(57)【要約】  本発明の目的は、ノズル表面への燃料付着を抑制することができる燃料噴射弁を提供することにある。そのため、噴射孔１０７は、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅを有する。曲面部１０７Ｅは、中心側曲面部１０７ＡＥと外周側曲面部１０７ＢＥとを有する。中心側曲面部１０７ＡＥにおける幅Ｗ１０７ＡＥは、外周側曲面部１０７ＢＥにおける幅Ｗ１０７ＢＥよりも大きく形成する。
2020085039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の前記内周面と、前記入口開口の前記周縁と、前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線と、を前記噴射孔中心軸線に垂直な仮想平面に投影した平面図上において、
前記曲面部は、中心側曲面部と外周側曲面部とを有し、
前記中心側曲面部は、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向において中心側周縁部分の内側に形成される曲面部であり、
前記外周側曲面部は、前記入口開口の前記周縁のうち、前記噴射弁中心軸線を中心とする径方向において外周側周縁部分の内側に形成される曲面部であり、
前記中心側曲面部における幅が、前記外周側曲面部における幅よりも、大きく構成される燃料噴射弁。
【請求項２】
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線を含み、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向における中心側周縁部分及び外周側周縁部分を通る断面において、
前記曲面部は、前記中心側周縁部分の内側に形成される中心側曲面部と、前記外周側周縁部分の内側に形成される外周側曲面部と、を有し、
さらに前記曲面部は、
前記中心側曲面部と、前記内周面のうち前記中心側曲面部に接続される内周面部分の延長線と、前記中心側周縁部分と前記外周側周縁部分とを結ぶ直線と、で囲まれる部分の面積が、前記外周側曲面部と、前記内周面のうち前記外周側曲面部に接続される内周面部分の延長線と、前記中心側周縁部分と前記外周側周縁部分とを結ぶ直線と、で囲まれる部分の面積よりも、大きく構成される燃料噴射弁。
【請求項３】
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線を含み、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向における中心側周縁部分及び外周側周縁部分を通る断面において、
前記曲面部は、前記中心側周縁部分の内側に形成される中心側曲面部と、前記外周側周縁部分の内側に形成される外周側曲面部と、を有し、
さらに前記曲面部は、
前記中心側周縁部分と前記内周面のうち前記中心側曲面部に接続される内周面部分の上流側端部とを接続する曲線の長さが、
前記外周側周縁部分と前記内周面のうち前記外周側曲面部に接続される内周面部分の上流側端部とを接続する曲線の長さよりも、長く構成される燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される前記曲面部は、曲率を有する円弧形状を成し、
前記中心側曲面部の曲率半径は、０．０２ｍｍ以上となるように形成される燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される前記曲面部は、曲率を有する円弧形状を成し、
前記中心側曲面部の曲率半径は、前記外周側曲面部の曲率半径よりも大きくなるように形成される燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
少なくとも一つの噴射孔が請求項１に記載の前記噴射孔で構成される複数の噴射孔を備え、
請求項１に記載の前記噴射孔は、シート部の上流側の燃料の圧力に対して、噴射孔内部の圧力の平均値が１４％以上となるように構成される燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
少なくとも一つの噴射孔が請求項１に記載の前記噴射孔で構成される複数の噴射孔を備え、
前記複数の噴射孔の入口開口から前記シート部に至るまでの、前記噴射弁中心軸線を中心とする径方向の全領域において、前記噴射弁中心軸線を中心とする周方向に形成される燃料流路の断面積が、前記複数の噴射孔の入口開口の面積の総和よりも大きい燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される前記内周面の、前記噴射孔中心軸線に垂直な断面の面積が、入口側から出口側に向かって小さくなるテーパ状に形成される燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項８に記載の燃料噴射弁において、
テーパ状を成すテーパ角度は６．８ｄｅｇ以上である燃料噴射弁。
【請求項１０】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
複数の噴射孔を備え、
前記複数の噴射孔の全てが、請求項１に記載の前記噴射孔で構成される燃料噴射弁。
【請求項１１】
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全ては、入口側から出口側に延設される内周面の、前記噴射孔中心軸線に垂直な断面の面積が、入口側から出口側に向かって、小さくなる燃料噴射弁。
【請求項１２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記噴射孔中心軸線は、前記噴射孔の前記内周面の中心を通る軸線であり、
前記中心側周縁部分及び前記外周側周縁部分は、前記噴射孔中心軸線に平行で、且つ前記噴射孔中心軸線を通る平面上に位置する燃料噴射弁。
【請求項１３】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記曲面部は、前記中心側周縁部分と前記外周側周縁部分との間の周方向周縁部分の内側に、周方向曲面部を有し、
前記平面図上において、前記中心側曲面部における幅は、前記周方向曲面部における幅よりも、大きく構成される燃料噴射弁。
【請求項１４】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記曲面部は、前記入口開口の全周に形成される燃料噴射弁。
【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】
特開２００８−６８３６０号公報（特許文献１）の燃料噴射ノズルが知られている。特許文献１には、キャビテーションエロージョンの低減のために、ノズルボディの後端からノズルボディの内部空間、さらにシート面と加工用挿入具の外面とに挟まれた空間を経て噴射孔に砥粒流動体を流すことによって、噴射孔の入口周縁部の全周に曲率を設ける技術が示されている。特許文献１には、噴射孔の入口周縁部のうち上流側の縁が、それ以外の周縁部の曲率に比べて大きな曲率を有する、と説明されている（段落００５０，００５５）。しかし、特許文献１の段落００５５では、噴射孔の入口周縁部のうち上流側の縁が集中的に面取り加工されることから、噴射孔の入口周縁部のうち上流側の縁の曲率はそれ以外の周縁部の曲率に比べて小さな曲率を有しており、上流側の縁の曲率半径がそれ以外の周縁部の曲率半径に比べて大きくなっているものと考えられる。【０００３】
また、特開２０１６−３６２８号公報（特許文献２）の燃料噴射弁が知られている。特許文献２の燃料噴射弁では、噴射孔の入口周縁部のうち軸心側縁部の最小曲率半径が弁座側縁部の最小曲率半径よりも大きく、弁座側縁部がシャープエッジに形成されている（段落００２４）。すなわち特許文献２の燃料噴射弁では、尖った弁座側縁部で燃料の流れを剥離させてキャビテーションの発生を促すことによって燃料の微粒化を図っている（段落００３１）。一方、丸みを帯びた軸心側縁部によって、ニードル（弁体）の全開時に軸心側（全開時燃料停滞空間）に停滞する燃料を、ニードルが閉弁する間際に噴射孔に流し易くしている（段落００３１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６８３６０号公報
