(57)【要約】【課題】エンジンの失火によるエンジンの不調の防止及び排気ガスの浄化を実現可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】バルブシート１１が、シート面１１ａの下流側に、ニードル９が備えられた方向とは反対方向に凹んだ凹み部１１ｃを有する。そして、凹み部１１ｃの内面側に向いた所定方向に突入するニードル９の先端部には突起部９ｄが凸設され、凹み部１１ｃの内面のうちの突起部９ｄからみて上記所定方向に位置する領域の周囲に、開口部が配置された複数の噴射孔１１ｂが設けられる。このような構造とすることで、開弁開始直後に噴射孔１１ｂに流れ込む燃料の流れの偏りを抑制することができる。そして、例えば、噴射孔１１ｂから噴射される噴霧状の燃料の噴射方向の変動を抑制することや、噴霧状の燃料の微粒子化を向上させること等が可能となる。【選択図】図２
2005337192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁であって、
制御部からの動作信号に応答して前記燃料噴射弁の開閉動作を行う弁閉鎖体と、
前記弁閉鎖体との接触により燃料を封じ込める弁座面が形成された弁座体と、
を備え、
前記弁座体が、前記弁座面の下流側において、前記弁閉鎖体が備えられた方向とは反対の方向に凹んだ凹み部を有し、
前記弁閉鎖体が、前記凹み部の内面側に向けた所定方向に突入する当該弁閉鎖体の先端部に凸設された突起部を有し、
前記凹み部が、当該凹み部の内面のうちの前記突起部からみて前記所定方向に位置する領域の周囲に、開口部が設けられた複数の噴射孔を有することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁であって、
前記突起部が、曲面体となっていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載の燃料噴射弁であって、
前記曲面体が、角部を持たない完全曲面体となっていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の燃料噴射弁であって、
前記噴射孔における長さと平均内径との比が２．５倍以上であり、前記燃料噴射弁の開弁状態における前記突起部の先端と前記凹み部の内面との最小隙間が、前記噴射孔の平均内径の１．５倍未満であることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
制御部からの動作信号に応答して弁の開閉動作を行う弁閉鎖体と、前記弁閉鎖体との接触により燃料を封じ込める弁座面が形成され、当該弁座面の下流側に、前記弁閉鎖体が備えられた方向とは反対の方向に凹んだ凹み部を有した弁座体とを備え、前記弁閉鎖体が、前記凹み部の内面側に向けた所定方向に突入する当該弁閉鎖体の先端部に凸設された突起部を有するとともに、前記凹み部が、当該凹み部の内面のうちの前記突起部からみて前記所定方向に位置する領域の周囲に、開口部が設けられた複数の噴射孔を有する燃料噴射弁について、開弁状態における前記突起部の先端と前記凹み部の内面との最小隙間を決定する最小隙間決定方法であって、
前記最小隙間を前記噴射孔の内径に応じて決定することを特徴とする最小隙間決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に自動車・船舶用のエンジン等における燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車や船舶用のエンジン等には、燃料を供給するための燃料噴射弁が設けられている。この燃料噴射弁では、弁閉鎖体と弁座面と弁座体の壁と噴射孔ディスクの膨出部の壁との間に、燃料の捕集室が設けられるのが一般的である（例えば、特許文献１）。しかし、燃料の噴射量の変動抑制（安定供給）のためには、この捕集室の容積が小さい方が好ましい。
【０００３】
