(57)【要約】【課題】  燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  噴射ノズル３０が有する噴孔３１２は、外側開口３３２を形成する噴射部３０１の外壁３０３の縁における接線を含む仮想平面Ｐ３３２と噴孔軸φ３１２とがなす角度である抜け角θ３３２が、他の噴孔３１５の外側開口３３５を形成する外壁３０３の縁における接線を含む仮想平面Ｐ３３５と噴孔軸φ３１５とがなす角度である抜け角θ３３５より大きくなるよう形成されている。また、噴孔３１２の内側開口３２２の内径Ｒ３２２は、噴孔３１５の内側開口３２５の内径Ｒ３２５より大きくなるよう形成されている。これにより、噴孔３１２から噴射される燃料のうち粒径が比較的大きい粗大液滴が外壁３０３に付着しにくくなる。したがって、外壁３０３に付着する燃料が燃焼したとき生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸（φ０）方向の一端に形成され燃料が噴射される複数の噴孔（３１、６１、７１、８１）、複数の前記噴孔の周囲に形成される弁座（３４）、および、複数の前記噴孔への燃料が流通する燃料通路（１８）を有する筒状のハウジング（２０）と、
前記ハウジング内に中心軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に離間または当接すると複数の前記噴孔を開閉するニードル（４０）と、
通電されると磁界を発生するコイル（３８）と、
前記ハウジング内で前記コイルが発生する磁界内に固定される固定コア（３５）と、
前記固定コアの前記弁座側に設けられ、前記ハウジングの中心軸方向に往復移動可能に収容され、前記コイルに通電されると前記固定コアの方向に吸引される可動コア（４７）と、
を備え、
複数の前記噴孔の一の噴孔（３１２、５１２、６１２、７１２、８１２）の外側開口（３３２、５３２、６３２、７３２、８３２）を形成する前記ハウジングの外壁（３０３、５０３、６０３、７０３、８０３）の縁における接線を含む仮想平面（Ｐ３３２、Ｐ５３２、Ｐ６３２、Ｐ７３２、Ｐ８３２）と前記一の噴孔の噴孔軸（φ３１２、φ５１２、φ６１２、φ７１２、φ８１２）とが形成する角度である一の抜け角（θ３３２、θ５３２、θ６３２、θ７３２、θ８３２）が、複数の前記噴孔の他の噴孔（３１５、５１５、６１５、７１５、８１５）の外側開口（３３５、５３５、６３５、７３５、８３５）を形成する前記ハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面（Ｐ３３５、Ｐ５３５、Ｐ６３５、Ｐ７３５、Ｐ８３５）と前記他の噴孔の噴孔軸（φ３１５、φ５１５、φ６１５、φ７１５、φ８１５）とが形成する角度である他の抜け角（θ３３５、θ５３５、θ６３５、θ７３５、θ８３５）より大きいとき、前記一の噴孔の内側開口（３２２、５２２、６２２、７２２、８２２）の開口面積は、前記他の噴孔の内側開口（３２５、５２５、６２５、７２５、８２５）の開口面積より大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記一の噴孔（５１２）の内側開口（５２２）は、開口面積が前記一の噴孔の外側開口（５３２）の開口面積より大きい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】
前記一の噴孔（６１２）の内側開口（６２２）を形成する前記ハウジングの縁には、段差部（６０５）が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記一の噴孔（７１２）の内側開口（７２２）を形成する縁部（７０６）は、前記一の噴孔を形成する噴孔壁（７０４）と前記ハウジングの内壁（７０８）とを接続する曲面（７０７）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
複数の前記噴孔は、噴孔軸に垂直な断面が円形状に形成され、前記内側開口の内径と前記外側開口の内径とが同じであり、前記内側開口の内径に対する前記噴孔の噴孔軸方向の長さの比が１以上２以下であ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６】
複数の前記噴孔の内側開口の抜け角が最も大きい噴孔は、前記内側開口の開口面積が最も大きくなるよう形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
複数の前記噴孔は、複数の前記噴孔の内側開口の開口面積が最も小さい噴孔を除く噴孔の抜け角の総和が最も大きくなるよう形成されることを特徴とする請求項１から６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、内燃機関（以下、「エンジン」という）に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ハウジングに形成される噴孔を開閉し、ハウジング内の燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献１には、噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面が噴孔の中心軸である噴孔軸に直交するよう噴孔が形成されている燃料噴射弁が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２５５９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の燃料噴射弁では、ハウジングの外壁に付着する燃料を低減することによって燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する。