【特許文献２】特開２０１６−３６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献２のように、噴射孔の入口の縁を尖らせてシャープエッジに形成することは、噴射孔の尖った弁座側縁部で燃料流れの剥離を促進する。この場合、噴射孔内に流入する燃料流れが乱れるため、燃料流れは噴射孔の軸方向（中心軸線方向）に垂直な方向の速度成分を有するようになる。噴射孔の軸方向に垂直な方向の速度成分が大きくなると、噴射孔の出口周辺で燃料流れが広がって、ノズルの表面に燃料付着が発生し易くなる。【０００６】
一方、噴射孔の入口の周縁部に曲率を設けるだけでは、噴射孔の全周において燃料流速のバランスを保つことができず、噴射孔内で噴射孔内周面からの燃料流れの剥離が発生してしまい、噴射孔内の圧力が低下し、キャビテーション（減圧沸騰）が発生し易くなってしまう。キャビテーションが発生すると、燃料流れには噴射孔の軸方向に垂直な方向の速度成分が発生し、噴射孔の出口周辺で燃料流れが広がって、ノズルの表面に燃料付着が発生し易くなる。【０００７】
ノズルの表面に燃料付着が発生し、付着した燃料の周辺に過濃混合気が形成される。この過濃混合気は燃焼することで、粒子状物質が発生することが知られている。【０００８】
本発明の目的は、ノズル表面への燃料付着を抑制することが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】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明の燃料噴射弁は、
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の前記内周面と、前記入口開口の前記周縁と、前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線と、を前記噴射孔中心軸線に垂直な仮想平面に投影した平面図上において、
前記曲面部は、中心側曲面部と外周側曲面部とを有し、
前記中心側曲面部は、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向において中心側周縁部分の内側に形成される曲面部であり、
前記外周側曲面部は、前記入口開口の前記周縁のうち、前記噴射弁中心軸線を中心とする径方向において外周側周縁部分の内側に形成される曲面部であり、
前記中心側曲面部における幅が、前記外周側曲面部における幅よりも、大きく構成される。
また本発明の燃料噴射弁は、
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線を含み、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向における中心側周縁部分及び外周側周縁部分を通る断面において、
前記曲面部は、前記中心側周縁部分の内側に形成される中心側曲面部と、前記外周側周縁部分の内側に形成される外周側曲面部と、を有し、
さらに前記曲面部は、
前記中心側曲面部と、前記内周面のうち前記中心側曲面部に接続される内周面部分の延長線と、前記中心側周縁部分と前記外周側周縁部分とを結ぶ直線と、で囲まれる部分の面積が、前記外周側曲面部と、前記内周面のうち前記外周側曲面部に接続される内周面部分の延長線と、前記中心側周縁部分と前記外周側周縁部分とを結ぶ直線と、で囲まれる部分の面積よりも、大きく構成される。
また本発明の燃料噴射弁は、
弁体が当接するシート部と、前記シート部の下流側に入口開口を有する噴射孔と、前記入口開口が形成された噴射孔形成部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔は、入口側から出口側に延設される内周面と、前記入口開口の周縁と前記内周面との間に形成される曲面部と、を有し、
前記噴射孔の中心軸線である噴射孔中心軸線を含み、前記入口開口の前記周縁のうち、燃料噴射弁の中心軸線である噴射弁中心軸線を中心とする径方向における中心側周縁部分及び外周側周縁部分を通る断面において、
前記曲面部は、前記中心側周縁部分の内側に形成される中心側曲面部と、前記外周側周縁部分の内側に形成される外周側曲面部と、を有し、
さらに前記曲面部は、
前記中心側周縁部分と前記内周面のうち前記中心側曲面部に接続される内周面部分の上流側端部とを接続する曲線の長さが、
前記外周側周縁部分と前記内周面のうち前記外周側曲面部に接続される内周面部分の上流側端部とを接続する曲線の長さよりも、長く構成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の燃料噴射弁によれば、噴射孔出口周辺のノズル表面への燃料付着を低減することができる燃料噴射弁を提供することができる。【００１１】
また、前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の中で詳述する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の構成図である。
【図２】第１実施例における噴射孔の構成を示す平面図である。
【図３】本発明に係る噴射孔形成部材の一実施例について、噴射孔の中心軸線に平行で且つ中心軸線含む断面の一部を示す断面図である。
【図４】本発明に係る噴射孔の一実施例について、噴射孔の中心軸線に垂直な仮想面上に噴射孔を投影した平面図である。
【図５】本発明に係る噴射孔の一実施例について、噴射孔の中心軸線を含み、径方向中心側の周縁部分及び径方向外周側の周縁部分を通る断面を示す断面図である。
【図６】第１実施例における噴射孔の断面図である。
【図７Ａ】本発明の一実施例に係る噴射孔内の燃料の流れをシミュレーションした結果を示す図である。
【図７Ｂ】本発明との比較例における噴射孔内の燃料の流れをシミュレーションした結果を示す図である。
【図８】噴射孔に流入する燃料の流速の関係を説明する概念図である。
【図９】第１実施例において、傾斜角が異なる複数の噴射孔において入口開口の周縁部の曲率の設定例を示す断面図である。
【図１０】第１実施例において、噴射孔出口周辺の燃料噴着を示す概念図である。
【図１１】第１の実施例において、燃料噴射弁への印加燃圧に対する噴射孔内の平均圧力と燃料付着量との関係を示す図である。
【図１２】半径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側に構成される曲線部１０７ＡＥの曲率半径Ｒと印加燃圧に対する噴射孔１０７の内圧の比率との関係を示す図である。
【図１３】第１実施例における燃料噴霧の特徴を示す概念図である。
【図１４】第１実施例における噴射孔の変更例（変更例１）を示す断面図である。
【図１５】第１実施例における噴射孔の変更例（変更例２）を示す断面図である。
【図１６】第１実施例における噴射孔の変更例（変更例２）を示す断面図である。
【図１７】テーパ角度と印加燃圧に対する噴射孔１０７の内圧の比率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［実施例１］
本発明の第１実施例について、図１〜図９を用いて説明する。
【００１５】
本実施例の燃料噴射弁の詳細な構成について、図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の構成図である。なお、説明に用いる燃料噴射弁は一例であり、本発明を適用可能な燃料噴射弁は、図１の構成に限定されない。
【００１６】
以下の説明では、燃料噴射弁１０１の中心軸線（噴射弁中心軸線）１０１ａに沿う方向を軸方向と呼んで説明する。燃料噴射弁の軸方向において、噴射孔１０７が設けられる側の端部を先端部と呼び、先端部に対して反対側の端部を基端部と呼んで説明する。また、任意の部材又は位置を基準として、この基準に対して先端部の側を先端側と呼び、基端部の側を基端側と呼ぶ場合もある。また説明の中で、例えば「上端部」及び「下端部」のように上下方向を指定して説明する場合があるが、この場合の上下方向は図面に基づいて設定されるものであり、燃料噴射弁の実装状態における上下方向を特定するものではない。
【００１７】
燃料噴射弁１０１において、燃料噴射弁本体１０２はノズルホルダ１０３と固定コア１０４とハウジング１０５とから構成される。図示しない高圧燃料ポンプからの燃料は、燃料通路１０６を介して、複数の噴射孔１０７から吐出される。複数の噴射孔１０７はノズルホルダ１０３の先端部に取り付けられた噴射孔形成部材１１２に形成されている。
【００１８】
弁体１０８は、アンカー（可動コア）１０９に組み付けられ、アンカー１０９と共に軸方向に移動可能に、ノズルホルダ１０３内に収納されている。本実施例では、弁体１０８とアンカー１０９とは軸方向に相対変位可能に構成されているが、両者が固定された構成であってもよい。
