(57)【要約】【課題】高圧燃料下において、過大応力が発生しにくく、耐久性に優れたノズルボディ４８を構成し、信頼のできる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】ノズルボディ４８のニードル穴４５および傾斜する高圧燃料通路４６と接続交差する袋穴部４５Ｃの内壁において、その交差角度を９０度以上の鈍角にするため、好適な電極形状の電解加工や、所定形状の中ぐりバイト等による後加工を実施することにより、また好ましくは袋穴部４５Ｃの中心を高圧燃料通路４６側に偏心させ、また好ましくは袋穴部４５Ｃの最大径部と交差させる構成によって、効果的に交差角度の鈍角を保持し、袋穴部４５Ｃ内壁の過大応力の発生を抑制し、亀裂によるノズルボディ割れを防ぐ。【選択図】図３
2006194173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に噴射ノズルを連結した噴射弁本体と、該噴射弁本体の後部に設置した駆動手段とからなり、
前記噴射弁本体は、中心部にシリンダが設けられるとともに、該シリンダに並行して高圧燃料流路、および低圧燃料流路が設けられた弁ボディを有し、
前記噴射ノズルは、それぞれ前記シリンダ、高圧燃料流路に同心を保持して連通するニードル穴、高圧燃料孔が設けられるとともに、同軸的に締結されており、
前記噴射ノズルは、前記弁ボディに接合する後端面を備えた径大の後部と、先端側で径小のノズルとからなり、軸心には、中間部に径大の袋穴部を有し、先端部には噴射孔を有する前記ニードル穴が形成されたノズルボディと、前記ニードル穴に配されたニードル弁とを備えており、
前記ノズルボディの高圧燃料孔から前記袋穴部に高圧燃料が連通する高圧燃料通路を有する燃料噴射弁において、
前記高圧燃料通路と前記袋穴部との接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記ニードル穴と前記袋穴部との接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１または２に記載の燃料噴射弁において、前記ニードル穴の中心に対し、前記袋穴部の中心を、前記高圧燃料通路側に偏心させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、前記高圧燃料通路は、前記袋穴部の最大径部に連通していることを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧供給ポンプによって加圧し、コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、内燃機関の燃焼室に噴射するための燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
〔従来の技術〕
燃料噴射弁は、ディーゼルエンジンなどの蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、コモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射する。この燃料噴射弁は、先端側に噴射ノズルを備えた噴射弁本体と、該噴射弁本体の後端側に配された電磁弁などの駆動手段とからなる。電磁弁などの駆動手段は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）から制御信号を受け、噴射弁本体に内装された制御ピストンおよび噴射ノズルに内装されたニードル弁を変位させ、噴射ノズルの燃料噴射孔を開閉させる。この開閉制御によりエンジンの運転条件に応じて噴射ノズルから噴射される噴射燃料の量、タイミングなどが調整される。
【０００３】
噴射弁本体は、棒状を呈し、軸心に貫通したシリンダが設けられるとともに、シリンダに並行して高圧燃料流路、および低圧燃料流路が設けられた弁ボディを有する。弁ボディの先端には、噴射ノズルが同軸的に接合され、リテーニングナットにより締結され、噴射弁本体部を形成する。弁ボディの後部には、電磁弁などの駆動手段が設置されている。弁ボディの先端面と、噴射ノズルの後端面とは、圧接によりメタルシールされ、高圧燃料流路内を流れる高圧燃料のシールがなされている。
【０００４】
噴射ノズルは、中心にニードル穴が形成されたノズルボディと、ニードル穴内に上下動自在に配されたニードル弁とからなる。ノズルボディは、噴射弁本体の先端面に接合する後端面を備えた径大の後部と、先端側に径小のノズルとを有する。ニードル穴は、ノズルボディの軸心に形成され、径大の後部から先端側に向かってその中間部位に、径大の袋穴部が形成されている。また、径大の後端面には、弁ボディの高圧燃料流路に同心を保持して連通する高圧燃料孔が設けられ、この高圧燃料孔から袋穴部に向かって、傾斜した高圧燃料通路が貫通して形成されている。