しかしながら、特許文献１に記載の燃料噴射弁は、燃料噴射弁の中心軸に対して同じ角度で円錐状に燃料が広がるよう噴孔が形成されている。このため、複数の噴孔のいくつかの噴孔が燃料噴射弁の中心軸に対して異なる方向に燃料を噴射する燃料噴射弁では、すべての噴孔の外側開口の縁における接線を含む仮想平面を噴孔の噴孔軸に対して直交するよう形成することができないため、ハウジングの外壁に付着する燃料の量を低減できない。このため、粒子状物質を多く生成するおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減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】
【０００６】
本発明は、燃料が噴射される複数の噴孔を有する筒状のハウジングと、ハウジング内に中心軸方向に往復移動可能に設けられ複数の噴孔を開閉するニードルと、コイルと、固定コアと、コイルに通電されると固定コアの方向に吸引される可動コアと、を備える燃料噴射弁である。
本発明の燃料噴射弁は、複数の噴孔の一の噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面と一の噴孔の噴孔軸とが形成する角度である一の抜け角が、複数の噴孔の他の噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面と他の噴孔の噴孔軸とが形成する角度である他の抜け角より大きいとき、一の噴孔の内側開口の開口面積は、他の噴孔の内側開口の開口面積より大きいことを特徴とする。
【０００７】
燃料噴射弁において、ハウジングの外壁に付着する燃料の量は、噴孔から噴射される燃料に含まれる粗大液滴の量に依存している。粗大液滴とは、所望の粒径より比較的大きい粒径の液滴であって、噴孔から噴射される粗大液滴は噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁に引き寄せられ付着しやすい。一方、噴孔の外側開口を形成する外壁と噴孔軸との関係によっては外壁に燃料が付着しにくい関係がある。
本発明の燃料噴射弁では、複数の噴孔のそれぞれについて、噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみハウジングの外壁に接する仮想平面と噴孔の噴孔軸とが形成する角度である抜け角について、一の噴孔の抜け角が他の噴孔の抜け角より大きいとき、一の噴孔は、内側開口の開口面積が他の噴孔の内側開口の開口面積より大きくなるよう形成されている。これにより、一の噴孔では他の噴孔に比べ多くの粗大液滴が噴射されるが、抜け角が大きいため粗大液滴はハウジングの外壁に付着しにくくなる。したがって、外壁に付着する燃料から生成される粒子状物質を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【図３】燃料噴射弁における噴孔の内側開口の開口面積と粗大液滴が噴射される時間との関係を示す特性図である。
【図４】燃料噴射弁における粗大液滴が噴射される時間と噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係を示す特性図である。
【図５】燃料噴射弁における抜け角と噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の外壁に付着する燃料の量と比較例の燃料噴射弁の外壁に付着する燃料の量とを比較する特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【図１０】本発明のその他の実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【図１１】比較例の燃料噴射弁の噴射ノズルの模式図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁１を図１、２に示す。なお、図１には、ニードル４０が弁座３４から離間する方向である開弁方向、およびニードル４０が弁座３４に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００１１】
燃料噴射弁１は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁１は、ハウジング２０、ニードル４０、可動コア４７、固定コア３５、コイル３８、スプリング２４、２６などを備える。
【００１２】
ハウジング２０は、図１に示すように、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３および噴射ノズル３０から構成されている。第１筒部材２１、第２筒部材２２および第３筒部材２３は、いずれも略円筒状に形成され、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
【００１３】
第１筒部材２１および第３筒部材２３は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第１筒部材２１および第３筒部材２３は、硬度が比較的低い。一方、第２筒部材２２は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第２筒部材２２の硬度は、第１筒部材２１および第３筒部材２３の硬度よりも高い。
