JPWO2014170956A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
この発明に係る燃料噴射弁は、上流側の第１の噴孔プレートに膨大部を設けることで、噴孔部の位置ずれが許容され、上流側噴孔出口部の内径側周縁と下流側噴孔入口部の内径側周縁との間で径方向の寸法の確保が不要となり、下流側の第２の噴孔プレートの板厚を最小限に抑えることができ、噴孔プレート体と弁座との間の溶接性が向上する。
Description
この発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関し、特に弁座の下流側に設けられた、積層された２枚の噴孔プレートからなる噴孔プレート体を備えた燃料噴射弁に関する。
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いる。
例えば、積層された、上流側プレート及び下流側プレートにより噴孔プレートが形成され、上流側プレートに形成された上流側噴孔の内径側内壁面は、下流側プレートに形成された下流側噴孔の内径側内壁面と連続的に形成され、上流側噴孔のうち少なくとも外径側の内壁面に、下流側噴孔の内径側内壁面に向かって燃料流れをガイドするガイド部が形成された燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。
この燃料噴射弁では、上流側噴孔の入口側開口縁の外径側内壁面近傍に到達した燃料は、ガイド部のガイド作用を受けて下流側噴孔の内径側内壁面へと導かれることにより、下流側噴孔の内壁面に沿って液膜化し、噴射によって微粒化される。
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いる。
例えば、積層された、上流側プレート及び下流側プレートにより噴孔プレートが形成され、上流側プレートに形成された上流側噴孔の内径側内壁面は、下流側プレートに形成された下流側噴孔の内径側内壁面と連続的に形成され、上流側噴孔のうち少なくとも外径側の内壁面に、下流側噴孔の内径側内壁面に向かって燃料流れをガイドするガイド部が形成された燃料噴射弁が知られている（特許文献１参照）。
この燃料噴射弁では、上流側噴孔の入口側開口縁の外径側内壁面近傍に到達した燃料は、ガイド部のガイド作用を受けて下流側噴孔の内径側内壁面へと導かれることにより、下流側噴孔の内壁面に沿って液膜化し、噴射によって微粒化される。
また、上流側の噴孔プレートに形成された複数の第１の円柱状孔に対し、下流側の噴孔プレートに１対１で連通するように第２の円柱状孔が形成され、第２の円柱状孔はそれぞれ第１の円柱状孔よりも大きな穴径を有し、かつ第１の円柱状孔に対し所定の角度傾斜している燃料噴射弁が知られている（特許文献２参照）。
この燃料噴射弁では、第１の円柱状孔を通過した燃料液体は傾斜した第２の円柱状孔の内壁面に確実に衝突し、第２の円柱状孔の内壁面を周方向両側に広がりながら内壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、微粒化される。
この燃料噴射弁では、第１の円柱状孔を通過した燃料液体は傾斜した第２の円柱状孔の内壁面に確実に衝突し、第２の円柱状孔の内壁面を周方向両側に広がりながら内壁面に沿った薄い液膜状となって噴出され、微粒化される。
上記特許文献１に記載された燃料噴射弁では、上流側噴孔と下流側噴孔のそれぞれの内径側内壁面が連続していることを前提としているが、実際には噴孔径の寸法のズレ、噴孔加工位置のズレ、上流側プレートと下流側プレートの互いの位置ズレ等の要因により、それぞれの内径側内壁面を連続させることは、加工上困難であるという問題点があった。
そして、特に上流側噴孔の内径側内壁面が下流側噴孔の内径側内壁面に対して径内側方向にずれた場合、上流側噴孔の一部が塞がる形になり噴射量に影響が出てしまう。
そして、特に上流側噴孔の内径側内壁面が下流側噴孔の内径側内壁面に対して径内側方向にずれた場合、上流側噴孔の一部が塞がる形になり噴射量に影響が出てしまう。
また、高温負圧の環境下では、流路が絞られている弁座シート部下流から上流側噴孔までの間で減圧沸騰し、気液二相流となるため、下流側噴孔を通過する際の圧力損失は液体単相流の時よりも増加し、噴射量が低下する傾向にある。
そして、上流側噴孔が長いと圧力損失がさらに増大するため、雰囲気による噴射量の変化が大きくなってしまう。
そのため、上流側噴孔を短くするにあたって上流側プレートの板厚を小さくしたいが、上流側プレートが薄過ぎると、弁座と上流側プレートとの間の溶接時の熱影響により上流側プレートの溶接部から内径側が下流側プレートから浮く方向に変形してしまう。
この変形を一定に制御するのは難しく、それに伴い上流側噴孔の形状もばらついてしまうことから、サンプル毎に噴射角、噴霧角、噴霧粒径がばらついてしまうという問題点があった。
そして、上流側噴孔が長いと圧力損失がさらに増大するため、雰囲気による噴射量の変化が大きくなってしまう。
