(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、流量を決定する通路の断面積の精度の管理が容易で、流量ばらつきの小さい燃料噴射弁を提供することにある。【解決手段】  協働して燃料通路を開閉する弁座１５ｂ及び弁体１７と、弁体１７及び弁座１５ｂによって開閉される燃料通路の下流側に設けられた旋回燃料噴射用通路とを有し、前記旋回燃料噴射用通路は、燃料噴射孔２２０と、燃料噴射孔２２０の入口が開口し前記入口の周囲に燃料の旋回流路が形成された旋回室２３０と、旋回室２３０に燃料を供給する横方向通路２１０とを備え、横方向通路２１０上流側に前記燃料通路と横方向通路２１０とを連通する燃料導入通路１５ｆを設けた燃料噴射弁において、燃料導入通路１５ｆの通路断面は円形を成し、前記通路断面の面積は前記通路断面を流れる燃料の供給を受ける横方向通路２１０の通路断面の面積以下に形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁体及び前記弁座によって開閉される燃料通路の下流側に設けられた旋回燃料噴射用通路とを有し、前記旋回燃料噴射用通路は、燃料噴射孔と、前記燃料噴射孔の入口が開口し前記入口の周囲に燃料の旋回流路が形成された旋回室と、前記旋回室に燃料を供給する横方向通路とを備え、前記横方向通路の上流側に前記燃料通路と前記横方向通路とを連通する燃料導入通路を設けた燃料噴射弁において、
前記燃料導入通路の通路断面の面積は、前記通路断面を流れる燃料の供給を受ける横方向通路の通路断面の面積以下に形成され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、
前記燃料導入通路の通路断面は円形であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記横方向通路は、断面が矩形であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記弁座を形成した弁座部材を備え、
前記旋回燃料噴射用通路のうち少なくとも前記横方向通路の側面と前記旋回室の内周面とを形成したプレート部材を、前記弁座部材の下端面に接合し、
前記弁座部材側に前記燃料導入通路を構成したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射弁において、
前記横方向通路の底面と前記旋回室の底面とが前記プレート部材によって構成され、前記横方向通路の底面と対向する上面と前記旋回室の底面と対向する上面とが前記弁座部材によって構成されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記弁座を形成した弁座部材を備え、
前記旋回燃料噴射用通路のうち少なくとも前記横方向通路の側面と前記横方向通路の上面と前記旋回室の内周面と前記旋回室の上面とを、前記弁座部材の下端面に溝形状に形成すると共に、前記燃料導入通路を前記弁座部材に孔として形成することにより前記横方向通路に連通させたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の燃料噴射弁において、
前記燃料導入通路に連通する複数の横方向通路を備え、
前記燃料導入通路の断面積は前記複数の横方向通路の総断面積以下であ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、旋回しながら流れる旋回燃料を燃料噴射孔の上流で生成して燃料噴射孔から噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、特開２０１２−２１５１３５号公報（特許文献１）に記載された燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、摺動可能に設けられた弁体と、閉弁時に弁体が座る弁座が形成されると共に、弁座の下流側に開口部を有する弁座部材と、内部で燃料を旋回させて旋回力を付与するスワール付与室と、スワール付与室の底部に形成され外部に貫通する噴射孔と、スワール付与室と弁座部材の開口部とを連通する連通路とを備えている。この燃料噴射弁では、さらに、スワール付与室の径をＤ、連通路の幅をＷとしたときに、Ｗ／Ｄの値が０．１５以上で、かつ０．５よりも小さくなるように、スワール付与室と連通路とを形成している。これにより、この燃料噴射弁では、燃料噴射孔から噴射される燃料の噴射特性の変化を安定化している（要約参照）。また、この燃料噴射弁では、燃料噴射孔の径をｄ０、連通路の等価流量直径ｄａとしたときに、ｄａ／ｄ０の値を０．５以上にすることが記載されている（段落００２６参照）。なお、等価流量直径ｄａはｄａ＝√（４ＷＨ／π）により求められる（段落００１６参照）。Ｗは連通路の幅であり、Ｈは連通路の高さである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２１５１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された燃料噴射弁では、ｄａ／ｄ０の値が０．５以上で、かつ１．０よりも小さい場合、連通路が絞りとなり、連通路の断面積（流れ方向に垂直な断面積）が流量を決定することになる。以下、連通路を横方向通路と呼んで説明する。横方向通路を流れる燃料の流量を精度よく決定するためには、横方向通路の断面積の精度を向上する必要がある。通常、横方向通路はその断面が矩形に形成されるため、横方向通路の通路高さの寸法と通路幅の寸法との複数の寸法を管理する必要があった。このため、横方向通路の断面積の精度を向上することには、相当の労力を要していた。
【０００５】
本発明の目的は、流量を決定する通路の断面積の精度の管理が容易で、流量ばらつきの小さい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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、燃料に旋回力を付与するスワール室（燃料旋回室）に連通する横方向通路の上流側に、流路断面積を絞る、断面が円形の流量調整孔を設ける。すなわち、流量調整孔の断面積は下流側に接続される横方向通路の断面積以下にする。流量調整孔の下流側に複数の横方向通路が設けられる場合は、流量調整孔の断面積を下流側に接続される複数の横方向通路の総断面積以下にする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、断面が円形を成す流量調整孔の半径（或いは直径）を管理することにより、流量を決定する流量調整孔の断面積の精度を向上することができる。これにより、管理すべき寸法の数を少なくすることができ、流量ばらつきの小さい燃料噴射弁を提供することができる。
