(57)【要約】【課題】噴孔から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能な燃料噴射弁の提供。【解決手段】燃料噴射弁１０は、燃料下流側に向かって縮径するテーパ面状の弁座面１５１により燃料通路１７を形成する弁座部１５０と、燃料上流側へ向かって開口する凹部１５３により、噴孔１５５と連通するサック室１５４を形成するサック部１５２と、弁座面１５１に対して離着座する弁部材４０とを備えている。噴孔１５５には、流路の横断面が長方形状に形成された出口側噴孔部１５７及び入口側噴孔部１５６が形成されている。出口側噴孔部１５７は、出口側開口１５７ａに向かって長手方向ＬＤ１の内法ｗ１を拡大させている。入口側噴孔部１５６は、入口側開口１５６ａから延伸し、出口側噴孔部１５７に突き当たっている。この入口側噴孔部１５６の長手方向ＬＤ２は、出口側噴孔部１５７の長手方向ＬＤ１に沿っている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料下流側に向かって縮径するテーパ面状の弁座面（１５１）により燃料通路（１７）を形成する弁座部（１５０）と、
燃料上流側の前記燃料通路へ向かって開口する凹部（１５３）によりサック室（１５４）を形成し、前記サック室と連通する噴孔（１５５，２５５，３５５）が前記凹部に開口するサック部（１５２）と、
前記弁座面に対して離着座することにより、前記噴孔から燃焼室内への燃料噴射を断続する弁部材（４０）と、を備える燃料噴射弁であって、
前記噴孔には、
流路の横断面が長手形状であり、前記燃焼室に臨む出口側開口（１５７ａ，３５７ａ）に向かって長手方向（ＬＤ１）の内法（ｗ１，ｗ３０１）を拡大させつつ延伸する第一噴孔部（１５７，２５７，３５７）と、
流路の横断面が長手形状であり、この横断面の長手方向（ＬＤ２）が前記第一噴孔部の長手方向に沿っており、前記サック室に臨む入口側開口（１５６ａ，２５６ａ）から前記第一噴孔部に向かって延伸することで当該第一噴孔部に突き当る第二噴孔部（１５６，２５６）と、が形成されることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記第一噴孔部を形成する壁面（１５７ｄ）には、前記第二噴孔部を前記第一噴孔部に接続する接続開口（１５６ｂ）が設けられ、
前記第一噴孔部において、前記接続開口を挟んで前記出口側開口の反対側に位置する端部は、閉塞されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記第一噴孔部を形成する壁面（２５７ｄ）には、前記第二噴孔部を前記第一噴孔部に接続する接続開口（２５６ｂ）が設けられ、
前記第一噴孔部において、前記接続開口を挟んで前記出口側開口の反対側に位置する端部は、前記サック室に接続されることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記第一噴孔部は、前記接続開口が開口する位置を起点に、前記出口側開口に向けて長手方向の内法を拡大させることを特徴とする請求項２又は３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記接続開口の長手方向の内法（ｗ２）は、当該接続開口が臨む位置における前記第一噴孔部の長手方向の内法（ｗ１ａ）に揃えられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第一噴孔部は、前記サック室に臨む流入開口（３５７ｃ）を起点に、前記出口側開口に向けて長手方向の内法（ｗ３０１）を拡大させることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記接続開口の長手方向の内法（ｗ２）は、当該接続開口が臨む位置における前記第一噴孔部の長手方向の内法（ｗ３０１ｃ）よりも狭いことを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
【請求項８】
前記入口側開口の少なくとも一部は、前記弁座面を縮径方向に延長した仮想延長面（１６９）が前記凹部の底面（１６０）と交差する仮想円（１６６）の内周側に位置することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴孔から燃焼室内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料下流側へ向かって縮径するテーパ面状の弁座面により燃料通路を形成する弁座部と、当該弁座面に対して離着座することにより噴孔からの燃料噴射を断続する弁部材と、を備えた燃料噴射弁が知られている。こうした燃料噴射弁では、弁座部の燃料下流側に、サック室を形成するサック部が設けられている。
【０００３】
例えば特許文献１に開示の構成では、燃料上流側となる燃料通路へ向かって開口する凹部により、燃料溜としてのサック室が形成されている。そして、サック室に連通する噴孔がサック室に開口している。以上の構成では、サック室に溜まる燃料の圧力により、噴孔内を流れる燃料の流速が高められている。
【０００４】
