(57)【要約】【課題】広角噴霧を抑制して、より貫徹力の高い燃料噴射を実現することのできる燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁は、ニードル１８の先端がシート部１８Ｓも含めて円錐状をなしており、その円錐面１８Ａの先端部に周方向に延びる環状の溝４６が形成されており、この溝４６とニードル１８の先端部側の円錐面との交差部においてニードル１８の中心軸と溝４６の第２の溝面４８とのなす角度をθ１とし、溝４６とニードル１８の先端部側の円錐面１８Ａとの交差部と噴孔２５の開口中心とを結ぶ線分がニードル１８の中心軸となす角度をθ２とするとき、溝４６の形状は、θ１＜θ２の関係を満たす。【選択図】図３
2017040193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端のサック部に開口する噴孔が形成された筒状のノズルボディと、前記ノズルボディに挿入されるニードルと、前記ノズルボディの内面に形成されたシート部から前記ニードルのシート部を離間させて前記噴孔からの燃料噴射を許容する開弁位置と同ノズルボディの内面のシート部に前記ニードルのシート部を当接させて前記噴孔からの燃料噴射を規制する閉弁位置との間で前記ニードルを変位させるアクチュエータとを備える燃料噴射弁であって、
前記ニードルの先端は前記シート部も含めて円錐状をなし、その円錐面の先端部に周方向に延びる環状の溝が形成されており、この溝と前記ニードルの先端部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ１とし、前記溝と前記ニードルの先端部側の円錐面との交差部と前記噴孔の開口中心とを結ぶ線分が前記ニードルの中心軸となす角度をθ２とするとき、前記溝の形状は、
θ１＜θ２
の関係を満たす
ことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
前記溝と前記ニードルのシート部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ３としたとき、
前記溝の形状は更に、
θ３＜θ１
の関係を満たす
請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記ノズルボディの内面における前記シート部と前記サック部との間には、円錐面又は円柱面からなって前記シート部に連なる第１の内面と、円錐面からなって前記第１の内面及び前記サック部に連なる第２の内面とが形成されているとともに、前記サック部の前記第２の内面と交わる部位は円柱面又は円錐面からなり、前記溝と前記ニードルのシート部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ３とし、前記第２の内面と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ４とし、前記ニードルのシート部と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ０とするとき、前記ノズルボディの内面形状は、
θ０≦θ４≦θ３
の関係を満たす
請求項１又は２に記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記ノズルボディの内面形状は、更に、
θ４＝θ３
の関係を満たす
請求項３に記載の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記第１の内面と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ５とするとき、前記ノズルボディの内面形状は、更に、
θ５＜θ０
の関係を満たす
請求項３又は４に記載の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記ノズルボディの内面形状は、更に、
０°≦θ５
の関係を満たす
請求項５に記載の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記ノズルボディの内面形状は、更に、
θ５＝０°
の関係を満たす
請求項６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、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の燃料噴射弁としては、例えば特許文献１に記載の燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、噴孔が形成されたノズルボディと、ノズルボディに収容されたニードルとを備えている。そして、ニードルが、ノズルボディの内面に形成された弁座面に当接する閉弁位置と同弁座面から離間する開弁位置との間でノズルボディの内部を変位することにより、噴孔を通じた燃料の噴射が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７４８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記文献に記載の燃料噴射弁は、ニードルが開弁位置にあるとき、ニードルとノズルボディの弁座面（シート部）との間の隙間を流れる燃料が、円錐状をなすニードルの先端部付近で渦を巻き、噴孔内で旋回流を発生させることがある。こうした噴孔内での旋回流の発生は、燃料の噴霧角度を広角とし、空間を貫徹する力、いわゆる貫徹力の低下の原因ともなる。