(57)【要約】  燃焼室内の構造物への燃料の付着を抑制しつつ燃焼室内における燃料の分散性を向上させ、燃焼室における燃料の燃焼状態を改善し燃費の向上や不完全燃焼の抑制を図る。そのため、シート部２２に囲まれた複数の燃料噴射孔１−６を備えた燃料噴射弁において、燃料噴射孔１−６は、ペネトレーションがそれぞれ異なっていて、ペネトレーションが最も長い少なくとも１つの高圧の燃料噴射孔１と燃料噴射孔１を除く低圧の燃料噴射孔２−６とを含んでおり、隣接する燃料噴射孔同士の各入口間距離のうち、燃料噴射孔１とこれに隣接する燃料噴射孔２，３との入口間距離ｄ１２が最も広くしてある。
2019116816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃料噴射孔を持つボディ、及び前記ボディに着座するシート部が前記複数の燃料噴射孔を囲む環状に形成された弁体を備え、
前記複数の燃料噴射孔は、ペネトレーションがそれぞれ異なっていて、ペネトレーションが最も長い少なくとも１つの高圧燃料噴射孔と前記高圧燃料噴射孔を除く複数の低圧燃料噴射孔とを含んでおり、
隣接する燃料噴射孔同士の各入口間距離のうち、前記高圧燃料噴射孔と前記高圧燃料噴射孔に隣接する低圧燃料噴射孔との入口間距離が最も広くしてある燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１の燃料噴射弁において、前記弁体により開閉される隙間流路の断面積が前記複数の燃料噴射孔の入口面積の総和よりも大きい燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１の燃料噴射弁において、前記高圧燃料噴射孔が、入口から出口に向かって流路断面積が小さくなるテーパ状に形成されている、又は入口から出口にかけて同一断面積の円筒状に形成されている燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１の燃料噴射弁において、前記高圧燃料噴射孔から最も遠い位置関係にある低圧燃料噴射孔が、入口から出口に向かって流路断面積が大きくなるテーパ状に形成されている、又は入口から出口にかけて同一断面積の円筒状に形成されている燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１の燃料噴射弁において、前記高圧燃料噴射孔と隣接するものを除く前記低圧燃料噴射孔が、入口から出口に向かって流路断面積が大きくなるテーパ状に形成されている、又は入口から出口にかけて同一断面積の円筒状に形成されている燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１の燃料噴射弁において、前記高圧燃料噴射孔の入口のエッジをＲ形状とした燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１の燃料噴射弁において、前記高圧燃料噴射孔が、段差状の絞り部を備えている燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項１の燃料噴射弁において、内燃機関に設置された状態で、いずれの低圧燃料噴射孔の中心線よりも前記高圧燃料噴射孔の中心線が点火プラグの先端部の近くを通るように形成されている燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項１の燃料噴射弁において、内燃機関に設置された状態で、前記高圧燃料噴射孔と最も遠い位置関係にある燃料噴射孔がピストンを指向するように形成されている燃料噴射弁。
【請求項１０】
請求項１の燃料噴射弁において、燃焼室に向かって下側に傾斜した姿勢で内燃機関のシリンダの外周部に設置され、前記高圧燃料噴射孔の噴霧燃料が最も点火プラグの近くを通過するように構成されている燃料噴射弁。
【請求項１１】
請求項１の燃料噴射弁において、吸気弁と排気弁の間に位置して前記吸気弁から燃焼室に吸入される空気流に沿って燃料を噴射するように内燃機関のシリンダの上部に設置される燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に設置される燃料噴射弁は燃焼室に燃料を直接噴射するものである。燃料噴射弁には複数の燃料噴射孔を備えたものがあるが、特許文献１に記載されたものは、各燃料噴射孔の燃料の噴射長を均一にして微粒化のばらつきの抑制を図った例である。【０００３】
