JP2013068125A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】噴孔が開口する外壁面への燃料付着を抑制し、デポジットの生成を抑制する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁１０１において、噴孔８０１が開口するノズルボディ２１１先端の外壁面７０１は、第１形状部７１１および第２形状部７２１を有している。第２形状部７２１は、軸方向断面における輪郭が第１形状部７１１の輪郭を延長した仮想線Ｌ１に対し、図の上方に立ち上がっている。噴孔８０１は、出口８４１が第１形状部７１１および第２形状部７２１に跨って開口するように形成される。これにより、噴孔８０１の弁軸線Ｚ側の第１孔壁線８１と第１形状部７１１とがなす第１逃げ角α１、及び、噴孔８０１の反弁軸線Ｚ側の第２孔壁線８２と第２形状部７２１とがなす第２逃げ角β１がいずれも大きくなる。その結果、噴射された燃料が外壁面７０１に付着することによるデポジットの生成を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。

従来、軸方向の一端側に形成された燃料入口から供給された燃料を、軸方向の他端側に形成された噴孔から噴射する燃料噴射弁が知られている。このような燃料噴射弁では、一般に、噴孔は先端部の内壁面と外壁面とを貫通して形成される。

噴孔が開口する外壁面の形状について、従来開示されている形状の模式断面図を図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。なお、いずれも噴孔もストレート穴として例示する。
図１０（ａ）は、例えば特許文献１の図３に開示された形状を示す。この例の燃料噴射弁９０１では、内壁面２９１および外壁面７９１は、弁軸線Ｚに直交する平面で形成されている。噴孔８６１は、入口側から出口側に向かって弁軸線Ｚから離れるように、言い換えれば「外向き」に形成されている。
図１０（ｂ）は、例えば特許文献２の図２に開示された形状を示す。この例の燃料噴射弁９０２では、内壁面２９２および外壁面７９２は、弁軸線Ｚから径外方向に向かって燃料入口側（図の上方）へ傾斜するテーパ面で形成されている。噴孔８６２は、内壁面２９２および外壁面７９２に略直角に貫通しており、すなわち「外向き」に形成されている。
図１０（ｃ）は、例えば特許文献３の図１５に開示された形状を示す。この例の燃料噴射弁９０３では、外壁面７９３は、先端側（図の下方）に突出する凸球面で形成されている。噴孔８６３は、内壁面２９３から「外向き」に形成されている。

特開２０１０−１０１２９０号公報 特開２００６−１７００２３号公報 特開２０１０−１６４０６０号公報

ところで、噴孔から高速の燃料が噴射されるとき、円錐状の噴霧の外側の領域では負圧が発生すると考えられる。すると、噴射された燃料の一部が負圧に吸引されて渦流れを生じ、燃料噴射弁の噴孔周囲の外壁面に付着する可能性がある。付着した燃料は「デポジット（堆積物）」としてエンジンの燃焼性能を低下させるおそれがある。
この場合、外壁面への燃料の付着しやすさについて、噴霧と外壁面との距離が近いほど燃料が付着しやすいと考えられる。逆に言えば、噴霧と外壁面とを可及的に遠ざけることによって、デポジットの生成を抑制することができると考えられる。

ここで、図１０（ａ）〜（ｃ）に示す噴孔断面における弁軸線Ｚ側（内側）の線を「第１孔壁線（８７１、８７２、８７３）」といい、反弁軸線Ｚ側（外側）の線を「第２孔壁線（８８１、８８２、８８３）」ということにする。
また、第１孔壁線８７１、８７２、８７３と外壁面７９１、７９２、７９３とのなす弁軸線Ｚ側の角を「第１逃げ角（α９１、α９２、α９３）」といい、第２孔壁線８８１、８８２、８８３と外壁面７９１、７９２、７９３とのなす反弁軸線Ｚ側の角を「第２逃げ角（β９１、β９２、β９３）」ということにする。

以下、図１０（ａ）〜（ｃ）に例示される第１逃げ角および第２逃げ角について評価する。ただし、これらの角度の値は、あくまで相対的評価を目的として示すものであって、絶対的な値として示すものではない。
図１０（ａ）の例では、第１逃げ角α９１は約１２５°であり、第２逃げ角β９１は約５５°である。図１０（ｂ）の例では、第１逃げ角α９２、第２逃げ角β９２とも略直角（９０°）である。図１０（ｃ）の例では、第１逃げ角α９３は約１１０°であり、第２逃げ角β９３は約７５°である。

すると図１０（ａ）の例では、第２逃げ角β９１が比較的小さいため、反弁軸線Ｚ側（外側）の外壁面７９１にデポジットが生成しやすいと考えられる。
また、図１０（ｂ）の例では、第１逃げ角α９２が比較的小さいため、弁軸線Ｚ側（内側）の外壁面７９２にデポジットが生成しやすいと考えられる。
さらに図１０（ｃ）の例では、第２逃げ角β９３が、図１０（ａ）の第２逃げ角β９１よりは大きいものの、やはり充分に大きくはない。したがって、反弁軸線Ｚ側（外側）の外壁面７９３にデポジットが生成しやすいと考えられる。
このように、従来技術においては、第１逃げ角および第２逃げ角の両方を比較的大きく設定することができず、その結果、逃げ角の比較的小さい側でデポジットが生成しやすいという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、噴孔が開口する外壁面への燃料付着を抑制し、デポジットの生成を抑制する燃料噴射弁を提供することにある。

