(57)【要約】【課題】  噴孔プレートに設けられる噴孔の、弁軸に対する傾斜角度αが大きくとれない場合であっても、燃料が噴孔に流入する鋭角的角度θが大きくでき、燃料の微粒化効果が大きな燃料噴射弁を得る。【解決手段】  開弁時にバルブシート１４の傾斜面１４ａと弁部材１３とで形成される燃料通路１４ｃの内側に、バルブシートと噴孔プレート１７と弁部材とで燃料キャビティ１４ｄが形成されるようにし、噴孔プレート１７の断面形状が、噴孔プレート側から弁部材の先端側に向かって凸形状となるよう構成し、噴孔プレートの凸形状をなす傾斜面１７ａに複数の噴孔１８を配設する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に開口部を有し、この開口部よりも上流側に、流体を通す傾斜面と、弁座と、ガイド部とを有するバルブシート、上記バルブシートの弁座に着座可能な当接部を有し、上記バルブシート内に上記ガイド部に沿って摺動自在に収容され、上記当接部が上記弁座から離座ならびに着座する弁部材、上記バルブシートの開口部を閉塞するようにバルブシートの下流側に配設され、所定位置に、所定の角度で板厚方向に流体を通す複数の噴孔を有する噴孔プレートを備え、開弁時に上記バルブシートの傾斜面と上記弁部材とで形成される燃料通路の内側に、上記バルブシートと上記噴孔プレートと上記弁部材とで燃料キャビティが形成されるようにし、上記噴孔プレートは、断面形状が、噴孔プレート側から上記弁部材の先端側に向かって凸形状となるよう構成され、この噴孔プレートの凸形状をなす傾斜面に上記噴孔を配設するようにしたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
各噴孔の燃料入口の外接円の直径Ｄ１が、燃料流路を構成する上記バルブシートの傾斜面を延長して上記噴孔プレートと交叉する円の直径Ｄ２より小さくなるよう構成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】
噴孔が設けられた噴孔プレートの傾斜面の燃料噴射弁の軸方向に直角を成す面に対する角度βが、０°＜β ＜９０°の範囲となるようにし、噴孔の燃料噴射弁軸方向に対して燃料の噴射方向の成す角度α（外向きが正）が、−β＜ α ＜９０°−β の範囲となるようにしたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
噴孔プレートの凸形状を、傾斜面と平坦面とを有する台形状としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
噴孔プレートの凸形状を、三角形状としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
噴孔プレートの凸形状を、曲面で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
噴孔プレートの凸形状を、凹形状の曲面で構成したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の吸気管または燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するもので、特に、噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる機構を備えた燃料噴射弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射弁としては、例えば特開平９−１４０９０号公報（以下特許文献１と称す。）に示されるものがある。
この特許文献１に示される燃料噴射弁では、ノズルから噴射された燃料の微粒化を促進するため、平板の噴孔プレートに複数の噴孔を形成し、弁部材先端面は噴孔プレートの入口面に平行に形成し、前記弁部材先端平坦面と噴孔プレート入口面との間の偏平な流路内で均等に噴孔に向かう燃料の流れを作り、燃料は噴孔入口直上で衝突した後に噴出され微粒化するようにしている。
また、特開２００１−２６３２０６号公報（特許文献２）の第２頁右欄３〜２６行（公報中の図１０）に示されるように、燃料は噴孔プレートに沿って流れた後、鋭角的に上流に戻る方向に（０°＜Ａ＜９０°（公報４頁右欄３３行））噴孔に流入するようにし、噴霧燃料の微粒化を促進している。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４０９０号公報（図１）
