(57)【要約】【課題】  内燃機関の燃焼室の混合気を所望の混合状態とし燃焼効率を向上する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】  燃料噴射弁のハウジング２０を構成する噴射ノズル３０は、点火プラグの近傍に燃料を噴射する噴孔３１、及び、点火プラグから比較的離れた位置に燃料を噴射する噴孔３６を有する。噴孔３１の内側開口３１１の周囲に位置する内壁３１３と噴孔３１の噴孔内壁３１４とを有する角部ＣＲ３１は、ハウジング２０の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状がエッジ状となるよう形成されている。噴孔３６の内側開口３６１の周囲に位置する内壁３６３と噴孔３６の噴孔内壁３６４とを有する角部ＣＲ３６は、当該仮想面上の断面形状の曲率が角部ＣＲ３１の当該仮想面上の断面形状の曲率より小さくな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は、噴孔３６から噴射される燃料に比べて噴霧長を短くすることができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（８）の燃焼室（８０）に燃料を噴射する複数の噴孔（３１、３２、３３、３４、３５、３６）、及び、複数の前記噴孔の周囲に形成される弁座（３０５）を有するハウジング（２０）と、
前記ハウジングの内側に固定される固定コア（４４）と、
前記ハウジング内で往復移動可能に設けられ、一方の端部（４２）が前記弁座に当接可能なニードル（４０）と、
前記固定コアの弁座側に前記ニードルと一体に往復移動可能に設けられる可動コア（４７）と、
電流が流れると前記可動コアを前記固定コア側に吸引可能なコイル（３８）と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材（２４）と、
を備え、
複数の前記噴孔の第一の噴孔（３１）は、複数の前記噴孔の第二の噴孔（３６）に比べ、前記内燃機関が有する点火プラグ（９）近傍の領域（Ａ３１）に燃料を噴射し、
前記第一の噴孔の内側開口（３１１）の周囲に位置する前記ハウジングの内壁（３１３）と前記第一の噴孔の噴孔内壁（３１４）とを有する第一の角部（ＣＲ３１）は、前記ハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が前記第二の噴孔の内側開口（３６１）の周囲に位置する前記ハウジングの内壁（３６３）と前記第二の噴孔の噴孔内壁（３６４）とを有する第二の角部（ＣＲ３６）の前記中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率より大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
内燃機関（８）の燃焼室（８０）に燃料を噴射する複数の噴孔（３１、３２、３３、３４、３５、３６）、及び、複数の前記噴孔の周囲に形成される弁座（３０５）を有するハウジング（２０）と、
前記ハウジングの内側に固定される固定コア（４４）と、
前記ハウジング内で往復移動可能に設けられ、一方の端部（４２）が前記弁座に当接可能なニードル（４０）と、
前記固定コアの弁座側に前記ニードルと一体に往復移動可能に設けられる可動コア（４７）と、
電流が流れると前記可動コアを前記固定コア側に吸引可能なコイル（３８）と、
前記ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材（２４）と、
を備え、
複数の前記噴孔の第一の噴孔（３１）は、複数の前記噴孔の第二の噴孔（３６）に比べ、当該噴孔の内側開口（３１１、３６１）の中心（Ｃ３１１、Ｃ３６１）と当該噴孔の外側開口（３１２、３６２）の中心（Ｃ３１２、Ｃ３６２）とを通る噴孔軸（ＨＣ３１、ＨＣ３６）が前記内燃機関の内壁（７１、８２）と交わる点（Ｐ３１、Ｐ３６）から当該噴孔の外側開口の中心までの距離（ＳＬ３１、ＳＬ３６）が短く、
前記第一の噴孔の内側開口（３１１）の周囲に位置する前記ハウジングの内壁（３１３）と前記第一の噴孔の噴孔内壁（３１４）とを有する第一の角部（ＣＲ３１）は、前記ハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が前記第二の噴孔の内側開口（３６１）の周囲に位置する前記ハウジングの内壁（３６３）と前記第二の噴孔の噴孔内壁（３６４）とを有する第二の角部（ＣＲ３６）の前記中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率より大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
複数の前記噴孔の少なくとも一つの噴孔の前記角部は、前記中心軸を通る仮想面上の断面形状が前記中心軸を通る仮想面上に中心を有する仮想円（Ｃ３６）の円弧形状であ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】
複数の前記噴孔の内側開口の中心は、前記中心軸上に中心を有する噴孔仮想円（Ｃ３０）の円周上に位置し、