【０００８】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心（中心軸線）に沿う断面を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す燃料噴射弁に適用されるノズル部の第１実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【図３】図２に示すノズル部の第１実施例について、燃料噴射孔が形成されたノズルプレートを燃料噴射孔の入口側から見た平面図（図２のIII−III矢視図）である。
【図４】図２に示す横方向通路と旋回室と燃料噴射孔との構成を示す平面図である。
【図５】第１実施例における横方向通路と流量調整孔との構成を示す斜視図である。
【図６】第１実施例における横方向通路と流量調整孔との構成を示す平面図である。
【図７】図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部の第２実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【図８】図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部の第３実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【図９】図７に示すノズル部の第３実施例について、燃料噴射孔が形成されたノズルプレートを燃料噴射孔の入口側から見た平面図（図７のIX−IX矢視図）である。
【図１０】第３実施例における横方向通路と流量調整孔との構成を示す斜視図である。
【図１１】図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部の第４実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【図１２】図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部の第５実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【図１３】図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部の第６実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施例について、図１乃至図１３を用いて説明する。
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１実施例について、図１乃至図６を用いて説明する。
【００１２】
図１乃至図４を参照して、燃料噴射弁１の構成について説明する。図１は、燃料噴射弁１の中心軸線１ａに沿う断面（縦断面）を示す縦断面図である。中心軸線１ａは、後述する弁体１７が一体に設けられた可動子２７の軸心（弁軸心）に一致し、後述する筒状体５の中心軸線に一致している。また、中心軸線１ａは、後述する弁座１５ｂの軸線とも一致している。
【００１３】
燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５によって、その内側に燃料通路３がほぼ中心軸線１ａに沿うように構成されている。筒状体５は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線１ａに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体５は、一端側５ａの径が他端側５ｂの径に対して大きくなっている。図１においては、一端側に形成された大径部５ａが、他端側に形成された小径部５ｂの上側になるように描いてある。
【００１４】
図１において、上端部（上端側）を基端部（基端側）と呼び、下端部（下端側）を先端部（先端側）と呼ぶことにする。基端部（基端側）及び先端部（先端側）という呼び方は、燃料の流れ方向に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図１を基準とするもので、燃料噴射弁１の内燃機関への搭載時における上下方向とは関係がない。
【００１５】
筒状体５の基端部には燃料供給口２が設けられ、この燃料供給口２に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ１３が取り付けられている。燃料フィルタ１３は、筒状の芯金１３ａと、樹脂材料製のフレーム１３ｂと、メッシュ状のフィルタ本体１３ｃとで構成されている。フレーム１３ｂの樹脂材料は、例えば、ナイロン、フッ素樹脂等であり、芯金１３ａと一体に成形されている。フィルタ本体１３ｃはフレーム１３ｂに取り付けられ、芯金１３ａが筒状体５の大径部５ａの内側に圧入されることにより、筒状体５の基端部に固定されている。
【００１６】
筒状体５の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部（拡径部）５ｄが形成され、曲がり部５ｄとカバー４７の基端側端部４７ａとで形成される環状凹部（環状溝部）４にＯリング１１が配設されている。
【００１７】
筒状体５の先端部には、弁体１７と弁座部材１５とからなる弁部７が構成され、この弁部７と弁座部材１５の先端面１５ｔに接合された燃料噴射部２１（ノズルプレート２１ｎｐ）とによって、燃料を噴射するためのノズル部８が構成されている。ノズルプレート２１ｎｐは燃料噴射孔が形成されるプレート状の部材であり、ノズルプレート２１ｎｐによって燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１が構成される。ノズル部８については、後で詳細に説明する。
【００１８】
