JP7224451B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本願は、燃料供給に使用される燃料噴射弁に関するものである。

近年、自動車の内燃機関などの排出ガス規制が強化される中、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の微粒化が求められており、旋回流れを利用して微粒化を図る方式に関して様々な検討がなされている。
例えば、特許文献１では、上流側から燃料が通過する開口部を有する弁座と弁体、弁座の下流側にプレートを備えており、弁座下端側には燃料キャビティが形成されている。燃料キャビティは噴孔に流入する燃料の流速の低減を抑制するため外径側に向かって燃料の通過する流路断面積が縮小される構成となっており、燃料キャビティ形状の一つとして旋回流を発生させる形状が紹介されている。
また、特許文献２では、特許文献１同様開口部を有する弁座、旋回流れ形成用の流路が設けられたプレートを有し、旋回部を含む流路の寸法を規定することで噴霧の更なる微粒化を実現する形状が紹介されている。
このとき、弁座の燃料をシールするシート面について着目すると、特許文献中に示される図はいずれもシート面から連続して開口部へと接続されている。また、円錐状のシート面を下流側へ延長した点と中心軸の交点は、特許文献１では弁座開口部に位置しており、また特許文献２においてはプレート流路部の底面よりも更に下流側の点に位置していることが図から確認できる。
また、特許文献３では、噴孔２３に至る燃料の流路は、噴孔プレート２２０の直上の弁座１１側に設けられている。
特開２００７－４６５１８号公報 国際公開番号ＷＯ２０１７／０６０９４５号公報 特許第６３４２００７号公報

特許文献１では、シート面からの燃料流れが弁座開口部で衝突し、集合した燃料流れが鉛直下流側方向へと進み、プレート流路部底面に達した後、水平方向へと流れが急変し、流路に沿って外径側に設けられた噴孔部へと導かれる。
このとき、弁座開口部からプレート流路部へと燃料流れの方向が鉛直下方から水平方向に転じる際に、弁座開口部の下端側付近において燃料の剥離が発生する。
燃料の剥離によって、流体のエネルギー損失が発生し、噴孔直上部での流速が不充分となり燃料噴霧の微粒化が悪化してしまう問題、剥離部において減圧沸騰により気泡が発生しやすくなり、温度・雰囲気変化に対する流量特性変化が大きくなる問題が発生する。
更に、実際の製品においては、燃料の流れ込み方、弁座とプレートの組付けばらつき、寸法ばらつきによって、剥離の発生度合いにもばらつきが生じ、結果として流量のばらつきを生じる要因の１つになる。
それに対して、特許文献２では、シート面からの燃料流れが弁座開口部を通過しそのままプレート流路部底面に到達すると、内径側へと向かう流れと、底面で反転し外径側に向かう流れに分かれる。
内径側に向かった燃料流れは、中央部付近で衝突後、外径側へ向かう流れに転じ、流路に沿って流れ、噴孔部へと導かれるため、底面で反転し外径側に向かう流れに対し噴孔に至る経路が長くなる。そのため、流体的なエネルギー損失が発生し、噴射される燃料の微粒化が悪化してしまう問題がある。
また、弁体先端部、弁座、プレートで囲まれる燃料キャビティ全体の容積は、雰囲気変化時の流量変化（動的流量）に大きく影響する要素である。すなわち、負圧雰囲気への噴射時に、閉弁完了後に前記燃料キャビティ内の燃料の一部が負圧によって噴孔からエンジン吸気管内に吸い出され、流量変化が大きくなる。
燃料キャビティ内より吸い出された燃料は、その流速が小さいために閉弁直後に粒径が粗悪な燃料が噴射されてしまう。
よって、弁座およびプレートの形状を検討する際は、燃料キャビティ容積について考慮することが燃料噴射弁の諸特性を向上する上で重要な要素の一つとなる。
その他、旋回流れによる微粒化を実現するプレートには、燃料通路として弁座の開口部と連通する中央部、複数の溝型の流路、噴孔部を含む旋回室を互いに連通させて配置する必要があるが、燃料噴射弁のサイズによりそのレイアウトは制限される。
従って、プレート上に燃料通路の各要素を配置する上では、弁座開口径は必要な流路断面積を確保した上でなるべく小径とした方が燃料通路全体のコンパクト化によりレイアウト性は向上するが、開口部の軸方向長さには加工上、下限があるため、弁座のシート面と開口部が連続して接続されていて、シート面の角度であるシート角が同一な仕様同士の比較においては、開口部が小径な仕様の方がシート部と弁座下端面間の軸方向高さの増大を伴うためキャビティ容積が増大する。
さらに、近年、排ガス、燃費規制、の強化に伴って、エンジン停止時のシート部からの燃料の弁漏れ量についての要求が厳しくなってきている。
前記燃料キャビティ容積の縮小と弁漏れ量の低減を両立する手段の一つとして、シート角の拡大によるシート径縮小が挙げられる。
ここで、文献１、２で示される形状では、共通してシート面から連続して開口部へと接続される形状となっており、シート角を拡大した場合、シート面と開口部のなす角度が大きくなることから、開口部の上端部における燃料の剥離が増大する。
燃料剥離の増大は、前記の通り噴霧の微粒化悪化、温度・雰囲気変化時の流量特性変化が大きくなる問題が発生する。旋回流れを形成して微粒化するタイプのプレートには、従来のプレートとは異なり旋回室へ接続される流路が存在するため、開口部の下端側、プレートの流路の入口付近で流路断面積が急激に小さくなる。そのため、開口部下端側付近おける燃料の剥離は、特に旋回流れを形成して微粒化するタイプのプレートにおいて、温度・雰囲気変化による流量特性変化、噴霧の微粒化に対し大きな影響を与える要素となっており、可能な限り抑制するべき課題となっている。
また、特許文献３においても、更なる燃料噴霧の微粒化が図れれば好ましい。

