JP2009287446A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射する燃料の微粒化を促進する燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】弁ボディ１１は、円錐面１１８に弁座１１９を有し、弁座１１９に対し燃料流れの下流側に噴孔１１０が形成されている。噴孔プレート２１は、噴孔１１０に対し燃料流れの下流側に設けられている。噴孔プレート２１には、複数の噴孔２１０が形成されている。ノズルニードル３０は、弁座１１９に着座することにより噴孔からの燃料の噴射を遮断し、弁座１１９から離座することにより噴孔からの燃料の噴射を許容する。噴孔２１０の最小開口面積の総和は、噴孔１１０の最小開口面積の総和よりも大きくなるように設定されている。そのため、噴孔１１０を通過した燃料の圧力は低下する。また、噴孔１１０は、入口１１０ａから出口１１０ｂへ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成されている。これにより、噴孔１１０の入口１１０ａから流入した燃料の流れに剥離が生じる。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという。）に供給するための燃料を噴射する燃料噴射装置に関する。

従来、エンジンの燃焼室に直接的または間接的に燃料を噴射する燃料噴射装置が公知である。燃料噴射装置から噴射された燃料は、吸気管または燃焼室において空気と混合される。燃焼室へ吸入された混合気は、ピストンにより圧縮された後、点火プラグにより着火され燃焼する。

このようなエンジンの場合、燃料噴射装置から噴射された燃料と空気との混合性能はエンジンの性能に影響を及ぼす。特に、燃料噴射装置から噴射された燃料の微粒化は、エンジンの性能を左右する重要な要素となっている。そこで、噴孔部の上流側に第１噴孔群、下流側に第２噴孔群を設け、第１噴孔の開口面積の総和を第２噴孔の開口面積の総和よりも小さく設定することにより第１噴孔を通過した燃料にキャビテーション気泡を発生させ、噴射する燃料の微粒化の促進を図った燃料噴射装置が知られている（特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示された燃料噴射装置では、第１噴孔が入口から出口まで概ね同径の円柱状に形成されているため、燃料が低圧の場合においてキャビテーション気泡が発生しにくいといった問題が生じる。また、特許文献１に開示された燃料噴射装置では、第１噴孔の噴孔軸線から大きく離れた位置に第２噴孔の入口が設けられている。そのため、第１噴孔を通過した燃料の大半は第２噴孔の入口外縁の壁面に衝突し、この衝突により第１噴孔で発生したキャビテーション気泡が消失するという問題が生じる。このように、キャビテーション気泡を十分に発生させること、または保持することができない場合、噴射する燃料のさらなる微粒化は困難となる。
特開２００６−１７７１７４号公報

本発明の目的は、噴射する燃料の微粒化を促進する燃料噴射装置を提供することにある。

請求項１記載の発明は、内周面に弁座を有し弁座に対し燃料流れの下流側に少なくとも一つの第１噴孔が形成された弁ボディを備えている。噴孔プレートは、第１噴孔に対し燃料流れの下流側に設けられている。また、噴孔プレートには、少なくとも一つの第２噴孔が形成されている。弁部材は、弁座に着座することにより第１噴孔および第２噴孔を経由した燃料の噴射を遮断し、弁座から離座することにより第１噴孔および第２噴孔を経由した燃料の噴射を許容する。第２噴孔の最小開口面積の総和は、第１噴孔の最小開口面積の総和よりも大きくなるように設定されている。そのため、第１噴孔を通過して第２噴孔へ流入する燃料は、第１噴孔を通過する前よりも圧力が低下する。これにより、燃料中に微細なキャビテーション気泡が多数発生する。また、第１噴孔は、入口から出口へ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成されている。これにより、第１噴孔の入口から流入した燃料の流れに剥離が生じる。その結果、燃料中におけるキャビテーション気泡の発生が促進される。キャビテーション気泡を含んだ燃料が第２噴孔から噴射されると、気泡が破裂することによって燃料がより微粒化される。したがって、噴射する燃料の微粒化を促進することができる。

