JP3936138B2

JP3936138B2 - 流体噴射弁

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Publication number: JP3936138B2
Application number: JP2000402462A
Authority: JP
Inventors: 勝人熊谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2007-06-27
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP2002202032A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば自動車用エンジンの燃料噴射弁等として好適に用いられる流体噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、流体噴射弁としては、例えば自動車用エンジンに燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。そして、この燃料噴射弁は、燃料通路が設けられた筒状の弁ケーシングと、該弁ケーシングの先端側内周に設けられ噴射口を囲んで弁座が形成された弁座部材と、前記噴射口を外側から覆うように該弁座部材の先端側に設けられ前記弁ケーシング内の燃料を外部に噴出させる複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記弁ケーシング内に設けられ電磁アクチュエータの作動により前記弁座部材の弁座に離着座する弁体とにより構成されている（例えば特開平３−１９４１６３号、特開平１１−７０３４７号公報等）。
【０００３】
この種の従来技術による燃料噴射弁は、弁体が電磁アクチュエータにより軸方向に駆動されて開弁すると、その弁部が弁座から離座することにより、弁ケーシング内に供給された燃料が弁部と弁座との間を介して噴射口に流入するようになり、この燃料はノズルプレートの各ノズル孔からエンジンの吸気側に向けて噴射されるものである。
【０００４】
また、弁体の閉弁時には、その弁部が弁座部材の弁座に着座することにより噴射口が閉塞され、燃料の噴射は停止される。そして、弁体の閉弁時にあっては、弁座部材の噴射口は、その内側端が弁体の弁部によって閉塞され、噴射口の外側端はノズルプレートによって覆われているため、噴射口内には、弁体が閉弁している状態でも、弁体とノズルプレートとの間に位置して一定容積の隙間空間が形成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来技術では、弁体の閉弁時にも、噴射口内に位置して弁体とノズルプレートとの間に隙間空間が形成されるため、燃料の噴射を停止しているときに、この隙間空間内に燃料の一部が残るようになる。そして、この状態でエンジンの吸入負圧がノズルプレートの外側に作用すると、噴射口内に残っている燃料がノズルプレートの各ノズル孔からエンジンの吸入空気側に吸引されることがある。
【０００６】
このように、エンジンの運転中には、燃料噴射弁が閉弁状態であるにも拘らず、その噴射口内に残った燃料が吸入空気中に流出することがあるため、吸入空気と燃料との混合比にばらつきが生じ易くなり、エンジンの空燃比制御が不安定になるという問題がある。
【０００７】
これに対し、噴射口内に残留する燃料の量を減少させるため、弁座部材の噴射口周囲を薄肉に形成し、前記隙間空間の容積を小さくする等の対策も検討されている。
【０００８】
しかし、噴射口の周囲を薄肉に形成すると、弁座部材の噴射口周囲における剛性低下を招くことになり、その耐久性、寿命が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、弁体の閉弁時に噴射口内に残る流体の残量を減らすことができ、噴射弁としての性能、信頼性を向上できるようにした流体噴射弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、流体通路が設けられた筒状の弁ケーシングと、該弁ケーシングの先端側内周に設けられ噴射口の流入側を囲んで弁座が形成された弁座部材と、前記噴射口の流出側を外側から覆うように該弁座部材の先端面側に設けられ前記弁ケーシング内の流体を外部に噴出させる複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記弁ケーシング内に設けられアクチュエータの作動により前記弁座部材の弁座に離着座する弁体とからなる流体噴射弁に適用される。
