(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の気筒内に燃料を噴射する複数の噴孔が形成される燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔を少なくとも一重の環状に配置する噴孔形成部を備え、
前記噴孔形成部における燃料流れの下流側端面に形成された前記複数の噴孔において、
前記噴孔形成部は、前記複数の噴孔により当該噴孔内を流れる燃料流路が形成される噴孔形成領域が、当該一重環状に形成された前記噴孔の部位より内側にある中心領域と、前記中心領域より外周側の周辺領域とに区画され、
前記周辺領域には、前記気筒内に噴射されて前記内燃機関の出力に寄与する燃料を噴射する出力用噴孔が形成され、
前記中心領域には、前記燃料流路を流通するための燃料でもって、前記出力用噴孔で流通する燃料量よりは少量の燃料を噴射し、かつ前記中心領域を当該少量の燃料で冷却する冷却用噴孔が形成されており、
前記出力用噴孔を流通する第１総燃料量をＱｔとし、前記冷却用噴孔を流通する第２総燃料量をＱｒとすると、
前記第２総燃料量の全体総燃料量に対する比率（Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ））は、５％＜Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ）×１００＜３７％の範囲に設定されており、
前記燃料噴射弁内を流れる燃料の燃料通路の一部を形成する内周面に環状の弁座を有する弁ボディと、
前記弁ボディ内に設けられ、前記弁座に着座および離座する弁部材と、
前記噴孔形成部に相当するものであり、前記弁座に対して燃料下流側に配置され、前記弁部材の離座により前記燃料通路から供給された燃料を噴射する前記噴孔が形成された噴孔プレートと、
を備え、
前記出力用噴孔の第１孔軸は、板厚方向に延びる前記噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成されており、
前記冷却用噴孔の第２孔軸は、前記噴孔プレートの前記中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど接近するように形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記冷却用噴孔は、前記中心領域に少なくとも２つ以上形成されてい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】
前記冷却用噴孔の開口面積は、前記出力用噴孔の開口面積より小さく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記出力用噴孔の前記開口面積をＡ１とし、前記冷却用噴孔の前記開口面積をＡ２とすると、１／１０×Ａ１≦Ａ２≦１／２×Ａ１の範囲に設定されてい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５】
前記出力用噴孔の第１孔軸は、板厚方向に延びる前記噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成され、
前記冷却用噴孔の第２孔軸は、前記噴孔プレートの前記中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成されており、
前記第１孔軸と前記第２孔軸は交差していないことを特徴とする請求項１から請求項４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、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射弁としては、例えば内燃機関の気筒に燃料を直接噴射するものが知られている（特許文献１、２参照）。この種の燃料噴射弁では、噴孔から噴射させた燃料を噴孔直下で気筒の燃焼室内に拡散させる必要がある。
【０００３】
特許文献１の開示する技術では、少なくとも４個以上の複数の噴孔を一重の環状に配置し、複数の噴孔から噴射される燃料噴霧を、全体として中空円錐状に形成している。この技術では、噴孔の軸を、板厚方向に延びる噴孔プレートの中心軸に対して噴孔入口側から噴孔出口側に向かうほど離間するように傾斜させている。噴孔形成部としての噴孔プレートにおいて、これら噴孔の内側、即ち各噴孔に囲まれる中心領域には、噴孔が配置されることはない。
【０００４】
また、特許文献２では、噴孔プレートにおいて、噴孔の内周および周囲に、フルオロアルキルシラン（以下、ＦＡＳ）からなるＦＡＳ被膜を被覆する技術が開示されている。このＦＡＳ被膜は、フルオロアルキル基の存在により撥液性を有している。
【特許文献１】特開２０００−３８９７４号公報
【特許文献２】特開平１０−１５９６８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の技術による燃料噴射弁では、噴孔プレートに形成される噴孔が燃焼室内の高温ガスに晒される環境にあるため、燃料噴射後に噴孔の周囲に吹き残った残留燃料が、デポジット（炭素系の化合物）に変質して堆積すると、噴孔を塞ぐおそれがある。噴孔を塞ぐようなことがなくとも、噴孔は燃料微粒化のために１００μｍ程度の微細な孔であるため、デポジットが噴孔内部までに浸入する程度に成長すると、燃料噴霧状態に悪影響を及ぼすなど、燃料噴射特性としての燃料噴射量が低下もしくは変動する場合がある。
【０００６】
これに対し特許文献２の技術では、上記フルオロアルキル基の存在によりＦＡＳ被膜で被覆した噴孔プレートは、上記残留燃料を被膜表面から持上げ弾く作用（撥液作用）を有するため、残留燃料の付着を抑制するので、デポジット生成を抑制することが可能である。
