(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に複数の噴射孔が形成され前記複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に形成される上流孔と、前記上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成され、かつ前記上流孔に対して径が異なる下流孔とで形成された燃料噴射弁において、
第１噴射孔の第１上流孔の中心軸に対して第１下流孔の中心軸が当該燃料噴射弁の中心軸側に偏芯するように構成され、かつ、その他の噴射孔のうち少なくとも一つの噴射孔の上流孔に対する下流孔の偏芯量、又は偏芯方向が前記第１噴射孔の偏芯量、又は偏芯方向と異なるように前記複数の噴射孔が構成された燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記第１噴射孔の前記第１上流孔と前記第１下流孔とが、当該第１上流孔からの燃料が当該第１下流孔の出口面おける外径側の側壁と衝突するように構成された燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔はそれぞれ、下流孔の更に下流側に径の異なる異径下流孔が形成され、当該異径下流孔は前記下流孔よりも噴孔長さが短く形成された燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔の前記第１上流孔の中心軸が前記燃料噴射弁の中心軸に対して、最も小さい角度をなすように構成された燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項４に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔と当該燃料噴射弁の中心軸に対して反対側の端部に位置する第２の噴射孔が、上流側に形成される第２上流孔と、前記第２上流孔と繋がって形成されるとともに前記第２上流孔に対して下流側に形成される第２下流孔と、で形成され、前記第２下流孔の中心軸が前記第２上流孔の中心軸に対して前記燃料噴射弁の中心軸側に偏芯した位置となるように構成された燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項４、又は５に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、周方向において前記第１噴射孔と隣に形成された第３噴射孔が、上流側に形成される第３上流孔と、前記第３上流孔と繋がって形成されるとともに前記第３上流孔に対して下流側に形成される第３下流孔と、で形成され、
前記第３下流孔の中心軸が前記第３上流孔の中心軸に対して前記燃料噴射弁の中心軸と離れる側に偏芯した位置となるように構成された燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
第１上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第１上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第１下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が４５ｄｅｇ．以上となるように前記第１噴射孔が構成された燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
当該燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられた状態において、前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔が最も点火プラグの先端部を指向するように配置された燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔と弁体中心軸に対して反対側の端部に位置する第２噴射孔が、上流側に形成される第２上流孔と、前記第２上流孔と繋がって形成されるとともに前記第２上流孔に対して下流側に形成される第２下流孔と、で形成され、
前記第２下流孔の中心軸が前記第２上流孔の中心軸に対して前記燃料噴射弁の中心軸の側に偏芯するように構成された燃料噴射弁。
【請求項１０】
先端部に複数の噴射孔が形成され前記複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に形成される上流孔と、前記上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成される下流孔とで形成された燃料噴射弁において、
第１上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第１上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第１下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度に対し、第１上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第１上流孔の前記出口面における内径側出口端部と前記第１下流孔の出口面における内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が小さくなるように前記第１噴射孔が構成され、