請求項２記載の発明では、弁ボディまたは噴孔プレートは、第１噴孔と第２噴孔との間に空間を有している。この空間には、第１噴孔を通過した燃料が流入する。空間に流入した燃料は、空間が形成された弁ボディまたは噴孔プレートの内壁に衝突し流れに乱れが生じる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

請求項３記載の発明では、弁ボディに第１噴孔が一つ形成され、噴孔プレートに第２噴孔が複数形成されている。複数の第２噴孔の各入口は、第１噴孔の入口の中心と出口の中心とを通る噴孔軸線上の１点を中心とする仮想円上に配置されている。そして、第１噴孔の出口および複数の第２噴孔の各入口は、第１噴孔の出口の内径をＤ１、複数の第２噴孔の各入口の内側配置径をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されている。すなわち、第１噴孔の出口および複数の第２噴孔の各入口は、第１噴孔の噴孔軸線方向から見たとき、第１噴孔の出口と第２噴孔の各入口の少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。そのため、第１噴孔を通過した燃料の一部は、噴孔プレートの壁面に衝突することなく第２噴孔に流入し第２噴孔から噴射される。これにより、第１噴孔を通過した燃料が噴孔プレートの壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

請求項４記載の発明では、弁ボディに第１噴孔が複数形成され、噴孔プレートに第２噴孔が複数形成されている。複数の第１噴孔の各入口中心は、所定の半径をもつ第１仮想円上に配置されている。複数の第２噴孔の各入口中心は、第１仮想円に垂直かつ第１仮想円の中心を通る直線上の１点を中心とし第１仮想円より半径が小さい第２仮想円上に配置されている。すなわち、第１噴孔の各入口中心は、第１噴孔の噴孔軸線方向から見たとき、第２噴孔の各入口中心よりも外側に位置している。これにより、第２噴孔を通過する燃料の流れに剥離が生じ、第２噴孔においてもキャビテーション気泡を発生させることができる。また、複数の第１噴孔の各出口および複数の第２噴孔の各入口は、複数の第１噴孔の各出口の内側配置径をＤ１、複数の第１噴孔の各出口の外側配置径をＤ２、複数の第２噴孔の各入口の内側配置径をＤ３、複数の第２噴孔の各入口の外側配置径をＤ４とすると、Ｄ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されている。すなわち、複数の第１噴孔の各出口および複数の第２噴孔の各入口は、第１噴孔の噴孔軸線方向から見たとき、第１噴孔の各出口と第２噴孔の各入口の少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。そのため、第１噴孔を通過した燃料の一部は、噴孔プレートの壁面に衝突することなく第２噴孔に流入し第２噴孔から噴射される。これにより、第１噴孔を通過した燃料が噴孔プレートの壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

請求項５記載の発明では、第２噴孔は、中心軸に垂直な断面の形状が長方形となるスリット状に形成されている。そのため、第２噴孔から噴射された燃料は、薄い膜状の燃料噴霧を形成する。その結果、噴射された燃料は、キャビテーション気泡が破裂することにより微粒化が促進されるとともに、膜状の噴霧が分裂することにより微粒化がさらに促進される。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射装置（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態では、図３に示すようにインジェクタ１０がガソリンエンジン１の燃焼室２を形成するシリンダヘッド３に取り付けられている。すなわち、本実施形態のインジェクタ１０は、燃焼室２に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジン１に適用される。

図２に示すように、弁ボディ１１は弁ハウジング８０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１１は燃料流れ方向の噴孔プレート２１側に向けて内径が小さくなる内周面としての円錐面１１８を有している。円錐面１１８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１１９が形成されている。図１に示すように、弁ボディ１１には、弁座１１９に対して燃料流れ方向の下流側、すなわち噴孔プレート２１側に、第１噴孔としての噴孔１１０が一つ形成されている。

噴孔プレート２１は、有底筒状に形成されており、弁ハウジング８０の底部内壁と弁ボディ１１の底部外壁との間に挟持されている（図２参照）。噴孔プレート２１には、第２噴孔としての噴孔２１０が６個、同一円上に形成されている。ノズルニードル３０が弁座１１９に着座すると噴孔１１０および噴孔２１０を経由した燃料の噴射が遮断され、ノズルニードル３０が弁座１１９から離座すると噴孔１１０および噴孔２１０を経由した燃料の噴射が許容され燃料が噴射される。