本願は、上記のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、燃料の微粒化を促進することを目的とするものである。

本願に開示される燃料噴射弁は、弁座を開閉する弁体、前記弁座の前記弁体と反対の側に配設され前記弁体と前記弁座の弁座シート部との間を流れる燃料が通るプレート流路部とこのプレート流路部の下流側の先端部に燃料噴出用の噴孔とが設けられたプレートを備え、前記弁体と前記弁座シート部との間を通った燃料が前記弁座の下流端の開口部を経て前記プレート流路部に至って前記噴孔から噴出される燃料噴射弁であって、
前記弁座シート部は、上流側の円錐状のシート面と、前記上流側のシート面の下流側端と接続部で連続的に接続された下流側の円錐状のテーパ面とで構成され、
前記シート面と前記弁座の中心軸とのなす角をα、前記テーパ面と前記中心軸とのなす角をβとしたときに、α＞βを満たし、更に、前記テーパ面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点Ｙが前記弁座の前記開口部の下流側端面と前記弁座の中心軸との交点Ｗより下流側に位置するように、前記テーパ面が形成され、
前記プレートの前記弁座の側の端面には、
前記開口部に対向し前記開口部に連通するプレート中央部と、
前記プレート中央部に連通し前記プレート中央部から径方向外側に湾曲して延在する複数のプレート流路部と、
前記プレート流路部の各々の径方向先端部に位置し、前記開口部から前記プレート中央部に供給され前記プレート流路部を通る燃料を旋回流とする旋回室とが形成され、
前記旋回室の各々の底部に前記噴孔が開口し、
前記交点Ｙが前記プレート流路部の溝深さＨの範囲内に位置し、
前記弁座の前記シート面から前記テーパ面に沿って流れ、前記開口部から前記プレート中央部に供給され前記プレート流路部を通る燃料が前記旋回室の中で旋回しながら前記噴孔から外部へ噴射されることにより、
燃料の微粒化を促進することができるものである。

本願に開示される燃料噴射弁の弁装置によれば、弁座シート部は、上流側の円錐状のシート面と、前記上流側のシート面の下流側端と接続部で連続的に接続された下流側の円錐状のテーパ面とで構成され、前記シート面と前記弁座の中心軸とのなす角をα、前記テーパ面と前記中心軸とのなす角をβとしたときに、α＞βを満たし、更に、前記テーパ面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点Ｙが前記弁座の前記開口部の中央部より下流側に位置するように、前記テーパ面が形成されていることから、燃料の微粒化を促進することができ、更に、テーパ面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点Ｙが前記弁座の前記開口部の下流側端面と前記弁座の中心軸との交点Ｗより下流側に位置し且つ前記プレート流路部の溝深さＨの範囲内に位置しているので、開口部からプレート流路部へ向かう燃料の流れの鉛直下方成分が抑制され、また、プレート流路部底面に沿って内径側方向に進んでプレート中央部で衝突し外径側に方向を転じる燃料の流れが抑制され、よって、プレート中央部からプレート流路部へ向かう燃料の流れの水平方向成分が強化され、よって、開口部下端部付近の流れ急変部における剥離が抑制され、しかも開口部からプレート中央部に至る燃料の流れの経路が短縮され、これら流路中の剥離抑制、経路短縮により、また、燃料は湾曲して延在するプレート流路部に沿って湾曲しながら旋回室内で旋回することにより、流体のエネルギー損失が抑制されることで、噴孔の直上部での燃料速度が向上し、より微粒化が促進される。