筒状体５の中間部には弁体１７を駆動するための駆動部９が配置されている。駆動部９は電磁アクチュエータで構成されている。具体的には、駆動部９は、筒状体５の内部（内周側）に固定された固定鉄心２５と、筒状体５の内部において固定鉄心２５に対して先端側に配置され、中心軸線１ａに沿う方向に移動可能な可動子（可動部材）２７と、固定鉄心２５と可動子２７に構成された可動鉄心２７ａとが微小ギャップδを介して対向する位置で筒状体５の外周側に外挿された電磁コイル２９と、電磁コイル２９の外周側で電磁コイル２９を覆うヨーク３３とによって構成されている。可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とは、電磁コイル２９に通電することにより生じた磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδを通過するが、微小ギャップδの部分で筒状体５を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体５の微小ギャップδに対応する位置に、磁気絞り５ｃが設けられている。この磁気絞り５ｃは、筒状体５に対する非磁性化処理、或いは筒状体５の外周面に形成した環状凹部によって構成することができる。
【００１９】
電磁コイル２９は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン３１に巻回され、筒状体５の外周側に外挿されている。電磁コイル２９はコネクタ４１に設けられたコネクタピン４３に配線部材４５を介して電気的に接続されている。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、コネクタピン４３及び配線部材４５を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。
【００２０】
固定鉄心２５は、磁性金属材料からなる。固定鉄心２５は筒状に形成され、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔２５ａを有する。固定鉄心２５は、筒状体５の小径部５ｂの基端側に圧入固定され、筒状体５の中間部に位置している。小径部５ｂの基端側に大径部５ａが設けられていることにより、固定鉄心２５の組付けが容易になる。固定鉄心２５は溶接により筒状体５に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体５に固定してもよい。
【００２１】
可動子２７は、基端側に大径部２７ａが形成されており、この大径部２７ａが固定鉄心２５と対向する可動鉄心２７ａを構成する。可動鉄心２７ａの先端側には小径部２７ｂが形成されており、この小径部２７ｂの先端に弁体１７が溶接により固定されている。この小径部２７ｂは可動鉄心２７ａと弁体１７とを接続する接続部２７ｂを構成する。本実施例では、可動鉄心２７ａと接続部２７ｂとを一体（同一材料からなる一部材）に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。本実施例では、弁体１７を可動子２７と別の構成要素としているが、弁体１７を可動子２７の一部に含めてもよい。また、可動鉄心２７ａの外周面が筒状体５の内周面に接触することにより、可動子２７は中心軸線１ａに沿う方向（開閉弁方向）における移動を案内される。可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５の内周面との摺動抵抗を低減するように符号２７ｇで示す位置（可動鉄心２７ａの外周面）に周方向に沿って環状の突部を形成してもよい。
【００２２】
可動鉄心２７ａには、固定鉄心２５と対向する端面に開口する凹部２７ｃが形成されている。凹部２７ｃの底面にはスプリング（コイルばね）３９のばね座となる環状面２７ｅが形成されている。環状面２７ｅの内周側には中心軸線１ａに沿って小径部（接続部）２７ｂの先端側端部まで貫通する貫通孔２７ｆが形成されている。また、小径部２７ｂには側面に開口部２７ｄが形成されている。小径部２７ｂの外周面と筒状体５の内周面との間には背圧室３７が形成されている。貫通孔２７ｆが凹部２７ｃの底面に開口し、開口部２７ｄが小径部２７ｂの外周面に開口することにより、可動子２７の内部に、可動子２７の基端部側と可動子２７の側面部に形成された背圧室３７とを連通する燃料通路３が構成される。
【００２３】
固定鉄心２５の貫通孔２５ａと可動鉄心２７ａの凹部２７ｃとに跨って、コイルばね３９が圧縮状態で配設されている。コイルばね３９は、可動子２７を、弁体１７が弁座１５ｂに当接する方向（閉弁方向）に付勢する付勢部材として機能している。固定鉄心２５の貫通孔２５ａの内側にはアジャスタ（調整子）３５が配設されており、コイルばね３９の基端側端部はアジャスタ３５の先端側端面に当接している。中心軸線１ａに沿う方向におけるアジャスタ３５の貫通孔２５ａ内での位置を調整することにより、コイルばね３９による可動子２７（すなわち弁体１７）の付勢力が調整される。
【００２４】
アジャスタ３５は、中心部を中心軸線１ａに沿う方向に貫通する燃料通路３を有する。燃料は、アジャスタ３５の燃料通路３を流れた後、固定鉄心２５の貫通孔２５ａの先端側部分の燃料通路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料通路３に流れる。
【００２５】
ヨーク３３は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁１のハウジングを兼ねている。ヨーク３３は大径部３３ａと小径部３３ｂとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部３３ａは電磁コイル２９の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部３３ａの先端側に大径部３３ａよりも小径の小径部３３ｂが形成されている。小径部３３ｂは筒状体５の小径部５ｂの外周に圧入されている。これにより、小径部３３ｂの内周面は筒状体５の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部３３ｂの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心２７ａの外周面と筒状体５を介して対向しており、この対向部分における閉磁路の磁気抵抗を小さくしている。