【特許文献２】特開２００１−２６３２０６号公報（第２頁右欄３〜２６行、第４頁右欄３３行、図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の燃料噴射弁にあっては、特許文献１の図１における噴射角α（特許文献２のＡに相当）は、２°から４０°の範囲と規定され、この角度が小さい場合には、燃料が噴孔にスムーズに流入するため、噴孔内での流れに乱れは少なく、かつ、縮流も発生し難く、噴出された燃料は十分に微粒化されず、このためエンジン燃焼性能が悪化し、燃費の低下や有害排ガス（未燃燃料等）の排出増加を招くという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成で、噴射される燃料の大きな微粒化効果をもたらすことのできる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
また、この発明は、噴孔プレートに設けられる噴孔の、弁軸に対する傾斜角度αが大きくとれない場合であっても、燃料が噴孔に流入する角度、即ち、噴孔への燃料流れ方向に対して上流側に鋭角的に戻る方向の角度θを大きくすることができ、これによって、燃料の微粒化効果が大きく、燃費の向上と、有害な排出ガスの排出を抑制することのできる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）  この発明に係わる燃料噴射弁は、先端に開口部を有し、この開口部よりも上流側に、流体を通す傾斜面と、弁座と、ガイド部とを有するバルブシート、このバルブシートの弁座に着座可能な当接部を有し、上記バルブシート内に上記ガイド部に沿って摺動自在に収容され、上記当接部が上記弁座から離座ならびに着座する弁部材、上記バルブシートの開口部を閉塞するようにバルブシートの下流側に配設され、所定位置に、所定の角度で板厚方向に流体を通す複数の噴孔を有する噴孔プレートを備え、開弁時に上記バルブシートの傾斜面と上記弁部材とで形成される燃料通路の内側に、上記バルブシートと上記噴孔プレートと上記弁部材とで燃料キャビティが形成されるようにし、上記噴孔プレートは、断面形状が、噴孔プレート側から上記弁部材の先端側に向かって凸形状となるよう構成され、この噴孔プレートの凸形状をなす傾斜面に上記噴孔を配設するようにしたものである。
【０００７】
（２）  また、この発明に係る燃料噴射弁は、上記（１）の燃料噴射弁において、各噴孔の燃料入口の外接円の直径Ｄ１が、燃料流路を構成する上記バルブシートの傾斜面を延長して上記噴孔プレートと交叉する円の直径Ｄ２より小さくなるよう構成したものである。
【０００８】
（３）  また、この発明に係る燃料噴射弁は、上記（１）もしくは（２）の燃料噴射弁において、噴孔が設けられた噴孔プレートの傾斜面の、燃料噴射弁の軸方向に直角を成す面に対する角度βが、０°＜β ＜９０°の範囲となるようにし、噴孔の燃料噴射弁軸方向に対して燃料の噴射方向の成す角度α（外向きが正）が、−β＜ α ＜９０°−β の範囲となるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、凸形状の噴孔プレート傾斜面に噴孔を配設するよう構成したので、簡単な構成で、燃料噴射方向によらず鋭角的に（燃料が逆流する方向に）燃料が噴孔に流れ込むようにでき、このため、噴射される燃料の大きな微粒化効果を得ることができ、燃費の向上と有害な排出ガス（未燃燃料等）の排出を抑制することができる優れた燃料噴射弁を得ることができるものである。
また、この発明によれば、従来不可能であった噴孔の弁軸に対する傾斜角度αが、α≦０°の場合であっても、燃料は鋭角的に（θ＝α＋β＞０、燃料が逆流する方向に）噴孔に流れ込むようにでき、十分な微粒化効果を得ることが可能となるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁を示す断面図であり、図２は噴孔プレート近傍部Ｃの断面図である。
図１、図２において、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、および磁気通路を構成する金属プレ−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、および外部との接続のために設けられたタ−ミナル６から構成され、樹脂製ハウジング２と一体成形されている。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。磁気通路を構成する金属プレ−ト５は、その一端が固定鉄心４に溶接され、その他端が磁気通路を構成する磁性パイプ９に溶接されている。