【００１１】
そして、請求項１の発明が採用する構成の特徴は、ノズルプレートは、前記弁座部材の噴射口の流出側から流入側へと前記弁体に向けて凸湾曲状に突出する蓋部を有した凸有蓋形状に形成し、前記弁体は、前記ノズルプレートの蓋部に対し微小隙間を介して対面する凹湾曲面部を有する形状に形成したことにある。
【００１２】
このように構成することにより、ノズルプレートの蓋部を弁体に向けて凸湾曲状に突出させて凸有蓋形状に形成し、前記弁体をノズルプレートの蓋部に対し微小隙間を介して対面させることができるから、弁体の閉弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの凸有蓋形状の蓋部との間に形成される隙間空間の容積を減少させることができる。即ち、弁体の閉弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間に微小隙間が介在するようになるので、これらの間の隙間空間の容積を減少させることができる。しかも、ノズルプレートの蓋部は弁体に向けて凸湾曲状に突出しているので、弁体の閉弁時には、弁体の先端側とノズルプレートの蓋部との間に残留した流体を蓋部の外周側に溜めることができ、残留した流体が蓋部の中心側に位置するノズル孔から外部に漏れ出すのを防止することができる。
【００１３】
また、請求項２の発明によると、ノズルプレートは、前記弁座部材の先端面側に当接して固定される環状のフランジ部と、該フランジ部の内周側から前記噴射口内に向けて突出し外周側が前記噴射口に嵌合される嵌合筒部と、前記弁座部材内で弁体と対面するように該嵌合筒部の突出端側に一体形成され前記複数のノズル孔が穿設された前記蓋部とにより構成している。
【００１４】
これにより、ノズルプレートの嵌合筒部を噴射口内に嵌合した状態で、ノズルプレートのフランジ部を弁座部材の先端面側に容易に固定することができる。そして、この状態で各ノズル孔が形成された蓋部を弁体と対面させ、弁体と蓋部との間の隙間を可能な限り小さくすることができる。
【００１５】
さらに、請求項３の発明によると、弁座部材の噴射口は流入側と流出側との間にある長さ寸法をもって形成し、前記ノズルプレートは前記噴射口内に嵌合させる構成としている。
【００１６】
これにより、弁座部材のうち噴射口の周囲を肉厚に形成して剛性を確保できると共に、ノズルプレートのうち凸有蓋形状の部位を噴射口内に安定的に嵌合させることができる。
【００１７】
また、請求項４の発明によると、弁座部材の先端側端面と前記弁座との間の軸方向の間隔をＨとし、前記弁座の直径をＤとし、前記噴射口の軸方向の長さをＬsとし、前記ノズルプレートに形成されたノズル孔の個数をｎとし、各ノズル孔の孔径をｄとし、前記弁体の開弁時における前記ノズルプレートの突出端側と弁体との間の間隔をｈとしたときに、前記間隔Ｈ，ｈ、直径ｄ、長さＬs、個数ｎおよび孔径ｄは、

からなる３つの関係を満たす構成としている。
【００１８】
これにより、（１）の式によって噴射口には一定の軸方向長さを与えることができ、弁座部材のうち噴射口の周囲を肉厚に形成して剛性を確保することができる。また、例えばノズルプレートのうち凸有蓋形状の部位を噴射口内に安定させて嵌合することができる。
【００１９】
また、（２）の式を満たすことにより、弁体の開弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間に位置する隙間空間の形状を偏平に形成でき、弁体の外周側からこの隙間空間内に流入する流体の流れをノズルプレートの蓋部表面で互いに衝突させることができる。
【００２０】