前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔と弁体中心軸に対して反対側の端部に位置する第２の噴射孔が、第２上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第２上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第２下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度に対し、第２上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第２上流孔の前記出口面における内径側出口端部と前記第２下流孔の出口面における内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が小さくなるように前記第２噴射孔が構成された燃料噴射弁。
【請求項１１】
先端部に複数の噴射孔が形成され前記複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に形成される上流孔と、前記上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成される下流孔とで形成された燃料噴射弁において、
第１上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第１上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第１下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度に対し、第１上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第１上流孔の前記出口面における内径側出口端部と前記第１下流孔の出口面における内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が小さくなるように前記第１噴射孔が構成され、
周方向において前記第１噴射孔と隣に形成された第３噴射孔が、第３上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第３上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第３下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度に対し、第３上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第３上流孔の前記出口面における内径側出口端部と前記第３下流孔の出口面における内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が大きくなるように構成された燃料噴射弁。
【請求項１２】
請求項１０に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、周方向において前記第１噴射孔と隣に形成された第３噴射孔が、上流側に形成される第３上流孔と、前記第３上流孔と繋がって形成されるとともに前記第３上流孔に対して下流側に形成される第３下流孔と、で形成され、
前記第３上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第３上流孔の前記出口面における外径側出口端部と前記第３下流孔の出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度に対し、前記第３上流孔の出口面と並行に引かれる接線と、前記第３上流孔の前記出口面における内径側出口端部と前記第３下流孔の出口面における内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度が大きくなるように構成された燃料噴射弁。
【請求項１３】
請求項１０に記載の燃料噴射弁において、
当該燃料噴射弁が内燃機関に取り付けられた状態において、前記複数の噴射孔のうち、前記第１噴射孔が最も点火プラグの先端部を指向するように配置され、前記第２噴射孔が最もピストンの上面中心部を指向するように配置された燃料噴射弁。
【請求項１４】
請求項１０に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、周方向において前記第１噴射孔と隣に形成された第３噴射孔が、上流側に形成される第３上流孔と、前記第３上流孔と繋がって形成されるとともに前記第３上流孔に対して下流側に形成される第３下流孔と、で形成され、
前記第３下流孔の中心軸が前記第３上流孔の中心軸に対して前記燃料噴射弁の中心軸と離れる側に偏芯した位置となるように構成された燃料噴射弁。
【請求項１５】
請求項１４に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち、周方向において前記第３噴射孔と隣に形成された第４噴射孔が、上流側に形成される第４上流孔と、前記第４上流孔と繋がって形成されるとともに前記第４上流孔に対して下流側に形成される第４下流孔と、で形成され、
前記第４下流孔の中心軸が前記第４上流孔の中心軸に対して前記燃料噴射弁の中心軸と離れる側に偏芯した位置となるように構成された燃料噴射弁。
【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】
直接燃焼室に燃料を噴射する内燃機関に搭載される燃料噴射弁において、複数孔の噴射孔を有する燃料噴射装置では、燃焼室内の意図する噴射方向に燃料を噴射孔毎に異なった方向に噴射することで、燃費・排気等の良好な燃焼状態を実現している。【０００３】
