(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路を形成する内壁面に弁座を設けたバルブボディと、
前記弁座に環状に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座ならびに着座することにより前記流体通路を開閉する弁部材と、
固定コアと、
前記固定コアの外周に配設されるスプールと、
前記スプールの外周に巻回される電磁コイルと、
前記固定コアと軸方向で対向するよう配設されると共に、前記弁部材と一体に連結され、前記電磁コイルに励磁電流が流れると、前記固定コアの方向へ吸引される可動コアと、
前記弁部材よりも流体下流側の前記バルブボディに設けられるオリフィスプレートであって、板厚方向に貫通する複数のオリフィスを有するオリフィスプレートとを備えたガソリン機関用燃料供給装置の燃料噴射ノズルであって、
前記オリフィスプレートの前記弁部材との対向面と、前記弁部材の下流側先端部において前記当接部の内周側に形成される先端面と、前記内壁面とで略円盤状の流体室を形成し、
前記内壁面は、その仮想延長線が前記オリフィスプレートの対向面と交差する円錐斜面を有しており、
前記オリフィスは、前記仮想延長線と前記オリフィスプレートの対向面との交線の内側に形成されており、
前記弁部材の先端面は、前記当接部の内周側に燃料下流側に突出する凸球面状または凸円錐状に形成されており、
前記オリフィスプレートを燃料下流側に凹ませ、前記バルブボディの先端に接合しており、
前記内壁面に沿って前記流体室に流入した燃料が前記オリフィスプレートに衝突し、前記オリフィスから噴射され、
前記オリフィスは、二重同心円上に配置されており、内周側オリフィスと前記オリフィスプレートの中心軸とを結ぶ線が外周側オリフィスと周方向でずれていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
流体通路を形成する内壁面に弁座を設けたバルブボディと、
前記弁座に環状に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座から離座ならびに着座することにより前記流体通路を開閉する弁部材と、
固定コアと、
前記固定コアの外周に配設されるスプールと、
前記スプールの外周に巻回される電磁コイルと、
前記固定コアと軸方向で対向するよう配設されると共に、前記弁部材と一体に連結され、前記電磁コイルに励磁電流が流れると、前記固定コアの方向へ吸引される可動コアと、
前記弁部材よりも流体下流側の前記バルブボディに設けられるオリフィスプレートであって、板厚方向に貫通する複数のオリフィスを有するオリフィスプレートとを備えたガソリン機関用燃料供給装置の燃料噴射ノズルであって、
前記オリフィスプレートの前記弁部材との対向面と、前記弁部材の下流側先端部において前記当接部の内周側に形成される先端面と、前記内壁面とで略円盤状の流体室を形成し、
前記弁部材の先端面は、前記当接部の内周側に燃料下流側に突出する凸球面状または凸円錐状に形成されており、
前記オリフィスプレートを燃料下流側に凹ませ、前記バルブボディの先端に接合しており、
前記オリフィスは、二重同心円上に配置されており、内周側オリフィスと前記オリフィスプレートの中心軸とを結ぶ線が外周側オリフィスと周方向でずれていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項３】
前記弁部材の中心軸に対する前記二重同心円の内周側円上のオリフィスの傾斜角をθ１、前記二重同心円の外周側円上のオリフィスの傾斜角をθ２とすると、θ１＜θ２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
前記オリフィスプレートの板厚をｔ、前記オリフィスの径をｄとすると、０．５＜ｔ／ｄ＜１．０であることを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つに記載の燃料噴射ノズル。
【請求項５】
前記オリフィスの径をｄとすると、ｄ＜０．２５ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つに記載の燃料噴射ノズル。
【請求項６】
前記オリフィスは、燃料下流側に向かうにしたがい前記弁部材の中心軸に対して前記中心軸から離れる方向に傾斜していることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つに記載の燃料噴射ノズル。
【請求項７】
前記オリフィスは、流体下流側に向かうにしたがい前記弁部材の中心軸から遠ざかる方向に１５°以上傾斜していることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項８】