さらに（３）の式を満たすことにより、弁体の開弁時には、各ノズル孔から噴射される流体の総噴射量に対して弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間の隙間空間内に十分な量の流体を供給することができる。また、このときの隙間空間の軸方向寸法に対応する間隔ｈをノズル孔の孔径ｄに対応して流体の噴射に必要な最小限の大きさに抑えることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態による流体噴射弁を、自動車用エンジンに用いられる燃料噴射弁に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】
ここで、図１ないし図６は本発明の前提となる参考例による燃料噴射弁を示している。
【００２３】
１は燃料噴射弁の本体をなす筒状の弁ケーシングで、該弁ケーシング１は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性材料により段付き筒状に形成されている。そして、弁ケーシング１は、基端側に後述の樹脂カバー１８が取付けられた大径筒部１Ａと、該大径筒部１Ａの先端側に一体形成された小径筒部１Ｂとからなり、その内部には後述の弁体８が挿通される燃料通路２が軸方向に設けられている。
【００２４】
３は弁ケーシング１の基端側に固着された筒状の連結部材で、該連結部材３は非磁性材料によって形成され、弁ケーシング１と後述の燃料流入パイプ４との間に介在している。
【００２５】
４は例えば電磁ステンレス鋼等の磁性材料によって形成された筒状の燃料流入パイプで、該燃料流入パイプ４は、連結部材３を用いて弁ケーシング１の基端側に固定され、その先端側は燃料通路２に連通している。また、燃料流入パイプ４の基端側内周には燃料フィルタ５が設けられている。
【００２６】
ここで、燃料流入パイプ４と弁ケーシング１とは、これらの外周側に取付けられた磁性金属片等からなる連結コア６を介して磁気的に連結されている。そして、後述の電磁コイル１２に通電したときには、弁ケーシング１、燃料流入パイプ４、連結コア６と、後述する弁体８の吸着部１０との間に閉磁路が形成される。
【００２７】
７は弁ケーシング１の小径筒部１Ｂ内に挿嵌して設けられた弁座部材で、該弁座部材７は、例えば金属材料、樹脂材料等からなり、図２、図３に示す如く略筒状に形成されると共に、その先端面７Ａ側は後述のノズルプレート１５と押えプレート１７とを介して小径筒部１Ｂの内周側に固着されている。また、弁座部材７の内周側には、その先端面７Ａに開口した噴射口７Ｂと、該噴射口７Ｂを取囲む略円錐状の傾斜面部７Ｃと、該傾斜面部７Ｃの途中部位に位置して後述する弁体８の弁部１１が離着座する環状の弁座７Ｄとが設けられている。
【００２８】
ここで、噴射口７Ｂは軸方向に延びた円筒状の貫通孔からなり、燃料の流入側に位置する流入側開口７Ｂ1と、燃料の流出側に位置する流出側開口７Ｂ2とを有している。そして、噴射口７Ｂは流入側開口７Ｂ1と流出側開口７Ｂ2との間に位置して予め定められた軸方向の長さＬｓを有し、この長さＬｓは、後述するノズルプレート１５の筒部１５Ｃを噴射口７Ｂ内に安定的に嵌合させるため、例えばノズル孔１６の孔径ｄに対して下記数１の式を満たす大きさに設定されている。
【００２９】
【数１】

【００３０】
また、弁座７Ｄは、弁座部材７の先端面７Ａに対して軸方向に間隔Ｈ分だけ離して配設され、この間隔Ｈは、後述の図６に示す如く弁体８の開弁時に偏平な隙間空間Ｓ2を形成するため、噴射口７Ｂの長さＬｓとノズル孔１６の孔径ｄに対して下記数２の式を満たす寸法として予め設定されている。
【００３１】
【数２】

【００３２】
また、弁座７Ｄは噴射口７Ｂを取囲むように配置され、その直径Ｄは、後述する数３の式を満たす大きさに予め設定されているものである。
【００３３】
８は弁ケーシング１の燃料通路２内に挿通して設けられた弁体で、該弁体８は、図１に示す如く、金属板等を略筒状に折曲げることにより形成された弁軸９と、該弁軸９の基端側に固着された磁性材料等からなる筒状の吸着部１０と、弁軸９の先端側に固着して設けられ、弁座部材７の弁座７Ｄに離着座する球状の弁部１１とから構成されている。
【００３４】
ここで、吸着部１０の基端面は、燃料流入パイプ４と軸方向の隙間を挟んで対向し、この隙間の寸法は弁体８のリフト量として予め調整されている。また、弁部１１の外周側には、図２に示す如く周方向の複数箇所に面取り部１１Ａが設けられ、該各面取り部１１Ａは弁座部材７と弁部１１との間に燃料用の通路を形成している。
【００３５】