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２の技術では、高温状態で長時間晒されることにより、ＦＡＳ被膜が変質、劣化することが懸念される。このＦＡＳ被膜の変質等が生じた場合には、撥液性が低下するおそれがあった。
【０００８】
発明者は、デポジットの生成メカニズムを鋭意研究し、その結果、以下の事項を見出した。
【０００９】
即ち、デポジットは、残留燃料が燃焼以外の化学反応を生じたりこの残留燃料中の不純物（例えばカルボン酸塩）が析出したものであり、そのデポジットを核に他のデポジットがくっついて成長したとしても、そのデポジット間の接合力は比較的弱く、剥離し易いはずである。そして、噴孔プレートにＦＡＳ被膜を施している否かに係らず、噴孔プレート表面に剥離し難く固着したデポジットに成長してしまうことにある。
【００１０】
気筒の燃焼室内には、エンジン清浄剤等に含まれるリン（Ｐ）や亜鉛（Ｚｎ）の重元素が、噴孔プレート表面の噴孔周りに存在している。このとき、リン（Ｐ）や亜鉛（Ｚｎ）の重元素が、変質、劣化したＦＡＳ被膜のシラン中のＳｉＯ２と反応して、低融点ガラス化する。この低融点ガラスによって、上記各デポジットが剥離し難い程度にＦＡＳ被覆表面に固着することを見出した。
【００１１】
一方、ＦＡＳ被膜のない噴孔プレートの場合においては、エンジンオイル添加剤として消泡目的に使用するシリコン化合物中のシリコン（Ｓｉ）が介在して低融点ガラス化が生じ、上記各デポジットが剥離し難い程度に表面に固着するものと考えられる。
【００１２】
また、上記噴孔プレートにおいて、噴孔が配置されていない中心領域に、固着したデポジットが成長し易いことを見出した。即ち、噴孔プレートに固着したデポジットは、ＦＡＳ被膜を施している否かに係らず、噴孔プレート表面の温度が高温（例えば、４００℃以上）になることで成長する。
【００１３】
また、ここでいう低融点ガラスとは４００℃程度で生成する非晶質ガラスのことである。
【００１４】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、内燃機関の気筒に燃料を直接噴射する噴孔形成部の被熱温度の上昇を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。
【００１６】
即ち、請求項１乃至５に記載の発明では、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する複数の噴孔が形成される燃料噴射弁において、複数の噴孔を少なくとも一重の環状に配置する噴孔形成部を備え、噴孔形成部における燃料流れの下流側端面に形成された複数の噴孔において、噴孔形成部は、複数の噴孔により噴孔内を流れる燃料流路が形成される噴孔形成領域が、一重環状に形成された噴孔の部位より内側にある中心領域と、中心領域より外周側の周辺領域とに区画され、
周辺領域には、気筒内に噴射されて内燃機関の出力に寄与する燃料を噴射する出力用噴孔が形成され、中心領域には、燃料流路を流通するための燃料でもって、出力用噴孔で流通する燃料量よりは少量の燃料を噴射し、かつ中心領域を当該少量の燃料で冷却する冷却用噴孔が形成されており、
出力用噴孔を流通する第１総燃料量をＱｔとし、冷却用噴孔を流通する第２総燃料量をＱｒとすると、第２総燃料量の全体総燃料量に対する比率（Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ））は、５％＜Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ）×１００＜３７％の範囲に設定されており、
燃料噴射弁内を流れる燃料の燃料通路の一部を形成する内周面に環状の弁座を有する弁ボディと、弁ボディ内に設けられ、弁座に着座および離座する弁部材と、噴孔形成部に相当するものであり、弁座に対して燃料下流側に配置され、弁部材の離座により燃料通路から供給された燃料を噴射する前記噴孔が形成された噴孔プレートと、を備え、
出力用噴孔の第１孔軸は、板厚方向に延びる噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成されており、冷却用噴孔の第２孔軸は、噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど接近するように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
これによると、噴孔形成部における燃料流れの下流側端面、即ち気筒の燃焼室側の端面に形成された複数の噴孔において、気筒内に噴射されて内燃機関の出力に寄与する燃料を噴射する出力用噴孔が形成されていない中心領域に、出力用噴孔で流通する燃料量よりは少量の燃料を噴射し、かつ中心領域を当該少量の燃料で冷却する冷却用噴孔が設けられている。かかる発明では、上記周辺領域に設けられた出力用噴孔より燃料を噴射する際に、上記中心領域の冷却用噴孔内を燃料が流通するので、上記噴孔形成部の燃焼室側の端面のうちの中心領域の端面部分を冷却することができる。
【００１８】
しかも、冷却用噴孔から噴射される燃料は、上記出力用噴孔内の燃料流路を流通する燃料と同じ燃料ではあるが、冷却目的に使用するものであるから、出力用噴孔の燃料噴霧の如く内燃機関の出力に寄与するために燃焼室内に拡散されるように霧化される必要はない。このような冷却用噴孔からの噴射燃料は、上記中心領域の端面部分の近傍で霧化されるので、上記端面部分の近傍に滞留し気化した燃料によって、上記端面部分が燃焼室内の高温ガスに直接曝されるのを抑制することが可能である。
【００１９】
さらに、上記冷却用噴孔から噴射される少量の燃料としては、出力用噴孔を流通する第１総燃料量をＱｔとし、冷却用噴孔を流通する第２総燃料量をＱｒとすると、第２総燃料量即ち冷却用噴孔の燃料噴射量Ｑｒの全体燃料噴射量（Ｑｔ＋Ｑｒ）に対する比率（Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ））が、５％＜Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ）×１００＜３７％の範囲に設定されている。これにより、出力用噴孔から噴射した燃料による噴霧が燃焼室内で安定して形成されるとともに、冷却用噴孔から噴射された燃料で噴孔形成部を冷却することができる。