前記第一の噴孔の内側開口の中心から前記第一の噴孔に隣り合う噴孔（３２、３３）の内側開口（３２１、３３１）の中心（Ｃ３２、Ｃ３３）までの距離（Ｌｈ１２、Ｌｈ１３）の合計は、前記第二の噴孔の内側開口の中心から前記第二の噴孔に隣り合う噴孔（３４、３５）の内側開口（３４１、３５１）の中心（Ｃ３４、Ｃ３６）までの距離（Ｌｈ４６、Ｌｈ５６）の合計より小さいことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第一の噴孔は、内側開口の内径（Ｄ３１１）が前記第二の噴孔の内側開口の内径（Ｄ３６１）より大きいことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記第一の噴孔は、内側開口の中心から外側開口の中心までの距離（Ｌ３１０）が前記第二の噴孔の内側開口の中心から外側開口の中心までの距離（Ｌ３６０）より短いことを特徴とする請求項４または５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、ニードルの往復移動によってハウジングの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、複数の噴孔を有するハウジングを備え、複数の噴孔のうち点火プラグの近傍に燃料を噴射する一の噴孔は、内径が他の噴孔の内径に比べ小さい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２００７−０８５３３３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、噴孔の内径を小さくすることによって流速を遅くし、点火プラグ近傍の混合気を成層化する。しかしながら、噴孔の内径を小さくすると、燃料の不完全燃焼によって発生する粒子状物質などが噴孔の近傍に付着したとき、例えば、噴霧量、噴霧長、噴霧方向などの当該噴孔の噴射特性が大きく変化する。このため、内燃機関の燃焼室の混合気を所望の状態とすることができないおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、内燃機関の燃焼室の混合気を所望の混合状態とし燃焼効率を向上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、燃料噴射弁であって、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する複数の噴孔を有するハウジング、ハウジングの内側に固定される固定コア、ハウジング内で往復移動可能に設けられるニードル、ニードルと一体に往復移動可能に設けられる可動コア、電流が流れると可動コアを固定コア側に吸引可能なコイル、及び、ニードルを閉弁方向に付勢する付勢部材を備える。本発明の燃料噴射弁では、複数の噴孔の第一の噴孔は、複数の噴孔の第二の噴孔に比べ、内燃機関が有する点火プラグ近傍の領域に燃料を噴射する。
本発明の燃料噴射弁は、第一の噴孔の内側開口の周囲に位置するハウジングの内壁と第一の噴孔の噴孔内壁とを有する第一の角部のハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が第二の噴孔の内側開口の周囲に位置するハウジングの内壁と第二の噴孔の噴孔内壁とを有する第二の角部の中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率より大きいことを特徴とする。
【０００７】
本発明の燃料噴射弁では、噴孔から点火プラグまでの距離に応じて内側開口側の角部の形状を異ならせている。
具体的には、内燃機関が有する点火プラグの近傍に燃料を噴射する第一の噴孔と第一の噴孔に比べて点火プラグから離れた領域に燃料を噴射する第二の噴孔とを比べたとき、第一の噴孔の第一の角部は、ハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が第二の噴孔の第二の角部の当該仮想面上の断面形状の曲率より大きい。当該曲率が大きいほどハウジングの内側から内側開口を通って噴孔に流入する燃料が噴孔内壁から剥離しやすくなるため、第一の噴孔から噴射される燃料の噴霧長が短くなる。これにより、第一の噴孔から噴射される燃料は点火プラグの近傍に比較的長い時間滞留するため、点火プラグによる点火が効率的に行われる。したがって、燃焼効率を向上することができる。
【０００８】
また、本発明は、燃焼噴射弁であって、複数の噴孔の第一の噴孔は、当該噴孔の内側開口の中心と当該噴孔の外側開口の中心とを通る噴孔軸が内燃機関の内壁と交わる点から当該噴孔の外側開口の中心までの距離が複数の噴孔の第二の噴孔に比べ短い。
本発明の燃料噴射弁は、第一の噴孔の内側開口の周囲に位置するハウジングの内壁と第一の噴孔の噴孔内壁とを有する第一の角部のハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が第二の噴孔の内側開口の周囲に位置するハウジングの内壁と第二の噴孔の噴孔内壁とを有する第二の角部の中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率より大きいことを特徴とする。
【０００９】
本発明の燃料噴射弁では、噴孔から内燃機関の内壁までの距離に応じて内側開口側の角部の形状を異ならせている。
具体的には、噴孔から内燃機関の内壁までの距離が比較的短い第一の噴孔と噴孔から内燃機関の内壁までの距離が第一の噴孔の距離に比べて長い第二の噴孔とを比べたとき、第一の噴孔の第一の角部は、ハウジングの中心軸を通る仮想面上の断面形状の曲率が第二の噴孔の第二の角部の当該仮想面上の断面形状の曲率より大きい。当該曲率が大きいほどハウジングの内側から内側開口を通って噴孔に流入する燃料が噴孔内壁から剥離しやすくなるため、第一の噴孔から噴射される燃料の噴霧長が短くなる。これにより、第一の噴孔から噴射される燃料は燃焼室の内壁に衝突しにくくなり、冷損による燃焼効率の低減や不完全燃焼による粒子状物質の発生を抑制することができる。したがって、燃料効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１のＩＩ部断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ部断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁が噴射する燃料の燃焼室における広がりを示す模式図である。
【図５】本発明の第一実施形態による燃料噴射弁における噴射後の経過時間と噴霧長との関係を示す特性図である。
【図６】本発明の第二実施形態による燃料噴射弁が噴射する燃料の燃焼室における広がりを示す模式図である。
【図７】本発明の第二実施形態による燃料噴射弁が噴射する燃料の燃焼室における広がりを示す模式図であって、点火プラグ側からみた模式図である。
