JP4636004B2 - 内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、バルブボディの先端に設けられたプレートノズルを介して内燃機関に燃料を噴射供給する内燃機関の燃料噴射弁に関する。

このようなプレートノズル構造を有する燃料噴射弁は通常、燃料の噴孔となるノズルを有してバルブボディの先端に取り付けられたプレートと、バルブボディ内にリフト可能に支持された弁体としてのニードルとの協働によって、バルブボディに充填供給されている燃料の噴射を行う。すなわち、弁体たるニードルのリフト動作に伴って、バルブボディに充填供給されている燃料が上記プレートに設けられたノズルを介して噴射される。

そして従来、このようなプレートノズル構造を有する燃料噴射弁としては、例えば特許文献１に記載の燃料噴射弁が知られている。ちなみに同特許文献１に記載の燃料噴射弁では、バルブボディ内での噴射前の燃料流の乱れが、噴射される燃料の微粒化に大きく影響する現象に着目して、ニードル先端の上記プレートに設けられたノズルと対向する部分に円環状の溝を設けるようにしている。そして、ニードルのリフト動作に伴いこの溝を形成する空間内において燃料の流れが不安定になった後、該流れが不安定になっている燃料を上記プレートに設けられているノズルを介して噴射するようにしている。ここで、プレートに設けられたノズルは流れ方向制御をも兼ねる構造となっていることから、こうしてノズルを介して噴射された燃料は、所望の方向に微粒化が促進された、正に望ましい噴霧態様をとるようになる。
特開平８−２９６５３２号公報

プレートノズル構造を採る燃料噴射弁はそもそも、加圧された燃料がニードルのリフト動作に伴ってプレートに衝突することにより擾乱が誘起されやすいなど、低コストながら燃料の微粒化に適した弁構造となっている。そして、特に上記特許文献１に記載の燃料噴射弁のような円環状の溝をニードルの先端に設けることでこうした擾乱が助長され、微粒化もさらに促進されるようなる。

一方、燃料噴射弁が搭載される内燃機関側の観点に立つと、噴射される燃料の微粒化が特に望まれる内燃機関として、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射式のガソリン機関がある。このような内燃機関では周知のように、燃焼室の上部側方にノズルの先端が位置する態様で燃料噴射弁が搭載され、該燃料噴射弁から斜め下方に霧状に噴射される燃料に基づいて成層燃焼や均質燃焼等が実行される。このため、こうした内燃機関に搭載される燃料噴射弁にとっては、噴射燃料を確実に微粒化可能であることがその必要条件となっている。

また一方、このような筒内噴射式の内燃機関に搭載される燃料噴射弁としては、燃料の微粒化のみならず、噴霧の貫徹力が低いことも重要な要素となる。すなわち、同燃料噴射弁としての上述した搭載態様からも明らかなように、噴霧の貫徹力が高い場合には、噴射された燃料が燃焼室の側壁に付着しやすくなる。そして、こうして燃料が燃焼室の側壁に付着するようなことがあると、この付着した燃料はピストンに設けられたピストンリングによって燃焼室の側壁からオイルパンへと掻き落とされ、該オイルパンに貯留されているエンジンオイルがこの掻き落とされた燃料によって希釈されるようになる。こうした理由から、噴霧の貫徹力が低いこと、すなわち低貫徹力であることも、筒内噴射式の内燃機関に搭載される燃料噴射弁にとっての必要条件の一つとなっている。

この点、上記特許文献１に記載の燃料噴射弁について鑑みるに、ニードルのリフト動作時、付勢されてプレートに衝突した燃料が、たとえ擾乱されるとはいえ、上記ニードル先端に設けられた円環状の溝に至る以前に直接、同プレートに設けられたノズルから噴出される可能性も否めない。すなわち、燃料の微粒化に関してはそれなりの要求を満たし得るものの、噴霧の貫徹力となると、未だ改良の余地を残すものとなっている。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コスト的に有利なプレートノズル構造を採りながら、低貫徹力と微粒化との好適な両立を図ることのできる内燃機関の燃料噴射弁を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、燃料の噴孔となる複数のノズルを有するプレートがバルブボディの先端に設けられ、同バルブボディ内にリフト可能に支持された弁体たるニードルのリフト動作に伴い、バルブボディに充填供給される燃料を前記プレートに設けられたノズルを介して内燃機関に噴射供給する内燃機関の燃料噴射弁において、前記プレートはその中央部にテーパ状の側壁を有してバルブボディ側に段状に突出する突出部を有するとともに、前記ノズルは同プレートの前記突出部に至るテーパ状の側壁に対しその穿設方向が同側壁のテーパ角よりも小となる態様にて、前記突出部の平坦面の外周部に放射状に設けられてなり、前記ニードルにはその先端面に、閉弁状態において前記プレートの突出部を覆い得る形状の凹部が設けられてなることをその要旨としている。