この袋穴部は、通常は図８に示す如く、ニードル穴内に、中空で先端（図示下端）に所定の形状に成形したカラー部を有する電極棒（陰極）を差し込み、中空部から電解液を高速で注入させながら直流電圧を加えて加工部分（陽極）を電解させて取り去る電解加工により形成される。電解させて取り去る量は、電流密度や電解液の流量に支配される。この電解加工では、カラー部Ｇ１の径ｄ１は、ニードル穴４５の径ｄ２により制限されるため、袋穴部４５Ｃの最大径Ｄは、電極の送り込み限界となる加工深さまでで、径ｄ１の２倍程度までとなる。電解加工はノズルボディのような硬度や強度が高く、加工変質層を嫌う難削材料や、塞いだ袋穴の中や三次元曲面を加工するには好適であるものの、加工能率を向上させるとその加工精度が劣るという特徴がある。
その結果、加工される袋穴部形状は、球形に近い洋ナシ形をなし、従来の燃料噴射弁では、袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６との接続部の交差角α１、α２、およびニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの接続部の交差角α３は、鋭角になり易い構成である。
【０００５】
〔従来技術の不具合〕
近年の高圧燃料圧力は、２００ＭＰＡ以上と高くなっており、袋穴部内の燃料圧はこれに準じた高圧となり、円筒形のノズルボディの厚肉部は、このニードル穴の内圧に比例した半径方向の圧縮応力と、円周方向には引張応力が発生する。この円周方向の引張応力は内周部（内壁）で最大となり、これがノズルボディ材料の引張強さを超えると、まず内壁で降伏が生じ、さらに内圧が増加すると、外壁も塑性変形を生じ破壊することとなる。また、この内周部の引張応力は、内径の大きなほど高い引張応力となるので、ニードル穴を小径にしたほうが耐圧に有利であるが、小径であってもニードル穴内壁に微小クラックや切欠きまたは突起等があれば、該部に応力集中が作用し、円筒の耐圧強度は大幅に低下し、容易に破壊に繋がることもある。
従来の径大の袋穴部は、その外周部に厚肉の円筒形状を有し、さらに円筒形の高圧燃料通路が傾斜する形で接続し、連通する略楕円形の開口部を構成しており、径大の袋穴部の交差部は、まさしく前記の切欠きの存在に相当し、応力集中を受け易く、過大応力の発生が生じ易くなる。また、応力集中はその切欠きの先端角度に敏感であり、つまり、袋穴部の交差角が鋭角であればあるほど応力集中が高く、過大応力が発生し易くなる。
燃料圧の高圧化に伴って、過大応力による亀裂が生じ易く、この亀裂によりノズルボディの割れや、耐久性低下という問題がある。
【０００６】
このノズルボディの耐久性の低下を防止するため、特許文献１には、高圧燃料通路を袋穴部の近傍で曲げて形成し、交差角を鈍角にする提案がなされている。然るに、この構成ではノズルボディを分割する必要があり、構造が複雑であるとともに高圧燃料がシール面から漏れ易いという新たな問題が発生する。
【特許文献１】米国特許第６６５１９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
近年、燃料噴射制御の精密化、噴霧燃料の微粒化の要請により、高圧燃料の圧力は、２００ＭＰＡ以上と高くなっており、これに伴って、ノズルボディの高圧燃料通路と袋穴部との交差接続部において、過大応力によるノズルボディ割れや耐久性低下という問題が生じている。一般に、単独穴内部に高い圧力がかかった場合、内径が小さい場合より内径が大きいほど円周引張応力は大きくなる。また、その単独穴内壁にもう一つの穴が貫通すれば、この交差穴部は、同じ内圧でも単独穴の時よりもさらに円周引張応力は大きくなる。つまり応力集中が働くためであり、さらに交差穴の交差先端角度により、その応力集中係数は大きく変化する。交差角が鋭角になれば、応力集中が高く、円周引張応力は過大になる。一方、鈍角になれば応力集中は緩和され、円周引張応力が低減すると推論できる。図９は単独穴にもう一つ交差穴が形成された簡易モデルにおける応力のシミュレーション結果であるが、単独穴のみのときと、交差角αを鋭角から鈍角まで変えたときの交差部の最大応力をプロットしたものである。これによれば、交差穴があることにより応力は単独穴より大となり、また交差角が９０度を下回って鋭角となると著しく過大に、９０度を上回る鈍角では応力は小さく、効果的に応力増加を抑制できることが分かる。