そこで、複数の噴射孔が開口される噴射孔ディスクの内面が半球状に構成され、半球状の内面が弁座面の下流に接続されることで、半球状の内面と弁閉鎖体（ボール）との間の容積を比較的小さくした燃料噴射弁が提案されている（例えば、特許文献２）。このような構造により、捕集室（容積部）に残留する燃料のばらつき量が小さくなるので噴射量の精度が良好となる。
【０００４】
このような技術に関する先行技術文献としては、以下のようなものがある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１−５０２７６６号公報
【特許文献２】特開平８−２５４１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記提案されている燃料噴射弁では、弁座面から噴射孔までの経路が比較的短く、その経路には燃料を噴射孔へ誘導する通路等が設けられていない。そして、開弁直後には、容積部内の燃料が高温により蒸発して残留していないか又は少ない状態にあるため、弁座面側から容積部へ高速で流入する燃料の一部は容積部内でオーバーシュートし、一旦噴射弁の中心軸付近まで到達してから噴射孔に流入する。このため開弁直後では噴射孔内における燃料の流れに偏りが起こり、噴射孔から噴射される噴霧状の燃料の噴射方向は燃料噴射弁の中心軸に対して外側へ変動する傾向にある。
【０００７】
このような噴射方向の変動によって、目標とする噴射方向以外の部位（例えば、筒内噴射用の燃料噴射弁の場合には、シリンダ内壁や点火プラグ）に燃料が付着して、未燃焼ガスの増加による排ガスの汚染や、プラグ濡れによるエンジンの失火等を招く。
【０００８】
また、上述した開弁直後での噴射孔内における燃料の流れの偏りによって、噴射孔の内面の片側に燃料が接触し易くなるため、噴射孔内での燃料剥離により燃料の微粒子化を狙ったタイプの燃料噴射弁の場合には燃料の微粒子化が不十分な状態となってしまう。そして、この不十分な微粒子化の影響により、エンジンの排気ガス中のハイドロカーボン濃度が増加してしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、エンジンの失火によるエンジンの不調の防止及び排気ガスの浄化を実現可能な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】
【００１０】
上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、燃料噴射弁であって、制御部からの動作信号に応答して前記燃料噴射弁の開閉動作を行う弁閉鎖体と、前記弁閉鎖体との接触により燃料を封じ込める弁座面が形成された弁座体とを備え、前記弁座体が、前記弁座面の下流側において、前記弁閉鎖体が備えられた方向とは反対の方向に凹んだ凹み部を有し、前記弁閉鎖体が、前記凹み部の内面側に向けた所定方向に突入する当該弁閉鎖体の先端部に凸設された突起部を有し、前記凹み部が、当該凹み部の内面のうちの前記突起部からみて前記所定方向に位置する領域の周囲に、開口部が設けられた複数の噴射孔を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、弁座体が、弁座面の下流側において、弁閉鎖体が備えられた方向とは反対の方向に凹んだ凹み部を有し、凹み部の内面側に向けた所定方向に突入する弁閉鎖体の先端部に突起部が凸設され、凹み部の内面のうちの突起部からみて上記所定方向に位置する領域の周囲に開口部が配置された噴射孔が設けられることで、例えば、噴射孔から噴射される噴霧状の燃料の噴射方向の変動を抑制することができる。また、噴霧状の燃料の微粒子化を向上させることもできる。したがって、エンジンの失火によるエンジンの不調の防止及び排気ガスの浄化を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１の概要を示す全体断面図である。燃料噴射弁１は、電磁力を発生させるソレノイド装置２と、燃料の噴射を行うバルブ装置８とを備えて構成される。
【００１４】
ソレノイド装置２は、電磁コイル５、電磁コイル５を収納するハウジング３、固定鉄心４、圧縮バネ６、及び圧縮バネ６のバネ位置を調整するロッド７を備えて構成される。
【００１５】