【００２０】
以上請求項１に記載の発明の燃料噴射弁は、燃料噴射弁の燃料噴射時、即ち出力用噴孔及び冷却用噴孔からの燃料噴射時に、冷却用噴孔内を流通する燃料により上記噴孔形成部の燃焼室側の端面のうちの中心領域部分を冷却するとともに、冷却用噴孔から噴射され霧化された燃料が上記中心領域部分の近傍に留まることで、燃焼前の噴孔形成部を冷却させ、噴孔形成部の被熱温度を低下させることができる。これにより、燃焼後の噴孔形成部の被熱温度の上昇を抑制することができる。
かかる発明では、噴孔プレートが例えば略板状に形成されることになるが、上記噴孔形成領域は、板状の噴孔プレートを挟んで燃料上流側の端面側に設けられる弁ボディの弁座と弁部材との関係から、燃料上流側の端面に設けられ燃料通路に対向して配置され、かつ噴孔プレートが板状である故に噴孔形成領域での熱容量が比較的小さい。
このように噴孔プレートにおける熱容量が比較的小さいことを利用して、弁ボディ内の燃料通路に溜められている燃料によって噴孔プレートを燃料上流側の端面側から常に冷却するとともに、燃料下流側端面即ち燃焼室側にある中心領域部分を冷却用噴孔からの燃料噴射により冷却するので、噴孔プレートにおける燃焼前の被熱温度を効果的下げることができる。
これにより、出力用噴孔からの燃料噴霧を燃焼室内に拡散し易い例えば中空円錐状の噴霧形態に形成することが可能であるとともに、冷却用噴孔側の燃料噴霧によって、出力用噴孔側の燃料噴霧が乱されるおそれはない。
【００２１】
なお、上記冷却用噴孔の燃料噴射量Ｑｒの比率の設定範囲において、上記比率が３７％を越える場合には、出力用噴孔より噴射された燃料の噴流エネルギーが、冷却用噴孔より噴射された燃料の噴流エネルギーより弱くなり、燃焼室内に拡散すべき出力用噴孔側の噴霧形態が乱れるおそれがある。そのように出力用噴孔側の噴霧形態が乱れると、燃焼に悪影響を及ぼすからである。また、上記比率が５％未満である場合には、噴孔形成部を冷却させる冷却効果が小さくなるため、デポジットの生成を抑制できないおそれがある。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明の如く、冷却用噴孔は、中心領域に少なくとも２つ以上形成されていることを特徴とする。
【００２３】
かかる発明では、冷却用噴孔は、出力用噴孔の如く内燃機関の出力に寄与することを必須条件としないため、冷却用噴孔から噴射された燃料の噴霧形態はいずれであっても何ら支障はない。これによれば、冷却用噴孔を、例えば中心領域に２つという比較的少ない数で配置することができる。以上により、中心領域での端面面積が比較的小さい場合であっても、上記中心領域部分を冷却することができる。
【００２４】
また、請求項３乃至４に記載の発明の如く、冷却用噴孔の開口面積は、出力用噴孔の開口面積より小さく形成されていることが好ましい。
【００２５】
一般に燃料の微粒化は、噴孔の大きさ即ち開口面積を小さくするほど向上する。このように微粒化された燃料噴霧の到達距離（ペネトレーション）は短くなる。それ故に、上記冷却用噴孔のペネトレーションは出力用噴孔のペネトレーションより短くなるため、冷却用噴孔側の燃料噴霧を中心領域部分の近傍に留めることが容易にできる。
【００２６】
特に、請求項４に記載の発明の如く、出力用噴孔の前記開口面積をＡ１とし、冷却用噴孔の開口面積をＡ２とすると、１／１０×Ａ１≦Ａ２≦１／２×Ａ１の範囲に設定されていることが好ましい。
【００２７】
このような請求項４に記載の発明によると、冷却用噴孔の開口面積が、出力用噴孔の開口面積の１／１０から１／２の範囲に設定されているので、冷却用噴孔内の燃料流路の圧力損失を、出力用噴孔に比べて極端に増大させ、その噴流エネルギーを効果的に弱めることができる。
【００２８】
上記冷却用噴孔の開口面積の比率の設定範囲において、出力用噴孔の開口面積の１／２を越える場合には、噴流エネルギーを小さく抑えられずに、冷却用噴孔からの噴霧が噴孔形成部の上記端面側の近傍に留まらないおそれがある。出力用噴孔の開口面積の１／１０未満である場合には、噴流エネルギーを十分に小さくすることはできるが、冷却用噴孔の孔加工が困難となる。
【００３４】
また、上記冷却用噴孔からの燃料の噴射方向として、請求項５に記載の発明の如く、出力用噴孔の第１孔軸は、板厚方向に延びる噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成され、冷却用噴孔の第２孔軸は、噴孔プレートの中心軸に対して、入口側から出口側に向かうほど離間するように形成されており、第１孔軸と第２孔軸は交差していないことを特徴とする。
【００３５】
このように請求項５に記載の発明では、出力用噴孔側の第１孔軸と冷却用噴孔側の第２孔軸は交差しないので、出力用噴孔からの燃料噴霧を燃焼室内に拡散し易い例えば中空円錐状の噴霧形態に形成することが可能であるとともに、冷却用噴孔側の燃料噴霧によって、出力用噴孔側の燃料噴霧が乱されるのを回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
以下、本発明の燃料噴射弁を、具体化した実施形態を例に図面に従って説明する。
【００４５】
（第１の実施形態）
本実施形態の燃料噴射弁１０を図５に示す。燃料噴射弁１０はシリンダヘッド１０２に取り付けられている。燃料噴射弁１０は、シリンダブロック１００の内周面と、シリンダヘッド１０２の内周面と、ピストン１０４の上端面とで形成される燃焼室１０６に直接燃料を噴射する直噴ガソリンエンジン用の燃料噴射弁である。燃料噴射弁１０の噴射圧力は、１ＭＰａから３０ＭＰａである。
【００４６】