よって、高圧燃料下にさらされる径大の袋穴部に設けられる交差角は、できる限り鈍角にすることが好ましいが、９０度以上であれば好適といえる。
【０００８】
本発明の目的は、高圧燃料下において、過大応力が発生しにくく、耐久性に優れたノズルボディを構成し、信頼のできる燃料噴射弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔請求項１の手段〕
請求項１の発明では、先端に噴射ノズルを連結した噴射弁本体と、噴射弁本体の後部に設置した駆動手段とからなり、噴射弁本体は、中心部にシリンダが設けられるとともに、該シリンダに並行して高圧燃料流路、および低圧燃料流路が設けられた弁ボディを有し、噴射ノズルは、それぞれシリンダ、高圧燃料流路に同心を保持して連通するニードル穴、高圧燃料孔が設けられるとともに、同軸的に締結されており、噴射ノズルは、弁ボディに接合する後端面を備えた径大の後部と、先端側で径小のノズルとからなり、軸心には、中間部に径大の袋穴部を有し、先端部には噴射孔を有するニードル穴が形成されたノズルボディと、ニードル穴に配されたニードル弁とを備えており、ノズルボディの高圧燃料孔から袋穴部に高圧燃料が連通する高圧燃料通路を有する燃料噴射弁において、高圧燃料通路と袋穴部との接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする形状を採用している。
【００１０】
この構成によれば、高圧燃料通路と袋穴部との接続交差部は、高引張応力下でも交差角が鈍角であることより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【００１１】
〔請求項２の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射弁において、ニードル穴と袋穴部との接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする形状を採用している。
この構成によれば、径小のニードル穴および径大の袋穴部の内周部において、内径差による段差が突き出た凸部を形成し、ここに応力が集中しやすくなる。この凸部の先端を鈍角化することにより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【００１２】
〔請求項３の手段〕
請求項１または２に記載の燃料噴射弁において、ニードル穴の中心に対し、袋穴部の中心を、高圧燃料通路側に偏心させたことを特徴とする形状を採用している。
この構成によれば、袋穴部全体を大径化することなく、また耐圧性低下を招くことなく、同じ径の袋穴部のまま必要な高圧燃料通路側だけの偏心で、傾斜する高圧燃料通路と懐深く交差でき、よって、袋穴部上面平坦部まで交差が可能になり、交差角も鈍角を保持できるようになる。これにより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【００１３】
〔請求項４の手段〕
請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁において、高圧燃料通路は、袋穴部の最大径部に連通していることを特徴とする形状を採用している。
この構成によれば、懐の深い最大径部とその法線方向に高圧燃料通路軸を重ねる接続ができ、大きな接続面積を確保するとともに交差角も略直角以上に保持した構成を得ることが可能で、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。
【実施例１】
【００１５】
〔実施例１の構成〕
図１は、エンジンの燃焼室内へ間欠的に燃料を噴射する電磁制御式（ピエゾ式も含む）の燃料噴射弁１を示し、図２はノズルボディ４８の形状を示す。燃料噴射弁１は、ディーゼルエンジン用の蓄圧式（コモンレール式）燃料噴射装置に用いられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射する。燃料噴射弁１は噴射弁本体２と、該噴射弁本体２の上端部に装着した電磁弁３と、下端に締結した燃料の噴射ノズル４とからなる。
電磁弁３は、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）からのワイヤーハーネスに接続されるコネクタＣが設けられており、ＥＣＵから送出される制御信号により制御される。
【００１６】
噴射弁本体２は、棒状を呈し、軸心に貫通したシリンダ２１が設けられるとともに、シリンダ２１に並行して高圧燃料流路２２、および低圧燃料流路２３が設けられた弁ボディ２０を有する。弁ボディ２０の上端部には、円筒状の電磁弁設置室１０が設けられ、電磁弁設置室１０には電磁弁３が装着されてリテーニングナット２４により螺合されている。