前述のように、例えば筒内噴射式のガソリン機関に搭載される燃料噴射弁にとっては、低貫徹力であること、及び噴射燃料を確実に微粒化可能であることが必要条件となっている。この点、上記構成によれば、ニードルのリフト動作に伴って圧力解放され、プレートに衝突した燃料は、その流れ方向が上記突出部のテーパ状の側壁に沿って指向された後、同突出部のテーパ状の側壁に対し上記角度にて穿設されたノズルにより鋭角に振り戻されるかたちで同ノズルから噴射されることとなるため、この噴射により霧化された燃料、すなわち噴霧の貫徹力は確実に低減されるようになる。また、上記突出部のテーパ状の側壁と該側壁に上記態様で穿設されたノズルとの協働による燃料の流れ方向のこうした鋭角方向への変化により、噴孔たるノズルの開口部付近での燃料のキャビテーションや乱れが促進されることともなるため、噴霧の微粒化もさらに促進されるようになる。したがって、同構成によれば、コスト的に有利なプレートノズル構造を採りながら、低貫徹力と微粒化との好適な両立が図られるようになる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記ニードルの先端面に設けられた凹部と対向する前記プレートの突出部の中央部には柱状の突起が設けられてなることをその要旨としている。

ニードルのリフト動作に伴って圧力解放されてプレートに衝突した燃料は、その流れ方向が突出部のテーパ状の側壁に沿って指向された後、同側壁に対していわば鋭角方向に穿設されたノズルへと導かれることは前述した。ただし、側壁に沿って指向された燃料の多くはその流通方向の最も近い位置に設けられているノズルから噴射されるものの、同燃料の一部はそのままテーパ状の側壁から突出部上面へと流れ、その先方に設けられているノズルから噴射されようとする。このように、プレートの突出部上面での燃料の自由な流通が生じ、同突出部上面を流通した燃料が本来噴射されるべきノズルの先方に位置するノズルから噴射されるようなことがあると、上述した燃料の流れ方向の鋭角方向への変化が十分に得られなくなる懸念がある。この点、上記構成によれば、ニードルの先端面に設けられた凹部と対向するプレートの突出部の中央部に設けられた柱状の突起によってニードルのリフト時におけるプレートの突出部上面での燃料の先方への流通が規制されるようになり、上記燃料の流れ方向の鋭角方向への変化も好適に維持されるようになる。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記ニードルの先端面に設けられた凹部の前記柱状の突起と対向する部分には同突起が挿入される穴が設けられてなり、前記柱状の突起は、前記ニードルのリフト動作に際してその周面が前記穴の内周面に摺接される高さにて形成されてなることをその要旨としている。

請求項２に記載の発明の燃料噴射弁によるように、プレートの突出部の中央部に設けられた柱状の突起より、確かにニードルのリフト時におけるプレートの突出部上面での燃料の先方への流通が規制されるようになるものの、同柱状の突起の頂面とニードルの先端面に設けられた凹部との間に隙間がある場合には、この隙間を介しての燃料の先方への流通も無視できない。この点、上記構成によれば、柱状の突起が、ニードル先端面の凹部に設けられた穴に挿入されるため、上記隙間による影響が実質的に解消され、上記プレートの突出部上面での燃料の先方への流通もより的確に規制されるようになる。

