(57)【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、前記弁座の下流側に配置された燃料噴射孔と、前記弁座と前記弁座の下流側の端面を貫通する燃料供給孔とが形成された弁座部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記燃料噴射孔を、上流側に設けられた第１の燃料噴射孔部と下流側に設けられた第２の燃料噴射孔部とからなる２つの燃料噴射孔部で構成し、
前記第１の燃料噴射孔部は第１の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第２の燃料噴射孔部は第２の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第１の燃料噴射孔形成部材と前記第２の燃料噴射孔形成部材とを積層することにより、前記第１の燃料噴射孔部と前記第２の燃料噴射孔部とを連接させて前記燃料噴射孔を構成し、
前記第１の燃料噴射孔部の中心軸線と、前記弁座と前記弁体との間に形成される前記燃料通路から前記燃料噴射孔に至る距離が最短となる経路を流れる燃料の流線を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な平面に投影した投影流線と、が成す角度が鈍角となるように、前記第１の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第２の燃料噴射孔部の中心軸線と前記投影流線とが成す角度が鋭角となるように、前記第２の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第１の燃料噴射孔部の直径よりも前記第２の燃料噴射孔部の直径を大きくし、
前記燃料噴射孔は前記燃料供給孔の半径方向内方に設け、
前記第１の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向外方に位置させ、
前記第２の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向内方に位置させ、
前記第１の燃料噴射孔形成部材は前記燃料供給孔の内側に設け、
前記第２の燃料噴射孔形成部材は前記弁座部材の下端面に接合した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、燃料を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２００７−０４０１１１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。特許文献１に記載された燃料噴射弁は、噴射孔を２つの流路で構成し、一番目の流路と二番目の流路の傾斜角度を変えて、一番目の流路からの高速な流れを二番目の流路の内壁へ衝突させることにより、噴射孔内に薄い液膜を形成し、液膜噴射時の分裂を促進して噴霧の微粒化性能を向上している（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０４０１１１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の燃料噴射弁では、一番目の流路と二番目の流路の傾斜角度を変えて、一番目の流路からの高速な流れを二番目の流路の内壁へ衝突させる構成を有しているが、一番目の流路の傾斜方向と二番目の流路の傾斜方向とが同じ方向である。さらに、燃料噴射孔に流入する際の燃料噴射孔の傾斜方向についても、十分な配慮が無かった。
【０００５】
本発明の目的は、燃料噴射孔に流入する燃料の流速を向上すると共に、液膜の形成性能を向上することが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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、燃料噴射孔をその上下流方向に２つの流路（燃料噴射孔部）で構成し、上流側に位置する第１の流路（燃料噴射孔部）は上流側の端部が下流側の端部に対して燃料が流れてくる側に位置するように傾斜させ、下流側に位置する第２の流路（燃料噴射孔部）は上流側の端部が下流側の端部に対して燃料が流れてくる側とは反対側に位置するように傾斜させる。すなわち、第１の流路の傾斜方向と第２の流路の傾斜方向とが逆になるようにする。
具体的には、協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座の下流側に配置された燃料噴射孔と、前記弁座と前記弁座の下流側の端面を貫通する燃料供給孔とが形成された弁座部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記燃料噴射孔を、上流側に設けられた第１の燃料噴射孔部と下流側に設けられた第２の燃料噴射孔部とからなる２つの燃料噴射孔部で構成し、
前記第１の燃料噴射孔部は第１の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第２の燃料噴射孔部は第２の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第１の燃料噴射孔形成部材と前記第２の燃料噴射孔形成部材とを積層することにより、前記第１の燃料噴射孔部と前記第２の燃料噴射孔部とを連接させて前記燃料噴射孔を構成し、