請求項１に記載の燃料噴射弁は、弁ボディおよび弁体を備える。
弁ボディは、内部に燃料通路を有し、軸方向の一端側に燃料入口が形成され、軸方向の他端側に内壁面と外壁面とを貫通し燃料通路から燃料が噴射される噴孔が形成される。
弁体は、弁ボディの内部に軸方向に往復移動可能に収容され、弁ボディに形成される弁座部に当接したとき燃料通路から噴孔への燃料の流出を遮断する。

また、噴孔の出口側が開口する弁ボディの外壁面は、弁軸線の周囲に形成される第１形状部、及び、第１形状部の径外方向に連続して形成され軸方向断面における輪郭が第１形状部の輪郭を延長した仮想線に対し軸方向の燃料入口側に立ち上がる第２形状部を有している。
そして、少なくとも１つの噴孔は、出口が第１形状部および第２形状部に跨って開口する「特定噴孔」である。より詳しく言えば、「特定噴孔」は、「外壁面における開口の弁軸線からの最近接点である第１特定点が第１形状部に含まれ、且つ、当該開口の弁軸線からの最遠隔点である第２特定点が第２形状部に含まれるように形成される噴孔」である

ここで、「第１特定点」は、上述の「第１孔壁線」と第１形状部との交点であり、「第２特定点」は、上述の「第２孔壁線」と第２形状部との交点である。また、上述の「第１逃げ角」は、第１特定点を中心とする「第１孔壁線と第１形状部とのなす角」であり、「第２逃げ角」は、第２特定点を中心とする「第２孔壁線と第２形状部とのなす角」である。

傾きの比較的小さい第１形状部と傾きの比較的大きい第２形状部とが交わることにより、第１形状部と第２形状部とは、外側に凸の境界線を構成する。そして、特定噴孔は、第１形状部と第２形状部とに跨って形成されるため、第１形状部および第２形状部は、いずれも噴孔の中心線である噴孔軸線から「逃げる」ように形成されることとなる。
これにより、第１形状部および第２形状部は、第１逃げ角および第２逃げ角がいずれも比較的大きくなり、噴霧から遠ざかる。その結果、特別噴孔から噴射された燃料の付着によるデポジットの生成を抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明によると、特定噴孔は、入口から出口に向かって当該特定噴孔の中心線である噴孔軸線が弁軸線から離れ、且つ、入口から出口に向かってテーパ状に広がる。
噴孔をテーパ状に形成することは、開口に液膜を生成しやすくなり、液膜と空気との摩擦による微粒化が促進されるという点で望ましい。しかし、噴孔をテーパ状にすると、第１逃げ角および第２逃げ角が小さくなるため、デポジットの生成を抑制するには不利な方向に働く。

しかし、請求項１に記載の発明では、外壁面の形状的特徴によって第１逃げ角および第２逃げ角を大きくすることができるため、噴孔をテーパ状にする場合でも、第１逃げ角および第２逃げ角を比較的大きくすることが可能である。したがって、デポジット生成抑制の効果を維持しつつ、さらに液膜による微粒化効果を奏することができる。すなわち、噴孔がテーパ状の燃料噴射弁においては、請求項１に記載の発明による外壁面の形状的特徴の効果が特に顕著に発揮されると言える。

また、請求項３に記載の発明によると、弁ボディの外壁面は、第２形状部の径外方向に、径外方向に向かうにつれて軸方向の燃料入口側に近づく傾斜部を有している。
これにより、第２形状部の径外方向では傾斜部によって、さらに噴霧と外壁面とを遠ざけることができる。したがって、傾斜部でのデポジットの生成を抑制することができる。

また、請求項４に記載の発明によると、第１形状部は凸球面状に形成される。
第１形状部の具体的形状としては、凸球面以外に「弁軸線に直交する平面」や「弁軸線から径外方向に向かって燃料入口側へ傾斜するテーパ面」等が考えられる。第１形状部の形状がこれらの平面やテーパ面の場合、内壁面の形状にかかわらず、弁軸線に対する噴孔軸線の傾斜角（噴射角）を変更すると噴孔長が大きく変化するため、流路抵抗が変化し、微粒化のばらつきが生じやすくなる。それに対し、第１形状部が凸球面状に形成される場合には、弁軸線に対する噴孔軸線の傾斜角（噴射角）を変更したときの噴孔長の変化を可及的に小さくするように、内壁面の形状を含めて設定することが可能である。これにより、微粒化のばらつきを抑制することができる。

次に請求項５および６に記載の発明では、弁ボディは、噴孔が複数形成されている。
請求項５に記載の発明では、複数の噴孔は、特定噴孔と、特定噴孔以外の一般噴孔とから構成される。一般噴孔は、弁軸線からの距離が特定噴孔よりも近い位置に形成される。
例えば、燃料噴射弁がエンジンのシリンダヘッドのうち吸気バルブ側の角部に、燃焼室の軸に対して斜め向きに取り付けられる場合には、この構成が有効である。すなわち、特定噴孔からは円錐状の噴霧がシリンダブロックの内壁面に沿って下向きに噴射される。また、一般噴孔からは円錐状の噴霧が、燃焼室の中心部に向けて噴射される。

一方、請求項６に記載の発明では、すべての噴孔が特定噴孔である。
例えば、燃料噴射弁がエンジンのシリンダヘッドの中央にセンター搭載され、各噴孔から下方の燃焼室に放射状に燃料を噴射するような場合には、この構成が有効である。

