JP5766317B1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射される燃料の微粒化促進と、吸気通路やシリンダ内壁への燃料付着抑制を両立させる。【解決手段】噴孔プレートは、弁座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し、噴孔プレート中央部に下流側に突出する凸部を設け、噴孔は弁座の最小内径である弁座開口部より弁座軸心側かつ凸部より外側に配置され、噴孔を弁座軸心に対して垂直に投影したとき、噴孔群を構成する噴孔間の間隔を、２方向の集合噴霧の噴射方向を互いに線対称に分割する軸と噴孔群のうち最も外側の噴孔の間隔よりも狭くし、弁座軸心と噴孔入口部中心を結ぶ直線に対する噴孔入口部と出口部を結ぶ直線の傾きを外側噴孔よりも内側噴孔の方が小さくなるようにし、噴孔の傾斜角を外側噴孔よりも内側噴孔の方が大きくなるようにし、外側噴孔の噴孔長さと噴孔径の比を１未満とする。【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の促進と吸気ポートへの燃料付着抑制の両立を図った燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車の内燃機関などの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。特に、燃料噴霧の微粒化については各種の検討がなされており、例えば、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部を配置し、かつ噴孔直上のキャビティ流路面積を急激に縮小するようにすることにより、噴孔入口における突入角が大きい燃料流れを促進し、微粒化するようにしたものがある。（例えば特許文献１を参照。）

また、集合噴霧の形状をバタフライ状にすることで、各噴孔からの噴霧が程よく干渉し、噴霧同士に互いに引き合う流体力学的力が生じ、各噴霧の面積を拡大させることで微粒化を図ったものがある(特許文献２)。

特開２００７−１００５１５号公報 特開２０１２−１６７５６４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。又、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ほとんどであり、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になり、吸気ポート内壁面への燃料噴霧の付着抑制が要求される。
その一方で、燃費向上、排ガス低減のため、燃料噴霧の微粒化が要求される。微粒化の手段としては、広角噴霧(すなわち低ペネトレーション噴霧)にするのが効果的であるが、吸気ポートへの燃料噴霧付着を抑制するためには狭角噴霧(すなわち高ペネトレーション噴霧)とする必要があるため、噴霧角の操作だけでは、微粒化と狭角、高ペネトレーション噴霧の両立は難しい状況にある。

また吸気ポートは、吸気タンブル流れを強化するため、天地方向に湾曲している場合が殆どであり、その場合、吸気ポートの天地方向において、直進する噴霧と湾曲する吸気ポート内壁面との隙間の確保が難しく、吸気ポートの天井内壁面に噴霧が付着しやすい問題がある。よって、集合噴霧を形成する噴孔群のうち外側の噴孔については、微粒化を図りつつも吸気ポート内の天地方向への広がりが小さい噴霧が求められる。
特許文献１に示された燃料噴射弁において、二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、複数の噴孔で二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が、このとき噴孔同士を広い間隔をあけて配置した場合、弁座軸心に直交する平面に投影される噴孔の向きは、弁座軸心からの放射方向に対して所定の角度を有するため、弁座シート部から噴孔入口に向かう燃料流れの主流を前記平面に投影したとき、燃料流れの主流に対して噴孔方向が正対しないため、燃料が噴孔の内壁に衝突後、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できず、効率よく燃料の液膜化ができずに
噴霧を微粒化し難い問題があった。

一方で、噴孔の向きが燃料流れの主流と正対するように噴孔をそれぞれの集合噴霧の方向に偏らせて配置した場合、噴孔間の間隔が狭くなってしまうため、噴射した直後に液膜が分裂する前の段階で液膜同士が干渉してしまい、噴霧の微粒化が阻害される問題があった。また、噴孔群のうち外側の噴孔を燃料流れの主流と正対させると、外側の噴孔からの噴霧は吸気ポート内の天地方向へ広がってしまうため、吸気ポートへの燃料付着が生じやすくなる問題があった。

