(57)【要約】【課題】燃料噴射弁において，燃料拡散室の燃料拡散機能を更に高め，各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を一層促進し，より安定した燃料噴霧フォームを形成し得るようにする。【解決手段】弁座部材３及びインジェクタプレート３６間に，弁座孔８の外端縁より半径方向外方に広がる偏平な燃料拡散室１３を設けた燃料噴射弁において，燃料拡散室１３の天井面に，該天井面の高さを半径方向外方に向かって順次低下させる環状段部１５を形成し，この環状段部１５の直下に，且つ燃料拡散室１３の内周壁１３ａから離して燃料噴孔３７を配置し，燃料拡散室１３で放射状に広がる燃料を上記環状段部１５に衝突させて燃料の拡散効果を高める。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体（１６）と，この弁体（１６）と協働する弁座（７）を有すると共に，この弁座（７）の下流端に連なる弁座孔（８）を前端面に開口する弁座部材（３）と，複数の燃料噴孔（３７）を有して前記弁座部材（３）の前端面に結合されるインジェクタプレート（３６）とを備え，前記弁座部材（３）及びインジェクタプレート（３６）間に，前記弁座孔（８）の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔（８）から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔（３７，３７１，３７２）に分配する偏平な燃料拡散室（１３）を設けた燃料噴射弁において，
前記燃料拡散室（１３）の天井面に，該天井面の高さを半径方向外方に向かって順次低下させる環状段部（１５，１５１，１５２）を形成し，この環状段部（１５，１５１，１５２）の直下に，且つ該燃料拡散室（１３）の内周壁（１３ａ）から離して前記燃料噴孔（３７，３７１，３７２）を配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射弁において，
複数の燃料噴孔（３７，３７１，３７２）のピッチ円（Ｐ，Ｐ１，Ｐ２）の直径（ｄ，ｄ１，ｄ２）を前記環状段部（１５，１５１，１５２）の直径（Ｄ，Ｄ１，Ｄ２）と等しくしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１又は２記載の燃料噴射弁において，
前記弁座孔（８）を，前記燃料拡散室（１３）に向かって拡径する漏斗状に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載の燃料噴射弁において，
前記燃料拡散室（１３）の天井面に，直径を異にする複数の前記環状段部（１５１，１５２）を階段状に形成し，これら環状段部（１５１，１５２）に対応して直径を異にする複数のピッチ円（Ｐ１，Ｐ２）上にそれぞれ複数の前記燃料噴孔（３７１，３７２）を配置したことを特徴とする燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し，特に，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かゝる燃料噴射弁は，例えば特開２０００−９７１２９公報に開示されているように，既に知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かゝる燃料噴射弁は，弁体の開弁時，弁座を通過した高圧の燃料を弁座孔から燃料拡散室に高速で流入させて拡散させ，それによりインジェクタプレートの各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を促進して，安定した燃料噴霧フォームを形成し得る利点を有する。
【０００４】