本発明の第１実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 本発明の第１実施形態による燃料噴射弁をエンジンに搭載した状態の模式図である。 （ａ）図１のＩＩＩａ部断面図である。（ｂ）（ａ）のｂ矢視図である。 図３の先端部拡大断面図である。 （ａ）本発明の第１実施形態の変形例による燃料噴射弁の先端部拡大断面図である。（ｂ）本発明の第２実施形態の先端部拡大断面図である。 （ａ）本発明の第３実施形態による燃料噴射弁の先端部拡大断面図である。（ｂ）本発明の第４実施形態による燃料噴射弁の先端部拡大断面図である。 （ａ）本発明の第５実施形態による燃料噴射弁の先端部拡大断面図である。（ｂ）本発明の第６実施形態による燃料噴射弁の先端部拡大断面図である。 本発明の第７実施形態による燃料噴射弁をエンジンに搭載した状態の模式図である。 （ａ）本発明の第７実施形態による燃料噴射弁の先端部断面図である。（ｂ）（ａ）のｂ矢視図である。 従来技術による燃料噴射弁の先端部模式断面図である。

以下、本発明による燃料噴射弁をエンジンに搭載した実施形態について図面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弁について、図１〜図４を参照して説明する。
図２は、燃料噴射弁１０１を搭載した直噴式ガソリンエンジン（以下、単にエンジンという）６０の全体構成を示す。

図２に示すように、燃料噴射弁１０１は、シリンダヘッド６１に取り付けられ、燃焼室６４に直接燃料を噴射する。燃焼室６４は、シリンダヘッド６１の壁面、シリンダブロック６２の内壁面６５、及びピストン６６の上端面６７から形成される。燃料噴射弁１０１には、図示しない燃料供給ポンプにより燃料噴射圧力相当に加圧された燃料が供給される。

燃料噴射弁１０１は、シリンダヘッド６１の吸気バルブ６８と排気バルブ６９との間にいわゆるセンター搭載されている。また、図示しない点火装置がシリンダヘッド６１に搭載されている。点火装置は、燃料噴射弁１０１から噴射される燃料が直接付着しない位置であって、燃料と混合された可燃空気に着火可能な位置に設けられている。

燃料噴射弁１０１の先端部には、弁軸線Ｚから外向きに複数の噴孔８０１が形成されており、この複数の噴孔８０１から、円錐状の噴霧Ｆｏが燃焼室６４に向けて噴射される。噴霧Ｆｏは、シリンダ壁面６５およびピストン６６の上端面６７に直接付着しないように、所定の噴霧長に設定されている。
噴霧Ｆｏが噴射されているとき、燃料噴射弁１０１のシリンダヘッド６１に面する外壁面と噴霧Ｆｏとの間には負圧Ｖｃが発生する。そして、負圧Ｖｃにより、噴霧Ｆｏの一部が吸引されて渦流れＳｐを形成する。すると、燃料が外壁面に付着し、デポジットを生成する可能性がある。このとき、外壁面と噴霧Ｆｏとの間隔が狭いほど負圧Ｖｃが発生しやすく、したがってデポジットが生成されやすいと考えられる。

次に、燃料噴射弁１０１の基本構成について主に図１、図３を参照して説明する。以下の説明では、図１の上側を「上」、図１の下側を「下」として表す。
図１に示すように、燃料噴射弁１０１のハウジング１１は筒状に形成されている。ハウジング１１は、第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４を有している。非磁性部１３は、第一磁性部１２と第二磁性部１４との磁気的な短絡を防止する。第一磁性部１２、非磁性部１３および第二磁性部１４は、例えばレーザ溶接等により一体に接続されている。

ハウジング１１の軸方向の上側の端部には、燃料入口１６を有する入口部材１５が圧入等により固定されている。燃料入口１６には、燃料供給ポンプ（図示しない）から燃料が供給される。燃料入口１６に供給された燃料は、燃料フィルタ１７によって異物が除去され、ハウジング１１の内部に流入する。

ハウジング１１の下側の端部には、筒状のノズルホルダ２０が接続されている。また、ノズルホルダ２０の下側の端部には、有底筒状のノズルボディ２１１が、圧入あるいは溶接等によってノズルホルダ２０に固定されている。本実施形態では、ハウジング１１、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１１が、特許請求の範囲に記載の「弁ボディ」に相当する。
ノズルボディ２１１は、後述するニードル３０の先端部３４を収容する弁収容穴２５を有している。弁収容穴２５の内壁とニードル３０の先端部３４の外壁との間の空間は、燃料通路２６を形成する。

図３に示すように、ノズルボディ２１１の先端の外壁面７０１は、弁軸線Ｚ側から径外方向に向かって順に、第１形状部７１１、第２形状部７２１、傾斜部７３、平面部７４の４つの部分から構成されている。第２形状部７２１と傾斜部７３との接続線Ｓ_2-3、傾斜部７３と平面部７４との接続線Ｓ_3-4はいずれも滑らかに接続されている。これらの詳細な構成については後述する。

弁収容穴２５の底の内壁面２２には、ニードル３０のシート部３３が当接可能な弁座部２３、及び弁座部２３の径内側で凹む凹部２４が形成されている。凹部２４には、内壁面２２と外壁面７０１とを貫通する複数の噴孔８０１が形成されている。本実施形態では、４つの噴孔８０１が一つの仮想円Ｋ上に略等間隔に配置されているが、噴孔８０１の数や配置はこれに限らない。
また、本実施形態の噴孔８０１は、「外壁面７０１に開口する位置が特定される」ことを特徴とするため、以下、「特定噴孔８０１」という。この詳細については、後述する。

一旦、基本構成の説明に戻る。図１に示すように、「弁ボディ」を構成するハウジング１１、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１の内部には、「弁体」としてのニードル３０が軸方向に往復移動に収容されている。
ニードル３０は、上から順に、軸部３１、頭部３２、シート部３３（図３参照）および先端部３４を有している。ニードル３０が軸方向に往復移動することで、シート部３３がノズルボディ２１の弁座部２３（図３参照）と当接または離間し、燃料通路２６から噴孔８０１への燃料の流通を遮断または許容する。