請求項１ないし７いずれか１つに記載の燃料噴射ノズルを有する燃料噴射装置を、スロットル弁の下流側、かつ各気筒にそれぞれ接続する吸気分配管の集合部上流に搭載することを特徴とする燃料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射ノズルおよび燃料供給装置に開するもので、例えば自動車用の内燃機関（以下、内燃機関）をエンジンという）へ燃料を噴射して供給する燃料噴射弁の噴射ノズル部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような燃料噴射弁では、燃料消費量の低減、排気エミッションの向上、エンジンの安定した運転性等の観点から、噴孔から噴射される「燃料の微粒化」が重要な要素の一つである。噴射燃料の微粒化を促進する方法としては、噴射燃料への空気の衝突、噴孔付近の加熱等による補助的な微粒化手段があるが、これら
の微粒化手段はいずれも高価なものとなるという問題がある。
【０００３】
一方、燃料噴射弁の先端部にオリフィスを形成したオリフィスプレートを設け微粒化を促進するものとして、例えば特許文献１に開示される燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁では、ニードル弁の先端に凹部を形成する構成や、ニードル先端をニードル軸方向に直角にフラットに形成する構成が開示されている。
【特許文献１】米国特許第５３８３６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述したニードル先端に凹部を形成する構成では、燃料がオリフィスに至るまでにニードル先端凹部に沿って噴射方向と逆方向への燃料の流れや渦が発生し、スムーズに燃料が流れないために燃料の有する内部エネルギーを損失し、十分な微粒化を得ることができなかった。
【０００５】
また、ニードル先端をニードル軸方向に直角にフラットに形成する構成では、逆にオリフィスプレートをニードル弁に対して凹ませているので、ニードル先端面とオリフィスプレートとの間に軸方向に広がりながら燃料が流れるため、その内部エネルギーを損失してしまい、十分な微粒化を得らことができなかった。
【０００６】
本発明の目的は、流体流れの衝突による乱れが微粒化に大きく影響する現象に着目し、簡単な構成で流体を微粒化する燃料噴射ノズルを提供することにある。
本発明の他の目的は、微粒化された流体噴霧が噴射先で重なることを抑制する燃料噴射ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１ないし８記載の発明では、オリフィスプレートの弁部材との対向面と、弁部材の下流側先端部において当接部の内周側に形成される先端面と、内壁面とで略円盤状の流体室を形成し、弁部材の先端面は当接部の内周側に燃料下流側に突出する凸球面状または凸円錐状に形成されており、オリフィスプレートを燃料下流側に凹ませたことを特徴としている。
【０００８】
これによって、流体室を扁平化でき、オリフィスプレートの対向面に沿った流れをつくり、流体流れ同士の互いの衝突を誘起できる。
【０００９】
したがって、オリフィスプレートから噴出される流体は衝突による乱れのために微粒化が促進されかつ方向性をもった噴霧になる。
【００１０】
また、請求項１記載の発明では、オリフィスは、仮想延長線とオリフィスプレートの対向面との交線の内側に形成されていることを特徴としているので、オリフィスプレートに衝突することなくオリフィスから直接流体主流が噴射されることを防止できる。
【００１１】
したがって、オリフィスプレートに衝突した流体主流はオリフィスプレートに沿って向きを変えて他の流体流れと衝突する。オリフィスから噴出される流体は衝突による乱れのために微粒化が促進され、かつ方向性をもった噴霧になる。
【００１２】
また、請求項１ないし８記載の発明では、オリフィスは、二重同心円上に配置されており、内周側オリフィスとオリフィスプレートの中心軸とを結ぶ線が外周側オリフィスと周方向でずれていることを特徴としているので、各オリフィスから噴射される微粒化された噴霧が噴射先で重複することを抑制し、微粒化された噴霧を均一に供給できる。
【００１３】
また、請求項３記載の発明では、外周側のオリフィスの傾斜角が内周側のオリフィスの傾斜角よりも大きいことを特徴としているので、外周側のオリフィスから噴射される噴霧と、内周側のオリフィスから噴射される噴霧との重複を防止できる。したがって、微粒化された噴霧を均一に供給できる。
また、請求項４記載の発明では、オリフィスプレートの板厚ｔと、オリフィスの径ｄとの間に、０．５＜ｔ／ｄ＜１．０の関係がある。０．５≧ｔ／ｄであるとオリフィスから噴射される流体噴霧の方向性が安定しない。また、ｔ／ｄ≧１．０であるとオリフィスを通過する間に微粒化された噴霧が再付着を起こして十分に流体噴霧を微粒化することができない。
【００１４】
つまり、０．５＜ｔ／ｄ＜１．０の関係を保つことにより、所定方向に流体を噴射することができるとともに、流体噴霧を十分に微粒化することができる。
【００１５】
また、請求項５記載の発明によると、小径のオリフィス径を設定することでオリフィスを多数設けて所定噴射量を噴射することになるので、オリフィスから噴射される流体が空気と接触する面積をより多くして、より微粒化を促進できる。
【００１６】
また、請求項６、７記載の発明によると、オリフィスから噴射される流体の噴霧角を拡大することができるので、広範囲に流体を噴射できる。
【００１８】
これにより、オリフィスから噴射される流体の噴霧角を拡大することができるので、広範囲に流体を噴射できる。
【００１９】
また、オリフィスプレートを凹ませることによって、大きな噴射角度を必要とする流体噴射ノズルを容易に製造できる。