バルブ装置８は、弁閉鎖体であるニードル９、ニードル９と一体化された可動鉄心１０、弁座体（以下「バルブシート」とも称する）１１、開弁状態でニードル９のバルブシート１１側の半径方向の位置を規制する摺動ガイド１２、及びニードル９と摺動ガイド１２とバルブシート１１とを収容するバルブボディ１３を備えて構成される。
【００１６】
図２は燃料噴射弁１におけるニードル９の先端部周辺を示す拡大断面図である。バルブシート１１は、内面が下流側に向けて先細となる円筒状の区間である弁座面（以下「シート面」とも称する）１１ａと、シート面１１ａの下流側に複数の噴射孔１１ｂを有するとともに、ニードル９が備えられた方向とは反対の方向に内面が半球面状に凹んだ凹み部１１ｃとを有する。
【００１７】
固定鉄心４の上部が燃料供給管（不図示）と接続され、燃料噴射弁１には、例えば２ＭＰａ以上の高圧燃料が供給される。また、燃料噴射弁１は、例えばエンジンのシリンダヘッドＳＨに取り付けられ、シール材１４によりシリンダＳＬ内のガスがシリンダＳＬの外部に流出しないように封入されている。さらに、座金１６上にハウジング３のテーパ部３ａが接して固設されることで、燃料噴射弁１の軸方向が固定されている。
【００１８】
エンジンを制御するマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と略称する）より燃料噴射弁１の駆動回路（不図示）に動作信号が送られると、電磁コイル５に電流が流れる通電状態となり、ハウジング３、可動鉄心１０、及び固定鉄心４で構成される磁気ループに磁束が生じて、可動鉄心１０が、圧縮バネ６の押しつけ荷重（バネ力）を超える電磁吸引力を受けて固定鉄心４側に吸引される動作を行う。このとき、可動鉄心１０と一体化されたニードル９の下流側はバルブシート１１のシート面１１ａから離れ、複数の噴射孔１１ｂからの燃料の噴射が開始される。さらに、可動鉄心１０の端面１０ａが固定鉄心の端面４ｂに衝突すると、燃料噴射弁１は完全に開放された状態（以下「開弁状態」とも称する）となり、電磁コイル５の通電状態が継続している間、開弁状態が維持され、複数の噴射孔１１ｂからの燃料の噴射が継続される。
【００１９】
固定鉄心４の上部から供給される燃料は、図２中矢印ＡＲで示すように、摺動ガイド１２の上流より摺動ガイド１２の外周側に迂回した後、摺動ガイド１２とバルブボディ１３及びバルブシート１１との間に設けられた摺動ガイド１２の溝１２ａを通ってシート面１１ａに至る。さらに、開弁状態では、燃料は、ニードル９とシート面１１ａとの隙間を通って、シート面１１ａの下流側に位置するニードル９の先端部近傍と凹み部１１ｃの内面との間の容積部Ａに流入し、噴射孔１１ｂよりシリンダＳＬ内に噴射される。なお、開弁状態の初期においては、容積部Ａ内が燃料によって完全に満たされていないため、噴射孔１１ｂから噴射される噴霧状の燃料（以下「燃料スプレー」とも称する）の噴射状態は若干不安定なものとなるが、その後、容積部Ａ内が燃料によって完全に満たされると、燃料スプレーの噴射は安定した定常的な状態（以下「定常状態」とも称する）となる。
【００２０】
次に、マイコンから燃料噴射弁1の駆動回路への動作信号が停止されると、電磁コイル５への通電状態が終了し、固定鉄心４と可動鉄心１０との間に作用していた電磁吸引力が急速に減少する。そして、電磁吸引力が圧縮バネ６による押し付け荷重よりも低下すると、ニードル９は閉弁方向に移動を開始し、ニードル９とバルブシート１１のシート面１１ａとが接触する状態となると、ニードル９とシート面１１ａとの隙間を燃料が通ることができない燃料が封じ込められた状態となり、噴射孔１１ｂからの燃料の噴射が終了する。このようにして、マイコンからの動作信号に応答して、燃料噴射弁１の中心軸（ニードル９の中心軸）１Ｐと平行な所定方向に沿って、ニードル９が往復移動することで燃料噴射弁１の開放（開弁）及び閉鎖（閉弁）動作が実現される。
【００２１】
ここで、図２を参照しつつ、燃料噴射弁１におけるニードル９の先端部周辺の形状について説明する。なお、図７は従来技術に係る燃料噴射弁１０１の部分断面拡大図である。
【００２２】
