JPH09236068A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 径が従来の１／２〜１／１０程度の微細
な噴射孔８を有し、燃料の微粒化に対応することが可能
なオリフィスプレート２１を有するとともに噴射孔８の
加工にあたり量産性の良好な燃料噴射ノズルを提供する
こと。 【解決手段】 焼結体を製造する工程におけるグリーン
体（グリーンシート）の状態のオリフィスプレート２１
に噴射孔８を加工することに着目したもので、噴射用開
口部７を形成したノズルボディ２と、ノズルボディ２に
取り付けるとともに噴射用開口部７に臨む噴射孔８を形
成したオリフィスプレート２１と、を有する燃料噴射ノ
ズルであって、オリフィスプレート２１は、これを焼結
体により構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射ノズルにか
かるもので、とくにその噴射孔を形成するオリフィスプ
レートを焼結体により構成した燃料噴射ノズルに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のプレートタイプの燃料噴射ノズ
ル、とくにガソリンエンジン用電磁式燃料噴射ノズルに
おいては、噴射孔を形成したオリフィスプレートをその
ノズル先端部に取り付けている。図１０ないし図１２に
もとづき概説する。図１０は、従来のプレートタイプの
燃料噴射ノズル１の先端要部断面図、図１１は、同、底
面図であって、燃料噴射ノズル１は、ノズルボディ２
と、ニードル弁３と、オリフィスプレート４と、を有す
る。ノズルボディ２およびオリフィスプレート４によ
り、ノズルアッシィ５を構成している。

【０００３】ノズルボディ２には、その中央部に燃料溜
まり室６、およびその先端中央部に燃料の噴射用開口部
７をそれぞれ形成し、オリフィスプレート４には噴射用
開口部７に臨むように、同心円上に複数個、たとえば４
個の噴射孔８を形成してある。

【０００４】ニードル弁３は、これをコイルスプリング
９の付勢力によってノズルボディ２のシート部１０に着
座させ、電磁コイル１１により図中上方に上動させるこ
とによってシート部１０からリフトさせ、燃料溜まり室
６内の燃料を噴射用開口部７および噴射孔８を通って、
エンジンのインテークマニホールド内あるいはシリンダ
ー内に噴射させる。

【０００５】オリフィスプレート４としては、耐腐食性
を考慮してステンレス材料を採用し、レーザー溶接（ビ
ーム溶接）などにより、ノズルボディ２の先端部にこれ
を取り付けてある。なお、オリフィスプレート４をノズ
ルボディ２に固定保持する固定部材１２を用いて取り付
ける場合もある。

【０００６】オリフィスプレート４に形成した噴射孔８
の数、径、傾斜方向などにより、燃料の噴射量、噴射パ
ターン（噴霧形状や方向その他）を決定する。この噴射
孔８は、放電加工やプレス加工などによりこれをオリフ
ィスプレート４の厚さ方向に沿って、あるいは所定傾斜
角度で傾斜した方向に加工する。

【０００７】図１２は、図１０のＸＩＩ部分の（噴射孔
８部分の）拡大断面図であって、その中心線に沿った長
さをＬ、径をＤとすると、噴射孔８の加工にあたって
は、比Ｌ／Ｄが重要な要素となる。すなわち、燃料の微
粒化を図るために、噴射孔８の長さＬに対して径Ｄを小
さくすると（比Ｌ／Ｄを大きくすると）、放電加工で
は、電極の摩耗が大きく、加工精度を確保することがで
きず、プレス加工では、パンチなど工具の面圧が大き
く、型が破損するという問題がある。プレス加工におい
ては、比Ｌ／Ｄが１以下であることが理想的であった。

【０００８】したがって、従来の加工方法では、微細な
孔加工により噴射孔８の長さＬに対して径Ｄを小さくし
燃料の微粒化を実現することが困難であるとともに、量
産性を期待することができないという問題がある。

【０００９】なお、噴射孔８の形成方法としては、特開
平２−２３３８６３号、特開平３−１１１６６０号、特
開平７−７１３４１号などに開示がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、径が従来の１／２〜
１／１０程度の微細な噴射孔を有する燃料噴射ノズルを
提供することを課題とする。

【００１１】また本発明は、噴射孔の加工にあたり量産
性の良好な燃料噴射ノズルを提供することを課題とす
る。

【００１２】また本発明は、燃料の微粒化に対応するこ
とが可能なオリフィスプレートを有する燃料噴射ノズル
を提供することを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、焼結
体を製造する工程におけるグリーン体（グリーンシー
ト）の状態のオリフィスプレートに噴射孔を加工するこ
とに着目したもので、噴射用開口部を形成したノズルボ
ディと、このノズルボディに取り付けるとともに上記噴
射用開口部に臨む噴射孔を形成したオリフィスプレート
と、を有する燃料噴射ノズルであって、上記オリフィス
プレートは、これを焼結体により構成したことを特徴と
する燃料噴射ノズルである。

