(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
６個以上の複数の噴口を有するプレート部材と、前記噴口の上流に弁座を設けたバルブシートと、前記バルブシートに設けられた１つの円筒形状の燃料通路と、前記燃料通路と前記複数の噴口を有するプレート部材との間に構成され、前記複数の噴口直上に配置された燃料キャビティと、前記バルブシートに往復移動可能に支持され、前記バルブシートに設けられた弁座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弁部材とを備え、前記プレート部材に設けられた噴口から噴射される複数の燃料流にて構成される噴霧流を複数形成する燃料噴射弁に於いて、
前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、プレート部材の燃料噴出側面において、前記プレート部材に配置されたそれぞれの噴口の中心軸と、噴口の中心を通り燃料噴射弁の中心軸に平行な直線とがなす角は、プレート部材の中心を通り燃料噴霧流の噴出方向の半径方向成分に直交する基準軸に対し、前記基準軸と噴口との距離が離れるほど、大きくされてなることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記プレート部材に配置された複数の噴口を前記燃料通路の中心軸心を中心とする一つのピッチ径φＰ上のみに配置し、かつ前記噴口の直径をφｄ、前記燃料通路の直径をφＤ１、前記燃料キャビティの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしたことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、円周方向に等ピッチに配列したことを特徴とする請求項１あるいは２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口は、直径が異なる２種以上の噴口で構成されており、その内で最大の直径をφｄ１としたときに、φＤ１＋φｄ１＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄ１としたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は燃料噴射弁に関し、特に内燃機関に用いる燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料の微粒子化を促進する燃料噴射弁としては、例えば特開２０００−１０４６４７号に示されるものがあった。図１３はこの従来例の燃料噴射弁の断面図、図１４は図１３の燃料噴射弁の先端部の拡大図を示し、図１５は図１４の矢印Ｅの方向から見た底面図である。
【０００３】
燃料噴射弁１は、樹脂製ハウジング２の内部に電磁コイル３、固定鉄心４及び磁気通路を構成する金属プレート５が配置され一体成形されている。電磁コイル３は樹脂製のボビン３ａとその外周に巻線されているコイル３ｂ及び外部との接続のために設けられたタ−ミナル６により構成され樹脂製ハウジング２内に一体成形されている。
【０００４】
固定鉄心４の内部には圧縮ばね７の荷重を調整するアジャスタ８が固定されている。二枚の磁気通路を構成する金属プレート５は、一端を固定鉄心４に溶接により固定され、他端は磁気通路を構成する電磁パイプ９に溶接されている。固定鉄心４と磁気パイプ９との間には磁気パイプ９の内部に配置された可動鉄心１０が上下方向に可動なように非磁性パイプ１１が固定鉄心４と磁気パイプ９とに固定、配置されている。
【０００５】
可動鉄心１０の一端にはニードルパイプ１２が溶接固定されている。可動鉄心１０の他端即ちニードルパイプ１２の可動鉄心１０側の一端は圧縮ばね７に当接しており、他端には弁としての弁体１０１が固着されている。弁体１０１は磁気パイプ９の内部に配置されたバルブシート１０２にガイドされ、バルブシート１０２のシート部１０２ａに着座及び離座出来る様に配置されている。弁体１０１のバルブシート１０２によりガイドされる外周部は、多角形に加工されて、バルブシート１０２のガイド部１０２ｂと弁体１０１との間に燃料の流路が形成されている。バルブシート１０２の下端には図１４および図１５に良く示されているような複数の燃料の噴口１０３を持つプレート１０４が設けられている。各噴口１０３は燃料噴射弁の中心軸Ｃに対して所定の角度だけ傾けられている。