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、広角噴霧を抑制して、より貫徹力の高い燃料噴射を実現することのでき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】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する燃料噴射弁は、先端のサック部に開口する噴孔が形成された筒状のノズルボディと、前記ノズルボディに挿入されるニードルと、前記ノズルボディの内面に形成されたシート部から前記ニードルのシート部を離間させて前記噴孔からの燃料噴射を許容する開弁位置と同ノズルボディの内面のシート部に前記ニードルのシート部を当接させて前記噴孔からの燃料噴射を規制する閉弁位置との間で前記ニードルを変位させるアクチュエータとを備える燃料噴射弁であって、前記ニードルの先端は前記シート部も含めて円錐状をなし、その円錐面の先端部に周方向に延びる環状の溝が形成されており、この溝と前記ニードルの先端部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ１とし、前記溝と前記ニードルの先端部側の円錐面との交差部と前記噴孔の開口中心とを結ぶ線分が前記ニードルの中心軸となす角度をθ２とするとき、前記溝の形状は、「θ１＜θ２」の関係を満たす。
【０００７】
上記構成によるように、「θ１＜θ２」の関係を満たすようにすれば、ニードルの先端に形成された溝からθ１よりも大きな角度でニードルの基端側に向けて流出される燃料を噴孔に導くことが可能となる。そのため、こうした燃料がニードルの先端部とノズルボディのサック部との間の空間まで流動して渦を生じる状況とはなりにくい。すなわち、渦の発生を抑えつつ、噴孔に向けて燃料を導くことができることから、噴孔からの広角噴霧を抑制して、より貫徹力の高い燃料噴射を実現することができるようになる。
【０００８】
上記燃料噴射弁において、前記溝と前記ニードルのシート部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ３としたとき、前記溝の形状は更に、「θ３＜θ１」の関係を満たすことが好ましい。
【０００９】
ニードルの開弁直後にあっては、ニードルのシート部とノズルボディのシート部との間の隙間を燃料が流動することに伴って、ノズルボディ内の各部位に急激な圧力変動が生じやすい。その結果、何らの対策も講じなければ、ノズルボディ内の各部位の圧力変動が収束する過程で、ニードルのリフト速度が加速と減速とを繰り返してニードルに振動を発生させる。この点、上記構成によるように、「θ３＜θ１」の関係を満たすようにすれば、燃料がニードルの溝内を傾斜角度「θ３」で流れるときの燃料の速度ベクトルと、同じく溝内を傾斜角度「θ１」で流れるときの燃料の速度ベクトルとの差分がニードルの基端側に向かう速度ベクトルとなる。すなわち、燃料は、ニードルの溝内を流動する過程でニードルの溝の内面からニードルの基端側に向かう反力を受けることとなる。こうして燃料が受ける反力がニードルの基端側に向かうものであることは、ニードルがその先端側に向かう流体圧を燃料から受けることを意味している。その結果、上述したニードルの開弁直後におけるニードルのリフト速度の加速を相殺するかたちで、ニードルの溝内を流れる燃料の流体圧がニードルに作用することとなる。すなわち、ノズルボディ内の圧力変動が収束する過程におけるニードルのリフト速度の加速と減速との繰り返しがニードルの溝内を流れる燃料の流体圧によって緩和される。その結果、開弁直後におけるニードルの振動の発生を抑制することができるようになる。
【００１０】
上記燃料噴射弁において、前記ノズルボディの内面における前記シート部と前記サック部との間には、円錐面又は円柱面からなって前記シート部に連なる第１の内面と、円錐面からなって前記第１の内面及び前記サック部に連なる第２の内面とが形成されているとともに、前記サック部の前記第２の内面と交わる部位は円柱面又は円錐面からなり、前記溝と前記ニードルのシート部側の円錐面との交差部において前記ニードルの中心軸と前記溝の平面に沿う方向もしくは前記溝の曲面の接平面に沿う方向とのなす角度をθ３とし、前記第２の内面と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ４とし、前記ニードルのシート部と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ０とするとき、前記ノズルボディの内面形状は、「θ０≦θ４≦θ３」の関係を満たすことが好ましい。
【００１１】
上記構成によるように、「θ０≦θ４≦θ３」の関係を満たすようにすれば、ニードルが開弁したときにノズルボディの内面のシート部とニードルのシート部との間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がノズルボディの第２の内面に沿って傾斜角度「θ４」で流動する過程でその流動方向がニードルの溝の傾斜角度「θ３」に近づくようになる。そのため、ノズルボディの第２の内面に沿って流動する燃料がニードルの溝に導かれやすくなる。また、「θ４≦θ３」の関係を満たすようにすれば、ノズルボディの第２の内面に沿って流動する燃料がニードルの溝のうち傾斜角度「θ３」の内面に衝突しにくくなり、ひいてはこうした衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加を抑えることが可能となる。
【００１２】
上記燃料噴射弁において、前記ノズルボディの内面形状は、更に、「θ４＝θ３」の関係を満たすことが好ましい。