【００２０】
また、請求項８記載の発明では、請求項１〜７のいずれか１つの燃料噴射ノズルを有する燃料噴射装置を、スロットル弁の下流側、かつ各気筒にそれぞれ接続する吸気分配管の集合部上流に搭載することにより、一つの燃料噴射装置により各気筒に均等に均一な燃料噴霧を供給できる。したがって、小型のエンジンに搭載する場合に特に好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例および参考例を図面に基づいて説明する。
【００２２】
（第１参考例）
本発明の第１参考例として、燃料噴射ノズルをガソリン機関用燃料供給装置の燃料噴射弁に適用したものを図１、図２および図３に示す。
【００２３】
図３に示すように、強磁性材料からなる固定コア２１は燃料噴射装置としての燃料噴射弁１０の樹脂製のハウジングモールド１１の内部に収容されている。磁性材料からなる可動コア２２は筒状に形成されており、非磁性パイプ２３および磁性パイプ２４の内部空間に配設されている。可動コア２２の外径は非磁性パイ
プ２３の内径より僅かに小さく設定され、可動コア２２は非磁性パイプ２３に摺動可能に支持されている。可動コア２２は、固定コア２１と軸方向に対向し、固定コア２１の下端面と所定の隙間を形成するように配設されている。
【００２４】
非磁性パイプ２３は、固定コア２１の可動コア側端部外周に嵌合し、レーザ溶接等により固定されている。非磁性パイプ２３の反固定コア側端部には、磁性材料からなり段付きパイプ状に形成された磁性パイプ２４が接続されている。なお、非磁性パイプ２３の反固定コア側は可動コア２２の案内部をなしている。図１に示すように、弁部材としてのニードル弁２５の燃料噴射側の先端面２５ａは燃料流れに向かってその径が徐々に縮小するなだらかな円錐凸状に形成されており、当接部２５ｂがバルブボディ３０に設けられた弁座３１ｂに円環状に着座可能である。ニードル弁２５の他方の端部には図３に示すように接合部２５ｄが形成されている。そして、接合部２５ｄと可動コア２２とがレーザ溶接され、ニードル弁２５と可動コア２２とが一体に連結される。接合部２５ｄの外周には燃料通路としての二面取りが設けられている。
【００２５】
バルブボディ３０は、スペーサ２８を介して磁性パイプ２４に挿入され、磁性パイプ２４とレーザ溶接等により固定されている。スペーサ２８の厚みは固定コア２１と可動コア２２とのエアギャップを所定値にするように調節される。
【００２６】
ステンレス製のオリフィスプレート３２はカップ状に形成されており、ニードル弁２５の燃料下流側でバルブボディ３０の先端に溶接、例えば全周溶接により接合されている。
【００２７】
スリーブ４０は樹脂製であり、バルブボディ３０およびオリフィスプレート３２の外周に圧入され、オリフィスプレート３２を保護している。オリフィスプレート３２に形成されたオリフィス３２ａ、３２ｂから噴射される燃料はスリーブ４０の開口部４０ａからエンジンに噴射される。
【００２８】
圧縮コイルスプリング２６の一端は、可動コア２２に設けられたスプリング座２２ａに当接し、圧縮コイルスプリング２６の他端は、アジャスティングパイプ２７の底部に当接している。圧縮コイルスプリング２６は、可動コア２２とニードル弁２５とを図３の下方、つまり当接部２５ｂがバルブボディ３０の弁座３１ｂに着座する方向に付勢している。
【００２９】
アジャスティングパイプ２７は固定コア２１の内周に圧入されている。組付け時にアジャスティングパイプ２７の圧入位置を調整することにより圧縮コイルスプリング２６の付勢力を調整可能である。
【００３０】
電磁コイル５０は樹脂製のスプール５１の外周に巻回されており、スプール５１は固定コア２１、非磁性パイプ２３、磁性パイプ２４の外周に配設されている。電磁コイル５０およびスプール５１の外周にハウジングモールド１１が樹脂成形され、ハウジングモールド１１により電磁コイル５０が包囲されている。図示しない電子制御装置によってターミナル５２からリード線を介して電磁コイル５０に励磁電流が流れると、ニードル弁２５および可動コア２２が圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して固定コア２１の方向へ吸引され、当接部２５ｂが弁座３１ｂから離座する。
【００３１】
ターミナル５２はハウジングモールド１１に埋設されており、電磁コイル５０に電気的に接続されている。ターミナル５２は図示しない電子制御装置にワイヤハーネスを介して接続されている。
【００３２】
２枚の金属プレート６１および６２は上方の一端が固定コア２１の外周に接し、下方の他端が磁性パイプ２４の外周に接するように設けられ、電磁コイル５０への通電時の磁束を通す磁路を形成する部材である。この２枚の金属プレート６１、６２により電磁コイル５０が保護されている。
【００３３】
フィルタ６３は固定コア２１の上方に配設されており、燃料タンクから燃料ポンプ等によって圧送され、燃料噴射弁１０内に流入する燃料中のゴミ等の異物を除去する。固定コア２１内にフィルタ６３を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ２７からニードル弁２５の接合部２５ｄに形成された二面取り部との隙間、さらには、バルブボディ３０とニードル弁２５との摺動部に形成された四面取り部との隙間を通過し、ニードル弁２５の当接部２５ｂと弁座３１ｂとよりなる弁部に到る。図１に示すように、当接部２５ｂが弁座３１ｂから離座すると、当接部２５ｂと弁座３１ｂとが形成する開口部から燃料が燃料室３５に流入する。