ここで、特許文献１によれば複数孔の噴射孔から噴射される燃料の噴射方向や噴射孔の構造によって、ペネトレーションを変更する構造が開示されている。特に噴射孔から噴射される燃料が噴射孔を構成するガイド領域から噴射された下流側の拡散領域を構成する座繰りに干渉せずに噴射する方法が開示されている。本発明によれば燃料噴射弁の中心軸に対してガイド領域の中心軸が遠い側に偏芯することで、噴霧が出口端部に干渉することなく噴射されることが開示されている。また、特許文献２によれば噴射孔の抜け角度によって燃料噴射弁の先端への燃料の付着を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６６０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３５０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
直接燃焼室に燃料を噴射する内燃機関においては、指向する方向や噴射孔毎の噴射量によって、燃焼室の壁面や点火プラグ、ピストン、吸気バルブ等に付着する燃料によって燃費、排気が悪化する懸念がある。燃焼室への付着を低減するためには、噴射される燃料のペネトレーションを短く噴射したい一方、ガソリンエンジンに代表される予混合点火方式をとる内燃機関では、混合を促進するためにペネトレーションを長くする、相反する要求がある。一方、噴射する燃料の方向によっても燃焼室内に付着する燃料の量は大きくことなり、付着させない方向に燃料を噴射することも考慮されるが、先に示した混合を促進させる観点からは、付着を低減させる方向と混合を促進させる燃料の噴射方向は一致しない。【０００６】
先に示した特許文献１  特開２０１４−１６６０によれば、燃料噴射弁の噴孔の拡散領域を構成する座繰りを偏芯させることで、噴射孔自体に付着する燃料を抑制することは開示されているが、噴射した先の燃焼室内の燃料の付着を抑制する方法についてはガイド領域で決定される噴射方向で決まってしまう。同様に特許文献２においても、燃料噴射弁から噴射された燃料の付着を抑制することは噴射した方向によって決まってしまう。【０００７】
また、燃焼室内への付着量を抑制するためにペネトレーションを短くすべく噴射孔の構造を変更しようと、噴射孔（特許文献１ではガイド領域）を短くすると、整流される距離が短くなるため、噴霧の角度が意図した以上に広がり、燃料噴射弁に対して径方向への噴霧の広がりが大きくなってしまう。【０００８】
そこで、本発明では噴射孔から噴射される燃料が燃焼室に付着することを抑制する燃料噴射弁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を解決するために本発明では、先端部に複数の噴射孔が形成され前記複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に形成される上流孔と、前記上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成され、かつ前記上流孔に対して径が異なる下流孔とで形成された燃料噴射弁において、第１噴射孔の第１上流孔の中心軸に対して第１下流孔の中心軸が当該燃料噴射弁の中心軸側に偏芯するように構成され、かつ、その他の噴射孔のうち少なくとも一つの噴射孔の上流孔に対する下流孔の偏芯量、又は偏芯方向が前記第１噴射孔の偏芯量、又は偏芯方向と異なるように前記複数の噴射孔が構成された。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料噴射弁によれば、噴射孔から噴射される燃料が燃焼室に付着することができる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】エンジンシステムの構成図
【図２】燃料噴射弁の構成図
【図３】燃焼室内の噴射構成図
【図４】燃料噴射弁の噴射孔の構成図１
【図５】燃料噴射弁の噴射孔の構成図２
【図６】燃料噴射弁の噴射孔の構成図３
【図７】燃料噴射弁の噴射孔と噴霧の関係図
【図８】実施例２における燃料噴射弁の噴射孔の構成図
【図９】実施例３における燃料噴射弁の噴射孔の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明に関する燃料噴射弁の実施例を図面に基づき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
本発明の実施例について図を用いて説明する。図１は本実施例を適用するエンジンシステムの構成例である。本実施例は１気筒以上のエンジンを想定しているが、図示する気筒は１気筒で説明する。まず、エンジン１の基本動作について説明する。エンジン１に吸入される空気はエアクリーナを通り、吸入される。吸入空気は吸気ダクトに取付けられた図示しないエアフロセンサにより空気量が計測される。エンジン１に吸入される空気量はスロットル弁４で制御される。吸気コレクタ５は図示しない他気筒へ空気を分配するためのもので、その後、各気筒の吸気管に空気が分配され、吸気弁２５を通じて燃焼室２２に空気が吸入される。吸気管６の途中には、空気流に指向性を持たせるための図示しない空気流動制御弁を用いても良い。燃料の通路としては、燃料タンク７から燃料配管を図示しない低圧の燃料ポンプの突出によって加圧輸送された燃料がコモンレール８に輸送される。
それに伴い吸気カムシャフト９に取り付けられた高圧燃料ポンプ１０によってさらに加圧、蓄圧される。【００１４】
エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵ）１１はエンジン１に取付けられた各種センサからの信号を基に、ＥＣＵ１１内部でエンジン１の運転状況を判定し、その運転状況に相応しい指令値を各種アクチュエータに出力する。ここで各種センサの例としては、前記エアフロセンサ３、コモンレール８に設定された燃料の圧力を検出する燃圧センサ１２、吸気カム９の位相を検出するフェーズセンサ１３、排気カム１４の位相を検出するフェーズセンサ１５、クランク軸１６の回転数を検出するクランク角センサ１７、エンジン冷却水温度を検出する水温センサ１８、ノッキングを検出する（図示しない）ノックセンサ、排気管１９内の排気ガス濃度を検出する排ガスセンサ（排気Ａ／Ｆセンサ２０、排気Ｏ２センサ２１）などである。また、各種アクチュエータの例としては、燃料噴射弁２３
、高圧燃料ポンプ１０、スロットル弁４、空気流動制御弁（図示しない）、吸気および排気のカム位相を制御する（図示しない）位相制御弁、点火コイル２８などである。【００１５】
ここで、エンジン１の作動構成を考えると、エアフロセンサ３により計測された空気量、および排気Ａ／Ｆセンサ２０および排気Ｏ２センサ２１の信号を取り込み、ＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は燃料噴射弁２３の燃料噴射量を算出する。またＥＣＵ１１の制御部（マイコン）は、高圧ポンプ１０によって加圧された燃料の燃圧を燃圧センサ１２によって検出し、算出した燃料噴射弁２３の燃料噴射量と検出した燃圧に基づいて、燃料噴射弁２３の噴射期間（噴射パルス幅）を決定する。ＥＣＵ１１から図示しない燃料噴射弁２３の駆動回路に噴射パルス信号が送られ、燃料噴射弁２３の駆動回路から燃料噴射弁２３に駆動電流を出力することで燃料を噴射する。【００１６】
ＥＣＵ１１から送られる駆動信号は主に噴射時期、噴射回数、噴射期間で構成される。
燃焼室２２に供給された空気と燃料は、ピストン２４の上下動に伴い、燃焼室２２内で気化、混合して混合気を形成する。その後ピストン２４の圧縮動作により、温度と圧力が上昇する。ＥＣＵ１１はエンジン回転数、燃料噴射量などの情報から点火時期を算出し、点火コイル２７に点火信号を出力する。点火信号は主に点火コイル２７への通電開始時期、通電終了時期で構成されている。【００１７】
これにより、ピストン２４の圧縮上死点の少し手前のタイミングで点火プラグ２８により点火が行われ、燃焼室２２内の混合気に着火し燃焼が起こる。点火のタイミングは、運転状態によって異なる為、圧縮上死点後の場合もある。燃焼により高まった圧力により、ピストン２４を下方向に押し返す力が働き、膨張行程でエンジントルクとしてクランク軸１６に伝達され、エンジン動力となる。燃焼終了後、燃焼室２２に残留したガスは、排気弁２６を通り排気管１９に排出される。この排気ガスには人体に有害な成分が含まれることが多いので、排気管１９の途中に配置された触媒２９の作用により無害化され大気中に排出される。
次に本実施例の燃料噴射弁２３の詳細な構成について図２を用いて説明する。なお、図２で説明に用いる燃料噴射弁は一例であり、本発明は本構成に限定されるものではない。図２に示す燃料噴射弁２３において、弁本体２０２はノズルホルダ２０３とコア２０４とハウジング２０５から構成される。【００１８】
図１における高圧燃料ポンプ１０からの燃料は、燃料通路２０６を介して、複数の燃料噴射孔２０７を通って吐出される。弁体２０８は、アンカー２０９を介して軸方向に摺動可能にノズルホルダ２０３内に収納されている。スプリング２１０は、弁体２０８とアジャスタピン２１１との間に配置され、アジャスタピン２１１によってスプリング２１０の上端部の位置が拘束される。スプリング２１０が弁体２０８をシート部材２１２のシート部２１３に押し付けることによって燃料噴射孔２０７は閉弁している。シート部材２１２には閉弁状態において弁体２０８が接触するシート部２１３が形成され、このシート部２１３の下流側に複数の燃料噴射孔２０７が形成されている。なお、本実施例では、シート部材２１２にシート部２１３とともに複数の燃料噴射孔２０７が形成される構成となっているが、これに限定されるものではなく、複数の燃料噴射孔２０７がシート部材２１２とは別部材に構成されても構わない。【００１９】
ソレノイド２１４は、アンカー２０９の上部に配置されソレノイド２１４に図１における駆動回路１１からの駆動電流を受けて、ソレノイド２１４に通電される、これにより、コア２０４が励磁されることで磁気吸引力を生じ、アンカー２０９を軸方向に引き上げる。それに伴い、弁体２０８がアンカー２０９によって軸方向に引き上げられる。このとき、弁体２０８がシート部２１３から離れ、ガイド２１５、２１６が弁体２０８を摺動方向にガイドする。これにより、複数の燃料噴射孔２０７が開弁状態となるため、図１における高圧燃料ポンプ１０によって加圧、圧送された燃料が燃料通路２０６を通過し、燃焼室２２に対して複数の燃料噴射孔２０７を介して燃料が噴射される。
次に図３を用いて燃焼室内に燃料を噴射した際の燃料の挙動と付着発生の挙動を詳しく説明する。燃料噴射弁２３のそれぞれの噴射孔からは噴霧２３ａ、２３ｂ、２３ｃに示す方向に向かって燃焼室２２内に噴射される。噴霧２３ａは他の噴霧に比べて点火プラグ２８の先端部の最も近傍に向かって噴射される。噴霧２３ｂは点火プラグ２８の先端部に対して噴霧２３ａの次に近傍となるように噴射され、また燃焼室壁面３０に向かうように噴射される。なお、燃焼室２２の水平方向に対して噴霧２３ａは上側となるように、また噴霧２３ｂは下側となるように噴射される。噴霧２３ｃは燃焼室２２の水平方向に対して噴霧２３ｂよりも更に下側に噴射され、また他の噴霧に比べて最もピストン２４を指向するように噴射される。【００２０】
図３では噴霧２３ｂ、噴霧２３ｃは説明を簡単にするため１つの噴霧で表示するが、２つ以上の噴孔から噴射される噴霧で構成されることが望ましい。また燃料噴射弁２３が噴射するタイミングは、燃焼室内の状態を均質混合させて点火するか、点火プラグ２８周辺に混合気を集め層状に点火する燃焼させる成層燃焼を行うかにより異なる。本実施例では、燃焼室内に均質に燃料を混合させて点火する形態を取る噴射形態を用いて説明する。【００２１】