【００１９】
スプリング（第１スプリング）１１０Ａは、弁体１０８とアジャスタピン１１１との間に配置され、アジャスタピン１１１によってスプリング１１０Ａの上端部の位置が拘束される。スプリング１１０Ａが弁体１０８を先端側（閉弁方向）に向けて付勢して噴射孔形成部材１１２のシート部１１３に押し付けることによって、燃料噴射弁１０１は閉弁する。また本実施例では、弁体１０８とアンカー１０９とが軸方向に相対変位可能に構成されていることから、アンカー１０９を基端側（開弁方向）に向けて付勢する第２スプリング１１０Ｂが設けられる。
【００２０】
なお噴射孔形成部材１１２は、噴射孔１０７の他にシート部１１３が形成される部材として、構成されている。噴射孔１０７は噴射孔形成部材１１２の内面に開口する。噴射孔形成部材１１２の内面は、通常、円錐面（円錐台面）で構成される。この円錐面は、シート部１１３が形成される面であり、シート部形成面と呼ぶ場合もある。
【００２１】
ソレノイド１１４は、アンカー１０９及び固定コア１０４の径方向外側に配置される。
ソレノイド１１４は、通電時に、図示しない駆動回路からの駆動電流が流れる。これにより、固定コア１０４が励磁されることで、アンカー１０９に対する磁気吸引力が生じ、アンカー１０９は軸方向に引き上げられる。それに伴い、弁体１０８がアンカー１０９によって軸方向に引き上げられ、弁体１０８がシート部１１３から離れる。弁体１０８がシート部１１３から離れることにより、弁体１０８とシート部１１３との間に燃料通路が形成され、燃料噴射弁１０１は開弁する。このとき、ガイド１１５，１１６が弁体１０８の軸方向の移動をガイドする。
【００２２】
弁体１０８とシート部１１３との間に燃料通路が形成されると、複数の燃料噴射孔１０７を通じて、図示しない高圧燃料ポンプによって加圧、圧送された燃料が燃料噴射弁１０１の外部に噴射される。
【００２３】
図２は、本発明を適用した噴射孔１０７の構造を説明する図であり、噴射孔形成部材１１２を軸方向に沿って図１の上方（基端側）から見た図である。なお、図２は、中心軸線１０１ａと直交する平面に、噴射孔形成部材１１２及び噴射孔１０７を投影した平面図である。
【００２４】
噴射孔１０７の入口の周縁（入口開口周縁）１０７Ｉについて、１０７Ａは燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａ側（径方向中心側又はサック側）の周縁部分（中心側周縁部分）を表し、１０７Ｂはシート部１１３側（径方向外周側）の周縁部分（外周側周縁部分）を表し、１０７Ｃ，１０７Ｄは噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの横方向の周縁部分を表している。
【００２５】
本実施例において、ノズルホルダ１０３及び固定コア１０４はそれぞれ円筒部を有するが、燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａはノズルホルダ１０３及び固定コア１０４の円筒部の中心軸線に一致する。また、弁体１０８は円柱状のロッド部を有するが、弁体１０８のロッド部の中心軸線は燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａに一致するように配置される。
【００２６】
図２の平面図上において、相互に直交するｘ軸１０７ｘとｙ軸１０７ｙとを定義する。ｙ軸１０７ｙは中心軸線１０１ａ及び噴射孔１０７の中心軸線１０７ａと交差する、径方向に延びる軸である。１０７Ｉａは、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａが噴射孔１０７の入口開口面（入口開口周縁１０７Ｉで囲まれる面）と交差する交点である。従って、ｙ軸１０７ｙは交点１０７Ｉａを通る。ｘ軸１０７ｘは交点１０７Ｉａを通り、ｙ軸１０７ｙと直交する軸である。
【００２７】
１０７ｃは、中心軸線１０１ａを中心とする円を示しており、噴射孔１０７の入口開口を配置する基準となる円であり、噴射孔１０７の配置円と呼ばれる。本実施例では、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａが配置円１０７ｃと交差すように、各噴射孔１０７が配置されている。
【００２８】
噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの横方向とは、図２上において、ｘ軸１０７ｘに沿う方向を表す。横方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄは、ｘ軸１０７ｘが交差する入口開口周縁１０７Ｉの一部分であり、入口開口周縁１０７Ｉの周方向において径方向中心側の周縁部分１０７Ａと径方向外周側の周縁部分１０７Ｂとの間に形成される。ｘ軸１０７ｘと円周１０７ｃとは近傍で入口開口周縁１０７Ｉと交差する。このため、横方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄは、円周１０７ｃが交差する入口開口周縁１０７Ｉの一部分とすることもできる。従って、横方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄは、入口開口周縁１０７Ｉの周方向周縁部分と呼ぶ場合もある。周方向周縁部分１０７Ｃと周方向周縁部分１０７Ｄとは、配置円１０７ｃの円周方向、或いはｘ軸１０７ｘ方向において、対向する位置にある。
【００２９】
噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉ（１０７Ａ〜１０７Ｄ）には、噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの全周に渡って曲面部１０７Ｅが形成される。各噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉは、全周に渡って、噴射孔１０７の入口から出口側に向かって丸みがつくように、曲率を持って滑らかに接続されることが望ましい。この曲率は、噴射孔１０７の内周面１０７Ｆと円錐面（シート部形成面）１１２Ａとの間を接続する丸み部（曲率形成部）１０７Ｅを形成する。
【００３０】
図３〜図５を用いて、噴射孔の構成について、更に詳細に説明する。図３は、本実施例に係る噴射孔形成部材１１２について、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに平行で且つ中心軸線１０７ａを通る断面の一部を示す断面図である。図４は、本実施例に係る噴射孔１０７について、中心軸線１０７ａに垂直な仮想面ＩＰ（図３参照）上に噴射孔１０７を投影した平面図である。
【００３１】
噴射孔１０７は、入口側から出口側に向かって中心軸線１０７ａに沿う方向に延設される内周面１０７Ｆと、内周面１０７Ｆの入口側の端部１０７ＦＩと入口開口周縁１０７Ｉとの間（入口開口周縁１０７Ｉの内側）に形成される曲面部１０７Ｅと、を有する。入口開口周縁１０７Ｉによって囲まれる面が噴射孔１０７の入口開口面１０７Ｇである。
【００３２】
図３及び図４に示すように、径方向中心側の周縁部分１０７Ａ及び径方向外周側の周縁部分１０７Ｂは、噴射孔中心軸線１０７ａに平行で且つ噴射孔中心軸線１０７ａを通る平面上、すなわち噴射孔中心軸線１０７ａを含む平面上に存在する点として、定義される。この場合、径方向中心側の周縁部分１０７Ａと径方向外周側の周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線は、図４の平面図上において、噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向に沿う。また、横方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄは、噴射孔中心軸線１０７ａに平行で且つ噴射孔中心軸線１０７ａを通る平面上に存在する点として、定義される。この場合、周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄを含む平面は、周縁部分１０７Ａ，１０７Ｂを含む平面に対して垂直に交わる。従って、横方向の周縁部分１０７Ｃと横方向の周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線は、図４の平面図上において、周縁部分１０７Ａと周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線（径方向）に対して垂直となる。