前記第１の燃料噴射孔部の中心軸線と、前記弁座と前記弁体との間に形成される前記燃料通路から前記燃料噴射孔に至る距離が最短となる経路を流れる燃料の流線を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な平面に投影した投影流線と、が成す角度が鈍角となるように、前記第１の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第２の燃料噴射孔部の中心軸線と前記投影流線とが成す角度が鋭角となるように、前記第２の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第１の燃料噴射孔部の直径よりも前記第２の燃料噴射孔部の直径を大きくし、
前記燃料噴射孔は前記燃料供給孔の半径方向内方に設け、
前記第１の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向外方に位置させ、
前記第２の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向内方に位置させ、
前記第１の燃料噴射孔形成部材は前記燃料供給孔の内側に設け、
前記第２の燃料噴射孔形成部材は前記弁座部材の下端面に接合する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、第１の流路に流入する燃料の流速が向上し、燃料が第１の流路から第２の流路に流入する際に、燃料の第２の流路の内壁への衝突力が向上する。第２の流路の傾斜方向は第１の流路の傾斜方向とは逆向きであるため、燃料の第２の流路内壁への衝突力の向上と合わせて、液膜の形成性能が向上する。これにより、噴霧の微粒化性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【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）１ａに沿う断面を示す縦断面図である。
【図２】図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】ノズルプレート２１ｎを図２の矢印III方向から見た平面図である。
【図４】図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。
【図５】図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、図１に示すノズル部８の一部を拡大して示す断面図である。
【図７】第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
【図８】第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
【図９】第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
【図１０】第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
【図１１】図２の燃料噴射孔１１０（１１０−８）の近傍を拡大して示す断面図である。
【図１２】図１０のXI−XI断面を示す断面図である。
【図１３】燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明に係る実施例について、図１乃至図１１を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁について、図１〜図３及び図９を用いて説明する。
【００１１】
まず、図１〜図３を参照して、燃料噴射弁１の全体構成について説明する。図１は、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）１ａに沿う断面を示す縦断面図である。図２は、図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。図３は、ノズルプレート２１ｎを図２の矢印III方向から見た平面図である。なお、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。
【００１２】
燃料噴射弁１には、金属材製の筒状体５によって、その内側に燃料流路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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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、鍔部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。
【００１６】
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が構成されている。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。
【００１７】
貫通孔１５ａにおける、円錐面から上側の内周面は、弁体１７を収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔を構成する貫通孔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。一方、弁体収容孔１５ａの下端部は弁座部材１５の先端面１５ｔに開口し、この開口は燃料供給孔１５ｅを構成する。
【００１８】