ニードル３０を駆動するための駆動部４０は、スプール４１、コイル４２、固定コア４３、プレートハウジング４４および可動コア５０を有している。
スプール４１は、ハウジング１１の径外側に設けられている。スプール４１は、樹脂材で筒状に形成されており、周囲にコイル４２が巻かれている。巻回されたコイル４２の両端部は、コネクタ４５の端子部４６に電気的に接続されている。
ハウジング１１を挟んでコイル４２の径内側には固定コア４３が設けられている。固定コア４３は、例えば鉄等の磁性材料により筒状に形成され、ハウジング１１に例えば圧入等によって固定されている。プレートハウジング４４は、磁性材料から形成され、コイル４２の径外側を覆っている。

可動コア５０は、固定コア４３と同軸上に対向して設けられ、ハウジング１１の径内側に軸方向へ往復移動可能である。可動コア５０は、例えば鉄等の磁性材料から筒状に形成されている。可動コア５０は、固定コア４３とは反対側である下側に筒部５１を有しており、筒部５１には、ニードル３０の頭部３２が圧入されている。これにより、ニードル３０と可動コア５０とは一体に往復移動する。また、筒部５１には、可動コア５０の内部とニードル３０の外方とを連通する複数の連通孔５４が形成されている。

可動コア５０の固定コア４３側の端部には、スプリング１８が設けられている。スプリング１８は、軸方向へ伸長する付勢力を有しており、スプリング１８の両端部が可動コア５０とアジャスティングパイプ１９とに挟み込まれるように設置されている。スプリング１８は、可動コア５０およびニードル３０を弁座部２３に当接する方向へ付勢している。
アジャスティングパイプ１９は、例えば圧入等により固定コア４３に固定されており、圧入長を調整することにより、スプリング１８の付勢力（荷重）が調整される。
また、燃料入口１６からフィルタ１７を経由してハウジング１１の内部に流入した燃料は、アジャスティングパイプ１９およびスプリング１８の内側を通り、さらに連通孔５４、及びニードル３０の外側を経由して燃料通路２６に至る。

次に、本発明の特徴的構成であるノズルボディ２１１の先端部の構成について、図４を参照して詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、第１実施形態の燃料噴射弁１０１では、ノズルボディ２１１の外壁面７０１が、弁軸線Ｚ側から順に、凸球面状の第１形状部７１１、テーパ状の第２形状部７２１、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。第２形状部７２１は、第１形状部７１１の輪郭を延長した仮想線Ｌ１に対し、上方に立ち上がっている。言い換えれば、第１形状部７１１と第２形状部７２１とは、外側に凸の境界線を構成する。

傾斜部７３は、第２形状部７２１の径外方向に連続して形成され、径外方向に向かうにつれて上側、すなわち軸方向の燃料入口１６側に近づくように傾斜している。
さらに平面部７４は、傾斜部７３の径外方向に連続して、弁軸線Ｚに略直交するように形成される。本実施形態では、平面部７４は、燃料噴射弁１０１の製造時のシール性検査工程で検査治具を当接させるため等に利用される。また、本実施形態では、平面部７４の高さＨｏは、弁座部２３の軸方向高さ範囲内に含まれるように設定される。これは、平面部７４を噴孔８０１から可及的に遠ざけるためである。

特定噴孔８０１は、噴孔軸線Ｊを中心として入口８３から出口８４１に向かって広がるテーパ状に形成される。詳しくは、図４（ｂ）に示すように、出口８４１の径ｄｏが入口８３の径ｄｉよりも大きくなっている。
噴孔軸線Ｊは、弁軸線Ｚに対して噴射角θをなし、入口８３から出口８４１に向かって弁軸線Ｚから離れている。すなわち、弁軸線Ｚに対し、「外向き」に形成されている。

ここで、図４に示す特定噴孔８０（１）の断面における弁軸線Ｚ側の線を第１孔壁線８１といい、反弁軸線Ｚ側の線を第２孔壁線８２という。また、「第１孔壁線８１と第１形状部７１（１）とのなす弁軸線Ｚ側の角」を「第１逃げ角α（１）」といい、「第２孔壁線８２と第２形状部７２（１）とのなす反弁軸線Ｚ側の角」を「第２逃げ角β（１）」という。

この定義は他の実施形態にも共通するため、第１実施形態に特有であることを示す符号末尾の数字「１」にあえて括弧を付し、「（１）」と示した。以下の説明でも同様とする。
なお、他の実施形態において、その符号の示す部分が本実施形態と異なる場合は、符号の末尾数字を変えて識別し、その符号の示す部分が本実施形態と実質的に同一である場合は、同じ末尾数字を付して示すこととする。

図４（ａ）に示すように、第１逃げ角α１は約１１５°であり、第２逃げ角β１は約７５°である。これらの角度の値は、従来技術または他の実施形態と比較する上での技術的理解を助けるための例示に過ぎず、この値に限定されるものでない。以下の実施形態の説明においても同様である。
続いて、第１孔壁線８１と第１形状部７１１との交点を「第１特定点Ｐ（１）」、第２孔壁線８２と第２形状部７１２との交点を「第２特定点Ｑ（１）」という。言い換えれば、第１特定点Ｐ（１）は、外壁面７０（１）における出口開口の弁軸線Ｚからの最近接点であり、第２特定点Ｑ（１）は、出口開口の弁軸線Ｚからの最遠隔点である。