【００２６】
ヨーク３３の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部３３ｃが形成されている。環状凹部３３ｃの底面に形成された薄肉部において、ヨーク３３と筒状体５とがレーザ溶接２４により全周に亘って接合されている。ヨーク３３は、その先端側端部が弁座部材１５の基端側端部に対して先端側に位置している。このため、ヨーク３３と弁座部材１５とが中心軸線１ａに沿う方向において重複する範囲に設けられており、筒状部５の先端部を補強している。なお、弁座部材１５のレーザ溶接部１９はヨーク３３の先端側端部よりもさらに先端側に位置しており、弁座部材１５とヨーク３３との組み付け順序に制約が生じないようにしている。
【００２７】
筒状体５の先端部にはフランジ部４９ａを有する円筒状のプロテクタ４９が外挿され、筒状体５の先端部がプロテクタ４９によって保護されている。プロテクタ４９はヨーク３３のレーザ溶接部２４の上を覆っている。
【００２８】
プロテクタ４９のフランジ部４９ａと、ヨーク３３の小径部３３ｂと、ヨーク３３の大径部３３ａと小径部３３ｂとの段差面とによって環状溝３４が形成され、環状溝３４にＯリング４６が外挿されている。Ｏリング４６は、燃料噴射弁１が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口１０９ａ（図１３参照）の内周面とヨーク３３における小径部３３ｂの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
【００２９】
燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までは、樹脂カバー４７がモールドされ、樹脂カバー４７によって被覆されている。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側を被覆している。また、樹脂カバー４７は配線部材４５を被覆し、樹脂カバー４７によりコネクタ４１が一体的に形成されている。
【００３０】
次に図２を参照して、ノズル部の構成について説明する。図２は、図１に示す燃料噴射弁１に適用されるノズル部の第１実施例について、ノズル部を拡大して示す断面図である。なお、図２は図３のII−II矢視断面に相当する。
【００３１】
弁座部材１５には、中心軸線１ａに沿う方向に貫通する貫通孔１５ａが形成されている。貫通孔１５ａによって弁座部材１５の先端面１５ｔに形成された開口部１５ｅには、燃料導入孔１５ｆ−１〜１５ｆ−４が形成された燃料導入孔形成部材１５ｇが嵌め入れられている。燃料導入孔１５ｆ−１〜１５ｆ−４は燃料導入孔形成部材１５ｇの上面から下面まで中心軸線１ａに沿う方向に貫通している。なお、図２では、燃料導入孔１５ｆ−１，１５ｆ−３が図示されており、燃料導入孔１５ｆ−２，１５ｆ−４は図示されていない。
【００３２】
貫通孔１５ａの途中には下流側に向かって縮径する円錐面が形成され、貫通孔１５ａはこの円錐面によって段付き状に形成されている。そして円錐面上には弁座１５ｂが構成され、弁体１７が弁座１５ｂに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座１５ｂが形成された円錐面全体を弁座面と呼ぶ場合もある。
【００３３】
貫通孔１５ａにおける、円錐面から上側の部分は、弁体１７を収容する弁体収容部１５ｈを構成する。弁体収容部１５ｈを構成する貫通孔１５ａの内周面に、弁体１７を中心軸線１ａに沿う方向に案内するガイド面１５ｃが形成されている。ガイド面１５ｃの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部１５ｄが形成されている。拡径部１５ｄは弁体１７の組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。
【００３４】
弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に挿入され、符号１９に示す位置でレーザ溶接により筒状体５に固定されている。レーザ溶接１９（図１参照）は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。ノズルプレート２１ｎｐは、弁座部材１５の先端側の端面（以下、先端面と言う）１５ｔに取り付けられている。本実施例では、ノズルプレート２１ｎｐによって旋回燃料を噴射する燃料噴射部２１が構成される。ノズルプレート２１ｎｐは、弁座部材１５に対して符号２３に示す位置でレーザ溶接することにより、固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔２２０−１，２２０−２，２２０−３，２２０−４（図３参照）が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に圧入した上で、レーザ溶接により筒状体５に固定してもよい。
【００３５】
本実施例では、弁体１７は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体１７におけるガイド面１５ｃと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面１７ａが設けられ、この切欠き面１７ａによって燃料通路が構成されている。ボール弁以外で弁体１７を構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
【００３６】
次に図３を参照して、燃料噴射部２１の構成を説明する。図３は、図２に示すノズル部８の第１実施例について、燃料噴射孔２２０−１，２２０−２，２２０−３，２２０−４が形成されたノズルプレート２１ｎｐを、燃料噴射孔２２０−１，２２０−２，２２０−３，２２０−４の入口側から見た平面図（図２のIII−III矢視図）である。なお、本実施例では、中心軸線１ａがノズルプレート２１ｎｐとその中心２１ｎｐｏで交差するように、燃料噴射弁１が構成されている。
【００３７】