【００１４】
噴射ノズル３０は、第１筒部材２１の第２筒部材２２とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル３０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により有底筒状に形成されており、第１筒部材２１に溶接されている。噴射ノズル３０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル３０は、噴射部３０１及び筒部３０２から形成されている。
【００１５】
噴射部３０１は、燃料噴射弁１の中心軸と同軸のハウジング２０の中心軸φ０を対称軸として線対称に形成されている。燃料噴射弁１では、噴射部３０１の外壁３０３は中心軸φ０上の点を中心とする球面形状をなし、中心軸φ０の方向に突出するよう形成されている。噴射部３０１には、ハウジング２０の内部と外部とを連通する噴孔３１が複数形成されている。第１実施形態による燃料噴射弁１の噴射ノズル３０は、断面が円形状に形成される噴孔３１を六個有する。噴孔３１は、噴射ノズル３０の内部側から外部側に向かって断面積が変化しないよう形成されている。噴孔３１のハウジング２０の内部側の開口である内側開口３２の縁には環状の弁座３４が形成されている。噴孔３１のハウジング２０の外部側の開口である外側開口３３は、噴射部３０１の外壁３０３に形成されている。噴射ノズル３０の詳細な構造は後述する。
【００１６】
筒部３０２は、噴射部３０１の径方向外側を囲み、噴射部３０１の外壁３０３が突出する方向とは反対側に延びるように設けられている。筒部３０２は、一方の端部が噴射部３０１に接続し、他方の端部が第１筒部材２１に接続している。
【００１７】
ニードル４０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。ニードル４０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル４０の硬度は、噴射ノズル３０の硬度とほぼ同等に設定されている。
【００１８】
ニードル４０は、ハウジング２０内に収容されている。ニードル４０は、軸部４１、シール部４２、および大径部４３などから形成されている。軸部４１、シール部４２、および大径部４３は、一体に形成される。
【００１９】
軸部４１は、円筒棒状に形成されている。軸部４１のシール部４２近傍には、摺接部４５が形成されている。摺接部４５は、略円筒状に形成され、外壁４５１の一部が面取りされている。摺接部４５は、外壁４５１の面取りされていない部分が噴射ノズル３０の内壁と摺接可能である。これにより、ニードル４０は、弁座３４側の先端部での往復移動が案内される。軸部４１には、軸部４１の内壁と外壁とを接続する孔４６が形成されている。
【００２０】
シール部４２は、軸部４１の弁座３４側の端部に設けられ、弁座３４に当接可能である。ニードル４０は、シール部４２が弁座３４から離間または弁座３４に当接することにより噴孔３１を開閉し、ハウジング２０の内部と外部とを連通または遮断する。
【００２１】
大径部４３は、軸部４１のシール部４２とは反対側に設けられている。大径部４３は、その外径が軸部４１の外径より大きくなるよう形成されている。大径部４３の弁座３４側の端面は、可動コア４７に当接している。
【００２２】
ニードル４０は、摺接部４５が噴射ノズル３０の内壁により支持され、軸部４１が可動コア４７を介して第２筒部材２２の内壁により支持されつつ、ハウジング２０の内部を往復移動する。
【００２３】
可動コア４７は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成され、表面には例えばクロムめっきが施されている。可動コア４７は、磁気安定化処理が施されている。可動コア４７の硬度は比較的低く、ハウジング２０の第１筒部材２１および第３筒部材２３の硬度と概ね同等である。可動コア４７の略中央には貫通孔４９が形成されている。貫通孔４９には、ニードル４０の軸部４１が挿通されている。
【００２４】
固定コア３５は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア３５は、磁気安定化処理が施されている。固定コア３５の硬度は可動コア４７の硬度と概ね同等であるが、可動コア４７のストッパとしての機能を確保するために表面に例えばクロムめっきを施し、必要な硬度を確保している。固定コア３５は、ハウジング２０の第３筒部材２３と溶接され、ハウジング２０の内側に固定されるよう設けられている。
【００２５】
コイル３８は、略円筒状に形成され、主に第２筒部材２２および第３筒部材２３の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル３８は、電力が供給されると磁力を生じる。コイル３８に磁力が生じるとき、固定コア３５、可動コア４７、第１筒部材２１および第３筒部材２３に磁気回路が形成される。これにより、固定コア３５と可動コア４７との間に磁気吸引力が発生し、可動コア４７は、固定コア３５に吸引される。このとき、可動コア４７の弁座３４側とは反対側の面に当接しているニードル４０は、可動コア４７とともに固定コア３５側、すなわち開弁方向へ移動する。
【００２６】