弁座部材１５は、筒状体５の先端側内側に挿入され、レーザ溶接により筒状体５に固定されている。このレーザ溶接１９は、筒状体５の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材１５を筒状体５の先端側内側に圧入した上で、弁座部材１５をレーザ溶接により筒状体５に固定してもよい。
【００１９】
図２に示すように、燃料供給孔１５ｅには燃料噴射孔１１０の上流側部分（第１の流路又は第１の燃料噴射孔部）が形成された第１のノズルプレート（第１の燃料噴射孔形成部材）２１ｎａが設けられ、弁座部材１５の先端側の端面（以下、先端面と言う）１５ｔには燃料噴射孔１１０の下流側部分（第２の流路又は第２の燃料噴射孔部）が形成された第２のノズルプレート（第２の燃料噴射孔形成部材）２１ｎｂが取り付けられている。第１のノズルプレート２１ｎａ及び第２のノズルプレート２１ｎｂは板厚が均一な板状部材（平板）で構成されている。第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとは中心軸線１ａ方向に積層されることにより、両プレート２１ｎａ，２１ｎｂに形成された第１の燃料噴射孔部及び第２の燃料噴射孔部が一つの連続した燃料噴射孔１１０を構成している。
【００２０】
第１のノズルプレート２１ｎａは、図７及び図８に示すように、弁座部材１５に固定されてもよいし、第２のノズルプレート２１ｎｂに固定されてもよい。この固定構造については後述する。第２のノズルプレート２１ｎｂは弁座部材１５に対してレーザ溶接により固定されている。レーザ溶接部２３は、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０（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。
【００２１】
第１のノズルプレート２１ｎａ及び第２のノズルプレート２１ｎｂには複数の燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０が形成されている。本実施例では、燃料噴射孔を１０個設けている。図３の平面上において、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−５から噴射される燃料は矢印Ａで示す方向に噴射されるように、また燃料噴射孔１１０−６〜１１０−１０から噴射される燃料は矢印Ｂで示す方向に噴射されるように、各燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０の中心軸線１１０−ａの傾き角が設定されている。図２では、燃料噴射孔１１０−３及び燃料噴射孔１１０−８について、その傾斜方向を中心軸線１１０−３ａ及び中心軸線１１０−８ａで示す。
【００２２】
これにより、本実施例では、燃料が二方向に分かれて噴射される二方向噴霧を形成する。燃料噴霧の形態については、二方向噴霧に限定されるものではなく、さらに多方向に噴霧を形成してもよく、或いは一方向のみに噴霧を形成するものであってもよい。また、燃料噴射孔の個数も１０個に限定される訳ではない。なお、以下、燃料噴射孔１１０−１〜１１０−１０を区別する必要のない場合は、単に「燃料噴射孔１１０」として説明する。
【００２３】
第１のノズルプレート２１ｎａ及び第２のノズルプレート２１ｎｂ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。
【００２４】
本実施例において、燃料噴射孔１１０を開閉する弁部７は弁座部材１５と弁体１７とによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部２１はノズルプレート２１ｎによって構成される。そして、弁部７と燃料噴射部２１とは、燃料噴射を行うためのノズル部８を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部８は、第１のノズルプレート２１ｎａ及び第２のノズルプレート２１ｎｂがノズル部８の本体側（弁座部材１５）の先端面１５ｔに接合されて構成されている。
【００２５】
また、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。
【００２６】
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（電磁駆動部）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。
【００２７】
筒状体５の内側には可動子２７及び可動鉄心２７ａが収容されており、筒状体５は可動鉄心２７ａの外周面と対向して可動鉄心２７ａを囲繞するハウジングを構成している。
【００２８】
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る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、非磁性部或いは筒状体５の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部５ｃが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部５ｃは、単に非磁性部５ｃと呼んで説明する。非磁性部５ｃは、筒状体５に対する磁性を有する筒状体５に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。また、熱処理又は冷間加工等によって非磁性部５ｃの硬度を高める高硬度化処理も実施する。或いは、磁性を有する筒状体５に非磁性の筒状体５ｃを接続してもよい。この場合、非磁性の筒状体５ｃは筒状体５よりも高硬度の材料であることが好ましい。或いは、筒状体５の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部５ｃに相当する部分を薄肉化して構成することができる。
