JPH06299932A

JPH06299932A - 流体噴射ノズル

Info

Publication number: JPH06299932A
Application number: JP2054794A
Authority: JP
Inventors: Taishin Tani; 谷　　泰臣; Hideto Inagaki; 英人稲垣; Yoshimitsu Ogiwara; 由充荻原
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1993-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP3517927B2

Abstract

(57)【要約】【目的】噴射される流体の噴霧の平均粒径が小さくか
つ噴霧の拡がり角の小さい良好な噴霧特性が得られる流
体噴射ノズルを提供する。【構成】燃料噴射弁の噴孔の前方側には、スリット状
の第１のオリフィス７８が形成される第１のオリフィス
プレート７０と、第１のオリフィス７８に直交する第２
のオリフィス８０が形成される第２のオリフィスプレー
ト７４とが備えられる。燃料は、第１のオリフィス７８
と第２のオリフィス８０との重なり合う貫通孔７９の方
向に向けて第１のオリフィス７８内を矢印Ｃ、Ｄのよう
に流れる。これら２つの流れＣ、Ｄは貫通孔７９上で衝
突し、流れの方向を変え、破線矢印Ｅ、Ｆで示される方
向へ向けて扇状に拡がって噴射される。この扇状の噴霧
は、第２のオリフィス８０を形成する内壁面で案内され
るため、燃料の噴出方向及び噴射角度が所定範囲内に規
定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体噴射ノズルに関す
るもので、例えば自動車用の内燃機関へ燃料を噴射して
供給する電磁式燃料噴射弁の噴射ノズル部に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、内燃機関に用いられる燃料噴射
ノズルは、弁本体の軸方向に形成される案内孔に弁部材
を摺動可能に収納し、弁本体の先端部に開口する噴孔を
弁部材の上下動により開閉する。このため、弁部材は、
適正な燃料噴射量を確保するように開弁時のリフト量が
精密に制御されている。

【０００３】従来技術として、特開昭６１−１０４１５
６号公報に開示される流体噴射ノズルは、噴孔の前方に
多数のスリット状オリフィスを備え、このスリット状オ
リフィスに噴孔からの燃料を通すことで、燃料を広角度
に広がった微粒化された噴霧にしている。また、特開平
２−７５７５７号公報は、噴孔の前方側に複数のシリコ
ンプレートを備えたものを開示している。シリコンプレ
ートを用いることにより精密な燃料通路穴パターンを形
成することで燃料流を制御している。

【０００４】また、米国特許第４６４７０１３号公報に
示される流体噴射ノズルは、噴孔の前方側に燃料流を制
御するオリフィスを有するシリコン平板を備えるものを
開示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の特開昭６１−１
０４１５６号公報に開示されるように、噴霧の微粒化を
促進するために従来から種々の噴孔形状が試みられてい
る。ところが、従来技術に開示されるような噴孔形状で
は十分な微粒化が困難であった。

【０００６】本発明は、簡単な構成で噴射流体を細かく
微粒化するとともに、その噴射流体の噴射広がりを適度
に制限することを目的とする。また、本発明は所望の流
路形状を簡単な構成で形成することを目的とする。さら
に本発明は、上流側から下流側へ向けて直接に連通する
流路に対して、その径方向に向けて延びる溝を簡単な構
成で付加することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明による流体噴射ノズルは、流体が流入するスリ
ット状の第１の孔を有する第１のプレートと、前記第１
のプレートの下流側に重ねて設けられ、前記第１の孔の
一部分と連通する第２の孔を有する第２のプレートとを
備える構成にする。

【０００８】この構成において、前記第１の孔は、スリ
ット状に形成される。また前記構成において、前記第２
の孔は、例えば前記第１の孔に直交する先細のスリット
状の孔に形成する。

【０００９】

【作用】本発明の上記構成によると、流体は第１の孔を
通ってから、さらに第２の孔を通って噴射される。ここ
で、第１の孔はスリット状に形成され、その一部分で第
２の孔に連通しているため、第１の孔は第２の孔への連
通部を除いてほぼ溝状を呈している。このため、流体は
スリット状の第１の孔に沿って第２の孔に向かって進む
流れを生じる。そして、このスリット状の第１の孔に沿
った流れは、第２の孔に流入する際に流れの方向を変
え、第２の孔に沿って進み、第２の孔開口部付近にて燃
料同士がさらに衝突し合うので、噴射される流体の微粒
化を促進する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明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実施例による流体噴射ノズ
ルを図１〜図６に示す。この実施例は、本発明の流体噴
射ノズルをガソリン機関の燃料供給装置の燃料噴射弁に
適用したものである。

【００１１】図２に示すように、燃料噴射弁２０は、磁
性材料からなるハウジング２６に軸方向に固定鉄心２
１、可動鉄心２５、弁部材２７および弁本体２９が固定
される。軸方向に摺動可能な可動鉄心２５および弁部材
２７は、固定鉄心２１内に収容された圧縮コイルスプリ
ング２８により閉弁方向に付勢され、弁部材２７の先端
に形成されるシート部２７ａが弁本体２９の弁座３０に
着座するようになっている。