図２に示すように、筒部材４０は弁ハウジング８０の反弁座側内周壁に挿入され、溶接により弁ハウジング８０に固定されている。筒部材４０は、噴孔プレート２１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。

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の反弁座側の端部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。
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に対し反弁座側に設置され可動コア５０と向き合っている。

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１１９に向けて付勢されている。

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。

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８０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１１９から離座すると、ノズルニードル３０と弁座１１９との間に形成される開口流路を燃料が通過し噴孔１１０および噴孔２１０に導かれる。

次に、噴孔１１０、噴孔２１０およびその近傍について詳細に説明する。
図１（Ａ）に示すように、噴孔１１０は、弁ボディ１１の弁座１１９の下流側に形成され、噴孔軸線Ｌ１がノズルニードル３０の中心軸とほぼ重なる位置に形成されている。噴孔１１０は、弁ボディ１１の内壁と外壁とを接続している。噴孔１１０は、入口１１０ａから出口１１０ｂへ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成されている。

噴孔プレート２１は、弁ボディ１１の噴孔１１０との間に略円柱状の空間２１１を有している。噴孔１１０は、出口１１０ｂが空間２１１に対して開口している。噴孔プレート２１には、空間２１１が形成された噴孔プレート２１の内壁と噴孔プレート２１の外壁とを接続する噴孔２１０が複数形成されている。すなわち、噴孔２１０は、入口２１０ａが空間２１１に対して開口している。各噴孔２１０の噴孔径は、ほぼ等しい。噴孔２１０の噴孔軸は、噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１に対して傾斜している。

図１（Ｂ）に示すように、噴孔２１０は、噴孔プレート２１に６個、仮想円上に形成されている。この仮想円は、噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１上の１点を中心とし噴孔軸線Ｌ１に対して垂直な仮想円である。周方向に隣接する噴孔２１０同士の間隔はほぼ等しい。噴孔２１０の噴孔軸は噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１に対して傾斜して形成されているため、噴孔２１０の入口２１０ａの開口形状は略楕円となる。また、噴孔２１０の最小開口面積の総和は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。

噴孔１１０の出口１１０ｂおよび複数の噴孔２１０の各入口２１０ａは、噴孔１１０の出口１１０ｂの径をＤ１、複数の噴孔２１０の各入口２１０ａの内側配置径をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されている。ここで、噴孔２１０の各入口２１０ａの内側配置径とは、各入口２１０ａの全てに接する円のうち最も内側にある円の径のことである。上述したＤ１＞Ｄ２の関係を満たすことにより、噴孔１１０の出口１１０ｂおよび噴孔２１０の各入口２１０ａは、噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１方向から見たとき、噴孔１１０の出口１１０ｂと噴孔２１０の各入口２１０ａの少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。

以上説明したように、第１実施形態では、噴孔２１０の最小開口面積の総和は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。そのため、噴孔１１０を通過して噴孔２１０へ流入する燃料は、噴孔１１０を通過する前よりも圧力が低下する。これにより、燃料中に微細なキャビテーション気泡が多数発生する。

また、噴孔１１０は、入口１１０ａから出口１１０ｂへ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成されている。これにより、図１（Ｃ）に示すように噴孔１１０の入口１１０ａから流入した燃料の流れに剥離が生じる。その結果、燃料中におけるキャビテーション気泡の発生が促進される。キャビテーション気泡を含んだ燃料が噴孔２１０から噴射されると、気泡が破裂することによって燃料がより微粒化される。したがって、噴射する燃料の微粒化を促進することができる。

また、第１実施形態では、噴孔プレート２１は、噴孔１１０と噴孔２１０との間に空間２１１を有している。空間２１１には、噴孔１１０を通過した燃料が流入する。空間２１１に流入した燃料は、空間２１１が形成された噴孔プレート２１の内壁に衝突し流れに乱れが生じる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