そのため、上流側噴孔を短くするにあたって上流側プレートの板厚を小さくしたいが、上流側プレートが薄過ぎると、弁座と上流側プレートとの間の溶接時の熱影響により上流側プレートの溶接部から内径側が下流側プレートから浮く方向に変形してしまう。
この変形を一定に制御するのは難しく、それに伴い上流側噴孔の形状もばらついてしまうことから、サンプル毎に噴射角、噴霧角、噴霧粒径がばらついてしまうという問題点があった。
上記特許文献２に記載された燃料噴射弁では、２つの噴孔を異なる傾斜角で構成されており、内径側内壁面は必ずしも連続させなくても下流側噴孔の内壁面に沿った流れは形成される。
しかしながら、先述した噴孔の干渉による流量の低下を防ぐためには、上流側噴孔出口部の内径側周縁と下流側噴孔入口部の内径側周縁との間で径方向の寸法を確保する必要があり、その寸法分、上流側噴孔を通過した燃料が下流側噴孔内壁に沿って流れる長さが短くなり、短すぎると下流側噴孔内壁に沿って液膜が広がる前に噴射されてしまい、微粒化が阻害されてしまう。
しかしながら、先述した噴孔の干渉による流量の低下を防ぐためには、上流側噴孔出口部の内径側周縁と下流側噴孔入口部の内径側周縁との間で径方向の寸法を確保する必要があり、その寸法分、上流側噴孔を通過した燃料が下流側噴孔内壁に沿って流れる長さが短くなり、短すぎると下流側噴孔内壁に沿って液膜が広がる前に噴射されてしまい、微粒化が阻害されてしまう。
そのように不都合を解消する方策として下流側プレートを厚くした場合、それに伴い弁座を上流側の噴孔プレート及び下流側の噴孔プレートに溶接する深さが深くなり、その分だけ熱源の出力を高める必要がある。
その結果、前述した上流側噴孔プレートが変形してしまう問題や、弁座の弁体との当接部が変形してしまい、弁油密性が悪化するという問題点があった。
その結果、前述した上流側噴孔プレートが変形してしまう問題や、弁座の弁体との当接部が変形してしまい、弁油密性が悪化するという問題点があった。
この発明は、積層された噴孔プレートで構成された噴孔プレート体で起こり得る、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、噴射量の安定化、噴射角、噴霧角、噴霧粒径の均一化等を図ることができる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
この発明に係る燃料噴射弁は、弁座と、この弁座に対向して設けられ中心軸線に沿って往復動可能な弁体と、前記弁座に溶接により固定され、複数の噴孔が形成された噴孔プレート体と、を備え、燃料が前記弁座と前記弁体との隙間を通って、前記噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレート体は、第１の噴孔部及びこの第１の噴孔部に連通した膨大部を有する第１の噴孔プレートと、この第１の噴孔プレートに下流側で積層され膨大部に連通しているとともに、膨大部から下流側に沿って前記中心軸線から離れる方向に傾斜した第２の噴孔部を有する第２の噴孔プレートと、から構成され、
前記第２の噴孔部の内径側内壁面は、少なくとも一部が前記第１の噴孔部の投影面内に収まっており、
前記第１の噴孔部の出口側開口部は、前記膨大部の入口側開口部に包含され、
前記第１の噴孔部の前記燃料の最小流路面積は、前記第２の噴孔部の最小流路面積及び前記膨大部の入口側開口部の最小流路面積と同じかまたは小さく、かつ前記膨大部の最小流路断面積よりも小さい。
前記噴孔プレート体は、第１の噴孔部及びこの第１の噴孔部に連通した膨大部を有する第１の噴孔プレートと、この第１の噴孔プレートに下流側で積層され膨大部に連通しているとともに、膨大部から下流側に沿って前記中心軸線から離れる方向に傾斜した第２の噴孔部を有する第２の噴孔プレートと、から構成され、
前記第２の噴孔部の内径側内壁面は、少なくとも一部が前記第１の噴孔部の投影面内に収まっており、
前記第１の噴孔部の出口側開口部は、前記膨大部の入口側開口部に包含され、
前記第１の噴孔部の前記燃料の最小流路面積は、前記第２の噴孔部の最小流路面積及び前記膨大部の入口側開口部の最小流路面積と同じかまたは小さく、かつ前記膨大部の最小流路断面積よりも小さい。
この発明に係る燃料噴射弁は、第２の噴孔部の内径側内壁面は、少なくとも一部が第１の噴孔部の投影面内に収まっているので、第１の噴孔部を通過した燃料は、第２の噴孔部の内壁面に押し付けられ、薄膜化することで噴射後の微粒化を図ることができる。
また、第１の噴孔部の出口側開口部は、膨大部の入口側開口部に包含され、第１の噴孔部の燃料の最小流路面積は、第２の噴孔部の最小流路面積、膨大部の入口側開口部の最小流路面積と同じかまたは小さく、かつ前記膨大部の最小流路断面積よりも小さいので、加工時の寸法ばらつきにより第１の噴孔部と第２の噴孔部とが干渉し、噴射量の低下を抑制することができる。