しかしながら、サック室が弁座部の燃料下流側に位置するために、弁座部に弁部材を着座させて燃料噴射を遮断させた後でも、サック室内の燃料は、燃料室に供給されてしまい得る。そのため、燃料噴射量を精密に制御する近年の燃料噴射弁では、サック室の容量低減が求められるようになってきた。
【０００５】
こうしたサック室の容量低減がなされた場合、噴孔内を流れる燃料の流速低下が懸念される。そこで本発明者は、出口側開口に向かって延伸する噴孔に、サック室から延伸する燃料調量通路を突き当てる、特許文献１に開示の構成に着目した。以上の構成では、燃料調量通路内を流れた燃料を噴孔内の壁面に衝突させることにより、噴孔の壁面近傍において燃料の強い流れが形成可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４８４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
さて、近年の燃料噴射弁には、上述したようなサック室の容量低減に加えて、空気と燃料との混合が良好に行われるよう、噴孔から広範囲に噴霧を噴射できることが求められている。そのために、特許文献１に開示のような、出口側開口に向かって長手方向の内法を拡大させつつ延伸する噴孔が有効であると考えられた。
【０００８】
ところが、特許文献１では、上述したような二つの課題に何ら着目されていないため、噴孔に突き当たる燃料調量通路は、単なる円筒孔状に形成されている。故に、燃料調量通路に流入した燃料の流れは、この燃料調量通路内にて扁平形状に広げられることなく、円柱状に纏まったまま、噴孔に流れ込むこととなる。そのため、噴孔の壁面近傍に強い流れが形成されたとしても、この燃料の強い流れは、噴孔の内法の拡大に追従できずに、噴孔の中央に纏まってしまうのである。その結果、噴孔から広範囲に噴霧を噴射することは、困難であった。
【０００９】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、噴孔から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能な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】
【００１０】
上記目的を達成するために、第一の発明は、燃料下流側に向かって縮径するテーパ面状の弁座面（１５１）により燃料通路（１７）を形成する弁座部（１５０）と、燃料上流側の燃料通路へ向かって開口する凹部（１５３）によりサック室（１５４）を形成し、サック室と連通する噴孔（１５５，２５５，３５５）が凹部に開口するサック部（１５２）と、弁座面に対して離着座することにより、噴孔から燃焼室内への燃料噴射を断続する弁部材（４０）と、を備える燃料噴射弁であって、噴孔には、流路の横断面が長手形状であり、燃焼室に臨む出口側開口（１５７ａ，３５７ａ）に向かって長手方向（ＬＤ１）の内法（ｗ１，ｗ３０１）を拡大させつつ延伸する第一噴孔部（１５７，２５７，３５７）と、流路の横断面が長手形状であり、この横断面の長手方向（ＬＤ２）が第一噴孔部の長手方向に沿っており、サック室に臨む入口側開口（１５６ａ，２５６ａ）から第一噴孔部に向かって延伸することで当該第一噴孔部に突き当る第二噴孔部（１５６，２５６）と、が形成されることを特徴としている。
【００１１】
この発明では、出口側開口に向かって内法が拡大される第一噴孔部の長手方向に、第二噴孔部の長手方向が沿うように規定されている。故に、第二噴孔部に流入した燃料の流れは、第一噴孔部の長手方向に向けて、第二噴孔部内にて扁平形状に予め広げられるようになる。そのため、第二噴孔部から第一噴孔部に流入した燃料は、第一噴孔部の内法の拡大に追従容易となる。以上によれば、第一噴孔部の壁面に燃料を衝突させる作用と相俟って、流路の長手方向に広がりつつ出口側開口に向かう強い流れが、第一噴孔部内に形成され得る。したがって、噴孔から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能となる。
【００１２】
尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図２】サック部の近傍を拡大して示す断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】噴孔の近傍をさらに拡大して示す断面図である。
【図５】噴孔内における燃料の流れを模式的に示す図である。
【図６】図４のVI−VI線断面において、出口側噴孔部内の燃料流速の分布を模式的に示す図である。
【図７】第二実施形態における噴孔の形状を示す図であって、この噴孔内の燃料の流れを模式的に示す図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面において、出口側噴孔部内の燃料流速の分布を模式的に示す図である。
【図９】第三実施形態における噴孔の形状を示す図であって、この噴孔内の燃料の流れを模式的に示す図である。
【図１０】図９のX−X線断面における燃料の流れを模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。