【００１２】固定鉄心２１の外周には、電磁コイル３３
が設けられる。電磁コイル３３は、固定鉄心２１の外周
面に固定されたスプール３２に巻装される。電磁コイル
３３に電気的に接続されるターミナル３４は、合成樹脂
からなるコネクタ３５およびスプール３２の延長部３２
ａに埋設される。固定鉄心２１のつば部２１ｃには、タ
ーミナル３４をコネクタ３５側に取出すための穴が形成
される。そして、図示しない電子制御装置からワイヤー
ハーネスを介してターミナル３４に噴射制御用の電気信
号が送信されると、電磁コイル３３に励磁電流が流れ、
固定鉄心２１に発生する吸引力により、可動鉄心２５お
よび弁部材２７が圧縮コイルスプリング２８の付勢力に
抗して開弁方向に移動する。

【００１３】燃料タンクからオイルポンプ等により圧送
される燃料は、固定鉄心２１に一体に形成されるコネク
タ管２３から燃料噴射弁２０内に導入される。コネクタ
管２３は、固定鉄心２１の可動鉄心２５と反対側の端部
に設けられ、コネクタ管２３内に燃料中の異物等を取除
くフィルタ２４が固定される。固定鉄心２１には、軸方
向に貫通孔２１ａが形成される。貫通孔２１ａにはコネ
クタ管２３内の燃料を可動鉄心２５側に導く案内管４３
が挿入される。案内管４３は、案内管４３のコネクタ管
２３と反対側の端部で圧縮コイルスプリング２８を支持
する。このため、貫通孔２１ａ内で案内管４３を固定す
る位置を軸方向に変化させることで圧縮コイルスプリン
グ２８の付勢力が調節される。

【００１４】弁部材２７の外周面には、弁本体２９の内
周面２９ａに摺動する案内部４５および４６が所定の間
隔をおいて形成され、案内部４５および４６の軸方向に
溝４５ａおよび４６ａが形成される。案内管４３を通過
する燃料は、ハウジング２６と可動鉄心２５との間の隙
間を通過して中空部４４に流出され、中空部４４から溝
４５ａおよび４６ａを通り噴射孔３１に至る。

【００１５】固定鉄心２１とスプール３２との間には、
Ｏリング３７が設けられ、スプール３２とハウジング２
６との間には、Ｏリング３８が設けられる。また、弁本
体２９とハウジング２６との間には、Ｏリング３９が設
けられる。これらのＯリング３７、Ｏリング３８および
Ｏリング３９は、燃料噴射弁２０内に導入された燃料が
外部に流出するのを防止する。

【００１６】次に、燃料噴射弁２０の吐出部５０の構成
について説明する。図１及び図２に示すように、ハウジ
ング２６の中空部４４に連通する円形の凹部５２には、
弁本体２９が環状のストッパ５６を介して挿入され、ハ
ウジング２６によりカシメ固定される。弁本体２９の案
内孔２９ａには、弁部材２７が往復動可能に挿入され
る。環状のストッパ５６は、凹部５２の内径よりも小さ
い外径を有し、フランジ部６０の外径より小さい内径を
有する。ストッパ５６の厚さは、固定鉄心２１と可動鉄
心２５との間のエアギャップを所定値に保持するように
調節される。

【００１７】開弁時、弁部材２７は、フランジ部６０が
ストッパ５６に当接する位置まで開弁方向に移動する。
このとき、中空部４４の燃料は、ストッパ５６、案内孔
２９ａを通過して噴孔３１から噴射される。閉弁時、弁
部材２７のシート部２７ａが弁座部３０に当接する。こ
のため、案内孔２９ａと噴孔３１を結ぶ燃料通路が遮断
され、燃料の噴射が停止される。

【００１８】そして、弁本体２９の噴孔３１の前方側に
第１のオリフィスプレート７０が載せられ、この第１の
オリフィスプレート７０の下面に第２のオリフィスプレ
ート７４が重ね合わされ、これら第１のオリフィスプレ
ート７０および第２のオリフィスプレート７４を弁本体
２９の端面２９ｂに固定するスリーブ７６が弁本体２９
にカシメ固定されている。

【００１９】第１のオリフィスプレート７０は、シリコ
ンからなり、図３（Ａ）に示すように、中央部にスリッ
ト状の第１のオリフィス７８が形成される。この第１の
オリフィス７８は、シリコン単結晶板をエッチングして
得られる多面体壁面で囲まれている。壁面は、互いに対
向し下流へ向けて徐々に接近する方向に傾斜した一対の
斜面７８１、７８３と、同じく一対の斜面７８２、７８
４とを有している。そして、上流側開口７８５より下流
側開口７８６の方が小さく形成されている。

【００２０】第２のオリフィスプレート７４は、図３
（Ｂ）に示すように、前記第１のオリフィス７８と直交
するようにスリット状の第２のオリフィス８０が形成さ
れている。この第２のオリフィス８０は、第１のオリフ
ィス７８と同様に下方に行くに従い先細状に形成されて
いる。この第２のオリフィス８０は、シリコン単結晶板
をエッチングして得られる多面体壁面で囲まれている。
壁面は、互いに対向し下流へ向けて徐々に接近する方向
に傾斜した一対の斜面８０１、８０３と、同じく一対の
斜面８０２、８０４とを有している。そして、上流側開
口８０５より下流側開口８０６の方が小さく形成されて
いる。そして、弁本体２９への取付状態では、図４
（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１のオリフィス７８と
第２のオリフィス８０とが直交する方向に第１のオリフ
ィスプレート７０と第２のオリフィスプレート７４とが
重なり合っている。従って、図５に示すように第１のオ
リフィス７８から第２のオリフィス８０を通るように連
続する流路７９が形成される。