【図８】本発明の第三実施形態による燃料噴射弁の噴孔の内側開口の配置を示す模式図である。
【図９】本発明の第三実施形態による燃料噴射弁における内側開口に流入する燃料の流れを示す模式図である。
【図１０】本発明の第三実施形態による燃料噴射弁における噴射後の経過時間と噴霧長との関係を示す特性図である。
【図１１】本発明の第四実施形態による燃料噴射弁の噴孔の形状を示す模式図である。
【図１２】従来の燃料噴射弁における通路長さと内径との比と噴霧長との関係を示す特性図である。
【図１３】本発明の第五実施形態による燃料噴射弁の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（第一実施形態）
本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を図１〜５に基づいて説明する。
図１には、第一実施形態による燃料噴射弁１の断面図を示す。なお、図１、２には、ニードル４０が弁座３０５から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル４０が弁座３０５に当接する方向である閉弁方向を図示する。
【００１３】
燃料噴射弁１は、直噴式エンジン８（図４参照）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４４、コイル３８、スプリング２４、２６などを備える。
【００１４】
ハウジング２０は、図１に示すように、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３及び噴射ノズル３０から構成されている。第一筒部材２１、第二筒部材２２及び第三筒部材２３は、いずれも略円筒状の部材であって、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
【００１５】
第一筒部材２１及び第三筒部材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。第一筒部材２１及び第三筒部材２３は、硬度が比較的低い。一方、第二筒部材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。第二筒部材２２の硬度は、第一筒部材２１及び第三筒部材２３の硬度よりも高い。
【００１６】
噴射ノズル３０は、第一筒部材２１の第二筒部材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形成される有底筒状の部材であって、第一筒部材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。
【００１７】
噴射部３０１は、ハウジング２０の中心軸ＣＡ０上の点を中心とした球体の外郭状の部位である。噴射部３０１の外壁３０４は、中心軸ＣＡ０の方向に突出している。噴射部３０１は、ハウジング２０の内部と外部とを連通する噴孔を複数有する。第一実施形態では、図２に示すように、六個の噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６は、等間隔に位置している。噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６は、それぞれ噴射部３０１の内壁３０３上の開口である内側開口３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１、外壁３０４上の開口である外側開口３１２、３２２、３３２、３４２、３５２、３６２、及び、内側開口３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１と外側開口３１２、３２２、３３２、３４２、３５２、３６２とをそれぞれ連通する噴孔通路３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０から構成されている。噴射部３０１の内壁３０３には環状の弁座３０５が形成される。噴射部３０１の詳細な構造は後述する。
【００１８】
筒部３０２は、噴射部３０１の径方向外側を囲み、噴射部３０１の外壁３０４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、他方の端部が第一筒部材２１に接続している。
【００１９】
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。
【００２０】
ニードル４０は、ハウジング２０内に往復移動可能に収容されている。ニードル４０は、軸部４１、「一方の端部」としてのシール部４２、及び、大径部４３などから構成されている。
【００２１】
軸部４１は、円筒棒状の部位である。軸部４１とシール部４２との間には摺接部４５が設けられている。摺接部４５は、略円筒状の部位であって、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３０５側の先端部での往復移動が案内される。軸部４１は、軸部４１の内壁と外壁とを接続する孔４６を有する。
【００２２】
シール部４２は、軸部４１の弁座３０５側の端部に弁座３０５に当接可能に設けられている。ニードル４０は、シール部４２が弁座３０５から離間または弁座３０５に当接することにより噴孔を開閉し、ハウジング２０の内部と外部とを連通または遮断する。
【００２３】
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の外径より大きい。大径部４３の弁座３０５側の端面は、可動コア４７に当接している。
【００２４】
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、また、軸部４１が可動コア４７を介して第二筒部材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。