まず、バルブシート１１の構造（図２）に着目すると、従来技術に係る燃料噴射弁１０１のバルブシート１１１の構造（図７）と同様に、噴射孔１１ｂが開口する凹み部１１ｃの内面がシート面１１ａに接続するすぐ下流側の面となっている。そのため、ニードル９とシート面１１ａとの間隙の部分（以下「シート部」とも称する）と、噴射孔１１ｂとの間の容積部Ａの容積がそれ程大きくない。したがって、燃料の噴射開始直後において、容積部の容積が大きいことにより噴射孔から噴射される燃料スプレーの噴射状態の安定に時間がかかるという問題が回避されている。また、容積部の容積が大きい場合には容積部内の残留燃料のばらつきによる噴射量の精度の悪化が深刻となるが、係る問題も上述した構造によって回避されている。
【００２３】
一方、ニードル９の先端部近傍の構造（図２）に着目すると、従来技術に係る燃料噴射弁１０１のニードル１０９の構造（図７）とは異なり、凹み部１１ｃの内面側に向けた所定方向に突入するニードル９の先端部に、突起部９ｄが凸設されている。具体的には、シート面１１ａと対向するニードル９の断面が例えば円形等といったＲ形状となっており、その下流側に突起部９ｄが形成されている。この突起部９ｄは、その表面が例えば略半球面等といった角（角部）を有さない曲面によって形成されている。また、別の観点から言えば、突起部９ｄは、例えば円形等といった角を持たない曲線に囲まれた断面を有している。
【００２４】
また、図２に示すように、凹み部１１ｃの内面のうち、突起部９ｄからみて所定方向（開弁状態から閉弁状態に移行する際におけるニードル９の移動方向）に位置する領域の周囲に、開口部が配置されるように複数の噴射孔１１ｂが設けられている。
【００２５】
図３はバルブシート１１のみに着目した上面図である。なお、図３には、噴射孔１１ｂの開口部のうち凹み部１１ｃ内面側の開口部１１ｂａが実線で示され、シリンダＳＬ内側の開口部１１ｂｂが破線で示されている。なお、ここでは、噴射孔１１ｂは例えば略円柱状の形状を有するものとする。
【００２６】
図３に示すように、バルブシート１１には例えば６つの噴射孔１１ｂが環状に配置され、燃料噴射弁１の中心軸（ニードル９の中心軸）１Ｐ付近のバルブシート１１の内面には噴射孔１１ｂが形成されないように構成されている。したがって、凹み部１１ｃの内面のうち、突起部９ｄからみて上記所定方向に位置する領域の周囲に、開口部１１ｂａが配置されるように複数の噴射孔１１ｂが設けられることで、開口部１１ｂａの上流側近傍が開放される。
【００２７】
図４は開弁直後における燃料噴射弁１の燃料の流れを説明するための模式図である。図４に示すように、開弁状態において、噴射孔１１ｂの開口部１１ｂａからニードル９までの直線距離（「開口部１１ｂａから上流側の流入長さ」とも称する）Ｍ１，Ｍ２が、噴射孔１１ｂの内径Ｄ以上となるように設定されている。つまり、噴射孔１１ｂの開口部１１ｂａ近傍には燃料の流れを妨害する障害物がなく、開口部１１ｂａ付近が開放されている。そのため、例えば燃料スプレーが定常状態となるときには、噴射孔１１ｂへ流入する燃料は、噴射孔１１ｂの開口部１１ｂａの縁における凹み部１１ｃの内面と噴射孔１１ｂの内面との成す角（以下「入口角」とも称する）αに対応した流入状態となる。
【００２８】
なお、仮に噴射孔１１ｂの直ぐ上流側に燃料の流入を妨害するような障害物が設置されると、噴射孔１１ｂへの燃料の流れ込み方が変化して、偏った強制的な流入状態（以下「強制流入状態」とも称する）となり、燃料スプレーの噴射状態に悪影響を及ぼす。しかし、ここでは、上述したように、噴射孔１１ｂの開口部１１ｂａ近傍に燃料の流入を妨害する障害物がないため、噴射孔１１ｂ等の形状（主に、入口角α）によって流入状態が決定される。ここで、噴射孔１１ｂの形状によって決定される流入状態を「自然流入状態」とも称することとすると、ここでは、燃料スプレーが定常状態となるときには、噴射孔１１ｂへ流入する燃料は噴射孔１１ｂの入口角αに対応した自然流入状態となる。
【００２９】
