(57)【要約】【課題】  体格の大型化を招くことなく噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料は、スリット状の第二孔部４２を経由することにより、扁平な液柱状となって第一孔部４１へ流入する。第二孔部４２は、第一孔部４１側の端部が第一孔部４１の中心軸を含まない位置に接続するとともに、第一孔部４１側の端部において第一孔部４１の側面部４４の接線方向に接続している。これにより、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に案内されて旋回する。そのため、噴孔４０からは旋回流を形成した燃料が噴射される。また、第一孔部４１と第二孔部４２とは噴孔プレート３０の内部において角度αを形成して接続しているため、第二孔部４１は第一孔部４１の径方向の占有面積が低減する。したがって、体格の大型化を招くことなく噴孔４０から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路を形成する内壁に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座に対し燃料流れの下流側に設置され、前記燃料通路を流れる燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔形成部材と、
前記弁座に着座することにより前記噴孔からの燃料の噴射を遮断し、前記弁座から離座することにより前記噴孔からの燃料の噴射を許容する弁部材とを備え、
前記噴孔は、一方の端部が前記噴孔形成部材の前記弁ボディとは反対側の面に開口し他方の端部が前記噴孔形成部材の内部で閉塞している第一孔部と、一方の端部が前記噴孔形成部材の前記弁ボディ側の面に開口し他方の端部が前記第一孔部に開口しているスリット状の第二孔部とを有し、
前記第一孔部の中心軸と前記第二孔部の中心軸とがなす角度αは、２０°≦α＜８０°であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第二孔部の前記第一孔部側の端部は、前記第一孔部の側面部または前記第一孔部の前記弁ボディ側を閉塞している閉端部の少なくともいずれか一方に開口していることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第一孔部の中心軸に対し垂直な断面において、前記第一孔部に開口する前記第二孔部は、前記第一孔部の周方向における円弧の全長が前記第一孔部の側面部の周方向の全長の１／４以下であることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第二孔部の前記第一孔部側の端部を延長した投影領域に、前記第一孔部の中心軸は含まれていないことを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第一孔部の中心軸に対し垂直な断面において、前記第一孔部の中心軸を通り前記第二孔部の中心軸と平行な直線を第一仮想直線とし、前記第一仮想直線から遠い側の前記第二孔部の壁面を前記第一仮想直線と平行に延長した直線を第二仮想直線とし、前記第一仮想直線と平行な前記第一孔部の壁面の接線のうち前記第一仮想直線よりも前記第二仮想直線側の接線を第三仮想直線としたとき、
前記第二仮想直線は、前記第一仮想直線と前記第三仮想直線との間に位置することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第一孔部の半径をＲ１とすると、
前記第二仮想直線と前記第三仮想直線との距離ｄ１は、ｄ１≦Ｒ１×０．２であることを特徴とする請求項５記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記第一孔部の中心軸に対し垂直な断面において、前記第一孔部の中心軸を通り前記第二孔部の中心軸と平行な直線を第一仮想直線とし、前記第一仮想直線から遠い側の前記第二孔部の壁面を前記仮想直線と平行に延長した直線を第二仮想直線とし、前記第一仮想直線と平行な前記第一孔部の壁面の接線のうち前記第一仮想直線よりも前記第二仮想直線側の接線を第三仮想直線としたとき、
前記第二仮想直線は、前記第三仮想直線の前記第一仮想直線とは反対側に位置することを特徴とする請求項４記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記第一孔部の半径をＲ１とすると、
前記第二仮想直線と前記第三仮想直線との距離ｄ２は、ｄ２≦Ｒ１×０．４であることを特徴とする請求項７記載の燃料噴射弁。
【請求項９】
前記第一孔部の中心軸方向における前記第二孔部の前記第一孔部側の開口の長さをＨとし、前記第一孔部の開口側の端部における側面部の周方向の全長をＢとすると、
Ｂ×０．５＜Ｈ×ｔａｎα＜Ｂ×１．３であることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記噴孔形成部材は、前記第一孔部の前記閉端部とは反対側の端部が開口する平面部を有し、
前記平面部は前記第一孔部の中心軸となす角度θが、６０°≦θ≦９０°であることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【請求項１１】
前記噴孔形成部材は、前記第一孔部の開口側の端部に接続するテーパ孔部を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【請求項１２】
前記噴孔形成部材は、前記テーパ孔部の前記第一孔部とは反対側に、前記テーパ孔部の第一孔部とは反対側の端部、または前記テーパ孔部の前記第一孔部とは反対側に接続する円筒部の端部が開口する平面部を有し、
前記平面部は前記第一孔部の中心軸となす角度θが、６０°≦θ≦９０°であることを特徴とする請求項１１記載の燃料噴射弁。