エンジンの吸気工程中に、空気を吸入し燃料を噴射し点火までの期間の間に燃焼室内で混合を促進させて均質な混合気に点火する。このとき、点火までに十分な燃料の気化や空気と燃料の混合時間が確保できる際は、燃料噴射弁２３からの噴射は遅らせることも可能となり、吸気工程中の噴射に限定されることはなく、燃焼室内の空気流動に応じた適切なタイミングで噴射することが可能となる。その際、微粒化やペネトレーションの調整のために、噴射する燃料の圧力１０ＭＰａ以上に高くしておくことが望ましい。【００２２】
前記噴射を実行した際、燃焼室内に拡散された燃料は、吸気バルブ２５やピストン２４、燃焼室壁面３０に到達することがある。この場合、燃料がそれぞれに付着することになる。これに対して、燃料噴射のペネトレーションを短くすることができれば、燃料の付着を低減することができるが、前記混合の促進のためには短すぎると、混合の悪化を招くため、燃焼室２２の形状、例えばボアやストローク、スロットル弁４、吸気弁２５の開弁量、図示しない吸気ポート内に取り付けられたタンブルコントロールバルブ等によって変化する燃焼室内の空気流動によって変更することが望ましい。【００２３】
噴霧２３ａは点火プラグ２８に最も近接して噴射する。そこで本実施例では、後述する噴射孔の構造とすることで噴霧が点火プラグ方向に拡がらないで噴射されるようにしている。また、同時に噴射される噴霧２３ｂは後述の噴射孔の構造とすることで燃焼室壁面３０の方向に拡がらないで噴射されるようにしている。また、噴霧２３ｃのピストン方向に噴射される噴霧についても後述する噴射孔構造とすることで、ピストン方向への拡がりを抑制して噴射されるようにしている。【００２４】
次に図２の燃料噴射弁２３、図３の燃料噴射弁２３の複数の噴射孔を構成する部材について図４、図５、図６を用いて説明する。
図４において複数の噴射孔は４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６で構成される。説明の都合上、６つの噴射孔で表記するが、本発明はこれに限定されるものではない。点火プラグ近傍へ指向する噴霧と燃焼室内に噴射する構成上５孔以上で構成されることが望ましい。続いて噴射孔４０１について説明する。噴射孔４０１は点火プラグに最も近接する噴霧２３ａを噴射するための噴射孔である。【００２５】
先端部（シート部材）に複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）が形成され複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）はそれぞれ、上流側に形成される上流孔（４０１ａ、４０２ａ、４０３ａ、４０４ａ、４０５ａ、４０６ａ）と、上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成され、かつ上流孔（４０１ａ、４０２ａ、４０３ａ、４０４ａ、４０５ａ、４０６ａ）に対して径が異なる下流孔（４０１ｂ、４０２ｂ、４０３ｂ、４０４ｂ、４０５ｂ、４０６ｂ）とで形成される。なお、図４においては、第１噴射孔４０１と、第１噴射孔４０２のみに上流孔（４０１ａ、４０２ａ）、下流孔（４０１ｂ、４０２ｂ）、さらに下流の異径下流孔（４０１ｃ、４０２ｃ）を示しており、それ以外の噴射孔に対しては符号を省略している。【００２６】
そして、本実施例では、第１噴射孔４０１の第１上流孔４０１ａの中心軸に対して第１下流孔４０１ｂの中心軸が燃料噴射弁２３の中心軸側に偏芯するように構成される。なお、本実施例において、燃料噴射弁２３の中心軸と弁体２０８の中心軸とは同一軸である。
そして、その他の噴射孔（４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）のうち少なくとも一つの噴射孔の上流孔に対する下流孔の偏芯量、又は偏芯方向が第１噴射孔４０１の偏芯量、又は偏芯方向と異なるように複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）が構成されている。
これによりサイド噴射型の内燃機関であれば、第１噴射孔４０１が他の噴射孔に比べて点火プラグ２８の先端部を最も指向するように配置することで、点火プラグ２８の側に噴霧が広がるのを抑制できる。【００２７】
本実施例において、複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）のうち、第１噴射孔４０１の第１上流孔４０１ａの中心軸が燃料噴射弁２３の中心軸に対して、最も小さい角度をなすように構成される。この第１噴射孔の第１下流孔４０１ｂは第１上流孔４０１ａに対して、弁体中心軸方向に偏芯して配置されるため、第１下流孔４０１ｂを形成する座繰り部と内側の燃料通路を構成する部位との肉厚が薄くなり易い。
そのため偏芯する量は少ないことが望ましいが、肉厚が確保できる場合は燃焼室の形状や点火プラグの突き出し量、複数の噴孔から噴射される燃料の配置等によって偏芯させる量を変化させても良い。【００２８】
この点について図５の断面を用いて詳細に説明する。図５は第１４０１の中心軸、燃料噴射弁２３の中心軸２１７、及び第２噴射孔４０２の中心軸を通る面の断面図である。【００２９】
まず点火プラグ２８の先端部近傍に燃料を噴射する噴射孔４０１について説明する。噴射孔４０１は燃料通路２１８を通過した後、上流側の第１上流孔４０１ａを通過し第１下流孔４０１ｂに流れ出る。このとき第１上流孔４０１ａは噴射方向と噴射孔を通過する際の流路抵抗によって噴射量を調整する役目をもっている。【００３０】