また、弁部１１の先端側には、後述するノズルプレート１５の蓋部１５Ｃの形状に対応して平坦に切欠いた平坦面部１１Ｂが設けられ、これにより弁体８は、截頭球状の弁部１１を有するポペット弁体として構成されている。
【００３６】
そして、弁体８の閉弁時には、図３に示す如く、その弁部１１が弁座部材７の弁座７Ｄに着座することにより、弁部１１の平坦面部１１Ｂとノズルプレート１５の蓋部１５Ｃとの間には微小な隙間空間Ｓ1が形成された状態となっている。
【００３７】
また、弁体８の開弁時には、図６に示す如く弁体８が矢示Ａ方向に変位し、弁部１１が弁座７Ｄから離座することにより、弁部１１の平坦面部１１Ｂとノズルプレート１５の蓋部１５Ｃとは軸方向の間隔ｈをもって互いに対向し、これらの間には偏平な隙間空間Ｓ2が形成されるようになる。そして、この間隔ｈの大きさは、後述の理由により、弁座７Ｄの直径Ｄ、ノズル孔１６の孔径ｄおよび個数ｎに対して、下記数３の式を満たすように予め設定されている。
【００３８】
【数３】

１２は弁ケーシング１の基端側で樹脂カバー１８内に固着して設けられたアクチュエータとしての電磁コイルで、該電磁コイル１２は、図１に示す如く、後述のコネクタ１９を用いて外部から通電されることにより弁体８の吸着部１０を磁気的に吸引する。これにより、弁体８は、弁ばね１３に抗して矢示Ａ方向へと軸方向に変位し、このとき弁部１１は弁座部材７の弁座７Ｄから一定のリフト量をもって離座することにより開弁するものである。
【００３９】
１３は燃料流入パイプ４内に配置された圧縮ばねからなる弁ばねで、該弁ばね１３は、燃料流入パイプ４の上流側に固着された筒体１４と弁体８の基端側との間に設けられ、弁体８を弁座部材７に向けて閉弁方向に付勢している。
【００４０】
１５は後述の押えプレート１７と共に弁座部材７の先端面７Ａに固定されたノズルプレートで、該ノズルプレート１５は、図２ないし図５に示す如く、例えば円形の金属薄板等をプレス加工することにより一体形成され、弁座部材７の先端面７Ａ側から噴射口７Ｂ内に突出した凸有蓋形状を有している。
【００４１】
ここで、ノズルプレート１５は、弁座部材７の噴射口７Ｂを取囲む位置で先端面７Ａに溶接等の手段を用いて固着された環状のフランジ部１５Ａと、該フランジ部１５Ａの内周側に設けられ、弁座部材７の噴射口７Ｂの流出側開口７Ｂ2から流入側開口７Ｂ1に向けて軸方向に突出した円筒状の嵌合筒部１５Ｂと、該嵌合筒部１５Ｂの突出端側を施蓋するように該嵌合筒部１５Ｂに設けられ、後述のノズル孔１６，１６，…が穿設された円板状の蓋部１５Ｃとによって構成されている。
【００４２】
そして、嵌合筒部１５Ｂは、図５に示す如く、例えば噴射口７Ｂの長さＬｓとほぼ等しい突出寸法Ｌｐを有し（Ｌｐ≒Ｌｓ）、噴射口７Ｂ内に嵌合して取付けられている。また、蓋部１５Ｃは、弁体８の閉弁時に弁部１１の平坦面部１１Ｂと微小な隙間空間Ｓ1を介して対面した状態に保持されるため、これらの間に残留する燃料が隙間空間Ｓ1の容積に対応して少量に抑制されるものである。
【００４３】
１６，１６，…はノズルプレート１５の蓋部１５Ｃを貫通して形成された例えばｎ個のノズル孔で、該各ノズル孔１６は、例えば０．１〜０．２ｍｍ程度の孔径ｄを有している。また、各ノズル孔１６のうち、図４中の直径Ｍ−Ｍを挟んで左側に位置するノズル孔１６は左方向に傾斜して形成され、右側に位置するノズル孔１６は右方向に傾斜して形成されている。
【００４４】
そして、弁体８の開弁時には、図６に示す如く、弁ケーシング１内に供給される燃料がノズルプレート１５の各ノズル孔１６から左，右方向に分岐して噴射され（一方のみ図示）、このとき噴射燃料はノズル孔１６により微粒化されるものである。
【００４５】
一方、１７は略環状の金属板等によって形成された押えプレートで、該押えプレート１７は、図２に示す如く、外周側が溶接部１７Ａによって弁ケーシング１の小径筒部１Ｂ内に溶接され、内周側が他の溶接部１７Ｂによってノズルプレート１５と一緒に弁座部材７の先端面７Ａ側に溶接されると共に、これによりノズルプレート１５と弁座部材７とを弁ケーシング１内に固定している。
【００４６】
また、１８は弁ケーシング１の大径筒部１Ａ等を覆うように取付けられた樹脂カバーで、該樹脂カバー１８には、図１に示す如くコネクタ１９が設けられている。さらに、２０は弁ケーシング１の小径筒部１Ｂに取付けられたプロテクタで、該プロテクタ２０はノズルプレート１５等を保護するものである。