上記構成によれば、燃料がノズルボディの第２の内面からニードルの溝に受け渡される過程で燃料の流動方向が維持されることにより、ニードルの溝の内面への衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加をより一層好適に抑えつつ、ノズルボディの第２の内面に沿って流動する燃料をニードルの溝に向けて導くことができるようになる。
【００１３】
上記燃料噴射弁において、前記第１の内面と前記ニードルの中心軸とのなす角度をθ５とするとき、前記ノズルボディの内面形状は、更に、「θ５＜θ０」の関係を満たすことが好ましい。
【００１４】
上記構成によるように、「θ５＜θ０」の関係を満たすようにすれば、ニードルが開弁したときにノズルボディの内面のシート部とニードルのシート部との間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がニードルから離れてノズルボディの第２の内面に導かれやすくなる。
【００１５】
上記燃料噴射弁において、前記ノズルボディの内面形状は、更に、「０°≦θ５」の関係を満たすことが好ましい。
上記構成によるように、「０≦θ５」の関係を満たすようにすれば、ノズルボディの第１の内面に沿って流れる燃料が少なくともニードルの径方向外側に向かう流速成分を有しにくくなる。そのため、こうしたニードルの径方向外側に向かう燃料の流速成分がノズルボディの第２の内面に沿って流れる燃料の速度成分とは逆方向になることに起因して、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑制できる。
【００１６】
上記燃料噴射弁において、前記ノズルボディの内面形状は、更に、「θ５＝０°」の関係を満たすことが好ましい。
上記構成によれば、ノズルボディの第１の内面に沿って流れる燃料が少なくともニードルの径方向外側に向かう流速成分を有しにくくなる条件下で、ニードルが開弁したときにノズルボディの内面のシート部とニードルのシート部との間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がニードルから可能な限り離れやすくなってノズルボディの第２の内面に導かれやすくなる。そのため、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑制しつつも、特にニードルの開弁直後にあって燃料をノズルボディの第２の内面に導くことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】燃料噴射弁の第１の実施の形態及びその周辺構成を模式的に示す図。
【図２】同実施の形態の燃料噴射弁の先端部の断面図。
【図３】溝の内面形状の各部位における傾斜角度の大小関係を示す断面図。
【図４】参考例の燃料噴射弁にあって、噴孔への燃料の流れを説明するための断面図。
【図５】噴孔からの燃料の噴射を開始してからの噴孔から噴射される燃料の貫徹力の時間変化について、同実施の形態の燃料噴射弁と比較例の燃料噴射弁とを比較したグラフ。
【図６】（ａ）は、燃料がニードルの溝内を流動する過程における燃料の流動方向及び流速を説明するための模式図、（ｂ）は、燃料がニードルの溝内を流動する過程で溝の内面から受ける反力を説明するための模式図。
【図７】燃料噴射弁の第２の実施の形態にあって、ノズルボディの内面形状の各部位における傾斜角度の大小関係を示す断面図。
【図８】同実施の形態の燃料噴射弁にあって、噴孔への燃料の流れを説明するための断面図。
【図９】比較例の燃料噴射弁にあって、噴孔への燃料の流れを説明するための断面図。
【図１０】他の実施の形態における燃料噴射弁の先端部の断面図。
【図１１】他の実施の形態における燃料噴射弁の先端部の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（第１の実施の形態）
以下、燃料噴射弁の第１の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、本実施の形態の燃料噴射弁１０は、ディーゼル機関の各気筒に対応するように設けられており、燃料タンク１１に貯留されている燃料が高圧燃料ポンプ１２によってコモンレール１３に加圧供給されている状態で、その高圧の燃料を気筒内に噴射するものである。
【００１９】
燃料噴射弁１０の外装を構成する筒状のノズルボディ１４には、コモンレール１３から高圧通路１５を通じて燃料が供給される供給通路１６が形成されている。この供給通路１６の下流端は燃料溜室１７に連通している。燃料溜室１７には、ニードル１８を摺動自在にガイドする筒状のガイド部１９が設けられている。また、ニードル１８の中心軸方向の途中位置には円板部２０が径方向外側に向けて延出されている。この円板部２０とガイド部１９の下端面との間には、ニードル１８を下方に付勢する第１のスプリング２１が介設されている。また、ガイド部１９の内部はニードル制御室２２となっており、ニードル制御室２２は燃料溜室１７におけるガイド部１９の外側の空間に対してニードル１８によって高い気密性をもって仕切られている。また、ニードル制御室２２には、供給通路１６から分岐した分岐通路２３が連通している。また、ニードル制御室２２には、ニードル１８を下方に付勢する第２のスプリング２４が収容されている。そして、ニードル１８は、通常は第１のスプリング２１及び第２のスプリング２４からの付勢力に基づき燃料溜室１７の下端面に押し付けられることにより、噴孔２５を通じた燃料の噴射を規制する。なお、このときのニードル１８の位置が「閉弁位置」に相当する。
【００２０】