【００２５】
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形成される略円筒状の部材である。可動コア４７は、表面に例えばクロムめっきが施され、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の第一筒部材２１及び第三筒部材２３の硬度と概ね同等である。可動コア４７は、略中央に貫通孔４９を有する。貫通孔４９には、ニードル４０の軸部４１が挿通されている。
【００２６】
固定コア４４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る略円筒状の部材である。固定コア４４は、磁気安定化処理が施されている。固定コア４４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４４は、ハウジング２０の第三筒部材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。
【００２７】
コイル３８は、略円筒状の部材であって、主に第二筒部材２２及び第三筒部材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界を発生する。コイル３８の周囲に磁界が発生すると、固定コア４４、可動コア４７、第一筒部材２１及び第三筒部材２３に磁気回路が形成される。これにより、固定コア４４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４４に吸引される。このとき、可動コア４７の弁座３０５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４４側、すなわち、開弁方向へ移動する。
【００２８】
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４４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３０５の方向、すなわち閉弁方向に付勢している。
【００２９】
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、第一筒部材２１の内壁に有する環状の段差面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３０５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３０５に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
【００３０】
第三筒部材２３の第二筒部材２２とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入及び溶接されている。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。
【００３１】
燃料導入パイプ１２及び第三筒部材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はコネクタ１５が設けられている。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。
【００３２】
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４４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及び軸部４１の内側、孔４６、第一筒部材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から第一筒部材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。
【００３３】
燃料噴射弁１は、図４に示すように、直噴式エンジン８の燃焼室８０を有するシリンダ７に設けられている。燃料噴射弁１の噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６は、それぞれが燃料通路１８の燃料を燃焼室８０に噴射する。図４には、噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６のそれぞれが噴射する燃料が燃焼室８０において広がる様子を模式的に示してある。
【００３４】
噴孔３１は、図４の領域Ａ３１に示すように、点火プラグ９の近傍に燃料を噴射する。また、噴孔３２、３３は、図４の領域Ａ３３に示すように、領域Ａ３１に比べて点火プラグ９から離れた領域に燃料を噴射する。また、噴孔３４、３５は、図４の領域Ａ３５に示すように、領域Ａ３２、Ａ３３に比べて点火プラグ９から離れた領域に燃料を噴射する。また、噴孔３６は、図４の領域Ａ３６に示すように、領域Ａ３４、Ａ３５に比べて点火プラグ９から離れた領域に燃料を噴射する。すなわち、燃料噴射弁１において、噴孔３１が噴射する燃料が点火プラグ９に最も近い領域に滞留し、噴孔３６が噴射する燃料が点火プラグ９から最も遠い領域に滞留する。以下、噴孔３１と噴孔３６とを比較しつつ燃料噴射弁１の特徴である噴孔の形状について図３に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
噴孔３１の内側開口３１１の径方向外側には噴射部３０１の内壁３０３の一部である内壁３１３が設けられている。噴孔３１の噴孔通路３１０の径方向外側には、噴射部３０１の内壁３０３と外壁３０４とを接続する噴孔内壁３１４が設けられている。内壁３１３と噴孔内壁３１４とを有する内側開口３１１側の「第一の角部」としての角部ＣＲ３１は、エッジ状、いわゆる、製造業界でいうピン角に形成されている。本願では、エッジ状の角部ＣＲ３１の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状の曲率は、無限大とする。