【００３３】
図３では、曲面部１０７ＡＥと曲面部１０７ＢＥとを示している。曲面部１０７ＡＥは、噴射孔１０７の内周面１０７Ｆの入口側の端部１０７ＦＩのうち径方向中心側の端部１０７ＦＡａと、入口開口周縁１０７Ｉのうち径方向中心側の周縁部分１０７Ａと、の間（径方向中心側周縁部分１０７Ａの内側）に形成される曲面部（中心側曲面部）である。曲面部１０７ＢＥは、噴射孔１０７の内周面１０７Ｆの入口側の端部１０７ＦＩのうち径方向外周側の端部１０７ＦＢａと、入口開口周縁１０７Ｉのうち径方向外周側の周縁部分１０７Ｂと、の間（径方向外周側周縁部分１０７Ｂの内側）に形成される曲面部（外周側曲面部）である。
【００３４】
さらに本実施例では、曲面部１０７Ｅの表面を円弧形状に形成する場合、径方向中心側周縁部分１０７Ａの曲率は、径方向外周側周縁部分１０７Ｂの曲率よりも小さくする。すなわち、径方向中心側周縁部分１０７Ａの曲率半径の大きさは、径方向外周側周縁部分１０７Ｂの曲率半径よりも大きくする。
【００３５】
さらに本実施例では、周方向周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの曲率は、径方向中心側周縁部分１０７Ａの曲率よりも大きくする。すなわち、周方向周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの曲率半径は、径方向中心側周縁部分１０７Ａの曲率半径よりも小さくする。
【００３６】
本実施例では、曲面部１０７Ｅの表面は、図３における断面において円弧形状を成す面であり、曲率を有する曲率形成部として、構成されている。これにより、図４上において、径方向中心側周縁部分１０７Ａの内側に形成される曲面部１０７ＡＥの幅Ｗ１０７ＡＥは、径方向外周側周縁部分１０７Ｂの内側に形成される曲面部１０７ＢＥの幅Ｗ１０７ＢＥよりも大きい。また、曲面部１０７ＡＥの幅Ｗ１０７ＡＥは、周方向周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側に形成される曲面部（周方向曲面部）１０７ＣＥ，１０７ＤＥの幅Ｗ１０７ＣＥ，Ｗ１０７ＤＥよりも大きい。
【００３７】
なお、曲面部１０７Ｅの表面が曲率を有する円弧形状の面ではない、他の曲面形状で構成される場合であっても、曲面部１０７ＡＥの幅Ｗ１０７ＡＥ、曲面部１０７ＢＥの幅Ｗ１０７ＢＥ及び曲面部１０７ＣＥ，１０７ＤＥの幅Ｗ１０７ＣＥ，Ｗ１０７ＤＥが上述した関係を満たすような曲面部として構成されればよい。すなわち、本発明は、曲面部１０７Ｅの表面の形状が円弧形状に限定される訳ではない。
【００３８】
また、図５は、本実施例に係る噴射孔について、噴射孔中心軸線１０７ａを含み、径方向中心側の周縁部分１０７Ａ及び径方向外周側の周縁部分１０７Ｂを通る断面を示す。なお、図５では、噴射孔１０７の内周面は円筒面であり、噴射孔の中心軸線１０７ａは図５上において円錐面１１２Ａに垂直である。
【００３９】
図５の断面上において、斜線部１０７ＳＡは、径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側に形成される径方向中心側の曲面部１０７ＡＥと、内周面１０７Ｆのうち径方向中心側の曲面部１０７ＡＥに接続される内周面部分（径方向中心側内周面部分）１０７ＦＡの延長線１０７ＦＡｂと、径方向中心側の周縁部分１０７Ａと径方向外周側の周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線１０７ＡＢＬと、で囲まれる部分（範囲）を示す。また、斜線部１０７ＳＢは、径方向外周側の周縁部分１０７Ｂの内側に形成される径方向外周側の曲面部１０７ＢＥと、内周面１０７Ｆのうち径方向外周側の曲面部１０７ＢＥに接続される内周面部分（径方向外周側内周面部分）１０７ＦＢの延長線１０７ＦＢｂと、直線１０７ＡＢＬと、で囲まれる部分（範囲）を示す。
【００４０】
本実施例では、曲率半径の関係から、斜線部１０７ＳＡの面積は斜線部１０７ＳＢの面積よりも大きい。なお、曲面部１０７Ｅの表面が曲率を有する円弧形状の面ではない、他の曲面形状で構成される場合であっても、斜線部１０７ＳＡの面積及び斜線部１０７ＳＢの面積が上述した関係を満たすような曲面部として構成されていればよい。
【００４１】
さらに、本実施例では、曲率半径の関係から、図５の断面図上において、点１０７Ａと点１０７ＦＡａとを接続する曲線（円弧）の長さは、点１０７Ｂと点１０７ＦＢａとを接続する曲線（円弧）の長さよりも長い。ここで、点１０７ＦＡａは内周面部分１０７ＦＡと曲面部１０７ＡＥとの接続点であり、内周面部分１０７ＦＡの上流側端部である。点１０７ＦＢａは内周面部分１０７ＢＡと曲面部１０７ＢＥとの接続点であり、内周面部分１０７ＢＡの上流側端部である。なお、曲面部１０７Ｅの表面が曲率を有する円弧形状の面ではない、他の曲面形状で構成される場合であっても、点１０７Ａと点１０７ＦＡａとを結ぶ曲線の長さが、点１０７Ｂと点１０７ＦＢａとを結ぶ曲線の長さよりも長くなるように構成されていればよい。
【００４２】
噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの全周に曲率を設けることで、噴射孔１０７の径方向外周側から噴射孔１０７の中心に向かう燃料の内向き流速を、噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの全周において連続とすることができる。内向き流速に不連続な部分があると、そこで流れの剥離が発生しやすくなるが、連続であれば剥離を抑えることができる。
【００４３】
図６、図７Ａ及び図７Ｂを用いて、噴射孔１０７内の流速の釣り合いについて説明する。
【００４４】
図６は、噴射孔１０７内の燃料の流れを図示したものである。
【００４５】
１０７ａは噴射孔１０７の中心軸線（噴射孔中心軸線）を示している。本実施例では、噴射孔１０７の断面が円形（円形状）を成しており、中心軸線１０７ａは噴射孔１０７の断面が成す円形の中心を通る軸線である。噴射孔１０７の内周面１０７Ｆが円筒形状に形成される場合、中心軸線１０７ａはこの円筒形状の中心を通る直線となる。
【００４６】
３０１Ａは、外周側（径方向外周側）から噴射孔１０７に流入する燃料について、噴射孔１０７に流入する前の流速ベクトルを示す。３０２Ａは、燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａ側（径方向中心側）から噴射孔１０７に流入する燃料について、噴射孔１０７に流入する前の流速ベクトルを示している。３０１Ｂは径方向外周側から噴射孔１０７に流入する際の流速ベクトルを示し、３０２Ｂは径方向中心側から噴射孔１０７に流入する際の流速ベクトルを示している。３０３Ａは噴射孔１０７の中心軸線１０７ａと同軸方向に向かう燃料流速ベクトルを、３０３Ｂは噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な方向の燃料流速ベクトルを示している。
【００４７】
なお、以下の説明では、曲面部１０７Ｅは曲率を有する曲面として説明するが、上述したように、曲面部１０７Ｅは曲率を有する曲面に限定されるものではない。
【００４８】
噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉにおいて、径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側に形成される曲面部１０７ＡＥの曲率半径を径方向外周側の周縁部分１０７Ｂの内側に形成される曲面部１０７ＢＥの曲率半径よりも大きくすることで、流速ベクトル３０２Ｂで示す燃料流れの流速を増加することができる。このため、流速ベクトル３０１Ｂで示す燃料流れの流速（絶対値）と流速３０２Ｂで示す燃料流れの流速（絶対値）との差を小さくすることができる。
【００４９】
以下、流速ベクトル３０２Ａ，３０２Ｂで示す燃料流れ或いはその流速を、それぞれ燃料流れ３０２Ａ，３０２Ｂ或いは流速３０２Ａ，３０２Ｂとして説明する。また、流速ベクトル３０１Ａ，３０１Ｂで示す燃料流れ或いはその流速を、それぞれ燃料流れ３０１Ａ，３０１Ｂ或いは流速３０１Ａ，３０１Ｂとして説明する。
【００５０】
燃料流れ３０１Ｂおよび燃料流れ３０２Ｂは、それぞれの流速が噴射孔１０７内に流入する際に互いに打ち消し合い、矢印３０１Ｂ，３０２Ｂで示されるように、噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉ部で剥離することなく噴射孔１０７に流れ込むことができる。このため、噴射孔１０７から噴射される際に燃料流れに発生する、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な流速成分３０３Ｂを抑えることができ、中心軸線１０７ａと同軸方向の流速成分３０３Ａを大きくすることができる。