スプリング２４は、一端が大径部４３のスプリング当接面４３１に当接するよう設けられている。スプリング２４の他端は、固定コア３５の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１１の一端に当接している。スプリング２４は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング２４は、ニードル４０を可動コア４７とともに弁座３４の方向、すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２７】
スプリング２６は、一端が可動コア４７の段差面４８に当接するよう設けられている。スプリング２６の他端は、ハウジング２０の第１筒部材２１の内側に形成された環状の段差面２１１に当接している。スプリング２６は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング２６は可動コア４７をニードル４０とともに弁座３４とは反対の方向、すなわち開弁方向に付勢している。
本実施形態では、スプリング２４の付勢力は、スプリング２６の付勢力よりも大きく設定されている。これにより、コイル３８に電力が供給されていない状態では、ニードル４０のシール部４２は、弁座３４に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
【００２８】
第３筒部材２３の第２筒部材２２とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入および溶接されている。燃料導入パイプ１２の内側には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
【００２９】
燃料導入パイプ１２および第３筒部材２３の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ１５が形成されている。コネクタ１５には、コイル３８へ電力を供給するための端子１６がインサート成形されている。また、コイル３８の径方向外側には、コイル３８を覆うよう筒状のホルダ１７が設けられている。
【００３０】
燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入する燃料は、固定コア３５の径内方向、アジャスティングパイプ１１の内部、ニードル４０の大径部４３および軸部４１の内側、孔４６、第１筒部材２１とニードル４０の軸部４１との間の隙間を流通し、噴射ノズル３０の内部に導かれる。すなわち、燃料導入パイプ１２の導入口１４から第１筒部材２１とニードル４０の軸部４１との間の隙間までが、噴射ノズル３０の内部に燃料を導入する燃料通路１８となる。
【００３１】
第１実施形態による燃料噴射弁１は、噴射ノズル３０に形成される複数の噴孔３１の形状に特徴がある。ここでは、図２に基づいて噴孔３１の形状を説明する。
【００３２】
図２（ａ）には、噴射ノズル３０をハウジング２０の内部側から中心軸φ０の方向に沿って視た模式図を示す。また、図２（ｂ）には、図２（ａ）のｂ−ｂ線断面図を示す。
【００３３】
燃料噴射弁１が有する六個の噴孔３１は、ガソリンエンジンの図示しないシリンダ内に燃料を噴射するとき、それぞれの噴孔３１が形成されている方向に燃料を噴射する。具体的には、噴孔３１のそれぞれが有する「噴孔軸」の方向に燃料を噴射する。
【００３４】
ここで、「噴孔軸」とは、当該噴孔の内側開口を形成する縁を結ぶ内側仮想平面の中心と当該噴孔の外側開口を形成する縁を結ぶ外側仮想平面の中心とを結ぶ直線を指す。
具体的に、図２（ａ）に示されている六個の噴孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６のうち、「一の噴孔」としての噴孔３１２の「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ３１２を図２（ｂ）に基づいて説明する。噴孔３１２の内側仮想平面Ｐ３２２とは、噴孔３１２の内側開口３２２を形成する噴射部３０１の内壁３０８の縁を結ぶことにより形成される仮想平面である。また、噴孔３１２の外側仮想平面Ｐ３３２とは、噴孔３１２の外側開口３３２を形成する噴射部３０１の外壁３０３の縁を結ぶことにより形成される仮想平面である。したがって、噴孔軸φ３１２は、内側仮想平面Ｐ３２２の中心Ｃ３２２と外側仮想平面Ｐ３３２の中心Ｃ３３２とを結ぶ直線となる。他の噴孔３１１、３１３、３１４、３１５、３１６の噴孔軸についても同様に定義することができる。
【００３５】
燃料噴射弁１では、図２（ｂ）に示すように、噴孔３１２の噴孔軸φ３１２と中心軸φ０とがなす角度θ３１２と「他の噴孔」としての噴孔３１５の「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ３１５と中心軸φ０とがなす角度θ３１５とは異なる角度となっている。第１実施形態による燃料噴射弁１では、このように、噴孔によって当該噴孔の噴孔軸と中心軸φ０とがなす角度が異なっている。燃料噴射弁１では、例えば、角度θ３１２は角度θ３１５に比べ小さくなるよう形成されている。
【００３６】
また、燃料噴射弁１の噴孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６は、それぞれの内側開口の開口面積と「抜け角」との一定の関係を有する。
ここで、「抜け角」とは、噴孔の外側開口を形成する噴射部の外壁の縁と噴孔軸とがなす角度を指す。具体的には、図２（ｂ）に示すように、噴孔３１２の「一の抜け角」としての抜け角θ３３２とは、噴孔３１２の外側開口３３２を形成する噴射部３０１の外壁３０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁３０３に接する仮想平面Ｐ３３２と噴孔軸φ３１２とがなす角度である。