【００３６】
噴孔３６の内側開口３６１の径方向外側には噴射部３０１の内壁３０３の一部である内壁３６３が設けられている。噴孔３６の噴孔通路３６０の径方向外側には、噴射部３０１の内壁３０３と外壁３０４とを接続する噴孔内壁３６４が設けられている。内壁３６３と噴孔内壁３６４とを有する内側開口３６１側の「第二の角部」としての角部ＣＲ３６は、中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状が一定の曲率を有している。具体的には、角部ＣＲ３６は、中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状が当該仮想面上に中心を有する仮想円Ｃ３６の円弧の一部となるよう形成されている。角部ＣＲ３６の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状の曲率は、エッジ状の角部ＣＲ３１の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状の曲率より小さい。
【００３７】
ここでは、噴孔３１と噴孔３６との関係について説明したが、噴孔３１と他の噴孔３２、３３、３４、３５との関係も同様である。すなわち、他の噴孔３２、３３、３４、３５の角部の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状の曲率は、噴孔３１の角部ＣＲ３１の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状の曲率より小さい。
【００３８】
第一実施形態による燃料噴射弁１では、点火プラグ９の近傍に燃料を噴射する噴孔３１の内壁３１３と噴孔内壁３１４とを有する内側開口３１１側の角部ＣＲ３１は、エッジ状に形成されている。一方、点火プラグ９から離れた領域に燃料を噴射する噴孔３６の内壁３６３と噴孔内壁３６４とを有する角部ＣＲ３６は、曲面状に形成されている。これにより、燃料通路１８から噴孔通路３１０、３６０に流入する燃料は、内側開口３１１、３６１から噴孔通路３１０、３６０に入るとき、燃料の流れの状態が異なる。具体的には、断面形状の曲率が大きい噴孔３１の方が噴孔３６に比べて噴孔内壁３１４からの剥離の度合いが大きくなる。剥離の度合いが大きくなると、外側開口３１２から噴射された後に燃料が到達可能な距離が短くなる。
【００３９】
図５に燃料が噴孔から噴射されてから経過した時間である噴射後の経過時間と当該経過時間後に燃料が到達可能な距離である噴霧長との関係を示す。図５には、噴孔３１における噴射後の経過時間と噴霧長との関係を二点鎖線Ｌ３１で示し、噴孔３６における噴射後の経過時間と噴霧長との関係を実践Ｌ３６で示す。
図５に示すように、断面形状の曲率が大きい噴孔３１の方が噴孔３６に比べて噴射後の経過時間に対する噴霧長が短い。これにより、噴孔３１から噴射された燃料は、点火プラグ９の近傍に比較的長い時間滞留するため、点火プラグ９による点火が効率的に行われる。したがって、燃焼効率を向上することができる。
【００４０】
噴孔３６の角部ＣＲ３６の中心軸ＣＡ０を通る仮想面上の断面形状は、中心軸ＣＡ０を通る仮想面上に中心を有する仮想円Ｃ３６の円弧の一部となるよう形成されている。これにより、角部ＣＲ３６の加工を容易に行うことができる。
【００４１】
（第二実施形態）
次に、本発明の第二実施形態による燃料噴射弁を図６、７に基づいて説明する。第二実施形態は、断面形状の曲率が大きい噴孔が燃料を噴射する領域が第一実施形態と異なる。なお、第一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。
【００４２】
第二実施形態による燃料噴射弁２は、図６に示すように、直噴式エンジン８の燃焼室８０を有するシリンダ７に設けられている。燃料噴射弁１の噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６は、それぞれが燃料通路１８の燃料を燃焼室８０に噴射する。図６には、噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６のそれぞれが噴射する燃料が燃焼室８０において広がる様子を模式図として示してある。
【００４３】
噴孔３１は、図６の領域Ａ３１に示すように、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０からピストン８１の「内燃機関の内壁」としての端面８２に向けて燃料を噴射する。このときの噴孔３１から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３１の内側開口３１１の中心Ｃ３１１と外側開口３１２の中心Ｃ３１２とを通る噴孔軸ＨＣ３１を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３１２の中心Ｃ３１２から噴孔軸ＨＣ３１が燃焼室８０の内壁、噴孔３１の場合、ピストン８１の端面８２と交わる点Ｐ３１までの距離ＳＬ３１となる。
【００４４】
噴孔３２は、図６の領域Ａ３２に示すように、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０からピストン８１の端面８２に向けて燃料を噴射する。このときの噴孔３２から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３２の内側開口３２１の中心Ｃ３２１と外側開口３２２の中心Ｃ３２２とを通る噴孔軸ＨＣ３２を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３２２の中心Ｃ３２２から噴孔軸ＨＣ３２が燃焼室８０の内壁、噴孔３２の場合、ピストン８１の端面８２と交わる点Ｐ３２までの距離ＳＬ３２となる。距離ＳＬ３２は、図６、７に示すように、距離ＳＬ３１より長い。
【００４５】