【００５１】
図７Ａは、本実施例に係る噴射孔１０７内の燃料の流れをシミュレーションした結果を示す図である。図７Ｂは、本発明との比較例における噴射孔１０７’内の燃料の流れをシミュレーションした結果を示す図である。図７Ｂに示す１０７’、１０７Ａ’、１０７Ｂ’、１０８’及び１１２’は、本実施例の噴射孔１０７、半径方向中心側の周縁部分１０７Ａ、半径方向外周側の周縁部分１０７Ｂ、弁体１０８及び噴射孔形成部材１１２に対応する比較例の構成を示している。
【００５２】
本実施例では、燃料流れ３０２Ｂの流速を高めて燃料流れ３０１Ｂの流速に近づけることで、燃料流れ３０２Ｂと燃料流れ３０１Ｂとは相互に噴射孔１０７の内周面１０７Ｆに沿って流れるように干渉し合うようになる。これにより、流れの剥離を起こすことなく、或いは流れの剥離の発生を抑制して、噴射孔１０７に燃料を流入させることが可能となる。
【００５３】
本発明との比較例である図７Ｂは、半径方向中心側の周縁部分１０７Ａ’側に燃料流速の遅い領域ＳＦ１が大きな範囲に発生し、半径方向外周側の周縁部分１０７Ｂ’側に燃料流れの剥離領域ＳＦ２が大きな範囲に発生している。一方、本実施例では、図７Ａに示すように、半径方向中心側の周縁部分１０７Ａ側における燃料流速が高まり、半径方向外周側の周縁部分１０７Ｂ側における燃料流れの剥離領域ＳＦ０の発生が非常に小さい範囲に抑制されている。
【００５４】
つまり本実施例では、内向き流速の連続性を確保し、かつ、内向き流速の釣り合いを確保することができるため、流れの剥離を抑制する効果が極めて高く、噴射孔１０７内に効率よく燃料を供給することができるようになる。このため、噴射孔１０７内部の燃料圧力を高めることができる。
【００５５】
ここで、図８を用いて、噴射孔１０７に流入する燃料の流速の関係について、補足して説明する。図８は、噴射孔に流入する燃料の流速の関係を説明する概念図である。図８の下部には、図２のｙ軸１０７ｙにおいて、径方向外周側を０°、径方向中心側（中心軸線１０１ａ側）を１８０°とした角度の定義に関する説明図を示している。図８の上部には、横軸にこの角度０°〜３６０°（０°）をとり、縦軸に噴射孔１０７に向かう燃料流れの流速をとり、角度に対する流速の変化を概念的に示した概念図を示している。図中のＡは本発明を適応した流速分布であり、Ｂは噴射孔の入口開口周縁１０７Ｉの全周に亘って入口開口周縁１０７Ｉの内側に一定の曲率の丸み部（曲面部、曲線部）を設けた場合の流速分布である。
【００５６】
本実施例では、径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側の曲率半径を径方向外周側の周縁部分１０７Ｂの内側の曲率半径よりも大きくすることで、流速３０２Ｂは速くなり、流速３０１Ｂは遅くなる。ここで、流速３０１Ｂの低下は流速３０２Ｂの増加により生じる。これにより、径方向外周側から噴射孔１０７に流入する燃料流れの流速３０１Ｂ（０°）と径方向中心側から噴射孔１０７に流入する燃料流れの流速３０２Ｂ（１８０°）との速度差ΔＶ２は、入口開口周縁１０７Ｉの全周に亘って一定の曲率の丸み部を設けた場合の速度差ΔＶ１よりも小さくなり、流速３０２Ｂと流速３０１Ｂとの流速差が小さくすることができる。
【００５７】
次に、円周方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側の曲率による効果について説明する。
【００５８】
円周方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側の曲率半径を径方向中心側の周縁部分１０７Ａの曲率半径よりも小さくすることで、円周方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄから噴射孔１０７に流入する燃料流れを少なくし、径方向中心側の周縁部分１０７Ａおよび径方向外周側の周縁部分１０７Ｂから噴射孔１０７に流入する燃料流れ３０２Ｂ，３０１Ｂを増やすことができる。そのため、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な流速成分３０３Ｂを抑えることができる。また、燃料流れ３０２Ｂの流速と燃料流れ３０１Ｂの流速との差が更に小さくなり、噴射孔１０７内での燃料流れの剥離を抑制することができ、噴射孔１０７内部の燃料の圧力を高めることができる。
【００５９】
図８に示すように、９０°および２７０°での流速は０°、１８０°での流速よりも遅い。これは、もともと径方向外周側から噴射孔１０７に流入する燃料が多く、次に径方向中心側から噴射孔１０７に流入する燃料が多いことに由来しているが、先に述べた、円周方向の周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側の曲率半径を径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側の曲率半径よりも小さく設定したことも影響している。
【００６０】
曲率半径を小さくすることにより、噴射孔１０７に流入する燃料流れの抵抗は大きくなる。このため燃料流れの流速は低下するが、径方向外周側および径方向中心側から噴射孔１０７に流入する燃料の流速差を小さくすることができるため、特に径方向外周側から噴射孔１０７に流入する燃料の剥離を低減し、噴射孔内の圧力を高くすることができる。
【００６１】
本実施例では全噴射孔の入口開口の周縁に曲率をつけているが、圧力が低い噴射孔や噴射孔出口での燃料付着量が多い噴射孔に限定して曲率を設ければよい。また曲率の大きさは、噴射孔毎に異なる大きさに設定しても良い。
【００６２】
また、周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側の曲率半径の大きさは、径方向中心側の周縁部分１０７Ａの曲率半径の大きさよりも小さければ、周縁部分１０７Ｃ側と周縁部分１０７Ｄ側とで曲率半径を異なる大きさにしてもよい。例えば、複数の噴射孔１０７に流入する燃料の流速は、噴射孔１０７の配置で異なる場合がある。この場合、各噴射孔１０７へ流入する燃料の流速に応じて、周縁部分１０７Ｃ側と周縁部分１０７Ｄ側とで曲率半径の大きさを変更しても良い。
【００６３】
本実施例では丸みを持った曲率で説明したが、噴射孔１０７に流入する燃料流れの流速の釣り合いが本実施例と同様に取れれば、曲率をもった形状でなくても良い。例えば、曲率を有する円弧形状（曲面）に替えて、面取りのような構造としてもよい。噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉの周縁部分１０７Ａ、１０７Ｂ，１０７Ｃ，１０７Ｄの内側に構成される曲面部又は面取りは、流速調整部を構成する。周縁部分１０７Ａ側の流速調整部は、周縁部分１０７Ｂ側の流速調整部に対して、燃料流れの増速効果が大きい。また周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの流速調整部は、周縁部分１０７Ａの流速調整部に対して、燃料流れの増速効果が小さくなるようにする。
【００６４】
一般的には、流速調整部は曲率を有する円弧形状（曲面）とすることで、噴射孔１０７の入口開口周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間を滑らかに接続することができると共に、その設計或いは製造を行い易い。このため、設計及び製造の観点からは、流速調整部は曲率を有する円弧形状（曲面）で構成することが好ましい。
【００６５】
複数の噴射孔１０７の入口開口面１０７Ｇからシート部１１３に至るまでの中心軸線１０１ａを中心とする径方向の全領域において、中心軸線１０１ａを中心とする周方向に形成される燃料流路の断面積（円錐面１１２Ａと弁体１０８との間に形成される燃料流の断面積）Ｓｓは、全ての噴射孔１０７の入口開口面積の総和よりも大きくなるように構成される。これは、噴射孔１０７の入口開口面よりも上流側の燃料流路が絞りになることにより、噴射孔１０７に流入する燃料流れの流速が低下するのを避けるためである。
【００６６】
噴射孔１０７の中心軸線１０７ａと燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａとが成す角度（噴射孔１０７の傾斜角度）は、燃焼室の形状に合わせて設定するものであるため、いろいろな傾斜角度に設定することができる。