ところで、「特定噴孔」の定義について説明する。「特定噴孔」とは、ノズルボディ２１（１）の内壁面２２と外壁面７０（１）とを貫通し燃料が噴射される「噴孔」のうち、「出口開口が第１形状部７１（１）と第２形状部７２（１）とに跨って形成される噴孔」をいう。より詳しく言えば、「第１特定点Ｐ（１）が第１形状部７１（１）に含まれ、且つ、第２特定点Ｑ（１）が第２形状部７２（１）に含まれるように形成される噴孔」をいう。
なお、「噴孔」のうち「特定噴孔」に該当しないものを「一般噴孔」といい、後述する第７実施形態に採用される。第１〜第６実施形態では、すべての噴孔が「特定噴孔」である。

（作動）
次に、上記の構成による燃料噴射弁１０１の作動について説明する。
コイル４２への通電が停止されているとき、固定コア４３と可動コア５０との間に磁気吸引力は発生しない。したがって、可動コア５０およびニードル３０は、スプリング１８の付勢力によって下方に押圧される。そして、ニードル３０のシート部３３が弁座部２３に当接し、噴孔８０１からの燃料噴射が遮断される。

閉弁状態からコイル４２に通電すると、コイル４２に発生した磁界により磁気回路が形成される。これにより、固定コア４３と可動コア５０との間には磁気吸引力が発生する。
固定コア４３と可動コア５０との間に発生する磁気吸引力がスプリング１８の付勢力よりも大きくなると、可動コア５０およびニードル３０は、上方への移動を開始する。その結果、ニードル３０のシート部３３は、弁座部２３から離間する。

燃料入口１６からフィルタ１７を経由して燃料噴射弁１０１の内部へ流入した燃料は、入口部材１５の内側、アジャスティングパイプ１９の内側、固定コア４３の内側、可動コア５０の内側、連通孔５４、ニードル３０の外側を順次経由して、燃料通路２６に至る。燃料通路２６の燃料は、ニードル３０のシート部３３と弁座部２３との間を経由して凹部２４へ流入し、複数の噴孔８０１から噴射される。

このとき、噴射された噴霧Ｆｏと外壁面７０１との間に負圧Ｖｃが発生する。しかし、本実施形態では、第１形状部７１１および第２形状部７２１の形状的特徴により、第１逃げ角α１および第２逃げ角β１が比較的大きく設定されている。また、傾斜部７３および平面部７４も、噴霧Ｆｏから可及的に遠ざけられている。したがって、外壁面７０１への燃料の付着が抑制され、デポジットの生成が抑制される。

開弁状態からコイル４２への通電を停止すると、固定コア４３と可動コア５０との間の磁気吸引力は消失していく。そして、磁気吸引力がスプリング１８の付勢力よりも小さくなると、可動コア５０およびニードル３０は、スプリング１８の付勢力によって下方に移動する。そして、ニードル３０のシート部３３が再び弁座部２３に当接し、燃料通路２６と噴孔８０１との間の燃料の流れが遮断されて、燃料噴射は終了する。

（効果）
次に、本実施形態の燃料噴射弁１０１の効果について説明する。
（１）本実施形態では、ノズルボディ２１１の外壁面７０１に第１形状部７１１および第２形状部７２１が形成され、特定噴孔８０１は、出口８４１が第１形状部７１１および第２形状部７２１に跨って開口するように形成される。
これにより、第１形状部７１１および第２形状部７２１と噴霧Ｆｏとが遠ざかり、第１逃げ角α１および第２逃げ角β１がいずれも大きくなる。その結果、特別噴孔８０１から噴射された燃料の付着によるデポジットの生成を抑制することができる。

（２）特定噴孔８０１は、入口８３から出口８４１に向かって噴孔軸線Ｊが弁軸線Ｚから離れ、且つ、入口８３から出口８４１に向かってテーパ状に広がる。これにより、開口に液膜が生成されやすくなり、液膜と空気との摩擦による燃料の微粒化が促進される。
ここで、外壁面７０１に第１形状部７１１および第２形状部７２１が形成されず、特定噴孔８０を有しない従来技術の場合、噴孔をテーパ状にすると、第１逃げ角および第２逃げ角が小さくなるため、デポジットの生成の抑制に対して不利な方向に働く。

しかし、本実施形態では、外壁面７０１に第１形状部７１１および第２形状部７２１が形成されることによって、噴孔８０１をテーパ状にした場合でも、比較的大きな第１逃げ角α１および第２逃げ角β１を確保することができる。（この点については、第１実施形態の変形例のところで補足説明する。）よって、デポジット生成抑制の効果を維持しつつ、さらに液膜による微粒化効果を奏することができる。

（３）ノズルボディ２１１の外壁面７０１は、第２形状部７２１の径外方向に、径外方向に向かうにつれて軸方向の燃料入口１６側に近づく傾斜部７３を有している。
これにより、第２形状部７２１の径外方向では傾斜部７３によって、さらに外壁面７０１を噴霧Ｆｏから遠ざけることができる。したがって、傾斜部７３でのデポジットの生成を抑制することができる。

（４）本実施形態では、第１形状部７１１は凸球面状に形成される。一方、後述する第３〜第６実施形態では、第１形状部は、「弁軸線Ｚに直交する平面」や「弁軸線Ｚから径外方向に向かって燃料入口１６側へ傾斜するテーパ面」で形成される。
このように第１形状部の形状が平面やテーパ面の場合、弁軸線Ｚに対する噴孔軸線Ｊの傾斜角（噴射角θ）を変更したときの噴孔長の変化が比較的大きくなるため、流路抵抗が大きく変化し、微粒化のばらつきが増大しやすくなる。
それに対し、本実施形態のように第１形状部７１１が凸球面状の場合には、弁軸線Ｚに対する噴孔軸線Ｊの傾斜角（噴射角θ）を変更したときの噴孔長の変化を可及的に小さくすることができる。よって、微粒化のばらつきを低減することができる。