【００１５】
（第一実施形態）
図１に示す本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１０は、内燃機関としてのガソリンエンジンに設置され、当該ガソリンエンジンの燃焼室内へ燃料を噴射する。尚、かかる適用形態以外にも、例えば燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジンの燃焼室に連通する吸気通路へ燃料を噴射するものであってもよいし、内燃機関としてのディーゼルエンジンの燃焼室へ燃料を噴射するものであってもよい。
【００１６】
燃料噴射弁１０は、弁ボディ１１、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、弾性部材５０、並びに駆動部６０を備えている。
【００１７】
弁ボディ１１は、コアハウジング１２、入口部材１３、ノズルホルダ１４及びノズルボディ１５等から構成されている。コアハウジング１２は円筒状に形成されており、軸方向の一端部側から他端部側へ向かって順に第一磁性部１２ａ、非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃを有している。磁性材からなる各磁性部１２ａ，１２ｃと、非磁性材からなる非磁性部１２ｂとは、レーザ溶接等によって結合されている。かかる結合構造によって非磁性部１２ｂは、第一磁性部１２ａと第二磁性部１２ｃの間において磁束が短絡するのを防止している。
【００１８】
第二磁性部１２ｃにおいて非磁性部１２ｂとは反対側の軸方向端部には、円筒状の入口部材１３が固定されている。入口部材１３は、燃料ポンプ（図示しない）から燃料が供給される燃料入口１３ａを形成している。燃料入口１３ａへの供給燃料を濾過して下流側のコアハウジング１２内へ導くために第一実施形態では、入口部材１３の内周側に燃料フィルタ１６が固定されている。
【００１９】
第一磁性部１２ａにおいて非磁性部１２ｂとは反対側の軸方向端部には、磁性材によって円筒状に形成されたノズルホルダ１４を介して、ノズルボディ１５が固定されている。ノズルボディ１５は有底円筒状に形成されており、コアハウジング１２及びノズルホルダ１４と共同して燃料通路１７を内周側に形成している。図２に示すようにノズルボディ１５は、弁座部１５０及びサック部１５２を有している。
【００２０】
弁座部１５０は、軸方向のうち燃料下流側へ向かうに従って一定の縮径率で縮径するテーパ面状の内周面によって、弁座面１５１を形成している。サック部１５２は、弁座面１５１によって燃料通路１７を形成する弁座部１５０の燃料下流側に、隣接している。サック部１５２は、燃料上流側の燃料通路１７へ向かって開口する凹部１５３を、カップ状に形成している。この凹部１５３においてサック室１５４を形成する内面には、当該サック室１５４と連通する噴孔１５５が開口している。
【００２１】
図１に示すように固定コア２０は、磁性材によって円筒状に形成されており、コアハウジング１２のうち非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃの内周面に同軸上に固定されている。固定コア２０には、その径方向中央部を軸方向に貫通する貫通孔２０ａが設けられている。燃料入口１３ａから燃料フィルタ１６を経て貫通孔２０ａへ流入する燃料は、その下流側となる可動コア３０側へ向かって当該貫通孔２０ａから流出することとなる。
【００２２】
可動コア３０は、磁性材によって段付円筒状に形成されており、コアハウジング１２の内周側に同軸上に配置されて燃料上流側の固定コア２０と軸方向に対向している。可動コア３０は、コアハウジング１２のうち非磁性部１２ｂの内周壁によって案内されることで、軸方向両側への正確な往復移動が可能となっている。可動コア３０には、その径方向中央部を軸方向に貫通する第一貫通孔３０ａと、軸方向中間部を径方向に貫通して第一貫通孔３０ａに連通する第二貫通孔３０ｂとが、設けられている。固定コア２０の貫通孔２０ａから流出した燃料は、その下流側において可動コア３０の第一貫通孔３０ａへ流入し、第二貫通孔３０ｂからコアハウジング１２内の燃料通路１７へと流出することになる。
【００２３】
弁部材４０は、非磁性材によって横断面が円形のニードル状に形成されており、弁ボディ１１のうち要素１２，１４，１５が内周側に形成する燃料通路１７内に同軸上に配置されている。弁部材４０において燃料上流側の軸方向端部は、可動コア３０の第一貫通孔３０ａの内周面に同軸上に固定されている。また図１及び図２に示すように、弁部材４０において燃料下流側の軸方向端部は、軸方向のうち燃料下流側へ向かうに従って縮径する当接部４１を形成しており、弁座面１５１に対して当該当接部４１を当接可能に対向させている。弁部材４０は、所定の中心軸線１８に沿った変位によって弁座面１５１に対し当接部４１を離着座させる。こうして、噴孔１５５からの燃料噴射が断続される。具体的には、弁部材４０が当接部４１を弁座面１５１から離座させる開弁作動時には、燃料が燃料通路１７からサック室１５４へ流入して各噴孔１５５から燃焼室へ噴射される。また一方、弁部材４０が当接部４１を弁座面１５１に着座させる閉弁作動時には、各噴孔１５５から燃焼室への燃料噴射が遮断されるのである。尚、中心軸線１８に沿って先端面４２から噴孔１５５に向かう方向を、以下、先端方向ＡＤとする。