燃料噴射弁１０から噴射する燃料の噴霧は、図６に示す燃焼室１０６内に拡散されるように霧化されることが望ましく、例えば中空円錐状の噴霧２４形状を基本としている。
【００４７】
なお、上記噴霧２４形状は、燃料噴射弁１０の先端側に設けられた噴孔の形状、配置等を適宜設定することで形成されるものである。本発明に係わる出力用噴孔および冷却用噴孔の形状および配置、これらの噴孔より噴射される燃料噴霧の詳細については後述する。
【００４８】
このような噴霧２４は、図５に示す燃料噴射弁１０の弁部材（ノズルニードル）３０が弁座１４に着座する方向に沿った燃料噴射弁１０の軸線１０８から噴射方向に向かうに従い、ピストン１０４の端面に向けて離れるように、軸線１０８に対し傾斜している。上記燃焼室１０６内に拡散するように、燃料噴射弁１０の軸線１０８に対し上記噴霧２４を傾斜させる最適な角度を適宜設定すれば、点火プラグ１０５、あるいは燃焼室１０６を形成するピストン１０４およびシリンダブロック１００の内壁面に上記噴霧２４が付着し液状となることを抑制できる。
【００４９】
図５に示すように、弁ボディ１２は弁ハウジング１６の燃料噴射側端部内壁に溶接により固定されている。弁ボディ１２は燃料流れ方向の噴孔プレート２０側に向けて縮径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には弁部材としてのノズルニードル３０が着座可能な弁座１４が形成されている。
【００５０】
噴孔プレート２０は有底筒状に形成されており、弁ハウジング１６の底部内壁と弁ボディ１２の底部外壁との間に挟持されている。上記出力用噴孔および冷却用噴孔に係わる噴孔２１、２２が形成された噴孔プレート２０の詳細については後述する。
【００５１】
図５に示すように、筒部材４０は弁ハウジング１６の反噴孔側内周壁に挿入され、溶接により弁ハウジング１６に固定されている。筒部材４０は、噴孔プレート２０側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。
【００５２】
可動コア５０は磁性材料で円筒状に形成されており、ノズルニードル３０の反噴孔側の端部３４と溶接により固定されている。可動コア５０はノズルニードル３０とともに往復移動する。可動コア５０の筒壁を貫通する流出孔５２は、可動コア５０の筒内外を連通する燃料通路を形成している。
【００５３】
固定コア５４は磁性材料で円筒状に形成されている。固定コア５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接により固定されている。固定コア５４は可動コア５０に対し反噴孔側に設置され可動コア５０と向き合っている。
【００５４】
アジャスティングパイプ５６は固定コア５４に圧入され、内部に燃料通路を形成している。スプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部で可動コア５０に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、可動コア５０に加わるスプリング５８の荷重を変更できる。スプリング５８の付勢力により可動コア５０およびノズルニードル３０は弁座１４に向けて付勢されている。
【００５５】
コイル６０はスプール６２に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、可動コア５０と固定コア５４との間に磁気吸引力が働き、スプリング５８の付勢力に抗し可動コア５０は固定コア５４側に吸引される。
【００５６】
フィルタ７０は固定コア５４の燃料上流側に設置されており、インジェクタ１０に供給される燃料中の異物を除去する。固定コア５４内にフィルタ７０を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ５６内の燃料通路、可動コア５０内の燃料通路、流出孔５２、弁ハウジング１６の内周壁とノズルニードル３０の外周壁との間を順次通過する。ノズルニードル３０が弁座１４から離座すると、ノズルニードル３０と弁座１４との間に形成される開口流路を燃料が通過し噴孔２１、２２に導かれる。
【００５７】
次に、噴孔プレート２０、および噴孔プレート２０に形成される噴孔（以下、出力用噴孔）２１、噴孔（以下、冷却用噴孔）２２の形状および配置を、図１から図４に基づいて詳細に説明する。以下の説明において、実施例説明のために、燃料噴射弁１０の燃料噴射側を下方、その反対側を上方として説明するが、実際のエンジンへの搭載方向とは関係ないものである。
【００５８】
本発明の噴孔プレート２０は、図２および４に示される噴孔プレート２０およびこれら噴孔２１、２２において、噴孔プレート２０の下面、即ち下流側端面（燃焼室に臨む端面）に形成された出力用噴孔２１および冷却用噴孔２２の形状および配置に特に特徴があるものである。
【００５９】
ここで、出力用噴孔２１とは、その燃料噴霧が気筒の燃焼室１０６内に拡散するように噴射されてエンジンの出力に寄与する燃料を噴射するものである。
【００６０】
また、冷却用噴孔２２は、出力用噴孔２１内の燃料流路を流通するための燃料でもって、出力用噴孔２１で流通する燃料量よりは少量の燃料を噴射するものである。しかも、冷却用噴孔２２は、出力用噴孔２１の燃料噴霧と異なり、エンジンの出力に寄与する必要がない。それ故に、出力用噴孔２１の燃料噴霧の如く燃焼室１０６に拡散されるようなペネトレーション（噴霧到達距離）は不要であるため、冷却用噴孔２の近傍に局部的に霧化する極めて短いペネトレーションのものであればよいのである（図４参照）。
【００６１】
まず、噴孔プレート２０は、図２の噴孔プレートを下面（燃料下流側）からみた平面図に示すように、複数（本実施例では、４個）の出力用噴孔２１、および複数（本実施例では、４個）の冷却用噴孔２２が設けられており、これら噴孔２１、２２は、上面（弁ボディ１２内に連通する面であって、燃料上流側の面）と、下面（外部にある燃焼室１０６を臨む面）とを連通するように、噴孔プレート２０に開けられている。