本発明は，上記燃料拡散室の燃料拡散機能を更に高めて，各燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化を一層促進し，より安定した燃料噴霧フォームを形成し得るようにした前記燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために，本発明は，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁において，前記燃料拡散室の天井面に，該天井面の高さを半径方向外方に向かって順次低下させる環状段部を形成し，その段部の直下に，且つ該燃料拡散室の内周壁から離して前記燃料噴孔を配置したことを第１の特徴とする。
【０００６】
この第１の特徴によれば，弁体の開弁時，弁座孔から偏平の燃料拡散室に移った燃料は，放射状に広がって流れ，そのうち燃料拡散室の天井面に沿って流れる燃料は環状段部に衝突して周囲に飛散し，また燃料拡散室の底面に沿って流れる燃料は該室の内周壁に衝突して跳ね返りながら飛散し，そして飛散燃料同士が複数の燃料噴孔の直上で再衝突することにより燃料の激しい乱流及び拡散が生ずる。その結果，燃料噴孔から噴射される燃料の微粒化が効果的に促進され，燃料の安定した噴霧フォームを形成し得て，エンジンの吸気路内壁への燃料付着を極力防ぎつゝ，吸入空気と共にエンジンに吸入され，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。
【０００７】
また本発明は，第１の特徴に加えて，複数の燃料噴孔のピッチ円の直径を前記環状段部の直径と等しくしたことを第２の特徴とする。
【０００８】
この第２の特徴によれば，燃料拡散室を生じさせた乱流燃料を燃料噴孔から効率良く噴射して，燃料の微粒化をより効果的に促進することができる。
【０００９】
さらに本発明は，第１又は２記載の特徴に加えて，前記弁座孔を，前記燃料拡散室に向かって拡径する漏斗状に形成したことを第３の特徴とする。
【００１０】
この第３の特徴によれば，弁座孔から燃料拡散室への燃料の流入をスムーズにさせて，環状段部への燃料の高い衝突速度を維持することが可能となり，燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化をより促進することができる。
【００１１】
さらに本発明は，第１〜第３の特徴に加えて，前記燃料拡散室の天井面に，直径を異にする複数の前記環状段部を階段状に形成し，これら環状段部に対応して直径を異にする複数のピッチ円上にそれぞれ複数の前記燃料噴孔を配置したことを第４の特徴とする。
【００１２】
この第４の特徴によれば，弁座孔から燃料拡散室に移った燃料は，階段状の環状段部と燃料拡散室の内周壁に順次衝突することにより，燃料の乱流，拡散が一層激しく起こり，燃料噴孔から噴射される燃料の微粒化がより効果的に促進することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を，添付図面に示す本発明の実施例に基づいて以下に説明する。
【００１４】
図１は本発明の第１実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図，図２は図１の２部拡大図，図３は図２の３−３線断面図，図４は図２の要部を拡大した作用説明図，図５は本発明の第２実施例を示す，図２との対応図，図６は図５の６−６線拡大断面図である。
【００１５】
先ず，図１〜図４に示す本発明の第１実施例より説明する。
【００１６】
図１において，内燃機関用電磁式燃料噴射弁Ｉのケーシング１は，円筒状の弁ハウジング２（磁性体）と，この弁ハウジング２の前端部に液密に結合される有底円筒状の弁座部材３と，弁ハウジング２の後端に環状スペーサ４を挟んで液密に結合される円筒状の固定コア５とから構成される。
【００１７】
環状スペーサ４は，ステンレス鋼等の非磁性金属製であり，その両端面に弁ハウジング２及び固定コア５が突き当てられて液密に全周溶接される。
【００１８】