特許文献２に示された燃料噴射弁の場合、特許文献２内の図１０で示すようなバタフライ状の噴霧を形成することで、各噴孔からの噴霧が程よく干渉し、噴霧同士に互いに引き合う流体力学的力が生じ、各噴霧の面積を拡大させることで微粒化を図っている。しかし、噴霧が広がった結果吸気ポートへの燃料付着が生じやすくなってしまう問題がある。

又、通常の噴射タイミングは排気行程時(すなわち吸気バルブ閉弁時)であり、比較的高温な吸気バルブに噴霧を付着させる事で燃料の気化を図るが、近年では吸気行程時(すなわち吸気バルブ開弁時)に噴射することで噴霧をシリンダ内に直入させ、シリンダ内で噴霧を気化させることでシリンダ内を冷却し、耐ノック性向上を図ったエンジンがある。吸気行程で噴射し噴霧が燃焼室内へ直入した場合を考えると、バタフライ状の噴霧形状では図５（ｂ）で示すようにシリンダ内壁面に付着し易くなるという問題と、円筒形の燃焼室内に対して噴霧の分布が非均一であるため混合気の均質性の問題がある。よって、噴霧形状は図５（ｄ）のような形が望ましい。

この発明に係わる燃料噴射弁は、円弧状の先端部を有し弁座を開閉する弁体、この弁体の下流側に装着された噴孔プレート、及びこの噴孔プレートに設けた複数の噴孔を有し、この複数の噴孔により編成された噴孔群によって集合噴霧を噴射する燃料噴射弁であって、上記噴孔プレートは、上流側端面に、弁座シート面を下流側に向かって縮径延長した仮想円錐面と交差する仮想円が形成されると共に、中央部に、弁体先端部の円弧状面に倣って平行に等間隙をおいて外方へ突出し且つ閉弁時に上記弁体の最先端部を上記上流側端面の延長面上に位置させる凸部が設けられ、上記各噴孔は、上記噴孔プレートにおいて上記弁座の最小内径である弁座開口部より弁座軸心側で且つ上記凸部より外側の上記仮想円部分に配置され、複数の上記噴孔において、少なくとも３以上の噴孔を１グループとする噴孔群が編成されると共に、この噴孔群は、上記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上記弁座軸心を通る所定の直径線Ｙに対して、上記噴孔群の集合噴霧の噴射方向が互いに線対称となるように配置され、上記噴孔群において、上記直径線Ｙと、この直径線Ｙと隣接する外側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ直線Ｐａとが成す角度をβとし、且つ互いに隣接する噴孔の各入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ２直線Ｐｎ，Ｐｎ+１が成す角度をθnとしたとき、β＞θｎの関係とし、上記直径線Ｙに隣接する外側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心とを結んだ直線Ｐｎ+１と，この外側噴孔の入口部中心１４ａと出口部中心１４ｂを結んだ直線Ｑｎ+１とが成す角度をγaとし、且つ上記噴孔群の内側に位置する内側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ直線Ｐｎと、上記内側噴孔の各入口部中心１４ａと各出口部中心１４ｂとを結
んだ直線Ｑｎとが成す角度をγｂとしたとき、γａ＞γｂの関係とし、上記外側噴孔の噴孔長さをＬａとし、且つ噴孔径をＤａとしたとき、Ｌａ／Ｄａ＜１の関係とし、上記噴孔プレートの板厚方向に対する上記外側噴孔の傾きで定義される噴孔傾斜角をαａとし、且つ上記内側噴孔の噴孔傾斜角をαbとしたとき、αａ＜αｂの関係としたものである。

この発明の燃料噴射弁は、下流側へ向かうにつれて縮径する弁座シート面１２ｂ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噴孔プレートを配置し、前記噴孔は前記弁座の最小内径である弁座開口部より弁座軸心側に配置されている。これにより、弁座シート部から噴孔へ流入する燃料は噴孔内壁に沿って押し広げられることで薄膜化し、噴射後に微粒化され易くなる。