【０００６】
このような従来の燃料噴射弁に於いては、弁体１０１は上部の電磁コイル３および可動鉄心１０等で構成された電磁駆動手段により上下方向に作動されて、弁座１０２と離接することにより弁の開閉を行う。燃料は、弁体１０１とバルブシート１０２との間を通って流れ、弁体１０１の先端とプレート１０４との間の燃料キャビティ１０５に流入し、プレート１０４に形成された噴口１０３から外部へ噴射される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１３乃至図１５に示す燃料噴射弁１においては、燃料の噴射方向はプレート１０４に設けた噴口１０３の角度によって噴射方向を決定するが、プレート１０４の上流の燃料キャビティ１０５内の燃料の流れ方向が全体として外周部から内周部へ向かう流れであるため、噴射された燃料の噴霧角を大きくしにくいという欠点があった。２スプレータイプで噴射角の大きな仕様（例えば１５°以上）を製作する場合、噴口１０３の角度を大きくする必要がある為、噴口径を小さくして加工することが難しく、噴口径を小さくして燃料の微粒化を計ることが困難であり、実施できたとしてもプレートの噴口加工にかなりのコストがかかる。特に微粒化を促進するために噴口を６個以上設けたタイプにおいては、特に噴口径が小さくなる為、プレート１０４の加工が難しくなる。
【０００８】
プレート１０４に設ける噴口１０３の長さＬと直径φｄとの比であるＬ／φｄを大きくすることにより、噴射方向を規定し噴霧角を大きくすることも出来るが、その場合は燃料の微粒子化が損なわれることになる。また、Ｌ／φｄを大きくした場合には、プレート１０４に噴口１０３を形成する加工も難しく、噴口１０３の角度も大きくしようとすると、プレート１０４の噴口１０３を設ける加工作業が困難になるため、非常なコストアップを伴うという問題があった。
【０００９】
更に、特開平１０−１２２０９６記載のようにプレートに燃料キャビティを設けることも提案されているが、このようなプレートは製作が困難で、非常なコストアップを伴うという問題があった。
【００１０】
更に、プレートに設けた噴口配置について、複数の噴口から形成される噴霧流を複数の方向に噴射する燃料噴射弁においては、例えば特開平１１−７２０６７記載のように複数の同心円上に噴口を配置しているが、この場合内側の円上に配列された噴口から噴出された燃料流と外側の円上に配列された噴口から噴出された燃料流の粒子径の構成に相違が発生し、粒径の均一な噴霧流を得られないという問題があった。
【００１１】
従ってこの発明の課題は、噴射された燃料の微粒化を促進すると共に、微粒化された均一な噴霧流を大きな噴射角（例えば１５°以上）を形成することができ、プレートの噴口部加工が簡単にでき、安価で生産性の良い燃料噴射弁を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の燃料噴射弁は、６個以上の複数の噴口を有するプレート部材と、前記噴口の上流に弁座を設けたバルブシートと、前記バルブシートに設けられた１つの円筒形状の燃料通路と、前記燃料通路と前記複数の噴口を有するプレート部材との間に構成され、前記複数の噴口直上に配置された燃料キャビティと、前記バルブシートに往復移動可能に支持され、前記バルブシートに設けられた弁座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弁部材とを備え、前記プレート部材に設けられた噴口から噴射される複数の燃料流にて構成される噴霧流を複数形成する燃料噴射弁であって、前記プレートに配置された複数の噴口を前記燃料通路の中心軸心を中心とする一つのピッチ径φＰ上のみに配置し、かつ前記噴口の直径をφｄ、前記燃料通路の直径をφＤ１、前記燃料キャビティの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしたことを特徴とする燃料噴射弁である。
【００１３】
（２）前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、これらを円周方向に等ピッチに配列することができる。
【００１４】