【００６２】
出力用噴孔２１の数は４個に限るものではなく、２個以上であればいずれでもよい。また、冷却用噴孔２２の数は４個に限るものではなく、少なくとも１個以上であればいずれでもよい。
【００６３】
上記４個の出力用噴孔２１は、噴孔プレート２０の板厚方向に沿って延びる中心軸２０ｊを中心として同一円周上に形成されている。即ち、上記複数の出力用噴孔２１が、一重の円環状に配置されている。出力用噴孔２１の形状は、断面が円状（図３（ａ３）参照）でかつストレート孔（図３（ａ２）参照）である。
【００６４】
また、上記４個の冷却用噴孔２２は、噴孔プレート２０の板厚方向に沿って延びる中心軸２０ｊを中心として同一円周上に形成されている。即ち、上記複数の冷却用噴孔２２が、一重の円環状に配置されている。冷却用噴孔２２の形状は、断面が円状（図３（ｂ３）参照）でかつストレート孔（図３（ｂ２）参照）である。
【００６５】
冷却用噴孔２２は、隣り合う出力用噴孔２１同士の間に配置されており、冷却用噴孔２２の第２孔軸２２ｊと出力用噴孔２１の第１孔軸２１ｊとが交差しないように配設されている。
【００６６】
次に、上記出力用噴孔２１の第１孔軸２１ｊは、図１に示すように、上記噴孔プレート２０の中心軸２０ｊに対して出力用噴孔２１の入口から出口に向かうほど離間するように傾斜している。その第１孔軸２１ｊと中心軸２０ｊとがなす第１角度（以下、第１傾斜角）θ１は、５°〜６０°の範囲に設定されている。この第１傾斜角θ１は、２５°〜６０°の範囲に設定されていることが好ましい。
【００６７】
上記第１傾斜角θ１が２５°未満の場合には、噴孔プレート２０の出力用噴孔２１の入口側から流入する燃料は、その第１傾斜角θ１が小さい故に高い乱れエネルギーを内包しないため、高い乱れエネルギーを利用した燃料微粒化が図れない。一方、第１傾斜角θ１を大きくすることで乱れエネルギーを高めることは可能であるが、第１傾斜角θ１が６０°を越える場合には、噴孔プレート２０の中心軸２０ｊに対して第１孔軸２１ｊを傾斜させた状態で出力用噴孔２１を加工するのが困難となる。
【００６８】
また、上記冷却用噴孔２２の第２孔軸２２ｊは、図１に示すように、上記噴孔プレート２０の中心軸２０ｊに対して冷却用噴孔２２の入口から出口に向かうほど接近するように傾斜している。その第２孔軸２２ｊと中心軸２０ｊとがなす第２角度（以下、第２傾斜角）θ２は、３０°〜８０°の範囲に設定されている。さらに、この第２傾斜角θ２は、３０°〜８０°の範囲に設定されていることが好ましい。
【００６９】
さらに、噴孔プレート２０の下面に形成される噴孔２１、２２において、噴孔プレート２０は、図１に示すように、これらの噴孔２１、２２により噴孔２１、２２内を流れる燃料流路が形成される領域（以下、噴孔形成領域）を、一重環状に形成された出力用噴孔２１の部位より内側にある中心領域（図３（ａ１）における半径Ｒ１以下の領域）と、この中心領域の外周側に位置する周辺領域とに区分けされる。
【００７０】
このような周辺領域には、図１および図３（ａ１）に示すように、出力用噴孔２１が形成されている。一方、中心領域には、図１および図３（ｂ１）に示すように、冷却用噴孔２２が形成されているのである。
【００７１】
上記冷却用噴孔２２の開口面積（図３（ｂ３）の直径Ｄ２）は、出力用噴孔２１の開口面積（図３（ａ３）の直径Ｄ１）より小さいことが好ましい（Ｄ２＜Ｄ１）。
【００７２】
一般に燃料の微粒化は、噴孔の大きさ即ち開口面積を小さくするほど向上する。このように微粒化された燃料噴霧の到達距離（ペネトレーション）は短くなる。それ故に、上記冷却用噴孔２２のペネトレーションは出力用噴孔２１のペネトレーションより短くなるため、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧を上記中心領域部分の近傍に留めることが容易にできる。
【００７３】
さらに、上記冷却用噴孔２２及び出力用噴射２１の各開口面積は、以下の関係にあることが好ましい。即ち、出力用噴孔２１の前記開口面積をＡ１とし、冷却用噴孔２２の開口面積をＡ２とすると、１／１０×Ａ１≦Ａ２≦１／２×Ａ１の範囲に設定されている。
【００７４】
このように冷却用噴孔２２の開口面積Ａ２が、出力用噴孔２１の開口面積Ａ１の１／１０から１／２の範囲に設定されているので、冷却用噴孔２２内における燃料流路の損失エネルギー即ち燃料流れの圧力損失を、出力用噴孔２１での圧力損失に比べて極端に増大させ、その噴流エネルギーを効果的に弱めることができる。
【００７５】
上記冷却用噴孔２２の開口面積Ａ２の比率の設定範囲において、出力用噴孔２１の開口面積Ａ１の１／２を越える場合には、冷却用噴孔２２から噴射される燃料の噴流エネルギーを小さく抑えられずに、冷却用噴孔２２からの噴霧が噴孔プレート２０の下面側の近傍に留まらないおそれがある。出力用噴孔２１の開口面積Ａ１の１／１０未満である場合には、上記噴流エネルギーを十分に小さくすることはできるが、冷却用噴孔２２の孔加工が困難となる。
【００７６】
また、噴孔プレート２０、特に噴孔形成領域は、図１に示すように、略板状に形成されており、かつ噴孔プレート側端面３２と噴孔プレート２０のノズルニードル側端面２６とで形成される燃料空間８０は扁平である。なお、ノズルニードル３０の噴孔プレート側端面３２は平坦であるからである。
【００７７】
このような噴孔プレート２０の噴孔形成領域は、板状の噴孔プレート２０を挟んで、その上面（燃料上流側の端面）に設けられた上記燃料の偏平空間に対向して配置され、かつ噴孔プレート２０が板状である故に噴孔形成領域での熱容量が比較的小さい。
【００７８】
上記噴孔プレートにおける熱容量が比較的小さいことを利用して、弁ボディ１２内の燃料通路に溜められている燃料によって噴孔プレート２０を上面（燃料上流側の端面）側から常に冷却するとともに、下面（燃料下流側端面）即ち燃焼室側にある中心領域部分を冷却用噴孔２２からの燃料噴射により冷却するので、噴孔プレート２０における燃焼前の被熱温度を効果的下げることができる。