燃料噴射部２１を構成するノズルプレート２１ｎｐには、燃料噴射孔２２０−１，２２０−２，２２０−３，２２０−４、横方向通路２１０−１，２１０−２，２１０−３，２１０−４及び旋回室２３０−１，２３０−２，２３０−３，２３０−４が形成されている。
【００３８】
横方向通路２１０−１と旋回室２３０−１と燃料噴射孔２２０−１とが旋回燃料を噴射するための一組の旋回燃料噴射用通路２００−１を構成し、横方向通路２１０−２と旋回室２３０−２と燃料噴射孔２２０−２とが旋回燃料を噴射するための一組の旋回燃料噴射用通路２００−２を構成し、横方向通路２１０−３と旋回室２３０−３と燃料噴射孔２２０−３とが旋回燃料を噴射するための一組の旋回燃料噴射用通路２００−３を構成し、横方向通路２１０−４と旋回室２３０−４と燃料噴射孔２２０−４とが旋回燃料を噴射するための一組の旋回燃料噴射用通路２００−４を構成している。
【００３９】
燃料導入孔１５ｆ−１は、旋回燃料噴射用通路２００−１の横方向通路２１０−１と弁座１５ｂ側の燃料通路とを連通し、弁座１５ｂ側から横方向通路２１０−１に燃料を供給する。燃料導入孔１５ｆ−２は、旋回燃料噴射用通路２００−２の横方向通路２１０−２と弁座１５ｂ側の燃料通路とを連通し、弁座１５ｂ側から横方向通路２１０−２に燃料を供給する。燃料導入孔１５ｆ−３は、旋回燃料噴射用通路２００−１の横方向通路２１０−３と弁座１５ｂ側の燃料通路とを連通し、弁座１５ｂ側から横方向通路２１０−３に燃料を供給する。燃料導入孔１５ｆ−４は、旋回燃料噴射用通路２００−４の横方向通路２１０−４と弁座１５ｂ側の燃料通路とを連通し、弁座１５ｂ側から横方向通路２１０−４に燃料を供給する。
【００４０】
４組の旋回燃料噴射用通路２００−１〜２００−４はそれぞれが同様に構成されるため、これらを区別せず、旋回燃料噴射用通路２００、横方向通路２１０、旋回室２３０及び燃料噴射孔２２０として説明する。また、各旋回燃料噴射用通路２００−１〜２００−４に連通する燃料導入孔１５ｆ−１〜１５ｆ−４も各旋回燃料噴射用通路２００−１〜２００−４に対して同じように構成されるため、これらを区別せず、燃料導入孔１５ｆとして説明する。各組で構成を変える場合は、適宜説明する。
【００４１】
旋回燃料噴射用通路２００は４組に限らず、２組或いは３組であってもよく、５組以上設けてもよい。或いは、１組だけにしてもよく、この場合も本発明の効果が得られる。
【００４２】
ここで、図４を参照して、横方向通路２１０と旋回室２３０と燃料噴射孔２２０との構成について、説明する。図４は、横方向通路２１０と旋回室２３０と燃料噴射孔２２０との構成を示す平面図である。
【００４３】
横方向通路２１０と旋回室２３０とは、ノズルプレート２１ｎｐの上端面２１ｎｐｕ側（図２参照）に溝状に形成されている。すなわち、横方向通路２１０の底面２１０ｂと側面２１０ｃｏ，２１０ｃｉとが、また旋回室２３０の底面２３０ｂと内周面（側面）２３０ｃとが、ノズルプレート２１ｎｐに形成されている。なお、ノズルプレート２１ｎｐの上端面２１ｎｐｕは、弁座部材１５の先端面１５ｔと対向する面である。また、ノズルプレート２１ｎｐは板厚が均一な板状部材（平板）で構成されており、上端面２１ｎｐｕに対して反対側の端面を下端面２１ｎｐｂと呼ぶ。そして、ノズルプレート２１ｎｐが弁座部材１５の先端面１５ｔに接合されることにより、横方向通路２１０の上面（天井面）と旋回室２３０−１の上面（天井面）とが先端面１５ｔによって構成される。これにより、本実施例では、横方向通路２１０における燃料の流れ方向に垂直な断面は矩形を成している。
【００４４】
横方向通路２１０は、図３に示すように、ノズルプレート２１ｎｐの中心２１ｎｐｏ側から外周側に向けて放射状に設けられる。すなわち、横方向通路２１０はノズルプレート２１ｎｐの径方向に延設されている。この場合、横方向通路２１０においては中心２１ｎｐｏ側が上流側となる。
【００４５】
横方向通路２１０は燃料噴射孔２２０の入口開口２２０ｉ（図５参照）の中心Ｏに対してオフセットするように旋回室２３０に接続されている。旋回室２３０の内周面（側面）２３０ｃは、横方向通路２１０から旋回室２３０に流入した燃料を、旋回しながら燃料噴射孔２２０の入口開口ｉ或いはその中心Ｏ（図５参照）に近付けて行くように、渦巻状に形成されており、入口開口２２０ｉの周囲には燃料の旋回流路が構成されている。
【００４６】
燃料導入孔１５ｆは横方向通路２１１の上流端（中心２１ｎｐｏ側端部）に接続され、横方向通路２１１を弁座１５ｂの下流側の燃料通路部に連通させる通路である。そして、燃料導入孔１５ｆは、開弁時に弁座１５ｂと弁体１７との隙間に形成される燃料通路を通過して弁座１５ｂの下流側に流れ下った燃料を、横方向通路２１０に供給する。すなわち、燃料導入孔１５ｆ−１〜１５ｆ−４は、弁体１７と弁座１５ｂとによって開閉される燃料通路部と横方向通路２１０とを連通する燃料導入通路である。横方向通路２１０に供給された燃料は、その下流側に接続された旋回室２３０に向かって流れる。
【００４７】
横方向通路２１０から旋回室２３０に流入した燃料は、旋回室２３０内を内周面２３０ｃに沿って流れることにより、旋回力を付与される。旋回力を付与された燃料は、旋回しながら燃料噴射孔２２０に流入し、さらに燃料噴射孔２２０から噴射されることにより、中空の円錐状の燃料噴霧を形成する。
【００４８】
次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。
【００４９】
電磁コイル２９に通電されていない（すなわち駆動電流が流れていない）場合、可動子２７はコイルばね３９により閉弁方向に付勢され、弁体１７が弁座１５ｂに当接（着座）した状態にある。この場合、固定鉄心２５の先端側端面と可動鉄心２７ａの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子２７（すなわち弁体１７）のストロークに等しい。
【００５０】