さらに、弁座シート部から噴孔へ向かう燃料流れに対し噴孔の向きを正対させることで、燃料が噴孔の内壁に衝突後、噴孔の内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強くなるため、内側噴孔の捻り角γbを小さくすることで、内側噴孔においては前述したような働きによって微粒化が良好になる。
このとき、噴孔の傾斜角αnが大きいほど噴孔入口の角部が鋭角になり、噴孔入口での燃料剥離が発生し易くなる。
剥離した燃料流れは扁平な形状となるため、噴孔内壁に衝突した際に液膜が広がりやすくなる。よって、内側噴孔においては傾斜角αbを大きくすることで噴霧は微粒化される。

一方で、噴孔群内で任意の噴孔の入口部中心と弁座軸心を結んだ直線Ｐｎと、噴孔群内で前記任意の噴孔に隣接する噴孔の入口部中心と弁座軸心を結んだ直線Ｐｎ+１が成す角をθnとし、外側噴孔の入口部中心と弁座軸心を結んだ直線ＰａとＹ軸が成す角をβとしたとき、β＞θnとすることで、外側噴孔には弁座シート部から流入する流れに加えて、外側噴孔よりもピッチ角が大きい方向(Ｙ軸方向)からも燃料が流入する。

ここで、外側噴孔の捻り角γaを所定の角度で傾斜させれば、図６に示すように外側噴孔内壁に沿ってスワール流れ２４が生じ、これをスムーズに噴射できる。このとき外側噴孔の噴孔径に対して噴孔長さが長すぎると、噴孔長さに比例して圧損が増大し、流速が低下し、粒径が悪化してしまう。そこで外側噴孔の噴孔長さをＬａ、噴孔径をＤａとしたときにＬａ/Ｄａ<１とすることで、外側噴孔から噴射された噴霧は微粒化が良好になる。

ここで外側噴孔の傾斜角を小とすれば、外側噴孔の噴孔長さＬａが小さくなるため、Ｌａ/Ｄａの値を小さくさせることが出来る。よって以上の関係を満たすために、外側噴孔の傾斜角αaと内側噴孔の傾斜角αbの関係をαa＜αb、外側噴孔の捻り角γaと内側噴孔の捻り角γbの関係をγa＞γbとすることで、外側噴孔と内側噴孔のそれぞれにおいて微粒化が良好となる。

また、外側噴孔にある程度の捻り角を持たせることで、噴孔の向きが燃料流れの主流と正対するように噴孔を集合噴霧の方向に偏らせて配置させる必要が無いため、噴孔間の間隔をある程度確保する事が出来る。よって、各噴孔から噴射された液膜同士が噴射直後に干渉することによる、微粒化の悪化を避けることができる。
また、β＞θnとしたことで、内側噴孔と隣り合う噴孔の間隔が小さくなるため、内側噴孔では噴孔の傾斜方向に対し側面方向からの燃料流入を抑えることができる。

さらに、弁体先端部とほぼ平行に下流側に突出する凸部を前記噴孔プレート中央部に設け、噴孔は前記噴孔プレート中央部の凸部より外側に配置されていることで、弁座シート部１２ａから内側噴孔へ直接向かう燃料の流れは、図３で示すように弁座軸心方向からの燃料流れの下に潜り込むことで、噴孔へ直接向かう流れと、弁座軸心から噴孔へ向かう流れが直接衝突する事を抑えることが出来る。

以上のように、微粒化を阻害するような噴孔周囲の流れは抑制されるため、内側噴孔の噴霧の微粒化は強化される。さらに、外側噴孔から噴射された噴霧は図７、図８のように扁平な形状となるから、Ｙ軸方向へ噴霧が広がらないため、吸気通路への燃料付着が生じ難くなっている。さらに、この噴霧が壁となって内側噴孔から噴射される噴霧の側面方向の過剰な広がりを抑制する事が出来る。ただし、噴射直後の干渉ではなく、噴霧が微細化された後での干渉でもこの効果を得る事が出来るため、微粒化には影響しない。

よって、外側噴孔と内側噴孔から噴射されて形成される集合噴霧は、図７、図８のようになり、シリンダ内壁に燃料が付着しにくく、良質な混合気形成に対し有利な噴霧形状となっている。