【００４７】
本発明の前提となる参考例による燃料噴射弁は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。
【００４８】
まず、弁ケーシング１内の燃料通路２には、燃料流入パイプ４の基端側から燃料が供給される。そして、電磁コイル１２がコネクタ１９を介して通電されると、弁体８は、その吸着部１０が電磁コイル１２により弁ケーシング１、燃料流入パイプ４および連結コア６を介して磁気的に吸引され、弁ばね１３に抗して開弁する。これにより、燃料通路２内の燃料は、弁座部材７の噴射口７Ｂ内を流入側開口７Ｂ1から流出側開口７Ｂ2に向けて流出し、ノズルプレート１５の各ノズル孔１６からエンジンの吸入空気側に噴射される。
【００４９】
この場合、弁ケーシング１内の燃料は、図６中の矢示Ｂに示す如く、弁座部材７の傾斜面部７Ｃに沿って弁座７Ｄと弁体８の弁部１１との間を流通し、隙間空間Ｓ2内へと流入する。そして、隙間空間Ｓ2内に流入した燃料は、弁部１１の全周から中心側に向けて偏平な隙間空間Ｓ2内を径方向に流通し、隙間空間Ｓ2の中央部で互いに衝突して乱流状態となるため、各ノズル孔１６から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
【００５０】
また、弁体８が閉弁して弁部１１が弁座部材７の弁座７Ｄに着座したときには、ノズルプレート１５の蓋部１５Ｃが弁座部材７の先端側から噴射口７Ｂ内に突出しているため、この蓋部１５Ｃと弁部１１の平坦面部１１Ｂとの間の隙間容積は大きく減少し、これらの間には微小な隙間空間Ｓ1が形成された状態となる。これにより、隙間空間Ｓ1に残留する燃料を減らすことができ、弁体８の閉弁時に隙間空間Ｓ1内の燃料が各ノズル孔１６からエンジンの吸入空気中に漏れ出すのを抑制することができる。
【００５１】
ところで、弁体８の開弁時における隙間空間Ｓ2の間隔ｈ等については、前記数３の式を満たすように設定しているが、この数３の式を説明するため、弁体８の開弁時に弁部１１の外周側から隙間空間Ｓ2内に流入する燃料と各ノズル孔１６から噴射される燃料の流量について比較してみる。
【００５２】
まず、流入側の燃料は、弁部１１の外周側と弁座７Ｄとの間に形成された環状の流路を通じて隙間空間Ｓ2内に流入する。そして、この環状流路の流路面積Ｒａは、弁部１１の平坦面部１１Ｂとノズルプレート１５の蓋部１５Ｃとの間の間隔ｈと、弁座７Ｄの直径Ｄと、円周率πとを用いて近似的に表すと、下記数４の式のようになる。
【００５３】
【数４】

【００５４】
また、ノズルプレート１５の各ノズル孔１６から燃料が噴射されるときの総流路面積Ｒｂは、ノズル孔１６の個数ｎと孔径ｄとを用いて下記数５の式のように表すことができる。
【００５５】
【数５】

また、流入側の流路面積Ｒａを噴射側の流路面積Ｒｂ以上の大きさに形成すれば、各ノズル孔１６から噴射される燃料の総噴射量に対して弁ケーシング１側から隙間空間Ｓ2内に十分な量の燃料が供給されるようになるから、この条件（Ｒａ≧Ｒｂ）に前記数４、数５の式を代入して下記数６の式を得ることができる。
【００５６】
【数６】

そして、この数６の式を下記数７の式のように変形すると、数７の式は、前述した数３の式の左辺と中辺に等しいことが判る。
【００５７】
【数７】

従って、これらの間隔ｈ、直径Ｄ、個数ｎおよび孔径ｄが前記数３の式を満たすように設定することにより、各ノズル孔１６からの燃料噴射量に対して弁ケーシング１側から隙間空間Ｓ2内に十分な量の燃料を供給できると共に、間隔ｈを孔径ｄの4倍よりも小さくして最小限の大きさに形成することができる。
【００５８】
かくして、本発明の前提となる参考例では、ノズルプレート１５を、弁座部材７の噴射口７Ｂの流出側開口７Ｂ2から流入側開口７Ｂ1に向けて突出する凸有蓋形状に形成し、フランジ部１５Ａ、嵌合筒部１５Ｂおよび蓋部１５Ｃにより構成したので、その嵌合筒部１５Ｂと蓋部１５Ｃとをフランジ部１５Ａから噴射口７Ｂ内に突出させることができ、弁体８の閉弁時には、弁部１１の平坦面部１１Ｂとノズルプレート１５の蓋部１５Ｃとの間に形成される隙間空間Ｓ1の容積を確実に減少させることができる。
【００５９】