また、噴孔３３は、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０からピストン８１の端面８２に向けて噴孔３２が噴射する方向とは異なる方向に燃料を噴射する（図７参照）。このときの噴孔３３から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３３の内側開口３３１の中心Ｃ３３１と外側開口３３２の中心Ｃ３３２とを通る噴孔軸ＨＣ３３を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３３２の中心Ｃ３３２から噴孔軸ＨＣ３３が燃焼室８０の内壁、噴孔３３の場合、ピストン８１の端面８２と交わる点Ｐ３３までの距離ＳＬ３３となる。距離ＳＬ３３は、図６、７に示すように、距離ＳＬ３２と同程度の距離であり、距離ＳＬ３１より長い。
【００４６】
噴孔３４は、図６の領域Ａ３４に示すように、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０からピストン８１の端面８２に向けて燃料を噴射する。このときの噴孔３４から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３４の内側開口３４１の中心Ｃ３４１と外側開口３４２の中心Ｃ３４２とを通る噴孔軸ＨＣ３４を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３４２の中心Ｃ３４２から噴孔軸ＨＣ３４が燃焼室８０の内壁、噴孔３４の場合、ピストン８１の端面８２と交わる点Ｐ３４までの距離ＳＬ３４となる。距離ＳＬ３４は、図６、７に示すように、距離ＳＬ３１、ＳＬ３２、ＳＬ３３より長い。
【００４７】
また、噴孔３５は、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０からピストン８１の端面８２に向けて噴孔３４が噴射する方向とは異なる方向に燃料を噴射する（図７参照）。このときの噴孔３５から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３５の内側開口３５１の中心Ｃ３５１と外側開口３５２の中心Ｃ３５２とを通る噴孔軸ＨＣ３５を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３５２の中心Ｃ３５２から噴孔軸ＨＣ３５が燃焼室８０の内壁、噴孔３５の場合、ピストン８１の端面８２と交わる点Ｐ３５までの距離ＳＬ３５となる。距離ＳＬ３５は、図６、７に示すように、距離ＳＬ３４と同程度の距離であり、距離ＳＬ３１、ＳＬ３２、ＳＬ３３より長い。
【００４８】
噴孔３６は、図６の領域Ａ３６に示すように、燃料噴射弁２が設けられているシリンダ７の部位７０から部位７０に対向する位置に設けられるシリンダ７の内壁７１に向けて燃料を噴射する。このときの噴孔３６から噴射される燃料の噴霧長は、噴孔３６の内側開口３６１の中心Ｃ３６１と外側開口３６２の中心Ｃ３６２とを通る噴孔軸ＨＣ３６を燃焼室８０で延ばしたときに、外側開口３６２の中心Ｃ３６２から噴孔軸ＨＣ３６が燃焼室８０の内壁、噴孔３６の場合、シリンダ７の内壁７１と交わる点Ｐ３６までの距離ＳＬ３６となる。距離ＳＬ３６は、図６、７に示すように、距離ＳＬ３１、ＳＬ３２、ＳＬ３３、ＳＬ３４、ＳＬ３５より長い。
【００４９】
第二実施形態による燃料噴射弁２では、それぞれの噴孔が有する噴孔軸において、外側開口の中心から延ばした当該噴孔軸と燃焼室８０の内壁とが交わる点までの距離に応じて、断面形状の曲率を変更する。具体的には、当該距離が長い噴孔ほど断面形状の曲率を小さくする。燃料噴射弁２では、噴孔３１の断面形状の曲率を他の噴孔３２、３３、３４、３５、３６の断面形状の曲率より大きくする。これにより、噴孔３１が噴射する燃料の噴霧長が短くなり、噴射された燃料がピストン８１の端面８２に衝突することを防止する。したがって、冷損による燃焼効率の低減や不完全燃焼による粒子状物質の発生を抑制することができる。
【００５０】
また、第一実施形態と同様に、噴孔３６の角部ＣＲ３６の断面形状は、中心軸ＣＡ０を通る仮想面上に中心を有する仮想円Ｃ３６の円弧の一部となるよう形成されている。これにより、内壁３６３と噴孔通路３６０とを接続する部位の加工を容易に行うことができる。
【００５１】
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態による燃料噴射弁を図８〜１０に基づいて説明する。第三実施形態は、隣り合う噴孔の間隔が第一実施形態と異なる。なお、第一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。
【００５２】
第三実施形態による燃料噴射弁における噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６の内側開口３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１の配置を図８に示す。第三実施形態による燃料噴射弁では、六個の噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６は、中心軸ＣＡ０上に中心を有する噴孔仮想円ＣＡ３０の円周上にそれぞれの内側開口３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１の中心Ｃ３１１、Ｃ３２１、Ｃ３３１、Ｃ３４１、Ｃ３５１、Ｃ３６１が位置している。
【００５３】
第三実施形態による燃料噴射弁において、内側開口３２１の中心Ｃ３２１と内側開口３１１の中心Ｃ３１１との距離を噴孔間距離Ｌｈ１２とする。また、内側開口３３１の中心Ｃ３３１と内側開口３１１の中心Ｃ３１１との距離を噴孔間距離Ｌｈ１３とする。また、内側開口３４１の中心Ｃ３４１と内側開口３２１の中心Ｃ３２１との距離を噴孔間距離Ｌｈ２４とする。また、内側開口３５１の中心Ｃ３５１と内側開口３３１の中心Ｃ３３１との距離を噴孔間距離Ｌｈ３５とする。また、内側開口３６１の中心Ｃ３６１と内側開口３４１の中心Ｃ３４１との距離を噴孔間距離Ｌｈ４６とする。また、内側開口３６１の中心Ｃ３６１と内側開口３５１の中心Ｃ３５１との距離を噴孔間距離Ｌｈ５６とする。