【００３７】
噴孔３１２と噴孔３１５とを比較すると、噴孔３１２の抜け角θ３３２は、噴孔３１５の外側開口３３５における仮想平面Ｐ３３５と噴孔軸φ３１５とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ３３５より大きくなるよう噴孔３１２と噴孔３１５とは形成されている。このとき、噴孔３１２の内側開口３２２の開口面積は、噴孔３１５の内側開口３２５の開口面積より大きい。具体的には、噴孔３１２及び噴孔３１５は、噴孔軸に垂直な断面が円形状となるよう形成されているため、噴孔３１２の内側開口３２２の内径Ｒ３２２と噴孔３１５の内側開口３２５の内径Ｒ３２５とを比べると、内径Ｒ３２５に比べ内径Ｒ３２２の方が大きい。
【００３８】
抜け角が大きいほど内側開口の開口面積が大きくなる関係は、燃料噴射弁１が有する全ての噴孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６において適用されている。すなわち、燃料噴射弁１において、抜け角が最も大きい噴孔は、内側開口の開口面積が最も大きく、抜け角が最も小さい噴孔は、内側開口の開口面積が最も小さい。
第１実施形態による燃料噴射弁１では、噴孔３１１、３１２、３１３の内側開口の開口面積が噴孔３１４，３１５、３１６に比べ開口面積が大きくなるよう形成されている。すなわち、噴孔３１１、３１２、３１３の抜け角は噴孔３１４、３１５、３１６の抜け角より大きい。また、噴孔３１４、３１５、３１６のうち最も開口面積が小さい噴孔３１４は、抜け角が最も小さくなるよう形成されており、噴孔３１４を除く噴孔３１１、３１２、３１３、３１５、３１６の抜け角の総和は最大となるよう噴孔３１１、３１２、３１３、３１５、３１６は形成されている。
【００３９】
また、第１実施形態による燃料噴射弁１では、複数の噴孔３１は、噴孔３１の噴孔軸方向の長さと内側開口３２の内径との比が１以上２以下となるよう形成されている。
【００４０】
第１実施形態による燃料噴射弁１では、複数の噴孔は、抜け角が大きいほど内側開口の開口面積が大きくなるよう形成されている。ここで、抜け角の大きさと内側開口の開口面積との関係について、図３〜５に示す実験結果に基づいて説明する。
【００４１】
図３には、噴孔の内側開口の開口面積と粗大液滴の噴射時間との関係に関する実験結果示す。粗大液滴とは、燃料噴射弁から噴射される燃料のうち所望の粒径より比較的大きい粒径を有する液滴を指す。粗大液滴は、噴孔が燃料を噴射する時間のうち噴射が終了する直前に噴射されることが多く、噴射される粗大液滴は噴孔を形成する噴射部の外壁に引き寄せられ付着しやすい。図３に示すように、噴孔の内側開口の開口面積が大きくなると、噴孔からの粗大液滴の噴射時間が長くなることがわかる。
【００４２】
次に、図４には、粗大液滴の噴射時間と噴孔が形成される噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係に関する実験結果を示す。図４に示すように、粗大液滴の噴射時間が長くなると、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は多くなることがわかる。噴射ノズルの外壁に付着する燃料は、ガソリンの燃焼時に粒子状物質を生成する。したがって、燃料噴射弁では、噴孔の内側開口の開口面積が大きくなると、粗大液滴の噴射時間が長くなり、その結果として噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は多くなる。
【００４３】
また、図５には、噴孔の抜け角と噴孔が形成される噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係に関する実験結果を示す。図５に示すように、噴孔の抜け角が大きくなると、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は少なくなることがわかる。
【００４４】
図６には、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量における第１実施形態による燃料噴射弁１と比較例の燃料噴射弁との比較に関する実験結果を示す。
比較例の燃料噴射弁が有する噴射ノズル９０は、図１１に示すように、噴孔９１を第１実施形態による燃料噴射弁１と同じ六個有している。噴孔９１を構成する噴孔９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６は、それぞれ第１実施形態による燃料噴射弁１の噴孔３１１、３１２、３１３、３１４、３１５、３１６の噴孔軸が中心軸φ０に対してなす角度と同じ角度をなす噴孔軸を有している。すなわち、比較例の燃料噴射弁が燃料を噴射する方向と第１実施形態による燃料噴射弁１が燃料を噴射する方向は同じである。具体的には、噴孔９１２の噴孔軸φ９１２と中心軸φ１とがなす角度θ９１２は、燃料噴射弁１の噴孔３１２の噴孔軸φ３１２と中心軸φ０とがなす角度θ３１２と同じ角度である。また、噴孔９１５の噴孔軸φ９１５と中心軸φ１とがなす角度θ９１５は、燃料噴射弁１の噴孔３１５の噴孔軸φ３１５と中心軸φ０とがなす角度θ３１５と同じ角度である。一方、第１実施形態による燃料噴射弁１と異なり、噴孔９１１、９１２、９１３、９１４、９１５、９１６の内側開口の開口面積は全て同じである。
【００４５】