入口角αについては、仮に噴射孔１１ｂの入口角αが６０°未満であると噴射孔１１ｂ内における燃料の剥離が大きくなり過ぎて燃料スプレーが不安定となり、入口角αが１３０°よりも大きくなると噴射孔１１ｂ内における燃料の剥離が小さくなり過ぎて燃料スプレーの微粒子化を図ることができないことが知られている。そこで、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１においては、入口角αが例えば１００〜１２０°に設定されており、安定な微粒子化が促進された燃料スプレーがシリンダＳＬ内へ噴射されることとなる。
【００３０】
次に、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１に設けられた突起部９ｄによって奏する効果について、突起部９ｄが設けられていなかった従来技術に係る燃料噴射弁１０１と対比しながら説明する。なお、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１と従来技術に係る燃料噴射弁１０１とが実質的に異なる点は突起部９ｄの有無である。
【００３１】
図８は燃料噴射弁１０１の開弁直後における燃料の流れを示す図であり、図９は燃料噴射弁１０１の開弁から所定時間経過後における燃料の流れを示す図である。なお、図８及び図９では、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１との対比を容易化するために、弁座体と噴射孔ディスクとを合わせてバルブシート１１１として示している。また、図４、図８及び図９では、燃料の流れを矢印で示している。
【００３２】
従来技術に係る燃料噴射弁１０１では、開弁直後には容積部１００Ａ内は燃料が少ない状態にあるため、図８に示すように、シート面１１１ａとニードル１０９との隙間から流れ出る高速燃料は、容積部１００Ａ内でオーバーシュートして一旦燃料噴射弁１０１の中心軸１０１Ｐ付近まで到達してから噴射孔１１１ｂに流入する（図８中矢印ＯＳ等）。なお、極端な場合には、高速燃料のオーバーシュートが燃料噴射弁１０１の中心軸１０１Ｐを超えて反対側まで達することもある。このオーバーシュートにより、噴射孔１１１ｂに流入する燃料の流れの方向は、中心軸１０１Ｐから離れる方向に大きく振れた状態となる。その結果、例えば図８に示すように、噴射孔１１１ｂ内の燃料の流れが中心軸１０１Ｐから離れる方向に偏り、燃料スプレー１００ＳＰの噴射方向が中心軸１０１Ｐに対して外側へ変動する。そして、開弁後から所定時間が経過すると、図９に示すように、容積部１００Ａ内に燃料が完全に満たされるため、容積部１００Ａ内の中心軸１０１Ｐ付近の燃料の存在により、上記オーバーシュートが抑制されて、燃料スプレー１００ＳＰの噴射方向が安定した状態となる。
【００３３】
図１０は燃料噴射弁１０１における開弁直後の燃料スプレー１００ＳＰの形状を示す図である。図１０に示すように、開弁直後にはシリンダＳＬ内に噴射される燃料スプレー１００ＳＰが中心軸１０１Ｐから離れる方向に傾斜して噴射され、上記オーバーシュートによる燃料の流れの偏りに起因して燃料スプレー１００ＳＰの先端部１００ＳＥが中心軸１０１Ｐからさらに離れる方向（外側）に屈曲してしまう。そのため、燃料がシリンダＳＬの内壁や点火プラグ等に付着して未燃焼ガスの増加やプラグ濡れを引き起こし、排ガスの汚染やエンジン失火を誘発する。例えば、燃料噴射弁１０１が筒内噴射用のものである場合には、図１１に示すように、燃料スプレー１００ＳＰの先端部の一部が点火プラグＰＧに衝突するためにプラグ濡れが生じる。さらに、図８に示すように、燃料が内壁の片側（中心軸１０１Ｐから遠い側）１１１ｂｓに接触するため、噴射孔１１１ｂ内での燃料剥離が小さくなり、燃料スプレー１００ＳＰの微粒子化が不十分となってしまう。そして、この不十分な微粒子化はエンジンの排気ガス中のハイドロカーボン濃度を増加させてしまう。
【００３４】
これに対して、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１では、図４に示すように、シート面１１ａとニードル９との隙間から流れ出る高速燃料は、突起部９ｄの存在により中心軸１Ｐ方向へのオーバーシュートが抑制され、その結果として、燃料スプレーの噴射方向の変動を抑制することができる。