燃焼室の壁面、点火プラグやピストン等に燃料が付着することによって燃費や燃焼状態に悪影響を及ぼす場合がある。内燃機関の負荷に応じた燃料噴射量の変化、燃焼室の温度や圧力によって燃焼室における噴霧燃料の広がり方が異なる。例えば燃焼室の圧力が大気圧よりも低い場合、燃料の沸点が下がって噴霧燃料が広がり易くなり、燃焼室内における燃料噴射弁からの噴霧燃料の最長到達距離で定義されるペネトレーション（燃料噴射長）の設定は難しくなる。また、燃料や燃焼室の温度が高い場合、燃料の気化が促進されて噴霧燃料の貫徹力が低下し、燃焼室全体に燃料が行き渡り難くなる。【０００４】
それに対し、特許文献２には、流入口の開口面積に対して流出口の開口面積が大きな第１噴孔の環状列と流入口の開口面積に対して流出口の開口面積が小さな第２噴孔の環状列を備えた燃料噴射弁が提唱されている。この燃料噴射弁によれば、第１噴口のみを開いた状態と第１噴孔及び第２噴孔を開いた状態とをエンジンの運転条件に応じて切り換えることで、場面によってペネトレーションが変更できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−６８１２５号公報
【０００６】
【特許文献２】特開２００９−６２９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２の燃料噴射弁では、場面に応じてペネトレーションを変更することはできるが、第１噴孔同士又は第２噴孔同士のペネトレーションに差はない。従って、同じ環状列に所属する各噴孔からは同様に燃料が噴射されることとなる。しかし、燃焼室内の構造物への燃料の付着を抑制しつつ燃焼室に燃料をなるべく均一に分散させる観点では、各燃料噴射孔の適当なペネトレーションは噴射方向毎に異なる。【０００８】
本発明は、燃焼室内の構造物への燃料の付着を抑制しつつ燃焼室内における燃料の分散性を向上させ、燃焼室における燃料の燃焼状態を改善し燃費の向上や不完全燃焼の抑制を図ることができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複数の燃料噴射孔を有する燃料噴射弁において隣接する燃料噴射孔の入口間距離に差を付けることで燃料噴射孔毎に噴霧燃料のペネトレーションを調整する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃焼室内の構造物への燃料の付着を抑制しつつ燃焼室内における燃料の分散性を向上させ、燃焼室における燃料の燃焼状態を改善し燃費の向上や不完全燃焼の抑制を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の一例の概略構成を表す断面図
【図２】図１の燃料噴射弁に備えられたノズルチップの一例の要部を弁体側から見た図
【図３】図２中のIII−III線による矢視断面図
【図４】図１の燃料噴射弁に備えられたノズルチップの他の例の要部を弁体側から見た図
【図５】図１の燃料噴射弁を装着した内燃機関の模式図
【図６】図４の燃料噴射弁を装着した内燃機関の模式図
【図７】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図
【図８】図７中のVIII−VIII線による矢視断面図
【図９】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図
【図１０】図７中のX-X線による矢視断面図
【図１１】本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図
【図１２】図１１中のXII−XII線による矢視断面図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に図面を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例】
【００１３】
本発明の実施例について図を用いて説明する。【００１４】
（第１実施形態）
−燃料噴射弁−
図１は本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁の一例の概略構成を表す断面図である。
同図に示した燃料噴射弁１００は、ボディ１０、弁体２０、スプリング３０、ソレノイド４０等を備えている。【００１５】
ボディ１０は燃料噴射弁１００の弁本体であり、ノズルホルダ１１、コア１２、ハウジング１３、ガイド１５，１６、ノズルチップ１７等で構成されている。ノズルホルダ１１は筒状の部材であり、アンカー１４、ガイド１５，１６、ノズルチップ１７を内包し、コア１２の先端側（同図中の下側）に収容され装着されている。ガイド１５はノズルホルダ１１の基部側（同図中の上側）に装着されている。アンカー１４はガイド１５に対してコア１２側に配置され、ガイド１５との間にスプリング１８を介在させてノズルホルダ１１に挿入されている。ガイド１６はノズルホルダ１１の先端側（同図中の下側）に収容され装着されている。ノズルチップ１７は複数の燃料噴射孔（後述）を持つ燃料噴射部であり、ノズルホルダ１１の先端に装着されている。ソレノイド４０はコア１２の外周に設けられていて、コア１２及びソレノイド４０の外周をハウジング１３が包囲している。コア１２には燃料通路１９が設けられており、高圧燃料ポンプ（不図示）からの燃料が燃料通路１９を流れ、更にノズルホルダ１１の中空部を通ってノズルチップ１７から噴射される。【００１６】