また通常、燃料噴射弁のニードルには、バルブボディに対して摺接されるニードルガイドが設けられており、このニードルガイドを通じて、バルブボディ内でのニードルの安定したリフト動作が保証されている。一方、プレートノズル構造を有する燃料噴射弁においてそのノズルから噴射される燃料量を精密に制御するためには、ニードルとバルブボディの先端に設けられるプレートとの間のクリアランスを均一に維持することが望ましい。このため、プレートノズル構造を採用する従来の燃料噴射弁では、ニードルガイドとバルブボディとの各寸法公差を高めることによって、同ニードルとプレートとの間のクリアランスの均一化を図るようにしている。この点、上記構成によれば、ニードル先端面の凹部に設けられた穴にプレートの突出部に設けられた突起が摺接される態様で挿入されるため、この摺接構造を通じてニードルに対するプレートの相対的な位置が保証されるようになる。すなわち、上述したニードルガイドとバルブボディとの各寸法公差についてはこれを緩和することが可能ともなる。

請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記柱状の突起は円柱状に形成されてなることをその要旨としている。
同構成によれば、プレートの突出部の中央部に設けられた柱状の突起が円柱状をなすことによって該突起の周面による指向性が解消され、上述のようなプレートの突出部上面での燃料の流通が各先方のノズルに関して均一に規制されるようになる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記ニードルの先端面の前記凹部が設けられた以外の部分は球面状に形成されてなり、前記バルブボディの先端の前記プレートが装着される部分には弁体たるニードルの先端部の前記球面状に形成された部分が着座される弁座が設けられてなることをその要旨としている。

同構成によれば、球面状に形成されたニードルの先端面がバルブボディの先端のプレートが装着される部分に設けられる弁座に当接されることによっていわば強制的に芯出しが行われるようになり、バルブボディ先端部とニードル先端部とのシール性がより的確に確保されるようになる。特に、請求項３に記載の発明にかかる燃料噴射弁にあっては、ニードルガイドとバルブボディとの各寸法公差を緩和した場合に、ニードルの振れに起因して、ニードルの先端面とバルブボディの弁座との間のシール性が低下するおそれがあるが、ニードル先端面のこのような球面形状によって、こうしたシール性の低下も好適に回避されるようになる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射弁において、前記プレートは同プレート面を底面とする有底円筒状に形成されてなり、その筒内周面が前記バルブボディの先端の外周面に嵌合された状態で、筒外周面から同バルブボディの先端の外周面に溶接されてなることをその要旨としている。

同構成によれば、有底円筒状に形成されたプレートの筒内周面がバルブボディの先端の外周面に嵌合された状態で溶接による固定が行われるため、製造が容易であるとともに、バルブボディに対しプレートを装着する精度も高められるようになる。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射弁を具体化した第１の実施形態について図１〜図６を参照して説明する。なお、本実施形態の燃料噴射弁は、前述のようにバルブボディの先端に設けられたプレートノズルを介して内燃機関に燃料を噴射供給するプレートノズル構造を有する燃料噴射弁である。

まず、図１を参照して、本実施形態にかかる燃料噴射弁の全体の構造について説明する。
図１に全体の縦断面構造を示すように、この燃料噴射弁は、そのバルブボディ１０の図中下方、すなわち先端側の端部にプレート２０を備えており、基本的には同プレート２０を底面とする略有底円筒状に形成されている。また、バルブボディ１０の内部にはニードル３０が配設されており、このニードル３０は、その基端部分がコイルスプリング４０によって付勢されることにより、通常時はその先端部分がバルブボディ１０の先端側に形成された弁座１１に着座している。なお、このニードル３０の先端部分から基端寄りに位置した部分には、バルブボディ１０の内周面に摺接される摺接面３３ａと、同バルブボディ１０の内周面との間に隙間ができるように平坦化された平坦面３３ｂとがそれぞれ形成されているニードルガイド３３が設けられている。すなわちこのニードル３０は、バルブボディ１０の内周面とニードルガイド３３の摺接面３３ａとの摺接によって、同バルブボディ１０に支承されている。また、バルブボディ１０の内周面とニードルガイド３３の上記平坦面３３ｂとの間に形成された隙間を通じて、バルブボディ１０の基端側に設けられた筒状部材１２から適宜の配管を介してバルブボディ１０に充填供給されている燃料の上記プレート２０側への流通が可能となっている。