【００２９】
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に設けられたターミナル４３に電気的に接続されている。電磁コイル２９、ボビン３１及びターミナル４３等によってコイル装置７０が構成される。コネクタ４１には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル４３を介して、電磁コイル２９に駆動電流が通電される。
【００３０】
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。
【００３１】
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。可動子２７の可動鉄心２７ａに対して先端側には小径部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。
【００３２】
上述したように本実施例では、可動鉄心２７ａは、弁体１７と連結され、固定鉄心２５との間に作用する磁気吸引力によって、弁体２７を開閉弁方向に駆動する部材である。
【００３３】
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。この場合、上述した非磁性部５ｃは非磁性化処理によりその硬度を高めるとよい。或いは、筒状体５の他の部分よりも硬度の高い非磁性部材（筒状体）を使用して非磁性部５ｃを構成するとよい。そして、この非磁性部５ｃで可動鉄心２７ａの外周部を案内する案内面（支持面）を構成するとよい。これにより、可動鉄心２７ａの外周部が摺動する筒状体５側の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。
【００３４】
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が中心軸線１ａ方向に形成されている。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とを連通する燃料流路３が構成される。
【００３５】
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。
【００３６】
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。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流路３を有する。燃料は、アジャスタ３５の燃料流路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流路３に流れ、可動子２７内に構成された燃料流路３に流れる。
【００３７】
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の外周に圧入又は挿入されている。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。
【００３８】
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、筒状体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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
燃料噴射弁１の中間部から基端側端部の近傍までを、樹脂カバー４７がモールドされて被覆している。樹脂カバー４７の先端側端部はヨーク３３の大径部３３ａの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー４７は電磁コイル２９とターミナル４３とを接続する配線部材を被覆し、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。
【００４２】
次に、燃料噴射弁１の動作について説明する。
【００４３】
電磁コイル２９が非通電状態にあり電磁コイル２９に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。
【００４４】
電磁コイル２９が通電状態に切り替わり電磁コイル２９に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。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。
【００４５】
可動子２７が開弁方向に移動して弁体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）が形成される。弁体１７と弁座１５ｂとの間に構成される燃料シート部を流下した燃料は、燃料供給孔１５ｅを通じて燃料噴射孔１１０に流れる。このとき、燃料噴射孔１１０に流入する燃料の主たる流れ方向は、径方向外方から径方向内方（中心側）へ向かう方向となる。燃料は、燃料噴射孔１１０の入口開口から燃料噴射孔１１０の内部に流入し、出口開口より燃料噴射弁１の外部に噴射される。燃料噴射孔１１０の入口開口は第１のノズルプレート２１ｎａに形成された第１の燃料噴射孔部の上流端にあり、出口開口は第２のノズルプレート２１ｎｂに形成された第２の燃料噴射孔部の下流端にある。