図６に示すように、燃料噴射弁１の噴射ノズル３０の外壁３０３に付着する燃料の量は、比較例の燃料噴射弁の噴射ノズル９０の外壁に付着する燃料の量に比べて少なくなることがわかる。具体的には、燃料噴射弁１の噴射ノズル３０の外壁３０３に付着する燃料の量は、比較例の燃料噴射弁の噴射ノズル９０の外壁に付着する燃料の量に比べて約１５％低減することがわかった。
【００４６】
第１実施形態による燃料噴射弁１では、抜け角が比較的大きい噴孔の内側開口の開口面積を抜け角が比較的小さい噴孔の内側開口の開口面積より大きくなるよう噴孔を形成している。開口面積が大きい噴孔では、図３の特性図に示すように粗大液滴が噴射される時間が長くなるが、当該噴孔の抜け角を大きくすることによって噴射ノズル３０の外壁３０３に粗大液滴が付着しにくくする。一方、抜け角が比較的小さい噴孔では、開口面積を小さくすることによって燃料の噴射を比較的短い時間で終了させ、噴射ノズル３０の外壁３０３に付着する燃料の量を低減する。これにより、図６に示すように、噴射ノズル３０の外壁３０３の全体に付着する燃料の量を低減し、付着したガソリンが燃焼すると生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。
【００４７】
また、中心軸に対して一定の角度を有する噴孔のみによって燃料を噴射する燃料噴射弁に対して、例えば、サイド噴射のように噴孔によって種々の角度に燃料を噴射する燃料噴射弁が用いられている。このような中心軸に対する噴孔軸の角度が噴孔によって異なる燃料噴射弁では、噴孔が有する噴孔軸と噴射ノズルの外壁との角度の関係によって噴射ノズルの外壁に燃料が付着しやすくなる場合がある．第１実施形態による燃料噴射弁１では、抜け角の大きさと内側開口の開口面積との関係から噴孔を形成する角度及び大きさが決定されており、噴射ノズル３０の外壁３０３に付着する燃料の量を低減することができる。したがって、燃料の噴射方向に自由度を有する燃料噴射弁において生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。
【００４８】
また、最も開口面積が小さい噴孔３１４を除く噴孔３１１、３１２、３１３、３１５、３１６は、抜け角の総和が最大となるよう形成されている。これにより、噴射ノズル３０の外壁３０３の付着する燃料の量を最大限低減することができる。したがって、外壁３０３に付着する燃料から生成される粒子状物質の生成量をさらに低減することができる。
【００４９】
また、複数の噴孔３１は、噴孔３１の噴孔軸方向の長さと内側開口３２の内径との比が１から２の範囲に入るよう形成されている。これにより、噴孔３１から噴射される燃料が粗大液滴を含みにくくなり、噴射ノズル３０の外壁３０３に付着する燃料の量を低減することができる。したがって、付着したガソリンが燃焼すると生成される粒子状物質の生成量をさらに低減することができる。
【００５０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による燃料噴射弁を図７に基づいて説明する。第２実施形態は、噴孔の形状が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル５０は、噴孔５１を六個有している。噴孔５１を構成する噴孔５１１、５１２、５１３、５１４、５１５、５１６のうち、「一の噴孔」としての噴孔５１２は、図７（ｂ）に示すように、噴孔５１２の外側開口５３２を形成する噴射部５０１の外壁５０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁５０３に接する仮想平面Ｐ５３２と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ５１２とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ５３２が、「他の噴孔」としての噴孔５１５の外側開口５３５を形成する噴射部５０１の外壁５０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁５０３に接する仮想平面Ｐ５３５と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ５１５とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ５３５より大きくなるよう形成されている。また、噴孔５１２の内側開口５２２の開口面積は、噴孔５１５の内側開口５２５の開口面積より大きい。噴孔５１１、５１３と噴孔５１４、５１６との関係も同様である。
【００５２】
また、図７（ｂ）に示すように、噴孔５１２は、噴孔５１２を形成する噴射部５０１の噴孔壁５０４がテーパ状に形成されている。具体的には、噴射ノズル５０の内部側から外部側に向かって断面積が小さくなるよう噴孔５１２が形成されている。これにより、噴孔５１２の内側開口５２２の内径Ｒ５２２は、噴孔５１２の外側開口５３２の内径Ｒ５３２に比べて大きい。噴孔５１１、５１３を形成する噴射部５０１の噴孔壁についても同様である。
【００５３】
第２実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔５１１、５１２、５１３の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔５１４、５１５、５１６の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔５１１、５１２、５１３は、噴孔５１１、５１２、５１３を形成する噴孔壁がテーパ状に形成されている。これにより、第２実施形態による燃料噴射弁は、第１実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔５１１、５１２、５１３の内径を任意に設定することができ、噴孔５１１、５１２、５１３を流れる燃料の量を調整することができる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による燃料噴射弁を図８に基づいて説明する。第３実施形態は、噴孔の形状が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５５】