一方、バルブボディ１０の内部には、そのほぼ中央部に、上記ニードル３０を軸方向に吸引するための電磁アクチュエータ５０が設けられている。この電磁アクチュエータ５０は、磁性体からなって、上記ニードル３０の基端側の部分に固定して設けられたアーマチャ５１と所定の通電に基づきこのアーマチャ５１を吸引する電磁コイル５２とにより構成されている。すなわち本実施形態の燃料噴射弁では、この電磁コイル５２への通電、すなわち同コイル５２の励磁によって弁座１１に着座しているニードル３０をコイルスプリング４０の付勢力に抗して離座、すなわちリフト動作させるようにしている。そして、ニードル３０のこのようなリフト動作を通じて、バルブボディ１０に充填供給されている燃料が圧力開放され、同バルブボディ１０の内周面とニードルガイド３３の上記平坦面３３ｂとの間の隙間を介してプレート２０に設けられているノズル（噴孔）２１から噴射される。その後、上記通電の遮断にともなってこの電磁コイル５２が消磁されれば、再び上記コイルスプリング４０の付勢力によってニードル３０は上記先端側に移動し、弁座１１に着座するようになる。すなわち、上記燃料の噴射も停止される。なお、こうした電磁コイル５２の励磁及び消磁の切り替えは、マイクロコンピュータを中心に構成された電子制御装置５３を通じて制御される。

図２は、バルブボディ１０の先端に取り付けられた上記プレート２０について、周辺部分と合わせてその拡大断面構造を示したものである。同図２に示されるように、このプレート２０もプレート面を底面とする略有底円筒状に形成されており、その筒内周面２０ａがバルブボディ１０の先端の外周面に嵌合された状態で、その筒外周面からバルブボディ１０の先端の外周面に対して溶接固定されている。

ここで、本実施形態の燃料噴射弁において、同プレート２０には、図２に明示されるように、その中央部にテーパ状の側壁２２ａを有してバルブボディ１０側に段状に突出する突出部２２が形成されている。そして、この突出部２２の側壁２２ａに対して、上記ノズル２１が同側壁２２ａのテーパ角θ１よりも小さいテーパ角θ２を有する態様にて穿設形成されている。同プレート２０単体の平面構造を図３に示すように、これらノズル２１は、上記側壁２２ａに放射状に形成されている。

一方、本実施形態の燃料噴射弁において、上記ニードル３０には、これも図２に明示されるように、その先端面に凹部３２が形成されている。ちなみに、同ニードル３０の先端面は、前記弁座１１の形状に対応して形成された傾斜面３１ａと、該傾斜面３１ａに連なる平坦面３１ｂとが形成されており、この平坦面３１ｂの中央部に、基端側ほど縮径する逆テーパ形状を有してこの凹部３２が形成されている。この凹部３２は、燃料噴射弁が閉弁状態、すなわちニードル３０が弁座１１に着座している状態のときに、プレート２０の突出部２２を覆い得る形状を有して形成されており、図４に、ニードル３０の先端部の正面構造を参考までに示す。

図５は、このような構造を有する本実施形態の燃料噴射弁について、燃料を噴射する際のプレート２０付近における燃料の流れを模式的に示したものである。同図５に示されるように、ニードル３０のリフト動作にともなって圧力解放され、プレート２０に衝突した燃料は、これらプレート２０及びニードル３０の上記形状を通じて、その流れ方向が同プレート２０の側壁２２ａに沿って指向された後、同側壁２２ａに対し上記テーパ角θ２にて穿設されたノズル２１により鋭角に振り戻されるかたちで同ノズル２１から噴射されることとなる。このため、噴霧の貫徹力が確実に低減されるようになる。また、突出部２２のテーパ状の側壁２２ａと側壁２２ａに上記態様で穿設されたノズル２１との協働による燃料の流れ方向のこうした鋭角方向への変化により、ノズル２１の開口部付近での燃料のキャビテーションや乱れが促進されることともなるため、噴霧の微粒化もさらに促進されるようになる。