【００２１】ここで、第１のオリフィス７８の下流側開
口７８６のほぼ中央の一部分のみが第２のオリフィス８
０に向けて直接に連通しており、その連通開口７９１の
形状は図５に図示されるように長方形である。さらに、
第１のオリフィス７８の下流側開口７８６の他の部分は
第２のオリフィスプレート７４の上面７４ａにより閉塞
されている。従って、第１のオリフィス７８は、対向す
る２方向から上記連通開口７９１へ向けて延びる２つの
溝を形成している。

【００２２】一方、第２のオリフィス８０の上流側開口
８０５は、そのほぼ中央の一部分のみが第１のオリフィ
ス７８から連通開口７９１を介して直接に連通してい
る。そして、第２のオリフィス８０の上流側開口８０５
の他の部分は第１のオリフィスプレート７０の下面７０
ｂにより閉塞され、第２のオリフィス８０は、上記連通
開口７９１から両側へ向けて延びる２つの溝を形成して
いる。従って、第１のオリフィス７８と第２のオリフィ
ス８０とを通る流路７９は、連通開口７９１を境に直角
に交差する２つの溝を組み合わせた形状となる。一方、
第２のオリフィス８０の一対の斜面８０１、８０３は、
先細になっているため、燃料噴射方向の下流側から上流
側を見た場合に直接的に連通している開口面積は、図５
に貫通開口７９２として図示されるように両オリフィス
７８、８０よりはるかに小さい。

【００２３】このようにして形成された燃料噴射孔は、
噴射燃料を計量する調量孔を構成する。第１のオリフィ
スプレート７０と第２のオリフィスプレート７４との重
ね合わせによるオリフィス形状による燃料噴射特性を図
５に基づいて説明する。図１において、弁本体２９の弁
座部３０から弁部材２７がリフトすると、噴孔３１より
燃料が噴射される。そして、噴孔３１より噴射された燃
料は、図５に見られるように第１のオリフィス７８と第
２のオリフィス８０との交叉部分の貫通孔７９を通り抜
け下方へ噴射供給される。このとき、第１のオリフィス
７８を通り抜けようとする燃料は、図５に示す実線矢印
Ｃ、Ｄのように、一部の燃料が第２のオリフィスプレー
ト７４の上面７４ａに当り、この上面７４ａを助走路と
して貫通孔７９の方向へ流れ、貫通孔７９上で両側の助
走路からの流れＣ、Ｄが衝突して方向を変え、第２のオ
リフィス８０を点線矢印Ｅ、Ｆのように扇状に拡がりな
がら通り抜ける。ここで第１のオリフィス７８と第２の
オリフィス８０との重なり合う貫通孔７９を吹き抜けた
燃料は、第２のオリフィス８０を形成する内壁面によっ
て燃料噴霧の拡がり方向が規制される。このように、こ
の実施例では、第１のオリフィス７８を助走路として流
れてきた燃料が互いに衝突し、流れの方向を変え、第２
のオリフィス８０により形成される噴霧案内路に沿って
拡がるとともに、第２のオリフィスに形成された先細状
の対向するテーパ面上を流れた燃料同士がさらに衝突し
合い、微粒化が促進される。この実施例では溝状の助走
路を第１のオリフィス７８と第２のオリフィスプレート
７４の上面７４ａとによって形成しているため、２枚の
プレートにスリット状のオリフィスを形成するだけの簡
単な構成で優れた微粒化噴霧が得られる。

【００２４】この第１実施例によると、噴孔３１から噴
射された燃料は第１のオリフィス７８および第２のオリ
フィス８０を通り抜けて貫通孔８２より噴射される。こ
の噴射燃料は、先細状に絞られた第１のオリフィス７８
を通過した後さらに先細状に絞られた第２のオリフィス
８０を通過するため、微粒化されかつ一方向に噴射角の
狭い良好な噴霧特性を有する噴霧形状となる。このた
め、図示しない吸気ポートより内燃機関の燃焼室に供給
される燃料は燃焼しやすい噴霧形状となる。

【００２５】なお、第１のオリフィスと第２のオリフィ
スの断面形状は、先細、末広、直管等の組み合わせが可
能であり、上流側オリフィスにより形成される溝を助走
路として得られる微粒化効果と、噴霧方向制御効果とを
得ることができる。なお、発明者らの実験によると、上
流側オリフィスを先細とすることで噴霧微粒化効果が高
くなり、下流側のオリフィスを先細とすることで噴霧広
がり角の制限効果が高くなり、特に先細−先細の組み合
わせが最も優れた微粒化特性と、噴霧広がり角の制限効
果とを発揮した。また、噴霧微粒化効果を得るために
は、上流側オリフィスがスリット状であって、その一部
分に直接に連通するように、下流側オリフィスを位置さ
せることが重要であり、下流側オリフィスは、スリット
のような長方形に限らず、正方形、丸形でもよい。

【００２６】次に前記第１実施例の第１のオリフィスプ
レート７０および第２のオリフィスプレート７４を利用
した変形例を図６に示す。図６に示す変形例は、ピント
ル型燃料噴射弁に本発明を適用した例である。ニードル
１２７の先端部に凸状のピントル１２９が形成される。
図６は弁本体２９の弁座部３０にニードル１２７が着座
した状態を示している。噴孔３１の前方側にはさらに大
きな凹部１３１が形成され、この弁本体２９に形成され
る凹部１３１の内部に第１のオリフィスプレート７０お
よび第２のオリフィスプレート７４が嵌込まれている。
そして第２のオリフィスプレート７４の下面にスリーブ
７６が当接し、このスリーブ７６は弁本体２９の外周に
圧入固定されている。この図６に示す第１実施例の変形
例においては、前記第１の実施例と同様に燃料噴霧の微
粒化特性さらには噴射角特性が良好なものになるととも
に、凹部１３１に埋め込まれる第１のオリフィスプレー
ト７０および第２のオリフィスプレート７４の位置決め
精度が向上する。