第３実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル６０は、噴孔６１を六個有している。噴孔６１を構成する噴孔６１１、６１２、６１３、６１４、６１５、６１６のうち、「一の噴孔」としての噴孔６１２は、図８（ｂ）に示すように、噴孔６１２の外側開口６３２を形成する噴射部６０１の外壁６０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁６０３に接する仮想平面Ｐ６３２と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ６１２とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ６３２が、「他の噴孔」としての噴孔６１５の外側開口６３５を形成する噴射部６０１の外壁６０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁６０３に接する仮想平面Ｐ６３５と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ６１５とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ６３５より大きくなるよう形成されている。また、噴孔６１２の内側開口６２２の開口面積は、噴孔６１５の内側開口６２５の開口面積より大きい。噴孔６１１、６１３と噴孔６１４、６１６との関係も同様である。
【００５６】
図８（ｂ）に示すように、噴孔６１２の内側開口６２２を形成する噴射部６０１の内壁６０８の縁には段差部６０５が設けられている。段差部６０５は、内側開口６２２側の内径Ｒ６２２が外側開口６３２側の内径Ｒ６３２より大きくなるよう形成されている。内径Ｒ６２２は、内側開口６２２の内径と同じ内径である。また、内径Ｒ６３２は、外側開口６３２の内径と同じ内径である。
【００５７】
第３実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔６１１、６１２、６１３の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔６１４、６１５、６１６の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔６１１、６１２、６１３は、噴孔６１１、６１２、６１３の内側開口を形成する噴射部６０１の内壁６０８の縁に段差部が設けられている。これにより、第３実施形態による燃料噴射弁は、第１実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔６１１、６１２、６１３の内径を任意に設定することができ、噴孔６１１、６１２、６１３を流れる燃料の量を調整することができる。
【００５８】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による燃料噴射弁を図９に基づいて説明する。第４実施形態は、噴孔の形状が第１実施形態と異なる。なお、第１実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５９】
第４実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル７０は、噴孔７１を六個有している。噴孔７１を構成する噴孔７１１、７１２、７１３、７１４、７１５、７１６のうち、「一の噴孔」としての噴孔７１２は、図９（ｂ）に示すように、噴孔７１２の外側開口７３２を形成する噴射部７０１の外壁７０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁７０３に接する仮想平面Ｐ７３２と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ７１２とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ７３２が、「他の噴孔」としての噴孔７１５の外側開口７３５を形成する噴射部７０１の外壁７０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁７０３に接する仮想平面Ｐ７３５と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ７１５とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ７３５より大きくなるよう形成されている。また、噴孔７１２の内側開口７２２の開口面積は、噴孔７１５の内側開口７２５の開口面積より大きい。噴孔７１１、７１３と噴孔７１４、７１６との関係も同様である。
【００６０】
図９（ｂ）に示すように、噴孔７１２の内側開口７２２を形成する噴射部７０１の縁部７０６は曲面７０７を有している。曲面７０７は、噴孔７１２を形成する噴孔壁７０４と噴射ノズル７０の内部側の内壁７０８とを接続する。
【００６１】