（３）前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、プレート部材の燃料噴出側面において、前記プレート部材に配置されたそれぞれの噴口の中心軸と、噴口の中心を通り燃料噴射弁の中心軸に平行な直線とがなす角は、プレート部材の中心を通り燃料噴霧流の噴出方向の半径方向成分に直交する基準軸に対し、前記基準軸と噴口との距離が離れるほど、大きくすることができる。
【００１５】
（４）前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口は、直径が異なる２種以上の噴口で構成されており、その内で最大の直径をφｄ１としたときに、φＤ１＋φｄ１＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄ１とすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施形態である燃料噴射弁１の全体構成を示す側面断面図である。燃料噴射弁１は、樹脂製ハウジング２の内部に電磁コイル３、固定鉄心４及び磁気通路を構成する金属プレート５が配置され一体成形されている。電磁コイル３は樹脂製のボビン３ａとその外周に巻線されているコイル３ｂ及び外部との接続のために設けられたタ−ミナル６により構成され樹脂製ハウジングに一体成形されている。
【００１７】
固定鉄心４の内部には圧縮ばね７の荷重を調整するアジャスタ８が固定されている。二枚の磁気通路を構成する金属プレート５は、一端を固定鉄心４に溶接により固定され、他端は磁気通路を構成する電磁パイプ９に溶接されている。固定鉄心４と磁気パイプ９の間には磁気パイプ９の内部に配置された可動鉄心１０を上下に可動なように非磁性パイプ１１が固定鉄心４と磁気パイプ９とに固定配置されている。
【００１８】
可動鉄心１０は一端にニードルパイプ１２が溶接固定されている。ニードルパイプ１２の可動鉄心１０側の一端は圧縮ばね７に当接しており、他端は弁部材としてのボール１３が溶接固定されている。ボール１３は磁気パイプ９の内部に配置されたバルブシート１４にガイドされ、バルブシート１４のシート部である弁座１４ａに着座及び離座出来る当接部を持つようにされている。ボール１３の外周部は、部分的に削られて五角形に加工され、バルブシート１４のガイド部１４ｂとの間に燃料の流路を形成している。
【００１９】
弁座１４ａを持つバルブシート１４の下端には、燃料噴射弁と共通の中心軸ＣＬを持つ単一の円筒形状の燃料通路１４ｃが設けられており、更に燃料通路１４ｃを含む領域には同じ共通の軸心を持つ円形の凹部即ち燃料キャビティ１４ｄが形成されている。
【００２０】
このようなバルブシート１４の下端には、図２、３および４に良く示されているような６個以上の複数の燃料の噴口１８を持つプレート部材１７が、上述の燃料キャビティ１４ｄの下端を覆って閉じるように設けられていて、燃料キャビティ１４ｄがプレート部材１７と燃料通路１４ｃとの間に設けられていて、プレート部材１７の噴口１８に共通に連通するようにしてある。また、プレート部材１７に配置された複数の噴口１８は、燃料通路１４ｃの中心軸心ＣＬ即ち燃料噴射弁の軸心ＣＬを中心とする一つのピッチ径φＰ上のみに配置されており、かつ図２に示すように噴口１８の直径をφｄ、燃料通路１４ｃの直径をφＤ１、燃料キャビティ１４ｄの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしてある。
【００２１】
次に燃料噴射弁の動作について説明する。外部より端子６を介してコイル３に通電すると、固定鉄心４、金属プレート５、磁気パイプ９、可動鉄心１０で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心１０が固定鉄心４に電磁吸引力により引き付けられ、可動鉄心１０と接合され一体となっているニードルパイプ１２及びニードルパイプ１２に溶接固定されている弁部材であるボール１３が動作し、バルブシート１４の弁座１４ａとボール１３との間に燃料流路が形成され、プレート１７に設けられた噴口１８より燃料が噴射される。
【００２２】
燃料は、デリバリパイプ（図示せず）から図１の上部より燃料噴射弁（インジェクタ本体）に流れ込みフィルタ１６を通過し、固定鉄心４内に配置されているアジャスタ８及び圧縮ばね７、可動鉄心１０、ニードルパイプ１２の内部を通って流れる。燃料は更に、バルブシート１４のガイド部１４ｂとボール１３の外周にて構成された周辺の流路からシート部１４ａの中央に設けられた円筒形の燃料通路１４ｃを通って燃料キャビティ１４ｄ内に入る。燃料は燃料キャビティ１４ｄの中央部に入り、プレート部材１７に衝突して径方向外向きに拡がり、プレート部材１７の中央部よりも径方向外側に設けられた噴口１８を通ってそこから外側に広がるような角度をもって外部へ噴射される。