弁体２０はノズルホルダ１１に収容され、ガイド１５，１６により弁体２０が摺動可能に保持されている。弁体２０の基部側（コア１２側）には上記のアンカー１４が装着されている。スプリング３０はコア１２の燃料通路１９に収容されていて、弁体２０とアジャスタピン２１との間に介在している。アジャスタピン２１は燃料通路１９の内部でスプリング３０の伸縮方向に位置調整ができるようにコア１２に装着されていて、スプリング３０の基端（図中の上端）を拘束すると共にスプリング３０の復元力（伸長力）を調整している。スプリング３０の復元力で弁体２０とノズルチップ１７の互いのシート部２２が着座することによってノズルチップ１７の燃料噴射孔（後述）が閉止されている。そして、駆動回路（不図示）から供給される電流がソレノイド４０に流れると、コア１２が励磁されて磁気吸引力を発生させ、スプリング３０の復元力に抗してアンカー１４を吸引する。
このアンカー１４の移動に伴って弁体２０がガイド１５，１６にガイドされつつ移動してノズルチップ１７から離れる。これによりノズルチップ１７の複数の燃料噴射孔（不図示）が一斉に開き、高圧燃料ポンプによって加圧された燃料が燃料噴射孔から噴出する。【００１７】
−燃料噴射孔−
図２は図１の燃料噴射弁に備えられたノズルチップの一例の要部を弁体側から見た図、図３は図２中のIII−III線による矢視断面図である。図２及び図３に示したように、ボディ１０を構成するノズルチップ１７には、複数（本例では６つ）の燃料噴射孔１−６が設けられている。前述したシート部２２は、弁体２０とボディ１０を構成するノズルチップ１７との互いの対向部に設けられている。シート部２２は、例えばコア１２側から見るとノズルチップ１７に設けた全ての燃料噴射孔１−６の各入口１ａ−６ａをまとめて囲むように環状に形成されている（図２）。上記のように弁体２０のシート部２２がノズルチップ１７のシート部２２から離れたり着座したりすることで、複数の燃料噴射孔が同時に開閉する構成である。図３において、閉弁時の弁体２０を二点鎖線で、開弁時の弁体２０を破線で表した。【００１８】
このとき、開弁時に弁体２０とノズルチップ１７の互いのシート部２２の間に形成される環状の隙間流路の流路断面積をＳ１とする。この流路断面積Ｓ１は、例えば燃料噴射孔１−６よりも上流側のエリアにおいて弁体２０とノズルチップ１７の互いのシート部２２の距離が最短の位置Ｐ（図３）における流路断面積である。燃料噴射孔１−６の入口１ａ−６ａの面積の総和をＳ２とすると、本実施形態においては、環状の隙間流路の断面積Ｓ１と燃料噴射孔入口面積の総和Ｓ２との間に、Ｓ１＞Ｓ２の関係が成立するように構成されている。【００１９】
燃料噴射孔１−６は直交断面が円形で孔中心線が直線状の貫通孔であるが、入口面積と出口面積の大小関係が調整できる構成である限りにおいて断面形状は変更可能であり、また孔中心線が屈曲又は湾曲した形状に変更しても良い。また本実施形態では６つの燃料噴射孔１−６を備えた場合を例に挙げているが、燃料噴射孔数は変更可能である。但し、燃料噴射孔は少なくとも３つ必要である。【００２０】
本実施形態においては、燃料噴射孔１−６は、ペネトレーションがそれぞれ異なるように構成してある。本実施形態では、燃料噴射孔１が他の燃料噴射孔２−６に比べて燃料噴射圧が高い高圧燃料噴射孔を構成し、ペネトレーションは燃料噴射孔１の噴霧燃料が最も長くなるようにしてある。燃料噴射孔１を除く燃料噴射孔２−６は燃料噴射孔１に比べて燃料噴射圧が低い低圧燃料噴射孔を構成する。これら燃料噴射孔１−６の出口は各々異なる方向を向いており、本実施形態では隣接する燃料噴射孔同士は、出口から燃料噴射方向に伸ばした互いの中心線がノズルチップ１７から遠ざかるにつれて離れるように構成してある。【００２１】