第４実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔７１１、７１２、７１３の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔７１４、７１５、７１６の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔７１１、７１２、７１３は、噴孔７１１、７１２、７１３の内側開口を形成する縁部７０６は曲面７０７を有している。これにより、第４実施形態による燃料噴射弁は、第１実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔７１１、７１２、７１３の内径を任意に設定することができ、噴孔７１１、７１２、７１３を流れる燃料の量を調整することができる。
【００６２】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、噴孔の数は６個とした。しかしながら、噴孔の数はこれに限定されない。二個以上あればよい。
【００６３】
（イ）上述の実施形態では、噴孔の断面は略円形状であるとした。しかしながら、噴孔の断面形状はこれに限定されない。楕円形状であってもよい。
【００６４】
（ウ）第２実施形態では、粗大液滴を比較的長時間噴射する噴孔について、内側開口の内径が外側開口の内径に比べ大きいとした。しかしながら、内側開口の内径と外側開口の内径との関係はこれに限定されない。例えば、図１０に示すように、燃料噴射弁の噴射ノズル８０が有する六個の噴孔８１を構成する噴孔８１１、８１２、８１３、８１４、８１５、８１６のうち、比較的内側開口の内径が大きい「一の噴孔」としての噴孔８１２を形成する噴射部８０１の噴孔壁８０４が外部側に向かうにつれて「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ８１２から離れるよう形成されていてもよい。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、噴孔８１２は、噴孔８１２の内側開口８２２の内径Ｒ８２２が、噴孔８１２の外側開口８３２の内径Ｒ８３２に比べて小さくなるよう形成されてもよい。このとき、噴孔８１２は、噴孔８１２の外側開口８３２を形成する噴射部８０１の外壁８０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁８０３に接する仮想平面Ｐ８３２と噴孔軸φ８１２とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ８３２が、「他の噴孔」としての噴孔８１５の外側開口８３５を形成する外壁８０３の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁８０３に接する仮想平面Ｐ８３５と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ８１５とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ８３５より大きくなるよう形成され、噴孔８１２の内側開口８２２の開口面積が、噴孔８１５の内側開口８２５の開口面積より大きくなるよう形成されていればよい。図１０に示すような噴孔の形状であっても、第１実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔８１１、８１２、８１３の内径を任意に設定することができ、噴孔８１１、８１２、８１３を流れる燃料の量を調整することができる。
【００６５】
（エ）上述の実施形態では、噴孔の噴孔軸方向の長さと内側開口の内径との比が１から２の範囲に入るよう形成されるとした。しかしながら、噴孔の噴孔軸方向の長さと内側開口の内径との関係はこれに限定されない。
【００６６】
（オ）上述の実施形態では、複数の噴孔のうち最も開口面積が小さい噴孔を除く他の噴孔は、抜け角の総和が最大となるよう形成されているとした。しかしながら、抜け角の総和の大きさはこれに限定されない。
【００６７】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１          ・・・燃料噴射弁、
３１、６１、７１、８１・・・噴孔、
２０        ・・・ハウジング、
４０        ・・・ニードル、
３８        ・・・コイル、
３５        ・・・固定コア、
４７        ・・・可動コア、
３１２、５１２、６１２、７１２、８１２・・・噴孔（一の噴孔）、
φ３１２、φ４１２、φ５１２、φ６１２、φ７１２・・・噴孔軸（一の噴孔の噴孔軸）、
３３２、５３２、６３２、７３２、８３２・・・外側開口、
θ３３２、θ５３２、θ６３２、θ７３２、θ８３２・・・抜け角（一の抜け角）、
３１５、５１５、６１５、７１５、８１５・・・噴孔（他の噴孔）、
φ３１５、φ４１５、φ５１５、φ６１５、φ７１５・・・噴孔軸（他の噴孔の噴孔軸）、
３３５、５３５、６３５、７３５、８３５・・・外側開口、
θ３３５、θ５３５、θ６３５、θ７３５、θ８３５・・・抜け角（他の抜け角）。
【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】
2015113773.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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