また、膨大部を設けることで、噴孔部の位置ずれを許容したことにより、上流側噴孔出口部の内径側周縁と下流側噴孔入口部の内径側周縁との間で径方向の寸法の確保が不要となり、下流側の第２の噴孔プレートの板厚を最小限に抑えることができるので、噴孔プレート体と弁座との間の溶接性が向上する。
また、第１の噴孔プレートの下流側に膨大部が形成されており、第１の噴孔プレートの板厚を薄くすることなく、第１の噴孔部を短くすることができるので、弁座と噴孔プレート体との溶接時に第１の噴孔プレートが変形しない程度のプレート板厚を確保しつつも、第１の噴孔部内での圧力、温度等の雰囲気の変化による噴射量の低下を抑制することができる。
以下、この発明の各実施の形態の燃料噴射弁について図に基づいて説明するが、各図において、同一、または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１の燃料噴射弁１を示す断面図、図２は図１の燃料噴射弁１の先端部を示す拡大図である。
この燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２と、ソレノイド装置２の駆動により動作する弁装置７と、ソレノイド装置２及び弁装置７を覆ったケース２０と、を備えている。
図１はこの発明の実施の形態１の燃料噴射弁１を示す断面図、図２は図１の燃料噴射弁１の先端部を示す拡大図である。
この燃料噴射弁１は、ソレノイド装置２と、ソレノイド装置２の駆動により動作する弁装置７と、ソレノイド装置２及び弁装置７を覆ったケース２０と、を備えている。
ソレノイド装置２は、磁気回路のヨーク部分であるハウジング３と、このハウジング３の内側に設けられた円筒形状のコア４と、このコア４を囲ったコイル５と、コア４の下流側にコア４の下端面４ａに対して接離可能に設けられた円筒形状のアマチュア６と、コア４内に収納された圧縮ばね１４と、コイル５に電気的に接続され先端部が外部に露出したコネクタ２１と、を備えている。
弁装置７は、先端部にボール部１３を有する筒形状の弁体８と、コア４の下側の外周側面に圧入、溶接された円筒形状の弁本体９と、この弁本体９の下端部に圧入された弁座１０と、この弁座１０の下流側端面に溶接部１１ａで溶接により面接合された噴孔プレート体１１と、を備えている。溶接部１１ａにより噴孔プレート体１１と一体化された弁座１０は、弁本体９の下流側端部から内部に圧入された後に、噴孔プレート１１の折曲された外周縁部の溶接部１１ｂで溶接により弁本体９に結合されている。
噴孔プレート体１１は、板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が周方向に沿って間隔をおいて形成されている。
弁装置７は、先端部にボール部１３を有する筒形状の弁体８と、コア４の下側の外周側面に圧入、溶接された円筒形状の弁本体９と、この弁本体９の下端部に圧入された弁座１０と、この弁座１０の下流側端面に溶接部１１ａで溶接により面接合された噴孔プレート体１１と、を備えている。溶接部１１ａにより噴孔プレート体１１と一体化された弁座１０は、弁本体９の下流側端部から内部に圧入された後に、噴孔プレート１１の折曲された外周縁部の溶接部１１ｂで溶接により弁本体９に結合されている。
噴孔プレート体１１は、板厚方向に貫通する複数の噴孔１２が周方向に沿って間隔をおいて形成されている。
弁座１０は、下流側に沿って内径が小さいシート面１０ａを有している。
図３に示すように、噴孔１２は、シート面１０ａに沿って下流側に延びて形成された仮想円錐形と噴孔プレート体１１の上流側の面とが交差する仮想円１５に沿って周方向に等分間隔で形成されている。
噴孔プレート体１１は、上流側の第１の噴孔プレート１１Ａと下流側の第２の噴孔プレート１１Ｂとが積層されて構成されている。
噴孔１２は、第１の噴孔プレート１１Ａに形成された第１の噴孔部１２ａと、第１の噴孔プレート１１Ａに第１の噴孔部１２ａに連通し径方向に拡大した膨大部１２ｂと、第２の噴孔プレート１１Ｂに形成され、膨大部１２ｂと連通した第２の噴孔部１２ｃと、から構成されている。
図３に示すように、噴孔１２は、シート面１０ａに沿って下流側に延びて形成された仮想円錐形と噴孔プレート体１１の上流側の面とが交差する仮想円１５に沿って周方向に等分間隔で形成されている。
噴孔プレート体１１は、上流側の第１の噴孔プレート１１Ａと下流側の第２の噴孔プレート１１Ｂとが積層されて構成されている。
噴孔１２は、第１の噴孔プレート１１Ａに形成された第１の噴孔部１２ａと、第１の噴孔プレート１１Ａに第１の噴孔部１２ａに連通し径方向に拡大した膨大部１２ｂと、第２の噴孔プレート１１Ｂに形成され、膨大部１２ｂと連通した第２の噴孔部１２ｃと、から構成されている。
図４は図２の噴孔１２を示す斜視図である。
第２の噴孔部１２ｃは、第１の噴孔プレート１１Ａの膨大部１２ｂの軸線から燃料の下流側に沿って離れる方向に傾斜している。
この噴孔１２では、第２の噴孔部１２ｃの内径側内壁面ＩＩ（第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉと対向した側の内壁面）は、第１の噴孔部１２ａの投影面内に収まっている。