【００４６】
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。
【００４７】
可動子２７が開弁方向に移動して弁体１７が弁座１５ｂから離れ始める時点から、可動子２７が閉弁方向へ移動して弁体１７が再び弁座１５ｂに当接する時点までを開弁時（開弁状態）と呼び、弁体１７が弁座１５ｂに当接して閉弁している間を閉弁時（閉弁状態）と呼ぶ。
【００４８】
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。
【００４９】
次に、図１１及び図１２を参照して、燃料噴射孔１１０の構成について、詳細に説明する。図１１は、図２の燃料噴射孔１１０（１１０−８）の近傍を拡大して示す断面図である。図１２は、図１０のXI−XI断面を示す断面図である。
【００５０】
第１のノズルプレート２１ｎａの上端面２１ｎａａは燃料供給孔１５ｅの内部に面し、第１のノズルプレート２１ｎａの下端面２１ｎａｂは第２のノズルプレート２１ｎｂの上端面２１ｎｂａに当接している。第２のノズルプレート２１ｎｂの上端面２１ｎｂａは、第１のノズルプレート２１ｎａの下端面２１ｎａｂと当接する部分の外周側部分が弁座部材１５の下端面１５ｔに当接している。第２のノズルプレート２１ｎｂの下端面２１ｎｂｂは燃料噴射弁の外部に面している。
【００５１】
第１のノズルプレート２１ｎａに形成された第１の燃料噴射孔部１１０ａは、その上流端が下流端に対して半径方向外方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向内方に位置する。第２のノズルプレート２１ｎｂに形成された第２の燃料噴射孔部１１０ｂは、その上流端が下流端に対して半径方向内方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向外方に位置する。第１の燃料噴射孔部１１０ａの中心軸線１１０ａ−ａは上方が下方に対して半径方向外方に位置し、第２の燃料噴射孔部１１０ｂの中心軸線１１０ｂ−ａは上方が下方に対して半径方向内方に位置する。
【００５２】
第１の燃料噴射孔部１１０ａの下端は第２の燃料噴射孔部１１０ｂの上端に連通している。第１の燃料噴射孔部１１０ａと第２の燃料噴射孔部１１０ｂとは、第１のノズルプレート２１ｎａにおける第１の燃料噴射孔部１１０ａの下流端側の開口面が、第２のノズルプレート２１ｎｂにおける第２の燃料噴射孔部１１０ｂの上流端側の開口面の内側に含まれるように、接続されている。すなわち、第２のノズルプレート２１ｎｂの直径Ｄｂは第１のノズルプレート２１ｎａの直径Ｄａよりも大きい。そして、第１の燃料噴射孔部１１０ａの下流端側開口縁と第２のノズルプレート２１ｎｂの上流端側開口縁との間には径方向の隙間ｄ１、ｄ２が形成されている。これにより、第１の燃料噴射孔部１１０ａの下流端側開口面の一部が第２のノズルプレート２１ｎｂの上端面２１ｎｂａによって塞がれることが無くなる。
【００５３】
第１の燃料噴射孔部１１０ａは燃料流れに沿う方向に傾斜している。このため、弁体１７と弁座１５ｂとの間の燃料通路を流下した燃料３００は、流速があまり低下しない状態で第１の燃料噴射孔部１１０ａの内壁面（内周面）１１０ａａに沿って燃料噴射孔部１１０ａに流入する。このため、燃料３００は第１の燃料噴射孔部１１０ａ内で高速を維持することができる。そして、第１の燃料噴射孔部１１０ａとは傾斜方向が異なる第２の燃料噴射孔部１１０ｂに流入する際に、燃料３００は第２の燃料噴射孔部１１０ｂの内壁面（内周面）１１０ｂａに強い衝突力で衝突する。すなわち、燃料３００における第２の燃料噴射孔部１１０ｂの内壁面１１０ｂａへの衝突圧を高めることができる。これにより、第２の燃料噴射孔部１１０ｂに流入した燃料３００は、第２の燃料噴射孔部１１０ｂの内壁面１１０ｂａに押し付けられるようにして周方向に広がってゆく。これによって、図１２に示すように、燃料は燃料噴射孔１１０の内部で薄い液膜３０１を形成することができる。
【００５４】
本実施例では、第１の燃料噴射孔部１１０ａは燃料噴射量の計量機能と燃料３００の流入を促進する機能とを有し、燃料流３００の減速を抑制する機能を有する。すなわち燃料流３００の高速を維持して、燃料３００を第２の燃料噴射孔部１１０ｂに大きな衝突力で衝突させる機能を有する。一方、第２の燃料噴射孔部１１０ｂは高速を維持した燃料流３００を受け止めて周方向に押し広げる機能を有する。このように、本実施例では、各燃料噴射孔部１１０ａ，１１０ｂに機能を分担させることにより、液膜の形成性能を向上させている。
【００５５】
本実施例では半径方向外方から内方に燃料を流して燃料噴射孔１１０に流入させる構成であるが、例えば燃料供給孔１５ｅの下流側に半径方向外方に燃料を拡散させる燃料室を形成し、半径方向内方から外方に燃料を流して燃料噴射孔１１０に流入させる構成もある。このような構成では、第１のノズルプレート２１ｎａに形成された第１の燃料噴射孔部１１０ａは、その上流端が下流端に対して半径方向内方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向外方に位置するようにするとよい。第２のノズルプレート２１ｎｂに形成された第２の燃料噴射孔部１１０ｂは、その上流端が下流端に対して半径方向外方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向内方に位置するようにするとよい。この場合、第１の燃料噴射孔部１１０ａの中心軸線１１０ａ−ａは上方が下方に対して半径方向内方に位置し、第２の燃料噴射孔部１１０ｂの中心軸線１１０ｂ−ａは上方が下方に対して半径方向外方に位置する。