燃料噴射孔１−６は環状に配置されており、図２の図示で最も上に位置する燃料噴射孔１から右回り（時計回り）に、燃料噴射孔１、燃料噴射孔３、燃料噴射孔５、燃料噴射孔６、燃料噴射孔４、燃料噴射孔２の順に並んでいる。燃料噴射孔１−６が形成する環状列は円形でも良いが、必ずしも円形である必要はない。本実施形態では弁体２０側から見てノズルチップ１７の中心を通る同一の直線Ｌ１（図２）上に、燃料噴射孔１，６の入口１ａ，６ａ及び出口１ｂ，６ｂの中心が位置している。燃料噴射孔１−６は直線Ｌについて対称なレイアウトであり、燃料噴射孔２，４は直線Ｌ１を挟んで燃料噴射孔３，５と反対側に位置している。また、燃料噴射孔１−３の入口１ａ−３ａ（及び出口）の中心は、直線Ｌ２を挟んで燃料噴射孔４−６の入口４ａ−６ａ（及び出口）の中心と反対側に位置している。直線Ｌ２はノズルチップ１７の中心で直線Ｌ１に直交する線である。本実施形態では燃料噴射孔１−６で単一の環状列を形成する場合を例に挙げて説明したが、例えば最も内側の第１環状列、その外周を覆う第２環状列…といったように燃料噴射孔の数等に応じて複数の環状列を設けた構成とすることもできる。【００２２】
本実施形態では、高圧燃料噴射孔である燃料噴射孔１は、燃料噴射弁１００を内燃機関に設置した状態で、最も点火プラグの先端の近くを噴霧燃料が通過することを想定した孔である（図５）。従って、燃料噴射孔１の中心線は、低圧燃料噴射孔である燃料噴射孔２−６のいずれの中心線よりも点火プラグの先端部の近くを通るように形成されている。また、燃料噴射孔１と最も遠い位置関係にある燃料噴射孔６が、燃料噴射弁１００を内燃機関に設置した状態でピストンを指向するように形成されている（図５）。【００２３】
なお、本実施形態においては単一の燃料噴射孔１のみを高圧燃料噴射孔とする場合を例示しているが、高圧燃料噴射孔は複数あっても良い。但しその場合には高圧燃料噴射孔は固めて配置し、高圧燃料噴射孔同士は隣接することとする。２つの高圧燃料噴射孔の間に低圧燃料噴射孔は介在しないこととする。【００２４】
−燃料噴射孔のレイアウト−
ここで、各燃料噴射孔の隣接孔との入口の間の距離（最短距離）を次の通り定義する。
・入口間距離ｄ１２：燃料噴射孔１，２の入口１ａ，２ａの距離・入口間距離ｄ１３：燃料噴射孔１，３の入口１ａ，３ａの距離・入口間距離ｄ２４：燃料噴射孔２，４の入口２ａ，４ａの距離・入口間距離ｄ３５：燃料噴射孔３，５の入口３ａ，５ａの距離・入口間距離ｄ４６：燃料噴射孔４，６の入口４ａ，６ａの距離・入口間距離ｄ５６：燃料噴射孔５，６の入口５ａ，６ａの距離  但し、本実施形態では、各燃料噴射孔について、周方向に隣接する燃料噴射孔との距離（２つの隣接孔の一方との距離と他方との距離が異なる場合は短い方の値）は、それ以外のいずれの燃料噴射孔との距離よりも短い。「隣接する」との語は、本実施形態では環状列の周方向に隣接することを一義的に表す。【００２５】
本実施形態は、各入口間距離ｄ１２，ｄ１３，ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５６のうち、高圧燃料噴射孔である燃料噴射孔１とこれに隣接する低圧燃料噴射孔である燃料噴射孔２又は３との間の入口間距離ｄ１２又はｄ１３を最も広くした構成である。本実施形態では入口間距離ｄ１２，ｄ１３は等しく最長であるが、ｄ１２，ｄ１３に差を付ける場合には、長い方の値が最長で、短い方の値が２番目に長い値となるようにする。入口間距離ｄ２４，ｄ４６は等しい値としても良いが、入口間距離ｄ２４を入口間距離ｄ４６より広くすることが望ましい。同様に、入口間距離ｄ３５，ｄ５６は同値でも良いが、入口間距離ｄ３５を入口間距離ｄ５６より広くすることが望ましい。【００２６】
以上の条件を式で表すと次の通りである。【００２７】
ｄ１２，ｄ１３＞ｄ２４，ｄ４６，ｄ３５，ｄ５６…（ｑ１）
ｄ１２＞ｄ２４≧ｄ４６…（ｑ２）
ｄ１３＞ｄ３５≧ｄ５６…（ｑ３）
この条件を満たす限りにおいては、燃料噴射孔１−６のレイアウトが燃料噴射弁を取り付ける内燃機関の燃焼室形状等に応じて適宜調整可能である。図４に示した例は、燃料噴射孔２，３の位置を燃料噴射孔４，５側に近付け、入口間距離ｄ１２，ｄ１３を更に拡大した構成である。同図の例では入口間距離ｄ４６，ｄ５６がより狭まっている。この場合、燃料噴射孔１の孔内圧力はより高まってペネトレーションが更に延伸し、燃料噴射孔６の孔内圧力はより下がってペネトレーションが更に短縮されるものと考えられる。【００２８】
なお、前述したように高圧燃料噴射孔を複数設ける場合、これらは固めて配置される。
高圧燃料噴射孔同士の入口間距離は短距離であり、例えば他のいずれの入口間距離よりも短くて良い。複数の高圧燃料噴射孔を設ける構成の場合、複数の燃料噴射孔で１つの高圧燃料噴射孔を代替することが意図される。【００２９】
−燃料噴射孔の孔径−
本実施形態においては、高圧燃料噴射孔である燃料噴射孔１が、入口１ａから出口１ｂに向かって流路断面積（内径）が連続的に小さくなるテーパ状に形成されている。また、低圧燃料噴射孔のうち燃料噴射孔２，３も燃料噴射孔１と同様に入口２ａ，３ａから出口（不図示）に向かって流路断面積が連続的に小さくなるテーパ状に形成されている。本実施形態では燃料噴射孔１と燃料噴射孔２，３は相似形であるが、これらが相似形である必要は必ずしもない。【００３０】