これにより、燃料噴射を停止しているときには、隙間空間Ｓ1に残留する燃料を少量に抑えることができ、この燃料がエンジンの吸入負圧等によってノズルプレート１５のノズル孔１６から外部に漏れ出すのを防止できると共に、隙間空間Ｓ1からの燃料漏れを減らすために弁座部材７を薄肉に形成する必要もなくなり、耐久性や寿命を高めることができる。
【００６０】
従って、本発明の前提となる参考例によれば、弁体８の開，閉動作に応じて燃料の噴射，停止を確実に実行でき、エンジンの空燃比制御等を安定的に行うことができると共に、噴射弁としての性能、信頼性を向上させることができる。
【００６１】
また、ノズルプレート１５の嵌合筒部１５Ｂを弁座部材７の噴射口７Ｂ内に嵌合させたので、噴射弁の組立時にノズルプレート１５を弁座部材７に取付けるときには、その嵌合筒部１５Ｂを噴射口７Ｂ内に嵌合させた状態でフランジ部１５Ａを弁座部材７の先端面７Ａに容易に溶接でき、取付作業を効率よく行うことができる。しかも、嵌合筒部１５Ｂを噴射口７Ｂ内に嵌合させることにより、ノズルプレート１５の蓋部１５Ｃを弁体８等の径方向に対して容易に位置合わせ（センタリング）できるから、各ノズル孔１６を設計等により予め定められた位置に確実に配置でき、組付精度を高めることができる。
【００６２】
この場合、弁座部材７の噴射口７Ｂを前記数１の式による一定の長さＬｓに形成し、ノズルプレート１５の嵌合筒部１５Ｂを噴射口７Ｂの長さＬｓとほぼ等しい突出寸法Ｌｐに形成したので、これらを安定的に嵌合できると共に、弁座部材７のうち噴射口７Ｂの周囲を肉厚に形成して剛性を確保することができる。
【００６３】
また、弁体８の弁部１１には、ノズルプレート１５の蓋部１５Ｃに対応する形状の平坦面部１１Ｂを設けたので、これらの蓋部１５Ｃと平坦面部１１Ｂとを微小な隙間空間Ｓ1を介して対面させることができ、隙間空間Ｓ1の容積を可能な限り小さく形成することができる。
【００６４】
また、弁座部材７の間隔Ｈ、噴射口７Ｂの長さＬｓおよびノズル孔１６の孔径ｄが前記数２の式を満たすように形成したので、弁体８の開弁時には、隙間空間Ｓ2の形状を軸方向に対して偏平に形成でき、この隙間空間Ｓ2に外周側から流入する燃料をノズルプレート１５の蓋部１５Ｃ上で互いに衝突させつつ、各ノズル孔１６から微粒化状態で噴射できると共に、燃料の噴射性能をより高めることができる。
【００６５】
さらに、弁座部材７の直径Ｄ、隙間空間Ｓ2の間隔ｈ、ノズル孔１６の個数ｎおよび孔径ｄが前記数３の式を満たすように形成したので、弁体８の開弁時には、各ノズル孔１６から噴射される燃料の総噴射量に対して弁ケーシング１側から隙間空間Ｓ2に向けて十分な量の燃料を供給でき、噴射弁を安定して作動させることができると共に、間隔ｈを可能な限り小さくして隙間空間Ｓ2の偏平化を図ることができる。
【００６６】
次に、図７は本発明による実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、ノズルプレートを凸湾曲状に形成する構成としたことにある。なお、本実施の形態では前述した参考例と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。
【００６７】
２１は本実施の形態に適用される燃料噴射弁の弁体で、該弁体２１は、第１の実施の形態とほぼ同様に、弁軸９と、吸着部（図示せず）と、外周側に複数の面取り部２２Ａが形成された略球状の弁部２２とを含んで構成されている。しかし、弁部２２の先端側には、後述するノズルプレート２３の蓋部２３Ｃに対応する形状に切欠いた凹湾曲面部２２Ｂが形成され、弁体２１は、截頭球状の弁部２２を有するポペット弁体として構成されている。
【００６８】
２３は弁座部材７の先端面７Ａに固定されたノズルプレートで、該ノズルプレート２３は、第１の実施の形態とほぼ同様に、例えば円形の金属薄板等をプレス加工することにより凸有蓋形状に形成され、弁座部材７の先端面７Ａに溶接された環状のフランジ部２３Ａと、該フランジ部２３Ａの内周側に設けられ、弁座部材７の噴射口７Ｂの流出側開口７Ｂ2から流入側開口７Ｂ1に向けて軸方向に突出すると共に噴射口７Ｂ内に嵌合された円筒状の嵌合筒部２３Ｂと、該嵌合筒部２３Ｂの突出端側を施蓋して設けられ、複数のノズル孔２４，２４，…が穿設された蓋部２３Ｃとによって構成されている。
【００６９】