本願の実施の形態１を示す図で、燃料噴射弁の全体構造の一例を縦断面で示す縦断側面図である。 本願の実施の形態１を示す図で、図１における弁体先端部の弁座およびプレートを拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態１を示す図で、図２ＡにおけるＡ－Ａ線から矢印方向に見たプレートの平面図で、燃料の旋回流れを点線矢印で例示してある。 本願の実施の形態１を示す図で、図２Ａにおける弁座およびプレートの左半分の部分を更に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態１を示す図で、図３Ａとは異なる例を示す図であって図２Ａにおける弁座およびプレートの左半分の部分を更に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態２を示す図で、弁座およびプレートの左半分の部分を図３Ａおよび図３Ｂと同等に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態３を示す図で、弁座およびプレートの左半分の部分を図３Ａおよび図３Ｂと同等に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態４を示す図で、弁座およびプレートの左半分の部分を図３Ａおよび図３Ｂと同等に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態４を示す図で、図６Ａとは異なる例を示す図であって、弁座およびプレートの左半分の部分を図３Ａおよび図３Ｂと同等に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。 本願の実施の形態５を示す図で、弁座およびプレートの左半分の部分を図３Ａおよび図３Ｂと同等に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図である。

以下、本願の燃料噴射弁を、自動車の内燃機関などへの燃料供給に使用される燃料噴射弁に適用して燃料の噴霧特性の微粒化の促進、旋回流れ形成用のプレートのレイアウト性を確保しつつ、弁漏れ量の低減、燃料キャビティ容積の縮小を達成しながらも、燃料の微粒化悪化、温度・雰囲気変化時の流量特性変化を抑制する燃料噴射弁の各種事例を、実施の形態１から５により説明する。なお、実施の形態１から５において、燃料の流れ方向における下流側を単に「下流側」、燃料の流れ方向における上流側を単に「上流側」と記し、また、燃料の流路における燃料の流れと直交する断面の面積を単に「流路断面積」と記す。また、実施の形態１から５の事例を図示する図１から７において、同一符号は同一または相当部分を示す。