【００１４】上記オリフィスプレートの材料としては、
ジルコニア（ＺｒＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの
セラミック、ステンレスなどの金属材料、その他、粉体
を製作することができるものであれば、任意の材料を採
用することができる。

【００１５】噴射孔の寸法、形状、数、および傾斜角な
どについても、加工しやすい状態のグリーンシートで行
うため、これらを任意に選択することができる。

【００１６】オリフィスプレートをノズルボディに接合
する接合方法としては、金属製のプレートホルダーを用
いてオリフィスプレートをノズルボディに保持し、ビー
ム溶接によってプレートホルダーをノズルボディに固定
する方法、焼きばめによる方法、あるいは焼きばめに加
えてプレートホルダーを用いる方法などがある。

【００１７】本発明による燃料噴射ノズルにおいては、
オリフィスプレートを従来の金属板によるものに代わっ
て、粉体から製造する焼結体によるオリフィスプレート
としたので、その製造工程におけるグリーンシートの状
態のときに噴射孔を加工することが可能となり、プレス
加工などによって微細な噴射孔を形成することができる
とともに、加工精度の均一化を図り、量産性を向上する
ことができる。

【００１８】さらに、材料の粉体に混合するバインダー
（接合材）の配合量を調整することにより、焼成時の収
縮を大きくして、噴射孔を縮小させ、さらに微細な径を
得ることができる。

【００１９】なお焼成後の硬度は、焼入れ鋼と同等以上
のものを得ることができるため、オリフィスプレートの
板厚を薄くすることができる。したがって、本発明によ
る燃料噴射ノズルにおいて、噴射孔を小径化し、かつ材
質の強度向上により、噴霧粒径を従来の１００μｍ以上
から数十μｍと、燃料の微粒化を実現することができ
る。

【００２０】かくして、従来の燃料噴射ノズルにおける
場合に比較して、噴射孔の長さと径との比Ｌ／Ｄを２倍
以上とすることができる。噴射孔を微細化することがで
きるため、流量コントロールを孔径ではなく、噴射孔の
数により行うことができ、噴射孔を加工するパンチなど
の工具の径の種類を少なくすることができる。

【００２１】さらに、オリフィスプレートをセラミック
により構成することとすれば、金属材料より熱伝導率が
低いため、噴射孔部分にカーボンが付着しにくくなり、
とくにエンジンのシリンダーに直接燃料を噴射する筒内
噴射システムにおいては有利である。

【００２２】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
燃料噴射ノズル２０を図１ないし図３にもとづき説明す
る。ただし、図１０ないし図１２と同様の部分には同一
符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、燃料
噴射ノズル２０の先端部分の要部断面図であって、ノズ
ルボディ２の先端部にオリフィスプレート２１と、プレ
ートホルダー２２とを有し、プレートホルダー２２をノ
ズルボディ２にビーム溶接することにより、オリフィス
プレート２１をノズルボディ２の先端部に取り付けてい
る。ノズルボディ２、オリフィスプレート２１およびプ
レートホルダー２２により、ノズルアッシィ２３を構成
している。

【００２３】オリフィスプレート２１は、焼結体からこ
れを構成したものである。図２は、オリフィスプレート
２１の平面図、図３は、同、オリフィスプレート２１の
側面図であって、その中央部に複数個、たとえば９個の
噴射孔８を形成してある。

【００２４】図２に示したオリフィスプレート２１は正
方形状であるが、任意の形状に成形することができる。
たとえば、図４に示すように、円形状オリフィスプレー
ト２４とするとともに、円弧の一部に切欠き部２５を形
成し、噴射方向の識別、ないし内側あるいは外側などの
取付け方向の識別を可能とすることもできる。

【００２５】図５は、他の円形状オリフィスプレート２
６の平面図であり、切欠き部２５を左右に形成したもの
である。

【００２６】オリフィスプレート２１をノズルボディ２
に取り付ける手段としては、図１に示したプレートホル
ダー２２以外にも、任意のものを採用可能である。たと
えば、図６に示すように、ノズルボディ２の先端部に係
合凹部２７を形成し、焼きばめによってオリフィスプレ
ート２１をこの係合凹部２７内に固定することができ
る。