続いて、第１上流孔４０１ａから第１下流孔４０１ｂに燃料が流れ出た際、噴霧は燃料噴射弁の径方向の流速に従い噴霧は拡散する。本実施例では、第１上流孔４０１ａの中心軸４０１ａＸに対して、第１下流孔４０１ｂの中心軸４０１ｂＸが燃料噴射弁２３の中心軸２１７の側に偏芯している。この偏芯によって第１下流孔４０１ｂの外径側壁４０１ｂＷ１の側のスペースが狭くなっているため、噴霧が外径側壁４０１ｂＷ１に衝突する。これにより外径側壁４０１ｂＷ１から先において噴霧が広がることを抑制する。このとき、偏芯している方向の内径側壁４０１ｂＷ２の側のスペースは逆に広がっているため、第１上流孔４０１ａからの噴霧は、内径側壁４０１ｂＷ２に衝突することなく拡散して広がる。【００３１】
つまり、本実施例では、第１噴射孔４０１の第１上流孔４０１ａと第１下流孔４０１ｂとが、第１上流孔４０１ａからの燃料が第１下流孔４０１ｂの出口面おける外径側の側壁と衝突するように構成された。【００３２】
したがって、第１下流孔４０１ｂの外径側壁４０１ｂＷ１から先においては、外径側に噴霧が広がらず、一方で、第１下流孔４０１ｂの内径側壁４０１ｂＷ２から先においては、内径側に噴霧が広がって拡散する噴霧形状となる。【００３３】
複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）はそれぞれ、下流孔（４０１ｂ、４０２ｂ、４０３ｂ、４０４ｂ、４０５ｂ、４０６ｂ）の更に下流側に径の異なる異径下流孔（４０１ｃ、４０２ｃ、４０３ｃ、４０４ｃ、４０５ｃ、４０６ｃ）が形成され、当該異径下流孔（４０１ｃ、４０２ｃ、４０３ｃ、４０４ｃ、４０５ｃ、４０６ｃ）は下流孔よりも噴孔長さが短く形成される。なお、それぞれの噴孔長さは、入口面中心と出口面中心との長さで定義される。これにより、噴霧が干渉し難い噴射孔とすることができる。この噴射した際の噴霧形状については、後述の図７で説明する。【００３４】
続いて、第１下流孔４０１ｂの第１上流孔４０１ａに対する偏芯量４０１Ｌについて説明する。偏芯量４０１Ｌは、第１上流孔４０１ａから噴射される噴霧を外径側壁４０１ｂＷ１に衝突させるべく設定される。この時、図４で説明したように点火プラグ２８の位置や燃焼室２２の形状等によって、噴霧を広げないように設定する。【００３５】
本実施例の燃料噴射弁２３は先端部（シート部材）に複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）が形成され複数の噴射孔はそれぞれ、上流側に形成される上流孔（４０１ａ、４０２ａ、４０３ａ、４０４ａ、４０５ａ、４０６ａ）と、上流孔と繋がって上流孔の下流側に形成される下流孔（４０１ｂ、４０２ｂ、４０３ｂ、４０４ｂ、４０５ｂ、４０６ｂ）とで形成されている。【００３６】
図５において角度４０１θ１は、第１上流孔４０１ａの出口面４０１ａＥと並行に引かれる接線と、第１上流孔４０１ａの出口面４０１ａＥにおける外径側出口端部と第１下流孔４０１ｂの出口面４０１ｂＥにおける外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度で定義される。また、角度４０１θ２は第１上流孔４０１ａの出口面４０１ａＥと並行に引かれる接線と、第１上流孔４０１ａの出口面４０１ａＥにおける内径側出口端部と第１下流孔４０１ｂの出口面４０１ｂＥにおける内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度で定義される。本実施例では外径側の角度４０１θ１に対し、内径側の角度４０１θ２が小さくなるように第１噴射孔が構成されている。【００３７】
また図５において角度４０２θ１は、第２上流孔４０２ａの出口面４０２ａＥと並行に引かれる接線と、第２上流孔４０２ａの出口面４０２ａＥにおける外径側出口端部と第２下流孔４０２ｂの出口面４０２ｂＥにおける外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度で定義される。また、角度４０２θ２は第２上流孔４０２ａの出口面４０２ａＥと並行に引かれる接線と、第２上流孔４０２ａの出口面４０２ａＥにおける内径側出口端部と第２下流孔４０２ｂの出口面４０２ｂＥにおける内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度で定義される。本実施例では外径側の角度４０２θ１に対し、内径側の角度４０２θ２が小さくなるように第１噴射孔が構成されている。【００３８】
周方向において第１噴射孔４０１と隣に形成された第３噴射孔４０３が、第３上流孔４０３ａの出口面４０３ａＥと並行に引かれる接線と、第３上流孔４０２ａの出口面４０３ａＥにおける外径側出口端部と第３下流孔４０３ｂの出口面４０３ｂＥにおける外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度４０３θ１に対し、第３上流孔４０３ａの出口面４０３ａＥと並行に引かれる接線と、第３上流孔４０３ａの出口面４０３ａＥにおける内径側出口端部と第３下流孔４０３ｂの出口面４０３ｂＥにおける内径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度４０３θ２が大きくなるように構成されている。【００３９】
また燃料噴射弁２３が内燃機関に取り付けられた状態において、複数の噴射孔のうち、第１噴射孔４０１が最も点火プラグ２８の先端部を指向するように配置され、第２噴射孔４０２が最もピストン２４の上面中心部を指向するように配置される。【００４０】