実施の形態１．
以下、本願の実施の形態１を図１、図２Ａ、図２Ｂ，図３Ａ、および図３Ｂに基づいて説明する。

図１に実施例１の燃料噴射弁の全体構造の一例を縦断面で示す。
図１において、燃料噴射弁１は、ソレノイド装置４と、磁気回路のヨーク部分であるハウジング５と、磁気回路の固定鉄心部分であるコア６と、コイル７と、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア８と、弁装置９とで構成されている。
弁装置９は、弁体１０と、弁ホルダー１１と、弁座１２、とで構成されている。
弁ホルダー１１は、コア６の外径部に圧入後、コア６の外径部に溶接されている。
アマチュア８は、弁体１０に圧入後、弁体１０に溶接されている。
弁座１２の下流側（燃料の流れ方向における下流側）に、プレート１３が、溶接部５０で結合されている。弁座１２とプレート１３とは溶接部５０で結合されて一体構造となっている。
一体構造となった弁座１２およびプレート１３は、弁ホルダー１１の内部に取り付けられている。
プレート１３には、燃料の旋回流を発生させるための複数個（本例では４個）のプレート流路部１３ｂが、プレート中央部１３ａから放射状に設けられている。各プレート流路部１３ｂの先端部分に旋回室１３ｃが形成されており、各旋回室１３ｃの中央部に、プレート１３の板厚方向に貫通する噴孔１４設けられている。
燃料噴射弁１のコア６の、図１において上端から供給された燃料は、コア６内および弁体１０内を通って、各噴孔１４から、微粒化された燃料が噴霧される。
換言すれば、前述の実施の形態１は、弁座１２を開閉する弁体１０、弁座１２の弁体１０と反対の側に配設され弁体１０と弁座１２の弁座シート部１２ａとの間を流れる燃料が通るプレート流路部１３ｂとこのプレート流路部１３ｂの下流側の先端部に燃料噴出用の噴孔１４とが設けられたプレート１３を備え、弁体１０と弁座シート部１２ａとの間を通った燃料が弁座１２の下流端の開口部１２ｄを経てプレート流路部１３ｂに至って噴孔１４から噴出される燃料噴射弁であって、
弁座シート部１２ａは、上流側の円錐状のシート面１２ｂと、上流側のシート面１２ｂの下流側端と接続部で連続的に接続された下流側の円錐状のテーパ面１２ｃとで構成され、
シート面１２ｂと弁座１２の中心軸caとのなす角をα、テーパ面１２ｃと中心軸caとのなす角をβとしたときに、α＞βを満たし、更に、テーパ面１２ｃを下流側へ延長した仮想円錐の頂点と中心軸caとの交点Ｙが弁座１２の開口部１２ｄの中央部より下流側に位置するように、テーパ面１２ｃが形成され、
プレート１３の弁座１２の側の端面には、開口部１２ｄに対向し開口部１２ｄに連通するプレート中央部１３ａと、プレート中央部１３ａに連通しプレート中央部１３ａから径方向外側に湾曲して延在する複数のプレート流路部１３ｂと、プレート流路部１３ｂの各々の径方向先端部に位置し、開口部１２ｄからプレート中央部１３ａに供給されプレート流路部１３ｂを通る燃料を旋回流とする旋回室１３ｃとが形成され、
旋回室１３ｃの各々の底部に噴孔１４が開口し、弁座１２のシート面１２ｂからテーパ面１２ｃに沿って流れ、弁座１２の開口部１２ｄからプレート１３のプレート中央部１３ａに供給され各プレート流路部１３ｂに均等に分散して流れる燃料が各旋回室１３ｃの中で旋回しながら噴孔１４から外部へ噴射され、その結果、燃料の微粒化が促進されるものである。

次に動作について説明する。
内燃機関の制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁のコイル７に電流が通電され、アマチュア８、コア６、ハウジング５、および弁ホルダー１１で構成される磁気回路に磁束が発生する。前記磁気回路に磁束が発生すると、アマチュア８はコア６側へ吸引され、アマチュア８と一体構造である弁体１０のボール１５が弁座シート部１２ａから離れてボール１５と弁座シート部１２ａとの間に隙間が形成される。燃料は、弁体１０先端部に溶接されたボール１５の面取部１５ａから弁座シート部１２ａと弁体１０のボール１５との間に形成された前記隙間を通って、噴孔１４から、内燃機関の吸気ポート内に、微粒化された燃料が噴射される。
次に内燃機関の制御装置より燃料噴射弁の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル７の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して弁体１０を閉弁方向に押している圧縮ばね１６により弁体１０と弁座シート部１２ａとの間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。
弁体１０は、アマチュア摺動部８ａで弁ホルダー１１のガイド部と摺動し、開弁状態ではアマチュア上面８ｂがコア６の下面と当接する。

図１における弁体先端部の弁座およびプレートを拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図が図２Ａに例示され、図２ＡにおけるＡ－Ａ線から矢印方向に見たプレートの平面図が図２Ｂに例示されている。
燃料の旋回流れによる微粒化を実現するために、図２Ａおよび図２Ｂに例示のように、プレート１３には、弁座１２の開口部１２ｄと連通するプレート中央部１３ａ、複数の溝型のプレート流路部１３ｂ、および噴孔１４を含む旋回室１３ｃが、それぞれ連通した状態に配設されている。
旋回室１３ｃに流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら噴孔１４へ流れ込み、旋回流れを生じながら噴孔１４へ流れ込んだ燃料は噴孔１４の内部においても保たれることにより、噴孔１４の内壁に沿った燃料の薄い液膜が形成され、この形成された薄い液膜の燃料が、噴孔１４から中空円錐状に噴射されることにより燃料の微粒化が促進されるように構成されている。