【００３４】
流体室としての燃料室３５は、オリフィスプレート３２の対向面３３と、バルブボディ３０の円錐斜面３１ａと、先端面２５ａとで仕切られ、略円板状に形成されている。
【００３５】
以下、ニードル弁２５、バルブボディ３０、オリフィスプレート３２の構造を順次詳細に説明する。
【００３６】
（１）  ニードル弁２５
図１に示すように、ニードル弁２５の先端部は先端面２５ａ、当接部２５ｂおよび先端面２５ａと当接部２５ｂとを連結する円環状曲面２５ｃからなる。先端面２５ａは当接部２５ｂの内周側に形成され、中心がニードル弁２５の軸上に位置している。先端面２５ａとオリフィスプレート３２の対向面３３とのニードル開弁時におけるニードル弁の軸方向の距離ｈとオリフィスプレート３２の後述するオリフィス３２ａ、３２ｂの径ｄとは、次式（１）  を満たすように設定されている。
【００３７】
ｈ＜ｌ．５ｄ    、ｄ＜０．３（ｍｍ）            ・・・（１）
とりわけ、ｄ＜０．２５程度の小径オリフィスにして多数のオリフィスを設けることで噴射量を稼ぐようにするとよい。これは、所定流量の燃料が多数のオリフィスを通過するようにすることで、オリフィスから噴射される燃料が空気と接触する面積をより多くして、より微粒化を促進するためである。
【００３８】
またオリフィス径が小径のため、所定の面積のオリフィスプレートにおいてオリフィス間の燃料の通路を形成しやすい。このため、後述するようにニードル弁２５のシート径をＤＳ、各オリフィス間のピッチをＤＨとしたときのＤＳ／ＤＨの値を広い範囲に設定できる。より好ましくはｄ＝０．１５程度であるのがよい。
【００３９】
式（１）を満たすように距離ｈおよびオリフィス径ｄを設定するのは、バルブボディ３０の円錐斜面３１ａからニードル弁２５が離間したとき、当接部２５ｂと円錐斜面３１ａとの隙間をオリフィスプレート３２側に燃料が進み、オリフィスプレート３２の対向面３３に当たることで燃料室３５に向けて曲げられ、対向面３３に沿った燃料流れを形成するためである。この燃料流れは、直接オリフィスに向かう流れと、オリフィス間を通過する流れとに別れ、オリフィス間を通過した流れはオリフィスプレート中心で対向する流れによりＵターンしてオリフィスに向かう流れとなる。これら互いに径方向の反対方向からオリフィスに向かう燃料流れがオリフィス直上で衝突しあい、不安定な流れ状態を作り燃料の微粒化を促進する。
【００４０】
すなわち距離ｈと径ｄとが式（１）を満たすように設定されているので、先端面２５ａと対向面３３との狭い隙間に燃料を流すことができ、対向面３３に沿った燃料流れ同士の衝突を誘起することができる。これにより燃料同士の衝突のエネルギーを大きくして燃料の微粒化を促進することができる。
【００４１】
（２）  バルブボディ３０
バルブボディ３０の内径は先端付近からオリフィスプレート３２に向かうにしたがい縮径しており、流体通路としての燃料通路を形成する内壁面３１のオリフィスプレート３２側に円錐斜面３１ａが形成されている。ニードル弁２５の当接部２５ｂは円錐斜面３１ａに形成された弁座３１ｂに着座可能である。
【００４２】
弁座３１ｂと対向面３３との間の垂直距離Ｈと、オリフィス３２ａ、３２ｂの径ｄとは次式（２）  を満たすように設定されている。
【００４３】
Ｈ＜４ｄ                                ・・・（２）
すなわち燃料室３５への燃料の入口である弁座３１ｂがオリフィスプレート３２に近く設定されている。
【００４４】
燃料下流側に向けて円錐斜面３１ａを縮径させ、弁座３１ｂと対向面３３との間の垂直距離Ｈとオリフィス３２ａ、３２ｂの径ｄとを、式（２）を満たすように設定していることにより、ニードル弁２５とバルブボディ３０とが離間している場合、当接２５ｂと弁座３１ｂとの間から円錐斜面３１ａに治って燃料室３５に流入する燃料を対向面３３に沿わせることができる。
【００４５】
（３）  オリフィスプレート３２
噴霧の流れ方向を制御するオリフィスプレート３２には、図２の（Ａ）に示すようにオリフィスプレート３２を板厚方向に貫通して径ｄの等しいオリフィス３２ａ、３２ｂが合計１２個形成されている。図１に示すように、オリフィス３２ａ、３２ｂは、当接部２５ｂの下流側の燃料主流の方向が対向面３３と交差する位置を結んだ仮想包路線、図１では円錐斜面３１ａと対向面３３との交線の内側に形成されている。
【００４６】
図２の（Ａ）に示すようにオリフィス３２ａおよび３２ｂはそれぞれ同心円上に配置されており、オリフィス３２ａがオリフィス３２ｂの内周側に位置している。さらに、各オリフィスの中心から同一半径で互いに接して円を確保できるように各オリフィスが配置されている。したがって、各オリフィスから噴射される噴霧がほぼ等しい領域を確保できるので、噴射先で噴霧が重複しにくい。
【００４７】
また、オリフィス３２ａ、３２ｂは、図２の（Ｂ）および（Ｃ）に示すようにオリフィスプレート３２の燃料下流側に向けて中心軸から遠ざかるように傾斜しており、オリフィスプレート３２の板厚方向に対するオリフィス３２ａ、３２ｂの傾斜角度をθ１  、θ２  とすると、θ１  、θ２  は次式（３）  を満たしている。