また、噴孔１２は、膨大部１２ｂの入口側開口部ＩＩＩが第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの全てを包含するように形成されている。
第２の噴孔部１２ｃは、第１の噴孔プレート１１Ａの膨大部１２ｂの軸線から燃料の下流側に沿って離れる方向に傾斜している。
この噴孔１２では、第２の噴孔部１２ｃの内径側内壁面ＩＩ（第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉと対向した側の内壁面）は、第１の噴孔部１２ａの投影面内に収まっている。
また、噴孔１２は、膨大部１２ｂの入口側開口部ＩＩＩが第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの全てを包含するように形成されている。
噴孔１２は、例えば図５に示すように、第１の噴孔部１２ａ及び第２の噴孔部１２ｃが膨大部１２ｂに対して左右に位置ずれて形成されることが起こり得る。
この実施の形態では、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積（第１の噴孔部１２ａの軸線に対して垂直方向に切断したときの面積）をＡ1、第２の噴孔部１２ｃの最小流路面積（第２の噴孔部１２ｃの軸線に対して垂直方向に切断したときの面積）をＡ2、第１の噴孔部１２ａと膨大部１２ｂとの連結部の面積をＡ3（第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの面積でもある。）としたとき、Ａ1≦Ａ2かつＡ1≦Ａ3の関係にある。
この実施の形態では、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積（第１の噴孔部１２ａの軸線に対して垂直方向に切断したときの面積）をＡ1、第２の噴孔部１２ｃの最小流路面積（第２の噴孔部１２ｃの軸線に対して垂直方向に切断したときの面積）をＡ2、第１の噴孔部１２ａと膨大部１２ｂとの連結部の面積をＡ3（第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの面積でもある。）としたとき、Ａ1≦Ａ2かつＡ1≦Ａ3の関係にある。
また、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積Ａ1と膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4との関係は、Ａ1<Ａ4の関係にある。
ここで、膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4は、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの外周長さに膨大部１２ｂの高さｈを掛け合わせた値である。
図５に示すように、第１の噴孔部１２ａが円柱形状のときには、最小流路面積Ａ4は、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの外周長さ（πＤ（出口側開口部Ｉの直径））×ｈであり、Ａ1は、πＤ2／４であるので、膨大部１２ｂが膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4以上を確保するには、膨大部１２ｂの高さｈは、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Iの１／４以上あればよい。
ここで、膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4は、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの外周長さに膨大部１２ｂの高さｈを掛け合わせた値である。
図５に示すように、第１の噴孔部１２ａが円柱形状のときには、最小流路面積Ａ4は、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの外周長さ（πＤ（出口側開口部Ｉの直径））×ｈであり、Ａ1は、πＤ2／４であるので、膨大部１２ｂが膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4以上を確保するには、膨大部１２ｂの高さｈは、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Iの１／４以上あればよい。
次に、上記構成の燃料噴射弁１の動作について説明する。
内燃機関の制御装置より燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、コネクタ２１を通じてコイル５に電流が通電され、アマチュア６、コア４、ハウジング３、弁本体９で構成される磁気回路に磁束が発生する。