また、ノズルボディ１４には、ニードル制御室２２に対して低圧燃料通路２６を介して連通する制御弁収容室２７が形成されている。制御弁収容室２７には、低圧燃料通路２６を通じたニードル制御室２２との連通状態を切り替えるニードル制御弁２８が収容されている。また、制御弁収容室２７には、ニードル制御弁２８を下方に付勢する第３のスプリング２９が収容されている。そして、ニードル制御弁２８は、通常は第３のスプリング２９からの付勢力に基づき低圧燃料通路２６の上端開口を覆うように制御弁収容室２７の内面に押し付けられることにより、低圧燃料通路２６を通じた制御弁収容室２７とニードル制御室２２との連通状態を遮断する。
【００２１】
また、制御弁収容室２７には、第３のスプリング２９からの付勢力に抗してニードル制御弁２８を上方にリフトするアクチュエータ３０が設けられている。アクチュエータ３０には、ニードル制御弁２８のリフト動作を制御する電子制御装置３１が接続されている。そして、アクチュエータ３０が電子制御装置３１からの制御信号に基づきニードル制御弁２８のリフト動作を実行したときには、ニードル制御室２２から低圧燃料通路２６を介して制御弁収容室２７に燃料が流出する。その結果、ニードル制御室２２の圧力低下に伴ってその容積が減少し、第１のスプリング２１及び第２のスプリング２４の付勢力に抗してニードル１８が上方にリフトすることにより、燃料溜室１７内の燃料が噴孔２５から噴射される。なお、このときのニードル１８の位置が「開弁位置」に相当する。この場合、ニードル制御室２２における低圧燃料通路２６の開口近傍に設けられたオリフィスプレート３２は、ニードル制御室２２から制御弁収容室２７への燃料の流出量を調整することにより、ニードル制御室２２の圧力低下が過度に大きくなることを防止している。また、ニードル制御室２２から制御弁収容室２７に流出した燃料は、制御弁収容室２７に接続されたドレイン通路３３を経由して燃料タンク１１に還流される。
【００２２】
次に、燃料噴射弁１０の先端部の詳細構成について図面を参照して説明する。
図２に示すように、燃料溜室１７（図１）の下端面は、先端側に向けて次第に狭小となる弁座面４０と、弁座面４０の下端に接続されたサック部４１とから構成されている。弁座面４０は、ニードル１８の中心軸に対して斜めに傾斜している。サック部４１は、弁座面４０の下端に接続された円柱面４２と、円柱面４２の下端に接続された半球面４３とを有している。半球面４３における円柱面４２との接続部位の近傍には、上述した噴孔２５がニードル１８の周方向の複数箇所に開口している。これら噴孔２５は、ノズルボディ１４の内外を直線状に貫通しており、ノズルボディ１４の内側から外側に向けて流路断面積が次第に狭小となっている。
【００２３】
ニードル１８の先端形状は、先端面が平坦状に構成された円錐台状をなしており、先端側に向けて外径を徐々に減少させる円錐面１８Ａを有している。ニードル１８の円錐面１８Ａは、ニードル１８の中心軸に対して斜めに傾斜しており、その傾斜角度がノズルボディ１４の内面に形成された弁座面４０の傾斜角度よりも大きくなっている。そして、ニードル１８の円錐面１８Ａに形成されたシート部１８Ｓは、第１のスプリング２１及び第２のスプリング２４からの付勢力に基づきノズルボディ１４の弁座面４０に形成されたシート部４０Ｓに対して面接触する。その結果、燃料溜室１７におけるサック部４１の内部空間が燃料溜室１７における弁座面４０よりも上方の空間から高い気密性をもって隔離される。
【００２４】
ニードル１８の円錐面１８Ａには、その外径を更に狭める環状の溝４６が周方向に沿って形成されている。溝４６の形状は、第１の溝面４７と、第１の溝面４７の下端から外径を次第に増加させる第２の溝面４８とから構成されている。第１の溝面４７は、ニードル１８の先端側に向けてニードル１８の先端部における溝４６以外の部位よりも急峻な傾斜角度で外径を次第に減少させる円錐面となっている。第２の溝面４８は、ニードル１８の中心軸に沿う断面形状が円弧面状をなしており、ニードル１８の径方向内側に向けて湾曲している。
【００２５】
そして、図３に示すように、本実施の形態では、溝４６とニードル１８の先端部側の円錐面１８Ａとの交差部において第２の溝面４８の接平面に沿う方向とニードル１８の中心軸とのなす角度をθ１としている。また、ニードル１８が閉弁位置にある状態で第２の溝面４８の先端縁とサック部４１における噴孔２５の開口中心とを結ぶ線分がニードル１８の中心軸となす角度をθ２としている。そしてこのとき、溝４６の形状としてθ２の方がθ１よりも大きくなるように設計されている。また、本実施の形態では、溝４６とニードル１８のシート部１８Ｓ側の円錐面１８Ａとの交差部となる第１の溝面４７の接平面に沿う方向とニードル１８の中心軸とのなす角度をθ３としている。そしてこのとき、溝４６の形状としてθ１の方がθ３よりも大きくなるように設計されている。すなわち、本実施の形態では、溝４６の形状として、θ３＜θ１＜θ２の関係が満たされるように設計されている。なお、同図に示すように、ニードル１８が閉弁位置にある状態で第２の溝面４８の先端縁とサック部４１における噴孔２５の開口中心とを結ぶ線分は、噴孔２５の中心軸の延長線上に位置している。
【００２６】
次に、本実施の形態の燃料噴射弁１０の作用について説明する。
アクチュエータ３０によるニードル制御弁２８の開放動作に伴ってニードル１８が閉弁位置から上方にリフトされた直後にあっては、ニードル１８の円錐面１８Ａのシート部１８Ｓとノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとの間の隙間を通じてノズルボディ１４のサック部４１の内側に燃料が流入するようになる。
【００２７】