【００２４】
図１に示すように、弾性部材５０は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、固定コア２０に設けられた貫通孔２０ａの内周側に同軸上に収容されている。弾性部材５０の一端部は、貫通孔２０ａの内周面に固定されたアジャスティングパイプ２２の軸方向端部に係止されている。弾性部材５０の他端部は、可動コア３０のうち第一貫通孔３０ａの内面に係止されている。かかる係止構造によって弾性部材５０は、それを挟む要素２２，３０間にて圧縮されることによって弾性変形する。したがって、弾性部材５０が弾性変形によって発生する復原力は、弁部材４０と共に可動コア３０を燃料下流側へ付勢する付勢力となる。尚、弾性部材５０のセット荷重は、貫通孔２０ａへのアジャスティングパイプ２２の圧入量に応じて調整されている。
【００２５】
駆動部６０は、コイル６１、樹脂ボビン６２、磁性ヨーク６３、コネクタ６４等から構成されている。コイル６１は、樹脂ボビン６２に金属線材を巻回してなり、その外周側に磁性ヨーク６３が配置されている。コイル６１は、コアハウジング１２のうち固定コア２０の外周側となる非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃの外周面に、樹脂ボビン６２を介して同軸上に固定されている。コイル６１は、コネクタ６４に設けられたターミナル６４ａを介して外部の制御回路（図示しない）と電気接続されており、当該制御回路によって通電制御されるようになっている。
【００２６】
ここで、コイル６１が通電によって励磁するときには、磁性ヨーク６３、ノズルホルダ１４、第一磁性部１２ａ、可動コア３０、固定コア２０及び第二磁性部１２ｃが共同して形成する磁気回路に、磁束が流れる。その結果、可動コア３０と固定コア２０との間に、可動コア３０を燃料上流側の固定コア２０へ向かって吸引する磁気吸引力が発生する。また一方、通電の停止によってコイル６１が消磁するときには、上述の磁気回路に磁束が流れなくなるため、可動コア３０と固定コア２０との間において磁気吸引力が消失するのである。
【００２７】
このように構成された燃料噴射弁１０の開弁作動では、コイル６１への通電が開始されることで、磁気吸引力が可動コア３０に作用する。すると、弁部材４０と共に可動コア３０は、弾性部材５０の復原力に抗して固定コア２０側へと移動することで、当該固定コア２０と当接して停止する。その結果、弁座面１５１から当接部４１が離座した状態となるので、各噴孔１５５から燃料が噴射されることとなる。
【００２８】
こうした開弁作動後における燃料噴射弁１０の閉弁作動では、コイル６１への通電が停止されることで、可動コア３０に作用する磁気吸引力が消失する。すると、弁部材４０と共に可動コア３０は、弾性部材５０の復原力による付勢側へと移動することで、当該弁部材４０を弁座面１５１と当接させて停止する。その結果、弁座面１５１に当接部４１が着座した状態となるので、各噴孔１５５からの燃料噴射が停止することとなる。
【００２９】
次に、図２，図３に示すサック部１５２の詳細を説明する。
【００３０】
サック部１５２は、サック室１５４を形成する凹部１５３の内面として、接続面１６８及び底面１６０を有している。接続面１６８は、底面１６０の外周側且つ弁座面１５１の内周側にそれぞれ隣接することで、これら底面１６０及び弁座面１５１の間を接続している。底面１６０は、真円状の領域であって、ノズルボディ１５の中心軸線１８と同軸上に位置している。底面１６０は、中心軸線１８に直交する平坦面状に形成されている。底面１６０は、弁座面１５１に当接部４１を着座させた弁部材４０に対して、距離をあけて略平行に対向している。こうした対向構造によって、当接部４１が弁座面１５１に着座したときの弁部材４０の先端面４２と底面１６０との間にサック室１５４が形成される。サック室１５４は、燃料中の混入異物（コンタミネーション）の噛み込みを抑制できるように容積を規定されている。加えてサック室１５４に貯留された燃料は、噴孔１５５から流出する燃料の流速を高める作用を発揮する。
【００３１】
以上のサック室１５４と連通する噴孔１５５には、図３，図４に示すように、出口側噴孔部１５７及び入口側噴孔部１５６が形成されている。出口側噴孔部１５７を形成する壁面１５７ｄには、入口側噴孔部１５６を出口側噴孔部１５７に接続する接続開口１５６ｂが設けられている。こうして出口側噴孔部１５７及び入口側噴孔部１５６が互いに接続されることで、サック室１５４と燃料噴射弁１０の外部とを連通する噴孔１５５が形成されている。以下の説明では、出口側噴孔部１５７の中心軸として当該噴孔部１５７の延伸する向きを示す仮想軸線を第一噴孔軸線１５９とし、入口側噴孔部１５６の中心軸として当該噴孔部１５６の延伸する向きを示す仮想軸線を第二噴孔軸線１５８とする。
【００３２】