【請求項１３】
前記噴孔形成部材は複数の前記噴孔を有し、
複数の前記噴孔は前記弁ボディの中心軸を中心とする円周上に配置され、
前記第二孔部の中心軸に対し垂直な断面における前記第二孔部の長軸と、複数の前記噴孔が配置される前記円周の接線とがなす角度をβとすると、
０°≦β≦４５°であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料の微粒化を促進する燃料噴射弁として、弁ボディの先端に噴孔を形成する噴孔形成部材を備えたものが公知である。噴孔形成部材に噴孔を形成することにより、弁部材と弁ボディとの間に形成される燃料通路を通過した燃料は噴孔形成部材の各噴孔に分配され、微粒化の促進が図られる。燃料の微粒化を促進するためには、噴孔を流れる燃料に旋回力を付与することが考えられる。噴孔を流れる燃料に旋回力を付与することにより、噴孔からは旋回流を形成する液膜状の燃料が噴射される。その結果、燃料の液膜の分離が促進され、燃料の微粒化が達成される。噴孔を流れる燃料に旋回力を付与する技術として、例えば特許文献１に開示されている燃料噴射弁が公知である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６４４９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている燃料噴射弁は、噴孔の燃料入口側にその噴孔へ燃料の流れを案内する案内溝を有している。案内溝は、噴孔の中心軸からずれて配置されるとともに、噴孔を形成する壁面から接線方向へ伸びて形成されている。これにより、案内溝に案内されて噴孔へ流入した燃料は、噴孔を形成する壁面に沿って旋回し、旋回流を形成する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている燃料噴射弁の場合、噴孔の入口側に噴孔へ燃料の流れを案内する流路を必要とする。この流路は、噴孔から径方向外側へ伸びて形成される。そのため、流路の占有面積は、噴孔の流路断面積に比較して数倍から数十倍を必要とする。その結果、旋回流の形成により微粒化を促進するためには、噴孔形成部材ひいては燃料噴射弁の大型化を招くという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、体格の大型化を招くことなく噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進す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】
【０００７】
請求項１記載の発明では、噴孔は第一孔部および第二孔部を有している。第一孔部は、開口している端部と閉塞している端部とを有している。スリット状の第二孔部は、第一孔部の閉塞している端部側に角度αをなして接続している。弁ボディと弁部材との間に形成される燃料通路を通過した燃料は、スリット状の第二孔部を経由して第一孔部に流入する。燃料は、スリット状の第二孔部を経由することにより、扁平な液柱状となって第一孔部へ流入する。第一孔部へ流入した扁平な液柱状の燃料は、第二孔部の中心軸に沿った流れの方向に対し所定の角度をなす第一孔部を形成する噴孔形成部材の壁面に案内される。そのため、第一孔部へ流入した燃料は第一孔部を形成する噴孔形成部材の壁面に沿って旋回する。これにより、噴孔からは旋回流を形成した燃料が噴射される。また、第一孔部と第二孔部とは噴孔形成部材の内部において角度αを形成して接続しているため、噴孔形成部材の中心軸に垂直な断面における噴孔の占有面積は低減される。したがって、体格の大型化を招くことなく噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。また、第一孔部の中心軸と第二孔部の中心軸とがなす角度αは、２０°≦α＜８０°に設定されている。αが小さくなると、第一孔部と第二孔部とはほぼ直線状に配置され、第二孔部から第一孔部へ流入する燃料は旋回しにくくなる。一方、αが大きくなると、第二孔部を通過した燃料は、第一孔部の閉塞された端部に衝突しやすくなる。そのため、燃料は第一孔部において旋回しにくくなる。したがって、αは２０°から８０°の範囲に設定している。
【０００８】
請求項２記載の発明では、第二孔部の第一孔部側の端部は第一孔部の閉端部または側面部の少なくともいずれか一方に開口している。そのため、第二孔部を通過した燃料は、角度αで第一孔部を形成する噴孔形成部材の壁面に衝突する。また、噴孔形成部材の中心軸に垂直な断面における噴孔の占有面積は低減する。したがって、体格の大型化を招くことなく、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
【０００９】
請求項３記載の発明では、第一孔部に開口する第二孔部の円弧の全長は第一孔部の側面部の全長の１／４以下である。そのため、第二孔部を通過する燃料は、薄い液柱状となって第一孔部へ流入する。これにより、燃料は第一孔部の側面部に沿って旋回流を形成する。その結果、噴孔からは第一孔部で旋回力が付与された燃料が噴射される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
請求項４記載の発明では、第一孔部の中心軸は第二孔部の第一孔部側の端部を延長した投影領域に含まれない。そのため、第二孔部から第一孔部に流入した燃料は、第一孔部の側面部に沿って旋回流を形成する。したがって、燃料は旋回流を形成し、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
【００１０】