また、蓋部２３Ｃは、弁体２１に向けて突出した凸湾曲状または凸球面状に形成され、その中心部が最突出端部位となり、中心部から外周側に向けて斜めに傾斜した形状となっている。そして、弁体２１の閉弁時には、ノズルプレート２３の蓋部２３Ｃと弁部２２の凹湾曲面部２２Ｂとが微小な隙間空間Ｓ3を介して対面した状態に保持されるため、これらの間に残留する燃料が隙間空間Ｓ3の容積に対応して少量に抑制されるものである。
【００７０】
かくして、このように構成される本実施の形態では、前記第１の実施の形態とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態では、ノズルプレート２３の蓋部２３Ｃを弁体２１に向けて突出した凸湾曲形状に形成する構成としたので、弁体２１の閉弁時には、燃料が微小な隙間空間Ｓ3に残留している場合でも、この燃料をノズルプレート２３の蓋部２３Ｃに沿って中心側から外周側へと流動させ、隙間空間Ｓ3のうち各ノズル孔２４から離れた外周側の部位に燃料を溜めることができる。従って、隙間空間Ｓ3内の燃料がノズルプレート２３の各ノズル孔２４から外部に漏れ出すのをより確実に防止することができる。
【００７１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、請求項１の発明によれば、ノズルプレートは、弁座部材の噴射口の流出側から流入側へと弁体に向けて凸湾曲状に突出する蓋部を有した凸有蓋形状に形成し、前記弁体は、前記ノズルプレートの蓋部に対し微小隙間を介して対面する凹湾曲面部を有する形状に形成する構成としたので、弁体の閉弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間に形成される隙間空間の容積を確実に減少させることができる。即ち、弁体の凹湾曲面部はノズルプレートの蓋部に対し微小隙間を介して対面するので、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間に形成される隙間空間の容積を可能な限り小さく形成でき、この空間に残留する燃料をより減少させることができる。これにより、流体の噴射を停止しているときには、隙間空間内に残留する流体を少量に抑えることができ、この流体が外部の負圧等によってノズルプレートのノズル孔から外部に漏れ出すのを防止できると共に、隙間空間からの流体漏れを減らすために弁座部材を薄肉に形成する必要もなくなり、耐久性や寿命を高めることができる。
【００７２】
しかも、ノズルプレートの蓋部は弁体に向けて凸湾曲状に突出しているので、弁体の閉弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部との間に少量の流体が残留している場合でも、この流体を各ノズル孔から離れた蓋部の外周側に溜めることができ、残留した流体が各ノズル孔から外部に漏れ出すのをより確実に防止することができる。従って、弁体の開，閉動作に応じて流体の噴射，停止を確実に実行でき、噴射弁としての性能、信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、請求項２の発明によれば、ノズルプレートをフランジ部、嵌合筒部および蓋部によって構成したので、ノズルプレートを弁座部材に取付けるときには、その嵌合筒部を噴射口内に嵌合させた状態でフランジ部を弁座部材の先端側に容易に固定でき、取付作業を効率よく行うことができる。しかも、このときノズルプレートの蓋部を弁体等の径方向に対して容易に位置合わせ（センタリング）できるから、各ノズル孔を設計等により予め定められた位置に確実に配置でき、組付精度を高めることができる。
【００７４】
さらに、請求項３の発明によれば、弁座部材の噴射口は流入側と流出側との間にある長さ寸法をもって形成し、ノズルプレートは噴射口内に嵌合させる構成としたので、弁座部材のうち噴射口の周囲を肉厚に形成して剛性を確保できると共に、ノズルプレートのうち凸有蓋形状の部位を噴射口内に安定的に嵌合させることができる。
【００７５】
また、請求項４の発明によれば、弁座部材と弁座との間隔Ｈ、弁座の直径Ｄ、噴射口の長さＬs、ノズル孔の個数ｎ、孔径ｄ、開弁時におけるノズルプレートと弁体との間隔ｈは、