弁座部材３及び弁ハウジング２の対向端部には，第１嵌合筒部３ａ及び第２嵌合筒部２ａがそれぞれ形成される。そして第１嵌合筒部３ａが第２嵌合筒部２ａ内にストッパプレート６と共に圧入され，ストッパプレート６は，弁ハウジング２と弁座部材３間で挟持される。その後，第１嵌合筒部３ａの外周面と第２嵌合筒部２ａの端面とに挟まれる隅部の全周にわたりレーザ溶接又はビーム溶接を施すことにより，弁ハウジング２及び弁座部材３が相互に液密に結合される。
【００１９】
弁座部材３には，その前端面に下流端を開口する円錐状の弁座７と，この弁座７の上流端，即ち大径部に連なる円筒状のガイド孔９とが設けられており，そのガイド孔９は，前記第２嵌合筒部２ａと同軸状に形成される。
【００２０】
弁ハウジング２及び環状スペーサ４内には，固定コア５の前端面に対向する可動コア１２が摺動自在に収容され，この可動コア１２に，前記ガイド孔９に軸方向摺動自在に収容される弁体１６が一体的に結合される。この弁体１６は，弁座７に着座し得る球状の弁部１６ａと，ガイド孔９に摺動自在に支承される前後一対のジャーナル部１６ｂ，１６ｂと，前記ストッパプレート６に当接して弁体１６の開弁限界を規定するフランジ１６ｃとを一体に備えており，各ジャーナル部１６ｂには，燃料の流通を可能にする複数の面取り部１７が設けられる。
【００２１】
固定コア５は，弁ハウジング２内と連通する中空部２１を有しており，その中空部２１に，可動コア１２を弁体１６の閉じ方向，即ち弁座７への着座方向に付勢するコイル状の弁ばね２２と，この弁ばね２２の後端を支承するパイプ状のリテーナ２３とが収容される。
【００２２】
固定コア５の後端には，パイプ状のリテーナ２３を介して固定コア５の中空部２１に連通する燃料入口２５ａを持つ入口筒２５が一体に連設され，その燃料入口２５ａに燃料フィルタ２７が装着される。
【００２３】
環状スペーサ４及び固定コア５の外周にはコイル組立体２８が嵌装される。このコイル組立体２８は，環状スペーサ４及び固定コア５に外周面に嵌合するボビン２９と，これに巻装されるコイル３０とからなっており，このコイル組立体２８を囲繞するコイルハウジング３１の一端部が弁ハウジング２の外周面に溶接により結合される。
【００２４】
コイルハウジング３１，コイル組立体２８及び固定コア５は合成樹脂製の被覆体３２内に埋封され，この被覆体３２の中間部には，前記コイル３０に連なる接続端子３３を収容する備えたカプラ３４が一体に連設される。
【００２５】
図２〜図４に示すように，弁座部材３の前端壁には，弁座７の下流側でそれと同軸に並ぶ弁座孔８と，この弁座孔８及び弁座７間を結ぶ凹部１０とが形成される。この凹部１０は，弁部１６ａの先端面と協働して予備拡散室１１を画成する。
【００２６】
弁座部材３の前端面には鋼板製のインジェクタプレート３６がレーザビームによる全周溶接により接合される。このインジェクタプレート３６には，弁座７の軸線を中心とするピッチ円Ｐ上で複数の燃料噴孔３７が穿設されており，前記弁座孔８を燃料噴孔３７に連通する燃料拡散室１３が弁座部材３及びインジェクタプレート３６間に設けられる。図示例では，その燃料拡散室１３は，弁座孔８の外端縁から半径方向外方に広がる偏平の凹部１４と，インジェクタプレート３６の上面とで画成される。また各燃料噴孔３７は，その軸線が弁座孔８のそれと平行（図４実線示），若しくは軸方向外方に行くにつれて弁座孔８の軸線側に寄るように（図４鎖線示）配置される。
【００２７】
上記燃料拡散室１３の天井面には，その高さを半径方向外方に向かって順次低下させる環状段部１５が形成され，その段部１５の直下に前記複数の燃料噴孔３７が配置される。その際，複数の燃料噴孔３７の各中心を通るピッチ円Ｐの直径ｄは環状段部１５の直径Ｄと等しく設定され，これにより各燃料噴孔３７の中心が環状段部１５の略直下に配置されることになる。さらにこれら燃料噴孔３７は，燃料拡散室１３の内周壁１３ａから一定距離離して配置される。
【００２８】
また弁座孔８は，燃料拡散室１３に向かって拡径する漏斗状に形成される。
【００２９】