出口側噴孔部１５７は、第一噴孔軸線１５９と直交する流路の横断面の形状が、長手形状に形成されている。具体的に、出口側噴孔部１５７の横断面は、長方形状である。この横断面において、長辺の長さは出口側噴孔部１５７の内法ｗ１（図６参照）とされ、短辺の長さは出口側噴孔部１５７の高さｈ１とされている。そして、長辺に沿った方向が、出口側噴孔部１５７の長手方向ＬＤ１とされている。
【００３３】
出口側噴孔部１５７の延伸方向を規定する第一噴孔軸線１５９は、中心軸線１８に対して傾斜した姿勢に規定されている。これにより第一噴孔軸線１５９は、中心軸線１８と交差している。第一噴孔軸線１５９の方向によって、燃料噴射弁１０から噴射される噴霧の射出方向が規定されている。
【００３４】
第一噴孔軸線１５９に沿って延伸する出口側噴孔部１５７の両端のうち、先端方向ＡＤに位置する一方は、サック部１５２の外表面に開口する出口側開口１５７ａまで延伸することにより、燃料噴射弁１０の外部に接続されている。出口側噴孔部１５７の両端のうち、接続開口１５６ｂを挟んで出口側開口１５７ａの反対側に位置する他方は、サック室１５４に接続されない位置にて閉塞され、閉塞端１５７ｂとされている。閉塞端１５７ｂには、入口側噴孔部１５６を流通した燃料が接続開口１５６ｂから供給される。図６に示すように、出口側噴孔部１５７は、接続開口１５６ｂの開口する閉塞端１５７ｂを起点に、出口側開口１５７ａに向けて長手方向ＬＤ１の内法ｗ１を拡大させている。このように出口側噴孔部１５７は、閉塞端１５７ｂでの最小内法ｗ１ａから、出口側開口１５７ａにおける最大内法ｗ１ｂまで、実質一定の拡大率で内法ｗ１を拡大させるテーパスリット状に形成されている。尚、上記の拡大率とは、燃料下流側へ向かうに従って拡大する内法ｗ１につき、当該下流側へ向かう方向の単位距離に対する幅の変化量を意味している。
【００３５】
図３，４に示す入口側噴孔部１５６は、第二噴孔軸線１５８と直交する流路の横断面の形状が、長手形状に形成されている。具体的に、入口側噴孔部１５６の横断面は、長方形状である。この横断面において、長辺の長さは入口側噴孔部１５６の内法ｗ２とされ、短辺の長さは入口側噴孔部１５６の高さｈ２とされている。そして、長辺に沿った方向が、入口側噴孔部１５６の長手方向ＬＤ２とされている。入口側噴孔部１５６の長手方向ＬＤ２は、出口側噴孔部１５７の長手方向ＬＤ１に沿っている。加えて長手方向ＬＤ２は、中心軸線１８及び第一噴孔軸線１５９を含む平面内に対して実質直交している。また入口側噴孔部１５６の内法ｗ２は、出口側噴孔部１５７の最小内法ｗ１ａ（図６参照）に揃えられている。
【００３６】
入口側噴孔部１５６の延伸方向を規定する第二噴孔軸線１５８は、中心軸線１８及び第一噴孔軸線１５９を含む平面（以下、「特定縦断面」）内に規定されている。この特定縦断面において、第二噴孔軸線１５８は、中心軸線１８に対して、第一噴孔軸線１５９とは逆方向に傾斜している。第二噴孔軸線１５８は、中心軸線１８及び第一噴孔軸線１５９のそれぞれと交差している。さらに、第二噴孔軸線１５８は、弁座面１５１を縮径方向に延長した仮想延長面１６９に対し、底面１６０よりも先端方向ＡＤにて交差している。
【００３７】
第二噴孔軸線１５８に沿って延伸する入口側噴孔部１５６の両端のうち、先端方向ＡＤに位置する一方は、出口側噴孔部１５７に臨む接続開口１５６ｂまで延伸することにより、閉塞端１５７ｂに接続されている。入口側噴孔部１５６の両端のうち、接続開口１５６ｂの反対側に位置する他方は、凹部１５３に開口した入口側開口１５６ａまで延伸することにより、サック室１５４に接続されている。入口側開口１５６ａの大部分は、仮想延長面１６９が底面１６０と交差する仮想交差線１６６の内側に位置している。入口側噴孔部１５６は、入口側開口１５６ａから接続開口１５６ｂまで、一定の横断面形状を維持するスリット状に形成されている。
【００３８】
以上の構成による燃料噴射弁１０において、サック室１５４に流入し、噴孔１５５を通じて噴射される燃料の流れの態様を、図５，図６に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
図５に示すように、弁座面１５１及び当接部４１間の燃料通路１７を通過する燃料は、弁座面１５１及び仮想延長面１６９に沿う方向に流れ、サック室１５４の底面１６０に到達する。上述したように、入口側開口１５６ａは、仮想交差線１６６よりも僅かに内周側に位置することで、主要な燃料の流れが到達する領域に開口している。故に、燃料通路１７を通過した流れは、その流れ方向を維持しつつ、入口側開口１５６ａを通じて入口側噴孔部１５６に入り得る。加えて入口側開口１５６ａには、中心軸線１８を挟んで入口側開口１５６ａとは反対側に位置する空間からも、燃料が流入する。これらの燃料の流れは、入口側噴孔部１５６内にて合流し、第二噴孔軸線１５８（図４参照）に沿った強い流れを形成する。さらに、入口側噴孔部１５６の長手方向ＬＤ２（図６参照）は、出口側噴孔部の長手方向ＬＤ１（図６参照）に揃えられている。故に、入口側噴孔部１５６に流入した燃料の流れは、出口側噴孔部１５７の長手方向ＬＤ１に向けて、入口側噴孔部１５６内にて扁平形状に予め広げられる。
【００４０】