【００２３】
図２、図３および図４においては、直径φｄの噴口１８をプレート部材１７のピッチφＰ上のみに配置し、円筒形状の燃料通路１４ｃの直径をφＤ１、燃料キャビティ１４ｄの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしてある。この構成により、燃料流に乱れを起こし噴口から噴出された燃料が十分微粒子化され、各燃料流２０の微粒子化レベルのバラツキを小さくすることが出来るため、均一な噴霧流２１を得ることができる。
【００２４】
又、噴口１８に至る燃料の流れを燃料キャビティ１４ｄの中心から外側への流れとなるようにしたため、同じ噴射角２２を形成する場合、プレート１７の噴口部加工角度θを小さく出来るためプレートの製作上安価な構成とすることが出来る。
【００２５】
図５にｔ＜φｄとしたときのφＤ、φｄ、φＰの寸法と燃料の微粒化を測定した結果をグラフで示す。図５から明らかな通り、燃料噴霧の粒径は、ｔ＜φｄの場合には、φＰが破線で表すφＤ１＋φｄよりも小さいときは大きく、φＤ１＋φｄに近づくにつれて急激に小さくなり、φＤ１＋φｄよりも大きいと充分に小さい。このように燃料噴射の粒径はφＤ１＋φｄ＜φＰとすれば充分に小さくすることができる。
【００２６】
実施の形態２．
図６には本発明の第２の実施形態を示す。図のように直径φｄの噴口１８の中心をプレート部材１７のピッチφＰ上のみに配置し、更に一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、円周方向の位置を角度θａの等ピッチとしているので、各噴口から噴出された燃料流は更にばらつきが小さく、均一な噴霧流を得ることが出来る。
【００２７】
実施の形態３．
図７乃至図１１には本発明の第３の実施形態を示す。図のようにプレート部材１７の燃料噴出側の表面である燃料噴出側面２３において、プレート部材１７に配置されたそれぞれの噴口１８の中心軸２４と燃料噴射弁の中心軸ＣＬ（即ち図に示すように、プレート部材１７の燃料噴出側面２３において、噴口１８の中心を通り燃料噴射弁の中心軸ＣＬに平行な直線２６）とのなす角をθ１〜θ３とし、プレート部材１７の中心を通り、燃料噴出側面２３内にあって、燃料噴霧流２１の噴出方向の半径方向成分に直交する基準軸２５に対し、前記基準軸２５と噴口１８の距離をＬ１〜Ｌ３とした時に、Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３の場合、θ１＜θ２＜θ３となるようにＬが大きくなるほどθを大きく設定することにより各噴霧流においてそれぞれの噴口から噴出される燃料流２０同士の衝突を防ぎ、全体として良好な噴霧流２１を得ることが出来る。
【００２８】
実施の形態４．
図１２に本発明の第４の実施形態を示す。プレート部材１７に設けられた前記複数の噴口１８ａ、１８ｂは、直径がφｄ１、φｄ２の２種で構成されており、その内で最大の直径をφｄ１としたときに、φＤ１＋φｄ１＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄ１とすることにより、各噴霧流２１の燃料分配を不均一としても、良好な噴霧流を得ることが出来る。
【００２９】
【発明の効果】
以上の如く本発明の燃料噴射弁による効果は次の通りである。
（１）この発明によれば、燃料噴射弁は、６個以上の複数の噴口を有するプレート部材と、前記噴口の上流に弁座を設けたバルブシートと、前記バルブシートに設けられた１つの円筒形状の燃料通路と、前記燃料通路と前記複数の噴口を有するプレート部材との間に構成され、前記複数の噴口直上に配置された燃料キャビティと、前記バルブシートに往復移動可能に支持され、前記バルブシートに設けられた弁座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弁部材とを備え、前記プレート部材に設けられた噴口から噴射される複数の燃料流にて構成される噴霧流を複数形成する燃料噴射弁であって、前記プレートに配置された複数の噴口を前記燃料通路の中心軸心を中心とする一つのピッチ径φＰ上のみに配置し、かつ前記噴口の直径をφｄ、前記燃料通路の直径をφＤ１、前記燃料キャビティの軸方向の深さをｔとしたときに、φＤ１＋φｄ＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄとしたものである。従って、噴射された燃料の微粒化を促進すると共に、微粒化された均一な噴霧流を大きな噴射角（例えば１５°以上）を形成することが出来る。又、プレートの加工角度が小さく済む為、プレートの噴口部加工が簡単に出来、安価で生産性の良い燃料噴射弁を供給することが出来る。