【００２７】（第２実施例）次に、本発明の第２実施例
を図７および図８に示す。図７に示す第２実施例は、２
本のスリット状の第１のオリフィス７８ａ、７８ｂおよ
び２本のスリット状の第２のオリフィス８０ａ、８０ｂ
を備えた例である。一方の第１のオリフィス７８ａと他
方の第１のオリフィス７８ｂは平行に形成される。これ
らの第１のオリフィス７８ａ、７８ｂと直交する方向に
第２のオリフィス８０ａ、８０ｂが形成される。第１の
オリフィス７８ａ、７８ｂおよび第２のオリフィス８０
ａ、８０ｂはともに燃料の流れ方向下流に向けて先細状
に形成されている。

【００２８】図８に示すように、第１のオリフィスプレ
ート７０と第２のオリフィスプレート７４とを重ね合わ
せた状態では、第１のオリフィス７８ａ、７８ｂと第２
のオリフィス８０ａ、８０ｂとの重なり合う上側から下
側への貫通穴が４か所形成される。この図７および図８
に示す第２実施例によると、前記第１の実施例と同様に
第１のオリフィス７８ａ、７８ｂおよび第２のオリフィ
ス８０ａ、８０ｂとにより微粒化特性の良好な燃料噴霧
が得られる。

【００２９】（第３実施例）次に本発明の第３実施例を
図９および図１０に示す。図９および図１０に示す第３
実施例は、上側の第１のオリフィスプレート７０は、第
１実施例の第１のオリフィスプレートと同様に、直線状
でかつ下側方向に先細になる第１のオリフィス７８が形
成されている。第１のオリフィス７８のスリット穴長手
方向の長さはｌ₁ である。第２のオリフィスプレート７
４は、２個の四角形状でかつ下側に先細状の第２のオリ
フィス１８０ａ、１８０ｂが形成される。この２個の第
２のオリフィス１８０ａと１８０ｂとの中心間距離は第
１のオリフィス７８の長さｌ₁ より短いｌ₂ に設定され
る。

【００３０】第１のオリフィスプレート７０と第２のオ
リフィスプレート７４とが重ね合わされた状態は、図１
０に示すように、第１のオリフィス７８と第２のオリフ
ィス１８０ａ、１８０ｂとがオーバーラップした位置に
ある。第３の実施例においても、燃料の微粒化特性の良
好な燃料噴霧が得られる。しかも、この第３実施例で
は、第２のオリフィスを２個設けたことで２方向噴霧が
得られる。さらに、この第３実施例の構成において、第
２のオリフィスの距離ｌ₂ を変化させることで２方向を
向く噴霧の方向を調節することができる。

【００３１】（第４実施例）次に本発明の第４実施例を
図１１に示す。図１１に示す第４実施例は、第１のオリ
フィスを十字状のスリット状に形成し、先細状としてい
る。また、第２のオリフィス８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、
８０ｆはそれぞれ分離独立して正方形状の各辺上に配置
されている。この第２のオリフィス８０ｃ、８０ｄ、８
０ｅ、８０ｆによって描かれる四角形は、前記第１のオ
リフィス７８ｃ、７８ｄの４本の腕部の各々を直交して
横切る大きさに形成されている。第１のオリフィス７８
ｃ、７８ｄおよび第２のオリフィス８０ｃ、８０ｄ、８
０ｅ、８０ｆはともに先細状に形成されている。

【００３２】前記第４実施例によると、その噴霧形状は
図１５（Ｂ）に示す通りとなる。第１実施例によると、
第２のオリフィス８０から噴射される燃料噴霧の形状
は、図１５（Ａ）のように扇状になるが、第４実施例に
よると、４つの扇状噴霧が互いに干渉するため、図１５
（Ｂ）のような筒状の噴霧が形成される。このため、第
４実施例による燃料噴霧は、図１５（Ｂ）に示すように
液膜が互いに干渉し、噴霧角の拡がりが抑えられる。

【００３３】この第４実施例においても同様に良好な燃
料噴霧特性が得られる。なお、図１５（Ａ）、図１５
（Ｂ）は、噴霧形状を斜め上方から模式的に図示したも
のである。（第５実施例）次に本発明の第５実施例を図１２に示
す。

【００３４】図１２に示す第５実施例は、４個の第１の
オリフィス７８ｅ、７８ｆ、７８ｇ、７８ｈが分離独立
して十字状に形成される。４個の第２のオリフィス８０
ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆは、図１１に示す第４実施
例の第２のオリフィスと同様である。第１のオリフィス
７８ｅ、７８ｆ、７８ｇ、７８ｈならびに第２オリフィ
ス８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆはともに先細状に形
成されている。そして第１のオリフィス７８ｅ、７８
ｆ、７８ｇ、７８ｈと第２のオリフィス８０ｃ、８０
ｄ、８０ｅ、８０ｆは、４個とも直交する方向に各オリ
フィスが交差して配置される。

【００３５】この第５実施例によると燃料噴霧の良好な
特性が得られる。（第６実施例）次に本発明の第６実施例を図１３に示
す。図１３に示す第６実施例は、第１のオリフィス７８
ｉ、７８ｊ、７８ｋが半径方向に１２０°間隔をおいて
直線状に形成され下側に先細状になっている。第２のオ
リフィス８０ｇ、８０ｈ、８０ｉは前記第１のオリフィ
ス７８ｉ、７８ｊ、７８ｋに直交するように、互いに分
離独立して先細状に形成されている。