さらに、第１実施形態では、噴孔１１０の出口１１０ｂおよび噴孔２１０の各入口２１０ａは、上述したＤ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されている。これにより、噴孔１１０を通過した燃料の一部は、噴孔プレート２１の壁面に衝突することなく噴孔２１０に流入し噴孔２１０から噴射される。その結果、噴孔１１０を通過した燃料が噴孔プレート２１の壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図４に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、図４（Ａ）に示すように、噴孔プレート２２の内壁と外壁とを接続する噴孔２２０が複数形成されている。噴孔２２０の入口２２０ａは、噴孔１１０の出口１１０ｂに接している。すなわち、噴孔２２０と噴孔１１０とは接続している。各噴孔２２０の噴孔径はほぼ等しく、噴孔２２０の噴孔軸は噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１に対して傾斜している。

図４（Ｂ）に示すように、噴孔２２０は、噴孔プレート２２に６個、仮想円上に形成されている。この仮想円は、噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１上の１点を中心とし噴孔軸線Ｌ１に対して垂直な仮想円である。周方向に隣接する噴孔２２０同士の間隔はほぼ等しい。噴孔２２０の噴孔軸は噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１に対して傾斜して形成されているため、噴孔２２０の入口２２０ａの開口形状は略楕円となる。また、噴孔２２０の最小開口面積の総和は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。

噴孔１１０の出口１１０ｂおよび複数の噴孔２２０の各入口２２０ａは、噴孔１１０の出口１１０ｂの径をＤ１、複数の噴孔２２０の各入口２２０ａの内側配置径をＤ２とすると、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されている。Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たすことにより、噴孔１１０の出口１１０ｂおよび噴孔２２０の各入口２２０ａは、噴孔１１０の噴孔軸線Ｌ１方向から見たとき、噴孔１１０の出口１１０ｂと噴孔２２０の各入口２２０ａの少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。

以上説明したように、第２実施形態では、噴孔２２０の最小開口面積の総和は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。そのため、噴孔１１０を通過して噴孔２２０へ流入する燃料は、噴孔１１０を通過する前よりも圧力が低下する。これにより、第１実施形態と同様、燃料中に微細なキャビテーション気泡が多数発生する。

また、第２実施形態では、噴孔１１０の出口１１０ｂおよび噴孔２２０の各入口２２０ａは、上述したＤ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されている。これにより、噴孔１１０を通過した燃料の一部は、噴孔プレート２１の壁面に衝突することなく噴孔２２０に流入し噴孔２２０から噴射される。その結果、噴孔１１０を通過した燃料が噴孔プレート２２の壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。したがって、第１実施形態と同様、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図５に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施形態では、図５（Ａ）に示すように、弁ボディ１３は円錐面１３８を有し、円錐面１１８にはノズルニードル３０が着座可能な弁座１３９が形成されている。弁ボディ１３には、弁座１３９に対して燃料流れ方向の下流側、すなわち噴孔プレート２３側に噴孔１３０が複数形成されている。噴孔１３０は、弁ボディ１３の内壁と外壁とを接続している。噴孔１３０は、入口１３０ａから出口１３０ｂへ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成されている。

噴孔プレート２３は、弁ボディ１３の噴孔１３０との間に略円柱状の空間２３１を有している。噴孔１３０は、出口１３０ｂが空間２３１に対して開口している。噴孔プレート２３には、空間２３１が形成された噴孔プレート２３の内壁と噴孔プレート２３の外壁とを接続する噴孔２３０が複数形成されている。すなわち、噴孔２３０は、入口２３０ａが空間２３１に対して開口している。各噴孔２３０の噴孔径はほぼ等しく、噴孔２３０の噴孔軸は噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３に対して傾斜している。

図５（Ｂ）に示すように、噴孔１３０は弁ボディ１３に６個形成され、噴孔１３０の入口１３０ａの中心は所定の径を有する第１仮想円上に配置されている。この第１仮想円は、例えばニードル３０の中心軸線Ｌｎ上の１点を中心とし中心軸線Ｌｎに対して垂直な仮想円である。周方向に隣接する噴孔１３０同士の間隔はほぼ等しい。