再び，図１において，弁ハウジング２から弁座部材３にかけて，それらの外周に環状のシールホルダ４８が嵌合され，このシールホルダ４８と，弁座部材３の前端部に嵌着される合成樹脂製のキャップ４５との間に環状溝４６が画成され，この環状溝４６に，弁座部材３の外周面に密接するＯリング４７が装着される。このＯリング４７は，この電磁式燃料噴射弁Ｉを図示しない吸気マニホールドの燃料噴射弁取り付け孔に装着したとき，その取り付け孔の内周面に密接するようになっている。
【００３０】
次に，この第１実施例の作用について説明する。
【００３１】
コイル３０を消磁した状態では，弁ばね２２の付勢力で可動コア１２及び弁体１６が前方に押圧され，その弁部１６ａを弁座７に着座させている。したがって，燃料フィルタ２７及び入口筒２６を通して弁ハウジング２内に供給された高圧燃料は，弁ハウジング２内に待機させられる。
【００３２】
コイル３０を通電により励磁すると，それにより生ずる磁束が固定コア５，コイルハウジング３１，弁ハウジング２及び可動コア１２を順次走り，その磁力により可動コア１２が弁体１６と共に固定コア５に吸引され，弁座７が開放されるので，弁ハウジング２内の高圧燃料は，弁体１６の面取り部１７を経て弁座７を通過し，予備拡散室１１を経て，弁座孔８から燃料拡散室１３に移り，そして複数の燃料噴孔３７から図示しない内燃機関の吸気ポートに向けて噴射される。
【００３３】
ところで，図４に明示するように，弁座孔８から偏平の燃料拡散室１３に移った燃料は，放射状に広がって流れ，そのうち燃料拡散室１３の天井面に沿って流れる燃料Ａは環状段部１５に衝突して周囲に飛散し，また燃料拡散室１３の底面に沿って流れる燃料Ｂは該室１３の内周壁１３ａに衝突して跳ね返りながら飛散し，そして飛散燃料同士が複数の燃料噴孔３７の直上で再衝突することにより燃料の激しい乱流及び拡散が生ずるので，燃料噴孔３７から噴射される燃料の微粒化が効果的に促進され，燃料の安定した噴霧フォームを形成し得て，エンジンの吸気路内壁への燃料付着を極力防ぎつゝ，吸入空気と共にエンジンに吸入され，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。
【００３４】
また弁座孔８が燃料拡散室１３に向かって拡径する漏斗状に形成されることで，弁座孔８から燃料拡散室１３への燃料の流入をスムーズにさせて，環状段部１５への燃料の高い衝突速度を維持することが可能となり，燃料噴孔３７からの噴射燃料の微粒化及び安定した噴霧フォームの形成に寄与し得る。
【００３５】
さらに弁座孔８から燃料拡散室１３の底面に沿って流れる燃料には，直ちに燃料噴孔３７の方向へ進路を曲げるものＣもあるが，各燃料噴孔３７の軸線が弁座孔８のそれと平行，若しくは軸方向外方に行くにつれて弁座孔８の軸線側に寄るように傾斜しているため，燃料噴孔３７の方向へ進路を曲げた燃料は，その燃料噴孔３７の内側面に略直角の角度をもって衝突し，激しい乱流を生じることで，その燃料が燃料噴孔３７から噴出するときは，インジェクタプレート３６の表面から剥離することができ，これによっても燃料の微粒化促進と安定した噴霧フォームの形成に寄与し得る。
【００３６】
次に，図５及び図６に示す本発明の第２実施例について説明する。
【００３７】
この第２実施例では，直径をＤ１，Ｄ２と異にする複数段（図示例では２段）の環状段部１５１，１５２が燃料拡散室１３の天井面に同心状且つ階段状に形成され，大径の環状段部１５１の直下で，その直径Ｄ１と等しい直径ｄ１を持つピッチ円Ｐ１上に配置される複数の燃料噴孔３７１と，小径の環状段部１５２の直下で，その直径Ｄ２と等しい直径ｄ２を持つピッチ円Ｐ２上に配置される複数の燃料噴孔３７２とは，互いに位相をずらされて配置される。その他の構成は前実施例と同様であるので，図５及び図６中，前実施例との対応部分には同一の参照符号を付して，その説明は省略する。
【００３８】
この第２実施例によれば，弁体１６の開弁時，弁座孔８から燃料拡散室１３に移った燃料は，大小複数段の環状段部１５１，１５２と燃料拡散室１３の内周壁１３ａに順次衝突することにより，燃料の乱流，拡散が一層激しく起こり，各燃料噴孔３７１，３７２から噴射される燃料の微粒化がより効果的に促進され，燃料の一層安定した噴霧フォームを形成することができる。