弁ボディ２０の下端には、噴射ノズル４が同軸的に接合されリテーニングナット２５により締結されている。弁ボディ２０の上部には斜め上方に傾斜して、いずれも筒状のインレット部２６、およびアウトレット部２７が設けられている。
【００１７】
電磁弁３は、電磁弁設置室１０の上部に設置された電磁ソレノイド３０、および電磁弁設置室１０の下部に設置された開閉弁機構５０からなる。開閉弁機構５０は、可動子５と、可動子５を保持する可動子ホルダ８とを有する。
可動子ホルダ８の下側（電磁弁設置室１０の下端部）はやや小径のプレート室７０となっており、円盤状のオリフィスプレート７が収容されている。
【００１８】
電磁ソレノイド３０は、強磁性材製で上端鍔状円筒３２の外周に、複合磁性材からなる磁気コア３３を配し、磁気コア３３の外周を強磁性材製外筒３４で包囲し、磁気コア３３内に電磁コイル３５を配設した構造を有する。電磁ソレノイド３０の下面は、可動子５の吸引面となっており、円筒３２の下端面は、可動子５が衝突（当接）するストッパー面となっている。
【００１９】
インレット部２６の内部には、高圧燃料流路２２に連通した高圧燃料流入路１１、および高圧燃料流入路１１とプレート室７０とを連通する入口流路１２が形成されている。
アウトレット部２７にはプレート室７０を経て低圧燃料流路２３に連結した流出路１３が設けられており、燃料噴射弁１内の余剰燃料を外部に排出する排出流路を形成している。
【００２０】
オリフィスプレート７の下面は、円錐形状の凹所が形成されて圧力制御室４０を構成し、この中心の上面側に出口オリフィス７３が形成されている。また、圧力制御室４０の円錐斜面に傾斜した連通孔４０Ａが開けられており、入口オリフィス７４を介して、下面にてインレット部２６の入口流路１２と連通する構成となっている。
コモンレールから供給された高圧燃料の燃料圧は、高圧燃料流入路１１、入口流路１２、入口オリフィス７４を介して、圧力制御室４０に導かれている。
【００２１】
可動子５は、平板部５１およびシャフト部５２とを有し、平板部５１は可動室８０に配されている。可動子ホルダ８は円筒状を呈し、中心穴にシャフト部５２が摺動自在に嵌め込まれている。平板部５１の上面は平面であり、電磁ソレノイド３０の下面に吸着される吸着面となっている。可動子ホルダ８は、電磁弁設置室１０の内周に螺合されている。
【００２２】
シャフト部５２は円柱状を呈し、下端面の中心には円筒部および円錐部からなる弁体室７７が設けられ、弁体室７７には窒化珪素製のボール弁７８が収容されている。ボール弁７８は上面が球状であるが、下面は、前記オリフィスプレート７の上面の出口オリフィス７３を塞ぐシール平面状となっている。可動子５は、上端鍔状円筒３２内に配されたスプリング３６で下方（閉弁方向）に付勢され、電磁ソレノイド３０で生じた磁力により上方（開弁方向）に吸引されて上下に変位する。
【００２３】
可動室８０と、上端鍔状円筒３２を含む電磁ソレノイド３０、および開閉弁機構５０が収容されている電磁弁設置室１０は、低圧燃料流路２３に連結した流出路１３に連通しており、低圧燃料油で満たされている。このため、可動子５の上下方向の変位には、主に平板部５１に低圧燃料油の抵抗が生じ、電磁弁３の応答性に影響を与える。
また、可動子５は、上下動に伴い衝撃が加わるため、耐久性の観点から重要な構成部分でもある。このことを考慮した好適な形状が採用されている。
【００２４】
弁ボディ２０の中心には、シリンダ２１が貫通している。シリンダ２１は、内径のわずかに異なる摺動部２１Ａと受圧部２１Ｂとばね受部２１Ｃとからなり、制御ピストン４１を収容している。
制御ピストン４１は、シリンダ２１の構成に対応して、摺動部４１Ａと受圧部４１Ｂとばね部４１Ｃとからなる円筒形の上下動ピストンである。制御ピストン４１の上端は円錐台形状を有し、オリフィスプレート７に形成された圧力制御室４０に適切な隙間（空間）を形成して配設されている。圧力制御室４０の圧力に応じ、制御ピストン４１は下方に押され、摺動部４１Ａを摺動して移動する。一方、制御ピストン４１の下端は、噴射ノズル４内に収容されるニードル弁４２の上端部に平面にて当接している。
【００２５】
また、弁ボディ２０にはインレット部２６の高圧燃料流入路１１と連通する高圧燃料流路２２が、シリンダ２１と並行に独立して配置され、弁ボディ２０の下端面に開口し、高圧燃料孔２２Ａを形成する。