【００３６】（第７実施例）次に本発明の第７実施例を
図１４に示す。図１４に示す第７実施例は、第１のオリ
フィス７８ｌ、７８ｍ、７８ｎが分離独立して半径方向
に形成され、下側に先細状に形成される。第２のオリフ
ィス８０ｊ、８０ｋ、８０ｌは、前記第１のオリフィス
７８ｌ、７８ｍ、７８ｎに直交するように互いに分離独
立して形成されている。第１のオリフィス７８ｌ、７８
ｍ、７８ｎおよび第２のオリフィス８０ｊ、８０ｋ、８
０ｌはともに上面から下面に先細状に形成される。

【００３７】以上の第４実施例ないし第７実施例による
と、扇状に拡がる噴霧を互いに干渉させて筒状の噴霧を
形成することができる。（第８、９、１０実施例）次に、本発明の第８、第９、
第１０の各実施例を図１６、図１７および図１８に示
す。

【００３８】これら第８、第９、第１０実施例は、スリ
ット状の第１のオリフィスおよびスリット状の第２のオ
リフィスを上側から下側に向けて先細状あるいは末広が
り状あるいは直状に形成し、これらの組み合わせの例を
示したものである。オリフィスの上側から下側への傾斜
角は先細、末広、直状のいずれであっても良い。図１６
に示す第８実施例は、第１のオリフィス７８と第２のオ
リフィス８０ｊが十字状に交差している。第２のオリフ
ィス８０ｊは第２のオリフィスプレート７４の上面から
下面に直状に形成されている。

【００３９】この第８実施例においても同様に良好な燃
料噴霧特性が得られる。図１７に示す第９実施例は、第
１のオリフィス７８ｏが上面から下面に末広がり状に形
成される。第２のオリフィス８０は第１のオリフィス７
８ｏと直交する方向に交差するように形成されている。
図１８に示す第１０実施例は、第１のオリフィス７８ｐ
が直線状のスリット状であり上面から下面に直状に形成
されている。第２のオリフィス８０は第１実施例の第２
オリフィス８０と同様である。

【００４０】この第１０実施例のオリフィスプレート７
０、７４によっても良好な噴霧形状が得られる。以上に
述べた複数の実施例では、シリコン基板にオリフィスを
形成した例を説明したが、次にオリフィスプレートの製
造方法の他の例を図１９に基づいて説明する。

【００４１】まずシリコン基板１００の表面側にシリコ
ン窒化膜１０１ａ、１０１ｂを形成し（図１９
（１））、次いで裏面側に裏面窓パターン１０２を形成
し（図１９（２））、次いでシリコン基板１００を異方
性エッチングし（図１９（３））、次いでシリコン窒化
膜１０１ａ、１０１ｂを除去し（図１９（４））、次い
でシリコン基板１００の表面側に金属薄膜１０３を蒸着
し形成する（図１９（５））。これにより、金属薄膜１
０３が形成されることで、強度が増大する。

【００４２】次にオリフィスプレートの製造方法のさら
に他の例を図２０に基づいて説明する。まずシリコン基
板１００の表面にシリコン窒化膜１０１ａ、１０１ｂを
形成し（図２０（１））、次いでシリコン基板１００の
裏面側のシリコン窒化膜１０１ｂに裏面窓パターン１０
２を形成し（図２０（２））、次いでシリコン基板１０
０の異方性エッチングを行ない（図２０（３））、次い
でシリコン窒化膜１０１ａ、１０１ｂを除去する（図２
０（４））。得られたシリコン基板１００を型にし、こ
の型を元に型取りした成形体１０５を形成し（図２０
（５））、この成形体１０５を型にし金属膜１０６を形
成し（図２０（６））、次いで成形体１０５を除去する
（図２０（７））。得られた金属膜１０６としてのオリ
フィスプレートの穴部分１０６ａはオリフィスを形成
し、このオリフィス部分が燃料の通過するオリフィス部
を形成する。

【００４３】シリコン基板を用いてオリフィスプレート
を形成する場合、シリコンの異方性よりオリフィスの表
面から裏面への貫通内壁形状が所定の傾斜角度に先細状
あるいは末広がり状に形成される。本発明のオリフィス
プレートは、シリコンでなく金属を用いることも可能で
あり、その場合には異方性がないことからオリフィスの
内壁形状の傾斜角度をどのような傾斜角度に設定するこ
とも可能である。

【００４４】なお、前記実施例では、第１のプレートに
第２のプレートを重ね合わせる例について説明したが、
本発明では、３枚以上のプレートを重ね合わせることも
できる。（第１１実施例）本発明の第１１実施例を図２１と図２
２に示す。

【００４５】この第１１実施例は、本発明の第１のプレ
ートを弁本体２９と一体に形成した例である。弁本体２
９の噴射孔３１の出口部に薄板状の第１のプレート部１
２９が弁本体２９と一体に形成される。第１のプレート
部１２９は、一方の端面が弁本体２９の先端部の端面と
同一平面上に形成される。この第１のプレート部１２９
に燃料の調量機能を有する調量部としての長方形状の第
１のスリット１３０が形成される。この長方形状の第１
のスリット１３０は、第１のプレート部１２９の板厚方
向に貫通して形成されており、その軸方向開口面積は入
口側から出口側まで同一である。この第１のプレート部
１２９の出口側端面に第２のプレート１３２が取付けら
れている。