以上のようにこの発明の燃料噴射弁では、吸気通路やシリンダ内壁への噴霧の付着抑制を図りつつも、内側噴孔と外側噴孔のそれぞれにおいて微粒化を図ることができる。また、閉弁状態において前記弁体の先端部上に前記噴孔プレート上流側平面の延長が交差するように弁体先端部とほぼ平行に下流側に突出する凸部を前記噴孔プレート中央部に設けたことで、弁体と弁座と噴孔プレートに囲まれる体積が小さくなり、閉弁時に噴孔上流部に堆積する燃料が減ることから、負圧下における燃料噴射量の増加を抑えることができる。

この発明の実施の形態１における燃料噴射弁を示す正断面図である。 この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の閉弁時の状態を示した断面図で、（ａ）は正断面図、（ｂ）は図（ａ）中の矢印Ｃ方向から見た平面図である。 この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の開弁時の状態を示した断面図である。 この発明の実施の形態１における燃料噴射弁噴孔の形状及び位置関係を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は図（ａ）中の矢印Ｅ方向から見た断面図、（ｃ）は矢印Ｆ方向から見た断面図である。 （ａ）は特許文献２の燃料噴射弁のシリンダ内での噴霧形状を示した説明図、（ｂ）はこの発明の実施の形態１における燃料噴射弁のシリンダ内での噴霧形状を示した説明図である。 この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の噴孔上流側流れと噴孔内に生じる流れを示した説明図である。 この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の噴射後の噴霧形状を示した説明図である。 図７に対し、噴孔数を変えた場合の説明図である。 この発明の実施の形態２における燃料噴射弁噴孔の形状及び位置関係を示した図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は図（ａ）中の矢印Ｇ方向から見た断面図、（ｃ）は矢印Ｈ方向から見た断面図である。

この発明の内燃機関用燃料噴射弁の基本構成は、噴射される燃料の微粒化促進と、吸気通路やシリンダ内壁への燃料付着抑制を両立することを目的とし、噴孔プレートは、弁座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、弁体先端部とほぼ平行に下流側に突出する凸部を前記噴孔プレート中央部に設け、噴孔は弁座の最小内径である弁座開口部より弁座軸心側かつ噴孔プレート中央部の凸部より外側に配置され、前記集合噴霧は少なくとも３つ以上の噴孔により構成される噴孔群から噴射される噴霧によって形成されており、噴孔を弁座軸心に対して垂直に投影したとき、噴孔群を構成する噴孔間の間隔を、２方向の集合噴霧の噴射方向を互いに線対称に分割する軸と噴孔群のうち最も外側の噴孔の間隔よりも狭くし、さらに弁座軸心と噴孔入口部中心を結ぶ直線に対する噴孔入口部と出口部を結ぶ直線の傾きを外側噴孔よりも内側噴孔の方が小さくなるようにし、プレート板厚方向に対する噴孔の傾斜角を外側噴孔よりも内側噴孔の方が大きくなるようにし、外側噴孔の噴孔長さと噴孔径の比を1未満とするものである。
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。

実施の形態１．
図１〜図６に基づいて実施の形態１における燃料噴射弁を説明する。
図１において、１は燃料噴射弁を示しており、４は、ソレノイド装置、５は、磁気回路のヨーク部分であるハウジング、６は、磁気回路の固定鉄心部分であるコア、７は、コイル、８は、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア、９は、弁装置であり、弁装置９は、弁体１０と弁本体１１と弁座１２で構成されている。
弁本体１１は、コア６の外形部に圧入後、溶接されている。アマチュア８は、弁体１０に圧入後、溶接されている。弁座１２には、噴孔プレート１３が溶接部１３ａで弁座下流側に結合された状態で、弁本体１１に挿入後、溶接部１３ｂで結合されている。噴孔プレート１３には、板厚方向に貫通する複数の噴孔１４が設けられている。