その結果、アマチュア６は、コア４側へ圧縮ばね１４の弾性力に逆らって吸引動作され、アマチュア６の上端面６ａがコア４の下端面４ａと当接し、アマチュア６と一体構造である弁体８は、円錐形状のシート面１０ａから離れて隙間が形成される。
この隙間２２の形成と同時に、燃料通路２２内の燃料は、弁体８の先端部に設けられたボール部１３の面取り部１３ａ、上記隙間を通って、噴孔１２から内燃機関の吸気管（図示せず）に噴射される。
内燃機関の制御装置より燃料噴射弁１の駆動回路に動作信号が送られると、コネクタ２１を通じてコイル５に電流が通電され、アマチュア６、コア４、ハウジング３、弁本体９で構成される磁気回路に磁束が発生する。
その結果、アマチュア６は、コア４側へ圧縮ばね１４の弾性力に逆らって吸引動作され、アマチュア６の上端面６ａがコア４の下端面４ａと当接し、アマチュア６と一体構造である弁体８は、円錐形状のシート面１０ａから離れて隙間が形成される。
この隙間２２の形成と同時に、燃料通路２２内の燃料は、弁体８の先端部に設けられたボール部１３の面取り部１３ａ、上記隙間を通って、噴孔１２から内燃機関の吸気管（図示せず）に噴射される。
次に、内燃機関の制御装置から燃料噴射弁１の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コネクタ２１からのコイル５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８を閉弁方向に押圧している圧縮ばね１４の弾性力により、アマチュア６の上端面６ａはコア４の下端面４ａから離間し、その結果弁体８とシート面１０ａとの間の隙間は閉じた状態となり、燃料噴射が終了する。
上記の燃料噴射弁１によれば、この噴孔１２では、第２の噴孔部１２ｃの内径側内壁面ＩＩは、第１の噴孔部１２ａの投影面内に少なくとも一部は収まっている。
従って、第１の噴孔部１２ａから流出した燃料は、膨大部１２ｂを経由して第２の噴孔部１２ｃの内径側内壁面ＩＩに衝突し、第２の噴孔部１２ｃの内壁面に沿って液膜化し、微粒化した燃料が吸気管内部に噴射され、燃料の気化性が向上し、燃費が節減される。
従って、第１の噴孔部１２ａから流出した燃料は、膨大部１２ｂを経由して第２の噴孔部１２ｃの内径側内壁面ＩＩに衝突し、第２の噴孔部１２ｃの内壁面に沿って液膜化し、微粒化した燃料が吸気管内部に噴射され、燃料の気化性が向上し、燃費が節減される。
また、噴孔１２は、膨大部１２ｂが第１の噴孔部１２ａの出口側開口部Ｉの全てを包含するように形成されている。
また、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積Ａ1、第２の噴孔部１２ｃの最小流路面積Ａ2、第１の噴孔部１２ａと膨大部１２ｂとの連結部の面積Ａ3としたとき、Ａ1≦Ａ2かつＡ1≦Ａ3の関係にある。
さらに、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積Ａ1と膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4との関係は、Ａ1<Ａ4の関係にある。
また、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積Ａ1、第２の噴孔部１２ｃの最小流路面積Ａ2、第１の噴孔部１２ａと膨大部１２ｂとの連結部の面積Ａ3としたとき、Ａ1≦Ａ2かつＡ1≦Ａ3の関係にある。
さらに、第１の噴孔部１２ａの最小流路面積Ａ1と膨大部１２ｂの最小流路面積Ａ4との関係は、Ａ1<Ａ4の関係にある。
従って、第１の噴孔部１２ａが第２の噴孔部１２ｃに対して膨大部１２ｂの入口側開口部ＩＩＩ内で位置ずれを起こしたとしても、第１の噴孔部１２ａは塞がることがなく、また膨大部１２ｂ及び第２の噴孔部１２ｃ内でそれぞれ流路面積が減少することはない。
因って、第１の噴孔部１２ａ、第２の噴孔部１２ｃの加工の位置ばらつき、第１の噴孔プレート１１Ａ、第２の噴孔プレート１１Ｂの位置ずれを考慮して膨大部１２ｂの形状と深さを決定すれば、第１の噴孔部１２ａ、第２の噴孔部１２ｃの干渉による噴射量の低下を防ぐことができる。
また、膨大部１２ｂの入口側開口部ＩＩＩの面積を大きくとれば、膨大部１２ｂの高さを大きくすることなく必要な効果が得られるため、膨大部１２ｂを形成するに際してプレス成型が容易となる。
因って、第１の噴孔部１２ａ、第２の噴孔部１２ｃの加工の位置ばらつき、第１の噴孔プレート１１Ａ、第２の噴孔プレート１１Ｂの位置ずれを考慮して膨大部１２ｂの形状と深さを決定すれば、第１の噴孔部１２ａ、第２の噴孔部１２ｃの干渉による噴射量の低下を防ぐことができる。
また、膨大部１２ｂの入口側開口部ＩＩＩの面積を大きくとれば、膨大部１２ｂの高さを大きくすることなく必要な効果が得られるため、膨大部１２ｂを形成するに際してプレス成型が容易となる。