図２Ａにおける弁座１２およびプレート１３の左半分の部分を更に拡大して縦断面で例示すると共に燃料の流れを一点鎖線で例示する縦断側面図が図３Ａに例示されている。
図３Ａの事例では、弁座１２の弁座シート部１２ａにおける上流側のシート面１２ｂの下流側にテーパ面１２ｃが設けられていることにより、弁座シート部１２ａに高速で流入しシート面１２ｂに沿って流れる燃料が、テーパ面１２ｃにおいてシート面１２ｂとの接触により発生する流体摩擦が有効に減じられる。
また、「弁座１２の軸心に対するシート面１２ｂの角度α＞テーパ面１２ｃの角度β」となるように構成されていることから、開口部１２ｄの上端部１９における燃料剥離の抑制効果が得られる。
さらに、テーパ面１２ｃを下流側への延長した仮想円錐の頂点と、弁体１０、弁座１２、およびプレート１３の中心軸ｃａとの交点Ｙが、弁座１２の下流側端面（プレート１３の上流側）と中心軸ｃａとの交点Ｗよりも下流側に位置する構成となっている。

交点Ｙが交点Ｗよりも上流側に位置する場合の構成の例を図３Ｂに示す。
図３Ｂの場合、テーパ面１２ｃを通過した燃料の主な流れが、開口部１２ｄ内で衝突してからプレート中央部１３ａを経由し、プレート流路部１３ｂに至る経路となる。
図３Ｂに対し、本願の一実施形態である図３Ａでは、燃料は、テーパ面１２ｃを通過し、開口部１２ｄを通過した後に、プレート中央部１３ａで衝突し、プレート流路部１３ｂへ向かう構成となっている。このような構成であるので、開口部１２ｄの流れ急変部１７に着目すると、図３Ａの構造とすることにより、開口部１２ｄからプレート流路部１３ｂへ向かう燃料の流れの鉛直下方成分が抑制され、プレート中央部１３ａからプレート流路部１３ｂへ向かう燃料の流れの水平方向成分が強化される。これによって、開口部下端部付近の流れ急変部１７における剥離が抑制されるほか、開口部１２ｄからプレート中央部１３ａに至る燃料の流れの経路が短縮される効果も得られる。
以上の構成によって、流路中の剥離抑制、経路短縮により流体のエネルギー損失が抑制されることで、噴孔１４の直上部での燃料速度の向上により微粒化が促進されると共に、流路内の減圧沸騰による気泡の発生が抑制され、温度・雰囲気変化による流量特性変化が抑制される。
実際の製品においては、弁座１２とプレート１３との組付け上のバラつきが存在するため、開口部１２ｄから各プレート流路部１３ｂへの流れ込み方は個体ごとに異なり、剥離の度合いも異なる。
前記流れ急変部１７は、流路内の流路断面積が急速に縮小する箇所であり、同箇所における剥離の度合いのばらつきは、燃料噴霧の微粒化レベル、静的流量のばらつきに大きく影響する。
よって、前記流れ急変部１７における燃料の剥離抑制は、噴霧の微粒化レベル、静的流量のばらつきを低減する効果も得られる。
そのほか、燃料をシールするシート面１２ｂは、研削により加工することが想定されるが、径が小さい箇所は研削時の周速が小さく、加工時間が長くなるため生産性が低い。そこで、本実施の形態のように、弁座１２のシート面１２ｂの下流側にテーパ面１２ｃを設けることで、シート面１２ｂの上流側の加工範囲が比較的径の大きい範囲とすることが可能となり、生産性も向上する。
また、中心軸に対するシート面１２ｂの角度αとテーパ面１２ｃの角度βとの角度差を２０°以下に規定することで、シート面１２ｂとテーパ面１２ｃの接続部２０における燃料の剥離を更に抑制している。これにより、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

前述の実施の形態１の技術的特徴は次の通りである。
弁座を開閉するための弁体を有し、制御装置より動作信号を受けて前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁体と弁座シート部の間を通過後、弁座下流側の弁座開口部に装着された噴孔プレートに設けられた複数の噴孔から噴射される燃料噴射弁であって、前記プレートの上流側端面には、前記弁座開口部の径方向外側に複数配置された旋回室、前記弁座開口部と接続する中央部、燃料流れを前記中央部から各旋回室に案内する通路部、
また各旋回室に開口し燃料を外部へ噴射する前記噴孔部を有し、前記弁座は、下流に向けて径が縮小する円錐状のシート面と、前記シート面の下流側にシート面と接続するテーパ面を有し、前記テーパ面の下流側に円筒状の開口部を有しており、シート面と弁座の中心軸のなす角をα、前記テーパ面と前記中心軸のなす角をβとした時にα＞βを満たし、前記テーパ面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と中心軸との交点Ｙが、前記弁座の下流側端面の水平方向断面と前記中心軸の交点Ｗよりも下流側に位置する燃料噴射弁であり、また、前記弁座は、α－β≦２０°を満たす構造である。