【００３９】
本発明は上記実施例に限定されるものではなく，その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明の第１の特徴によれば，弁体と，この弁体と協働する弁座を有すると共に，この弁座の下流端に連なる弁座孔を前端面に開口する弁座部材と，複数の燃料噴孔を有して前記弁座部材の前端面に結合されるインジェクタプレートとを備え，前記弁座部材及びインジェクタプレート間に，前記弁座孔の外端縁より半径方向外方に広がって，前記弁座孔から受け入れた燃料を拡散して前記複数の燃料噴孔に分配する偏平な燃料拡散室を設けた燃料噴射弁において，前記燃料拡散室の天井面に，該天井面の高さを半径方向外方に向かって順次低下させる環状段部を形成し，その段部の直下に，且つ該燃料拡散室の内周壁から離して前記燃料噴孔を配置したので，弁体の開弁時，弁座孔から偏平の燃料拡散室に移った燃料は，放射状に広がって流れ，そのうち燃料拡散室の天井面に沿って流れる燃料は環状段部に衝突して周囲に飛散し，また燃料拡散室の底面に沿って流れる燃料は該室の内周壁に衝突して跳ね返りながら飛散し，そして飛散燃料同士が複数の燃料噴孔の直上で再衝突することにより燃料の激しい乱流及び拡散が生じ，その結果，燃料噴孔から噴射される燃料の微粒化が効果的に促進され，燃料の安定した噴霧フォームを形成し得て，エンジンの吸気路内壁への燃料付着を極力防ぎつゝ，吸入空気と共にエンジンに吸入され，エンジンの始動性及び出力性能の向上と燃費の節減を図ることができる。
【００４１】
また本発明の第２の特徴によれば，第１の特徴に加えて，複数の燃料噴孔のピッチ円の直径を前記環状段部の直径と同一にしたので，燃料拡散室を生じさせた乱流燃料を燃料噴孔から効率良く噴射して，燃料の微粒化をより効果的に促進することができる。
【００４２】
さらに本発明の第３の特徴によれば，第１又は２記載の特徴に加えて，前記弁座孔を，前記燃料拡散室に向かって拡径する漏斗状に形成したので，弁座孔から燃料拡散室への燃料の流入をスムーズにさせて，環状段部への燃料の高い衝突速度を維持することが可能となり，燃料噴孔からの噴射燃料の微粒化をより促進することができる。
【００４３】
さらに本発明の第４の特徴によれば，第１〜第３の特徴に加えて，前記燃料拡散室の天井面に，直径を異にする複数の前記環状段部を階段状に形成し，これら環状段部に対応して直径を異にする複数のピッチ円上にそれぞれ複数の前記燃料噴孔を配置したので，弁座孔から燃料拡散室に移った燃料は，階段状の環状段部と燃料拡散室の内周壁に順次衝突することにより，燃料の乱流，拡散が一層激しく起こり，燃料噴孔から噴射される燃料の微粒化がより効果的に促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係る内燃機関用電磁式燃料噴射弁の縦断面図
【図２】図１の２部拡大図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図２の要部を拡大した作用説明図
【図５】本発明の第２実施例を示す，図２との対応図
【図６】図５の６−６線拡大断面図
【符号の説明】
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２・・・・環状段部の直径
ｄ，ｄ１，ｄ２・・・・燃料噴孔群のピッチ円の直径
Ｉ・・・・・燃料噴射弁
３・・・・・弁座部材
７・・・・・弁座
８・・・・・弁座孔
１３・・・・燃料拡散室
１３ａ・・・燃料拡散室の内周壁
１５，１５１，１５２・・・環状段部
１６・・・・弁体
３６・・・・インジェクタプレート
３７，３７１，３７２・・・燃料噴孔
【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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