上記構成よりなる燃料噴射弁の基本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、燃料噴射弁のコイル７に電流が通電され、アマチュア８、コア６、ハウジング５、弁本体１１で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア８は、コア６側へ吸引動作し、アマチュア８と一体構造である弁体１０が弁座シート部１２ａから離れて隙間が形成されると、燃料は、弁体１０の先端部に溶接されたボール１５（弁体先端部）の面取部１５ａから弁座シート部１２ａと弁体１０の隙間を通って、複数の噴孔１４からエンジン吸気管に噴射される。

エンジンの制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル７の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して弁体１０を閉弁方向に押している圧縮ばね１６により弁体１０と弁座シート部１２ａ間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。
弁体１０は、アマチュア側面８ａで弁本体１１とのガイド部と摺動し、閉弁状態ではアマチュア上面８ｂがコア６の下面と当接する。

次に、複数の噴孔１４から２方向へ集合噴霧を噴射する、この実施の形態１における燃料噴射弁の構成について説明する。
この実施の形態１では、図２〜６に示すように、噴孔プレート１３は、下流側へいくにつれて縮径する弁座シート面１２ｂを下流側へ延長した仮想円錐面１２ｄと噴孔プレート１３の上流側端面とが交差して仮想円１８を形成するように配置されている。
又、噴孔プレート１３の中央部には、弁体１０の先端部であるボール１５の円弧状面１５ｂに倣ってほぼ平行に等間隙をおいて下流側（外方）へ突出し、且つ閉弁時に弁体１０の最先端部（ボール１５の円弧状面１５ｂ）を、噴孔プレート１３の上流側端面の延長面上に位置させる円弧状の噴孔プレート凸部１７が設けられている。

又、各噴孔１４は、噴孔プレート１３において弁座１２の最小内径である弁座開口部１９より弁座軸心１２ｃ側で且つ噴孔プレート凸部１７より外側の仮想円部分に配置され、複数の噴孔１４において、少なくとも３以上の噴孔（この実施の形態１では４個）を１グループとする２方向の噴孔群１４Ｇが編成されると共に、この両噴孔群は、噴孔１４を弁座軸心１２ｃに直交する平面に対して垂直に投影したとき弁座軸心１２ｃを通り前記２方向の噴霧の噴射方向を対称に分割する直径線Ｙに対して、２噴孔群の集合噴霧の噴射方向が互いに線対称となるように配置されている。

ここで、以下で使用する各角度について、次の通り定義する。
γn：直線Ｐｎと、任意の噴孔１４の入口部中心１４ａと出口部中心１４ｂを結んだ直線Ｑｎが成す角(捻り角)。
γａ：直径線Ｙに隣接する外側噴孔２１の入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃとを結んだ直線Ｐｎ+１と，この外側噴孔２１の噴孔の入口部中心１４ａと出口部中心１４ｂを結んだ直線Ｑｎ+１とが成す角度。
γｂ：内側噴孔２０の入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃを結んだ直線Ｐｎと、内側噴孔２０の入口部中心１４ａと各出口部中心１４ｂとを結んだ直線Ｑｎとが成す角度。
β：直径線Ｙと、この直径線Ｙと隣接する外側噴孔２１の入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃを結んだ直線Ｐａとが成す角度。
θｎ：噴孔群内において、互いに隣接する噴孔１４の各入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃを結んだ２直線Ｐｎ+１とＰｎが成す角度。
αｎ：噴孔プレート１３の板厚方向に対する外側噴孔２１の傾きで定義される噴孔傾斜角。
αａ：外側噴孔２１の噴孔傾斜角。
αｂ：内側噴孔２０の噴孔傾斜角。

００２７に記述のように，噴孔１４が弁座開口部１９より弁座軸心側に配置されることにより、弁座シート部から噴孔へ流入する燃料流れ２２は、噴孔内壁に衝突し、噴孔内壁に沿って押し広げられることで薄膜化され、噴射後に微粒化され易くなる。このとき、弁座シート部１２ａから噴孔１４へ向かう燃料流れ２２に対し噴孔１４の向きを正対させることで、燃料が噴孔の内壁に衝突後、液膜を広げようとする流れが強くなるため、噴孔１４の内壁に沿って燃料を効率よく広げることが出来る。