【００４８】
θ１  ＜θ２                              ・・・（３）
外周側のオリフィス３２ｂの方が傾斜角度が大きいので、傾斜角度θ１、θ２を適切に設定すれば各オリフィス３２ａ、３２ｂから噴射される噴霧が互いに重なることなく均一に微粒化される。
【００４９】
また、オリフィス３２ａの数をｎ１、オリフィス３２ｂの数をｎ２とするとｎ１＝ｎ２である。オリフィスの数の配分を前述のように等しくし、中心から同一半径で互いに接して円を確保できるように各オリフィス３２ａ、３２ｂを配置すると、各オリフィスを通らずに線対称の軸を引くことができない。つまり、本参考例の配置によれば噴霧は一方向になる。
【００５０】
図１に示すように、各オリフィス３２ａ、３２ｂ間のピッチをＤＨ０、ＤＨ１、ニードル弁２５のシート径をＤＳ  とすると、ＤＨ０、ＤＨ１とＤＳ  とは次式（４）  を満たしている。
【００５１】
１．５＜ＤＳ／ＤＨ０＜６、１．５＜ＤＳ／ＤＨ１＜６・・・（４）
したがって、ニードル弁２５とバルブボディ３０とが離間している場合、当接部２５ｂと弁座３１ｂとの間から燃料室３５へ流入する燃料は円錐斜面３１ａに沿って流れた後に、オリフィスに直接流入することなくオリフィスプレート３２の対向面３３により方向転換した後で対向面３３と平坦面２５ａの間を所定距離進む。したがって燃料の主流が直接オリフィス３２ａ、３２ｂに流入することがなく燃料を効率的に微粒化できる。また、式（４）を満たすことにより、オリフィスプレート３２の中心に近づき過ぎず、かつオリフィスプレート３２の外周側に広がりすぎない範囲内にオリフィス３２ａ、３２ｂを配置できる。したがって、各オリフィス３２ａ、３２ｂに流入する燃料流れの強さを流入方向によらずほぼ均等にすることができる。これにより燃料の内部エネルギーを流れ同士の衝突による乱れという形で効率よく利用することができ、きわめて理想的な微粒化を実現できる。
【００５２】
また、オリフィスの入口中央で均一な衝突を得ることができるのでオリフィスを形成する側壁全周の傾斜にそってきわめて方向性のいい噴霧を得ることができる。
【００５３】
図４はＤＳ／ＤＨ、１．５ｄ−ｈ、４ｄ−Ｈのそれぞれの値を横軸に、微粒化の度合いを縦軸にグラフに表したものである。オリフィス径ｄ＝０．１５ｍｍである。図４の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の測定結果は、式（１）、（２）、（４）の内、他の二つの式を満たす範囲で二式のパラメータを振らせ、その範囲内で残る一つの式のパラメータを振らせたものである。
【００５４】
微粒化の度合いはＳＭＤ（Ｓａｕｔｅｒ  Ｍｅａｎ  Ｄｉａｍｅｔｅｒ、ザウター平均粒径）で表し、1)図４（Ａ）よりＤＳ／ＤＨの値が１．５〜６の範囲で、2)図４（Ｂ）より１．５ｄ−ｈの値が０以上の範囲で、3)図４（Ｃ）より４ｄ−Ｈ（ｍｍ）の値が０以上の範囲でＳＭＤの値がそれぞれ１００μｍ未満となり、良好な微粒化を実現できることがわかる。
【００５５】
燃料噴射弁１０を吸気管に取り付けた状態を図５および図６に示す。図５および図６に示すエンジンは３気筒エンジンである。燃料噴射弁１０は、吸気流れ下流側で各気筒に接続するインテークマニホールド２の各吸気分配管２ａ、２ｂ、２ｃの集合部３よりも上流側、かつ図示しないスロットル弁よりも下流側の吸気管１に搭載されている。図５および図６に示す点線は燃料噴射弁１０の噴霧範囲を示している。
【００５６】
本参考例の燃料噴射弁１０は、図５および図６に示すように微粒化された燃料を広範囲に渡って噴射することができるので、一つの燃料噴射弁により各気筒に均等に、かつ均一に燃料を供給できる。したがって、各気筒毎に燃料噴射弁を取り付けるものに比べ、部品点数が少なく燃料噴射弁の制御も簡単化されるので製造コストが低減する。特に、小型エンジンに本実施例の燃料噴射弁１０を搭載することが効果的である。
【００５７】
次に、燃料噴射弁１０の作動について説明する。
【００５８】
（１）  電磁コイル５０への通電オフ時、可動コア２２およびニードル弁２５は圧縮コイルスプリング２６の付勢力により図２の下方に付勢され、ニードル弁２５の当接部２５ｂが弁座３１ｂに着座する。これにより、オリフィス３２ａ、３２ｂからの燃料噴射が遮断される。
【００５９】
（２）  電磁コイル５０への通電をオンすると、圧縮コイルスプリング２６の付勢力に抗して可動コア２２が固定コア２１に吸引されるので、ニードル弁２５の当接部２５ｂが弁座３１ｂから離座する。これにより、当接部２５ｂと弁座３１ｂとの開口部から燃料室３５に燃料が流入する。燃料室３５に流入した燃料は、燃料室３５の中心部に向かう。中心部に向かう燃料は中央部で互いに衝突して径方向外側に向かう流れを生じ、この径方向外側に向かう燃料流れと中心部に向かう燃料流れとがオリフィス３２ａ、３２ｂ上で衝突する。そして、微粒化された燃料がオリフィス３２ａ、３２ｂから噴射される。
【００６０】
（変形例１）
図７に本参考例の変形例１を示す。
【００６１】