請求項５記載の発明では、第二孔部において第一仮想直線より遠い側の壁面から伸びる第二仮想直線は第一孔部を形成する噴孔形成部材の壁面から伸びる第三仮想直線よりも第一仮想直線側に位置している。すなわち、第二仮想直線と第三仮想直線とはずれて配置されているとともに、第二孔部は第一孔部の側面部よりも内側に接続している。
請求項６記載の発明では、第一孔部の半径をＲ１としたとき、請求項５において定義した第二仮想直線と第三仮想直線との距離ｄ１は、ｄ１≦Ｒ１×０．２と設定されている。ｄ１が小さくなるほど、第二仮想直線と第三仮想直線とは接近する。すなわち、ｄ１が小さくなるほど、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面は第一孔部の側面部の接線に接近する。そして、ｄ１＝０となると、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面と第一孔部を形成する側面部の接線とは一致する。一方、ｄ１が大きくなると、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面は第一孔部の中心軸に接近する。そのため、第二孔部から第一孔部へ流入した燃料は、第一孔部の側面部に沿って流れにくくなり、旋回流の形成が困難になる。したがって、ｄ１は、第一孔部の半径Ｒ１の０．２倍以下に設定している。
【００１１】
請求項７記載の発明では、第二孔部において第一仮想直線より遠い側の壁面から伸びる第二仮想直線は第一孔部を形成する噴孔形成部材の側面部から伸びる第三仮想直線よりも第一仮想直線とは反対側に位置している。すなわち、第二仮想直線と第三仮想直線とはずれて配置されているとともに、第二孔部は第一孔部を形成する噴孔形成部材の側面部よりも外側に接続している。
【００１２】
請求項８記載の発明では、第一孔部の半径をＲ１としたとき、請求項７において定義した第二仮想直線と第三仮想直線との距離ｄ２は、ｄ２≦Ｒ１×０．４と設定されている。ｄ２が小さくなるほど、第二仮想直線と第三仮想直線とは接近する。すなわち、ｄ２が小さくなるほど、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面は第一孔部を形成する側面部の接線に接近する。そして、ｄ２＝０となると、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面と第一孔部を形成する側面部の接線とは一致する。一方、ｄ２が大きくなると、第二孔部の第一仮想直線よりも遠い側の壁面は第一孔部の中心軸から遠ざかる。そのため、第二孔部と第一孔部の側面部との間には段差が形成される。その結果、第二孔部から第一孔部へ流入した燃料は、段差によって流れが妨げられる。これにより、燃料は、第一孔部の側面部に沿って流れにくくなり、旋回流の形成が困難になる。したがって、ｄ２は、第一孔部の半径Ｒ１の０．４倍以下に設定している。
【００１３】
請求項９記載の発明では、第一孔部の中心軸方向における第二孔部の開口の長さＨは、第一孔部の開口側の端部における側面部の全長Ｂとの間に、Ｂ×０．５＜Ｈ×ｔａｎα＜Ｂ×１．３の関係を有する。Ｈが小さくなると、噴孔の出口において燃料の液膜が一部に偏りやすくなる。そのため、Ｈ×ｔａｎαの下限は、Ｂの０．５倍に設定している。また、Ｈが大きくなると、噴孔の内部において形成された液膜の端部同士が接触しやすくなり、燃料の微粒化が阻害される。そのため、Ｈ×ｔａｎαの上限は、Ｂの１．３倍に設定している。
【００１４】
請求項１０記載の発明では、第一孔部は噴孔形成部材の平面部に開口している。平面部と第一孔部とは、６０°から９０°の角度をなしている。例えば、噴孔形成部材を板状に形成するとき、噴孔の燃料入口側である弁ボディ側の面と燃料出口側である弁ボディと反対側の面とはほぼ平行になる。第一孔部が弁ボディの中心軸に対し傾斜しているとき、第一孔部の開口側は噴孔形成部材の弁ボディとは反対側の面に対し傾斜して開口する。そのため、第一孔部の中心軸方向における第一孔部の側面部は周方向で全長が異なる。その結果、第一孔部における旋回の途中に燃料の一部が噴射され、燃料噴霧の方向性が低下する。噴孔形成部材に平面部を形成することにより、第一孔部は周方向における全長の差が小さくなる。したがって、燃料噴霧の方向性を向上することができる。
【００１５】
請求項１１記載の発明では、噴孔形成部材は第一孔部の開口側にテーパ部を有している。テーパ部では内径が徐々に拡大する。そのため、燃料の有している速度成分は、軸方向において変化しないものの、周方向の速度成分は角速度が保存されるためテーパ部の内径が拡大するにつれて減少する。その結果、テーパ部の出口側では、軸方向の速度成分が相対的に大きくなる。これにより、噴孔の出口において、燃料には周方向へ拡大しにくくなり、噴霧の角度が小さくなる。したがって、噴霧同士の衝突を低減することができる。
【００１６】
請求項１２記載の発明では、テーパ部は噴孔形成部材の平面部に開口している。平面部とテーパ部とは、６０°から９０°の角度をなしている。噴孔形成部材に平面部を形成することにより、テーパ部は周方向における全長の差が小さくなる。したがって、燃料噴霧の方向性を向上することができる。
請求項１３記載の発明では、第二孔部の長軸と複数の噴孔が配置される円周の接線とがなす角度βは、０°≦β≦４５°である。燃料通路を通過した燃料は、弁ボディの内壁に沿って噴孔形成部材の中心軸側へ外周側から均一に流入する。０°≦β≦４５°に設定することにより、燃料は第二孔部の長軸に対しほぼ垂直に流入する。これにより、第二孔部を通過した燃料は、第一孔部の内部で均一な旋回流を形成する。したがって、複数の噴孔において均一な噴霧を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態によるインジェクタ１０は、ガソリンエンジンの燃焼室に吸入される燃料が流れる図示しない吸気ポートに設置される。インジェクタ１０は、吸気ポートを流れる吸気に燃料を噴射する。なお、インジェクタ１０は、直噴式のエンジンに適用してもよい。インジェクタ１０を直噴式のエンジンに適用する場合、インジェクタ１０はエンジンのシリンダヘッドに搭載される。また、インジェクタ１０は、ディーゼルエンジンに適用してもよい。