（５）本実施形態では、複数の噴孔すべてが特定噴孔８０１であり、同一の仮想円Ｋ上に配置されている。したがって、例えば、エンジン６０のシリンダヘッド６１の中央にセンター搭載され、各特定噴孔８０１から下方の燃焼室６４に放射状に燃料を噴射するような場合に適している。

（第１実施形態の変形例）
上記の第１実施形態の基本例では、特定噴孔８０１は入口８３から出口８４１に向かって広がるテーパ状に形成され、図４に例示される第１逃げ角α１は約１１５°、第２逃げ角β１は約７５°である。ところで、この第１実施形態を、例えば図１０（ｃ）に示す従来技術と比較する場合、第１実施形態の特定噴孔８０１はテーパ穴であり、図１０（ｃ）に示す従来技術の噴孔８６３はストレート穴であるので、これらを単純に比較することはできない。すなわち、図１０（ｃ）に例示される第２逃げ角β９３は約７５°であって、第１実施形態の第２逃げ角β１と数値的には類似するが、この比較には全く意味がない。

そこで、図５（ａ）に示すような第１実施形態の変形例を想定する。この変形例の燃料噴射弁１０１ｓでは、第１実施形態の特定噴孔８０１と同一の噴孔軸線Ｊを中心とするストレート穴の特定噴孔８０１ｓが形成される。そのため、第１実施形態に対し、第１孔壁線８１ｓ、第２孔壁線８２ｓ、第１特定点Ｐ１ｓ、第２特定点Ｑ１ｓの位置が異なる。図５（ａ）の例示によると、第１逃げ角α１ｓは約１２５°、第２逃げ角β１ｓは約９０°となる。

こうして、「噴孔がストレート穴である」という共通の条件の下、図５（ａ）に示す第１実施形態の変形例と図１０（ｃ）に示す従来技術とを比較することが可能となる。
すると、図５（ａ）に例示される第２逃げ角β１ｓは約９０°であって、図１０（ｃ）に例示される第２逃げ角β９３の約７５°よりも大きいことが明らかである。よって、第１実施形態の変形例の燃料噴射弁１０１ｓは、従来技術の燃料噴射弁９０３と比べ、デポジットの生成を抑制することができると言える。

或いは、特定噴孔８０１がテーパ穴である第１実施形態の燃料噴射弁１０１は、噴孔がストレート穴である従来技術の燃料噴射弁９０３に対し、「第２逃げ角の値が同等でありながら、噴孔をストレート穴からテーパ穴に変更することができる」と言うことができる。そして、これにより、「液膜の生成により燃料の微粒化を促進する」という効果が得られると言うことができる。

続いて、以下、本発明の第２〜第６実施形態の燃料噴射弁について、図５（ｂ）〜図７の先端部拡大断面図を参照して説明する。これらの燃料噴射弁は、第１実施形態の燃料噴射弁１０１に対し、ノズルボディ先端部の構成、特に第１形状部および第２形状部の形状のみが異なる。そして、第２〜第６実施形態のいずれの燃料噴射弁も、外壁面でのデポジットの生成を抑制することができる。
第２〜第６実施形態の第１形状部および第２形状部の形状以外は、第１実施形態と実質的に同一である。以下、実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

（第２実施形態）
第２実施形態の燃料噴射弁について、図５（ｂ）を参照して説明する。
図５（ｂ）に示すように、第２実施形態の燃料噴射弁１０２では、ノズルボディ２１２の外壁面７０２が凸球面状の第１形状部７１１、凸球面状の第２形状部７２２、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。すなわち、凸球面状の第１形状部７１１は第１実施形態と実質的に同一である。一方、凸球面状の第２形状部７２２が第１実施形態のテーパ面状の第２形状部７２１と異なっている。しかし、第２形状部７２２は、第１形状部７１１の輪郭を延長した仮想線Ｌ１に対し上方に立ち上がっているという点で、第１実施形態と同様である。

特定噴孔８０２は、噴孔軸線Ｊ、第１孔壁線８１、第２孔壁線８２、入口８３の位置が第１実施形態の特定噴孔８０１と実質的に同一である。したがって、第１孔壁線８１と第１形状部７１１との交点である第１特定点Ｐ１、及び第１逃げ角α１も第１実施形態と実質的に同一である。
一方、第２孔壁線８２と第２形状部７２２との交点である第２特定点Ｑ２、及び第２逃げ角β２は第１実施形態と異なる。図５（ｂ）に例示される第２逃げ角β２は約９５°であり、第１実施形態の第２逃げ角β１よりもさらに大きな値となっている。

（第３、第４実施形態）
第３、第４実施形態の燃料噴射弁について、図６を参照して説明する。
図６（ａ）に示すように、第３実施形態の燃料噴射弁１０３では、ノズルボディ２１３の外壁面７０３が「弁軸線Ｚに直交する平面状」の第１形状部７１３、テーパ状の第２形状部７２３、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。
また、図６（ｂ）に示すように、第４実施形態の燃料噴射弁１０４では、ノズルボディ２１４の外壁面７０４が「弁軸線Ｚに直交する平面状」の第１形状部７１３、凸球面状の第２形状部７２４、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。
第３実施形態の第２形状部７２３、及び第４実施形態の第２形状部７２４は、いずれも共通の第１形状部７１３の輪郭を延長した仮想線Ｌ３に対し上方に立ち上がっている。