ここで、図４に示すように、参考例の燃料噴射弁は、本実施の形態の燃料噴射弁と比較して、ニードル１１８の先端部に周方向に沿う溝４６が形成されていない点でその構成が異なる。そして、この参考例の燃料噴射弁にあっては、ニードル１１８の円錐面１１８Ａとノズルボディ１４の弁座面４０との間の隙間を通じて燃料が流入すると、その流入した燃料がニードル１１８の円錐面１１８Ａを伝って燃料溜室１７におけるニードル１１８の先端面１４９とサック部４１との間の空間まで流動して渦を生じやすい。こうして渦を発生した燃料は、噴孔２５の内壁面に衝突して旋回流を生じつつ、噴孔２５をノズルボディ１４の内部から外部に向けて流動することとなる。そして、こうして噴孔２５から燃料が噴射されると、その燃料の噴霧角度は広角噴霧となり、空間を貫徹する力、いわゆる貫徹力の低下の原因ともなる。
【００２８】
この点、本実施の形態の燃料噴射弁１０では、溝４６の形状として「θ１＜θ２」の関係を満たすことから、ニードル１８の先端から基端に向かうようにしてニードル１８の溝４６からθ１よりも大きな角度で流出した燃料がサック部４１に開口した噴孔２５に導かれやすくなる。すなわち、ニードル１８の円錐面１８Ａに形成されたシート部１８Ｓとノズルボディ１４の弁座面４０に形成されたシート部４０Ｓとの間の隙間を流動する燃料の大部分は、ニードル１８の溝４６の内面に沿って流動した後、ノズルボディ１４のサック部４１に開口した噴孔２５に導かれる。そのため、こうした燃料がニードル１８の先端面４９とサック部４１との間の空間まで流動して渦を生じる状況とはなりにくい。
【００２９】
そして、こうして噴孔２５から燃料が噴射されると、その燃料の噴霧角度が狭角噴霧となり、上記貫徹力が維持されやすくなる。図５には、噴孔２５からの燃料の噴射を開始してからの噴孔２５から噴射される燃料の貫徹力の時間変化を示したものであり、本実施の形態の燃料噴射弁のデータが実線で示され、上記比較例の燃料噴射弁のデータが破線で示されている。同図に示すように、本実施の形態の燃料噴射弁では、上記比較例の燃料噴射弁と比較して、燃料噴射後の貫徹力が強く維持されることがわかる。
【００３０】
ところで、開弁動作のためにニードル制御弁２８のリフト動作を実行したときには、ニードル制御室２２から低圧燃料通路２６を介して制御弁収容室２７に燃料が流出する。このとき、ニードル制御室２２内の圧力は、ニードル制御室２２からの燃料流出とニードル１８のリフトによるニードル制御室２２の容積減少とが釣り合う地点を超えてニードル１８が上方にリフトされる。すると、ニードル制御室２２の容積がより一層減少することとなり、ニードル制御室２２内の燃料の流体圧がニードル１８を下方に押し下げる力が増大し、ニードル１８の上方へのリフト速度が低下する。こうしてニードル１８のリフト速度が低下すると、ニードル制御室２２の容積減少がニードル制御室２２からの燃料流出を上回るようになり、ニードル１８の上方へのリフト速度が増加する。すなわち、燃料噴射弁の開弁直後にあっては、何らの対策も講じなければ、ニードル１８の上方へのリフト速度が加速及び減速を繰り返してニードル１８が振動を発生することとなる。
【００３１】
この点、本実施の形態の燃料噴射弁では、上述のように溝４６の形状として「θ３＜θ１」の関係を満たしている。この構成によれば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、燃料がニードル１８の溝４６の第１の溝面４７を傾斜角度「θ３」で流れるときの燃料の流速Ｖ１が、同じくニードル１８の溝４６の第２の溝面４８を傾斜角度「θ１」で流れるときに燃料の流速Ｖ２が維持されたときにも、それら燃料の速度ベクトルＶｃ１，Ｖｃ２の差分がニードルの基端側に向かう速度ベクトルＶｃ３となる。すなわち、燃料は、ニードル１８の溝４６内を流動する過程でニードル１８の溝４６の第１の溝面４７又は第２の溝面４８からニードル１８の基端側に向かう反力を受けることとなる。こうして燃料が受ける反力がニードル１８の基端側に向かうものであることは、ニードル１８がその先端側に向かう流体圧を燃料から受けることを意味している。その結果、上述したニードル１８の開弁直後におけるニードル１８のリフト速度の加速を相殺するかたちで、燃料の流体圧がニードル１８を下方に押し下げる。すなわち、ニードル制御室２２の圧力変動が収束する過程におけるニードル１８のリフト速度の加速と減速との繰り返しが燃料の流体圧によって緩和される。したがって、こうして燃料からニードル１８に作用する流体圧に基づけば、上述した開弁直後におけるニードル１８の振動の発生が好適に抑えられるようになる。
【００３２】
以上説明したように、上記第１の実施の形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ニードル１８の溝４６の形状が「θ１＜θ２」の関係を満たすことから、ニードル１８の先端に形成された溝４６からθ１よりも大きな角度でニードル１８の基端側に向けて流出される燃料を噴孔２５に導くことが可能となる。そのため、こうした燃料がニードル１８の先端面４９とサック部４１との間の空間まで流動して渦を生じる状況とはなりにくい。すなわち、渦の発生を抑えつつ、噴孔２５に向けて燃料を導くことができることから、噴孔２５からの広角噴霧を抑制して、より貫徹力の高い燃料噴射を実現することが可能となる。
【００３３】
（２）ニードル１８の溝４６の形状が「θ３＜θ１」の関係を満たすことから、ニードル１８の溝４６内を流動する燃料が受ける反力がニードル１８の基端側に向かうものとなる。そのため、こうした燃料からニードル１８に作用する流体圧に基づけば、開弁直後におけるニードル制御室２２の容積変動に基づくニードル１８の振動の発生を抑えることが可能となる。
【００３４】
（第２の実施の形態）