【００１８】
インジェクタ１０のハウジング１１は筒状に形成されている。ハウジング１１は、第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４を有している。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的な短絡を防止する。第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４は、例えばレーザ溶接などにより一体に接続されている。なお、ハウジング１１を磁性部材により筒状の一体物に成形し、熱加工することにより非磁性部１３に対応する部分を非磁性化してもよい。
【００１９】
ハウジング１１の軸方向の一方の端部には入口部材１５が設置されている。入口部材１５はハウジング１１の内周側に圧入されている。入口部材１５は燃料入口１６を有している。燃料入口１６には、図示しない燃料ポンプから燃料が供給される。燃料入口１６に供給された燃料は、燃料フィルタ１７を経由してハウジング１１の内周側に流入する。燃料フィルタ１７は、燃料に含まれる異物を除去する。
【００２０】
ハウジング１１の他方の端部にはノズルホルダ２０が設置されている。ノズルホルダ２０は、筒状に形成され、内側に弁ボディ２１が設置されている。弁ボディ２１は、筒状に形成され、軸方向において燃料入口１６とは反対側の端部が開口している。弁ボディ２１は、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ２０に固定されている。図３に示すように、弁ボディ２１は先端に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の内壁２２に弁座２３を有している。弁ボディ２１のハウジング１１とは反対側の端部には、噴孔形成部材としての噴孔プレート３０が設置されている。噴孔プレート３０は、弁ボディ２１の先端部を覆うカップ状に形成されている。噴孔プレート３０は複数の噴孔４０を形成している。
【００２１】
弁部材としてニードル２４は、図２に示すようにハウジング１１、ノズルホルダ２０および弁ボディ２１の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル２４は、弁ボディ２１と概ね同軸上に配置されている。ニードル２４は、軸方向の一方の端部側すなわち燃料入口１６とは反対側にシール部２５を有している。シール部２５は、弁ボディ２１に形成されている弁座２３と接触可能である。ニードル２４は、弁ボディ２１との間に燃料が流れる燃料通路２６を形成する。
【００２２】
インジェクタ１０は、ニードル２４を駆動する駆動部６０を有している。駆動部６０は、スプール６１、コイル６２、固定コア６３、プレートハウジング６４および可動コア６５を有している。スプール６１は、ハウジング１１の外周側に設置されている。スプール６１は、樹脂で筒状に形成され、外周側にコイル６２が巻かれている。コイル６２は、コネクタ６６の端子部６７に接続している。固定コア６３は、ハウジング１１を挟んでコイル６２の内周側に設置されている。固定コア６３は、例えば鉄などの磁性材料から筒状に形成されている。固定コア６３は、ハウジング１１の内周側に例えば圧入などにより固定されている。磁性部材であるプレートハウジング６４は、コイル６２の外周側を覆っている。スプール６１およびコイル６２の外周側は、コネクタ６６を一体に形成する樹脂モールド６８により覆われている。
【００２３】
可動コア６５は、ハウジング１１の内周側に軸方向へ往復移動可能に設置されている。可動コア６５は、例えば鉄などに磁性材料から筒状に形成されている。可動コア６５は、固定コア６３とは反対側の端部においてニードル２４と一体に接続している。可動コア６５は、固定コア６３側の端部において付勢手段であるスプリング１８と接触している。スプリング１８は、一方の端部が可動コア６５に接しており、他方の端部が固定コア６３に圧入されているアジャスティングパイプ１９に接している。スプリング１８は、軸方向へ伸びる力を有している。そのため、一体の可動コア６５およびニードル２４は、スプリング１８により弁座２３に着座する方向へ押し付けられる。固定コア６３に圧入されているアジャスティングパイプ１９の圧入量を調整することにより、スプリング１８の荷重は調整される。コイル６２に通電していないとき、可動コア６５およびニードル２４は弁座２３方向へ押し付けられ、シール部２５は弁座２３に着座する。
【００２４】
次に、噴孔プレート３０の噴孔４０について詳細に説明する。
噴孔プレート３０は、図３に示すように弁ボディ２１の先端側すなわちハウジング１１とは反対側に取り付けられている。なお、図３では、ノズルホルダ２０の記載は省略している。噴孔プレート３０は、筒部３１および底部３２を有するカップ状に形成されている。噴孔プレート３０は、筒部３１が弁ボディ２１の外周壁とノズルホルダ２０の内周壁との間に挟まれており、底部３２が弁ボディ２１の外底面とノズルホルダ２０の内底面との間に挟まれている。
【００２５】
