筒状に形成され、前記底部に噴孔を形成し、この噴孔により前記燃料通路と外部とを連通可能に前記開口部を覆い、前記弁本体の前記開口部周囲に位置する前記開口部側端面と前記底部とが面接触して前記弁本体に組付けられる有底筒状部材とを備え、
前記噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０、前記有底筒状部材の前記底部が弾性変形により前記弁本体の前記開口部側端面を押圧する押圧力をＰ１とすると、Ｐ０＜Ｐ１であり、
前記側面部が前記弁本体の側面と溶接されており、この溶接箇所から前記弁座までの距離をＬ０、前記弁本体の前記側面と前記開口部側端面との境界から前記弁座までの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１であることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記有底筒状部材の厚みは、１mm以下であることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
- 往復動可能な弁部材と、
加圧燃料が流通可能な燃料通路、前記燃料通路と外部とを連通させる開口部、および前記弁部材が当接することにより前記燃料通路と前記開口部との導通を遮断する弁座を有する弁本体と、
側面部および底部を有する有底筒状に形成され、前記底部に噴孔を形成し、この噴孔により前記燃料通路と外部とを連通可能に前記開口部を覆う有底筒状部材とを備える燃料噴射弁の製造方法であって、
前記有底筒状部材の前記底部を外側に所定量突出するように形成する加工工程と、
前記底部が前記弁本体側に突出した状態で前記有底筒状部材を前記弁本体に押し当て、前記弁本体の前記開口部周囲に位置する前記開口部側端面と前記底部とを面接触させて前記弁本体に組付ける組付け工程とを含み、
前記加工工程において、前記噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０、前記有底筒状部材の前記底部が弾性変形により前記弁本体の前記開口部側端面を押圧する押圧力をＰ１とすると、Ｐ０＜Ｐ１になるように前記底部を突出させることを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。 - 前記有底筒状部材は支持部材を介して前記弁本体に組付けられ、前記支持部材と前記側面部とが溶接されることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記支持部材は前記弁本体の軸線に略平行な側壁を有し、前記側壁と前記側面部とが溶接されることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記支持部材は前記弁本体の一部であることを特徴とする請求項４または５記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記弁本体に前記支持部材を組付けた後、前記支持部材と前記側面部とが前記支持部材側から溶接されることを特徴とする請求項４または５記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記弁本体に前記支持部材を組付けた後、前記支持部材と前記側面部とが前記有底筒状部材側から溶接されることを特徴とする請求項４または５記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記側面部が前記弁本体の側面と溶接され、この溶接箇所から前記弁座までの距離をＬ０、前記弁本体の前記側面と前記開口部側端面との境界から前記弁座までの距離をＬ１とすると、Ｌ０＞Ｌ１であることを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記有底筒状部材の厚みは、１mm以下であることを特徴とする請求項３〜９のいずれか一項記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 往復動可能な弁部材と、
加圧燃料が流通可能な燃料通路、前記燃料通路と外部とを連通させる開口部、および前記弁部材が当接することにより前記燃料通路と前記開口部との導通を遮断する弁座を有する弁本体と、
側面部および底部を有する有底筒状に形成され、前記底部に噴孔を形成し、この噴孔により前記燃料通路と外部とを連通可能に前記開口部を覆う有底筒状部材とを備える燃料噴射弁の製造方法であって、
前記有底筒状部材の前記底部を外側に所定量突出するように形成する加工工程と、
前記底部が前記弁本体側に突出した状態で前記有底筒状部材を前記弁本体に押し当て、前記弁本体の前記開口部周囲に位置する前記開口部側端面と前記底部とを面接触させて前記弁本体に組付ける組付け工程とを含み、
前記加工工程において、前記噴孔より噴出する燃料の最大燃料圧力をＰ０、前記有底筒状部材の前記底部が弾性変形により前記弁本体の前記開口部側端面を押圧する押圧力をＰ１とするとＰ０＜Ｐ１になるように前記底部を突出させ、
前記組付け工程において、前記側面部は前記弁本体の側面または前記側面の前記弁本体の軸方向延長上において、前記弁本体または前記弁本体に取り付けられた部材と溶接されることを特徴とする燃料噴射弁の製造方法。 - 前記弁本体の前記側面に取り付けられた支持部材は前記弁本体の軸線と平行な側壁を有し、前記側面部と前記側壁とが溶接されることを特徴とする請求項１１記載の燃料噴射弁の製造方法。
- 前記有底筒状部材の厚みは、１mm以下であることを特徴とする請求項１１または１２記載の燃料噴射弁の製造方法。
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