次に、燃料噴射弁の第２の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、第２の実施の形態は、ノズルボディ１４の内面形状が第１の実施の形態と異なる。したがって、以下の説明においては、第１の実施の形態と相違する構成について主に説明し、第１の実施の形態と同一の又は対応する構成については重複する説明を省略する。
【００３５】
図７に示すように、本実施の形態の燃料噴射弁１０では、ノズルボディ１４の内面における弁座面４０のシート部４０Ｓとサック部４１との間には、環状の凹部６０が形成されている。凹部６０は、弁座面４０のシート部４０Ｓの下端に接続されてニードル１８の中心軸と平行に延びる第１の内面としての円柱面６１と、円柱面６１の下端及びサック部４１の上端に接続されてニードル１８の中心軸に対して斜めに傾斜して延びる第２の内面としての円錐面６２とを有している。
【００３６】
この場合、同図に示すように、本実施の形態では、凹部６０の円錐面６２とニードル１８の中心軸とのなす角度をθ４とし、ニードル１８の先端部側の円錐面１８Ａとニードル１８の中心軸とのなす角度をθ０としている。そしてこのとき、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ０＜θ４＝θ３」の関係が満たされるように設計されている。また、本実施の形態では、凹部６０の円柱面６１とニードル１８の中心軸とのなす角度をθ５（＝０°）としている。そしてこのとき、ノズルボディ１４の内面形状として、「０°＝θ５＜θ０」の関係が満たされるように設計されている。また、本実施の形態では、サック部４１において凹部６０の円錐面６２に交わる部位となる円柱面４２とニードル１８の中心軸とのなす角度をθ６（＝０°）としている。そしてこのとき、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ６＜θ３」の関係が満たされるように設計されている。
【００３７】
これにより、図８に示すように、本実施の形態では、開弁直後にニードル１８の円錐面１８Ａのシート部１８Ｓとノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとの間の隙間を通じて燃料が流入すると、その流入した燃料がノズルボディ１４の凹部６０の内面に沿って流動する。ここで、円錐面６２に沿って流れる燃料は流入方向が第１の溝面４７の傾斜角度に近いため、円錐面６２に沿って流動する燃料は、円錐面６２と第１の溝面４７との間の隙間を通じて第１の溝面４７に導かれる。
【００３８】
特に本実施の形態では上述のように、ノズルボディ１４の内面形状が「θ６≦θ３」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２とニードル１８の中心軸とのなす角度「θ４」が小さかったとすると、何らの対策も講じなければ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２から燃料が流出する過程でニードル１８の溝４６の第１の溝面４７の傾斜角度「θ３」から離れる方向に燃料の流動方向が導かれやすい。この点、本実施の形態では、ノズルボディ１４の内面形状として「θ０＜θ４≦θ３」の関係も満たすことから、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って傾斜角度「θ４」で流動する過程でその流動方向がニードル１８の溝４６の第１の溝面４７の傾斜角度「θ３」に近づくようになる。そのため、ノズルボディ１４の内面形状が「θ６≦θ３」の関係を満たす場合であれ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料がニードル１８の溝４６の第１の溝面４７に導かれやすくなる。
【００３９】
また、本実施の形態では上述のように、ノズルボディ１４の内面形状が「θ４≦θ３」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料がニードル１８の溝４６のうち傾斜角度「θ３」を有する第１の溝面４７に衝突しにくくなり、ひいてはこうした衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加が抑えられるようになる。
【００４０】
しかも本実施の形態では、ノズルボディ１４の内面形状が特に「θ４＝θ３」の関係を満たすことから、凹部６０の円錐面６２に沿う燃料の流動方向と溝４６の第１の溝面４７に沿う燃料の流動方向とが一致する。そのため、燃料が凹部６０の円錐面６２からニードル１８の溝４６に受け渡される過程で燃料の流動方向が維持されることにより、ニードル１８の溝４６の第１の溝面４７への衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加がより一層好適に抑えられつつ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料がニードル１８の溝４６の第１の溝面４７に向けて導かれるようになる。
【００４１】
また、本実施の形態では上述のように、ノズルボディ１４の内面形状が「θ５＜θ０」の関係を満たすことから、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がニードル１８から離れてノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に導かれやすくなる。
【００４２】