からなる３つの関係を満たす構成としたので、（１）の式によって噴射口には一定の軸方向長さを与えることができ、弁座部材のうち噴射口の周囲を肉厚に形成して剛性を確保することができる。また、例えばノズルプレートの突出端側を噴射口内に安定させて嵌合することができる。
【００７６】
また、（２）の式を満たすことにより、弁体の開弁時には、弁体の凹湾曲面部とノズルプレートの蓋部側との間の隙間空間の形状を偏平に形成でき、この隙間空間に流入する流体をノズルプレートの蓋部の表面側で互いに衝突させつつ、各ノズル孔から微粒化状態で噴射できると共に、流体の噴射性能をより高めることができる。
【００７７】
さらに（３）の式を満たすことにより、弁体の開弁時には、各ノズル孔から噴射される流体の総噴射量に対して弁ケーシングの流体通路から弁体の凹湾曲面部とノズルプレートとの間の隙間空間内に十分な量の流体を供給でき、噴射弁を安定して作動させることができる。また、間隔ｈを可能な限り小さくして隙間空間の偏平化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の前提となる参考例による燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図２】弁ケーシングの先端側を示す拡大断面図である。
【図３】弁体、弁座部材、ノズルプレート等を示す図２中の要部拡大断面図である。
【図４】ノズルプレートを示す平面図である。
【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向からみたノズルプレートの断面図である。
【図６】弁体が開弁した状態を示す弁ケーシング先端側の要部拡大断面図である。
【図７】本発明の実施の形態による燃料噴射弁の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１弁ケーシング
２燃料通路（流体通路）
３連結部材
４燃料流入パイプ
５燃料フィルタ
６連結コア
７弁座部材
７Ａ先端面
７Ｂ噴射口
７Ｂ1 流入側開口
７Ｂ2 流出側開口
７Ｃ傾斜面部
７Ｄ弁座
８，２１弁体
９弁軸
１０吸着部
１１，２２弁部
１１Ａ，２２Ａ面取り部
１１Ｂ平坦面部
１２電磁コイル（アクチュエータ）
１３弁ばね
１５，２３ノズルプレート
１５Ａ，２３Ａフランジ部
１５Ｂ，２３Ｂ嵌合筒部
１５Ｃ，２３Ｃ蓋部
１６，２４ノズル孔
１７押えプレート
２２Ｂ凹湾曲面部

Claims

流体通路が設けられた筒状の弁ケーシングと、該弁ケーシングの先端側内周に設けられ噴射口の流入側を囲んで弁座が形成された弁座部材と、前記噴射口の流出側を外側から覆うように該弁座部材の先端面側に設けられ前記弁ケーシング内の流体を外部に噴出させる複数のノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記弁ケーシング内に設けられアクチュエータの作動により前記弁座部材の弁座に離着座する弁体とからなる流体噴射弁において、
前記ノズルプレートは、前記弁座部材の噴射口の流出側から流入側へと前記弁体に向けて凸湾曲状に突出する蓋部を有した凸有蓋形状に形成し、
前記弁体は、前記ノズルプレートの蓋部に対し微小隙間を介して対面する凹湾曲面部を有する形状に形成したことを特徴とする流体噴射弁。
前記ノズルプレートは、前記弁座部材の先端面側に当接して固定される環状のフランジ部と、該フランジ部の内周側から前記噴射口内に向けて突出し外周側が前記噴射口に嵌合される嵌合筒部と、前記弁座部材内で弁体と対面するように該嵌合筒部の突出端側に一体形成され前記複数のノズル孔が穿設された前記蓋部とにより構成してなる請求項１に記載の流体噴射弁。
前記弁座部材の噴射口は流入側と流出側との間にある長さ寸法をもって形成し、前記ノズルプレートは前記噴射口内に嵌合させる構成としてなる請求項１または２に記載の流体噴射弁。
前記弁座部材の先端側端面と前記弁座との間の軸方向の間隔をＨとし、前記弁座の直径をＤとし、前記噴射口の軸方向の長さをＬsとし、前記ノズルプレートに形成されたノズル孔の個数をｎとし、各ノズル孔の孔径をｄとし、前記弁体の開弁時における前記ノズルプレートの突出端側と弁体との間の間隔をｈとしたときに、前記間隔Ｈ，ｈ、直径ｄ、長さＬs、個数ｎおよび孔径ｄは、

からなる３つの関係を満たす構成としてなる請求項１，２または３に記載の流体噴射弁。