反対に、燃料噴射孔１から最も遠い位置関係にある低圧燃料噴射孔である燃料噴射孔６が、入口６ａから出口６ｂに向かって流路断面積（内径）が連続的に大きくなるテーパ状に形成されている。特に本実施形態においては、低圧燃料噴射孔のうち燃料噴射孔１と隣接する燃料噴射孔２，３を除く低圧燃料噴射孔が、入口から出口に向かって流路断面積が連続的に大きくなるテーパ状に形成されている。つまり、燃料噴射孔６のみならずこれに隣接する燃料噴射孔４，５についても、燃料噴射孔６と同様に入口４ａ，５ａから出口（不図示）に向かって流路断面積が連続的に拡大している。本実施形態では燃料噴射孔６と燃料噴射孔４，５は相似形であるが、これらが相似形である必要は必ずしもない。【００３１】
−効果−
（１）弁体２０が引き上げられて燃料噴射孔１−６に燃料が流れ込む際、高圧で圧送されてくる燃料は最も近くの燃料噴射孔に流入することになる。つまり、燃料噴射孔１−６はそれぞれ隣接する燃料噴射孔と燃料を分け合う形となる。そのため隣接する燃料噴射孔との間の入口間距離の短い燃料噴射孔には、その周囲の狭いエリアからしか燃料が流入しない。それに対し、隣接する燃料噴射孔との間の入口間距離の長い燃料噴射孔には周囲の広いエリアから燃料が集中して流入し、流れ込む燃料流量がそれだけ多くなる。【００３２】
この知見に基づき、本願発明者等は、最長のペネトレーションを想定した燃料噴射孔１と隣接孔との入口間距離ｄ１２，ｄ１３が他の入口間距離ｄ２４，ｄ４６，ｄ３５，ｄ５６よりも長くなるように燃料噴射孔１−６をレイアウトすることとした。この構成によれば、図２に矢印の大きさで表したように、燃料噴射孔１に集中する燃料流量が他の燃料噴射孔２−６に流入する燃料流量よりも多くなる。開口面積や孔形状等の条件が同じであれば、孔内圧力は燃料噴射孔１−６の中で燃料噴射孔１を最も高くすることができ、他の燃料噴射孔２−６に比べて燃料噴射孔１の燃料の噴射速度を増大させてペネトレーションを長くすることができる。【００３３】
本実施形態によれば、このように燃料噴射孔１−６の入口間距離により各孔の孔内圧力に差を付けることで、噴霧燃料のペネトレーションの長短を孔毎に調整することができる。例えば燃料噴射孔１００を内燃機関に装着した際、噴霧燃料に干渉する燃焼室内の構造物までの燃料噴射方向の距離が長い燃料噴射孔は、燃料噴射孔１のように隣接孔との入口間距離を長く設定する。反対に噴霧燃料に干渉する構造物までの燃料噴射方向の距離が短い燃料噴射孔は燃料噴射孔６のように隣接孔との入口間距離を短く設定する。このようなことができるので、内燃機関の燃焼室内の構造物への燃料の付着を抑制しつつ、燃焼室内における燃料の分散性を向上させることができる。よって内燃機関の燃焼室における燃料の燃焼状態を改善し、燃費の向上や不完全燃焼の抑制を図ることができる。【００３４】
（２）噴射圧力は燃料噴射孔の流路断面積を出口に向かって縮小して流路を絞ることでも上昇させることができる。本実施形態においては高圧燃料噴射孔である燃料噴射孔１の内径を入口１ａから出口１ｂに向かって縮小してあるので、この孔径変化によっても燃料噴射孔１の孔内圧力を高めることができる。これにより、上記効果１と相俟って燃料噴射孔１の孔内圧力を高めて燃料の出射速度を最も速くすることができ、燃料噴射孔１の噴霧燃料のペネトレーションの延伸に有効に貢献する。【００３５】
また、本実施形態においては、図２中で上側に表示された燃料噴射孔ほどペネトレーションが長く、下側に表示された燃料噴射孔ほどペネトレーションが短く設定してある。燃料噴射孔１に隣接する燃料噴射孔２，３についても出口に向かって内径が縮小してあるので、燃料噴射孔４−６に比べて孔内圧力を高め易くすることができる。【００３６】
但し、燃料噴射孔１はこのような絞り形状でなくとも入口間距離ｄ１２，ｄ１３の設定によりペネトレーションを延伸させられるため、必ずしも絞り形状にする必要はない（図１０参照）。燃料噴射孔２，３についても同様である。【００３７】
（３）反対に、噴射圧力は燃料噴射孔の流路断面積を出口に向かって拡大することで下降させることができる。本実施形態においては燃料噴射孔１から最も遠い燃料噴射孔６の内径を入口６ａから出口６ｂに向かって拡大してあるので、この孔径変化によっても燃料噴射孔１の孔内圧力を下げることができる。これにより、上記効果１と相俟って燃料噴射孔６の孔内圧力を下げて燃料の出射速度を最も遅くすることができ、燃料噴射孔６の噴霧燃料のペネトレーションの短縮に有効に貢献する。また、燃料噴射孔６に隣接する燃料噴射孔４，５についても出口に向かって内径が拡大してあるので、燃料噴射孔１−３に比べて孔内圧力を下げ易くすることができる。また、燃料噴射孔４−６は出口に向かって拡径しているので噴霧が拡がり易く、この点もペネトレーションの抑制に寄与し、また燃料の拡散性が良い。【００３８】