【００６７】
図２における噴射孔１０７の数は６個であるが、６個に限定する必要はなく、６個よりも少ない数、或いは６個以上の数に設定しても良い。
【００６８】
次に図９を用いて、傾斜角度の異なる噴射孔１０７の曲率の設定について説明する。図９は燃料噴射弁１０１の中心軸線１０１ａと噴射孔１０７−１の中心軸線１０７−１ａ及び噴射孔１０７−２の中心軸線１０７−２ａとを含む面での断面図である。すなわち図９では、中心軸線１０１ａ、中心軸線１０７−１ａ及び中心軸線１０７−２ａが一つの平面上に構成されるが、噴射孔１０７−１の傾斜角度と噴射孔１０７−２の傾斜角度とが異なっていれば、中心軸線１０１ａ、中心軸線１０７−１ａ及び中心軸線１０７−２ａは一つの平面上に構成される必要はない。
【００６９】
１０７−１は傾斜角度θの小さい噴射孔であり、１０７−２は傾斜角度θの大きい噴射孔である。図９では、噴射孔１０７の傾斜角度θとして、噴射孔１０７−２の傾斜角度θを例示している。１０７−１ａは噴射孔１０７−１の中心軸線（噴射孔中心軸線）を表し、１０７−２ａは噴射孔１０７−２の中心軸線（噴射孔中心軸線）を表している。
【００７０】
１０７−１Ａは噴射孔１０７−１の入口開口の周縁１０７−１Ｉにおける径方向中心側の周縁部分（中心側周縁部分）を表し、１０７−１Ｂは入口開口周縁１０７−１Ｉにおける径方向外周側の周縁部分（外周側周縁部分）を表している。１０７−２Ａは噴射孔１０７−２の入口開口の周縁１０７−２Ｉにおける径方向中心側の周縁部分（中心側周縁部分）を表し、１０７−２Ｂは入口開口周縁１０７−２Ｉにおける径方向外周側の周縁部分（外周側周縁部分）を表している。
【００７１】
噴射孔１０７−１の入口開口周縁１０７−１Ｉにおいて、径方向中心側の周縁部分１０７−１Ａの内側の曲線部１０７−１ＡＥの曲率（曲率半径）と径方向外周側の周縁部分１０７−１Ｂの内側の曲線部１０７−１ＢＥの曲率（曲率半径）との関係は、上述した径方向中心側の周縁部分１０７Ａの曲率（曲率半径）と径方向外周側の周縁部分１０７Ｂの曲率（曲率半径）との関係と同様に構成される。また、噴射孔１０７−２の入口開口周縁１０７−２Ｉにおいて、径方向中心側の周縁部分１０７−２ＡＥの内側の曲線部１０７−２ＡＥの曲率（曲率半径）と径方向外周側の周縁部分１０７−２Ｂの内側の曲線部１０７−２ＢＥの曲率（曲率半径）との関係は、上述した径方向中心側の周縁部分１０７Ａの曲率（曲率半径）と径方向外周側の周縁部分１０７Ｂの曲率（曲率半径）との関係と同様に構成される。
【００７２】
傾斜角度θの大きい噴射孔１０７−２における曲線部１０７−２ＡＥの曲率半径は、傾斜角度θの小さい噴射孔１０７−１における曲線部１０７−１ＡＥの曲率半径よりも大きくなるように構成する。
【００７３】
次に図９で説明した構成について、効果を説明する。３０１−１は噴射孔１０７−１の径方向外周側から噴射孔１０７−１に向かう流速ベクトルを示している。３０２−１は噴射孔１０７−１の径方向中心側から噴射孔１０７−１に向かう流速ベクトルを示している。３０１−２は、噴射孔１０７−２の径方向外周側から噴射孔１０７−２に向かう流速ベクトルを示している。３０２−２は噴射孔１０７−２の径方向中心側から噴射孔１０７−２に向かう流速ベクトルを示している。
【００７４】
以下、流速ベクトル３０１−１，３０２−１，３０１−２，３０２−２で示す燃料流れ或いはその流速を、それぞれ燃料流れ３０１−１，３０２−１，３０１−２，３０２−２或いは流速３０１−１，３０２−１，３０１−２，３０２−２として説明する。
【００７５】
傾斜角度θの大きい噴射孔１０７−２では、傾斜角度θの小さい噴射孔１０７−１に対して、噴射孔１０７−２の入口部において、径方向外周側から噴射孔に流入する燃料流れ３０１−２の、中心軸線１０７−２ａに垂直な方向の流速成分が大きくなる。このため、噴射孔１０７−２の周縁部分１０７−２Ａの内側の曲率半径を噴射孔１０７−１の周縁部分１０７−１Ａの内側の曲率半径よりも大きくすることにより、噴射孔１０７−２に流入する際の燃料流れ３０２−２の流路抵抗は小さくなり、径方向中心側から噴射孔１０７−２に流入する燃料流れ３０２−２の流速を大きくすることができる。これにより、燃料流れ３０１−２の流速と燃料流れ３０２−２の流速との速度差（絶対値）を小さくすることができる。
【００７６】
これにより、燃料流れ３０１−２と燃料流れ３０２−２とは相互に噴射孔１０７−２の内周面に沿って流れるように干渉し合うようになる。そして、噴射孔１０７−２の中心軸線１０７−２ａに垂直な流速成分の発生及び増加を抑えることができる。よって、流れの剥離を起こすことなく噴射孔１０７−２に燃料を流入させることが可能となり、噴射孔内部の燃料圧力を高めることができる。
【００７７】
本実施例では、複数の噴射孔１０７−１，１０７−２のうち特定の噴射孔１０７−２で噴射孔内の圧力が低い状態を作り難くすることができる。そのため、複数の噴射孔１０７−１，１０７−２の出口周辺での燃料付着を抑制することができる。
【００７８】
次に、噴射孔１０７内の空間における圧力と燃料噴射弁に印可する圧力との関係について、図１０および図１１を用いて説明する。
【００７９】
図１０は、図６と同一の断面を示した図であり、１０７Ｇは噴射孔１０７の入口開口面を示し、１０７Ｈは噴射孔１０７の出口開口面を、１０７Ｆは噴射孔１０７の内周面（側面）を示している。また１０７Ｊは、入口開口面１０７Ｇ、出口開口面１０７Ｈ、内周面１０７Ｆで囲まれた噴射孔１０７の空間体積を示している。Ｆｕは噴射孔１０７から噴射された燃料が飛散した際にノズル表面に付着する付着燃料を示している。
【００８０】
図１１は、噴射孔１０７の空間体積１０７Ｊの圧力と燃料が噴射孔１０７から流出した際にノズル表面に付着する付着燃料Ｆｕの量との関係を示す。図１１では、縦軸に付着燃料Ｆｕの量をとり、横軸には燃料噴射弁に印可する圧力（燃圧）に対する空間体積１０７Ｊの平均燃料圧力の割合をとっている。この場合、燃圧は、燃料噴射弁１０１に燃料を供給する燃料配管内の圧力と考えて差し支えない。
【００８１】
噴射孔の入口開口周縁１０７Ｉに上述した本実施例の曲率を採用することにより、弁体１０８の最大リフト時において、燃料噴射弁１０１に印加される燃料の圧力に対して、噴射孔の内部の燃料圧力の平均値が１４％以上となるように構成される。すなわち、シート部１１３の上流側の燃料の圧力（燃圧）に対して、噴射孔１０７の内部（空間体積）１０７Ｊの燃料圧力の平均値が１４％以上となるように構成される。この条件は、複数の噴射孔１０７のうち少なくとも一つ以上の噴射孔で満たされれば良い。
【００８２】
弁体１０８の最大リフト時において、複数の噴射孔１０７のうち少なくとも一つの噴射孔１０７の内部の空間体積１０７Ｊの平均燃料圧力が、シート部１１３の上流側の燃料の圧力に対して１４％以上の値を有するように構成することで、噴射孔１０７の空間体積１０７Ｊ内の燃料の圧力を飽和蒸気圧よりも高い状態とし、噴射孔１０７内でのキャビテーションの発生を抑えることができる。これにより、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な方向の流速成分の発生が抑制され、噴射孔出口周辺（ノズル表面）への燃料付着が抑制される。
【００８３】
図１２は、半径方向中心側の周縁部分１０７Ａの内側に構成される曲線部１０７ＡＥの曲率半径Ｒと、印加燃圧に対する噴射孔１０７の内圧の比率との関係を示す図である。図１２に示すように、噴射孔１０７の内部（空間体積）１０７Ｊの燃料圧力の平均値がシート部１１３の上流側の燃料の圧力（燃圧）に対して１４％以上となるように構成するためには、径方向中心側の曲面部１０７ＡＥはその曲率半径が０．０２３ｍｍ以上となるように形成することが好ましい。
【００８４】
燃圧に対して、噴射孔１０７内の燃料の圧力が１４％以上の平均燃料圧力を有するようにする目的は、ノズル表面への燃料付着量を十分に少なくし、付着燃料Ｆｕが燃料濃度の濃い状態で燃焼するのを抑制することで、付着燃料Ｆｕが浮遊粒子状物質の発生する起点となることを抑制することにある。そのため、少なくとも一つの噴射孔１０７において、燃圧の１４％以上の噴射孔内圧力を有するように構成することが、ノズル表面への燃料付着量を十分に少なくするために必要となる。
【００８５】
本実施例の噴霧形状について、図１３を用いて説明する。図１３は、第１実施例における燃料噴霧の特徴を示す概念図である。
【００８６】