そして、第二噴孔軸線１５８（図４参照）に沿った入口側噴孔部１５６内の燃料の流れは、接続開口１５６ｂから閉塞端１５７ｂに流入する。入口側噴孔部１５６に対して出口側噴孔部１５７が屈曲しているため、接続開口１５６ｂからの流れは、壁面１５７ｄのうちで接続開口１５６ｂと対向している対向壁面１５７ｅに衝突する。こうして燃料は、対向壁面１５７ｅに押し付けられ、当該壁面１５７ｅと連続する拡幅壁面１５７ｆに沿って出口側開口１５７ａに向う強い流れを形成する。
【００４１】
また、図６に示す対向壁面１５７ｅに押し付けられた燃料の流れは、入口側噴孔部１５６（図５参照）において予め長手方向ＬＤ１に拡幅されている。故に、接続開口１５６ｂから閉塞端１５７ｂへ流れた燃料は、長手方向ＬＤ１の中央に纏まることなく、長手方向ＬＤ１に拡がることができる。故に、長手方向ＬＤ１の両側に位置する各側壁面１５７ｇの近傍でも、燃料は、出口側開口１５７ａに向うに従って互いに離間していく各側壁面１５７ｇに、淀むこと無く追従することができる。こうして、各側壁面１５７ｇの近傍の流速が確保されることにより、燃料の流れは、拡幅壁面１５７ｆに沿って最大内法ｗ１ｂまで拡大され、長手方向ＬＤ１に拡大する流れの方向を維持しつつ、出口側開口１５７ａから噴射される。
【００４２】
ここまで説明した第一実施形態では、入口側噴孔部１５６が出口側噴孔部１５７の長手方向ＬＤ１に沿った扁平な流れを予め形成するため、出口側噴孔部１５７に流入した燃料は、当該噴孔部１５７の内法ｗ１の拡大に追従容易となる。故に、出口側噴孔部１５７の対向壁面１５７ｅに燃料を衝突させる上述の作用と相俟って、長手方向ＬＤ１に広がりつつ出口側開口１５７ａに向かう強い流れが、出口側噴孔部１５７内に形成され得る。したがって、噴孔１５５から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能となる。
【００４３】
加えて第一実施形態では、出口側噴孔部１５７に流入する燃料は、全て入口側噴孔部１５６を通過する。故に、出口側噴孔部１５７を流通する燃料の流量は、入口側噴孔部１５６の横断面の面積から推定容易となる。こうして、入口側噴孔部１５６をスリット状の絞りとして機能させる構成であれば、燃料噴射弁１０から燃焼室に供給される燃料量の制御性を高く維持したうえで、噴孔から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能となる。
【００４４】
また第一実施形態では、燃料流れの方向が急激に変化している接続開口１５６ｂを起点として、出口側噴孔部１５７の内法ｗ１の拡大が開始されている。このように、燃料圧力の高い位置から内法ｗ１の拡大が開始されることにより、出口側噴孔部１５７に流入した燃料は、長手方向ＬＤ１への内法ｗ１の拡大にいっそう追従し易くなる。したがって、長手方向ＬＤ１に広がりつつ出口側開口１５７ａに向かう強い流れが、確実に形成されるようになる。
【００４５】
さらに第一実施形態では、接続開口１５６ｂの内法ｗ２と、接続開口１５６ｂが臨む位置での出口側噴孔部１５７の内法ｗ１ａとが揃えられることで、入口側噴孔部１５６から出口側噴孔部１５７への連続部分での段差が、低減又は解消されている。こうして入口側噴孔部１５６から出口側噴孔部１５７への燃料の流通の円滑化が図られることにより、出口側噴孔部１５７に到達した燃料は、長手方向ＬＤ１に広がりつつ出口側開口１５７ａに向かう強い流れをいっそう形成し易くなる。
【００４６】
また加えて第一実施形態では、弁座面１５１及び当接部４１間を通過した燃料が到達する位置に入口側開口１５６ａが開口しているので、燃料は、強い流れを維持したまま入口側噴孔部１５６を流通することができる。その結果、対向壁面１５７ｅへの燃料の衝突がいっそう強められるため、燃料は、高い流速を維持しつつ長手方向ＬＤ１に広がりながら、広範囲に拡がる噴霧として出口側開口１５７ａから噴射される。
【００４７】
尚、第一実施形態において、入口側噴孔部１５６が特許請求の範囲に記載の「第二噴孔部」に相当し、出口側噴孔部１５７が特許請求の範囲に記載の「第一噴孔部」に相当し、仮想交差線１６６が特許請求の範囲に記載の「仮想円」に相当する。
【００４８】
（第二実施形態）
図７，図８に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による噴孔２５５には、入口側噴孔部２５６及び出口側噴孔部２５７が形成されている。入口側噴孔部２５６は、第一実施形態の入口側噴孔部１５６（図４参照）と実質同一の流路であって、第二噴孔軸線１５８に沿って延伸しており、出口側噴孔部２５７を形成する壁面２５７ｄに接続開口２５６ｂを開口させている。出口側噴孔部２５７は、第一実施形態の出口側噴孔部１５７（図４参照）と同様に、流路の横断面の形状が長方形状である。第一噴孔軸線１５９に沿って延伸する出口側噴孔部２５７の両端のうち、接続開口２５６ｂを挟んで出口側開口１５７ａの反対側に位置する他方は、凹部１５３の底面１６０まで延伸することにより、サック室１５４に接続されている。第二実施形態では便宜的に、入口側噴孔部２５６による底面１６０の開口が第一入口側開口２５６ａとされ、出口側噴孔部２５７による底面１６０の開口が第二入口側開口２５７ｃとされている。第一入口側開口２５６ａは、中心軸線１８を挟んで第二入口側開口２５７ｃの反対側に位置している。各入口側開口２５６ａ，２５７ｃの大部分は、仮想交差線１６６の内側に位置している。