電磁コイル２９に通電されて駆動電流が流れると、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とヨーク３３とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心２５と可動鉄心２７ａとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね３９による付勢力や、可動子２７に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。弁体１７が弁座１５ｂから離れると弁体１７と弁座１５ｂとの間に隙間（燃料流路）が形成され、燃料の噴射が始まる。本実施例では、可動子２７が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して、可動鉄心２７ａが固定鉄心２５に当接すると、可動鉄心２７ａは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態に至る。開弁時における弁座１５ｂから下流側の燃料流れは上述した通りである。
【００５１】
電磁コイル２９の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。この段階で、磁気吸引力がコイルばね３９の付勢力よりも小さくなると、可動子２７が閉弁方向へ移動を開始する。弁体１７が弁座１５ｂに当接すると、弁体１７は弁部７を閉弁して静止した状態に至る。
【００５２】
なお、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５との間に作用するスクイズ力を低減するために、可動鉄心２７ａの固定鉄心２５と対向する端面に突起を設ける場合がある。このような場合は、弁体１７の移動距離（ストローク）はギャップδから突起高さを差し引いた大きさになる。また、可動鉄心２７ａと固定鉄心２５とが接触する前に、可動子２７の開弁方向への移動を制限するストッパを設ける場合もある。
【００５３】
次に、図５を参照して、横方向通路２１０と燃料導入孔１５ｆとの構成について説明する。図５は、本実施例における横方向通路と２１０と燃料導入孔（流量調整孔）１５ｆとの構成を示す斜視図である。なお、以下の説明では、各燃料通路における燃料流れに垂直な断面を通路断面と呼び、その面積を通路断面積と呼ぶ。
【００５４】
横方向通路２１０はノズルプレート２１ｎｐの板面に平行に形成いる。また、燃料導入孔１５ｆは燃料導入孔形成部材１５ｇの上面から下面まで中心軸線１ａに沿う方向に貫通するように形成されている。これにより、横方向通路２１０と燃料導入孔１５ｆとは垂直に接続されている。
【００５５】
燃料導入孔１５ｆは通路断面が円形に形成されている。また、燃料導入孔１５ｆの通路断面１５ｆｓの面積（通路断面積）は、横方向通路２１０の断面２１０ｓの面積（通路断面積）以下に絞られている。さらに、燃料導入孔１５ｆの通路断面積は、燃料噴射孔２２０の通路断面積よりも小さく絞られている。燃料導入孔１５ｆにおける、流量を決定する流量調整孔或いは流量調整通路としての機能を確実にするためには、燃料導入孔１５ｆの通路断面１５ｆｓの面積（通路断面積）は、通路断面１５ｆｓを流れる燃料の供給を受ける横方向通路２１０の断面２１０ｓの面積（通路断面積）より小さくすることが望ましい。
【００５６】
本実施例では、燃料導入孔１５ｆの通路断面積がその下流に構成される旋回燃料噴射用通路２００における通路断面積以下に絞られており、旋回燃料噴射用通路２００を流れる燃料の流量（すなわち燃料噴射量）は燃料導入孔１５ｆの通路断面積によって決定される。このため、燃料導入孔１５ｆは流量調整孔或いは流量調整通路として機能する。
【００５７】
横方向通路２１０の上流側に形成される燃料導入孔１５ｆが流量調整孔或いは流量調整通路として機能することにより、燃料導入孔１５ｆの寸法を精度よく管理することで、旋回燃料噴射用通路２００を流れる燃料の流量（すなわち燃料噴射量）を精度よく管理することができる。燃料導入孔１５ｆは通路断面を円形に形成しているため、その半径寸法（或いは直径寸法）を精度よく管理することにより、流量を決定する通路断面積を精度良く形成することができる。一方、横方向通路２１０は通路断面が矩形であるため、通路幅と通路高さの２つの寸法を精度よく管理する必要がある。従って、本実施例では、流量を決定する通路（燃料導入孔１５ｆ）の断面積を精度よく管理することが容易であり、流量ばらつきを小さくすることが容易である。
【００５８】
図６を参照して、燃料導入孔１５ｆの直径Ｄ１５ｆと横方向通路２１０の通路幅Ｗ２１０との関係について説明する。図６は、本実施例における横方向通路２１０と燃料導入孔（流量調整孔）１５ｆとの構成を示す平面図である。
【００５９】
燃料導入孔１５ｆの直径Ｄ１５ｆは、横方向通路２１０の通路幅Ｗ２１０に対して小さくなるように形成されている。これにより、ノズルプレート２１ｎｐが弁座部材１５に対して位置ずれした場合や、横方向通路２１０がノズルプレート２１ｎｐに対して位置ずれした場合、或いは燃料導入孔１５ｆが燃料導入孔形成部材１５ｇに対して位置ずれした場合に、横方向通路２１０に対する燃料導入孔１５ｆの開口面積（すなわち通路断面積）が変化するのを防ぐことができる。
【実施例２】
【００６０】
本発明の第２実施例について、図７を用いて説明する。図７は、図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部８の第２実施例について、ノズル部８を拡大して示す断面図である。
【００６１】
本実施例では、燃料導入孔形成部材１５ｇに係る構成のみが変更されており、その他の構成は第１実施例と同様である。実施例１と同じ構成については、実施例１で用いた符号と同じ符号を付けている。
【００６２】
本実施例では、燃料導入孔形成部材１５ｇが弁座部材１５で構成されている。すなわち、第１実施例で、弁座部材に形成した貫通孔１５ａを弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔまで貫通させず、袋穴１５ｊの状態に形成している。そして、袋穴１５ｊの底部１５ｋに燃料導入孔１５ｆ−１〜１５ｆ−４を形成している。また袋穴１５ｊの内側には、弁座１５ｂを構成する円錐形状の弁座面と、弁体収容部１５ｈとが構成されている。
【００６３】
旋回燃料噴射用通路２００の構成は第１実施例と同様であり、旋回燃料噴射用通路２００に対する燃料導入孔１５ｆの接続関係も第１実施例と同様である。
【００６４】
本実施例では第１実施例で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施例によれば、燃料導入孔形成部材１５ｇが不要となり、部品点数を減らすことができる。また、部品の組み付け精度の管理が不要となる。これらの理由により、生産性を高めることができる。