燃料を直接燃焼室に噴射する燃料噴射弁において、噴射する先の燃焼室の圧力は、エンジンの負荷に応じた吸入空気量や噴射するタイミングによって異なる。燃焼室の圧力が大気圧よりも低い条件においては、空気の抵抗が減る。このため、噴霧４０１は図１３に図示するような下に凸の輪郭形状となる。
【００８７】
噴霧４０１の形状について、さらに詳細に説明する。噴霧４０１の形状は、上述したように噴射孔内の圧力を高く保つことで、噴射孔出口から噴射した際の噴射孔１０７の中心軸線１０７ａと同軸方向の流速４０２が大きく、中心軸線１０７ａに垂直方向の流速を小さくすることで形成する。そのため、燃料は、噴射孔１０７から流出した際に、中心軸線１０７ａに垂直な方向への広がりが少なく、中心軸線１０７ａに沿う方向に進む。そして、噴霧４０１は、噴射孔出口から離れた位置で、噴射孔出口から離れるに従って、中心軸線１０７ａに垂直な方向に大きく広がるようになる。このため、噴霧４０１は、下に凸の噴霧輪郭形状となる。
【００８８】
噴霧４０１は、噴射孔出口付近では、中心軸線１０７ａに垂直な方向に広がる速度成分が十分に小さいので、噴射孔出口付近のノズル表面に燃料が付着するのを抑制することができる。また、噴霧４０１の形状は、大気圧よりも低い燃焼室内へ噴射する際に、下に凸の噴霧輪郭形状となり、噴射孔１０７の出口周辺を、長距離顕微鏡等を用いて拡大して観察することで、確認することができる。
【００８９】
［変更例１］
第１変更例について、図１４を用いて説明する。本変更例では、上述した実施例と異なる構成について説明する。特に説明しない構成は、上述した実施例と同様であるか、上述した実施例で説明した構成を適用可能である。また、構造上矛盾しない範囲において、他の変更例と組み合わせることも可能である。
【００９０】
図１４は図９の噴射孔１０７−２の出口部にザグリをつけた状態を示している。
【００９１】
１０７Ｋはザグリを示している。ザグリ１０７Ｋは、噴射孔形成部材１１２の表面（ノズル表面）に凹状に形成される。噴射孔１０７（１０７−１，１０７−２）の出口部には、噴射孔から流出した噴霧が接触しないように、ザグリ１０７Ｋを設けると良い。ザグリ１０７Ｋは、複数の噴射孔の全てに設ける必要はなく、噴霧が干渉する恐れのある噴射孔に特定してザグリ１０７Ｋを設けると良い。特に傾斜角度θが大きい噴射孔は、噴射孔の内圧を高くし難いので、噴霧が噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な方向に広がり易い。従って、傾斜角度θが大きい噴射孔にはザグリ１０７Ｋを設けると良い。
【００９２】
本変更例によれば、上述した実施例と同様の効果を得られると共に、特定の噴射孔１０７にザグリ１０７Ｋを設けることで、噴射孔１０７の中心軸線１０７ａに垂直な方向の流速成分が大きくなっても、ノズル表面への燃料付着を低減することができる。
【００９３】
［変更例２］
第２変更例について、図１５を用いて説明する。本変更例では、上述した実施例と異なる構成について説明する。特に説明しない構成は、上述した実施例と同様であるか、上述した実施例で説明した構成を適用可能である。また、構造上矛盾しない範囲において、他の変更例と組み合わせることも可能である。
【００９４】
図１５は、第１実施例における噴射孔の変更例（変更例２）の断面を示している。傾斜角度θが大きい側の噴射孔１０７−２は、出口側（下流側）に向かって、噴射孔の断面積（中心軸線１０７−２ａに垂直な断面積）が大きくなる内周面（側面）１０７Ｌを有している。
【００９５】
本変更例では、断面積が広がる内周面１０７Ｌは、特定の噴射孔１０７−２に設けられているが、全噴射孔に設けても良い。噴射孔の出口に向かって断面積が大きくなる形状を有する場合も、入口開口周縁１０７−２Ｉの径方向中心側の周縁部分１０７−２Ａ側の曲率半径を大きくする。また、複数の噴射孔で出口に向かって断面積が大きくなる形状を有する場合は、特定の孔に限定して入口開口周縁の径方向中心側の曲率半径を大きくしても良いが、上述した実施例で説明したように、噴射孔１０７の傾斜角度θの大きい噴射孔や燃料の圧力が低い噴射孔の周縁部分の曲率半径を大きくすると良い。
【００９６】
本変更例によれば、噴射孔から噴射される噴霧を広げて噴射したい場合においても、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
［変更例３］
第３変更例について、図１６及び図１７を使って説明する。本変更例では、上述した実施例と異なる構成について説明する。特に説明しない構成は、上述した実施例と同様であるか、上述した実施例で説明した構成を適用可能である。また、構造上矛盾しない範囲において、他の変更例と組み合わせることも可能である。
【００９８】
図１６は、第１実施例における噴射孔の変更例（変更例２）の断面を示している。
【００９９】
本変更例では、噴射孔１０７−１，１０７−２の径が出口（下流側）に向かって次第に小さくなっている。すなわち、噴射孔１０７−１，１０７−２は入口側から出口側に向かって縮径するテーパ形状を成す。噴射孔１０７−１，１０７−２の径が出口（下流側）に向かって次第に小さくなるテーパ形状において、噴射孔１０７が縮径する度合いはテーパ角θｐ（図１７参照）で表わされる。
【０１００】
本変更例でも、噴射孔の傾斜角度θは、噴射孔１０７−２の方が噴射孔１０７−１よりも大きい。
【０１０１】
噴射孔径の縮小率は、傾斜角度θの小さい噴射孔１０７−１の方を小さく、傾斜角度θの大きい噴射孔１０７−２の方を大きくすることが望ましい。また、噴射孔の入口開口周縁における径方向中心側の周縁部分の曲率半径は、噴射孔１０７−２の径方向中心側の周縁部分１０７−２Ａ側の曲率半径の方が、噴射孔１０７−１の径方向中心側の周縁部分１０７−１Ａ側に比べて大きくなるように構成される。
【０１０２】
傾斜角度θが小さい噴射孔１０７−１は、傾斜角度θが大きい噴射孔１０７−２に比べて、噴射孔径の縮小率を小さくしている。これは、傾斜角度θの小さい側の噴射孔１０７−１では噴射孔内の圧力を高め易いのに対して、傾斜角度の大きい側の噴射孔１０７−２では噴射孔内の圧力が低下し易いため、噴射孔１０７−２の径の縮小率を大きくすることで噴射孔１０７−２の噴射孔内の圧力の低下を抑えている。噴射孔の入口開口周縁の曲率半径（または曲率）の大きさの関係は、上述した実施例と同じ構成にすることで、上述した実施例と同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
図１７は、テーパ角度と印加燃圧に対する噴射孔１０７の内圧の比率との関係を示す図である。図１７に示すように、噴射孔１０７の内部（空間体積）１０７Ｊの燃料圧力の平均値がシート部１１３の上流側の燃料の圧力（燃圧）に対して１４％以上となるように構成するためには、噴射孔１０７のテーパ角度θｐは６．８ｄｅｇ以上の角度にすることが好ましい。
【０１０４】
上述した本実施例の燃料噴射弁は、下記特徴を有する。
（１）燃料噴射弁１０１は、弁体１０８が当接するシート部１１３と、シート部１１３の下流側に入口開口１０７Ｇを有する噴射孔１０７と、入口開口１０７Ｇが形成された噴射孔形成部材１１２と、を備える。噴射孔１０７は、入口側から出口側に延設される内周面１０７Ｆと、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅと、を有する。噴射孔１０７の内周面１０７Ｆと、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと、噴射孔１０７の中心軸線である噴射孔中心軸線１０７ａとは、噴射孔中心軸線１０７ａに垂直な仮想平面ＩＰに投影した平面図上において、以下の構成を有する。
曲面部１０７Ｅは、中心側曲面部１０７ＡＥと外周側曲面部１０７ＢＥとを有する。中心側曲面部１０７ＡＥは、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉのうち、燃料噴射弁１０１の中心軸線である噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向において中心側周縁部分１０７Ａの内側に形成される曲面部であり、外周側曲面部１０７ＢＥは、入口開口１０７Ｇの周縁のうち、噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向において外周側周縁部分１０７Ｂの内側に形成される曲面部である。中心側曲面部１０７ＡＥにおける幅Ｗ１０７ＡＥは、外周側曲面部１０７ＢＥにおける幅Ｗ１０７ＢＥよりも、大きい。
【０１０５】