非磁性パイプ１１は、磁性パイプ９の内部に配置された可動鉄心１０が軸方向に可動なように、固定鉄心４と磁性パイプ９とに固定されている。可動鉄心１０の一端には、ニ−ドルパイプ１２が溶接されている。ニ−ドルパイプ１２の可動鉄心１０側の端は、圧縮ばね７に当接しており、他端は弁部材の一例としてのボ−ル１３が溶接されている。
磁性パイプ９の内部に配置されたバルブシ−ト１４は、先端に開口部を有し、この開口部よりも上流側に、ボ−ル１３の弁座となる傾斜面１４ａと、ガイド部１４ｂ、燃料通路１４ｃを有している。
ボ−ル１３は、その外周部が例えば五角形に加工されており、その五角形によりバルブシ−ト１４のガイド部１４ｂにガイドされて軸方向に前後動し、傾斜面１４ａに離着座可能な様にバルブシート内に配置収容されている。
ボール１３の先端は平坦に加工され、その平坦面１３ａと、バルブシート１４および噴孔プレート１７とで燃料キャビティ１４ｄを構成する。
【００１１】
噴孔プレ−ト１７は、断面形状が、図上で上に凸形状を有し、燃料キャビティ１４ｄ部にその入口を持つ複数の噴孔１８を有し、バルブシ−ト１４の下流側先端（図上での下端）に、バルブシート１４の開口部を閉塞するように液密に固定されている。
即ち、図２に示す通り、噴孔プレート１７は、断面形状が、噴孔入口側に凸形状（即ち、噴孔プレート側からボール１３の先端面１３ａ側に向かって凸形状）とされ、各噴孔１８は、噴孔入口側に凸形状の噴孔プレート１７において、燃料噴射弁１の軸方向に直角を成す面に対し角度β（０°＜β＜９０°）で傾斜した面１７ａに設けられ、その中心線が上記弁軸に平行な線に対して角度α（０°＜α＜９０°）で傾斜している。
従って、各噴孔１８は、傾斜面１７ａに垂直な方向に対して角度θ（＝α＋β、０°＜θ＜９０°）で傾斜している。
【００１２】
また、各噴孔１８の入口の外接円の直径Ｄ１は、バルブシート傾斜面１４ａの傾斜面を延長して噴孔プレート１７と交叉する円の直径Ｄ２より小さくなるように設定されている。噴孔プレート１７の中央部は、閉弁時にボール平坦面１３ａと接触しないように平坦面１７ｂを構成している。
【００１３】
この発明の燃料噴射弁は上記の如く構成されており、外部よりターミナル６を介して電磁コイル３に通電すると、固定鉄心４、金属プレ−ト５、磁性パイプ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る。これによって、可動鉄心１０と接合され一体となっているニ−ドルパイプ１２、及びニ−ドルパイプ１２に溶接固定されているボ−ル１３が動作し、ボ−ル１３がバルブシ−ト１４の傾斜面１４ａから離座して燃料通路１４ｃが開状態とされる。
燃料通路１４ｃが開状態であるとき、デリバリパイプ（図示せず）から燃料噴射弁１に供給された燃料は、フィルタ１６を通過し、ついで固定鉄心４内に配置されているアジャスタ８および圧縮ばね７、可動鉄心１０、ニ−ドルパイプ１２の各内部、バルブシ−ト１４のガイド部１４ｂとボ−ル１３の外周の間、を順次通過して燃料通路１４ｃに至り、そこからさらに燃料キャビティ１４ｄを経て噴孔１８から外部（エンジンの吸気管内等）に噴射されることになる。
【００１４】
ここで、燃料は、図３に示すように、燃料通路１４ｃからバルブシート傾斜面１４ａに沿って燃料キャビティ１４ｄへ流れ込む。このため、図３において、噴孔プレート１７とバルブシート１４で形成されるキャビティ角部１４ｅには渦が形成される。燃料キャビティ１４ｄへ流入した燃料は、ほぼバルブシート傾斜面１４ａに沿った方向に流れた後、噴孔プレート傾斜面１７ａに沿い、噴孔プレート傾斜面１７ａ近傍の燃料は、図４に示す従来例に比べてより大きな折り返し角度（θ＞α）で鋭角的に噴孔１８に流入する。
また、噴孔に向かって従来に比べさらに流路断面積が小さくなっていくため、燃料の流れが加速されることになる。
【００１５】
このように、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁によれば、断面形状が、燃料入口側に凸形状（噴孔プレート側から弁部材の先端側に向かって凸形状）の噴孔プレートの傾斜面に、複数の噴孔を設けるよう構成したので、噴孔には燃料噴射方向によらず鋭角的に（燃料が逆流する方向に）燃料が流れ込むようにできる。また、噴孔に向かって流路断面積が小さくなるため、従来装置に比し燃料の流れが加速され、噴孔１８の入口近傍ではキャビテーションが発生しやすく、大きな乱れが発生する。さらに流速が早い場合には、噴孔１８の出口まで上記キャビテーションが成長し、燃料は噴孔１８出口で縮流により薄い液膜となって噴射されることになる。このため、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