アウトレット部２７の流出路１３と連通する低圧燃料流路２３が、シリンダ２１に対向するほぼ反対位置に並行して独立に配置され、弁ボディ２０の下端面に開口し、低圧燃料孔２３Ａを形成する。また、低圧燃料孔２３Ａにはさらに前記シリンダ２１の中心に向かう低圧燃料連通溝２３Ｂが形成され、シリンダ２１内と連通している。
そして、これら高圧燃料孔２２Ａと低圧燃料孔２３Ａと低圧燃料連通溝２３Ｂを含む弁ボディ２０の下端面は均一な先端面２Ａを構成し、噴射ノズル４の後端面と当接し、メタルシール面を構成する。
弁ボディ２０の下端面に開口するシリンダ２１のばね受部２１Ｃには、ばね受座４４Ａと軸受座４４Ｂとともに、スプリング４４が介装されている。
【００２６】
噴射ノズル４は径大の後部のノズルボディ４８および径小のノズル４９を有する二段筒型形状であり、この段差部にリテーニングナット２５を掛け、弁ボディ２０の下端外形部に構成されたねじに締結し、軸力すなわちシール圧を発生する構成となっている。
【００２７】
ノズルボディ４８の後端面には、ニードル穴４５と高圧燃料通路４６が設けられるとともに、弁ボディ２０のシリンダ２１、高圧燃料流路２２に同心を保持して連通するよう構成されている。高圧燃料通路４６の一端は、ノズルボディ４８の後端面に開口し、高圧燃料孔４６Ａを形成し、また他端は傾斜する形で、ニードル穴４５の中間部に構成された径大の袋穴部４５Ｃに貫通している。
そして、これら高圧燃料孔４６Ａを含むノズルボディ４８の後端面は均一な平面４Ａを構成し、弁ボディ２０の先端面２Ａと当接し、メタルシール面を構成する。
【００２８】
また、その中心にニードル弁４２を収容するニードル穴４５は、内径がわずかに異なる摺動部４５Ａと燃料通路４５Ｂとから構成され、燃料通路４５Ｂの上流側には径大の大容積を有する袋穴部４５Ｃが高圧燃料通路４６と連通する構成で配されている。
また、燃料通路４５Ｂの下流側にはニードル穴４５の下端を塞ぐ、適度に薄肉のテーパ構造を有するノズル先端室４９Ａが構成され、ノズル先端室４９Ａには１個もしくは複数個適切な数の噴射孔４３が適切な位置に設けられ、高圧燃料を噴霧する。
【００２９】
従来の袋穴部４５Ｃは、通常は図８に示す如く、ニードル穴４５内に中空で先端（図示下端）にカラー部Ｇ１を有する電極棒Ｇを差し込み、中空部Ｇ２から電解液を注入させながら行う電解加工により形成される。この電解加工では、カラー部Ｇ１の径ｄ１は、ニードル穴径ｄ２により制限されるため、袋穴部４５Ｃの最大径Ｄは、ニードル穴径ｄ１の２倍程度が限界となる。
その結果、加工される袋穴部形状は、球形に近い洋ナシ形をなし、従来の燃料噴射弁では、袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６との接続部の交差角α１、α２、およびニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの接続部の交差角α３は、鋭角になり易い。これは、内部引張応力の応力集中に影響を与え、耐久性に不満を残す。
【００３０】
図３（ａ）は、本発明の実施例１の袋穴部４５Ｃを示す。通常の電極棒で電解液を注入する電解加工では、できる袋穴部の形状は、球形に近い洋ナシ形となる。よって、この袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６やニードル穴４５との交差角が鋭角に仕上がっているものが多い。そこで、これに後加工として、切削加工または放電加工により高圧燃料通路４６と袋穴部４５Ｃの交差角α１を鈍角に、またニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの交差角α３を約９０度に仕上げた例である。
本実施例では、図３（ｂ）に示すように、先端がほぼ直角にＬ字形に作成された中ぐりバイトＨを使って、ニードル穴４５との交差部を切削し、ほぼ直角に仕上げ、また袋穴部４５Ｃ内部の最大径部４５Ｄより上にある肩部４５Ｅを円周方向に中ぐりし、洋ナシ形から逆円錐台形に変えるほどの切削を施し、高圧燃料通路４６との交差角を鈍角に仕上げたものであり、応力集中の緩和を狙ったものである。中ぐりバイトＨは、バイトＨ側もしくは被加工側を回転させて切削加工を行うものであるが、バイトＨの回転中心をニードル穴４５の中心と一致させず、高圧燃料通路４６側（図３の左側）に僅かずらすことにより、必要最小限の肩部４５Ｅのみの加工が可能であるという特徴がある。また、バイトによる切削加工バリの発生に注意が必要であるが、僅かの切削代を構成する中ぐり加工は、バリの心配は非常に少ない。
【００３１】
また、バイト切削加工に代わって、電極による放電加工も好適であり、加工時間は延びるものの、前記バリ防止や、複雑な形状（三次元曲面）、および精度向上にも向いている特徴を持つ。所望の形状設定に対し、選択的に使い分けることができる。