噴孔プレート３０は、図４に示すように複数の噴孔４０を有している。本実施形態の場合、噴孔プレート３０は周方向に等間隔に五つの噴孔４０を有している。五つの噴孔４０は、それぞれ噴孔プレート３０の中心軸を中心とする円周Ｃ上に配置されている。噴孔プレート３０が形成している噴孔４０は、図１、図４および図５に示すように第一孔部４１および第二孔部４２から構成されている。噴孔プレート３０の底部３２は、弁ボディ２１の外底面側の入口側端面３０ａとノズルホルダ２０の内底面側の出口側端面３０ｂとを有している。第一孔部４１は、噴孔プレート３０の底部３２において出口側端面３０ｂから入口側端面３０ａにかけて噴孔プレート３０の板厚の途中まで形成されている。これにより、第一孔部４１は、軸方向において、一方の端部が出口側端面３０ｂに開口し、他方の端部が閉塞している。第一孔部４１の閉塞した端部は閉端部４３である。第一孔部４１は、軸方向において内径が概ね同一の円筒状に形成されている。これにより、第一孔部４１を形成する噴孔プレート３０の側面部４４は円筒面状となる。第一孔部４１は、噴孔プレート３０の板厚方向に対し傾斜している。
【００２６】
第二孔部４２は、噴孔プレート３０の底部３２において入口側端面３０ａから第一孔部４１へかけて形成されている。これにより、第二孔部４２は、軸方向において、一方の端部が入口側端面３０ａに開口し、他方の端部が第一孔部４１に開口している。第二孔部４２は、第一孔部４１と同様に弁ボディ２１の中心軸に対し傾斜している。第二孔部４２の第一孔部４１側の端部は、第一孔部４１の閉端部４３および側面部４４に開口している。なお、第二孔部４２の第一孔部４１側の端部は、第一孔部４１の閉端部４３のみまたは側面部４４のみに開口してもよい。第二孔部４２は、中心軸Ｐ２に垂直な断面の形状、および入口側端面３０ａにおける開口の形状が長軸および短軸を有する扁平なスリット状である。本実施形態の場合、第二孔部４２の断面は扁平な矩形状すなわち長方形である。
【００２７】
ニードル２４のシール部２５が弁ボディ２１の弁座２３から離座すると、燃料通路２６の燃料はニードル２４と弁ボディ２１との間の隙間を経由して噴孔４０の入口側へ流入する。このとき、燃料は、弁ボディ２１の円錐状の内壁２２に沿って図４に示す噴孔プレート３０の径方向外側から中心へ向けて均一に流入する。第二孔部４２の長軸の延長線Ｐｆは、図４に示すように噴孔プレート３０の複数の噴孔４０が配置されている円周Ｃの接線ｔと概ね平行である。すなわち、第二孔部４２の長軸の延長線Ｐｆと、円周Ｃの接線ｔとがなす角度をβとすると、β＝０°である。そのため、噴孔４０の第二孔部４２は、噴孔プレート３０の径方向外側から中心へ向かう燃料の流れに対して概ね垂直となる。これにより、燃料は、複数の噴孔４０の各第二孔部４２へ均一に流入する。第二孔部４２へ流入した燃料は、第一孔部４１を経由して噴射される。
【００２８】
なお、噴孔プレート３０が有している複数の噴孔４０の長軸の延長線Ｐｆと、噴孔４０が配置される円周Ｃの接線ｔとがなす角度βは、図６に示すように４５°程度まで許容される。すなわち、角度βは、０°≦β≦４５°であればよい。βが４５°より大きくなると、燃料の流れに対する噴孔４０の第二孔部４２の角度が大きくなり、第二孔部４２に流入する燃料に速度分布が生じやすくなる。第二孔部４２に流入する燃料に速度分布が生じると、第二孔部４２における燃料の流れに乱れが生じる。そのため、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、噴孔ごとの旋回力にばらつきが生じる。その結果、噴孔プレート３０の各噴孔４０において均一な噴霧の形成は困難になる。したがって、βの上限は４５°に設定している。
【００２９】
本実施形態では、第一孔部４１と第二孔部４２とは次の条件を満たして接続している。
第一孔部４１の中心軸Ｐ１と第二孔部４２の中心軸Ｐ２とは図１に示すように角度αを形成しており、角度αは、２０°≦α＜８０°に設定されている。αが大きくなると、第二孔部４２を通過した燃料は第一孔部４１の側面部４４よりも閉端部４３に衝突しやすくなる。そのため、第二孔部４２を通過した燃料は第一孔部４１の側面部４４に沿った流れを形成しにくくなる。その結果、第一孔部４１を通過する燃料に付与される旋回力が減少する。また、αが大きくなると、第二孔部４２は第一孔部４１の径方向における全長が増大する。そのため、αが大きくなると、第二孔部４２の占有面積の増大を招く。したがって、αの上限は８０°に設定している。
【００３０】
一方、αが小さくなると、第一孔部４１と第二孔部４２とは概ね同一の直線上に位置することになる。そのため、第二孔部４２を通過した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に衝突することなく第一孔部４１を流れ、第一孔部４１の側面部４４に沿った流れを形成しにくくなる。その結果、第一孔部４１を通過する燃料に付与される旋回力が減少する。したがって、αの下限は２０°に設定している。
【００３１】
図７に示すように、第一孔部４１の中心軸Ｐ１に対し垂直な断面において、第二孔部４２は第一孔部４１の側面部４４に接続する。このとき、第一孔部４１の側面部４４に開口する第二孔部４２は、第一孔部４１の周方向における円弧の長さがＡとなる。この第二孔部４２の開口における円弧の長さＡは、第一孔部４１の周方向における側面部４４の全長をＣｔとすると、Ａ≦Ｃｔ／４に設定されている。第二孔部４２は扁平なスリット状に形成されているため、ＡはＣｔに比較して小さくなる。ＡをＣｔの１／４以下に設定することにより、第二孔部４２の第一孔部４１側の開口は第一孔部４１の中心軸Ｐ１方向の長さに比較して中心軸Ｐ１に垂直な方向の長さが小さくなる。これにより、燃料は薄い液膜状となって第二孔部４２から第一孔部４１へ流入する。
【００３２】
また、第二孔部４２の第一孔部４１側の端部を、第二孔部４２の中心軸Ｐ２に沿って延長したとき、第二孔部４２の投影領域Ｄには、第一孔部４１の中心軸Ｐ１が含まれない。すなわち、第一孔部４１の中心軸Ｐ１は、第二孔部４２の延長上に位置していない。これにより、第二孔部４２から第一孔部４１には、燃料が第一孔部４１の側面部４４に案内されて流入する。そのため、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に沿って旋回流を形成する。