【００４９】
以上の出口側噴孔部２５７のうちで、第二入口側開口２５７ｃから接続開口２５６ｂの開口する中間部２５７ｂまでの区間は、一定の横断面形状を維持するスリット状に形成されている。一方、出口側噴孔部２５７のうちで、中間部２５７ｂから出口側開口１５７ａまでの区間は、当該中間部２５７ｂを起点に長手方向ＬＤ１の内法ｗ１を拡大させるテーパスリット状に形成されている。出口側噴孔部２５７は、中間部２５７ｂでの最小内法ｗ１ａから出口側開口１５７ａでの最大内法ｗ１ｂまで、実質一定の拡大率で内法ｗ１を拡大させている。尚、第二実施形態でも、長手方向ＬＤ２に沿った入口側噴孔部２５６の内法ｗ２は、中間部２５７ｂにおける出口側噴孔部２５７の最小内法ｗ１ａと揃えられている。
【００５０】
以上の構成によれば、燃料通路１７を通過して仮想延長面１６９に沿う方向に流れる燃料は、仮想交差線１６６よりも僅かに内周側に開口する第一入口側開口２５６ａ及び第二入口側開口２５７ｃのそれぞれに流入する。第一入口側開口２５６ａに流入した流れは、その流れ方向を維持しつつ、長手方向ＬＤ１（ＬＤ２）に扁平な形状に入口側噴孔部２５６内にて予め広げられる。そして、第二噴孔軸線１５８に沿った燃料の流れは、接続開口２５６ｂから出口側噴孔部２５７の中間部２５７ｂに流入する。入口側噴孔部２５６に対して出口側噴孔部２５７が交差した姿勢であるため、接続開口２５６ｂからの流れは、第二入口側開口２５７ｃから出口側噴孔部２５７内に流入した燃料の流れに衝突する。その結果、中間部２５７ｂにて合流した燃料は、接続開口２５６ｂと対向する対向壁面１５７ｅに押し付けられつつ、当該壁面１５７ｅと連続する拡幅壁面１５７ｆに沿った強い流れを形成する。
【００５１】
以上のように二つの流れが合流する中間部２５７ｂの燃料圧力は、非常に高くなる。そのため、中間部２５７ｂに位置する燃料には、対向壁面１５７ｅに向けて押し付ける力だけでなく、長手方向ＬＤ１に押し広げようとする力も、強く作用する。故に燃料は、出口側開口１５７ａに向うに従って互いに離間していく各側壁面１５７ｇにいっそう追従容易となる。こうして、各側壁面１５７ｇの近傍まで高い流速が維持されることによれば、燃料の流れは、拡幅壁面１５７ｆに沿って最大内法ｗ１ｂまで拡大され、長手方向ＬＤ１に拡大する流れの方向を維持しつつ、出口側開口１５７ａから噴射される。
【００５２】
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏することにより、長手方向ＬＤ１に広がりつつ出口側開口１５７ａに向かう強い流れが、出口側噴孔部２５７内に形成され得る。したがって、噴孔２５５から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能となる。
【００５３】
加えて第二実施形態では、出口側噴孔部２５７がサック室１５４に接続されているため、接続開口２５６ｂの燃料下流側において、各噴孔部２５６，２５７を流通した燃料同士の衝突が引き起こされる。こうして、接続開口２５６ｂ近傍の燃料圧力が高められることによれば、燃料の流れは、長手方向ＬＤ１へと確実に広がり得る。したがって、噴孔から噴射される噴霧の広がりを促進させる効果は、いっそう高められる。
【００５４】
尚、第二実施形態において、入口側噴孔部２５６が特許請求の範囲に記載の「第二噴孔部」に相当し、出口側噴孔部２５７が特許請求の範囲に記載の「第一噴孔部」に相当し、第一入口側開口２５６ａが特許請求の範囲に記載の「入口側開口」に相当する。
【００５５】
（第三実施形態）
図９，図１０に示す本発明の第三実施形態は、第二実施形態の変形例である。第三実施形態による噴孔３５５は、第一入口側開口２５６ａと、第二実施形態の第二入口側開口２５７ｃ（図７参照）と実質同一の第二入口側開口３５７ｃとを、底面１６０に開口させている。噴孔３５５において、出口側噴孔部３５７は、第二入口側開口３５７ｃから、出口側開口３５７ａまで、当該第二入口側開口３５７ｃを起点に長手方向ＬＤ１の内法ｗ３０１を拡大させるテーパスリット状に形成されている。第三実施形態における出口側噴孔部３５７は、第二入口側開口３５７ｃでの最小内法ｗ３０１ａから、出口側開口３５７ａでの最大内法ｗ３０１ｂまで、実質一定の拡大率で内法ｗ３０１を拡大させている。そのため、長手方向ＬＤ２に沿った接続開口２５６ｂの内法ｗ２は、出口側噴孔部３５７の中間部３５７ｂでの内法ｗ３０１ｃよりも狭くなっている。これにより、接続開口２５６ｂと中間部３５７ｂとの間では、長手方向ＬＤ１の段差が形成されている。
【００５６】
以上の構成では、第二入口側開口３５７ｃに流入する流れは、当該開口３５７ｃの位置から長手方向ＬＤ１に広げられる。故に、入口側噴孔部２５６を流通した流れが合流する中間部３５７ｂにおいては、長手方向ＬＤ１に広がろうとする燃料の流れが、出口側噴孔部３５７内において既に形成されている。故に、接続開口２５６ｂから流入する燃料は、両側壁面３５７ｇに追従して拡がる燃料の流れを、さらに長手方向ＬＤ１に押し広げようと作用する。こうした流れの作用により、接続開口２５６ｂと両側壁面３５７ｇとの間に顕著な段差が形成されていても、合流後の燃料の流れは、拡幅壁面３５７ｆに沿って最大内法ｗ３０１ｂまで確実に拡大されるようになる。その結果、噴孔３５５を流通した燃料は、長手方向ＬＤ１に拡大する流れの方向を維持しつつ、出口側開口３５７ａから噴射されるのである。