第３実施形態の特定噴孔８０３、及び第４実施形態の特定噴孔８０４は、噴孔軸線Ｊ、第１孔壁線８１、第２孔壁線８２、入口８３の位置が第１、第２実施形態の特定噴孔と実質的に同一である。また、第３実施形態と第４実施形態との第１特定点Ｐ３および第１逃げ角α３は共通である。図６に例示される第１逃げ角α３は約１３０°である。
一方、第３実施形態の第２特定点Ｑ３および第２逃げ角β３と、第４実施形態の第２特定点Ｑ４および第２逃げ角β４とは互いに異なる。図６の例示によると、第３実施形態の第２逃げ角β３は約７５°であり、第１実施形態の第２逃げ角β１とほぼ同じである。また、第４実施形態の第２逃げ角β４は約９５°であり、第２実施形態の第２逃げ角β２とほぼ同じである。

（第５、第６実施形態）
第５、第６実施形態の燃料噴射弁について、図７を参照して説明する。
図７（ａ）に示すように、第５実施形態の燃料噴射弁１０５では、ノズルボディ２１５の外壁面７０５がテーパ状の第１形状部７１５、テーパ状の第２形状部７２５、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。
また、図７（ｂ）に示すように、第６実施形態の燃料噴射弁１０６では、ノズルボディ２１６の外壁面７０６がテーパ状の第１形状部７１６、凸球面状の第２形状部７２６、傾斜部７３および平面部７４から構成されている。
第５実施形態の第２形状部７２５、及び第６実施形態の第２形状部７２６は、いずれも共通の第１形状部７１５の輪郭を延長した仮想線Ｌ５に対し上方に立ち上がっている。

第５実施形態の特定噴孔８０５、及び第６実施形態の特定噴孔８０６は、噴孔軸線Ｊ、第１孔壁線８１、第２孔壁線８２、入口８３の位置が第１〜第４実施形態の特定噴孔と実質的に同一である。また、第５実施形態と第６実施形態との第１特定点Ｐ５、及び第１逃げ角α５は共通である。図７に例示される第１逃げ角α５は約１０５°である。
一方、第５実施形態の第２特定点Ｑ５および第２逃げ角β５と、第６実施形態の第２特定点Ｑ６および第２逃げ角β６とは互いに異なる。図７の例示によると、第５実施形態の第２逃げ角β５は約７５°であり、第１実施形態の第２逃げ角β１とほぼ同じである。また、第６実施形態の第２逃げ角β６は約９５°であり、第２実施形態の第２逃げ角β２とほぼ同じである。

（第７実施形態）
次に、第７実施形態の燃料噴射弁について、図８、図９を参照して説明する。
図８に示すように、第７実施形態の燃料噴射弁１０７は、シリンダヘッド６１のうち吸気バルブ６８側の角部に、燃焼室６４の軸に対して斜め向きに取り付けられる。また、点火装置６３がシリンダヘッド６１のセンター位置に設けられている。
燃料噴射弁１０７の先端部には、弁軸線Ｚから外側に向く特定噴孔８０、及び、弁軸線Ｚに沿った方向の一般噴孔８５が形成されている。特定噴孔８０からは円錐状の噴霧Ｆｏがシリンダブロック６２の内壁面６５に沿って下向きに噴射される。また、一般噴孔８５からは円錐状の噴霧Ｆｃが、燃焼室６４の中心部に向けて噴射される。

図９に示すように、燃料噴射弁１０７の先端部の構成は、噴孔以外について、第１実施形態の燃料噴射弁１０１の先端部の構成（図３参照）と実質的に同一である。また、噴孔については、弁軸線Ｚに対して一方側（図９（ｂ）の左側）に３つの特定噴孔８０が仮想円Ｋ上に配置されており、弁軸線Ｚに対して他方側（図９（ｂ）の右側）に３つの一般噴孔８５が仮想円Ｋの内側に配置されている。なお、各噴孔の数はこれに限らない。

ここで、第１実施形態のところで説明したように、「特定噴孔」とは、「噴孔」のうち特定位置、すなわち第１形状部７１１と第２形状部７２１とに跨った位置に開口するものをいい、それ以外の位置に開口するものを「一般噴孔」という。第７実施形態は、「特定噴孔と一般噴孔とが併存すること」、及び、「一般噴孔は、弁軸線Ｚからの距離が特定噴孔よりも近い位置に形成されること」を特徴とする。

燃料噴射弁１０７は、図８において、特定噴孔８０の形成される側が下側に、一般噴孔８５の形成される側が上側になるようにシリンダブロック６１に搭載される。
この場合、一般噴孔８５から噴射される噴霧Ｆｃについては、燃料噴射弁１０７の先端からほぼ直角に離れるため、渦流れによって燃料噴射弁１０７の外壁面７０１にデポジットを生成させるおそれはほとんどない。一方、特定噴孔８０から外向きに噴射される噴霧Ｆｏについては、第１実施形態等と同様、負圧Ｖｃによる渦流れによって外壁面７０１にデポジットを生成させるおそれがある。
したがって、外壁面７０１の形状、及び特定噴孔８０の開口位置を第１実施形態と同様に設定することで、第１逃げ角α１および第２逃げ角β１を可及的に大きくし（図４、図５参照）デポジットの生成を抑制することができる。