なお、上記実施の形態では、第１の噴孔部１２ａと膨大部１２ｂとを１対１で対応させているが、隣接した各膨大部１２ｂを接続し複数の第１の噴孔部１２ａに対し膨大部を１つとしてもよい。
また、特許文献２に記載の燃料噴射弁では、先述した噴孔の干渉による流量の低下を防ぐために、上流側噴孔出口部の内径側周縁と下流側噴孔入口部の内径側周縁との間で径方向の寸法を確保する必要があり、その寸法分、上流側噴孔を通過した燃料が下流側噴孔内壁に沿って流れる長さが短くなり、短すぎると下流側噴孔内壁に沿って液膜が広がる前に噴射されてしまうことから、プレートを厚くする必要があった。
これに対して、第１の噴孔部１２ａの出口側開口部を膨大部１２ｂの入口側開口部に包含させることにより前述した間隔を最小限にすることができるため、第２の噴孔プレート１１Ｂの板厚を最小限に抑えることで、噴孔プレート体１１と弁座１０との間を溶接する際の熱源の出力を低下させることができる。
これにより、第１の噴孔プレート１１Ａの変形や弁座１０のシート面１０ａの変形による弁油密性の悪化等の懸念が解消される。
これにより、第１の噴孔プレート１１Ａの変形や弁座１０のシート面１０ａの変形による弁油密性の悪化等の懸念が解消される。
また、第１の噴孔プレート１１Ａの第１の噴孔部１２ａの下流側に膨大部１２ｂが形成されているので、第１の噴孔プレート１１Ａの板厚を薄くすることなく、第１の噴孔部１２ａを短くすることができる。
これにより、弁座１０と第１の噴孔プレート１１Ａとの間の溶接時に第１の噴孔プレート１１Ａが変形しない程度の板厚を確保しつつも、第１の噴孔部１２ａが長いことに起因した圧力、温度等の雰囲気の変化による噴射量の低下を抑制することができる。
これにより、弁座１０と第１の噴孔プレート１１Ａとの間の溶接時に第１の噴孔プレート１１Ａが変形しない程度の板厚を確保しつつも、第１の噴孔部１２ａが長いことに起因した圧力、温度等の雰囲気の変化による噴射量の低下を抑制することができる。
また、第１の噴孔部１２ａは、第１の噴孔プレート１１Ａの表面に対して垂直方向に延びて形成しているので、第１の噴孔部１２ａの長さは最小限に抑えられ、前述した圧力、温度等の雰囲気圧の変化による噴射量の低下をさらに抑制することができる。
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２の燃料噴射弁１の要部を示す断面図、図７は図６の噴孔プレート体１１のＶＩＩ-ＶＩＩ線に沿った矢視正面図、図８は図６のＢの部位を示す拡大図である。
第１の噴孔部１２ａの入口部で剥離（図８のＶＩの部位）した燃料流れは扁平な形状となるが、第１の噴孔部１２ａが長すぎると第１の噴孔部１２ａの内壁に沿って燃料は一周してしまい、扁平な形状は崩れてしまう。
これに対して、この実施の形態では、実施の形態１と同様に第１の噴孔部１２ａを垂直に形成することで第１の噴孔部１２ａの長さを最小限に抑え、第１のプレート１１Ａの板厚をｔ、第１の噴孔部１２ａの径をＤ１、膨大部１２ｂの高さをｈとしたとき、(ｔ-ｈ)/Ｄ１の値を小さくすることで、第１の噴孔部１２ａ内に流入した燃料は扁平形状を保ったまま第２の噴孔部１２ｃの径方向の内径側内壁面ＩＩに衝突する。
これにより、第２の噴孔部１２ｃの内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率よく燃料の薄膜化が図れるため、微粒化を促進させる効果がある。
図６はこの発明の実施の形態２の燃料噴射弁１の要部を示す断面図、図７は図６の噴孔プレート体１１のＶＩＩ-ＶＩＩ線に沿った矢視正面図、図８は図６のＢの部位を示す拡大図である。
第１の噴孔部１２ａの入口部で剥離（図８のＶＩの部位）した燃料流れは扁平な形状となるが、第１の噴孔部１２ａが長すぎると第１の噴孔部１２ａの内壁に沿って燃料は一周してしまい、扁平な形状は崩れてしまう。
これに対して、この実施の形態では、実施の形態１と同様に第１の噴孔部１２ａを垂直に形成することで第１の噴孔部１２ａの長さを最小限に抑え、第１のプレート１１Ａの板厚をｔ、第１の噴孔部１２ａの径をＤ１、膨大部１２ｂの高さをｈとしたとき、(ｔ-ｈ)/Ｄ１の値を小さくすることで、第１の噴孔部１２ａ内に流入した燃料は扁平形状を保ったまま第２の噴孔部１２ｃの径方向の内径側内壁面ＩＩに衝突する。
これにより、第２の噴孔部１２ｃの内壁に沿って液膜を広げようとする流れが強化され、効率よく燃料の薄膜化が図れるため、微粒化を促進させる効果がある。
特に、本願発明者は、(ｔ-ｈ)/Ｄ１と噴射後の燃料粒径との関係を実験により調べた。 図９はその関係を示した特性図であり、(ｔ-ｈ)/Ｄ１<１とした時に上述した微粒化の効果が現れることが分かった。
即ち、第１のプレート１１Ａの板厚ｔに対して、第１の噴孔部１２ａの径Ｄ１及び膨大部１２ｂの高さｈを大きくすることで効果が大であることが分かった。
即ち、第１のプレート１１Ａの板厚ｔに対して、第１の噴孔部１２ａの径Ｄ１及び膨大部１２ｂの高さｈを大きくすることで効果が大であることが分かった。
また、燃料噴射弁１では所定の流量を管理するために噴孔径は制約を受ける。