【００３３】
図８に示すように、第一孔部４１の中心軸Ｐ１に対し垂直な断面において、第一孔部４１の中心軸Ｐ１を通り第二孔部４２の中心軸Ｐ２と平行な直線は第一仮想直線Ｌ１と定義する。また、第一仮想直線Ｌ１から遠い側の第二孔部４２の壁面４２ａを第一仮想直線Ｌ１と平行に延長した直線は第二仮想直線Ｌ２と定義する。さらに、第一仮想直線Ｌ１と平行な第一孔部４１の側面部４４の接線のうち、第一仮想直線Ｌ１よりも第二仮想直線Ｌ２側の接線は第三仮想直線Ｌ３と定義する。このとき、第二仮想直線Ｌ２は、第一仮想直線Ｌ１と第三仮想直線Ｌ３との間に位置する。すなわち、第二孔部４２は、第一孔部４１の側面部４４の内側に接続している。
【００３４】
また、第二仮想直線Ｌ２と第三仮想直線Ｌ３との間の距離ｄ１は、ｄ１≦Ｒ１×０．２に設定されている。ここで、Ｒ１は第一孔部４１の半径、すなわち第一仮想直線Ｌ１と第三仮想直線Ｌ３との間の距離である。ｄ１が小さくなるほど、第二仮想直線Ｌ２と第三仮想直線Ｌ３とは接近する。すなわち、ｄ１が小さくなるほど、第二孔部４２の壁面４２ａは、第一孔部４１の側面部４４の接線に接近する。そして、ｄ１＝０となると、第二孔部４２の壁面４２ａと第一孔部４１の側面部４４の接線とは一致する。そのため、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に沿って流れ、旋回流を形成する。一方、ｄ１が大きくなると、第二孔部４２の壁面４２ａは第一孔部４１の中心軸Ｐ１に接近する。そのため、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に沿った流れを形成しにくくなり、旋回流の形成が困難になる。したがって、ｄ１は０に近いほど好ましく、ｄ１の上限は第一孔部４１の半径Ｒ１の０．２倍に設定している。
【００３５】
図１に示すように、第一孔部４１の中心軸Ｐ１方向において第二孔部４２の第一孔部４１側の開口の長さはＨと定義する。また、第一孔部４１の出口側の端部における側面部４４の周方向の長さはＢとする。本実施形態では、第一孔部４１は円筒状であるため、ＢはＣｔと等しくなる。このとき、第二孔部４２の開口の長さをＨと側面部４４の全長Ｂとは、Ｂ×０．５＜Ｈ×ｔａｎα＜Ｂ×１．３の関係を有する。ここで、αは、上述のように第一孔部４１の中心軸Ｐ１と第二孔部４２の中心軸Ｐ２とがなす角度である。
【００３６】
Ｈが小さくなると、第一孔部４１の出口において液膜が一部に偏りやすくなる。そのため、均一な噴霧の形成が困難になる。したがって、Ｈ×ｔａｎαの下限は、Ｂの０．５倍に設定している。一方、Ｈが大きくなると、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した帯状の燃料の液膜は端部同士が接触しやすくなる。そのため、液膜の接触部は筋状に液膜が厚くなる。その結果、燃料の微粒化を妨げる部位が形成される。したがって、Ｈ×ｔａｎαの上限は、Ｂの１．３倍に設定している。
【００３７】
上述した複数の条件を満たす噴孔４０を形成することにより、燃料が第二孔部４２から第一孔部４１へ流入するとき、燃料は第一孔部４１において旋回流を形成する。すなわち、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に案内されて旋回する。したがって、燃料は、第一孔部４１の側面部４４に沿って旋回しながら第一孔部４１の出口側から噴射される。
【００３８】
第１実施形態では、図１に示すように噴孔プレート３０は平面部３３を有している。平面部３３は、第一孔部４１の開口側の端部に設置されている。すなわち、第一孔部４１は、閉端部４３とは反対側が平面部３３に開口している。この平面部３３と第一孔部４１の中心軸Ｐ１とがなす角度θは、６０°≦θ≦９０°に設定されている。
【００３９】
第１実施形態の場合、第一孔部４１は噴孔プレート３０の板厚方向すなわち弁ボディ２１の軸方向に対し傾斜している。そのため、第一孔部４１が噴孔プレート３０の出口側端面３０ｂに開口すると、第一孔部４１の側面部４４の中心軸方向の長さは、噴孔プレート３０の出口側端面３０ｂとなす角度が小さな方で短く、噴孔プレート３０の出口側端面３０ｂとなす角度が大きな方で長くなる。すなわち、第一孔部４１を形成する側面部４４は、中心軸Ｐ１方向の長さが周方向において変化する。これにより、側面部４４の中心軸方向の長さが短い部分では、燃料が第一孔部４１における旋回の途中に噴射される。
【００４０】
そこで、図１に示すように噴孔プレート３０に平面部３３を設置することにより、θ＝９０°のとき、第一孔部４１の側面部４４の中心軸Ｐ１方向の長さは周方向において一定となる。一方、例えば第一孔部４１と第二孔部４２とがなす角度αの大きさ、または第一孔部４１および第二孔部４２を流れる燃料の流速によっては、側面部４４の周方向の長さに差が生じてもよい。そのため、θの範囲は、６０°から９０°に設定している。
【００４１】
次に、上記構成によるインジェクタ１０の作動について説明する。
コイル６２への通電が停止されているとき、固定コア６３と可動コア６５との間には磁気吸引力が発生しない。そのため、可動コア６５は、スプリング１８の押し付け力によりニードル２４とともに固定コア６３と反対側へ移動している。その結果、コイル６２への通電が停止されているとき、ニードル２４のシール部２５は弁座２３に着座している。したがって、燃料は噴孔４０から噴射されない。
【００４２】
コイル６２に通電されると、コイル６２に発生した磁界によりプレートハウジング６４、ノズルホルダ２０、第一磁性部１２、可動コア６５、固定コア６３および第二磁性部１４には磁束が流れ、磁気回路が形成される。これにより、固定コア６３と可動コア６５との間には磁気吸引力が発生する。固定コア６３と可動コア６５との間に発生する磁気吸引力がスプリング１８の押し付け力よりも大きくなると、可動コア６５および可動コア６５と一体のニードル２４は固定コア６３側へ移動する。その結果、ニードル２４のシール部２５は弁座２３から離座する。