（２）燃料噴射弁１０１は、弁体１０８が当接するシート部１１３と、シート部１１３の下流側に入口開口１０７Ｇを有する噴射孔１０７と、入口開口１０７Ｇが形成された噴射孔形成部材１１２と、を備える。噴射孔１０７は、入口側から出口側に延設される内周面１０７Ｆと、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅと、を有する。噴射孔１０７は、噴射孔１０７の中心軸線である噴射孔中心軸線１０７ａを含み、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉのうち、燃料噴射弁１０１の中心軸線である噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向における中心側周縁部分１０７Ａ及び外周側周縁部分１０７Ｂを通る断面において、以下の構成を有する。
曲面部１０７Ｅは、中心側周縁部分１０７Ａの内側に形成される中心側曲面部１０７ＡＥと、外周側周縁部分１０７Ｂの内側に形成される外周側曲面部１０７ＢＥと、を有する。さらに曲面部１０７Ｅは、中心側曲面部１０７ＡＥと、内周面１０７Ｆのうち中心側曲面部１０７ＡＥに接続される内周面部分１０７ＦＡの延長線１０７ＦＡｂと、中心側周縁部分１０７Ａと外周側周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線１０７ＡＢＬと、で囲まれる部分の面積１０７ＳＡが、外周側曲面部１０７ＢＥと、内周面１０７Ｆのうち外周側曲面部１０７ＢＥに接続される内周面部分１０７ＦＢの延長線１０７ＦＢｂと、中心側周縁部分１０７Ａと外周側周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線１０７ＡＢＬと、で囲まれる部分の面積１０７ＳＢよりも、大きく構成される。
【０１０６】
（３）燃料噴射弁１０１は、弁体１０８が当接するシート部１１３と、シート部１１３の下流側に入口開口１０７Ｇを有する噴射孔１０７と、入口開口１０７Ｇが形成された噴射孔形成部材１１２と、を備える。噴射孔１０７は、入口側から出口側に延設される内周面１０７Ｆと、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅと、を有する。噴射孔１０７は、噴射孔１０７の中心軸線である噴射孔中心軸線１０７ａを含み、入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉのうち、燃料噴射弁１０１の中心軸線である噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向における中心側周縁部分１０７Ａ及び外周側周縁部分１０７Ｂを通る断面において、以下の構成を有する。
曲面部１０７Ｅは、中心側周縁部分１０７Ａの内側に形成される中心側曲面部１０７ＡＥと、外周側周縁部分１０７Ｂの内側に形成される外周側曲面部１０７ＢＥと、を有する。さらに曲面部１０７Ｅは、中心側周縁部分１０７Ａと内周面１０７Ｆのうち中心側曲面部１０７ＡＥに接続される内周面部分１０７ＦＡの上流側端部１０７ＦＡａとを接続する曲線の長さが、外周側周縁部分１０７Ｂと内周面１０７Ｆのうち外周側曲面部１０７ＢＥに接続される内周面部分１０７ＦＢの上流側端部１０７ＦＢａとを接続する曲線の長さよりも、長く構成される。
【０１０７】
（４）入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅは曲率を有する円弧形状を成し、中心側曲面部１０７ＡＥの曲率半径は０．０２３ｍｍ以上となるように形成されるとよい。
【０１０８】
（５）入口開口１０７Ｇの周縁１０７Ｉと内周面１０７Ｆとの間に形成される曲面部１０７Ｅは曲率を有する円弧形状を成し、中心側曲面部１０７ＡＥの曲率半径は外周側曲面部１０７ＢＥの曲率半径よりも大きくなるように形成されるとよい。
【０１０９】
（６）少なくとも一つの噴射孔が（１）〜（３）に記載の噴射孔１０７で構成される複数の噴射孔１０７を備え、（１）〜（３）に記載の噴射孔１０７はシート部１１３の上流側の燃料の圧力に対して噴射孔内部の圧力の平均値が１４％以上となるように構成されるとよい。
【０１１０】
（７）少なくとも一つの噴射孔が（１）〜（３）に記載の噴射孔１０７で構成される複数の噴射孔１０７を備えるとよい。複数の噴射孔１０７の入口開口１０７Ｇからシート部３に至るまでの、噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする径方向の全領域において、噴射弁中心軸線１０１ａを中心とする周方向に形成される燃料流路の断面積Ｓｓは、複数の噴射孔１０７の入口開口１０７Ｇの面積の総和よりも大きくなるように構成されるとよい。
【０１１１】
（８）噴射孔１０７は、入口側から出口側に延設される内周面１０７Ｆの、噴射孔中心軸線１０７ａに垂直な断面の面積が、入口側から出口側に向かって小さくなるテーパ状に構成されるとよい。
【０１１２】
（９）テーパ状を成すテーパ角度は６．８ｄｅｇ以上であるとよい。
【０１１３】
（１０）複数の噴射孔を備えるとよい。この場合、複数の噴射孔１０７の全ては、（１）に記載の噴射孔２０７で構成されるとよい。
【０１１４】
（１１）（１０）に記載の複数の噴射孔１０７の全ては、入口側から出口側に延設される内周面の、噴射孔中心軸線１０７ａに垂直な断面の面積が、入口側から出口側に向かって小さくなるテーパ状に構成されるとよい。
【０１１５】
（１２）噴射孔中心軸線１０７ａは、噴射孔１０７の内周面１０７Ｆの中心を通る軸線であり、中心側周縁部分１０７Ａ及び外周側周縁部分１０７Ｂは、噴射孔中心軸線１０７ａに平行で、且つ噴射孔中心軸線１０７ａを通る平面上に位置するようにするとよい。
【０１１６】
（１３）曲面部１０７Ｅは、中心側周縁部分１０７Ａと外周側周縁部分１０７Ｂとの間の周方向周縁部分１０７Ｃ，１０７Ｄの内側に、周方向曲面部１０７ＣＥ，１０７ＤＥを有するようにするとよい。（１）に記載の平面図上において、中心側曲面部１０７ＡＥにおける幅Ｗ１０７ＡＥは、周方向曲面部１０７ＣＥ，１０７ＤＥにおける幅Ｗ１０７ＣＥ，１０７ＤＥよりも、大きく構成されるとよい。
【０１１７】
（１４）曲面部１０７Ｅは、入口開口１０７Ｇの全周に形成されるとよい。
【符号の説明】
【０１１８】
１０１…燃料噴射弁、１０７…噴射孔、１０７ａ…噴射孔中心軸線、１０７Ａ…中心側周縁部分、１０７ＡＢＬ…中心側周縁部分１０７Ａと外周側周縁部分１０７Ｂとを結ぶ直線、１０７ＡＥ…中心側曲面部、１０７Ｂ…外周側周縁部分、１０７ＢＥ…外周側曲面部、１０７Ｅ…曲面部、１０７Ｆ…噴射孔１０７の内周面、１０７ＦＡ…中心側曲面部１０７ＡＥに接続される中心側の内周面部分、１０７ＦＡａ…内周面部分１０７ＦＡの上流側端部、１０７ＦＡｂ…内周面部分１０７ＦＡの延長線、１０７ＦＢ…外周側曲面部１０７ＢＥに接続される外周側の内周面部分、１０７ＦＢａ…内周面部分１０７ＦＢの上流側端部、１０７ＦＢｂ…内周面部分１０７ＦＢの延長線、１０７Ｇ…噴射孔１０７の入口開口、１０７Ｉ…入口開口１０７Ｇの周縁、１０７ＳＡ，１０７ＳＢ…断面上の面積、１０８…弁体、１１２…噴射孔形成部材、１１３…シート部、Ｗ１０７ＡＥ…中心側曲面部１０７ＡＥの幅、Ｗ１０７ＢＥ…外周側曲面部１０７ＢＥにおける幅。
【図１】
2020085039.tif 000003
【図２】
2020085039.tif 000004
【図３】
2020085039.tif 000005
【図４】
2020085039.tif 000006
【図５】
2020085039.tif 000007
【図６】
2020085039.tif 000008
【図７Ａ】
2020085039.tif 000009
【図７Ｂ】
2020085039.tif 000010
【図８】
2020085039.tif 000011
【図９】
2020085039.tif 000012
【図１０】
2020085039.tif 000013
【図１１】
2020085039.tif 000014
【図１２】
2020085039.tif 000015
【図１３】
2020085039.tif 000016
【図１４】
2020085039.tif 000017
【図１５】
2020085039.tif 000018
【図１６】
2020085039.tif 000019
【図１７】
2020085039.tif 000020
【国際調査報告】
2020085039.tif 000021
2020085039.tif 000022
2020085039.tif 000023
2020085039.tif 000024