【００５６】
半径方向外方から内方に燃料を流して燃料噴射孔１１０に流入させる構成と半径方向内方から外方に燃料を流して燃料噴射孔１１０に流入させる構成とを考慮すると、第１のノズルプレート２１ｎａに形成された第１の燃料噴射孔部１１０ａは、その上流端が下流端に対して主たる燃料流れの方向において上流側に位置し、下流端は上流端に対して主たる燃料流れの方向において下流側に位置するようにするとよい。第２のノズルプレート２１ｎｂに形成された第２の燃料噴射孔部１１０ｂは、その上流端が下流端に対して主たる燃料流れの方向において下流側に位置し、下流端は上流端に対して主たる燃料流れの方向において上流側に位置するようにするとよい。
【００５７】
すなわち、弁体１７と弁座１５ｂとの間の燃料通路を流下して燃料噴射孔１１０に向かう燃料流れの流線を燃料噴射弁の中心軸線１ａに垂直な平面Ｓ１に投影し、この平面Ｓ１に投影された燃料流れの流線と第１の燃料噴射孔部１１０ａの中心軸線（或いはその延長線）との間の角度θ１が鈍角となり、平面Ｓ１に投影された燃料流れの流線と第２の燃料噴射孔部１１０ｂの中心軸線（或いはその延長線）との間の角度θ２が鋭角となるようにする。
【００５８】
ここで、主たる燃料流れの方向とは、弁体１７と弁座１５ｂとの間の燃料通路を流下した燃料の主流が流れる方向であり、弁体１７と弁座１５ｂとの間の燃料通路から燃料噴射孔１１０までの距離が最短となる経路を流れる燃料の方向である。
【実施例２】
【００５９】
次に、本発明の第２実施例について、図４を参照して説明する。図４は、図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁１の基本的な構成は第１実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第１実施例との差異について説明する。
【００６０】
本実施例では、弁体１７をボール弁ではなく、ニードル弁で構成している。また、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置し、第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとを積層して燃料供給孔１５ｅの外周側で弁座部材１５の下端面１５ｔに符号２３で示す位置をレーザ溶接している。
【００６１】
本実施例では、弁体１７のシート部と弁座１５ｂとが当接する燃料シート部から燃料噴射孔１１０までの距離を短くすることができ、燃料流れ３００（図１０参照）の減速を抑制するのに有利である。
【００６２】
本実施例における燃料噴射孔１１０の構成及び作用効果は第１実施例と同様である。また、本実施例の第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとに係る構成を第１実施例に適用してもよい。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の第３実施例について、図５を参照して説明する。図５は、図１に示すノズル部８の近傍を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁１の基本的な構成は第１実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第１実施例との差異について説明する。
【００６４】
本実施例では、弁体１７をボール弁ではなく、ニードル弁で構成している。本実施例では、弁体１７のシート部と弁座１５ｂとが当接する燃料シート部から燃料噴射孔１１０までの距離を短くすることができ、燃料流れ３００（図１０参照）の減速を抑制するのに有利である。
【００６５】
本実施例における燃料噴射孔１１０の構成及び作用効果は第１実施例と同様である。
【実施例４】
【００６６】
次に、本発明の第４実施例について、図６を参照して説明する。図６は、図１に示すノズル部８の一部を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁１の基本的な構成は第１実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第１実施例との差異について説明する。
【００６７】
本実施例では、弁座部材１５’には燃料供給孔１５ｅが形成されておらず、第１の燃料噴射孔部１１０ａが弁座部材１５’に直接形成されている。弁座部材１５’の下端面１５ｔ’に第２のノズルプレート２１ｎｂが固定されており、第２のノズルプレート２１ｎｂに形成された第２の燃料噴射孔部１１０ｂが弁座部材１５’ に形成された第１の燃料噴射孔部１１０ａと接続されている。第１の燃料噴射孔部１１０ａの下流端には第１の燃料噴射孔部１１０ａの直径よりも大きな直径の凹部１１０ｃが形成されており、第２の燃料噴射孔部１１０ｂは凹部１１０ｃを介して第１の燃料噴射孔部１１０ａと接続されている。
【００６８】
本実施例では、デッドボリュームを小さくすることができ、燃料を噴射する空間の圧力変化によって、燃料噴射量が変化するのを抑制することができる。本実施例における燃料噴射孔１１０の構成及び作用効果は第１実施例と同様である。
【００６９】