オリフィス７１、７２は同心円上にそれぞれ４個、合計８個形成されており、オリフィス７１はオリフィス７２の内周側に位置している。前述した参考例と同量の燃料を噴射するために、各オリフィスの径は前述した参考例よりも大きくなっている。変形例１も、各オリフィスを通らずに線対称の軸を引くことができないので一方向噴射になる。
【００６２】
変形例１でも前述した参考例と同様に、オリフィス７１、７２から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００６３】
（変形例２）
図８に本参考例の変形例２を示す。
【００６４】
オリフィス７３、７４は同心円上にそれぞれｎ１＝４個、ｎ２＝８個の合計１２個形成されており、オリフィス７３はオリフィス７４の内周側に位置している。各オリフィスの径は前述した参考例と同じである。変形例２では各オリフィスを通らずに線対称の軸を引くことができる。つまり、変形例２の配置によれば噴霧は二方向になる。
【００６５】
変形例２でも前述した参考例と同様に、オリフィス７３、７４から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００６６】
（変形例３）
図９に本参考例の変形例３を示す。
【００６７】
オリフィス７５、７６は同心円上にそれぞれｎ１＝２個、ｎ２＝４個の合計６個形成されており、オリフィス７５はオリフィス７６の内周側に形成されている。前述した参考例と同量の燃料を噴射するために、各オリフィスの径は変形例１よりも大きくなっている。変形例３では各オリフィスを通らずに線対称の軸を引くことができる。つまり、変形例３の配置によれば噴霧は二方向になる。
【００６８】
変形例３でも前述した参考例と同様に、オリフィス７５、７６から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００６９】
以上説明した本発明の第１参考例およびその変形例では、内周側および外周側のオリフィスの径を同じにしたが、内周側と外周側とで異なる値にしてもよい。
また、式（１）、（２）、（４）を満たしていれば、各オリフィスを中心として同一径の円を互いにほぼ接して確保できるようにオリフィスを配置しなくてもよい。また、各オリフィスを中心として同一径の円を互いにほぼ接して確保できるようにオリフィスを配置してあるなら、式（１）、（２）、（４）を満たしていなくてもよい。
【００７０】
（第２参考例）
本発明の第２参考例を図１０に示す。
【００７１】
ニードル弁８０の先端部は、先端面８０ａ、当接部８０ｂ、および先端面８０ａと当接部８０ｂとを連結する円環状曲面８０ｃからなる。当接部８０ｂはバルブボディ８１の内壁面としての円錐斜面８２に設けた弁座８２ａに着座可能である。先端面８０ａは、当接部８０ｂの内周側にオリフィスプレート８３の対向面８３ａとほぼ平行、つまり面広がり方向において対向面８３ａとほぼ等間隔になるように平面状に形成されている。
【００７２】
バルブボディ８１の内径は先端付近からオリフィスプレート８３に向かうにしたがい縮径しており、流体通路としての燃料通路を形成する内壁面のオリフィスプレート８３側に円錐斜面８２が形成されている。ニードル弁８０の当接部８０ｂは円錐斜面８２に形成された弁座８２ａに着座可能である。
【００７３】
オリフィスプレート８３には、オリフィスプレート８３を板厚方向に貫通して径ｄの等しいオリフィス８４が合計４個形成されている。オリフィス８４は、当接部８０ｂの下流側の燃料主流の方向が対向面８３ａと交差する位置を結んだ仮想包路線、図１０では円錐斜面８２の仮想延長面と対向面８３ａとの交線の内側に形成されている。
【００７４】
ニードル開弁時における先端面８０ａと対向面８３ａとのニードル弁８０の軸方向の距離ｈとオリフィスプレート８３のオリフィス８４の径ｄとは式（１）  を満たすように設定されている。弁座８２ａと対向面８３ａとの間の垂直距離Ｈと、オリフィス８４の径ｄとは式（２）を満たすように設定されている。
【００７５】
また、オリフィス８４は、燃料下流側に向かうにしたがいニードル弁８０の中心軸から遠ざかるように傾斜している。ニードル弁８０の中心軸に対するオリフィス８４の傾斜角度をθとすると、θは次式（５）を満たしている。
【００７６】
１５°≦θ（望ましくは２０°≦θ）    ・・・（５）
対向面８３ａにおける各オリフィス８４のピッチをＤＨ、ニードル弁８０のシート径をＤＳとすると、ＤＨとＤＳとは次式（６）を満たしている。
【００７７】
１．５＜ＤＳ／ＤＨ＜６                ・・・（６）
以上のような構成により、先端面８０ａ、円錐斜面８２および対向面８３ａで区画形成される流体室としての燃料室８５に流入した燃料流れは各オリフィス８４から直接噴射されることなくオリフィスプレート８３に衝突した後に向きを変えてオリフィス直上で互いに衝突してから噴射されるので、第１参考例と同様にオリフィス８４から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００７８】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図１１に示す。尚、以下の実施例では、第１参考例、その各変形例、および第２参考例と同様の構成については説明を省略し、これらと異なる構成のみを説明する。
【００７９】