【００４３】
燃料入口１６からインジェクタ１０の内部へ流入した燃料は、燃料フィルタ１７、入口部材１５の内周側、アジャスティングパイプ１９の内周側、可動コア６５の内周側、可動コア６５の内側と外側とを接続する接続孔６９、ハウジング１１と可動コア６５との間、およびニードル２４とノズルホルダ２０との間を経由して燃料通路２６へ流入する。燃料通路２６の燃料は、弁座２３とシール部２５との間を経由して噴孔４０へ流入する。これにより、噴孔４０から燃料が噴射される。
【００４４】
コイル６２への通電を停止すると、固定コア６３と可動コア６５との間の磁気吸引力は消滅する。これにより、一体の可動コア６５およびニードル２４はスプリング１８の押し付け力により固定コア６３とは反対側へ移動する。そのため、シール部２５は再び弁座２３に着座し、燃料通路２６と噴孔４０との間の燃料の流れは遮断される。したがって、燃料の噴射は終了する。
【００４５】
以上、説明した第１実施形態では、噴孔４０を構成する第一孔部４１と第二孔部４２との位置関係、第一孔部４１および第二孔部４２の形状、ならびに第一孔部４１および第二孔部４２の大きさなどを設定している。また、第二孔部４２は、スリット状に形成されている。これにより、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入する燃料は、液膜状の流れを形成する。そして、燃料が第二孔部４２から第一孔部４１へ流入することにより、燃料は第一孔部４１の側面部４４に案内されて第一孔部４１の内部を旋回する。その結果、第一孔部４１を流れる燃料には旋回力が付与される。したがって、噴孔４０からは旋回流を形成した液膜状の燃料が噴射されるため、燃料の微粒化を促進することができる。
【００４６】
また、第１実施形態では、噴孔プレート３０の板厚方向の途中において第一孔部４１と第二孔部４２とが角度αを形成して接続している。すなわち、第一孔部４１と第二孔部４２とは、噴孔プレート３０の内部において接続している。そのため、第一孔部４１の径方向外側に、第二孔部４２を設置するための空間を必要としない。これにより、第一孔部４１および第二孔部４２が占有する面積は低減される。したがって、噴孔４０の占有面積が低減され、噴孔プレート３０およびインジェクタ１０の小型化と燃料の微粒化とを両立して達成することができる。また、インジェクタ１０の小型化が達成されるため、インジェクタ１０を搭載するための空間の確保が容易である。したがって、インジェクタ１０、およびインジェクタ１０が搭載されるエンジンの設計自由度を高めることができる。
【００４７】
第１実施形態では、噴孔プレート３０が有している複数の噴孔４０の長軸は、噴孔プレート３０の中心軸を中心とする円周Ｃの接線となす角度βが０°である。そのため、噴孔４０の第二孔部４２には、噴孔プレート３０の径方向外側から概ね垂直に燃料が流入する。これにより、噴孔４０の第二孔部４２には、均一な流れの燃料が流入する。その結果、噴孔プレート３０の各噴孔４０において、第二孔部４２を通過した燃料は第一孔部４１の内部で均一な旋回流を形成する。したがって、噴孔プレート３０の複数の噴孔４０から、均一な燃料の噴霧を形成することができる。
【００４８】
第１実施形態では、第一孔部４１が噴孔プレート３０の平面部３３に開口している。そのため、第一孔部４１からは周方向において均一な噴霧が噴射される。これにより、燃料は第一孔部４１から所定の方向へ均一に噴射される。したがって、噴射される燃料の方向性を高めることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタの噴孔を図９に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、図９に示すように第二仮想直線Ｌ２は、第三仮想直線Ｌ３の第一仮想直線Ｌ１とは反対側に位置する。すなわち、第二孔部４２は、第一孔部４１の側面部４４の外側に接続している。これにより、第一孔部４１と第二孔部４２との間には、段差部４５が形成される。
【００５０】
また、第二仮想直線Ｌ２と第三仮想直線Ｌ３との間の距離ｄ２は、ｄ２≦Ｒ１×０．４に設定されている。ここで、Ｒ１は第一孔部４１の半径、すなわち第一仮想直線Ｌ１と第三仮想直線Ｌ３との間の距離である。ｄ２が小さくなるほど、第二仮想直線Ｌ２と第三仮想直線Ｌ３とは接近する。すなわち、ｄ２が小さくなるほど、第二孔部４２の壁面４２ａは、第一孔部４１の側面部４４の接線に接近する。そして、ｄ２＝０となると、第二孔部４２の壁面４２ａと第一孔部４１の側面部４４の接線とは一致する。そのため、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１の側面部４４に沿って流れ、旋回流を形成する。
【００５１】
一方、ｄ２が大きくなると、第二孔部４２の壁面４２ａは第一孔部４１の側面部４４から遠ざかる。そのため、ｄ２が大きくなると、第一孔部４１と第二孔部４２との間に形成される段差部４５は拡大する。その結果、第二孔部４２を通過した燃料は、段差部４５に衝突した後、第一孔部４１へ流入する。これにより、燃料は、エネルギーが低下し、かつ第一孔部４１の側面部４４に沿った流れを形成しにくく、旋回流の形成が困難になる。したがって、ｄ２は０に近いほど好ましく、ｄ２の上限は第一孔部４１の半径Ｒ１の０．４倍に設定している。