これに対して、噴孔プレート体１１は、上流側の第１の噴孔プレート１１Ａと下流側の第２の噴孔プレート１１Ｂとが積層されて構成されており、第１の噴孔部１２ａの径により燃料の流量が決まるため、第２の噴孔部１２ｃの径を自由に設定できる。
この噴孔プレート体１１は、第２の噴孔部１２ｃの径Ｄ２を第１の噴孔部１２ａの径Ｄ１よりも大きくすることにより、第１の噴孔部１２ａを通過した燃料が第２の噴孔部１２ｃの内壁面に衝突した際に液膜を大きく広げることができるため、液膜の薄膜化による噴射後の燃料の微粒化をさらに強化することができる。
これに対して、噴孔プレート体１１は、上流側の第１の噴孔プレート１１Ａと下流側の第２の噴孔プレート１１Ｂとが積層されて構成されており、第１の噴孔部１２ａの径により燃料の流量が決まるため、第２の噴孔部１２ｃの径を自由に設定できる。
この噴孔プレート体１１は、第２の噴孔部１２ｃの径Ｄ２を第１の噴孔部１２ａの径Ｄ１よりも大きくすることにより、第１の噴孔部１２ａを通過した燃料が第２の噴孔部１２ｃの内壁面に衝突した際に液膜を大きく広げることができるため、液膜の薄膜化による噴射後の燃料の微粒化をさらに強化することができる。
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、筒形状の弁体８のボール部１３は、先端部に第１の噴孔プレート１１Ａと対面した平坦部１３ｂを有している。
他の構成は、実施の形態２の燃料噴射弁１と同じである。
図１０はこの発明の実施の形態３の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、筒形状の弁体８のボール部１３は、先端部に第１の噴孔プレート１１Ａと対面した平坦部１３ｂを有している。
他の構成は、実施の形態２の燃料噴射弁１と同じである。
この実施の形態では、ボール部１３は先端部に平坦部１３ｂを有しているので、閉弁時における弁体８の先端部と第１の噴孔プレート１１Ａとの干渉を回避しつつデッドボリュームを小さくできるので、高温負圧下におけるデッドボリューム内の燃料蒸発量も少なく、雰囲気変化に伴う噴射量(静的流量、動的流量)の変化を抑制することができる。
実施の形態４．
図１１はこの発明の実施の形態４の燃料噴射弁１の要部を示す断面図、図１２は図１１のＣの部位を示す拡大図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａの第１の噴孔部１２ａは、弁座１０の最内径部１０ｅより径方向の内側であって、かつボール部１３の平坦部１３ｂより径方向の外側に形成されている。
他の構成は、実施の形態３の燃料噴射弁１と同じである。
図１１はこの発明の実施の形態４の燃料噴射弁１の要部を示す断面図、図１２は図１１のＣの部位を示す拡大図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａの第１の噴孔部１２ａは、弁座１０の最内径部１０ｅより径方向の内側であって、かつボール部１３の平坦部１３ｂより径方向の外側に形成されている。
他の構成は、実施の形態３の燃料噴射弁１と同じである。
ボール部１３、弁座１０及び第１の噴孔プレート１１Ａで囲まれたキャビテイ内の燃料流れは、第１の噴孔プレート１１Ａに到達後から平坦部１３ｂまではキャビテイ流路面積は急激に縮小する。
この実施の形態では、第１の噴孔部１２ａは、弁座１０の最内径部１０ｅより径方向の内側であって、かつボール部１３の平坦部１３ｂより径方向の外側に形成されている。
従って、噴孔部１２ａ間を径方向の内側に向かって通過した燃料同士が衝突しＵターンして第１の噴孔部１２ａに向かう流れを抑制することができるため、一方向からの噴孔部１２ａへの流入が強化される。
これにより第１の噴孔部１２ａの入口側開口部で生じる燃料の剥離（図１２のＶＩの部位）は強化され、第２の噴孔部１２ｃの内壁に沿って液膜が広がり薄膜化することによって、噴射後の微粒化が促進される。
この実施の形態では、第１の噴孔部１２ａは、弁座１０の最内径部１０ｅより径方向の内側であって、かつボール部１３の平坦部１３ｂより径方向の外側に形成されている。
従って、噴孔部１２ａ間を径方向の内側に向かって通過した燃料同士が衝突しＵターンして第１の噴孔部１２ａに向かう流れを抑制することができるため、一方向からの噴孔部１２ａへの流入が強化される。
これにより第１の噴孔部１２ａの入口側開口部で生じる燃料の剥離（図１２のＶＩの部位）は強化され、第２の噴孔部１２ｃの内壁に沿って液膜が広がり薄膜化することによって、噴射後の微粒化が促進される。
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａの第１の噴孔部１２ａは、ボール部１３の平坦部１３ｂに対向して形成されている。
他の構成は、実施の形態３の燃料噴射弁１と同じである。