【００７９】
また、ここで、上記冷却用噴孔２２において、出力用噴孔２２で流通する燃料量よりは少量の燃料を噴射するとは、出力用噴孔２２を流通する第１総燃料量をＱｔとし、冷却用噴孔２２を流通する第２総燃料量をＱｒとすると、第２総燃料量Ｑｒの全体総燃料量（Ｑｔ＋Ｑｒ）に対する比率（Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ））を、５％＜Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ）×１００＜３７％の範囲に設定していることが好ましい。即ち、冷却用噴孔２２からの燃料噴射量Ｑｒの上記比率が、燃料噴射弁１０から噴射される全燃料噴射量（Ｑｔ＋Ｑｒ）の５％から３７％の範囲に設定されている。
【００８０】
上記比率が３７％を越える場合には、出力用噴孔２１より噴射された燃料の噴流エネルギーが、冷却用噴孔２２より噴射された燃料の噴流エネルギーより弱くなり、燃焼室１０６内に拡散すべき出力用噴孔２１側の噴霧形態が乱れるおそれがある。そのように出力用噴孔２１側の噴霧形態が乱れると、燃焼に悪影響を及ぼすからである。
【００８１】
上記比率が５％未満である場合には、噴孔プレート２０を冷却させる冷却効果が小さくなるため、デポジットの生成を抑制できないおそれがある。
【００８２】
上記冷却用噴孔２２及び出力用噴射２１の各開口面積の関係において、冷却用噴孔２２の開口面積Ａ２を、出力用噴孔２１の開口面積Ａ１の１／１０から１／２の範囲に設定した。ここで、例えば複数の冷却用噴孔２２による総開口面積ＧＡ２が、複数の出力用噴孔２１による総開口面積ＧＡ１より十分に小さく設定されている場合において、総開口面積が大なる出力用噴孔２１へ燃料が流れ易くなり、結果的に冷却用噴孔２２から噴射される燃料量を僅かな量に設定されることになる。
【００８３】
このように冷却用噴孔２２による総開口面積を適宜設定することにより、冷却用噴孔２２から噴射される燃料量を僅かな量に設定できるとともに、その僅かな量であっても、従来技術にはない噴孔プレートの下面（燃焼室側端面）のうちの中心領域部分を冷却することができるのであるが、冷却用噴孔２２の総開口面積ＧＡ２の比率（ＧＡ１／（ＧＡ１＋ＧＡ２））が０〜５％の範囲にある場合においては、図７中のＩ区間に示されるように、冷却の効果が小さいため、デポジット固着要因となる低融点ガラスの生成を、安定して抑制するには十分でない。
【００８４】
ここで、図７は上記比率（ＧＡ１／（ＧＡ１＋ＧＡ２））と噴孔プレート２０の下面側の中央部（中心領域）温度Ｔｐを示しており、上記比率が０％即ち従来の冷却用噴孔がない構成では、噴孔プレート２０の中心領域の被熱温度が、低融点ガラスの融点Ｔｃｇを超える４００℃以上となることを示している。また、上記比率の０〜５％の範囲に相当するＩ区間において、本実施形態の特徴である冷却用噴孔２２の総開口面積ＧＡ２の比率を３％に増加させると３００℃近い温度まで低下し、上記中心領域の被熱温度が大幅に低下する。
【００８５】
図７中のII区間は上記比率の５〜３７％の範囲に相当するが、上記冷却効果が安定して大きく得られ、デポジットの生成を効果的に抑制することができる。なお、このII区間では、上記中心領域の被熱温度を３００℃（Ｔｒ）以下に抑えることができる。
【００８６】
また、図７中のIII区間は、上記比率の３７〜１００％の範囲に相当するが、その比率が３７％を越えると、出力を得るための出力用噴孔２１による噴射状態（噴霧状態）を乱すことになるため、燃料の燃焼が悪化し燃費、エミッションともに悪くなる。
【００８７】
なお、図７にて上記比率（ＧＡ１／（ＧＡ１＋ＧＡ２））と噴孔プレート２０の中心領域温度Ｔｐの関係を説明したが、上記冷却用噴孔２２の総開口面積ＧＡ２の比率（ＧＡ１／（ＧＡ１＋ＧＡ２））を、冷却用噴孔２２の総燃料量Ｑｒの比率（Ｑｒ／（Ｑｔ＋Ｑｒ））に置き換えてもよい。
【００８８】
また、本実施形態において、冷却用噴孔２２は、中心領域に少なくとも２つ以上形成されているものである。
【００８９】
これによると、冷却用噴孔２２は、出力用噴孔２１の如くエンジンの出力に寄与することを必須条件としないため、冷却用噴孔２２から噴射された燃料の噴霧形態はいずれであっても何ら支障はない。そのため、冷却用噴孔２２を例えば中心領域に２つという比較的少ない数で配置することができる。したがって、中心領域での端面面積が比較的小さい場合であっても、冷却用噴孔２２を中心領域に配置することができ、上記中心領域部分を冷却することができる。
【００９０】
また、本実施形態は、上記出力用噴孔２１の第１孔軸２１ｊは、噴孔プレート２０の中心軸２０ｊに対して出力用噴孔２１の入口から出口に向かうほど離間するように傾斜しており、かつ上記冷却用噴孔２２の第２孔軸２２ｊは、図１に示すように、上記中心軸２０ｊに対して冷却用噴孔２２の入口から出口に向かうほど接近するように傾斜している。
【００９１】
これにより、出力用噴孔２１からの燃料噴霧を燃焼室１０６内に拡散し易い例えば中空円錐状の噴霧形態に形成することが可能であるとともに、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧によって、出力用噴孔２２側の燃料噴霧が乱されるおそれはない。
【００９２】
なお、ここで、図４に示す噴孔プレート２０下面において、冷却用噴孔２２から噴射される噴霧の大きさを二点鎖線で示しており、出力用噴孔２１から噴射される噴霧の大きさを一点鎖線で示している。
【００９３】
以上説明した本実施形態では、上記周辺領域に設けられた出力用噴孔２１より燃料を噴射する際に、上記中心領域の冷却用噴孔２２から、冷却用噴孔２２内を流通するように燃料が噴射されることにより、上記噴孔プレート２０の下面のうちの中心領域の端面部分を冷却することができる。