図６は、このような本実施形態の燃料噴射弁が搭載された筒内噴射式のガソリン機関における噴霧態様を従来の一般的なプレートノズル構造を有する燃料噴射弁との対比のもとに示したものである。なお、図６では、本実施形態の燃料噴射弁が搭載された筒内噴射式のガソリン機関の噴霧態様を実線Ａで示すとともに、従来の燃料噴射弁が搭載された筒内噴射式ガソリン機関の噴霧態様を破線Ｂで示している。同図６に示されるように、従来の燃料噴射弁が搭載された筒内噴射式のガソリン機関にあっては、噴霧貫徹力の高さから、燃料の噴霧形態が噴射方向に延びる傾向にあるため、機関の燃焼室６０の側壁６１に燃料が付着しやすくなる。こうして燃焼室６０の側壁６１に燃料が付着するようなことがあると、エンジンオイルが希釈される等の不都合が生じることは「課題」の欄でも述べた通りである。これに対し、本実施形態の燃料噴射弁が搭載された筒内噴射式ガソリン機関にあっては、噴霧の微粒化のさらなる促進に併せて噴霧貫徹力も確実に低減されることから、その噴霧形態も噴射方向と直交する方向に広がる傾向を示すものの、噴霧方向への延びは的確に抑制されるようになる。このため、燃焼室６０の側壁６１に対する燃料の付着も好適に抑制されるようになる。

以上説明したように、本実施形態の燃料噴射弁によれば、以下のような効果が得られるようになる。
（１）プレート２０の中央部に、テーパ状の側壁２２ａを有してバルブボディ１０側に段状に突出する突出部２２を形成するとともに、この側壁２２ａに、同側壁２２ａに対しその穿設方向が側壁２２ａのテーパ角よりも小さいテーパ角θ２を有する態様で放射状にノズル２１を形成した。さらに、ニードル３０には、その平坦面３１ｂに、閉弁状態においてプレート２０の突出部２２を覆い得る形状の凹部３２を併せて形成した。これにより、ニードル３０のリフト動作にともなって圧力解放され、プレート２０に衝突した燃料は、その流れ方向が側壁２２ａに沿って指向された後、同側壁２２ａに対し上記角度にて穿設されたノズル２１により鋭角に振り戻されるかたちで同ノズル２１から噴射されることとなるため、噴霧の貫徹力は確実に低減されるようになる。また、上記テーパ状の側壁２２ａと該側壁２２ａに上記態様で穿設されたノズル２１との協働による燃料の流れ方向のこうした鋭角方向への変化により、ノズル２１の開口部付近での燃料のキャビテーションや乱れが促進されることともなるため、噴霧の微粒化もさらに促進されるようになる。したがって、コスト的に有利なプレートノズル構造を採りながら、低貫徹力と微粒化との好適な両立が図られるようになる。

（２）有底円筒状に形成されたプレート２０の筒内周面がバルブボディ１０の先端の外周面に嵌合された状態で溶接による固定が行われるようにした。このため、製造が容易であるとともに、バルブボディ１０に対しプレート２０を装着する精度も高められるようになる。
（第２の実施形態）
続いて、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射弁を具体化した第２の実施形態について図７，図８を参照して説明する。なお、この第２の実施形態も燃料噴射弁としての基本構造は先の図１に示した構造に準ずるものであり、ここでは先の図２に対応する図として、プレート２０周辺の拡大断面構造を図７に示している。また、この図７において、先の図２に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛し、以下では、両者の相違点を中心に説明する。

ニードル３０のリフト動作にともない圧力解放されてプレート２０に衝突した燃料が、その流れ方向が側壁２２ａに沿って指向された後、同側壁２２ａに対していわば鋭角方向に穿設されたノズル２１へと鋭角に導かれることは前述した。ただし、上記第１の実施形態にかかる燃料噴射弁にあっては、ニードル３０のリフト動作時、プレート２０の突出部２２の上面とニードルの凹部３２との間に隙間が形成されることになる。このため、ニードル３０のリフト動作にともなって、側壁２２ａに沿って指向された燃料の多くは、ノズル２１のうち、その流通方向の最も近い位置に設けられているノズル２１から噴射されるものの、同燃料の一部はそのまま側壁２２ａから突出部２２の上面へと流れ、その先方に設けられているノズル２１から噴射されようとする。このように、プレート２０の突出部２２の上面での燃料の自由な流通が生じ、同突出部２２の上面を流通した燃料が本来噴射されるべきノズル２１の先方に位置するノズル２１から噴射されるようなことがあると、上述した燃料の流れ方向の鋭角方向への変化が十分に得られなくなる懸念がある。そこで、本実施形態では、このようなニードル３０のリフト時におけるプレート２０の突出部２２の上面での燃料の先方への流通を規制することによって、上記燃料の流れ方向の鋭角方向への変化についてその維持を図るようにしている。