ニードル弁８６の先端部は先端面８６ａおよび当接部８６ｂからなる。先端面８６ａは、当接部８６ｂの内周側に燃料下流側に突出する凸球面状に形成されている。当接部８６ｂは弁座８２ａに着座可能である。
【００８０】
オリフィスプレート８７は、予めオリフィス８８を形成した平板部材を例えば先端が球面状のポンチでプレスして凹ませることにより形成される。オリフィスプレート８７の対向面８７ａは、先端面８６ａの形状に合わせ先端面８６ａとのの間隔がほぼ等しくなるように凹球面状に形成されている。ここで対向面８７ａは、ニードル弁８６が弁座８２ａから離座したときに流入する燃料にオリフィスプレート８７が晒される範囲内の面を表す。さらに先端面８６ａと対向面８７ａとの間隔がほぼ等しいとは、先端面８６ａおよび対向面８７ａに降ろした共通垂線の長さが任意のニードル弁リフト位置における面広がり方向においてほぼ等しいことを表す。オリフィスプレート８７には、オリフィスプレート８７を板厚方向に貫通して径ｄの等しいオリフィス８８が合計４個形成されている。オリフィス８８は、当接部８６ｂの下流側の燃料主流の方向が対向面８７ａと交差する位置を結んだ仮想包路線、図１１では円錐斜面８２の仮想延長面と対向面８７ａとの交線の内側に形成されている。
【００８１】
ニードル開弁時における先端面８６ａと対向面８７ａとの距離ｈとオリフィス８８の径ｄとは式（１）を満たすように設定されている。ここで距離ｈは、ニードル開弁時に先端面８６ａおよび対向面８７ａに降ろした最短の共通垂線の長さを表す。弁座８２ａから対向面８７ａの外周縁を通りニードル弁８６の中心軸と直交する仮想平面までの垂直距離Ｈと、オリフィス８８の径ｄとは式（２）を満たすように設定されている。
【００８２】
また、オリフィス８８は燃料下流側に向かうにしたがいニードル弁８６の中心軸から遠ざかるように傾斜しており、ニードル弁８６の中心軸に対するオリフィス８８の傾斜角度をθとすると、θは式（５）を満たしている。
対向面８７ａにおける各オリフィス８８のピッチをＤＨ、ニードル弁８６のシート径をＤＳとすると、ＤＨとＤＳとは式（６）を満たしている。
【００８３】
第１実施例では、ニードル弁８６の先端形状に合わせてオリフィスプレート８７を燃料下流側に凹ませているので、予めオリフィスを形成した平板部材を凹ませる際に、ニードル弁８６の中心軸からオリフィス８８がさらに遠ざかる。これにより、平板状のオリフィスプレートでは加工が困難な傾斜角度の大きいオリフィスであっても、ニードル弁の先端面の形状に合わせてオリフィスプレートを凹ませることによりニードル弁の中心軸に対するオリフィスの傾斜角度を容易に拡大し、燃料噴霧角度を拡大することができる。したがって、吸気弁に近づけて極力ノズル直下の噴霧を燃焼室に噴射するために大きな噴霧角度を必要とする燃料噴射弁を容易に製造できる。
【００８４】
さらに、先端面８６ａ、円錐斜面８２および対向面８７ａで区画形成される流体室としての燃料室８９に流入した燃料流れは各オリフィス８８から直接噴射されることなくオリフィスプレート８７に衝突した後に向きを変えてオリフィス直上で互いに衝突してから噴射されるので、第１参考例と同様にオリフィス８８から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００８５】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図１２に示す。
【００８６】
ニードル弁９０の先端部は先端面９０ａおよび当接部９０ｂからなる。先端面９０ａは、当接部９０ｂの内周側に燃料下流側に突出する凸円錐状に形成されている。当接部９０ｂは弁座８２ａに着座可能である。
【００８７】
オリフィスプレート９１は、予めオリフィス９２を形成した平板部材を例えば先端が円錐状のポンチでプレスして凹ませることにより形成される。オリフィスプレート９１の対向面９１ａは、先端面９０ａの形状に合わせ先端面９０ａとの間隔がほぼ等しくなるように凹円錐状に形成されている。ここで対向面９１ａは、ニードル弁９０が弁座８２ａから離座したときに流入する燃料に晒される範囲内の面を表す。さらに先端面９０ａと対向面９１ａとの間隔がほぼ等しいとは、先端面９０ａおよび対向面９１ａに降ろした共通垂線の長さが任意のニードル弁９０のリフト位置における面広がり方向においてほぼ等しいことを表す。オリフィスプレート９１には、オリフィスプレート９１を板厚方向に貫通して径ｄの等しいオリフィス９２が合計４個形成されている。オリフィス９２は、当接部９０ｂの下流側の燃料主流の方向が対向面９１ａと交差する位置を結んだ仮想包路線、図１２では円錐斜面８２の仮想延長面と対向面９１ａとの交線の内側に形成されている。
【００８８】
ニードル開弁時における先端面９０ａと対向面９１ａとの距離ｈとオリフィス９２の径ｄとは式（１）を満たすように設定されている。ここで距離ｈは、ニードル開弁時に先端面９０ａおよび対向面９１ａに降ろした最短の共通垂線の長さを表す。弁座８２ａから対向面９１ａの外周縁を通りニードル弁９０の中心軸と直交する仮想平面までの垂直距離Ｈと、オリフィス９２の径ｄとは式（２）を満たすように設定されている。
【００８９】
また、オリフィス９２は燃料下流側に向かうにしたがいニードル弁９０の中心軸から遠ざかるように傾斜しており、ニードル弁９０の中心軸に対するオリフィス９２の傾斜角度をθとすると、θは式（５）を満たしている。対向面９１ａにおける各オリフィス９２のピッチをＤＨ、ニードル弁９０のシート径をＤＳとすると、ＤＨとＤＳとは式（６）を満たしている。