【００３５】
そして、ここでは、上記オーバーシュートを効果的に抑制するような構造を有している。具体的には、シート面１１ａとニードル９との隙間から流れ出るニードル９に沿う流れＦ１が、突起部９ｄの付け根の部分（以下「起点」とも称する）Ｂ付近で突起部９ｄの存在により中心軸１Ｐ近傍へ進行しないように制約されて、噴射孔１１ｂの方向への流れとなる。この流れＦ１を源流とする噴射孔１１ｂ方向への流れにより、シート面１１ａとニードル９との隙間から流れ出る他の燃料の流れＦ２，Ｆ３も、中心軸１Ｐ近傍へ進行しないように制約される。その結果、シート面１１ａとニードル９との隙間から流れ出る全ての流れすなわち流れＦ１〜Ｆ３のオーバーシュートを効果的に抑制することができる。
【００３６】
また、開弁直後の噴射孔１１ｂへの燃料の流れを自然流入状態とするために、基点Ｂの位置は、環状に配置される６つの噴射孔１１ｂの開口部１１ｂａの中心を結ぶ円（以下「ピッチ円」とも称する）よりも中心軸１Ｐに近い位置となるように設定されている。つまり、突起部９ｄの基点Ｂによって形成される円の直径Ｆと、ピッチ円の直径Ｅとが、Ｆ＜Ｅの関係を有するように設定されている。
【００３７】
そして、燃料噴射弁１では、噴射孔１１ｂの上流側の開口部１１ｂａから下流側の開口部１１ｂｂまでの距離（すなわち「噴射孔１１ｂの長さ」）Ｌが、噴射孔１１ｂの内径Ｄの２．５倍以下となるように設定されている。この設定により、噴射孔１１ｂ内における燃料の剥離が噴射孔１１ｂの出口（開口部１１ｂｂ）まで持続するため、噴射孔１１ｂ内における燃料の剥離により引き起こされる流体（燃料）の乱れによって燃料スプレーＳＰの微粒子化が良好に行われる。
【００３８】
また、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１では、開弁状態における突起部９ｄの先端と凹み部１１ｃの内面との最小隙間Ｐが、例えば各噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍ（ここでは、内径は一定値Ｄ）の０．４倍となっている。この開弁状態における最小隙間Ｐは、より小さな方が、容積部Ａにおけるオーバーシュートをより有効に抑制することができ、例えば平均内径Ｄｍの０．４倍とすることでシリンダＳＬ内へ噴射される燃料スプレーＳＰの先端部の屈曲による噴射方向の変動（以下「噴射角変動」とも称する）が２°程度となるように噴射角変動を抑制することができる。
【００３９】
なお、以下では、燃料噴射弁１から噴出（噴射）する燃料の拡がる角度を「噴射角」と称する。具体的には、相互に最も遠方に配置される２つの噴射孔１１ｂから噴射される２つの燃料スプレーＳＰによって実現される燃料の拡がる角度を「噴射角」と称する。そして、以下では、開弁時（開弁直後）と定常状態との間における燃料スプレーＳＰの噴射角の変動を「噴射角変動」として説明を行う。
【００４０】
図５は燃料噴射弁１における開弁直後の燃料スプレーＳＰの形状を示す図である。なお、燃料噴射弁１は、図５に示すように、相互に最も遠方に配置される２つの噴射孔１１ｂから噴射される２つの燃料スプレーＳＰが定常状態にある場合には当該２つの燃料スプレーＳＰの先端部ＳＥの外縁によって規定される噴射角（以下「定常噴射角」とも称する）が約５５°となるように設定されているものとする。そして、図５に示すように、燃料噴射弁１では、開弁直後には燃料スプレーＳＰの先端部ＳＥが中心軸１Ｐから遠ざかる方向に屈曲して噴射角が約５７°となるが、噴射角変動は２°程度に抑制される。つまり、燃料噴射弁１では、突起部９ｄを設けたことで、容積部Ａにおけるオーバーシュートの発生を有効に抑制することで、噴射角変動を低減することができる。
【００４１】
さらに、突起部９ｄを設けたことで、容積部Ａの容積自体も小さくなり、容積部Ａ内に燃料が完全に満たされるまでの時間が短くて済むため、燃料スプレーＳＰの噴射方向が安定するまでの時間（開弁開始から燃料スプレーＳＰが定常状態となるまでの時間）が短くなる。
【００４２】