【００３０】
（２）また、前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、円周方向に等ピッチに配列したので、更に均一な噴霧流を得ることができる。
【００３１】
（３）また、前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口のうち、一つの噴霧流を構成する噴口のグループについて、プレート部材の燃料噴出側面において、前記プレート部材に配置されたそれぞれの噴口の中心軸と、噴口の中心を通り燃料噴射弁の中心軸に平行な直線とがなす角は、プレート部材の中心を通り燃料噴霧流の噴出方向の半径方向成分に直交する基準軸に対し、前記基準軸と噴口との距離が離れるほど、大きくされてなるので、一つの噴霧流を構成する燃料流において、それぞれの燃料流同士の干渉を小さく出来る為、均一な噴霧流を得ることが出来る。
【００３２】
（４）また、前記プレート部材に設けられた前記複数の噴口は、直径が異なる２種以上の噴口で構成されており、その内で最大の直径をφｄ１としたときに、φＤ１＋φｄ１＜φＰとすると共に、ｔ＜φｄ１としたので、複数の噴霧流の燃料分配量を不均一とした場合も、良好な噴霧流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の一部を拡大して示す部分断面図である。
【図３】本発明の燃料噴射弁のプレート部材の噴口の配置を示す概略平面図である。
【図４】本発明の燃料噴射弁のプレート部材の噴口の配置を示す概略側面図である。
【図５】本発明の燃料噴射弁に於いて、ｔ＜φｄとしたときのφＤ、φｄ、φＰの寸法と燃料の微粒化を測定した結果を示すグラフである。
【図６】本発明の燃料噴射弁の第２の実施形態のプレート部材を示す部分平面図である。
【図７】本発明の燃料噴射弁の第３の実施形態のプレート部材を噴口と噴射燃料との関係を示す部分平面図である。
【図８】本発明の燃料噴射弁の第３の実施形態のプレート部材の噴口の配置を示す部分平面図である。
【図９】本発明の燃料噴射弁の第３の実施形態のプレート部材の第１の傾きを持つ噴口を示す部分側面断面図である。
【図１０】本発明の燃料噴射弁の第３の実施形態のプレート部材の第２の傾きを持つ噴口を示す部分側面断面図である。
【図１１】本発明の燃料噴射弁の第３の実施形態のプレート部材の第３の傾きを持つ噴口を示す部分側面断面図である。
【図１２】本発明の燃料噴射弁の第４の実施形態のプレート部材を示す部分平面図である。
【図１３】従来の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図１４】図１３の燃料噴射弁の噴口の拡大側面図である。
【図１５】図１３の燃料噴射弁の噴口の拡大平面図である。
【符号の説明】
１３  弁部材、１３ａ  当接部、１４  バルブシート、１４ａ  弁座、１４ｃ  燃料通路、１４ｄ  燃料キャビティ、１７  プレート部材、１８  噴口、１８ａ  噴口中心軸、２１  噴霧流、２５  基準軸、２６  噴口の中心を通り燃料噴射弁の中心軸に平行な直線、ＣＬ  中心軸心、φＰ  ピッチ径、φｄ 噴口の直径、φｄ１、φｄ２  噴口直径、φＤ１  燃料通路の直径、ｔ  燃料キャビティ深さ、θ１、θ２、θ３  噴口中心を通り燃料噴射弁中心軸に平行な直線とがなす角、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 基準軸と噴口との距離。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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