但し、燃料噴射孔６はこのような拡径形状でなくとも入口間距離ｄ４６，ｄ５６の設定によりペネトレーションを短縮させられるため、必ずしも拡径形状にする必要はない（図１０参照）。燃料噴射孔４，５についても同様である。【００３９】
（４）また、燃料噴射孔１−６に流入する燃料は、開弁時にノズルチップ１７と弁体２０との間に形成される環状の隙間流路を通ってくる。従って、燃料が燃料噴射孔１−６に流入するのに先行して通過する隙間流路の流路断面積Ｓ１が燃料噴射孔１−６の入口１ａ−６ａの開口面積の総和Ｓ２よりも小さければ、燃料噴射孔１−６に流入する前に燃料が減圧してしまう。そこで、本実施形態ではＳ１＞Ｓ２の関係が成立するように構成してある。これにより燃料噴射孔１−６に流入する前の燃料の圧力損失を低減し、上記効果１−３をより有効に発揮させることができる。【００４０】
−適用例１−
図５は図１の燃料噴射弁の内燃機関に対する一適用例を表した模式図である。同図の例では、燃料噴射弁１００は、燃料噴射孔１，６を上下にした状態で内燃機関のシリンダ２０１の側部（外周部）に装着されている。内燃機関の点火プラグ２０２はシリンダ２０１の上部で吸気弁２０３と排気弁２０４の間の位置に設置されている。燃料噴射弁１００はシリンダ２０１の内部に形成された燃焼室２０５に向かって下側に傾斜した姿勢で設置されており、燃料噴射孔１の噴霧燃料１ｆは燃焼室２０５の上部を通り、各孔の噴霧燃料の中で最も点火プラグ２０２の近くを通過する。燃料噴射孔２−５の噴霧燃料２ｆ−５ｆは燃焼室２０５の上下の中間方向に拡散して噴射される。図５の図示では噴霧燃料２ｆ，３ｆは幾何学的には重なり得るが、便宜上ずらして表示してある。噴霧燃料４ｆ，５ｆも同様である。燃料噴射孔６の噴霧燃料６ｆは燃焼室２０５の中心に対して下向きに噴射され、ピストン２０６を指向する。この例は一例であるが、燃焼室の形状は内燃機関により異なるため、ノズルチップの製作段階で燃焼室形状に合わせて各燃料噴射の燃料方向の設定は適宜調整される。各燃料噴射孔の入口面積や出口面積についても、それぞれ意図する噴射方向や噴霧流量の分配によって適宜調整される。【００４１】
次に本適用例における燃料噴射弁１００の噴霧燃料１ｆ−６ｆの挙動について説明する。ここでは、仮想的に燃焼室２０５を領域Ａ１及び領域Ａ２に分けて考える。図２の直線Ｌ２と弁体２０の中心線を含む平面で燃焼室２０５を上下２つに分けた場合に、点火プラグ２０２側の空間が領域Ａ１、ピストン２０６側の空間が領域Ａ２である。本例では燃料噴射弁１００はシリンダ２０１の上部側に斜めに配置されており、領域Ａ１，Ａ２を分ける平面は図５に示したように燃料噴射弁１００から燃料噴射方向に下っている。領域Ａ１は燃料噴射弁１００からピストン２０６や燃焼室２０５の対向壁面等の構造物までの距離が長く、燃料噴射弁１００を基準にすると領域Ａ２に比べて奥行が広い。領域Ａ２は燃料噴射弁１００からピストン２０６等の構造物までの距離が短く、燃料噴射弁１００を基準にすると領域Ａ１に比べて奥行が狭い。【００４２】
領域Ａ１には燃料噴射孔１−３から噴霧燃料１ｆ−３ｆが噴射される。噴霧燃料１ｆ−３ｆは全体として噴射圧力が高く、特に燃料噴射孔１から噴射される噴霧燃料１ｆはペネトレーションが長い。こうして奥行の広い領域Ａ１に相対的にペネトレーションが長い噴霧燃料１ｆ−３ｆを噴射することで、領域Ａ１に燃料を行き渡らせ燃料の混合を促進することができる。領域Ａ１は奥行が広いため、このように噴霧燃料１ｆ−３ｆのペネトレーションを延伸させても燃焼室２０５に臨む構造物への燃料の付着は抑えられる。【００４３】
それに対し、領域Ａ２には燃料噴射孔４−６から噴霧燃料４ｆ−６ｆが噴射される。噴霧燃料４ｆ−６ｆは全体として噴射圧力が低く、特に燃料噴射孔６から噴射される噴霧燃料６ｆはペネトレーションが短い。噴霧燃料４ｆ−６ｆは噴霧径が拡がり易く、奥行の狭い領域Ａ２に燃料を拡散させる上で好適である。こうして奥行の狭い領域Ａ２に対しては相対的にペネトレーションが短い噴霧燃料４ｆ−６ｆを噴射することで、燃焼室２０５に臨む構造物への燃料の付着が抑えられる。また狭い領域Ａ２においても、短いペネトレーションで燃料を噴射することができるため、領域Ａ２における燃料分布も均一化できる。【００４４】
以上のように領域Ａ１，Ａ２のように領域毎に燃料噴霧特性を変えることで、燃料と空気の混合促進と構造物への燃料付着低減の効果を両立させることができる。【００４５】
−適用例２−