この構成により、袋穴部４５Ｃのニードル穴４５や高圧燃料通路４６との交差角は、それぞれほぼ９０度および９０度以上の鈍角に設定が可能で、内圧に対する内周部の引張応力は、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
また、このバイト切削加工または放電加工による後加工において、中ぐりバイトＨや放電電極に隅アールやバリ取り用の所定の形状を付与することによって、例えばニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの交差部に角アールを加工することは容易であり、この角アールにより微視的な応力集中が緩和されることも期待できる。鈍角化形状と角アール形状の併用構成は、応力集中の緩和効果を増加こそすれ減ずるものではない。
【００３２】
ニードル弁４２は概ね円筒形状で、ニードル穴４５の構成に対応し、摺動自在に保持する摺動部４２Ａと、受圧段差を構成する僅かに径小であるニードル部４２Ｂとから構成され、ニードル部４２Ｂの先端は適切な円錐面を有するニードル弁構造を持ち、その上下動によって、テーパ構造を有すノズル先端室４９Ａの噴射孔４３を塞いだり、開放したりする構成となっている。また、ニードル弁４２の上端は、摺動部４２Ａより径小である当接凸部４２Ｃが軸受座４４Ｂに装着され、スプリング４４を同心に保持するとともに、スプリング４４によりニードル弁４２は下方（噴射孔４３を塞ぐ方向）に付勢される。なお、当接凸部４２Ｃは、制御ピストン４１の下端に構成されていてもよく、軸受座４４Ｂに装着され、スプリング４４を同心に保持し、その付勢力を確実に支える構成であればどちらにあってもよい。
【００３３】
ニードル弁４２は、圧力制御室４０の燃料圧およびスプリング４４のバネ荷重による下方への付勢力と、噴射ノズル４内の燃料圧によりニードル弁４２に加わる上方への付勢力とのバランスで上下動し、噴射孔４３を開閉する。すなわち、圧力制御室４０が低圧になったとき、制御ピストン４１とニードル弁４２とが上方に移動し、噴射孔４３が開いて、高圧燃料流路２２から噴射ノズル４に供給された高圧燃料が燃焼室に噴射される。
【００３４】
〔実施例１の作用〕
実施例１の燃料噴射弁１の作用を、図１〜３を用いて説明する。
この燃料噴射弁１は、電磁ソレノイド３０へ通電されると、可動子５は電磁力により吸引されて上方に移動し、円環状の当接平面は円筒３２の下面（ストッパー面）に衝突して停止する。可動子５に連動してボール弁７８は上位に変位し、出口オリフィス７３が開放されて低圧燃料の流出路１３に連通するため、圧力制御室４０内の圧力は瞬時低圧となって、シリンダ２１内の制御ピストン４１に作用する圧力バランスが崩れ、制御ピストン４１は上方へ移動し、これに伴いニードル穴４５内のニードル弁４２は袋穴部４５Ｃの高圧燃料圧によって、上方へ移動するとともに袋穴部４５Ｃからの高圧燃料が、開放した噴射孔４３から噴霧する。このとき高圧燃料通路４６から袋穴部４５Ｃに高圧で供給される燃料は、交差角が鈍角であることから縮流や剥離を起こすことなく滑らかに流れ、また高圧による引張応力の集中を起こすことなく適量の高圧燃料を噴射孔４３に供給でき、エンジン性能の低下や噴射ノズル４の耐久性低下を起こすことはない。そして、電磁ソレノイド３０の通電がオフされると、可動子５が付勢力で下方に移動し、ボール弁７８が出口オリフィス７３を塞ぎ、入口オリフィス７４から高圧燃料圧が圧力制御室４０に作用し、制御ピストン４１は下方に移動し、同様にニードル弁４２も下方に移動し、噴射孔４３を塞いで、燃料の噴射は終了する。
【００３５】
〔実施例１の効果〕
本実施例では、先端に噴射ノズル４を連結した噴射弁本体２と、噴射弁本体２の後部に設置した電磁弁３とからなり、噴射弁本体２は、中心部にシリンダ２１が設けられるとともに、シリンダ２１に並行して高圧燃料流路２２、および低圧燃料流路２３が設けられた弁ボディ２０を有し、噴射ノズル４は、それぞれシリンダ２１、高圧燃料流路２２に同心を保持して連通するニードル穴４５、高圧燃料孔４６Ａが設けられるとともに、リテーニングナット２５により弁ボディ２０と同軸的に締結されており、噴射ノズル４は、弁ボディ２０に接合する後端面を備えた径大の後部と、先端側で径小のノズル４９とからなり、軸心には、中間部に径大の袋穴部４５Ｃを有し、先端部には噴射孔４３を有するニードル穴４５が形成されたノズルボディ４８と、ニードル穴４５に配されたニードル弁４２とを備えており、ノズルボディ４８の高圧燃料孔４６Ａから袋穴部４５Ｃに高圧燃料が連通する高圧燃料通路４６を有する燃料噴射弁１において、高圧燃料通路４６と袋穴部４５Ｃとの接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする形状を採用している。