次に、図７〜図９を参照して、上述した各実施例に適用可能な第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂの組み付け方法について説明する。図７は、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図８は、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図９は、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図１０は、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
【００７０】
第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの外側に配置する場合、図７に示すように、第１のノズルプレート２１ｎａを弁座部材１５の下端面１５ｔに接合し、その後で、第２のノズルプレート２１ｎｂを接合することができる。或いは、図８に示すように、第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとを予め接合した組部品を作り、この組部品を弁座部材１５の下端面１５ｔに接合してもよい。図８に示す第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとの接合には、例えばパルス放電接合を用いることができる。図７及び図８の組み付け方法は、第２実施例で説明した構成に適用される。
【００７１】
第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に配置する場合、図９に示すように、第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとを予め接合した組部品を作り、燃料供給孔１５ｅの内側に第１のノズルプレート２１ｎａを挿入しつつ、この組部品を弁座部材１５の下端面１５ｔに接合することができる。或いは、図１０に示すように、第１のノズルプレート２１ｎａを燃料供給孔１５ｅの内側に固定し、その後で、第２のノズルプレート２１ｎｂを弁座部材１５の下端面１５ｔに接合してもよい。図９に示す第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとの接合には、例えばパルス放電接合を用いることができる。また、図１０に示す第１のノズルプレート２１ｎａと弁座部材１５との接合には、緊迫結合（メタルフロー）を用いることができる。図７及び図８の組み付け方法は、第２実施例で説明した構成に適用される。図９及び図１０の組み付け方法は、第３実施例で説明した構成に適用される。
【００７２】
その他、第１のノズルプレート２１ｎａと第２のノズルプレート２１ｎｂとを、例えば３Ｄプリント技術を用いて、一体で形成してもよい。
【００７３】
図１３を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図１３は、燃料噴射弁１が搭載された内燃機関の断面図である。
【００７４】
内燃機関１００のエンジンブロック１０１にはシリンダ１０２が形成されおり、シリンダ１０２の頂部に吸気口１０３と排気口１０４とが設けられている。吸気口１０３には、吸気口１０３を開閉する吸気弁１０５が、また排気口１０４には排気口１０４を開閉する排気弁１０６が設けられている。エンジンブロック１０１に形成され、吸気口１０３に連通する吸気流路１０７の入口側端部１０７ａには吸気管１０８が接続されている。
【００７５】
燃料噴射弁１の燃料供給口２（図１参照）には燃料配管１１０が接続される。
【００７６】
吸気管１０８には燃料噴射弁１の取付け部１０９が形成されており、取付け部１０９に燃料噴射弁１を挿入する挿入口１０９ａが形成されている。挿入口１０９ａは吸気管１０８の内壁面（吸気流路）まで貫通しており、挿入口１０９ａに挿入された燃料噴射弁１から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック１０１に吸気口１０３が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口１０３（吸気弁１０５）を指向して噴射される。
【００７７】
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。
【符号の説明】
【００７８】
１…燃料噴射弁、５…筒状体、５ｃ…非磁性部、９…駆動部、１５，１５’…弁座部材、１５ｂ…弁座、１５ｅ…燃料供給孔、１５ｔ，１５ｔ’…弁座部材の下端面、１７…弁体、２１ｎａ…第１のノズルプレート、２１ｎａａ…第１のノズルプレートの上端面、２１ｎａｂ…第１のノズルプレートの下端面、２１ｎｂ…第２のノズルプレート、２１ｎｂａ…第２のノズルプレートの上端面、２１ｎｂｂ…第２のノズルプレート２１ｎｂの下端面、２５…固定鉄心、２５ｂ…吸引面、２７ａ…可動鉄心、２７ｈ…吸引面、２７ａａ，外周面２７ａｂ…可動鉄心の外周面、２７ａｃ…可動鉄心の周面、２７ａｄ…可動鉄心の段差面、６０…ブッシュ、６０’…高硬度非磁性部、１１０ａ…第１の燃料噴射孔部、１１０ａａ…第１の燃料噴射孔部の内壁面（内周面）、１１０ｂ…第２の燃料噴射孔部、１１０ｂａ…第２の燃料噴射孔部の内壁面（内周面）、３００…燃料流、３０１…液膜。
【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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