また、本実施の形態では、これも上述のように、ノズルボディ１４の内面形状が「０°≦θ５」の関係を満たしている。そのため、図９に示す比較例の燃料噴射弁のように、ノズルボディ１４の内面形状が「０°＞θ５」の関係を満たすようにノズルボディ１４の凹部６０の円柱面６１αが構成される場合と対比して、ノズルボディ１４の凹部６０の円柱面６１に沿って流れる燃料がニードル１８の径方向外側に向かう流速成分を有しにくくなる。そのため、こうしたニードル１８の径方向外側に向かう燃料の流速成分がノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流れる燃料の速度成分とは逆方向になることに起因して、燃料の流体エネルギーのロスが発生することが抑制されるようになる。
【００４３】
しかも本実施の形態では、ノズルボディ１４の内面形状が特に「θ５＝０°」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の凹部６０の円柱面６１に沿って流れる燃料が少なくともニードル１８の径方向外側に向かう流速成分を有しにくくなる。またその一方で、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がニードル１８から可能な限り離れやすくなってノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に導かれやすくなる。そのため、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑制しつつも、特にニードル１８の開弁直後にあって燃料がノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に円滑に導かれるようになる。
【００４４】
以上説明したように、上記第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態の上記（１）〜（２）の効果に加え、以下に示す効果を得ることができる。
（３）ノズルボディ１４の内面形状が「θ０＜θ４≦θ３」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の内面形状が「θ６≦θ３」の関係を満たす場合であれ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料をニードル１８の溝４６の第１の溝面４７に導くことが可能となる。
【００４５】
（４）ノズルボディ１４の内面形状が「θ４≦θ３」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料がニードル１８の溝４６のうち傾斜角度「θ３」を有する第１の溝面４７に衝突しにくくなり、ひいてはこうした衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加を抑えることが可能となる。
【００４６】
（５）ノズルボディ１４の内面形状が「θ４＝θ３」の関係を満たすことから、ニードル１８の溝４６の第１の溝面４７への衝突に伴う燃料の流れの乱れや流動抵抗の増加をより一層好適に抑えつつ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料をニードル１８の溝４６に向けて導くことが可能となる。
【００４７】
（６）ノズルボディ１４の内面形状が「θ５＜θ０」の関係を満たすことから、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料をニードル１８から離してノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に導くことが可能となる。
【００４８】
（７）ノズルボディ１４の内面形状が「０°≦θ５」の関係を満たすことから、ノズルボディ１４の凹部６０の円柱面６１に沿って流動する燃料の流速成分がノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流れる燃料の速度成分とは逆方向になることに起因して、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑えることが可能となる。
【００４９】
（８）ノズルボディ１４の内面形状が「θ５＝０°」の関係を満たすことから、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑制しつつも、特にニードル１８の開弁直後にあって燃料をノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に円滑に導くことが可能となる。
【００５０】
（その他の実施の形態）
なお、上記各実施の形態は、以下のような形態にて実施することもできる。
・上記各実施の形態において、ニードル１８の先端に形成される溝４６の第１の溝面４７を、ニードル１８の中心軸に沿う断面形状が円弧面状をなすとともにニードル１８の径方向内側に向けて湾曲した形状をなすようにしてもよい。この場合、第１の溝面４７とニードル１８の円錐面１８Ａとの交差部における第１の溝面４７の接平面とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ３に相当する。また、ニードル１８の先端に形成される第１の溝面４７を、先端側に向けて先細りとなる角錐面として形成するようにしてもよい。この場合、溝４６の第１の溝面４７に沿う方向とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ３に相当する。
【００５１】