噴孔２３０は噴孔プレート２３に６個形成され、噴孔２３０の入口２３０ａの中心は第２仮想円上に配置されている。この第２仮想円は、第１仮想円に垂直かつ第１仮想円の中心を通る直線上の１点を中心とし第１仮想円より径が小さい仮想円である。すなわち、噴孔１３０の各入口１３０ａの中心は、噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３方向から見たとき、噴孔２３０の各入口２３０ａの中心よりも外側に位置している。

周方向に隣接する噴孔２３０同士の間隔はほぼ等しい。噴孔２３０の噴孔軸は噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３に対して傾斜して形成されているため、噴孔２３０の入口２３０ａの開口形状は略楕円となる。また、噴孔２３０の最小開口面積の総和は、噴孔１３０の最小開口面積の総和よりも大きくなるように設定されている。

複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび複数の噴孔２３０の各入口２３０ａは、複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂの内側配置径をＤ１、複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂの外側配置径をＤ２、複数の噴孔２３０の各入口２３０ａの内側配置径をＤ３、複数の噴孔２３０の各入口２３０ａの外側配置径をＤ４とすると、Ｄ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されている。ここで、内側配置径とは各入口または各出口の全てに接する円のうち最も内側にある円の径であり、外側配置径とは各入口または各出口の全てに接する円のうち最も外側にある円の径のことである。上述したＤ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たすことにより、噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび噴孔２３０の各入口２３０ａは、噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３方向から見たとき、噴孔１３０の各出口１３０ｂと噴孔２３０の各入口２３０ａの少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。

以上説明したように、第３実施形態では、第１実施形態と同様、第２噴孔の最小開口面積の総和が第１噴孔の最小開口面積の総和よりも大きくなるように設定されているため、第１噴孔を通過した燃料の中に微細なキャビテーション気泡を多数発生させることができる。また、第１噴孔がテーパ状に形成されているため、第１実施形態と同様、燃料中におけるキャビテーション気泡の発生を促進することができる。また、噴孔プレート２３は噴孔１３０との間に空間２３１を有しているため、空間２３１内の燃料の流れに乱れを生じさせることができ、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

また、第３実施形態では、噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび噴孔２３０の各入口２３０ａが、上述したＤ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されている。これにより、噴孔１３０を通過した燃料が噴孔プレート２３の壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。
さらに、第３実施形態では、噴孔１３０の各入口１３０ａの中心は、噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３方向から見たとき、噴孔２３０の各入口２３０ａの中心よりも外側に位置している。そのため、図５（Ｃ）に示すように噴孔２３０を通過する燃料の流れに剥離が生じ、噴孔２３０においてもキャビテーション気泡を発生させることができる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図６に示す。なお、第３実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第４実施形態では、図６（Ａ）に示すように、噴孔プレート２４には、噴孔プレート２４の内壁と外壁とを接続する噴孔２４０が複数形成されている。噴孔２４０の入口２４０ａは、噴孔１３０の出口１３０ｂに接している。すなわち、噴孔２４０と噴孔１３０とは接続している。各噴孔２４０の噴孔径はほぼ等しく、噴孔２４０の噴孔軸は噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３に対して傾斜している。

図６（Ｂ）に示すように、噴孔２４０は噴孔プレート２４に６個形成され、噴孔２４０の入口２４０ａの中心は第２仮想円上に配置されている。この第２仮想円は、入口１３０ａの中心が配置された第１仮想円に垂直かつ第１仮想円の中心を通る直線上の１点を中心とし第１仮想円より径が小さい仮想円である。すなわち、噴孔１３０の各入口１３０ａの中心は、噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３方向から見たとき、噴孔２４０の各入口２４０ａの中心よりも外側に位置している。

周方向に隣接する噴孔２４０同士の間隔はほぼ等しい。噴孔２４０の噴孔軸は噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３に対して傾斜して形成されているため、噴孔２４０の入口２４０ａの開口形状は略楕円となる。また、噴孔２４０の最小開口面積の総和は、噴孔１３０の最小開口面積の総和よりも大きくなるように設定されている。