【００４６】第２のプレート１３２には、第１のスリッ
ト１３０と交差する方向に長手方向をもつ貫通孔として
の第２のスリット１３４が形成されている。第２のスリ
ット１３４は、入口側から出口側に向かって次第に開口
径が小さくなるように絞り形状に形成されている。そし
てホルダ１３５は、その開口部１３７の一方の側に形成
される溝１３５ａに第２のプレート１３２を嵌合し、弁
本体２９の噴射孔３１の出口側から嵌合されて保持部１
３６で弁本体２９の外周部に圧入固定されている。

【００４７】この第１１実施例によると、第１のプレー
ト部１２９、第２のプレート１３２およびホルダ１３５
で流体の調量部分１４２が形成される。この調量部分１
４２の構成部分については、前記第１実施例の第１のオ
リフィスプレート７０に対応する部分が弁本体２９と一
体の第１のプレート部１２９になり、弁本体２９と別体
のプレートが第２のプレート１３２のみとなるため、第
１のプレート部分についてオリフィスプレート１枚を省
略することができる。そのため、調量部分１４２の部品
点数の削減が図れ、組立工数が低減され、コストダウン
が図れる。第２のプレート１３２については、その材質
は金属であってもシリコンであっても良い。第２のプレ
ート１３２を金属製にする場合は、第２のオリフィス１
３４の斜面の傾斜角を自由な角度に容易に設定すること
ができる。これにより、燃料噴射特性については、第１
のスリット１３０と第２のスリット１３４により燃料の
微粒化ならびに所望の噴霧角が得られる。

【００４８】（第１２実施例）本発明の第１２実施例を
図２３〜図２６に示す。このプレート１４０の製造方法
の例は次のとおりである。まず図２７および図２８に示
すように、板状部分をもつ薄板１４０ａは製造されるべ
きプレート１４０の片側半分を示す。この薄板１４０ａ
の縁部分に放電加工または研削加工により斜面１４３を
形成し、この図２７および図２８に示される薄板１４０
ａの縁面とこれに対称な他方の片側半分１４０ｂの薄板
の縁面とを突き合わせ、例えば縁面全面をレーザ溶接す
る。このレーザ溶接する部分は図２３および図２４に示
す斜線部分１４５である。これによりプレート１４０が
得られる。これによりオリフィス１４０の孔の形状、オ
リフィス長さ、幅および斜面の傾斜角等の寸法の自由な
設計が可能となり、燃料の微粒化ならび所望の噴霧角が
得られる。

【００４９】（第１３実施例）本発明の第１３実施例を
図２９に示す。図２９に示す第１３実施例は、第１のプ
レート１４４と第２のプレート１４６とを水素結合によ
り接合した例である。第１のプレート１４４はスリット
状の第１のオリフィス７８を有し、第２のプレート１４
６はスリット状の第２のオリフィス８０を有する。第１
のプレート１４４および第２のプレート１４６は、その
材質がシリコンからなり、水素結合された後、この２枚
のプレート１４４と１４６の外部からホルダ１３５が弁
本体２９の外周部に圧入固定される。

【００５０】第１のプレート１４４と第２のプレート１
４６の水素結合は、例えば第１のプレート１４４と第２
のプレート１４６の接合前に合せ面に水膜を形成し、そ
の後２枚のプレート１４４と１４６をこの水膜面で重ね
合わせ、熱乾燥し、密着することにより製造される。こ
の２枚のプレート１４４と１４６とをホルダ１３５の溝
１３５ａに嵌合した状態でこれら第１のプレート１４
４、第２のプレート１４６およびホルダ１３５を弁本体
２９の外周部に圧入固定する。

【００５１】この第１３実施例では、第１のプレート１
４４と第２のプレート１４６を水素結合により接合する
ため、プレート接合の際の生産性が向上する。燃料噴射
特性については、スリットの長手方向が直交する位置関
係にある第１のスリット７８と第２のスリット８０によ
り、燃料の微粒化ならびに所望の噴霧角が得られる。（第１４実施例）本発明の第１４実施例を図３０に示
す。

【００５２】図３０に示す第１４実施例は、第１のプレ
ート１５４と第２のプレート１５６とがそれぞれその材
質がシリコンからなり、両者をシリコン系接着剤により
接合している。この２枚のプレート１５４と１５６をホ
ルダ１３５の溝１３５ａに嵌合し、これらプレート１５
４、１５６ならびにホルダ１３５を弁本体２９の外周部
に圧入固定する。

【００５３】この第１４実施例による調量部分における
燃料調量特性、特に噴霧の微粒化ならびに所望の噴霧角
の確保等については良好であることはもちろん、シリコ
ン系接着剤による２枚のプレートの接着により簡便に接
合が行われるという利点がある。（第１５実施例）図３１に示す第１５実施例は、調量部
分を形成するオリフィス１５１を有するプレート１５０
の製造方法を示す。

【００５４】図３１に示す第１５実施例によるプレート
１５０は、金属粉末を原料としてメタルインジェクショ
ンにより形成した例である。メタルインジェクションに
より型の形状を適宜設計することによりオリフィス１５
１としての孔の形状、特に長さ、幅、斜面の角度等を容
易に自由に設計することができるという効果がある。プ
レート１５０の製造方法は、そのほか、金属をエッチン
グ加工する方法、金属をエッチング加工後さらに放電加
工し、加工精度を向上させる方法等があり、メタルイン
ジェクションと同様の効果がある。