このように特定噴孔と一般噴孔とを併存させる燃料噴射弁において、噴霧長をなるべく均一にする観点から、噴孔長（入口から出口までの長さ）の差が小さい方が望ましい。
すると、第３、第４実施形態（図６参照）のように第１形状部７１３が平面状の場合、特定噴孔の内側に設ける一般噴孔の長さは、特定噴孔の長さよりも短くなる傾向がある。また、第５、第６実施形態（図７参照）のように第１形状部７１５がテーパ状の場合、特定噴孔の内側に設ける一般噴孔の長さは、特定噴孔の長さよりも長くなる傾向がある。
それに対し、第１、第２実施形態（図４、図５参照）のように第１形状部７１１が凸球面状の場合、上述の第１実施形態の効果（４）でも説明したように、特定噴孔の内側に設ける一般噴孔の長さを特定噴孔の長さに近づけることができる。よって、微粒化のばらつきを低減することができる。

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態の説明における角度の例示は、技術的理解を助けるためのものであり、第１逃げ角、第２逃げ角等の角度の値は、当然ながらこれに限定されない。
（イ）特定噴孔の軸方向断面形状について、上記実施形態の説明では入口から出口に向かって広がるテーパ状の穴の場合とストレート穴の場合とを示したが、これ以外の形状、例えば、入口から出口に向かって狭まるテーパ状の穴等であってもよい。

（ウ）上記実施形態では、外壁面７０１等の最外部に弁軸線Ｚに直交する平面部７４が形成されているが、この平面部７４は無くてもよい。例えば、平面部７４の内側にある傾斜部７３がそのまま径外方向に延長されてもよい。
また、平面部を設ける場合、平面部の高さＨｏは、上記実施形態のように弁座部２３の軸方向の範囲内に限らない。例えば、先端部にサック部が形成される燃料噴射弁では弁座部の軸方向位置が燃料入口側にシフトすることになるが、このような場合に弁座部の位置を基準として平面部の高さを設定する必要はない。すなわち、本発明で要点となるのは、噴孔の出口位置に対し、噴孔出口以外の外壁面を構成する傾斜部７３や平面部７４が可及的に離れていることであって、弁座部の位置には特に技術的意味はない。

（エ）第１形状部７１１等および第２形状部７２１等は、上記実施形態では凸球面、テーパ（円錐）面、平面の組合せで構成されているが、これに限らず、楕円球面その他の曲面で構成されてもよい。
（オ）「弁ボディ」は、ハウジング１１、ノズルホルダ２０およびノズルボディ２１の３部材で構成されるものに限らず、２部材以下もしくは４部材以上で構成されてもよい。

（カ）本発明の燃料噴射弁１０１等は、直噴式のガソリンエンジンに限らず、ポート噴射式のガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどに適用されてもよい。
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、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

１０１〜１０７ ・・・燃料噴射弁、
１１ ・・・ハウジング（弁ボディ）、
１６ ・・・燃料入口、
２０ ・・・ノズルホルダ（弁ボディ）、
２１１〜２１７ ・・・ノズルボディ（弁ボディ）、
２２ ・・・内壁面、
２３ ・・・弁座部、
２６ ・・・燃料通路、
７０１〜７０６ ・・・外壁面、
７１１、７１３、７１５ ・・・第１形状部、
７２１〜７２６ ・・・第２形状部、
７３ ・・・傾斜部、
７４ ・・・平面部、
８０、８０１〜８０６ ・・・噴孔、特定噴孔、
８１〜８１ ・・・第１孔壁線、
８２〜８２ ・・・第２孔壁線、
８３ ・・・入口、
８４１〜８４６ ・・・出口、
８５ ・・・噴孔、一般噴孔、
Ｚ ・・・弁軸線、
Ｊ ・・・噴孔軸線、
Ｋ ・・・仮想円、
Ｌ１〜Ｌ６ ・・・第１形状部の仮想線、
Ｐ１、Ｐ３、Ｐ５ ・・・第１特定点、
Ｑ１〜Ｑ６ ・・・第２特定点、
α１〜α６ ・・・第１逃げ角、
β１〜β６ ・・・第２逃げ角。

Claims (6)

1. 内部に燃料通路を有し、軸方向の一端側に燃料入口が形成され、軸方向の他端側に内壁面と外壁面とを貫通し前記燃料通路から燃料が噴射される噴孔が形成される弁ボディと、
   前記弁ボディの内部に軸方向に往復移動可能に収容され、前記弁ボディに形成される弁座部に当接したとき前記燃料通路から前記噴孔への燃料の流出を遮断する弁体と、
   を備え、
   前記噴孔の出口が開口する前記弁ボディの前記外壁面は、弁軸線の周囲に形成される第１形状部、及び、前記第１形状部の径外方向に連続して形成され軸方向断面における輪郭が前記第１形状部の輪郭を延長した仮想線に対し軸方向の前記燃料入口側に立ち上がる第２形状部を有しており、
   少なくとも１つの前記噴孔は、出口が前記第１形状部および前記第２形状部に跨って開口するように形成される特定噴孔であることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記特定噴孔は、入口から出口に向かって当該特定噴孔の中心線である噴孔軸線が弁軸線から離れ、且つ、入口から出口に向かってテーパ状に広がることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記弁ボディの前記外壁面は、前記第２形状部の径外方向に、径外方向に向かうにつれて軸方向の前記燃料入口側に近づく傾斜部を有してい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。
4. 前記第１形状部は、凸球面状に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記弁ボディは、前記噴孔が複数形成されており、
   前記特定噴孔以外の一般噴孔は、弁軸線からの距離が前記特定噴孔よりも近い位置に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記弁ボディは、前記噴孔が複数形成されており、
   すべての前記噴孔が前記特定噴孔であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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