複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび複数の噴孔２４０の各入口２４０ａは、複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂの内側配置径をＤ１、複数の噴孔１３０の各出口１３０ｂの外側配置径をＤ２、複数の噴孔２４０の各入口２４０ａの内側配置径をＤ３、複数の噴孔２４０の各入口２４０ａの外側配置径をＤ４とすると、Ｄ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されている。Ｄ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たすことにより、噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび噴孔２４０の各入口２４０ａは、噴孔１３０の噴孔軸線Ｌ３方向から見たとき、噴孔１３０の各出口１３０ｂと噴孔２４０の各入口２４０ａの少なくとも一部とが重なって見える位置に配置されている。

以上説明したように、第４実施形態では、噴孔１３０の各出口１３０ｂおよび噴孔２４０の各入口２４０ａが、上述したＤ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されている。これにより、噴孔１３０を通過した燃料が噴孔プレート２４の壁面に衝突することによるキャビテーション気泡の消失を低減できる。

さらに、第４実施形態では、図６（Ｃ）に示すように噴孔１３０へ流入した燃料の一部が噴孔プレート２４の壁面に衝突することにより、噴孔１３０内に渦流が発生する。発生した渦流により燃料の圧力がさらに低下するため、噴孔１３０内でのキャビテーション気泡の発生をより促進することができる。

（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図７に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第５実施形態では、噴孔プレート２５に第２噴孔としての噴孔２５０が形成されている。図７（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、噴孔２５０の入口２５０ａの開口形状および出口２５０ｂの開口形状は、長辺および短辺を有する長方形に形成されている。入口２５０ａの開口の短辺と出口２５０ｂの短辺とは概ね同一の長さに設定されており、入口２５０ａの開口の長辺は出口２５０ｂの長辺よりも短く設定されている。これにより、噴孔２５０は中心軸に垂直な断面の形状が長方形となるスリット状に形成されている。

図７（Ａ）に示すように、噴孔２５０は、噴孔１１０の下流側に配置されている。噴孔２５０の入口２５０ａは、噴孔１１０の出口１１０ｂに接している。すなわち、噴孔２５０と噴孔１１０とは接続している。また、噴孔２５０の最小開口面積は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。

以上説明したように、第５実施形態では、噴孔２５０はスリット状に形成されている。そのため、噴孔２５０から噴射された燃料は、薄い膜状の燃料噴霧を形成する。その結果、噴射された燃料は、キャビテーション気泡が破裂することによる微粒化に加えて、膜状の噴霧が分裂することによる微粒化が促進される。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

（第６実施形態）
本発明の第６実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図８に示す。なお、第５実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態では、噴孔プレート２６は、噴孔１１０との間に、反噴孔１１０側へ窪む略半球状の空間２６１を有している。噴孔１１０は、出口１１０ｂが空間２６１に対して開口している。噴孔プレート２６には、空間２６１が形成された噴孔プレート２６の内壁と噴孔プレート２６の外壁とを接続する噴孔２６０が形成されている。すなわち、噴孔２６０は、入口２６０ａが空間２６１に対して開口している。噴孔２６０は、第５実施形態における第２噴孔と同様、中心軸に垂直な断面の形状が長方形となるスリット状に形成されている。また、噴孔２６０の最小開口面積は、噴孔１１０の最小開口面積よりも大きくなるように設定されている。

以上説明したように、第６実施形態では、噴孔２６０がスリット状に形成されているため、噴孔２６０から噴射された燃料は薄い膜状の燃料噴霧を形成する。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。
また、第６実施形態では、噴孔プレート２６は、噴孔１１０と噴孔２６０との間に空間２６１を有している。そのため、空間２６１に流入した燃料は、空間２６１が形成された噴孔プレート２６の内壁に衝突し流れに乱れが生じる。したがって、噴射する燃料の微粒化をさらに促進することができる。