【００５５】（第１６実施例）図３２に示す第１６実施
例は、オリフィス１６１を有するプレート１６０をセラ
ミックスにより形成した例である。図３１に示す第１５
実施例と異なる点は、金属に代えてセラミックスを原料
とする点である。セラミックス粉末を型により圧縮成形
し、焼成し、プレートが形成される。

【００５６】この第１６実施例においては、セラミック
ス粉末原料とするため、型形状を適宜設計することによ
りオリフィスの長さ、幅及び傾斜角ならびに形状ならび
に寸法の自由な設計が可能となる。そのため、燃料噴射
特性例えば噴霧角、燃料の微粒化等が所望の特性に容易
に制御できるという効果がある。以上複数の実施例を説
明したが、これら実施例のうち４面により噴射孔を形成
したプレートはシリコン板、もしくはこのシリコン板を
型として形成された鉄、ステンレス等の金属板である。
なお、４面はシリコンの異方性に起因してエッチング時
に生じるものである。また、シリコン板には窒化膜等の
保護膜を形成することが望ましい。

【００５７】また、円形等の噴射孔は、鉄、ステンレス
等の金属板に形成できる。これらの噴射孔は、放電加
工、あるいは簡単なプレス加工により形成することがで
きる。しかも、これら金属板を採用することで、シリコ
ン板の脆さに起因する割れ等を防止することができる。
しかも、金属板に加工する場合には、異方性に起因する
壁面形状の制限がないため、壁面の傾斜角度を自由に設
定することができる。

【００５８】また、以上に述べた実施例では、スリット
状の孔は一直線に延びたスリットの例のみを示したが、
種々の形状に延びたスリット孔を採用できる。例えば、
曲線状に曲がったスリット孔の一部分に貫通開口を形成
してもよい。また、渦巻き状に延びるスリット孔のほぼ
中央部に貫通開口を形成し、渦巻き状に延びる溝から貫
通開口へ向けて流れる旋回流によりさらなる微粒化、噴
射方向安定化を図ってもよい。また、クランク型に折れ
曲がったスリット孔の中央スリット部分を貫通開口とし
てもよい。

【００５９】さらに、以上に述べた実施例では、完全に
独立したプレートを重ねて噴射孔形成部材としている
が、一部分にのみプレート部分を有する部材を重ねても
よい。例えば、カップ状部材の底面に孔を形成してもよ
い。また、本発明は、３枚以上のプレートを重ね合わせ
てもよい。以上に述べた複数の実施例から明らかなよう
に、本発明では、所定形状の第１孔（７８）を有する第
１のプレート（７０）と、所定形状の第２孔（８０）を
有する第２のプレート（７４）とを有し、前記第１のプ
レートと前記第２のプレートが重ねて設けられ、前記第
１のプレートの第１孔はスリット状であり、その第１孔
の下流側開口の一部分が連通開口部（７９１）として前
記第２のプレートの第２孔に流体の噴射方向に対して直
接に連通しており、該下流側開口の他の部分は前記第２
のプレートの上面により閉塞されて、前記連通開口部か
ら延びる溝を形成することが流体噴射ノズルとして、噴
射流体の微粒化を簡単な構成で達成するために重要であ
る。なお、第１孔と第２孔とが重複し、流体の噴射方向
に対して直接的に貫通する貫通開口（７９２）が形成さ
れることも特徴として重要である。さらに、第１のプレ
ートの第１孔または第２のプレートの第２孔、もしくは
それらの両方は、その孔を形成する壁面のうちの対向す
る壁面部分が上流側から下流側へ向けて互いに接近する
ように傾斜しており、結果その孔の断面積が上流側から
下流側へ向けて細くなることが、流体の噴射方向、噴霧
広がり角を所望の範囲に制御するために有効である。さ
らに、第１のプレートに形成される第２孔は、第１のプ
レートに形成されるスリット状の第１孔と直交する方向
に十分な広がりを有し、例えば第１のプレートに形成さ
れるスリット状の第１孔と直交する方向に延びるスリッ
ト状であることが高い微粒化性能を得る上で望ましい。
この場合、第２のプレートのスリット状の第２孔は、上
記連通開口部のみで上流側の第１プレートの第１孔と連
通しており、その上流側開口のほとんどの部分が第１の
プレートの下流側表面によって閉塞され、上記連通開口
部から両側方向へ延びる溝状を呈することが望ましい。
さらに、上記第１のプレート、または第２のプレート、
あるいはそれらの両方が、部分的なプレート部分として
構成され、第１部材に第１プレート部分が設けられ、第
２部材に第２プレートが設けられてもよい。この場合、
スリット状の第１孔（７８）が形成されたプレート部分
を有する第１部材（７０）と、前記第１部材のプレート
部分に密着して前記第１部材の下流側に設けられ、前記
第１孔から流体噴射方向へ向けて連通開口（７９１）も
しくは貫通開口（７９２）を形成するように前記第１孔
の下流側に位置する第２孔（８０）が形成されたプレー
ト部分を有する第２部材（７４）とを備えることが重要
である。また、加圧燃料を内燃機関で燃焼可能な噴霧と
して噴射する燃料噴射弁の燃料噴射孔を形成する部材に
本発明の構成を適用することで、良好な燃焼を可能にす
ることが望ましい。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体噴射
ノズルによると、流体の微粒化を促進することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の燃料噴射弁の噴孔付近を
示す断面図である。