図７は上述のように、本実施形態の燃料噴射弁についてそのバルブボディ１０の先端にあたるプレート２０周辺の拡大断面構造を、また図８は、プレート２０単体の平面構造をそれぞれ示している。なお、ニードル３０の先端部の正面構造は、先の図４と同様である。

これら図７及び図８に示すように、本実施形態の燃料噴射弁では、そのプレート２０の突出部２２の中央部に、円柱状の突起２３を形成するようにしている。この突起２３は、燃料噴射弁が閉弁状態において、同突起２３の頂面とニードル３０の凹部３２との間に若干の隙間が形成されるような高さを有している。もしくは、ニードル３０の凹部３２の深さの調整を通じて、突起２３との間での同等の条件が満たされるようにしている。このような突起２３の配設により、突出部２２の側壁２２ａに沿って指向された燃料の一部の上記突出部２２の上面への流通は規制されるようになる。すなわち、同突出部２２の上面に至った燃料がその先方に設けられているノズル２１から噴射されてしまう等の不都合は抑制されるようになる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、先の第１の実施形態による前記（１），（２）の効果に加え、さらに以下の効果が得られるようになる。
（３）プレート２０の突出部２２の中央部に円柱状の突起２３をさらに形成することとした。このため、ニードル３０のリフト操作時におけるプレート２０の突出部２２の上面での燃料の先方への流通が規制されるため、上記燃料の流れ方向の鋭角方向への変化も好適に維持されるようになる。

（４）上記突起２３自体、これが円柱状に形成されていることから、同突起２３の周面による指向性が解消され、上述のようなプレート２０の突出部２２の上部での燃料の流通が各先方のノズル２１に関して均一に規制されるようになる。
（第３の実施形態）
続いて、本発明にかかる内燃機関の燃料噴射弁を具体化した第３の実施形態について図９，図１０を参照して説明する。なお、この第３の実施形態にかかる燃料噴射弁も、燃料噴射弁自体としての基本構造は先の図１に示した構造に準ずるものであり、ここでは先の図２あるいは図７に対応する図として、そのプレート周辺の拡大断面構造を図９に示している。また、この図９において、先の図２あるいは図７に示した要素と同一の要素にはそれぞれ同一の符号を付すことにより重複する説明を割愛し、以下では、主に第２の実施形態との相違点を中心に説明する。

上記第２の実施形態にかかる燃料噴射弁によれば、プレート２０の突出部２２の中央部に設けた円柱状の突起２３より、ニードル３０のリフト時における同プレート２０の突出部２２の上面での燃料の自由な流通は確かに規制されるようにはなる。ただし、同突起２３の頂面とニードル３０の平坦面３１ｂに設けられた凹部３２との間には、若干とはいえ、やはり隙間が生じるために、この隙間を介しての上記燃料の先方への流通も無視できない。そこで、本実施形態の燃料噴射弁では、このような隙間を介しての上記燃料の先方への流通についてもこれを的確に規制するようにしている。

図９は上述のように、本実施形態の燃料噴射弁についてそのバルブボディ１０の先端にあたるプレート２０周辺の拡大断面構造を、また図１０は、ニードル３０の先端部の正面構造をそれぞれ示している。なお、プレート２０単体の平面構造は、先の図８と同様である。

これら図９，図１０に示すように、本実施形態の燃料噴射弁では、そのニードル３０の凹部３２の中央部に断面円形状の穴３４を設けるとともに、プレート２０の突出部２２の中央部には、ニードル３０のリフト動作に際してその周面が上記穴３４の内周面に摺接される高さにて形成された円柱状の突起１２３を設けるようにしている。このような構造によれば、突起１２３が穴３４に挿入されるため、上記隙間による影響が実質的に解消され、プレート２０の突出部２２の上面での燃料の先方への流通もより的確に規制されるようになる。