また本実施例では、第１上流孔４０１ａの出口面と並行に引かれる接線４０１ａＥと、第１上流孔４０１ａの出口面における外径側出口端部と第１下流孔４０１ｂの出口面における外径側出口端部とを結ぶ直線とのなす角度θ１が４５ｄｅｇ．以上となるように第１噴射孔４０１が構成されている。なお、第１上流孔４０１ａから噴射される噴霧の角度は、第１上流孔４０１ａの長さや径に依存するため、それに合わせて第１上流孔４０１ａの出口面における外径側出口端部、又は第１上流孔４０１ａの外径側壁から第１下流孔４０１ｂの外径側壁４０１ｂＷ１までの距離４０１ｂＤを設定する。また、複数の噴射孔に流れ込む前の燃料通路２１８と第１下流孔４０１ｂとの間の肉厚を考慮して偏芯量４０１Ｌ、および第１下流孔４０１ｂの孔径を定めることが望ましい。【００４１】
続いて、他の噴射孔に比べて最もピストン２４の上面中心部の近傍、又は、ピストン２４の上面中心部を指向する第２噴射孔４０２について説明する。【００４２】
第２の噴射孔４０２は、複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）のうち、第１噴射孔４０１と燃料噴射弁２３の中心軸２１７に対して反対側の端部に位置する。第２の噴射孔４０２は、上流側に形成される第２上流孔４０２ａと、第２上流孔４０２ａと繋がって形成されるとともに第２上流孔４０２ａに対して下流側に形成される第２下流孔４０２ｂと、で形成される。
第１噴射孔４０１と同様に燃料通路２１８を通過した後、上流側の第２上流孔４０２ａを通過し、下流側の第２下流孔４０２ｂに燃料が流れ出る。第２下流孔４０２ｂは第２上流孔４０２ａに対して燃料噴射弁２３の中心軸２１８の側に、つまり、内径側に偏芯している。これにより、第２上流孔４０２ａからの噴霧が、第２下流孔４０２ｂの外径側壁４０２ｂＷ１に衝突するように構成できるため、ピストン２４の上面中心部の側への噴霧の広がりを抑制することができる。
また、第２下流孔４０２ｂの噴霧は偏芯によって噴射孔が内径側に広がっているため、噴射される噴霧は燃焼室２２の側壁３０に干渉し難く、これにより側壁３０への燃料の付着を抑えることが可能である。この噴射孔４０２の噴霧の形状については図７を用いて後ほど説明する。【００４３】
第２上流孔４０２ａの中心軸４０２ａＸに対し、第２下流孔４０２ｂの中心軸４０２ｂＸは内径側（燃料噴射弁２３の中心軸２１７側）に偏芯しているが、この偏芯量４０２Ｌは、噴射孔４０２における偏芯量４０１Ｌよりも大きく設定されることが望ましい。【００４４】
燃料噴射弁先端から燃焼室壁面までの距離や、噴射するタイミングによって定まるピストンの位置によって燃料噴射弁から噴射された燃料の付着する位置や量が変わるため、燃焼室２２の形状や噴射タイミングで定まるピストン２４の位置に合わせて偏芯量を変更させることが望ましい。本実施例においては、第２上流孔４０２ａの出口面における外径側出口端部、又は第２上流孔４０２ａの外径側壁から第２下流孔４０２ｂの外径側壁４０２ｂＷ１までの距離４０２ｂＤは上記の距離４０１ｂＤよりも小さくなる。【００４５】
続いて図６を用いて図４における第１噴射孔４０１、第２噴射孔４０２以外の噴射孔について説明する。燃料噴射弁２３の中心軸２１７を中心とし、この中心軸２１７と第１噴射孔の第１異径下流孔４０１ｃの出口面中心とを通る直線を縦軸で示している。また、縦軸と直交する直線を横軸として示している。なお、本実施例では、最も点火プラグ２８の先端部を指向する噴射孔が第１噴射孔４０１の一つで構成されているが、もしこの噴射孔が並んで二つで形成される場合には、縦軸は、これらの出口面中心同士を結んだ直線のちょうど真ん中を通るように引かれる。【００４６】
第３噴射孔４０３は、複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）のうち、周方向において第１噴射孔４０１と隣に形成される。第３噴射孔４０３は、第１噴射孔４０１、第２噴射孔４０２と同様に上流側に形成される第３上流孔４０３ａと、第３上流孔４０３ａと繋がって形成されるとともに第３上流孔４０３ａに対して下流側に形成される第３下流孔４０３ｂと、で形成される。【００４７】
そして、第３下流孔４０３ｂの中心軸４０３ｂＸが第３上流孔４０３ａの中心軸４０３ａＸに対して燃料噴射弁２３の中心軸２１７と離れる側に偏芯した位置となるように構成されている。第３下流孔４０３ｂの中心軸４０３ｂＸが縦軸及び横軸から離れるように構成されているといってもよい。これにより、第１噴射孔４０１からの噴霧に対し、第３噴射孔４０３からの噴霧が干渉することを抑制することが可能である。【００４８】
図６の上図は、図４と同様に噴射孔の配置を示し、図６の下図は第４噴射孔４０４の最も偏芯が大きくなる方向と第４噴射孔４０４の第４上流孔４０４ａを通る平面での断面を示している。第４噴射孔４０４では、第４上流孔４０４ａを通って流れ出た燃料が中心軸４０４ｂＸとする下流側の第４下流孔４０４ｂに流れ出る。【００４９】
複数の噴射孔（４０１、４０２、４０３、４０４、４０５、４０６）のうち、第４噴射孔４０４は周方向において第３噴射孔４０３と隣に形成される。また第４噴射孔４０４は、上流側に形成される第４上流孔４０４ａと、第４上流孔４０４ａと繋がって形成されるとともに第４上流孔４０４ａに対して下流側に形成される第４下流孔４０４ｂと、で形成される。そして、第４下流孔４０４ｂの中心軸４０４ｂＸが第４上流孔４０４ａの中心軸４０４ａＸに対して燃料噴射弁２３の中心軸２１７と離れる側に偏芯した位置となる。【００５０】
なお、第４下流孔４０４ｂの中心軸４０３ｂＸは縦軸から離れるが、横軸に対しては近づくように構成されている。これにより、第２噴射孔４０２及び第３噴射孔４０３からの噴霧に対し、第４噴射孔４０４からの噴霧が干渉することを抑制することが可能である。【００５１】
第４噴射孔４０４では、この偏芯によって第４下流孔４０４ｂの内径側壁４０４ｂＷ２の側のスペースが狭くなっているため、噴霧が内径側壁４０４ｂＷ２に衝突する。これにより内径側壁４０４ｂＷ２から先において噴霧が広がることを抑制する。このとき、偏芯している方向の外径側壁４０４ｂＷ１の側のスペースは逆に広がっているため、第４上流孔４０４ａからの噴霧は、外径側壁４０４ｂＷ１に衝突することなく拡散して広がる。【００５２】