【００３６】
この構成によれば、高圧燃料通路４６と袋穴部４５Ｃとの接続交差部は、高引張応力下でも交差角が鈍角であることより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【実施例２】
【００３７】
〔実施例２の構成〕
図４（ａ）は本発明の実施例２の袋穴部４５Ｃを示す。通常の電極棒で電解液を注入する電解加工では、出来上がる袋穴部４５Ｃの形状は、洋ナシ形となることが多く、図８に示すように高圧燃料通路４６やニードル穴４５との交差角が鋭角に仕上がっているものが多い。そこで、これに後加工として、切削加工または放電加工によりニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの交差角α３を９０度以上の鈍角に仕上げた例である。本実施例では、図４（ｂ）に示すように、先端が鈍角なＬ字形に作成された中ぐりバイトＨを使って、袋穴部４５Ｃとニードル穴４５との交差部を中ぐりし、また袋穴部４５Ｃ内部の最大径部４５Ｄより上にある肩部４５Ｅを円周方向に中ぐりし、洋ナシ形からそろばん玉形に変えるほどの切削を施して、袋穴部４５Ｃとニードル穴４５との交差角を鈍角に仕上げたものであり、応力集中の緩和を狙ったものである。中ぐりバイトＨは、バイトＨ側もしくは被加工側を回転させて切削加工を行うものであるが、バイトＨの回転中心をニードル穴４５の中心と一致させず、高圧燃料通路４６側（図４の左側）に僅かずらすことにより、必要最小限の肩部４５Ｅのみの加工が可能であるという特徴がある。また、バイトＨによる切削加工バリの発生に注意が必要であるが、僅かの切削代を構成する中ぐり加工は、バリの心配は非常に少ない。
また、バイト切削加工に代わって、電極による放電加工も好適であり、加工時間は延びるものの、前記バリ防止や、複雑な形状（三次元曲面）および精度向上にも適用が可能である特徴を持つ。所望の形状設定に対し、選択的に使い分けることができる。
【００３８】
〔実施例２の効果〕
請求項１に記載の燃料噴射弁１において、ニードル穴４５と袋穴部４５Ｃとの接続部の交差角を９０度以上にしたことを特徴とする形状を採用している。
この構成によれば、径小のニードル穴４５および径大の袋穴部４５Ｃの内周部において、内径差による段差が突き出た凸部４５Ｆを形成し、ここに応力が集中しやすくなる。この凸部４５Ｆの先端を鈍角化することにより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【実施例３】
【００３９】
〔実施例３の構成〕
図５（ａ）は本発明の実施例３の袋穴部４５Ｃを示す。第３実施例は第１、２実施例とは異なって、後加工を追加することなく、通常の電解加工において、カラー部Ｇ１が偏心した特殊な電極棒Ｇを用いて加工した袋穴部４５Ｃの軸心が、ニードル穴４５の軸心に対し高圧燃料通路４６側にオフセットされたものである。
図５（ｂ）に示すように、ニードル穴４５内に中空で先端（図示下端）に偏心したカラー部Ｇ１を有する電極棒Ｇを差し込み、中空部Ｇ２から電解液を注入させながら行う電解加工により形成される。この電解加工では、カラー部Ｇ１の径ｄ１は、ニードル穴径ｄ２により制限されるが、高圧燃料通路４６側への加工深さは、カラー部Ｇ１の径ｄ１に偏心量を加えた寸法だけ送り量がかせげ、また、カラー部Ｇ１の偏心部分での電解液の流量増大によって、電解が促進され、結局高圧燃料通路４６側にずれて偏心した袋穴部４５Ｃが構成される。袋穴部４５Ｃの最大径Ｄは、偏心しなかった場合の実施例１，２と同様に径ｄ１の２倍程度が限界となる。この構成により、袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６との交差部は、深くかつ広範な交差面を形成し、結果、高圧燃料通路４６先端との交差角α２や袋穴部４５Ｃの肩部４５Ｅとの交差角α１は鈍角に、ニードル穴４５との交差角α３は略９０度に構成できる。
【００４０】
〔実施例３の効果〕
実施例３の燃料噴射弁１においては、ニードル穴４５の中心に対し、袋穴部４５Ｃの中心を、高圧燃料通路４６側に偏心させたことを特徴とする形状を採用している。
この構成によれば、袋穴部４５Ｃ全体を大径化することなく、また耐圧性低下を招くことなく、同じ径の袋穴部４５Ｃのまま必要な高圧燃料通路４６側だけの偏心で、傾斜する高圧燃料通路４６と懐深く交差でき、よって、袋穴部上面平坦部４５Ｇまで交差が可能になり、交差角も鈍角を保持できるようになる。これにより、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【実施例４】