ところで、本実施形態の燃料噴射弁でも、上記第１の実施形態の燃料噴射弁及び第２の実施形態の燃料噴射弁と同様に、バルブボディ１０の内周面とニードルガイド３３の摺接面３３ａとの摺接によって、ニードル３０が同バルブボディ１０に支承されている。そして、このようなニードルガイド３３を通じて、バルブボディ１０内でのニードル３０の安定したリフト動作が保証されている。一方、これらプレートノズル構造を有する燃料噴射弁において、そのノズル２１から噴射される燃料量を精密に制御するためには、ニードル３０とバルブボディ１０の先端に設けられるプレート２０との間のクリアランスを均一に維持することが望ましい。このため、プレートノズル構造を採用する燃料噴射弁では通常、このようなニードル３０とプレート２０との間のクリアランスの均一化を図るために、ニードルガイド３３とバルブボディ１０との各寸法公差を高めることによって、同ニードル３０とバルブボディ１０との間のクリアランスの均一化を図るようにしている。

この点、本実施形態の燃料噴射弁にあっては、上記ニードル３０の凹部３２に設けられた穴３４にプレート２０の突出部２２に設けられた突起１２３が摺接される態様で挿入されるため、この摺接構造を通じてニードル３０に対するプレート２０の相対的な位置が保証されるようになる。すなわち、上述したニードルガイド３３とバルブボディ１０との各寸法公差についてはこれを緩和することが可能ともなる。

以上詳述したように、本実施形態によれば、先の第１の実施形態による前記（１），（２）の効果、及び第２の実施形態による（３），（４）の効果に加え、さらに以下の効果が得られるようになる。

（５）ニードル３０の凹部３２の中央部に断面円形状の穴３４を設けるとともに、プレート２０の突出部２２の中央部に、ニードル３０のリフト動作に際してその周面が上記穴３４の内周面に摺接される高さにて形成される円柱状の突起１２３を設けることとした。これにより、突起１２３が穴３４に挿入されるため、同突起２３の頂面と凹部３２との隙間による影響が実質的に解消され、上記プレート２０の突出部２２上面での燃料の先方への流通もより的確に規制されるようになる。

（６）ニードル３０の穴３４にプレート２０の突起１２３が摺接される態様で挿入されるため、この摺接構造を通じてニードル３０に対するプレート２０の相対的な位置が保証されるようになる。すなわち、上述したニードルガイド３３とバルブボディ１０との各寸法公差についてこれを緩和することが可能ともなる。
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。

・上記各実施形態では、ニードル３０の先端面が、傾斜面３１ａと、該傾斜面３１ａに連なる平坦面３１ｂを有するとともに、この平坦面３１ｂの中央部に上記凹部３２が設けられる形状としている。これに代えて、例えば図１１に示すように、上記凹部３２が設けられる部分以外の部分が球面状からなる曲面２１３を有する態様にて同ニードル３０を形成するようにしてもよい。ニードル３０のこのような先端形状によれば、同ニードル３０先端部の上記弁座１１への着座時には、いわば強制的に芯出しが行われるようになり、バルブボディ１０の先端部とニードル３０の先端部とのシール性がより的確に確保されるようになる。特に、第３の実施形態にかかる燃料噴射弁にあって、上記ニードルガイド３３とバルブボディ１０との各寸法公差を緩和した場合には、ニードル３０の振れに起因して、ニードル３０の先端面とバルブボディ１０の弁座１１との間のシール性が低下するおそれがあるが、ニードル３０のこのような先端形状（球面形状）によって、こうしたシール性の低下も好適に回避されるようになる。

・上記第２の実施形態あるいは第３の実施形態では、突起２３あるいは突起１２３を円柱状に形成したが、四角柱状や六角柱状等の多角柱状に形成するようにしてもよい。要は、上記突起２３あるいは突起１２３が、プレート２０の突出部２２の上面での燃料の先方への流通を規制し得るものであればよい。

・上記実施形態では、バルブボディ１０にプレート２０を嵌合した上で、これらを溶接固定することとしたが、その他、例えばプレート２０の側面、或いは底面からバルブボディ１０に向けてねじを螺入することによってバルブボディ１０にプレート２０を締結固定するようにしてもよい。さらには、バルブボディ１０の先端の外周面に雄ねじからなるねじ山を形成するとともに、このねじ山に対応する雌ねじからなるねじ山をプレート２０の筒内周面２０ａに形成し、バルブボディ１０に対するプレート２０の螺合によってこれらバルブボディ１０とプレート２０との締結固定を図るようにしてもよい。これらによっても、ニードル３０とプレート２０との間のクリアランスの均一化を維持しつつ、それら組み付け（製造）に際しての利便を図ることはできる。