図６は図１の燃料噴射弁の内燃機関に対する他の適用例を表した模式図である。適用例１と同一又は対応する要素には図６において図５と同符号を付して説明を省略する。本例は点火プラグ２０２と共に燃料噴射弁１００をシリンダ２０１の上部で吸気弁２０３と排気弁２０４の間に取り付けた例である。燃料噴射弁１００を設けるために点火プラグ２０２がシリンダ２０１の上部の中央位置から排気弁２０４側にオフセットさせてあり、燃料噴射弁１００はシリンダ２０１の上部の中央位置から吸気弁２０３側にオフセットしている。吸気弁２０３側にオフセットしている分、燃料噴射弁１００は下方に向かって排気弁２０４側に傾斜し、吸気弁２０３から燃焼室２０５に吸入される空気流に沿う方向に燃料を噴射する姿勢で内燃機関に設置されている。【００４６】
本例では、図４の直線Ｌ２と弁体２０の中心線を含む平面で燃焼室２０５は仮想的に左右２つに分けられ、排気弁２０４側の空間が領域Ｂ１、吸気弁２０３側の空間が領域Ｂ２となる。燃料噴射孔１−３から噴射された噴霧燃料１ｆ−３ｆは領域Ｂ１に噴射され、点火プラグ２０２の下方を横切る。燃料噴射弁１００が傾斜姿勢であるため、燃料噴射弁１００を基準とする燃焼室２０５の奥行は領域Ｂ２に対して領域Ｂ１の方が広い。従って領域Ｂ１にはペネトレーションの長い噴霧燃料１ｆ−３ｆを噴射するのが適当である。また燃料噴射孔４−６から噴射される噴霧燃料４ｆ−６ｆはピストン２０６に向かって領域Ｂ２に噴射される。燃料噴射弁１００から見て奥行の狭い領域Ｂ２に対してはペネトレーションが短く拡がった噴霧形状の噴霧燃料４ｆ−６ｆが好適である。特にシリンダ２０１の上部に燃料噴射弁１００を取り付ける場合、本例のように吸気弁２０３から吸入される空気流に沿って燃料を噴射することで燃料と空気の混合を促進することができる。【００４７】
（第２実施形態）
図７は本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図、図８は図７中のVIII−VIII線による矢視断面図である。図７及び図８は第１実施形態の図２及び図３に対応する図である。本実施形態において第１実施形態と同一の又は対応する要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。【００４８】
本実施形態が第１実施形態と相違する点は、燃料噴射孔１の中心線を含む平面で切断した断面における入口１ａの角部（ノズルチップ１７の弁体２０との対向面と燃料噴射孔１の内壁面との境界をなす角）をスムージングしてエッジのないＲ形状にした点である。Ｒの大きさは、燃料噴射孔１に流入する燃料流量や燃料噴射孔１の角度により定める。本実施形態では燃料噴射孔１に次いで噴霧燃料のペネトレーションが長い燃料噴射孔２，３についても、同様に入口２ａ，３ａのエッジをＲ形状としてある。燃料噴射孔４−６の入口４ａ−６ａについてはＲを付けていないが、例えば燃料噴射孔１−３の入口１ａ−３ａのＲよりも小さなＲを付ける構成としても良い。その他の点については、燃料噴射弁の構成要素の形状や大小関係、レイアウト、内燃機関への設置態様、図示した構成が一例であること等を含めて、第１実施形態と同様である。【００４９】
本実施形態によれば、上記相違点以外は第１実施形態と同様の構成であるので、第１実施形態と同様に前述した効果１−４を得ることができる。加えて、本実施形態においては燃料噴射孔１−３の入口１ａ−３ａにＲを付けて燃料噴射孔１−３に流れ込む前後の燃料流の転向角度を緩やかにすることで、燃料噴射孔１−３に流れ込む際の燃料流れの剥離を抑制することができる。これにより燃料噴射孔１−３の孔内圧力の低下を抑制し、燃料噴射孔１−３から噴射する噴霧燃料の長いペネトレーションをより確保し易くなる。よって燃焼室がより広い内燃機関や燃焼室内における空気流動がより強い内燃機関を燃料噴射弁の設置対象とする場合に第１実施形態に比べてより有利である。【００５０】
なお、入口にＲを付ける目的は孔内圧力を高めることにあるが、例えば燃料ノズルを設置する内燃機関によっては燃料噴射孔４−６も入口のＲを付ける対象となり得る。燃料噴射孔１−６のうちの少なくとも１つの入口にＲ形状を付け、孔内壁のテーパや入口のＲを適宜に組み合わせて、入口間距離に応じた孔内圧力を総合的に調整することができる。【００５１】
（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図、図１０は図９中のX-X線による矢視断面図である。図９及び図１０は第１実施形態の図２及び図３に対応する図である。本実施形態において第１又は第２実施形態と同一の又は対応する要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。【００５２】