（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態では、第１噴孔と第２噴孔との間に形成される空間の形状は、円柱状または半球状に限らず任意の形状に形成されていてもよい。
上述の実施形態では、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジンに対して本発明によるインジェクタを適用する例について示した。本発明のその他の実施形態では、インジェクタは、燃焼室に連通する吸気管を流れる吸気に燃料を噴射する予混合式のガソリンエンジンにも適用してもよい。

このように、本発明は、上記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実施形態に適用可能である。

本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は噴孔内の燃料の流れを示す模式的断面図。 本発明の第１実施形態によるインジェクタを示す断面図。 本発明の第１実施形態によるインジェクタを適用したガソリンエンジンを示す模式図。 本発明の第２実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図４（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は噴孔内の燃料の流れを示す模式的断面図。 本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図５（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は噴孔内の燃料の流れを示す模式的断面図。 本発明の第４実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図６（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は噴孔内の燃料の流れを示す模式的断面図。 本発明の第５実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図７（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は噴孔プレートに形成された噴孔を示す斜視図。 本発明の第６実施形態によるインジェクタの噴孔およびその近傍を示す図であって、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図。

符号の説明

１０：インジェクタ（燃料噴射装置）、１１、１３：弁ボディ、２１、２２、２３、２４、２５、２６：噴孔プレート、３０：ノズルニードル（弁部材）、１１０、１３０：噴孔（第１噴孔）、１１８、１３８：円錐面（内周面）、１１９、１３９：弁座、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０：噴孔（第２噴孔）

Claims (5)

1. 内燃機関に供給するための燃料を噴射する燃料噴射装置であって、
   燃料通路を形成する内周面に弁座を有し、前記弁座に対し燃料流れの下流側に少なくとも一つの第１噴孔を有する弁ボディと、
   前記第１噴孔に対し燃料流れの下流側に設けられ、少なくとも一つの第２噴孔を有する噴孔プレートと、
   前記弁座に着座することにより前記第１噴孔および前記第２噴孔を経由した燃料の噴射を遮断し、前記弁座から離座することにより前記第１噴孔および前記第２噴孔を経由した燃料の噴射を許容する弁部材とを備え、
   前記第１噴孔は、入口から出口へ向かうに従い内径が大きくなるテーパ状に形成され、
   前記第２噴孔の最小開口面積の総和は、前記第１噴孔の最小開口面積の総和よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
2. 前記弁ボディまたは前記噴孔プレートは、前記第１噴孔と前記第２噴孔との間に前記第１噴孔を通過した燃料が流入する空間を有していることを特徴とする請求項１記載の燃料噴射装置。
3. 前記弁ボディは、前記第１噴孔を一つ有し、
   前記噴孔プレートは、前記第２噴孔を複数有し、
   前記複数の第２噴孔の各入口は、前記第１噴孔の噴孔軸線上の１点を中心とする仮想円上に配置され、
   前記第１噴孔の出口の内径をＤ１、
   前記複数の第２噴孔の各入口の内側配置径をＤ２とすると、
   前記第１噴孔の出口および前記複数の第２噴孔の各入口は、Ｄ１＞Ｄ２の関係を満たす位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。
4. 前記弁ボディは、前記第１噴孔を複数有し、
   前記噴孔プレートは、前記第２噴孔を複数有し、
   前記複数の第１噴孔の各入口中心は、所定の半径をもつ第１仮想円上に配置され、
   前記複数の第２噴孔の各入口中心は、前記第１仮想円に垂直かつ前記第１仮想円の中心を通る直線上の１点を中心とし前記第１仮想円より半径が小さい第２仮想円上に配置され、
   前記複数の第１噴孔の各出口の内側配置径をＤ１、
   前記複数の第１噴孔の各出口の外側配置径をＤ２、
   前記複数の第２噴孔の各入口の内側配置径をＤ３、
   前記複数の第２噴孔の各入口の外側配置径をＤ４とすると、
   前記複数の第１噴孔の各出口および前記複数の第２噴孔の各入口は、Ｄ２＞Ｄ３、Ｄ４＞Ｄ１の関係を満たす位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。
5. 前記第２噴孔は、中心軸に垂直な断面の形状が長方形となるスリット状に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料噴射装置。

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