すなわち、直線Ｐｎと、任意の噴孔１４の直線Ｑｎが成す鋭角として定義される捻り角γを小さくすればよい。ここで図４にて示す内側噴孔２０の捻り角γｂを小さくすることで、内側噴孔２０においては、前述したような働きによって燃料が良好に微粒化され効率よく薄膜化される。

さらに、噴孔１４の噴孔プレート板厚方向に対する傾きで定義される噴孔傾斜角αnが大きいほど噴孔入口の角部が鋭角になり、噴孔入口で燃料剥離が発生し易くなる。剥離した燃料流れは、扁平な形状となって噴孔内壁に衝突するため、衝突の際に液膜が広がり燃料が薄膜化されやすくなる。ここで内側噴孔２０の傾斜角αbを大とすることで、内側噴孔２０からの噴霧の微粒化を強化させることが出来る。

又、噴孔群内で任意の噴孔１４の入口部中心と弁座軸心を結んだ直線Ｐｎと、噴孔群内で任意の噴孔１４に隣接する噴孔の入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃを結んだ直線Ｐｎ+１が成す角をθnとし、外側噴孔２１の入口部中心１４ａと弁座軸心１２ｃを結んだ直線ＰａとＹ軸が成す角をβとしたときβ＞θnとすることで、外側噴孔２１には、図６に示すように弁座シート部１２ａからの燃料流れ２２に加えて、外側噴孔２１よりもピッチ角が大きい方向(Ｙ軸方向)からの燃料流れ２３ａによっても流入する。

そこで、外側噴孔２１の捻り角γaを燃料流れ２２と２３ａが噴孔内壁にスムーズに沿うように所定の角度で傾斜させれば、図６に示すように外側噴孔２１の内壁に沿ってスワール流れ２４が発生し、これをスムーズに噴射できる。このとき外側噴孔２１の噴孔径に対して噴孔長さが長すぎると、噴孔長さに比例して圧損が増大し、流速が低下し、粒径が悪化してしまう。

ここで外側噴孔２１の噴孔長さをＬａとし、且つ噴孔径をＤａとしたとき、
Ｌａ／Ｄａ＜１とすることで、外側噴孔２１から噴射された噴霧２５（図７）は、微粒化が良好になる。このとき外側噴孔２１の傾斜角αaを小とすれば、外側噴孔２１の噴孔長さＬａが小さくなるため、Ｌａ／Ｄａの値を小さくさせることが出来る。

よって以上の関係を満たすために、外側噴孔２１の傾斜角αaと内側噴孔２０の傾斜角αbの関係をαa＜αb、外側噴孔２１の捻り角γaと内側噴孔２０の捻り角γbの関係をγa＞γbとすることで、図７に示すように外側噴孔２１の噴霧２５と内側噴孔２０の噴霧２６のそれぞれにおいて微粒化が良好となる。

又、外側噴孔２１に、ある程度の捻り角γｎを持たせることで、噴孔１４の向きが燃料流れの主流と正対するように外側噴孔２１を集合噴霧の方向に偏らせて配置させる必要が無いため、噴孔１４間の間隔をある程度確保する事が出来る。よって、各噴孔から噴射された液膜同士が噴射直後に干渉することによる、微粒化の悪化を避けることができる。

又、β＞θnとすることで、各噴孔間のピッチ円周方向の間隔は狭くなるため、内側噴孔２０では、内側噴孔２０へのピッチ円周方向（隣接する噴孔からの方向）からの燃料流れ２３ａによる流入を抑えることができる。
さらに、噴孔プレート１３は、上流側端面に、弁座シート面１２ｂを下流側に向かって縮径延長した仮想円錐面１２ｄと交差する仮想円１８が形成されると共に、中央部に、弁体１０の先端部の円弧状面１５ｂに倣って平行に等間隙をおいて外方へ突出し且つ閉弁時に弁体の最先端部を上流側端面の延長面上に位置させる凸部１７が設けられ、噴孔１４は、噴孔プレート１３において弁座１２の最小内径である弁座開口部より弁座軸心１２ｃ側で且つ凸部１７より外側の仮想円部分に配置されていることによって、弁座シート部１２ａから内側噴孔２０へ直接向かう燃料の流れ２２は、弁座軸心方向からの燃料流れ２３ｂ（図３）の下に潜り込むことで、噴孔へ直接向かう流れ２２と、弁座軸心１２ｃから噴孔１４へ向かう流れ２３ｂが直接衝突する事を抑えることが出来る。