【実施例３】
【００６５】
本発明の第３実施例について、図８乃至図１０を用いて説明する。
【００６６】
まず、図８及び図９を参照して、ノズル部８の構成を説明する。図８は、図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部８の第３実施例について、ノズル部８を拡大して示す断面図である。図９は、図７に示すノズル部の第３実施例について、燃料噴射孔２２０が形成されたノズルプレート２１ｎｐを燃料噴射孔２２０の入口側から見た平面図（図７のIX−IX矢視図）である。
【００６７】
本実施例では、燃料導入孔形成部材１５ｇに係る構成と、横方向通路２１０に係る構成が変更されている。その他の構成は第１実施例と同様である。実施例１及び実施例２と同じ構成については、実施例１及び実施例２で用いた符号と同じ符号を付けている。
【００６８】
本実施例では、ノズルプレート２１ｎｐの上端面２１ｎｐｕの中央部に円形の凹状部として形成された燃料通路２４０を有しており、４本の横方向通路２１０’−１〜２１０’−４はその上流端がこの燃料通路２４０に接続されている。
【００６９】
本実施例では、４本の横方向通路２１０’−１〜２１０’−４に対して一つの燃料導入孔１５ｆ’が設けられている。燃料導入孔１５ｆ’はその中心が中心軸線１ａと一致するように燃料導入孔形成部材１５ｇに形成され、燃料導入孔形成部材１５ｇを中心軸線１ａに沿う方向に貫通している。また、燃料導入孔１５ｆ’の通路断面は円形に形成されている。
【００７０】
燃料導入孔形成部材１５ｇは第１実施例と同様に弁座部材１５に組み付けられている。すなわち、本実施例における弁座部材１５は第１実施例と同様に貫通孔１５ａが形成されており、貫通孔１５ａが弁座部材１５の先端面に形成する開口部に燃料導入孔形成部材１５ｇが嵌め入れられている。
【００７１】
図１０を参照して、横方向通路２１０’の通路断面積と燃料導入孔（流量調整孔）１５ｆ’の通路断面積の関係を説明する。図１０は、本実施例における横方向通路２１０’と燃料導入孔（流量調整孔）１５ｆ’との構成を示す斜視図である。
【００７２】
本実施例では、燃料導入孔１５ｆ’の通路断面１５ｆ’ｓの面積は、横方向通路２１０’−１の通路断面２１０’−１ｓの面積と横方向通路２１０’−２の通路断面２１０’−２ｓの面積と横方向通路２１０’−３の通路断面２１０’−３ｓの面積と横方向通路２１０’−４の通路断面２１０’−４ｓの面積とを足した総断面積以下に形成されている。これにより、燃料導入孔１５ｆ’は４本の横方向通路２１０−１〜２１０−４によって構成される旋回燃料噴射用通路２００’−１〜２００’−４に対する流量調整孔或いは流量調整通路として構成される。
【００７３】
燃料導入孔１５ｆ’における流量調整孔或いは流量調整通路としての機能を確実にするためには、燃料導入孔１５ｆ’の通路断面１５ｆ’ｓの面積は、通路断面１５ｆ’ｓを流れる燃料の供給を受ける４本の横方向通路２１０’−１〜２１０’−４の断面２１０’−１ｓ〜２１０’−４ｓの面積を足した総断面積よりも小さくすることが望ましい。
【００７４】
旋回燃料噴射用通路２００’の構成は、横方向通路２１０’の上流端が燃料通路２４０に接続されていることを除いて、第１実施例と同様である。
【００７５】
本実施例では第１実施例で説明したのと同様の効果を得ることができる。さらに本実施例では、第１実施例及び第２実施例のように燃料導入孔１５ｆを複数形成する必要が無く、一つの燃料導入孔１５ｆ’を形成すればよい。このため、燃料導入孔１５ｆの形成に係る工数が減り、コストを低減することができる。
【実施例４】
【００７６】
本発明の第４実施例について、図１１を用いて説明する。図１１は、図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部８の第４実施例について、ノズル部８を拡大して示す断面図である。実施例１乃至実施例３と同じ構成については、実施例１乃至実施例３で用いた符号と同じ符号を付けている。
【００７７】
本実施例では、燃料導入孔１５ｆ’を形成する燃料導入孔形成部材１５ｇが弁座部材１５で構成されている。すなわち、第３実施例で、弁座部材１５に形成した貫通孔１５ａを弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔまで貫通させず、袋穴１５ｊの状態に形成している。そして、袋穴１５ｊの底部１５ｋに一つの燃料導入孔１５ｆ’を形成している。また袋穴１５ｊの内側には、弁座１５ｂを構成する円錐形状の弁座面と、弁体収容部１５ｈとが構成されている。
【００７８】
本実施例では、燃料導入孔１５ｆ’、燃料通路２４０及び横方向通路２１０’は第３実施例と同様に構成される。また、旋回燃料噴射用通路２００’の構成は、横方向通路２１０’の上流端が燃料通路２４０に接続されていることを除いて、第１実施例と同様である。
【００７９】
本実施例では、第１実施例及び第３実施例で説明した効果を得ることができる。さらに、さらに本実施例によれば、第３実施例に対して燃料導入孔形成部材１５ｇが不要となり、部品点数を減らすことができる。また、部品の組み付け精度の管理が不要となる。これらの理由により、生産性を高めることができる。
【実施例５】
【００８０】
本発明の第５実施例について、図１２を用いて説明する。図１２は、図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部８の第５実施例について、ノズル部８を拡大して示す断面図である。なお、図１２において、弁座部材１５のIII−III矢視断面は図３と同様な平面図となる。実施例１乃至実施例４と同じ構成については、実施例１乃至実施例４で用いた符号と同じ符号を付けている。
【００８１】
本実施例では、第２実施例と同様に、燃料導入孔１５ｆ（１５ｆ−１〜１５ｆ−４）を形成する燃料導入孔形成部材１５ｇが弁座部材１５で構成されている。一方、横方向通路２１０及び旋回室２３０は弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔに溝状に形成されている。すなわち、横方向通路２１０の側面２１０ｃｉ，２１０ｃｏ（図４参照）と天井面（上面）２１０ｄとが、また旋回室２３０の内周面２３０ｃと天井面（上面）２３０ｄとが、先端面（下端面）１５ｔに形成されている。横方向通路２１０の底面（下面）２１０ｂと旋回室２３０の底面（下面）２３０ｂとはノズルプレート２１ｎｐＡで構成される。