【００９０】
第２実施例でも、第１実施例と同様にニードル弁９０の先端形状に合わせてオリフィスプレート９１を燃料下流側に凹ませているので、ニードル弁の中心軸に対するオリフィスの傾斜角度を容易に拡大し、燃料噴霧角度を拡大することができる。したがって、大きな噴霧角度を必要とする燃料噴射弁を容易に製造できる。
【００９１】
さらに、先端面９０ａ、円錐斜面８２および対向面９１ａで区画形成される流体室としての燃料室９３に流入した燃料流れは各オリフィス９２から直接噴射されることなくオリフィスプレート９１に衝突した後に向きを変えてオリフィス直上で互いに衝突してから噴射されるので、第１実施例と同様にオリフィス９２から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
【００９２】
以上説明した上記各実施例では、ニードル弁とバルブボディとが離間している場合、全周からオリフィスプレートの中央に向かって流れた燃料の一部はオリフィスプレートの中央部において方向を変えられ、Ｕターンして各オリフィスに向かう。このオリフィスプレートの中央部からＵターンする燃料流れは、オリフィスプレート外周からオリフィスヘ流入する流れとオリフィス入口の中央で互いに衝突する。
【００９３】
オリフィスプレート中央でＵターンした後にオリフィスヘ流入する流れの強さはオリフィスプレート外周からオリフィスヘ流入する流れとほぼ同じ強さのためオリフィス周囲に渦の生じない均等な衝突を得ることができより効率的な微粒化ができる。同時にオリフィスの入口中央で燃料が衝突し、しかも均一な衝突が得られるので微粒化した燃料はオリフィスにより方向性が良好に制御される。
【００９４】
このようにオリフィスから噴射される燃料噴霧の微粒化が促進されることにより、燃料噴霧が広範囲に渡って空気と混合しやすく燃料の燃焼効率が増大するので、排気ガス中に排出される有害物質および燃料消費量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明の第１参考例による燃料噴射弁の噴射ノズル部を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は第１参考例のオリフィスの配置を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３】第１参考例の燃料噴射弁を示す縦断面図である。
【図４】（Ａ）はＤＳ／ＤＨとＳＭＤとの関係を示す特性図であり、（Ｂ）は１．５ｄ−ｈとＳＭＤとの関係を示す特性図であり、（Ｃ）は４ｄ−ＨとＳＭＤとの関係を示す特性図である。
【図５】第１参考例の燃料噴射弁を吸気管に搭載した状態を示す平面図である。
【図６】図５のＶＩ方向矢視図である。
【図７】第１参考例の変形例１によるオリフィスの配置を示す平面図である。
【図８】第１参考例の変形例２によるオリフィスの配置を示す平面図である。
【図９】第１参考例の変形例３によるオリフィスの配置を示す平面図である。
【図１０】本発明の第２参考例による燃料噴射弁の噴射ノズル部を示す断面図である。
【図１１】本発明の第１実施例による燃料噴射弁の噴射ノズル部を示す断面図である。
【図１２】本発明の第２実施例による燃料噴射弁の噴射ノズル部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１０            燃料噴射弁
２１            固定コア
２２            可動コア
２５、８０、８６、９０                ニードル弁（弁部材）
２５ａ、８０ａ、８６ａ、９０ａ        先端面
２５ｂ、８０ｂ、８６ｂ、９０ｂ        当接部
３０、８１                            ノズルボディ
３１                                  内壁面
３１ａ、８２                          円錐斜面
３１ｂ、８２ａ                        弁座
３２、８３、８７、９１                オリフィスプレート
３２ａ、３２ｂ、７１、７２、７３、７４、７５、７６、８４、８８、９２  オリフィス
３３、８３ａ、８７ａ、９１ａ          対向面
３５、８５、８９、９３                燃料室（流体室）
【図１】
0003726830.tif 000002
【図２】
0003726830.tif 000003
【図３】
0003726830.tif 000004
【図４】
0003726830.tif 000005
【図５】
0003726830.tif 000006
【図６】
0003726830.tif 000007
【図７】
0003726830.tif 000008
【図８】
0003726830.tif 000009
【図９】
0003726830.tif 000010
【図１０】
0003726830.tif 000011
【図１１】
0003726830.tif 000012
【図１２】
0003726830.tif 000013