【００５２】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔を図１０に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態では、図１０に示すように噴孔プレート３０は第一孔部４１の開口側の端部にテーパ孔部３４を有している。また、テーパ孔部３４は、軸方向において一方の端部が第一孔部４１に接続し、他方の端部が円筒部３５に接続している。円筒部３５は、テーパ孔部３４とは反対側の端部が平面部３３に開口している。テーパ孔部３４は、軸方向において円筒部３５に近づくにつれて内径が拡大している。これにより、第二孔部４２から第一孔部４１へ流入した燃料は、第一孔部４１で旋回流を形成しながらテーパ孔部３４および円筒部３５を経由して噴射される。
【００５３】
テーパ孔部３４は、軸方向において円筒部３５に近づくにつれて内径が拡大する。第一孔部４１において旋回流を形成した燃料がテーパ孔部３４へ流入すると、燃料はテーパ孔部３４の側面部に沿って径方向外側へ拡大する。旋回する燃料は、軸方向の速度成分と周方向の速度成分を有している。燃料の周方向の速度成分は角速度が一定であるため、テーパ孔部３４において旋回流を形成する燃料の径が拡大すると、相対的に軸方向の速度成分は大きくなる。その結果、テーパ孔部３４の出口側すなわち円筒部３５側では、軸方向の速度成分が周方向の速度成分に対し相対的に大きくなる。これにより、噴孔４０の出口すなわち円筒部３５の開口側では、燃料は軸方向への大きな速度成分によって直進性が向上する。また、燃料は周方向の低下した速度成分によって径が拡大しにくくなる。その結果、噴孔４０から噴射される燃料は、噴霧の角度が小さくなる。噴霧の角度が小さくなると、噴孔プレート３０の隣接する噴孔４０から噴射された噴霧同士の衝突は低減される。したがって、噴霧の衝突にともなう噴霧の粒径の増大が抑制され、微粒化を促進することができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態によるインジェクタの噴孔を図１１および図１２に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１１および図１２に示すその他の実施形態では、噴孔４０を構成する第二孔部４２の断面形状が第１実施形態と異なっている。上述の第１実施形態で説明したように、第二孔部４２の中心軸Ｐ２に垂直な断面の形状、および入口側端面３０ａにおける開口の形状は、扁平なスリット状である。そのため、第二孔部４２は、扁平なスリット状であれば断面形状が矩形状であることを要しない。
【００５５】
第二孔部４２の断面は、図１１（Ａ）に示すように楕円形、図１１（Ｂ）に示すように楔形、図１１（Ｃ）または図１２（Ａ）に示すように台形であってもよい。また、第二孔部４２は、図１２（Ｂ）に示すように断面が円形状の孔部を直線状に複数配置した構成でもよい。さらに、第二孔部４２は、図１２（Ｃ）に示すように複数の円形状の孔部をそれぞれ重なり合うように配置した構成でもよい。これら図１１および図１２に示す第二孔部４２は、いずれも長軸および短軸を有するスリット状となる。さらに、図１１および図１２に示す第二孔部４２の断面形状を組み合わせて適用してもよい。
【００５６】
以上、説明した複数の実施形態では、噴孔プレート３０に噴孔４０を五つ配置する例について説明した。しかし、噴孔４０は、一つ以上であれば五つに限るものではない。噴孔４０の数は、インジェクタ１０を適用するエンジンに応じて適宜選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、（Ａ）は弁ボディ側からみた模式図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるインジェクタを示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、弁ボディ側から見た模式図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔を示す概略斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔プレートの変形例を示す図であって、弁ボディ側から見た模式図である。
【図７】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した断面を示す模式図である。
【図８】図１のＶＩＩ−ＶＩＩ線で切断した断面を示す模式図である。
【図９】本発明の第２実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、第１実施形態の図８に対応する図である。
【図１０】本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、第１実施形態の図１（Ｂ）に対応する図である。
【図１１】本発明のその他の実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、第１実施形態の図１（Ａ）に対応する図である。
【図１２】本発明のその他の実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、第１実施形態の図１（Ａ）に対応する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１０  インジェクタ（燃料噴射弁）、２１  弁ボディ、２２  内壁、２３  弁座、２４  ニードル（弁部材）、２６  燃料通路、３０  噴孔プレート（噴孔形成部材）、３３  平面部、３４  テーパ孔部、３５  円筒部、４０  噴孔、４１  第一孔部、４２  第二孔部、４３  閉端部、４４  側面部
【図１】
2006029131.tif 000003
【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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