【００１６】
また、各噴孔１８の入口の外接円の直径Ｄ１が、燃料通路を構成するバルブシートの傾斜面１４ａを延長して噴孔プレート１７と交叉する円の直径Ｄ２より小さくなるよう構成しているので、バルブシートと弁部材とで構成される流路から燃料キャビティに流入した燃料が、直接噴孔に流入するのを防止することができ、大きな微粒効果を得ることが可能となる。
【００１７】
さらに、図５に示すように、従来不可能であった噴孔の弁軸方向に対する傾斜角度αが、α≦０°の場合であっても、噴孔プレートの傾斜面の角度βを、−α＜βとすることで、燃料は鋭角的に（θ＝α＋β＞０、燃料が逆流する方向に）噴孔に流れ込むようにでき、十分な微粒化効果を得ることが可能となる。
【００１８】
実施の形態２．
図６は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の主要部断面図である。
この実施の形態２は、上記実施の形態１における噴孔プレートの平坦面１７ｂが無い場合、即ち、噴孔プレートの凸形状を三角形状としたものである。
閉弁時にボール平坦面１３ａが噴孔プレート１７に接触しない場合には、このように平坦面１７ｂを無くしても良く、上述した実施の形態１と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果を得ることができる。
【００１９】
実施の形態３.
また、図７は、噴孔プレート１７の凸形状を、曲面（曲率Ｒ）で構成したものであり、上述した実施の形態１と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
【００２０】
実施の形態４.
また、図８は、噴孔プレート１７の凸形状を、凹形状の曲面１７ｄで構成したものであり、上述した実施の形態１と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
【００２１】
実施の形態５.
さらに、上記実施の形態１では、弁部材であるボール１３の端面を平坦に加工し平坦面１３ａを有する場合について示したが、ボール１３の端面形状は、球形、曲面、テーパ形状、凸形状、凹形状など他の形状であっても良く、上述した実施の形態と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
この発明は、例えば、ガソリンエンジン等の内燃機関用の燃料噴射弁として適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１における燃料噴射弁の主要部の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１における燃料通路および噴孔内の燃料の流れを示す断面図である。
【図４】従来の燃料噴射弁の燃料通路および噴孔内の燃料の流れを示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１における噴孔の傾斜角度αが、α≦０°の場合の燃料通路および噴孔内の燃料の流れを示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態２における燃料噴射弁の主要部の構成を示す断面図である。
【図７】この発明の実施の形態３における燃料噴射弁の主要部の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態４における燃料噴射弁の主要部の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  燃料噴射弁、１３  弁部材（ボール）、１４  バルブシート、１４ａ  傾斜面、
１４ｂ  ガイド部、１４ｃ  燃料通路、１４ｄ  燃料キャビティ、
１４ｅ  キャビィ角部、１７  噴孔プレート、１７ａ  傾斜面、１７ｂ  平坦面、
１８  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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【図７】
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【図８】
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