前述の実施の形態１の効果は次の通りである。
シート面の下流側にテーパ面を設けることで、シート部から高速で流出し、シート面に沿って流れる燃料が、シート面との接触により発生する流体摩擦を有効に減じている。
また、中心軸に対するシート面の角度＞テーパ面の角度としていることから、開口部上端における燃料の剥離を抑制している。
さらに、テーパ面を下流側への延長した仮想円錐の頂点と中心軸との交点が、弁座の下流側端面の水平方向断面と中心軸の交点よりも下流側に位置する構成となっており、上流側に位置する場合に対して、テーパ面を通過した主な流れの衝突位置がバルブシート開口部からプレート中央部となり、バルブシート開口部からプレート流路部へ向かう鉛直下方成分が抑制され、プレート中央部からプレート流路部へ向かう水平方向成分が強化される。これによって、開口部下端部から各通路部へ向かう流れ急変部での流れの剥離が抑制されるほか、開口部からプレート流路部に至る経路が短縮される効果も得られる。
以上によって、流路中の剥離抑制、経路短縮により流体のエネルギー損失が抑制されることで、噴孔直上部での燃料速度が向上し微粒化が促進されると共に、流路内の減圧沸騰による気泡の発生が抑制され、温度・雰囲気変化による流量特性変化が抑制される。
前記流れ急変部における燃料の剥離抑制は、噴霧の微粒化レベル、静的流量のばらつきを低減する効果も得られる。
そのほか、燃料をシールするシート面は、研削により加工することが想定されるが、径が小さい箇所は周速が小さく、加工時間が長くなるため生産性が著しく低くなる。そこで、本形状のようにテーパ部を設けることで、シート面の加工範囲が比較的径の大きい箇所のみとすることが可能となり、生産性も向上する。
また、中心軸に対するシート面の角度とテーパ面の角度との角度差を２０°以下と規定することで、シート面からテーパ面の接続部における燃料の剥離を抑制している。これにより、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

実施の形態２．
本実施の形態２では、図４に示すように、弁座シート部１２ａにおける上流側のシート面１２ｂの燃料の流れ方向の長さをＬ、テーパ面１２ｃの燃料の流れ方向の長さＭ、とした場合、Ｌ≦Ｍとすることで、弁座シート部１２ａの流路断面積は、シート面長さＬ＞テーパ面長さＭの場合よりも早期に拡大されることとなり、上流側のシート面１２ｂとの接触により発生する流体摩擦が、接続部２０より下流側のテーパ面１２ｃの部分で効果的に低減される。従って、更なる燃料噴霧の微粒化促進効果が得られる。
また、流路断面積の早期拡大により、燃料の開口部上端部（開口部１２ｄの上流側端部）１９に到達する際の速度が低下するため、同箇所における燃料の剥離が更に効果的に抑制される。
さらに、テーパ面１２ｃに沿った燃料流れの割合が増加することから、プレート中央部１３ａにおける燃料の衝突が強化され、各プレート流路部１３ｂへ向かう燃料の水平方向流れ１８が強化される。
従って、流れ急変部１７（開口部１２ｄの下流側端部）における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

前述の実施の形態２の技術的特徴は次の通りである。
シート部からテーパ面上流側端部までの距離であるシート面長さと、テーパ面の距離を規定しており、シート面長さ≦テーパ面長さとしている。

前述の実施の形態２の効果は次の通りである。
前述の実施の形態２の技術的特徴により、シート部通過後の流体通路面積は、シート面長さ＞テーパ面長さの場合よりも早期に拡大されることとなり、燃料のシート面との接触により発生する流体摩擦が更に効果的に低減される。従って、更なる燃料噴霧の微粒化促進効果が得られる。また、流体通路面積の早期拡大により、開口部上端部に到達する際の速度が低下するため、同箇所における燃料の剥離が更に効果的に抑制される。
さらに、テーパ面に沿った燃料流れの割合が増加することから、プレート中央部における衝突が強化され、各通路部へ向かう水平方向流れが強化される。
従って、流れ急変部における剥離も抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