本発明にかかる燃料噴射弁の第１の実施の形態についてその断面構造を示す断面図。 同第１の実施形態の燃料噴射弁についてその先端部分にあたるプレート周辺の拡大断面構造を示す断面図。 同第１の実施形態の燃料噴射弁についてプレート単体の平面構造を示す平面図。 同第１の実施形態の燃料噴射弁についてニードル先端部の正面構造を示す正面図。 同第１の実施形態の燃料噴射弁についてそのプレートのノズル付近における燃料の流れを模式的に示す一部拡大断面図。 筒内噴噴射式のガソリン機関に同第１の実施形態の燃料噴射弁を搭載した際の燃料の噴霧状態と従来のプレートノズル構造を有する燃料噴射弁とを搭載した際の燃料の噴霧状態とを比較して模式的に示す略図。 本発明にかかる第２の実施形態の燃料噴射弁についてその先端部分にあたるプレート周辺の拡大断面構造を示す断面図。 同第２の実施形態の燃料噴射弁についてプレート単体の平面構造を示す平面図。 本発明にかかる第３の実施形態の燃料噴射弁についてその先端部分にあたるプレート周辺の拡大断面構造を示す断面図。 同第３の実施形態の燃料噴射弁についてニードル先端部の正面構造を示す正面図。 本発明にかかる燃料噴射弁の他の実施形態についてその先端部分にあたるプレート周辺の拡大断面構造を示す断面図。

符号の説明

１０…バルブボディ、１１…弁座、１２…筒状部材、２０…プレート、２０ａ…筒内周面、２１…ノズル、２２…突出部、２２ａ…側壁、２３，１２３…突起、３０…ニードル、３１ａ…傾斜面、３１ｂ，３３ｂ…平坦面、３２…凹部、３３…ニードルガイド、３３ａ…摺接面、３４…穴、４０…コイルスプリング、５０…電磁アクチュエータ、５１…アーマチャ、５２…電磁コイル、５３…電子制御装置、６０…燃焼室、６１…燃焼室の側壁、２１３…曲面。

Claims (6)

1. 燃料の噴孔となる複数のノズルを有するプレートがバルブボディの先端に設けられ、同バルブボディ内にリフト可能に支持された弁体たるニードルのリフト動作に伴い、バルブボディに充填供給される燃料を前記プレートに設けられたノズルを介して内燃機関に噴射供給する内燃機関の燃料噴射弁において、
   前記プレートはその中央部にテーパ状の側壁を有してバルブボディ側に段状に突出する突出部を有するとともに、前記ノズルは同プレートの前記突出部に至るテーパ状の側壁に対しその穿設方向が同側壁のテーパ角よりも小となる態様にて、前記突出部の平坦面の外周部に放射状に設けられてなり、前記ニードルにはその先端面に、閉弁状態において前記プレートの突出部を覆い得る形状の凹部が設けられてなる
   ことを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
2. 前記ニードルの先端面に設けられた凹部と対向する前記プレートの突出部の中央部には柱状の突起が設けられてなる
   請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
3. 前記ニードルの先端面に設けられた凹部の前記柱状の突起と対向する部分には同突起が挿入される穴が設けられてなり、前記柱状の突起は、前記ニードルのリフト動作に際してその周面が前記穴の内周面に摺接される高さにて形成されてなる
   請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
4. 前記柱状の突起は円柱状に形成されてなる
   請求項２又は３に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
5. 前記ニードルの先端面の前記凹部が設けられた以外の部分は球面状に形成されてなり、前記バルブボディの先端の前記プレートが装着される部分には弁体たるニードルの先端部の前記球面状に形成された部分が着座される弁座が設けられてなる
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
6. 前記プレートは同プレート面を底面とする有底円筒状に形成されてなり、その筒内周面が前記バルブボディの先端の外周面に嵌合された状態で、筒外周面から同バルブボディの先端の外周面に溶接されてなる
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射弁。

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