すなわち、燃料噴射弁１では、突起部９ｄを設けたことで、燃料スプレーＳＰの先端部ＳＥの噴射角変動を低減することができるとともに、噴射角変動を起こす時間帯も短縮することができる。そして、燃料スプレーＳＰにおいて微粒子化が不十分な噴射角の変動を起こす先端部（以下「噴射方向変動部」とも称する）ＳＥの長さも短くなる。
【００４３】
図６は定常噴射角が５５°に設定されている燃料噴射弁１における最小隙間Ｐと噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍと噴射角変動の絶対値との関係を示す概念図である。図６では、噴射孔１１ｂにおける長さＬと平均内径Ｄｍとの比（Ｌ／Ｄｍ）が２．５である場合における最小隙間Ｐと噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍと噴射角変動の絶対値との関係が曲線Ｃｖ１（実線）で示され、噴射孔１１ｂにおける長さＬと平均内径Ｄｍとの比（Ｌ／Ｄｍ）が３．５である場合における最小隙間Ｐと噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍと噴射角変動の絶対値との関係が曲線Ｃｖ２（一点鎖線）で示されている。また、一般にエンジン用途の筒内噴射用の燃料噴射弁で要求される噴射角変動の絶対値の許容値（５°）も併せて示されている。
【００４４】
図６に示すように、噴射孔１１ｂにおける長さＬと平均内径Ｄｍとの比（Ｌ／Ｄｍ）が２．５倍以上である場合には、開弁状態における最小隙間Ｐが平均内径Ｄｍの１.５倍以下となると、シート部から容積部Ａに流入する燃料が中心軸１Ｐ付近までオーバーシュートするような現象が抑制され、噴射角変動の絶対値が５°以内となる。したがって、燃料噴射弁１を製作する段階で、開弁状態における最小隙間Ｐを噴射孔１１ｂの内径に応じて決定し、ニードル９やバルブシート１１等といった燃料噴射弁１を構成する各パーツを準備して燃料噴射弁１を組み立てる。その結果として、噴射孔１１ｂから噴射される燃料スプレーＳＰの噴射方向の変動を抑制することができる。そして、例えば噴射孔１１ｂにおける長さＬと平均内径Ｄｍとの比（Ｌ／Ｄｍ）が２．５倍以上である場合には、開弁状態において、最小隙間Ｐを噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍの１．５倍未満とすることで、シリンダ内壁や点火プラグに燃料が付着するような噴霧の干渉などに対して実用上問題のない噴射角変動の絶対値（噴射角変動の範囲）に設定することができる。
【００４５】
なお、燃料噴射弁１では、突起部９ｄの表面が曲面で形成されたが、これに限られるものではなく、例えば、凹み部１１ｃ側に頂点が来るような角錐状の形状となるように突起部９ｄが形成されても良い。つまり、突起部９ｄの形状としては、種々の形状を採用することができる。但し、突起部９ｄの表面に角部が存在すると、開弁状態の初期において、その角部の存在により燃料の流れに渦が生じ、その渦すなわち流体（燃料）の回転の運動量が比較的長く保持されて、燃料スプレーＳＰの定常状態への収束に対して弊害となる。したがって、燃料スプレーＳＰの安定化のためには、突起部９ｄの表面は極力角部を有さない曲面で形成されることが好ましく、全く角部を有さず曲面のみで形成されることがより好ましい。また、突起部９ｄの形状が半球面状などのように異方性を有さない方が、容積部Ａ内の流れの安定化ひいては燃料スプレーＳＰの安定化のためには更に好ましい。
【００４６】
そして、この明細書では、角部を持たない「完全曲面体」と、尖鋭部やエッジなどの角部を持つ「不完全曲面体」とをあわせて「曲面体」と総称する。幾何学的に厳密に表現すれば、表面各部の法線方向に不連続がない曲面体が「完全曲面体」であり、法線方向が不連続に変化する角部（エッジや頂点）を持っているような曲面体が「不完全曲面体」である。よって、ここでは、ニードル９の突起部９ｄは「曲面体」であることが好ましく、「完全曲面体」であることがさらに好ましいことになる。
【００４７】