【００９４】
しかも、冷却用噴孔２２から噴射される燃料は、エンジンの出力に寄与する必要がないものであるため、燃焼室１０６内に拡散されるように霧化される必要はない。それ故に、冷却用噴孔２２から噴射される少量の燃料を、上記中心領域の端面部分の近傍で局部的に霧化させることができる。
【００９５】
それ故に、燃料噴射弁１０の燃料噴射時、即ち冷却用噴孔２２からの燃料噴射時には、その噴射のための冷却用噴孔２２内を流通する燃料によって、上記噴孔プレート２０の下面のうちの中心領域部分を冷却するとともに、冷却用噴孔２２から噴射され霧化された燃料が上記中心領域部分の近傍に留まることで、燃焼前の噴孔プレート２０を冷却させ、噴孔プレート２０の被熱温度を低下させることができる。したがって、燃焼後において噴孔プレート２０の被熱温度の上昇を抑制することができる。
【００９６】
なお、ここで、冷却用噴孔２２から噴射されるための燃料で冷却効果があるのは、燃料タンクより燃料噴射弁１０に供給されており、燃料温度が上記噴孔形成部の被熱温度より十分低いからである。
【００９７】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００９８】
第２の実施形態を図８に示す。第２の実施形態は、燃料噴霧を噴孔プレート２０の下面直上に効果的に留めるための噴孔２１、２２の形状とする一例を示すものである。図８、図９は、本実施形態による噴孔プレート２０の平面図および断面図である。図１０は、図８中の噴孔プレート２０の噴孔２１、２２を示す図であって、図１０（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔２１の分図、図１０（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔２２の分図である。
【００９９】
図８に示す噴孔プレート２０下面において、冷却用噴孔２２から噴射される噴霧の大きさ（図中の二点鎖線）を、出力用噴孔２１から噴射される噴霧（図中の一点鎖線）で占められる占有面積とラップさせるようにする。
【０１００】
即ち、出力用噴孔２１の形状を、テーパ孔（図１０（ａ２）参照）とするとともに、断面形状を円ではなく、噴孔プレート２０の周方向に長径Ｄ１１が形成される楕円（図１０（ａ３）参照）とした。これにより、出力用噴孔２１から噴射される噴霧の大きさは、噴孔プレート２０の周方向に比較的広く占有するものとすることができる。
【０１０１】
それ故に、出力用噴孔２１の噴霧（図中の一点鎖線）が占有しない部分のみに、冷却用噴孔２２から噴射される噴霧を配置するのは容易となる。因みに、冷却用噴孔２２の形状は、断面が円状（図１０（ｂ３）参照）でかつストレート孔（図１０（ｂ２）参照）である。
【０１０２】
（第３の実施形態）
第３の実施形態を図１１に示す。第３の実施形態は、冷却用噴孔２２の第２孔軸２２ｊの方向と、出力用噴孔２１の第１孔軸２１ｊの方向を、噴孔プレート２０の中心軸２０ｊに対して入口から出口に向かうほど離間するように傾斜した一例を示すものである。図１１、図１２は、本実施形態による噴孔プレート２０の平面図および断面図である。図１３は、図１１中の噴孔プレート２０の噴孔２１、２２を示す図であって、図１３（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔２１の分図、図１３（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔２２の分図である。
【０１０３】
図１２の断面図に示すように、第１孔軸２１ｊと第２孔軸２２ｊは交差していないように設定されている。
【０１０４】
このように出力用噴孔２１側の第１孔軸２１ｊと冷却用噴孔２２側の第２孔軸２２ｊは交差しないので、出力用噴孔２１からの燃料噴霧を燃焼室１０６内に拡散し易い例えば中空円錐状の噴霧形態に形成することが可能であるとともに、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧によって、出力用噴孔２１側の燃料噴霧が乱されるのを回避することができる。
【０１０５】
因みに、出力用噴孔２１の形状を、テーパ孔（図１３（ａ２）参照）とするとともに、断面形状を円（図１３（ａ３）参照）とした。これにより、出力用噴孔２１は、断面形状を楕円とする必要がないため、孔加工が容易となる。
【０１０６】
（第４の実施形態）
第４の実施形態を図１４に示す。第４の実施形態は、冷却用噴孔２２の第２孔軸２２ｊおよび出力用噴孔２１の第１孔軸２１ｊの方向を、上記中心軸２０ｊに対して入口から出口に向かうほど離間するように傾斜するとともに、冷却用噴孔２２を周辺領域に形成し、出力用噴孔２１を中心領域に形成した一例を示すものである。図１４、図１５は、本実施形態による噴孔プレート２０の平面図および断面図である。図１６は、図１４中の噴孔プレート２０の噴孔２１、２２を示す図であって、図１６（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔２１の分図、図１６（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔２２の分図である。
【０１０７】
図１５の断面図に示すように、第１孔軸２１ｊと第２孔軸２２ｊは交差していないように設定していることが好ましい。
【０１０８】
これにより、出力用噴孔２１を中心領域に配置し、冷却用噴孔２２を周辺領域に配置する場合であっても、出力用噴孔２１側の第１孔軸２１ｊと冷却用噴孔２２側の第２孔軸２２ｊは交差しないので、出力用噴孔２１からの燃料噴霧を燃焼室１０６内に拡散し易い例えば中空円錐状の噴霧形態に形成することが可能であるとともに、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧によって、出力用噴孔２２側の燃料噴霧が乱されるのを回避することができる。