このように、微粒化を阻害するような噴孔周囲の流れ、すなわち弁座シート部１２ａから内側噴孔２０へ直接向かう燃料の流れ２２を阻害するような噴孔周囲からの流れは、抑制されるため、内側噴孔２０の噴霧２６の微粒化は強化される。又、外側噴孔２１から噴射された噴霧２５は、扁平な形状となるから、Ｙ軸方向へ噴霧が広がらないため、吸気通路への燃料付着が生じ難くなっている。
さらに、この噴霧が壁となって内側噴孔２０から噴射される噴霧２６の側面方向の過剰な広がりを抑制する事が出来る。ただし、噴射直後の干渉ではなく、噴霧が微細化された後での干渉でもこの効果を得る事が出来るため、微粒化には影響しない。

よって、外側噴孔２１と内側噴孔２０から噴射されて形成される集合噴霧２７は、図７、図８で示すような形状となり、シリンダ内壁に燃料が付着しにくく、良質な混合気形成に対し有利な噴霧形状となっている。

以上のように、この発明の燃料噴射弁では、噴霧の吸気通路やシリンダ内壁への付着抑制を図りつつも、内側噴孔２０と外側噴孔２１のそれぞれにおいて微粒化を図ることができる。また、閉弁状態において弁体１０の先端部上に噴孔プレート上流側平面の延長が交差する交点２９を持つように弁体先端部とほぼ平行に下流側に突出する噴孔プレート凸部１７を噴孔プレート中央部に設けたことで、弁体１０と弁座１２と噴孔プレート１３に囲まれる体積が小さくなり、閉弁時に噴孔上流部に堆積する燃料が減ることから、負圧下における燃料噴射量の増加を抑えることができる。
以上の実施の形態１は、噴孔数が８の場合を例に挙げて示したが、図９に示すように噴孔数を６に変えても同様の効果を得ることが出来る。

実施の形態２．
図９に基づいて実施の形態２における燃料噴射弁を説明する。
実施の形態１で述べたように、外側噴孔で良好な噴霧を得るためには、外側噴孔２１の噴孔長さをＬａ、噴孔径をＤａとしたときにＬａ／Ｄａ＜1とする必要があるが、実際には強度確保のために噴孔プレート１３の板厚には制約があるという問題や、所望する流量を得るために噴孔径には制約があるという問題があり、理想的なＬａ／Ｄａの値に設定できない場合が考えられる。

そこで、図９で示すように、外側噴孔部に対し噴孔プレート１３の下流側に、減肉部２８を設けると、噴孔プレート全体としては必要な強度を保ちつつも、外側噴孔２１のＬａ／Ｄａを低減させられるので、微粒化性能を得ることが出来る。
このとき、減肉部２８は、噴孔出口部全てを含むように配置することで、減肉部２８に対する外側噴孔出口部の位置ずれを許容できるため、減肉部２８と外側噴孔２１の相対的な位置関係のずれによる噴霧ばらつきを無くすことが出来る。さらに、減肉部２８を円柱形状とし鍛圧加工により成形することで、減肉部２８の位置ずれや深さのばらつきを小さく、かつ低コストで加工することが出来る。

実施の形態３．
実施の形態１で述べたように、内側噴孔２０においては、燃料剥離及び噴孔内壁への燃料衝突による燃料の薄膜化を図り、外側噴孔２１においては、スワール流れ２４による燃料の薄膜化を図っている。ここで、内側噴孔２０においては、下流側からプレス加工を実施して噴孔を形成することで、噴孔入口部が鋭角になることから燃料の薄膜化を強化することができる。外側噴孔２１においては、上流側からプレス加工を実施して噴孔を形成することで、噴孔入口部にはダレが生じることで、スワール流れ２４をスムーズに形成することが出来るため微粒化を図ることができる。

なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１：燃料噴射弁、 ２：噴霧、 ３：シリンダ壁面、 ４：ソレノイド装置、
５：ハウジング、 ６：コア、 ７：コイル、 ８：アマチュア、
９：弁装置、 １０：弁体、 １１：弁本体、 １２：弁座、
１２ａ：弁座シート部、 １２ｂ：弁座シート面、 １２ｃ：弁座軸心、
１２ｄ：仮想円錐面、 １３：噴孔プレート、 １４：噴孔、 １４Ｇ：噴孔群、
１５：ボール（弁体先端部）、 １５ｂ：ボール１５の円弧状面、
１６：圧縮バネ、 １７：噴孔プレート凸部、 １８：仮想円、
１９：弁座開口部、 ２０：内側噴孔、 ２１：外側噴孔、
２２：弁座シート部からの主流、 ２３：側流、 ２４：スワール流れ、
２５：外側噴孔の噴霧、 ２６：内側噴孔の噴霧、 ２７：集合噴霧、
２８：減肉部、 ２９：弁体と噴孔プレート上流側平面延長線の交点。

Claims (3)

1. 円弧状の先端部を有し弁座を開閉する弁体、この弁体の下流側に装着された噴孔プレート、及びこの噴孔プレートに設けた複数の噴孔を有し、この複数の噴孔により編成された噴孔群によって集合噴霧を噴射する燃料噴射弁であって、
   上記噴孔プレートは、上流側端面に、弁座シート面を下流側に向かって縮径延長した仮想円錐面と交差する仮想円が形成されると共に、中央部に、弁体先端部の円弧状面に倣って平行に等間隙をおいて外方へ突出し且つ閉弁時に上記弁体の最先端部を上記上流側端面の延長面上に位置させる凸部が設けられ、上記各噴孔は、上記噴孔プレートにおいて上記弁座の最小内径である弁座開口部より弁座軸心側で且つ上記凸部より外側の上記仮想円部分に配置され、複数の上記噴孔において、少なくとも３以上の噴孔を１グループとする噴孔群が編成されると共に、この噴孔群は、上記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上記弁座軸心を通る所定の直径線Ｙに対して、上記噴孔群の集合噴霧の噴射方向が互いに線対称となるように配置され、上記噴孔群において、上記直径線Ｙと、この直径線Ｙと隣接する外側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ直線Ｐａとが成す角度をβとし、且つ互いに隣接する噴孔の各入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ２直線Ｐｎ，Ｐｎ+１が成す角度をθnとしたとき、β＞θｎの関係とし、
   上記直径線Ｙに隣接する外側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心とを結んだ直線Ｐｎ+１と，この外側噴孔の入口部中心１４ａと出口部中心１４ｂを結んだ直線Ｑｎ+１とが成す角度をγaとし、且つ上記噴孔群の内側に位置する内側噴孔の入口部中心１４ａと上記弁座軸心を結んだ直線Ｐｎと、上記内側噴孔の各入口部中心１４ａと各出口部中心１４ｂとを結んだ直線Ｑｎとが成す角度をγｂとしたとき、γａ＞γｂの関係とし、
   上記外側噴孔の噴孔長さをＬａとし、且つ噴孔径をＤａとしたとき、Ｌａ／Ｄａ＜１の関係とし、
   上記噴孔プレートの板厚方向に対する上記外側噴孔の傾きで定義される噴孔傾斜角をαａとし、且つ上記内側噴孔の噴孔傾斜角をαbとしたとき、αａ＜αｂの関係としたことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 上記外側噴孔には、上記噴孔プレートに対して上記外側噴孔の出口部側に減肉部を設け、上記外側噴孔の板厚を小さくしたことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 上記外側噴孔は、入口部側からプレス加工することで成形し、上記内側噴孔は、出口部側からプレス加工することによって成形したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の燃料噴射弁。