上記したように、第１噴射孔４０１および第２噴射孔４０２は、点火プラグ２８およびピストン２４等の燃焼室２２の内部への付着を抑制すべく、燃料噴射弁２３の中央側（横軸の側）に偏芯している。これにより、第１噴射孔４０１および第２噴射孔４０２からの噴霧は中央側（横軸の側）に拡散し易い噴射孔となっている。【００５３】
一方で、第３噴射孔４０３及び第４噴射孔４０４は上記した構成により、隣り合う噴射孔から噴射される噴霧との干渉を避けることができ、また燃焼室２２の壁面３０への付着を避けることができる。【００５４】
なお、噴射する先の燃焼室壁面に対する距離が異なるため、第４噴射孔４０４での偏芯量４０４Ｌは第１噴射孔４０１での偏芯量４０１Ｌ、あるいは第１噴射孔４０４での偏芯量４０４Ｌとは同じにならない。本実施例では、第４噴射孔４０４の方が外径側にスペースがあるため、偏芯量４０４Ｌの方が偏芯量４０１Ｌ及び偏芯量４０４Ｌよりも大きくなるように構成されている。【００５５】
また、偏芯量４０４Ｌは第４下流孔４０４ｃにおいて内径側壁４０４ｂＷ２に対して噴霧を衝突させるための角度によって定まるため、第４上流孔４０４ａの出口面における内径側出口端部、又は第４上流孔４０４ａの内径側壁から第４下流孔４０４ｂの内径側壁４０４ｂＷ２までの距離４０４ｂＤは、上記した第１噴射孔４０１の距離４０１ｂＤ及び第２噴射孔４０２の距離４０２ｂＤよりも小さくなる。【００５６】
次に図７を用いて燃料噴射弁の噴射孔から噴射されている燃料が噴射孔の壁面に衝突して広がりを抑制される方向と抑制されない方向について説明する。図７は先に説明した第１噴射孔４０１の偏芯している断面を示している。４０１Ｆ１は第１噴射孔４０１に流入する燃料の流れを示しており、７０２ａを中心軸とする第１上流孔４０１ａに流れ込むことを示している。続いて、４０１ｂＸを中心軸とする第１下流孔４０１ｂに噴霧が流れ込んだ際、偏芯した下流側の第１下流孔４０１ｂの外径側壁４０１ｂＷ１に噴霧流れ４０１Ｆ２の方向に広がった噴霧が衝突部７０３ｄにおいて衝突する。その後、噴霧流れが４０１Ｆ３の方向にガイドされる。【００５７】
一方、噴霧流れ４０１Ｆ４の方向に広がる噴霧は、第１下流孔４０１ｂの中心軸４０１ｂＸが偏芯していることによって、内径側壁４０１ｂＷ２に衝突する量を抑えられる。よって、第１噴射孔４０１からの噴霧は内径側に広がるような噴霧形状となる。【００５８】
以上のような噴霧の広がりとなるため、外径側壁４０１ｂＷ１に衝突した噴霧はガイドされることでペネトレーションが伸び易くなる。また、内径側壁４０１ｂＷ２に衝突しない、もしくは衝突し難いよう偏芯している側の噴霧は内径方向に広がるため、ペネトレーションは短くなる。【００５９】
以上の本実施例の燃料噴射弁によれば、燃料を噴射した場合に燃焼室２２、点火プラグ２８、ピストン２４に付着する燃料の量を低減することができ、より燃費・排気性能が向上した内燃機関とすることができる。
【実施例２】
【００６０】
本発明の実施例２について図８を用いて説明する。実施例１における噴射孔の構造において、図８に示すように少なくとも一つの噴射孔が楕円形状で構成されても良い。上流孔８０１ａに対して、楕円形状の下流孔８０１ｂが偏芯して形成されるため、上流孔８０１ａからの噴霧は、実施例１と同様に下流孔８０１ｂの側面に衝突する。したがって、この側面側の噴霧の広がりを抑制することができる。また、下流孔８０１ｂよりもさらに下流の最下流孔８０１ｃは下流孔８０１ｂを通過した燃料の広がりを抑制しないように構成されることが望ましい。【００６１】
本実施例では、上流孔８０１ａ、最下流孔８０１ｃは円形状のものを示しているが、上流孔８０１ａ、最下流孔８０１ｃのそれぞれを楕円形状としても良い。あるいは一方を円形状で他方を楕円形状としても、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００６２】
本発明の実施例３について図９を用いて説明する。実施例１における噴射孔において、図９に示すように上流孔９０１ａ、下流孔９０１ｂ、最下流孔９０１ｃの中心軸は、それぞれ同軸でなくても良い。本実施例では、下流孔９０１ｂの中心軸を上流孔９０１ａの中心軸に対して衝突させる側の壁面に向かって傾斜させている。そして、下流孔９０１ｂの中心軸と上流孔９０１ａの出口面との交点が上流孔９０１ａの中心軸に対して衝突させる側と反対側（図９では左側）となるように下流孔９０１ｂを偏芯させても良い。【００６３】
これにより、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１  エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）
１２  燃圧センサ
２３  燃料噴射弁
２３ａ  点火プラグに最も近接した噴霧
２３ｂ  燃焼室壁面方向への噴霧
２３ｃ  ピストンに最も近接した噴霧
２８  点火プラグ
２０２  弁本体
２０４  コア
２０７  複数の燃料噴射孔
２０８  弁体
２０９  アンカー
２１０  スプリング
２１２  シート部材
２１３  シート部
２１４  ソレノイド
４０１  点火プラグに最も近接した噴霧を噴射する噴射孔
４０１ａ  ４０１を構成する上流側噴射孔
４０１ｂ  ４０１を構成する下流側噴射孔
４０１ｃ  ４０１を構成する最下流側噴射孔
【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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