実施の形態３．
本実施の形態３では、図５に示すように、上流側のシート面１２ｂを下流側へ延長した仮想円錐の頂点と弁座１２の中心軸ｃａとの交点Ｚと前記交点Ｙとの間の最短距離をＸとし、プレート中央部１３ａの溝深さＨと前記最短距離Ｘとがオーバーラップするオーバーラップ量をＶとした場合、Ｖ≧０．６Ｘとなるように構成することで、テーパ面１２ｃからの燃料流れの多くはプレート中央部１３ａの付近で衝突することとなり、各プレート流路部１３ｂ（図２Ｂ参照）へ向かう水平方向流れ１８が強化される。
更に、前記オーバーラップ量Ｖとプレート溝深さＨとの関係が、Ｖ≧０．８Ｈとなるように構成することで、プレート中央部１３ａにおいては、中心軸ｃａにおける下流側方向への燃料流れ成分が抑制され、各プレート流路部１３ｂへ向かう水平方向流れ１８がより強化される。従って、流れ急変部１７における燃料の剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が更に促進される。

前述の実施の形態３の技術的特徴は次の通りである。
上流側のシート面の延長線の交点Ｚと、テーパ面の延長線の交点Ｙとの間が、プレート中央部の溝深さＨとオーバーラップする量Ｖを規定している。また、前記オーバーラップ量Ｖとプレート中央部の溝深さＨとの関係を規定している。

前述の実施の形態３の効果は次の通りである。
上流側のシート面の延長線の交点Ｚと、テーパ面の延長線の交点Ｙとの間が、プレート中央部の溝深さＨとオーバーラップする量Ｖを規定していることにより、テーパ面からの燃料流れの多くはプレート中央部付近で衝突することとなり、各通路部へ向かう水平方向流れが強化される。従って、流れ急変部における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。
また、前記オーバーラップ量Ｖとプレート中央部の溝深さＨとの関係を規定していることにより、プレート中央部においては、鉛直下方方向への燃料流れ成分が抑制され、各通路部へ向かう水平方向流れがより強化される。従って、流れ急変部における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

実施の形態４．
例えば図６Ｂの事例で示すように、前記交点Ｙが、プレート流路部１３ｂの底面であるプレート流路部底面１３ｄよりも下流側に位置する場合、燃料は、テーパ面１２ｃを通過しプレート流路部底面１３ｄに沿って内径側方向に進み、プレート中央部１３ａで衝突し外径側に方向を転じる流れ１８ｂが発生する。
これに対して、図６Ａの事例のように、前記交点Ｙがプレート中央部１３ａ内に位置することで、前記の外径側に方向を転じる流れ１８ｂが抑制され、燃料は、テーパ面１２ｃを通過後、プレート中央部１３ａで衝突し、各プレート流路部１３ｂへ向かう水平方向流れ１８が強化される。これによって、流体の経路短縮によりエネルギー損失が低減され、また前記流れ急変部１７における燃料剥離が抑制される。従って、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

前述の実施の形態４の技術的特徴は次の通りである。
テーパ面の延長線の交点がプレート中央部内に位置することを規定している。これによって、テーパ面を通過しプレート流路部底面に沿って内径側方向に進み、プレート中央部で衝突し外径側に方向を転じる流れが抑制されることとなり、流体の経路短縮によるエネルギー損失低減により各通路部への水平方向流れが強化される。

前述の実施の形態４の効果は次の通りである。
前述の実施の形態４の技術的特徴により、流れ急変部における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が促進される。

実施の形態５．
本実施の形態５は、図７に示すように、前記交点Ｚがプレート中央部１３ａ内に位置することを規定している。これによって、シート面１２ｂおよびテーパ面１２ｃからの主な燃料流れは、ほぼプレート中央部１３ａ内で衝突することとなり、各プレート流路部１３ｂへ向かう水平方向流れ１８がより強化される。従って、流れ急変部１７における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が一層促進される。

前述の実施の形態５の技術的特徴は次の通りである。
シート面の延長線の交点がプレート中央部内に位置することを規定している。

前述の実施の形態５の効果は次の通りである。
前述の実施の形態５の技術的特徴により、シート面およびテーパ面からの主な燃料流れはほぼプレート中央部付近で衝突することとなり、各通路部へ向かう水平方向流れがより強化される。従って、流れ急変部における剥離が抑制され、前述のように燃料噴霧の微粒化、温度・雰囲気変化による流量特性変化抑制効果が更に促進される。

なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

１ 燃料噴射弁、４ ソレノイド装置、５ ハウジング、６ コア、７ コイル、８ アマチュア、８ａ アマチュア摺動部、８ｂ アマチュア上面、９ 弁装置、１０ 弁体、１１ 弁ホルダー、１２ 弁座、１２ａ 弁座シート部、１２ｂ シート面、１２ｃ テーパ面、１２ｄ 開口部、１３ プレート、１３ａ プレート中央部、１３ｂ プレート流路部、１３ｃ 旋回室、１３ｄ プレート流路部底面、１４ 噴孔、１５ ボール、１５ａ 面取部、１６ 圧縮ばね、１７ 流れ急変部、１８ 水平方向流れ、１８ｂ 外径側に方向を転じる流れ、１９ 開口部上端部、２０ 接続部、５０ 溶接部、ｃａ 中心軸、Ｈ 溝深さ、Ｌ シート面長さ、Ｍ テーパ面長さ、Ｖ オーバーラップ量、Ｗ 交点、Ｘ 最短距離、Ｙ 交点、Ｚ 交点、α 角度、β 角度。

Claims (6)

1. 弁座を開閉する弁体、前記弁座の前記弁体と反対の側に配設され前記弁体と前記弁座の弁座シート部との間を流れる燃料が通るプレート流路部とこのプレート流路部の下流側の先端部に燃料噴出用の噴孔とが設けられたプレートを備え、前記弁体と前記弁座シート部との間を通った燃料が前記弁座の下流端の開口部を経て前記プレート流路部に至って前記噴孔から噴出される燃料噴射弁であって、
   前記弁座シート部は、上流側の円錐状のシート面と、前記上流側のシート面の下流側端と接続部で連続的に接続された下流側の円錐状のテーパ面とで構成され、
   前記シート面と前記弁座の中心軸とのなす角をα、前記テーパ面と前記中心軸とのなす角をβとしたときに、α＞βを満たし、更に、前記テーパ面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点Ｙが前記弁座の前記開口部の下流側端面と前記弁座の中心軸との交点Ｗより下流側に位置するように、前記テーパ面が形成され、
   前記プレートの前記弁座の側の端面には、
   前記開口部に対向し前記開口部に連通するプレート中央部と、
   前記プレート中央部に連通し前記プレート中央部から径方向外側に湾曲して延在する複数のプレート流路部と、
   前記プレート流路部の各々の径方向先端部に位置し、前記開口部から前記プレート中央部に供給され前記プレート流路部を通る燃料を旋回流とする旋回室とが形成され、
   前記旋回室の各々の底部に前記噴孔が開口し、
   前記交点Ｙが前記プレート流路部の溝深さＨの範囲内に位置し、
   前記弁座の前記シート面から前記テーパ面に沿って流れ、前記開口部から前記プレート中央部に供給され前記プレート流路部を通る燃料が前記旋回室の中で旋回しながら前記噴孔から外部へ噴射される
   ことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記角αと前記角βとの関係が、α－β≦２０°を満たし、前記弁座の下流側端面の前記中心軸との交点Ｗよりも前記交点Ｙが下流側に位置する
   ことを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
3. 前記シート面の上流側端部から前記テーパ面の上流側端部までの最短距離であるシート面長さをＬ、前記テーパ面の上流側端部から前記開口部までの最短距離であるテーパ面長さをＭとしたとき、Ｌ≦Ｍを満たす
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 前記シート面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点をＺとし、前記交点Ｚと前記交点Ｙとの最短距離を最短距離Ｘ、前記中心軸の位置における最短距離Ｘと前記プレート流路部の溝深さＨとのオーバーラップの量をオーバーラップ量Ｖとしたとき、前記オーバーラップ量Ｖと前記最短距離Ｘとの関係が、Ｖ≧０．６Ｘを満たす
   ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記シート面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点をＺとし、前記交点Ｚと前記交点Ｙとの最短距離を最短距離Ｘ、前記中心軸の位置における最短距離Ｘと前記プレート流路部の溝深さＨとのオーバーラップの量をオーバーラップ量Ｖとしたとき、前記オーバーラップ量Ｖと前記溝深さＨとの関係が、Ｖ≧０．８Ｈを満たす
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記シート面を下流側へ延長した仮想円錐の頂点と前記中心軸との交点Ｚが、前記プレート流路部の溝深さＨの範囲内に位置していることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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