【００４１】
〔実施例４の構成〕
図６は本発明の実施例４の袋穴部４５Ｃを示す。実施例４の燃料噴射弁１においては、高圧燃料通路４６は、袋穴部４５Ｃの最大径部４５Ｄに連通していることを特徴とする形状を採用している。
〔実施例４の効果〕
この構成によれば、懐の深い最大径部４５Ｄと、その法線方向に高圧燃料通路４６の中心軸を略重ねる接続ができ、大きな接続面積を確保するとともに、交差角も略直角以上に保持した構成を得ることが可能で、応力集中の緩和を図ることができ、過大応力の発生を抑制することができる。
【００４２】
〔他の実施例〕
図７は他の実施例の袋穴部４５Ｃを示す。第１〜第３実施例では、袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６の交差角α１とα２の鈍角設定構成と、ニードル穴４５との交差角α３の９０度かそれ以上の設定構成を記載したが、本実施例ではニードル穴４５との交差角α３を鋭角に仕上げた構成である。ニードル穴４５は図１に示すように、その中にニードル弁４２が組み込まれ、燃料噴射時にはニードル弁４２は袋穴部４５Ｃの高圧の作用で上方に押され、ニードル弁４２が開弁する。すると、このニードル弁４２の摺動部４２Ａの燃料圧力は略大気圧まで低下することとなる。このため袋穴部４５Ｃとニードル穴４５との交差部は高圧燃料通路４６との交差部に比べて低圧な環境となり、またニードル穴４５が袋穴部４５Ｃより小径であることから内周に発生する引張応力は大きくはなく、ニードル穴４５との交差角α３が鋭角であっても応力集中の影響は大きくはない。よって、ニードル穴４５との交差角α３を鋭角に仕上げた構成であっても、特に過大応力による亀裂の発生は生じない。
【００４３】
〔変形例〕
本実施例は、袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６の接続部の交差角度を９０度以上とし、好ましくはニードル穴４５との交差部の交差角度を９０度以上とする構成を記載したが、単に交差部の先端に微視的な角アールを設けたり、バリ取りの面アールが構成されていても、応力集中に対し効果を持つが、好ましくは微視的な角アールやバリ取り面アール付与が袋穴部４５Ｃと高圧燃料通路４６の接続交差角度の９０度以上形状と併行して構成されていればもっと良い。
また、アール付与を電解加工時に電解棒のカラー部Ｇ１にアール形状を付与して同時加工しても良いし、また、後加工で角アールを追加した所定の加工をしても良い。また、これら加工以外に角アールが簡単にかつ微小クラックが発生しない方法なら、これに限るものではない。
【００４４】
また、本実施例は、電磁制御式の駆動手段を採用した構成を記載したが、他の駆動手段、例えば、ピエゾ式による駆動手段でも可能で、要は電気入力信号に応じ、ニードル弁４２を開閉させる作用を有するものならこれに限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】燃料噴射弁の断面図である（実施例１）。
【図２】ノズルボディの拡大断面図である（実施例１）。
【図３】（ａ）は、袋穴部の拡大断面図であり、（ｂ）は、加工説明図である（実施例１）。
【図４】（ａ）は、袋穴部の拡大断面図であり、（ｂ）は、加工説明図である（実施例２）。
【図５】（ａ）は、袋穴部の拡大断面図であり、（ｂ）は、加工説明図である（実施例３）。
【図６】袋穴部の拡大断面図である（実施例４）。
【図７】袋穴部の拡大断面図である（他の実施例）。
【図８】袋穴部の加工説明図である（従来例）。
【図９】交差穴の最大応力計算結果表である。
【符号の説明】
【００４６】
１    燃料噴射弁
２    噴射弁本体
２０  弁ボディ
２１  シリンダ
２２  高圧燃料流路
２２Ａ高圧燃料孔
２３  低圧燃料流路
２３Ａ低圧燃料孔
２４  リテーニングナット
２５  リテーニングナット
３    電磁弁（駆動手段）
３０  電磁ソレノイド
３６  スプリング
４    噴射ノズル
４１  制御ピストン
４２  ニードル弁
４３  噴射孔
４４  スプリング
４５  ニードル穴
４５Ｃ袋穴部
４５Ｄ袋穴最大径部
４５Ｅ袋穴肩部
４５Ｆ袋穴凸部
４５Ｇ袋穴平坦部
４６  高圧燃料通路
４８  ノズルボディ
４９  ノズル
【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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