【００５７】
ここまで説明した第三実施形態でも、第二実施形態と同様の効果を奏することにより、長手方向ＬＤ１に広がりつつ出口側開口３５７ａに向かう強い流れが、出口側噴孔部３５７内に形成され得る。したがって、噴孔３５５から噴射される噴霧の広がりを促進することが可能となる。
【００５８】
加えて第三実施形態では、第二入口側開口３５７ｃを起点として内法ｗ３０１の拡大が開始されているため、内法ｗ３０１の拡大率を抑えても、出口側開口３５７ａの最大内法ｗ３０１ｂは、大きく確保され得る。そのため、両側壁面３５７ｇからの燃料の剥離を抑制したうえで、広範囲に拡がる噴霧を出口側開口３５７ａから噴射させることが可能となる。
【００５９】
尚、第三実施形態において、出口側噴孔部３５７が特許請求の範囲に記載の「第一噴孔部」に相当し、第二入口側開口３５７ｃが特許請求の範囲に記載の「流入開口」に相当する。
【００６０】
（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
【００６１】
上記実施形態のような噴孔のレイアウトを決定する場合、まず燃料通路を通過した燃料流れの到達位置に、入口側開口の開口位置が規定される。さらに、内燃機関からの要求に応じて、噴霧の向きを決定する第一噴孔軸線の方向が規定される。そうしたうえで、第一噴孔軸線と第二噴孔軸線との交差角度が好適（例えば９０度前後）となり、且つ、仮想延長面と第二噴孔軸線との交差角度が大きくならないように、第二噴孔軸線の方向が規定される。さらに、入口側噴孔部及び出口側噴孔部の各流路長が好適となるように、中心軸線と垂直な平面に沿う方向に出口側噴孔部の形成位置が調整される。以上のようにして、噴孔に含まれる各噴孔部の形態が決定される。
【００６２】
上記実施形態のような噴孔は、例えば放電加工によって形成可能である。また、放電加工等による形成が困難な場合には、サック部を形成する部材が複数に分割されていてもよい。また、上記第一実施形態のような出口側噴孔部の一端が閉塞された形態では、サック部を貫通する貫通孔を形成した後、当該貫通孔のサック室側が他の部材によって塞がれてもよい。
【００６３】
上記実施形態のように各噴孔部の流路横断面が長方形状である場合、内法ｗ１ａ，ｗ２と高さｈ１，ｈ２との比は、例えば５：１程度に設定可能である。しかし、こうした横断面のアスペクト比は、適宜変更可能である。また、上記実施形態において、実質一定とされていた各横断面の各高さｈ１，ｈ２は、燃料下流側に向かって漸増又は漸減していてもよい。
【００６４】
さらに、各噴孔部の流路横断面は、上述したような長方形状ではなく、台形状及び菱型状等の扁平な四辺形状に形成可能である。また、各噴孔部の流路横断面は、短軸よりも長軸が顕著に長い楕円形状であってもよい。加えて、四辺形状の横断面を有する出口側噴孔部に、楕円形状の横断面を有する入口側噴孔部を突き当てた形態の噴孔が形成されていてもよい。
【００６５】
上記実施形態では、中心軸線及び各噴孔軸線は、同一の特定縦断面内に位置していた。しかし、例えば中心軸線及び第二噴孔軸線を含む特定断面に対して、第一噴孔軸線が交差していてもよい。さらに、例えば各噴孔軸線が、中心軸線に対してねじれの位置に規定されていてもよい。
【００６６】
上記実施形態では、ガソリンエンジン等の火花点火式の内燃機関に搭載される燃料噴射弁に本発明を適用した例を説明したが、本発明は、ディーゼルエンジン等の圧縮自着火式の内燃機関に搭載される燃料噴射弁にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
ＬＤ１，ＬＤ２  長手方向、ｗ１，ｗ３０１，ｗ２，ｗ１ａ，ｗ３０１ｃ  内法、１０  燃料噴射弁、１７  燃料通路、１５０  弁座部、１５１  弁座面、１５２  サック部、１５３  凹部、１５４  サック室、１５５，２５５，３５５  噴孔、１５６，２５６  入口側噴孔部（第二噴孔部）、１５６ａ  入口側開口、２５６ａ  第一入口側開口（入口側開口）、１５６ｂ，２５６ｂ  接続開口、１５７，２５７，３５７  出口側噴孔部（第一噴孔部）、１５７ａ，３５７ａ  出口側開口、１５７ｄ，２５７ｄ  壁面、１６０  底面、１６６  仮想交差線（仮想円）、１６９  仮想延長面、２５７ｃ  第二入口側開口（流入開口）
【図１】
2015075000.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】
2015075000.tif 000009
【図８】
2015075000.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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