【００８２】
なお、図１２では、横方向通路２１０の天井面２１０ｄについては２１０−１ｄと２１０−３ｄとのみ記載し、横方向通路２１０の底面２１０ｂについては２１０−１ｂと２１０−３ｂとのみ記載し、旋回室２３０の天井面２３０ｄについては２３０−１ｄのみ記載し、旋回室２３０の底面２３０ｂについては２３０−１ｂのみ記載している。
【００８３】
ノズルプレート２１ｎｐＡには燃料噴射孔２２０（２２０−１のみ図示）が形成され、上端面２１ｎｐＡｕが弁座部材１５の先端面（下端面）１５ｔに接合されている。
【００８４】
その他の構成は、第１実施例及び第２実施例と同様である。なお、本実施例に第４実施例の燃料導入孔１５ｆ’と燃料通路２４０と横方向通路２１０’とに係る構成を適用してもよい。
【００８５】
本実施例では、横方向通路２１０と燃料導入孔１５ｆとが同じ部材に形成されるため、組立時における弁座部材１５とノズルプレート２１ｎｐとの位置ずれによる位置精度の悪化を防ぐことができる。このため、横方向通路２１０と燃料導入孔１５ｆとを精度よく配置することができる。
【実施例６】
【００８６】
本発明の第６実施例について、図１３を用いて説明する。図１３は、図１に示す燃料噴射弁に適用可能なノズル部８の第６実施例について、ノズル部８を拡大して示す断面図である。なお、図１２において、中間プレート２１ｉｐとノズルプレート２１ｎｐＡとについて、弁座部材１５と中間プレート２１ｉｐとの境界面から下方を示すIII−III矢視断面は、図３と同様な平面図となる。実施例１乃至実施例５と同じ構成については、実施例１乃至実施例５で用いた符号と同じ符号を付けている。
【００８７】
本実施例は、第２実施例及び第５実施例において、ノズルプレート２１ｎｐＡと弁座部材１５との間に中間プレート２１ｉｐを設け、横方向通路２１０の側面２１０ｃｉ，２１０ｃｏと旋回室２３０の内周面２３０ｃ（図４参照）とを中間プレート２１ｉｐに形成している。
【００８８】
本実施例では、第１実施例乃至第４実施例のノズルプレート２１ｎｐを第１のプレート部材であるノズルプレート２１ｎｐＡと第２のプレート部材である中間プレート２１ｉｐとで構成する。ノズルプレート２１ｎｐＡは、その上端面２１ｎｐＡｕが中間プレート２１ｉｐの下端面２１ｉｐｂに接合される。中間プレート２１ｉｐはその上端面２１ｉｐｕが弁座部材１５の先端面（下面）１５ｔに接合される。そして、横方向通路２１０及び旋回室２３０と燃料噴射孔２２０とを各プレート部材に分けて配置する。
【００８９】
このとき、横方向通路２１０の天井面（上面）２１０ｄと旋回室２３０の天井面（上面）２３０ｄとは弁座部材１５の先端面１５ｔによって構成される。また、横方向通路２１０の底面（下面）２１０ｂと旋回室２３０の底面（下面）２３０ｂとはノズルプレート２１ｎｐＡの上端面２１ｎｐＡｕによって構成される。
【００９０】
本実施例では、横方向通路２１０及び旋回室２３０を中間プレート２１ｉｐに貫通孔として形成するため、横方向通路２１０及び旋回室２３０の高さ寸法は中間プレート２１ｉｐの板厚によって決まる。また、燃料噴射孔２２０はノズルプレート２１ｎｐＡに貫通孔として形成されるため、燃料噴射孔２２０の高さ寸法はノズルプレート２１ｎｐＡの板厚によって決まる。従って、各プレート部材の板厚を管理することにより、横方向通路２１０、旋回室２３０及び燃料噴射孔２２０の高さ寸法について、加工時における誤差の影響を受けることが無くなる。
【００９１】
本実施例におけるノズルプレート２１ｎｐＡと中間プレート２１ｉｐとに係る構成以外は、第２実施例と同様である。本実施例に第３実施例及び第４実施例の燃料導入孔１５ｆ’と燃料通路２４０と横方向通路２１０’とに係る構成を適用してもよい。本実施例に第３実施例及び第４実施例を適用する場合、燃料通路２４０は中間プレート２１ｉｐを貫通する孔として形成される。
【００９２】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また、実施例間において、各実施例に記載された構成の入れ替えや追加を行うことも可能である。また、各実施例は、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・置換が可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１５…弁座部材、１５ａ…貫通孔、１５ｂ…弁座、１５ｃ…ガイド面、１５ｄ…拡径部、１５ｅ…開口部、１５ｆ，１５ｆ’，１５ｆ−１〜１５ｆ−４…燃料導入孔、１５ｆ’ｓ…燃料導入孔１５ｆ’の通路断面積、１５ｆｓ…燃料導入孔の通路断面、１５ｇ…燃料導入孔形成部材、１５ｈ…弁体収容部、１５ｊ…袋穴、１５ｋ…袋穴の底部、１５ｔ…先端面、１７…弁体、２１…燃料噴射部、２１ｉｐ…中間プレート、２１ｎｐ…ノズルプレート、２１ｎｐｂ…ノズルプレート２１ｎｐの下端面、２１ｎｐｕ…ノズルプレート２１ｎｐの上端面、２１ｎｐＡ…ノズルプレート、２１ｎｐＡｕ…ノズルプレート２１ｎｐＡの上端面、２００，２００’，２００−１〜２００−４…旋回燃料噴射用通路、２１０，２１０’，２１０−１〜２１０−４，２１０’−１〜２１０’−４…横方向通路、２１０ｂ…横方向通路の底面、２１０ｃｏ，２１０ｃｉ…横方向通路の側面、２１０ｓ…横方向通路の断面、２２０，２２０−１〜２２０−４…燃料噴射孔、２２０ｉ…燃料噴射孔の入口開口、２３０，２３０−１〜２３０−４…旋回室、２３０ｂ…旋回室の底面、２３０ｃ…旋回室の内周面（側面）、２４０…燃料通路、Ｄ１５ｆ…燃料導入孔の直径、Ｗ２１０…横方向通路の通路幅。
【図１】
2015175308.tif 000003
【図２】
2015175308.tif 000004
【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】
2015175308.tif 000012
【図１１】
2015175308.tif 000013
【図１２】
2015175308.tif 000014
【図１３】
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