【００５４】
上述したように定義した隣り合う噴孔の内側開口の間隔を用いると、噴孔３１の内側開口３１１の位置は、式（１）〜（５）の条件で表わされる。
Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３＜Ｌｈ１２＋Ｌｈ２４      ・・・（１）
Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３＜Ｌｈ１３＋Ｌｈ３５      ・・・（２）
Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３＜Ｌｈ２４＋Ｌｈ４６      ・・・（３）
Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３＜Ｌｈ３５＋Ｌｈ５６      ・・・（４）
Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３＜Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６      ・・・（５）
【００５５】
また、噴孔３６の内側開口３６１の位置は、式（６）〜（１０）の条件で表わされる。
Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６＞Ｌｈ４６＋Ｌｈ２４      ・・・（６）
Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６＞Ｌｈ５６＋Ｌｈ３５      ・・・（７）
Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６＞Ｌｈ２４＋Ｌｈ１２      ・・・（８）
Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６＞Ｌｈ３５＋Ｌｈ１３      ・・・（９）
Ｌｈ４６＋Ｌｈ５６＞Ｌｈ１２＋Ｌｈ１３      ・・・（１０）
【００５６】
噴孔３１の内側開口３１１の位置を式（１）〜（５）の条件に沿った位置にすると、噴孔３１の内側開口３１１には比較的少量の燃料が流入する。また、噴孔３６の内側開口３６１の位置を式（６）〜（１０）の条件に沿った位置にすると、噴孔３６の内側開口３６１には比較的多量の燃料が流入する。
【００５７】
次に、噴孔３１、３６の内側開口３１１、３６１に流入する燃料の量について噴孔の内側開口をハウジング２０の内側からみた模式図である図９に基づいて説明する。図９には、噴孔３１、３２、３３、３４、３５、３６の内側開口３１１、３２１、３３１、３４１、３５１、３６１の間にそれぞれの噴孔間距離を二等分する仮想線を中間線ＭＬ１２、ＭＬ１３、ＭＬ２４、ＭＬ３５、ＭＬ４６、ＭＬ５６として示している。
内側開口３１１についてみてみると、内側開口３１１には中間線ＭＬ１２と中間線ＭＬ１３とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３１のように流入する。一方、噴孔３６の内側開口３６１には、中間線ＭＬ４６と中間線ＭＬ５６とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３６のように流入する。他の噴孔についても同様に、噴孔３２には、中間線ＭＬ１２と中間線ＭＬ２４とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３２にように流入する。また、噴孔３３には、中間線ＭＬ１３と中間線ＭＬ３５とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３３のように流入する。また、噴孔３４には、中間線ＭＬ２４と中間線ＭＬ４６とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３４のように流入する。また、噴孔３５には、中間線ＭＬ３５と中間線ＭＬ５６とに挟まれた領域を流れる燃料が白抜き矢印Ｆ３５のように流入する。
【００５８】
噴孔３１と噴孔３６とを比較すると、中間線ＭＬ１２と中間線ＭＬ１３とがなす角度α３１は、中間線ＭＬ４６と中間線ＭＬ５６とがなす角度α３６に比べて小さく、噴孔３１の内側開口３１１に流入する燃料の量は、噴孔３６の内側開口３６１に流入する燃料の量に比べて少ない。これにより、噴孔３１から噴射される燃料の量が少なくなるため、噴孔３１が噴射する燃料の噴霧長は比較的短くなる。
【００５９】
図１０に第三実施形態による燃料噴射弁が有する噴孔３１、３６の噴射後の経過時間と噴霧長との関係を示す。図１０には、比較対象として噴孔の内側開口が等間隔に位置している第一実施形態による燃料噴射弁１が有する噴孔３１、３６の噴射後の経過時間と噴霧長との関係を点線Ｌｏ３１、Ｌｏ３６を示す。
【００６０】
図１０に示すように、隣り合う内側開口の間隔を変更することによって噴射後の経過時間に対する噴霧長を変化することができる。具体的には、噴孔３１において隣り合う噴孔３２、３３との間隔を第一実施形態に比べて狭くすると、噴孔３１の噴霧長は第一実施形態に比べて短くすることができる（図１０の実線Ｌｎ３１）。これにより、点火プラグ９の近傍に燃料をさらに長い時間滞留させることができる。したがって、第三実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、点火プラグ９による点火がさらに効率的に行われ燃焼効率をさらに向上することができる。
【００６１】
また、噴孔３６のように、隣り合う噴孔３４、３５との間隔を第一実施形態に比べて広くすることによって噴孔３６の噴霧長を第一実施形態に比べて長くすることができる（図１０の実線Ｌｎ３６）。すなわち、隣り合う内側開口の間隔を調整することによって噴霧長の調整幅を広げることができる。これにより、燃焼室の混合気を燃焼に適した状態とすることができる。