【０１０９】
さらに、冷却用噴孔２２の開口面積Ａ２は、図１６（ａ３）及び（ｂ３）に示すように、出力用噴孔２１の開口面積Ａ１より小さく形成されていることが好ましい。
【０１１０】
これにより、冷却用噴孔２２のペネトレーションは出力用噴孔２１のペネトレーションより短くなるため、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧を周辺領域部分の近傍に留めるのを容易に実現できる。しかも、冷却用噴孔２２のペネトレーションが出力用噴孔２１のペネトレーションより短い故に、出力用噴孔２１側の燃料噴霧のように燃焼室１０６内に拡散しないので、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧が出力用噴孔２１側の燃料噴霧により先に燃焼するのを回避することができる。
【０１１１】
したがって、そのように出来るだけ燃焼を遅らせることで、冷却用噴孔２２側の燃料噴霧を、周辺領域部分の近傍に留めおくことが可能である。
【０１１２】
以上説明した本実施形態では、上記中心領域に設けられた出力用噴孔２１より燃料を噴射する際に、上記周辺領域の冷却用噴孔２２から、冷却用噴孔２２内を流通するように燃料が噴射されることにより、噴孔プレート２０下面のうちの周辺領域の端面部分を冷却することができる。しかも、冷却用噴孔２２から噴射される燃料はエンジンの出力に寄与する必要がないため、冷却用噴孔２２から噴射される少量の燃料を、上記周辺領域の端面部分の近傍で局部的に霧化させることが可能である。
【０１１３】
それ故に、燃料噴射弁１０の燃料噴射時に、冷却用噴孔２２内を流通する燃料により噴孔プレート２０下面のうちの周辺領域部分を冷却するとともに、冷却用噴孔２２から噴射され霧化された燃料が上記周辺領域部分の近傍に留まることで、燃焼前の噴孔プレート２０を冷却させ、噴孔プレート２０の被熱温度を低下させることができる。したがって、燃焼後において噴孔プレート２０の被熱温度の上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の燃料噴射弁の噴孔形成部周りを示す断面図である。
【図２】第１の実施形態に係わる噴孔形成部としての噴孔プレートを、燃料流れの下流側からみた平面図である。
【図３】図２中の噴孔形成部における噴孔を示す図であって、図３（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔の分図、図３（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔の分図である。
【図４】図２の噴孔プレートを示す断面図である。
【図５】第１の実施形態の燃料噴射弁の一例を示す断面図である。
【図６】第１の実施形態の燃料噴射弁の取り付け位置および燃焼室への噴霧状態を示す断面図である。
【図７】本実施形態による冷却用噴孔の総開口面積の全体総開口面積に対する比率と、噴孔プレートの下流側端面の中心領域における被熱温度の関係を示すグラフである。
【図８】第２の実施形態に係わる噴孔プレートを示す平面図である。
【図９】図８の噴孔プレートを示す断面図である。
【図１０】図８中の噴孔形成部における噴孔を示す図であって、図１０（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔の分図、図１０（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔の分図である。
【図１１】第３の実施形態に係わる噴孔プレートを示す平面図である。
【図１２】図１１の噴孔プレートを示す断面図である。
【図１３】図１１中の噴孔形成部における噴孔を示す図であって、図１３（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔の分図、図１３（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔の分図である。
【図１４】第４の実施形態に係わる噴孔プレートを示す平面図である。
【図１５】図１４の噴孔プレートを示す断面図である。
【図１６】図１４中の噴孔形成部における噴孔を示す図であって、図１６（ａ１）、（ａ２）、および（ａ３）は出力用噴孔の分図、図１６（ｂ１）、（ｂ２）、および（ｂ３）は冷却用噴孔の分図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１０  燃料噴射弁
１２  弁ボディ
１３  円錐面（内周面）
１４  弁座
２０  噴孔プレート（噴孔形成部）
２０ｊ  中心軸
２１  出力用噴孔
２１ｊ  第１孔軸
２２  冷却用噴孔
２２ｊ  第２孔軸
３０  ノズルニードル（弁部材）
３２  噴孔プレート側端面
８０  燃料空間
１０８  軸線
【図１】
0004416023.tif 000002
【図２】
0004416023.tif 000003
【図３】
0004416023.tif 000004
【図４】
0004416023.tif 000005
【図５】
0004416023.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004416023.tif 000008
【図８】
0004416023.tif 000009
【図９】
0004416023.tif 000010
【図１０】
0004416023.tif 000011
【図１１】
0004416023.tif 000012
【図１２】
0004416023.tif 000013
【図１３】
0004416023.tif 000014
【図１４】
0004416023.tif 000015
【図１５】
0004416023.tif 000016
【図１６】
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