以上のように、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１では、バルブシート１１が、シート面１１ａの下流側に、ニードル９が備えられた方向とは反対方向に凹んだ凹み部１１ｃを有する。そして、凹み部１１ｃの内面側に向いた所定方向に突入するニードル９の先端部には突起部９ｄが凸設され、凹み部１１ｃの内面のうち、突起部９ｄからみて上記所定方向に位置する領域の周囲に開口部１１ｂｂが配置された複数の噴射孔１１ｂが設けられる。このような構造とすることで、開弁開始直後に噴射孔１１ｂに流れ込む燃料の流れの偏りを抑制することができる。そして、その結果、例えば、噴射孔１１ｂから噴射される噴霧状の燃料（ここでは、燃料スプレーＳＰ）の噴射方向の変動を抑制することができる。また、噴霧状の燃料の微粒子化を向上させることもできる。したがって、エンジンの失火によるエンジンの不調の防止及び排気ガスの浄化を実現することができる。
【００４８】
また、突起部９ｄが角部を持たない完全曲面体となっている。その結果、容積部Ａ内における渦の発生を抑制して、噴射孔１１ｂからの燃料の噴霧が安定し易くなる。
【００４９】
さらに、噴射孔１１ｂにおける長さＬと平均内径Ｄｍとの比が２．５倍以上であり、開弁状態において、突起部９ｄの先端と凹み部１１ｃの内面との最小隙間Ｐが噴射孔１１ｂの平均内径Ｄｍの１．５倍未満となるように設定されている。このように最小隙間Ｐと平均内径Ｄｍとの関係に着目した構成を採用することで、噴射孔１１ｂから噴射される噴霧状の燃料の噴射方向の変動を実用上問題のない程度に抑制・改善することができる。
【００５０】
＜変形例＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明は上記説明した内容のものに限定されるものではない。
【００５１】
例えば、上述した実施形態では、凹み部１１ｃの内面の形状を半球面状としたが、これに限られるものではなく、例えば燃料の下流側が徐々に狭くなるように容積部Ａが形成されるようにテーパー状の形状としても良く、このような形状としても上述した実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、凹み部１１ｃの内面のうち、突起部９ｄからみて所定方向（開弁状態から閉弁状態に移行する際におけるニードル９の移動方向）に位置する領域の周囲に開口部１１ｂａが配置されるように複数の噴射孔１１ｂが設けられたが、これに限られず、バルブシート１１の凹み部１１ｃの内面上であって突起部９ｄの周囲のニードル９表面に対向する領域に、開口部１１ｂａが配置されるように複数の噴射孔１１ｂが設けられても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態に係る燃料噴射弁１の全体断面図である。
【図２】燃料噴射弁１におけるニードル９の先端部周辺に係る拡大図である。
【図３】バルブシート１１を上方から見た平面図である。
【図４】燃料噴射弁１における燃料の流れを説明するための模式図である。
【図５】燃料噴射弁１における開弁直後の燃料スプレーＳＰの形状を示す図である。
【図６】最小隙間Ｐと噴射孔の平均内径Ｄｍと噴射角変動との関係を示す図である。
【図７】従来技術に係る燃料噴射弁１０１の部分断面拡大図である。
【図８】燃料噴射弁１０１の開弁直後における燃料の流れを示す図である。
【図９】燃料噴射弁１０１の開弁から所定時間経過後の燃料の流れを示す図である。
【図１０】燃料噴射弁１０１での開弁直後の燃料スプレーの形状を示す図である。
【図１１】筒内噴射用の燃料噴射弁１０１におけるプラグ濡れを示す図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料噴射弁、９  ニードル、９ｄ  突起部、１１  バルブシート、１１ａ  シート面、１１ｂ  噴射孔、１１ｂａ，１１ｂｂ  開口部、１１ｃ  凹み部。
【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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