【００６２】
（第四実施形態）
次に、本発明の第四実施形態による燃料噴射弁を図１１、１２に基づいて説明する。第四実施形態は、噴孔の内側開口の内径が異なる点が第三実施形態と異なる。なお、第三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。
【００６３】
第四実施形態による燃料噴射弁では、図１１に示すように、噴孔３１は、内側開口３１１の内径Ｄ３１１が他の噴孔３２、３３、３４、３５、３６の内径Ｄ３２１、Ｄ３３１、Ｄ３４１、Ｄ３５１、Ｄ３６１に比べて大きい。
【００６４】
燃料噴射弁の噴孔の噴孔通路の長さを通路長さＬ、内径を内径Ｄとすると、図１２の特性図における実線Ｌ１０で示すように、一定の燃料の量においては通路長さＬと内径Ｄとの比によって当該噴孔の噴霧長が決定される。
第三実施形態のように、隣り合う噴孔の間隔によって当該噴孔の噴霧長を調整した場合、当該噴孔から噴射される燃料の量が変化する。そこで、第四実施形態では、図１１に示すように、噴孔の内径を変更することによって燃料の量を噴孔の間隔を調整する前の量に戻す。これにより、燃料の量を変化させることなく噴霧長を変更することができる。
【００６５】
また、図１２に示す通路長さＬと内径Ｄとの比に対する噴霧長の関係を利用すると、噴孔の角部の断面形状を変更することに加えて内側開口の内径を変更することによって噴霧長を変更することができる。これにより、第四実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴霧長の調整幅を広げることができるため、燃焼室の混合気をさらに燃焼に適した状態とすることができる。
【００６６】
（第五実施形態）
次に、本発明の第五実施形態による燃料噴射弁を図１３に基づいて説明する。第五実施形態は、噴孔通路の長さが異なる点が第三実施形態と異なる。なお、第三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。
【００６７】
図１３に第五実施形態による燃料噴射弁における噴射部３０１の断面図を示す。
噴孔３１の外側開口３１２は、噴射部３０１の外壁３０４から噴射部３０１の内側に向かってへこんだ位置にある。これにより、内側開口３１１の中心Ｃ３１１から外側開口３１２の中心Ｃ３１２までの距離である通路長さＬ３１０は、外壁３０４に外側開口３６２が位置している噴孔３６の内側開口３６１の中心Ｃ３６１から外側開口３６２の中心Ｃ３６２までの距離である通路長さＬ３６０に比べても短い。
【００６８】
第五実施形態による燃料噴射弁では、噴霧長が比較的短い噴孔３１において噴孔通路３１０の通路長さＬ３１０を噴孔３６の噴孔通路３６０の通路長さＬ３６０に比べて短くする。これにより、噴孔通路３１０に流入する燃料は、噴孔通路３６０に流入する燃料に比べて十分に整流されることなく外側開口３１２から燃焼室８０に噴射されるため、燃料の噴霧長が短くなる。このことは、第四実施形態において示した図１１から、通路長さＬを小さくすると通路長さＬと内径Ｄとの比が小さくなり、燃料の噴霧長が短くなる関係からも明らかである。これにより、通路長さＬを短くすることによって燃料の噴霧長を更に短くすることができる。したがって、第五実施形態は、第一実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴霧長の調整幅を広げることができるため、燃焼室の混合気をさらに燃焼に適した状態とすることができる。
【００６９】
（他の実施形態）
（ア）上述の実施形態では、噴孔の数は六個とした。しかしながら、噴孔の数はこれに限定されない。
【００７０】
（イ）上述の実施形態では、噴霧長が比較的短い噴孔の断面形状は、エッジ状に形成されているとした。しかしながら、噴霧長が比較的短い噴孔の断面形状はこれに限定されない。噴霧長が比較的長い噴孔の断面形状の曲率に比べて曲率が大きければよい。
【００７１】
（ウ）第三実施形態では、第一実施形態に対して隣り合う噴孔の間隔を調整するとした。第四実施形態では、第三実施形態に対して噴孔の内側開口の内径を調整するとした。第五実施形態では、第三実施形態に対して噴孔通路の長さを調整するとした。しかしながら、隣り合う噴孔の間隔を調整することは、燃焼室の内壁までの距離に応じて断面形状の曲率を変更する第二実施形態に適用されてもよい。また、噴孔の内側開口の内径が調整すること、または、噴孔通路の長さ調整することは、燃焼室の内壁までの距離に応じて断面形状の曲率を変更し、かつ、隣り合う噴孔の間隔が調整する実施形態に適用されてもよい。
【００７２】
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】
【００７３】
１      ・・・燃料噴射弁、
９      ・・・点火プラグ、
２０    ・・・ハウジング、
３１、３２、３３、３４、３５、３６・・・噴孔、
３１１、３６１・・・内側開口、
３１３、３６３・・・内壁、
３１４、３６４・・・噴孔内壁、
Ｃ３１１、Ｃ３６１・・・中心（内側開口の中心）、
Ｃ３１２、Ｃ３６２・・・中心（外側開口の中心）、
ＣＲ３１・・・角部（第一の角部）、
ＣＲ３６・・・角部（第二の角部）。
【図１】
2016098702.tif 000003
【図２】
2016098702.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016098702.tif 000006
【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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【図１２】
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【図１３】
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