・上記各実施の形態において、図１０に示す例のように、ニードル１８の先端に形成される溝４６αの第２の溝面４８αを、先端側に向けて外径を徐々に増大させる円錐面として形成するようにしてもよい。この場合、溝４６の第２の溝面４８の接平面とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ１に相当する。また、ニードル１８の先端に形成される溝４６αの第２の溝面４８αを、先端側に向けて先太りとなる角錐面として形成するようにしてもよい。この場合、溝４６の第２の溝面４８に沿う方向とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ１に相当する。
【００５２】
・上記各実施の形態において、図１１に示す例のように、サック部４１αの弁座面４０のシート部４０Ｓに交わる部位として、ノズルボディ１４の先端側に向けて流路断面積を徐々に減少させる円錐面４２αを形成するようにしてもよい。この場合、ノズルボディ１４の円錐面４２αの接平面とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ６に相当する。また、サック部４１αの弁座面４０のシート部４０Ｓに交わる部位として、ノズルボディ１４の先端側に向けて流路断面積を徐々に減少させる角錐面を形成するようにしてもよい。この場合、ノズルボディ１４の角錐面に沿う方向とニードル１８の中心軸とのなす角度がθ６に相当する。
【００５３】
・上記第２の実施の形態において、ノズルボディ１４の内面形状として、θ５を０°とは異なる角度となるように設計してもよい。この場合、燃料の流体エネルギーのロスが発生することを抑制するために、ノズルボディ１４の内面形状として、「０°＜θ５」の関係を満たすようにすることが好ましい。
【００５４】
・上記第２の実施の形態において、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ５＝θ０」の関係を満たすように設計してもよい。また、ノズルボディ１４の内面とニードル１８とが干渉しないのであれば、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ５＞θ０」の関係を満たすようにしてもよい。これら構成にあっては、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料をニードル１８から離すことはできないものの、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料をニードル１８の溝４６に向けて導くことは可能である。
【００５５】
・上記第２の実施の形態において、ノズルボディ１４の内面形状として、θ３とθ４とが互いに異なるように設計してもよい。この場合、凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料をニードル１８の溝４６に向けて導くために、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ４＜θ３」の関係を満たすようにすることが好ましい。
【００５６】
・上記第２の実施の形態において、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ０＝θ４」の関係を満たすように設計してもよい。この構成にあっても、ニードル１８が開弁したときにノズルボディ１４の弁座面４０のシート部４０Ｓとニードル１８のシート部１８Ｓとの間の隙間を傾斜角度「θ０」で流動する燃料がノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する過程でその流動方向が少なくともニードル１８の溝４６の傾斜角度「θ３」から遠ざかることはない。そのため、ノズルボディ１４の内面形状が「θ６≦θ３」の関係を満たす場合であれ、ノズルボディ１４の凹部６０の円錐面６２に沿って流動する燃料をニードル１８の溝４６の第１の溝面４７に導くことは可能である。
【００５７】
・上記第２の実施の形態では、ノズルボディ１４の内面形状として、「θ０≦θ４≦θ３」、及び、「０°≦θ５」、及び、「θ５＜θ０」の全ての条件が満たされるように設計した。これに限らず、ノズルボディ１４の内面形状として、これら条件のうち少なくとも一つの条件のみを満たすように設計してもよい。この構成にあっても、上述したように少なくとも個々の条件から導かれる作用効果を奏することは可能である。
【００５８】
・上記各実施の形態において、ニードル１８の溝４６の形状として、「θ３≧θ１」の関係を満たすように設計してもよい。この構成にあっては、燃料からニードルに作用する流体圧に基づき、開弁直後におけるニードルの振動の発生を抑制する作用効果を必ずしも奏するとは限らないものの、少なくともニードル１８の溝４６の形状として、「θ１＜θ２」の関係を満たしさえすれば、ニードル１８の溝４６からθ１よりも大きな角度でニードル１８の基端側に向けて流出される燃料を噴孔２５に導くことは上記各実施の形態と同様に可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０…燃料噴射弁、１４…ノズルボディ、１８…ニードル、１８Ａ…円錐面、１８Ｓ…シート部、２５…噴孔、３０…アクチュエータ、４０Ｓ…シート部、４１…サック部、４２…円柱面、４２α…円錐面、４６…溝、６１…第１の内面としての円柱面、６２…第２の内面としての円錐面。
【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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