本実施形態が第１実施形態と相違する点は、燃料噴射孔１−６が入口から出口にかけて流路断面積が一定の円筒状（直管孔）に形成されている点である。各孔の流路断面積は、入口間距離を勘案した上で、流入させる燃料流量の配分等を考慮して決定される。本実施形態では全ての燃料噴射孔１−６を断面積変化のない円筒状に形成した場合を例示したが、円筒状にするのは燃料噴射孔１−６の少なくとも１つとすることができる。本実施形態においては第２実施形態と同様に燃料噴射孔１−３の入口１ａ−３ａにＲを付けているが、必ずしもその必要はない。その他の点については、燃料噴射弁の構成要素の形状や大小関係、レイアウト、内燃機関への設置態様、図示した構成が一例であること等を含めて、第１実施形態又は第２実施形態と同様である。【００５３】
本実施形態によれば、第１実施形態又は第２実施形態と同様の効果（効果２，３を除く）を得ることができる。加えて、本実施形態においては、絞り効果がない分だけ第１実施形態及び第２実施形態に比べて燃料噴射孔１−３の噴霧燃料のペネトレーションが短くなり得る。反対に燃料噴射孔４−６の噴霧燃料のペネトレーションは長くなり得る。このようなペネトレーションの変化を利用し、内燃機関の燃焼室の大きさや形状に合わせて柔軟にペネトレーションを調整することができる。また、燃料噴射孔が円筒形であるため製作容易性が向上するメリットもある。【００５４】
（第４実施形態）
図１１は本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁に備えられたノズルチップの要部を弁体側から見た図、図１２は図１１中のXII−XII線による矢視断面図である。図１１及び図１２は第１実施形態の図２及び図３に対応する図である。本実施形態において第１−第３実施形態のいずれかと同一の又は対応する要素には既出図面と同符号を付して説明を省略する。【００５５】
本実施形態が第１実施形態と相違する点は、燃料噴射孔に段差状の絞り部１ｃ−３ｃを設けた点である。第１実施形態では燃料噴射孔１−３が入口から出口に向かってテーパ状に内径が縮小する構成であったのに対し、本実施形態では燃料噴射孔１−３の内径がそれぞれ段差で形成された絞り部１ｃ−３ｃで離散的に縮小し、入口に対して出口が小さくなっている。燃料噴射孔１−３の入口面積及び出口面積は、各孔の入口間距離を勘案した上で、各孔に流入させるべき燃料流量の配分等を考慮して決定される。本実施形態では燃料噴射孔１−３に段差の絞り部を設けた場合を例示したが、段差状の絞り部を設ける孔は各孔に流入させるべき燃料流量の配分等に応じて適宜変更可能である。【００５６】
なお、本実施形態では燃料噴射孔４−６を円筒状に形成した場合を例示しているが、場合によっては燃料噴射孔４−６に段差状の絞りを設けても良い。また、テーパ状の絞りと段差状の絞りを孔毎に選択的に適用しても良いし、同一の燃料噴射孔にテーパ状の絞りと段差状の絞りを組み合わせて適用しても良い。図示していないが、燃料噴射孔の入口に対して出口を大きくする場合、第１実施形態の燃料噴射孔４−６のようにテーパ状に形成するのではなく、段差状に拡大する構成とすることもできる。加えて、本実施形態においては第２実施形態と同様に燃料噴射孔１−３の入口１ａ−３ａにＲを付けているが必ずしもその必要はない。その他の点についても、燃料噴射弁の構成要素の形状や大小関係、レイアウト、内燃機関への設置態様、図示した構成が一例であること等を含めて、説明済みの３つの実施形態のいずれかと同様である。【００５７】
本実施形態のように段差状の絞りであってもテーパ状の絞りと同様の効果が得られ、既出の実施形態で説明済みの効果と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００５８】
１…燃料噴射孔（高圧燃料噴射孔）、２，３…燃料噴射孔（高圧燃料噴射孔に隣接する低圧燃料噴射孔）、４，５…燃料噴射孔（高圧燃料噴射孔と隣接するものを除く低圧燃料噴射孔）、６…燃料噴射孔（高圧燃料噴射孔から最も遠い位置関係にある低圧燃料噴射孔）、１ａ−６ａ…入口、１ｂ−６ｂ…出口、１ｃ−３ｃ…段差状の絞り部、１０…ボディ、２０…弁体、２２…シート部、１００…燃料噴射弁、２０１…シリンダ、２０２…点火プラグ、２０３…吸気弁、２０４…排気弁、２０６…ピストン、ｄ１２，ｄ１３，ｄ２４，ｄ３５，ｄ４６，ｄ５６…入口間距離
【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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【国際調査報告】
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