【００２７】あるいは図７に示すように、焼きばめに加
えて、プレートホルダー２８をノズルボディ２の先端部
に固定することにより、オリフィスプレート２１をノズ
ルボディ２に取り付けることもできる。

【００２８】図８は、オリフィスプレート２１を焼成す
る工程を示すフローチャート図であって、まずオリフィ
スプレート２１用の材料となる粉体と、水と、バインダ
ー（接合材）とを混練することによってスラリーを生成
する。

【００２９】このスラリーを一定の厚さに延ばすことに
より、シート状のグリーン体（グリーンシート）を形成
する。図９は、グリーンシートを形成するためのグリー
ンシート形成装置３０の概略図であって、このグリーン
シート形成装置３０は、スラリーホッパー３１と、ポリ
エチレンフィルムなどからなるエンドレスベルト３２
と、ブレード３３と、を有する。スラリーホッパー３１
にスラリー３４を容れ、ブレード３３により厚さを設定
し、エンドレスベルト３２上にグリーンシート３５を形
成する。なおグリーンシート３５の形成には、プレス加
工など任意の方法を採用することができる。

【００３０】図８に戻って、乾燥炉を用いてこのグリー
ンシート３５を乾燥する。ついで、プレス加工により、
図２ないし図５に示したような複数個の噴射孔８を有す
る所定形状のオリフィスプレート２１、２４、２６を形
成する。

【００３１】さらに、脱脂を行うことによってバインダ
ーを除去し、焼成炉において、温度１４００〜１７００
℃で焼成を行い、焼結体としてのオリフィスプレート２
１、２４、２６を得る。

【００３２】さらに、図１に示すノズルアッシィ２３と
して組み立て、ニードル弁３その他を組み付けることに
より燃料噴射ノズル２０とする。

【００３３】こうした構成の燃料噴射ノズル２０におい
て、噴射孔８を小径化し、かつ材質の強度向上により噴
霧粒径を、従来の燃料噴射ノズル１における１００μｍ
以上から数十μｍとし、燃料の微粒化を実現することが
できる。しかも、加工が容易なグリーンシートの状態で
噴射孔を形成するので、量産性を向上することができ
る。

【００３４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、オリフィ
スプレートを焼結体により構成することとしたので、噴
射孔の径を従来よりも小さく形成することができ、燃料
噴射の微粒化を促進することができる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による燃料噴射ノズル２０
の先端部分の要部断面図である。

【図２】同、オリフィスプレート２１の平面図である。

【図３】同、オリフィスプレート２１の側面図である。

【図４】同、円形状オリフィスプレート２４の平面図で
ある。

【図５】同、他の円形状オリフィスプレート２６の平面
図である。

【図６】同、焼きばめによってオリフィスプレート２１
を固定する例を示す断面図である。

【図７】同、焼きばめおよびプレートホルダー２８によ
り、オリフィスプレート２１を固定する例を示す断面図
である。

【図８】同、オリフィスプレート２１の焼成工程を示す
フローチャート図である。

【図９】同、グリーンシート３５を形成するためのグリ
ーンシート形成装置３０の概略図である。

【図１０】従来のプレートタイプの燃料噴射ノズル１の
先端要部断面図である。

【図１１】同、底面図である。

【図１２】図１０のＸＩＩ部分の（噴射孔８部分の）拡
大断面図である。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ノズル（図１０） ２ ノズルボディ ３ ニードル弁 ４ オリフィスプレート ５ ノズルアッシィ ６ 燃料溜まり室 ７ 噴射用開口部 ８ 噴射孔 ９ コイルスプリング １０ ノズルボディ２のシート部 １１ 電磁コイル １２ 固定部材 ２０ 燃料噴射ノズル（図１） ２１ オリフィスプレート ２２ プレートホルダー ２３ ノズルアッシィ ２４ 円形状オリフィスプレート ２５ 切欠き部 ２６ 円形状オリフィスプレート ２７ 係合凹部 ２８ プレートホルダー ３０ グリーンシート形成装置（図９） ３１ スラリーホッパー ３２ エンドレスベルト ３３ ブレード ３４ スラリー ３５ グリーンシート Ｌ 噴射孔８の中心線に沿った長さ Ｄ 噴射孔８の径

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴射用開口部を形成したノズルボディ
   と、 このノズルボディに取り付けるとともに前記噴射用開口
   部に臨む噴射孔を形成したオリフィスプレートと、を有
   する燃料噴射ノズルであって、 前記オリフィスプレートは、これを焼結体により構成し
   たことを特徴とする燃料噴射ノズル。