【図２】本発明の第１実施例の燃料噴射装置を示す断面
図である。

【図３】（Ａ）は本発明の第１実施例の第１のオリフィ
スプレートを示す平面図である。（Ｂ）は本発明の第１
実施例の第２のオリフィスプレートを示す平面図であ
る。

【図４】（Ａ）は本発明の第１実施例による第１オリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図であ
る。

【図５】本発明の第１実施例による燃料の流れ状態を説
明するための第１オリフィスプレートと第２オリフィス
プレートを示す斜視図である。

【図６】本発明の第１実施例の噴射孔付近を示す変形例
の断面図である。

【図７】（Ａ）は本発明の第２実施例の第１のオリフィ
スプレートを示す平面図である。（Ｂ）は本発明の第２
実施例の第２のオリフィスプレートを示す平面図であ
る。

【図８】（Ａ）は本発明の第２実施例の第１のオリフィ
スプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせた
状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図である。

【図９】（Ａ）は本発明の第３実施例の第１のオリフィ
スプレートを示す平面図である。（Ｂ）は本発明の第３
実施例の第２のオリフィスプレートを示す平面図であ
る。

【図１０】（Ａ）は本発明の第３実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図であ
る。

【図１１】（Ａ）は本発明の第４実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図１２】（Ａ）は本発明の第５実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図１３】（Ａ）は本発明の第６実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図１４】（Ａ）は本発明の第７実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はそのＢ−Ｂ線断面
図である。

【図１５】（Ａ）は本発明の第１実施例の第２のオリフ
ィスから噴射された燃料の噴霧形態を示す模式的斜視図
である。（Ｂ）は本発明の第４実施例の第２のオリフィ
スから噴射された燃料の噴霧形態を示す模式的斜視図で
ある。

【図１６】（Ａ）は本発明の第８実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図であ
る。

【図１７】（Ａ）は本発明の第９実施例の第１のオリフ
ィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わせ
た状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図であ
る。

【図１８】（Ａ）は本発明の第１０実施例の第１のオリ
フィスプレートと第２のオリフィスプレートを重ね合わ
せた状態を示す平面図である。（Ｂ）はその側面図であ
る。

【図１９】オリフィスプレートの製造方法の他の例を示
す工程図である。

【図２０】オリフィスプレートの製造方法の他の例を示
す工程図である。

【図２１】本発明の第１１実施例の燃料噴射弁の噴孔付
近を示す断面図である。

【図２２】図２１のXXII−XXII線断面図である。

【図２３】本発明の第１２実施例のプレートの上面図で
ある。

【図２４】本発明の第１２実施例のプレートの下面図で
ある。

【図２５】図２３のXXV −XXV 線断面図である。

【図２６】図２３のXXVI−XXVI線断面図である。

【図２７】本発明の第１２実施例の第２のプレートの片
側半分の上面図である。

【図２８】図２７のXXVIII−XXVIII線断面図である。

【図２９】本発明の第１３実施例の燃料噴射弁の噴孔付
近を示す断面図である。

【図３０】本発明の第１４実施例の燃料噴射弁の噴孔付
近を示す断面図である。

【図３１】本発明の第１５実施例のプレートを示すもの
で、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその下面図、（Ｃ）
は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線
断面図である。

【図３２】本発明の第１６実施例のプレートを示すもの
で、（Ａ）はその上面図、（Ｂ）はその下面図、（Ｃ）
は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線
断面図である。

【符号の説明】

２０燃料噴射弁２７弁部材２８付勢手段２９弁本体３０弁座（弁座部）３１噴射孔３３電磁コイル７０第１のオリフィスプレート（第１のプレー
ト）７４第２のオリフィスプレート（第２のプレー
ト）７８第１のオリフィス（第１の孔）８０第２のオリフィス（第２の孔）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣英人愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者荻原由充愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地日本電装株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体が通過するスリット状の第１の孔を
有する第１のプレートと、前記第１のプレートの下流側に重ねて設けられ、前記第
１の孔の一部分と連通する第２の孔を有する第２のプレ
ートとを備えることを特徴とする流体噴射ノズル。
【請求項２】前記第２の孔は、前記第１の孔に直交す
る先細のスリット状の孔であることを特徴とする請求項
１記載の流体噴射ノズル。
【請求項３】燃料噴射弁の噴射孔の出口側に請求項１
または２の流体噴射ノズルが取付けられることを特徴と
する流体噴射装置。
【請求項４】前記第１のプレートが前記燃料噴射弁の
弁本体に一体に形成されることを特徴とする請求項３記
載の流体噴射装置。
【請求項５】前記第１のプレートまたは前記第２のプ
レートの少なくとも一方が２分割された板状部分をつき
合わせ溶接で形成されることを特徴とする請求項１記載
の流体噴射ノズル。
【請求項６】前記第１のプレートと第２のプレートと
が水素結合により接合されることを特徴とする請求項１
記載の流体噴射ノズル。
【請求項７】前記第１のプレートと前記第２のプレー
トとが接着剤により接合されることを特徴とする請求項
１記載の流体噴射ノズル。
【請求項８】前記第１のプレートまたは前記第２のプ
レートの少なくとも一方がシリコンで形成されることを
特徴とする請求項１記載の流体噴射ノズル。
【請求項９】前記第１のプレートまたは前記第２のプ
レートの少なくとも一方が金属で形成されることを特徴
とする請求項１記載の流体噴射ノズル。
【請求項１０】前記第１のプレートまたは前記第２の
プレートの少なくとも一方がセラミックスで形成される
ことを特徴とする請求項１記載の流体噴射ノズル。