図１３はこの発明の実施の形態５の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａの第１の噴孔部１２ａは、ボール部１３の平坦部１３ｂに対向して形成されている。
他の構成は、実施の形態３の燃料噴射弁１と同じである。
この実施の形態では、ボール部１３の平坦部１３ｂより外側に第１の噴孔部１２ａを形成した実施の形態４のものと比較して、第１の噴孔部１２ａのボール部１３までの直上高さが低い。
従って、第１の噴孔部１２ａに対し直上から流入する流れを低減させることができるため、燃料噴射弁１の軸線方向への噴射速度は低減される。
これにより、噴霧の低貫徹力化を図ることができ、気化前の燃料が吸気ポート内に付着する割合を低減させられるため、制御性が向上する。
従って、第１の噴孔部１２ａに対し直上から流入する流れを低減させることができるため、燃料噴射弁１の軸線方向への噴射速度は低減される。
これにより、噴霧の低貫徹力化を図ることができ、気化前の燃料が吸気ポート内に付着する割合を低減させられるため、制御性が向上する。
実施の形態６．
図１４はこの発明の実施の形態６の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａ及び第２の噴孔プレート１１Ｂのそれぞれの中央部には、ボール部１３の球状の先端部とほぼ等間隔で離間した窪み部１１Ａａ，１１Ｂａが形成されている。
他の構成は、実施の形態２の燃料噴射弁１と同じである。
図１４はこの発明の実施の形態６の燃料噴射弁１の要部を示す断面図である。
この実施の形態では、第１の噴孔プレート１１Ａ及び第２の噴孔プレート１１Ｂのそれぞれの中央部には、ボール部１３の球状の先端部とほぼ等間隔で離間した窪み部１１Ａａ，１１Ｂａが形成されている。
他の構成は、実施の形態２の燃料噴射弁１と同じである。
この実施の形態では、実施の形態３の燃料噴射弁１と同様に、高温負圧下におけるデッドボリューム内の燃料蒸発量を少なくできるため、雰囲気変化に伴う噴射量(静的流量、動的流量)の変化を抑制することができる。
１ 燃料噴射弁、２ ソレノイド装置、３ ハウジング、４ コア、５ コイル、６ アマチュア、７ 弁装置、８ 弁体、９ 弁本体、１０ 弁座、１０ａ シート面、１１ 噴孔プレート体、１１Ａ 頼１の噴孔プレート、１１Ｂ 第２の噴孔プレート、１１Ａａ，１１Ｂａ 窪み部、１２ 噴孔、１２ａ 第１の噴孔部、１２ｂ 膨大部、１２ｃ 第２の噴孔部、１３ ボール部、１３ａ 面取り部、１３ｂ 平坦部、１４ 圧縮バネ、１５ 仮想円 、２０ ケース、２１ コネクタ、２２ 燃料通路、Ｉ 第１の噴孔部の出口側開口部、ＩＩ 内径側内壁面、ＩＩＩ 膨大部の入口側開口部、ＶＩ 剥離の部位。
Claims (7)
- 弁座と、この弁座に対向して設けられ中心軸線に沿って往復動可能な弁体と、前記弁座に溶接により固定され、複数の噴孔が形成された噴孔プレート体と、を備え、燃料が前記弁座と前記弁体との隙間を通って、前記噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレート体は、第１の噴孔部及びこの第１の噴孔部に連通した膨大部を有する第１の噴孔プレートと、この第１の噴孔プレートに下流側で積層され膨大部に連通しているとともに、膨大部から下流側に沿って前記中心軸線から離れる方向に傾斜した第２の噴孔部を有する第２の噴孔プレートと、から構成され、
前記第２の噴孔部の内径側内壁面は、少なくとも一部が前記第１の噴孔部の投影面内に収まっており、
前記第１の噴孔部の出口側開口部は、前記膨大部の入口側開口部に包含され、
前記第１の噴孔部の前記燃料の最小流路面積は、前記第２の噴孔部の最小流路面積及び前記膨大部の入口側開口部の最小流路面積と同じかまたは小さく、かつ前記膨大部の最小流路断面積よりも小さい燃料噴射弁。 - 前記第１の噴孔部は、前記第１の噴孔プレートの表面に対して垂直方向に直線上に延びて形成されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
- 前記第１の噴孔部は、円柱状であって、前記第１の噴孔プレートの板厚をｔ、前記第１の噴孔部の径をＤ１、前記膨大部の高さをｈとしたときに、(ｔ-ｈ)/Ｄ１<１である請求項２に記載の燃料噴射弁。
- 前記弁体は、先端部に前記第１の噴孔プレートと平行な平坦部を有している請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料噴射弁。
- 前記第１の噴孔部の前記入口側開口部は、前記弁座の最内径部より内側であって、かつ前記平坦部より外側に形成されている請求項４に記載の燃料噴射弁。
- 前記第１の噴孔部の前記入口側開口部は、前記平坦部に対向して形成されている請求項４に記載の燃料噴射弁。
- 前記弁体は、先端部に円弧面を有しており、前記噴孔プレート体は、円弧面に対向して離間した窪み部が形成されている請求項１〜３の何れか１項に記載の燃料噴射弁。
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