JP2015031212A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射弁に形成される複数の噴孔の内径が互いに異なっていても、各噴孔から噴射される噴霧の特性を近似させることが可能な燃料噴射弁の提供。【解決手段】燃料噴射弁１０には、互いに基準内径Ｄｎ１，Ｄｎ２の異なる第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂが複数の噴孔１５５として形成されている。こうした構成において、第一噴孔１５５ａの流路長さＬｎ１をこの第一噴孔１５５ａの基準内径Ｄｎ１によって除算したＬ/Ｄ値は、第二噴孔１５５ｂの流路長さＬｎ２をこの第二噴孔１５５ｂの基準内径Ｄｎ２によって除算したＬ/Ｄ値に揃えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来、例えば特許文献１，２に開示のような燃料噴射弁には、燃焼室内へ向けて燃料を噴射する複数の噴孔が形成されている。特に特許文献２の燃料噴射弁では、複数形成された噴孔のうちで、一つの噴孔の内径が、他の噴孔の内径と異なっている。このように複数の噴孔の内径を互いに異ならせる構成によれば、燃料噴射弁から噴射される噴霧の形状は、内燃機関の燃料室の形状に適合し易くなる。

特許第５０３３７３５号公報 特開２００８−２０２４８３号公報

しかし、特許文献２に開示の燃料噴射弁のように、一つの噴孔の内径が他の噴孔の内径と異なる場合、各噴孔から噴射される噴霧の特性も、互いに異なり得る。そのため、各噴孔から噴射される燃料の粒径が互いに異なる、或いは各噴孔から噴射される噴霧の広がりの態様（以下、「噴霧変化率」）が互いに異なる等の事態が生じ得た。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、燃料噴射弁に形成される複数の噴孔の内径が互いに異なっていても、各噴孔から噴射される噴霧の特性を近似させることが可能な燃料噴射弁を提供することにある。

上記目的を達成するために、第一の発明は、内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔（１５５）から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２，Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２）が互いに異なる第一噴孔（１５５ａ，２５５ａ，３５５ａ）及び第二噴孔（１５５ｂ，２５５ｂ，３５５ｂ）を含み、第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ１，Ｌｎ２０１，Ｌｎ３０１）を第一噴孔の基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２０１，Ｄｎ３０１）によって除算した値は、第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ２，Ｌｎ２０２，Ｌｎ３０２）を第二噴孔の基準内径（Ｄｎ２，Ｄｎ２０２，Ｄｎ３０２）によって除算した値に揃えられることを特徴としている。

本願発明者は、燃料噴射弁における噴霧の微粒化特性が噴孔の流路長さ及び基準内径の比と関連していることを見出した。そこで第一の発明では、流路長さを基準内径によって除算した値が第一噴孔及び第二噴孔において互いに揃えられている。故に、これらの噴孔における基準内径が互いに異なっていても、第一噴孔及び第二噴孔の微粒化特性は、互いに近似し得る。以上によれば、燃料噴射弁は、内燃機関の燃料室に適合した噴霧形状を形成しつつ、各噴孔から噴射される噴霧についても粒径のばらつきを低減させることができる。

また本願発明者は、噴孔から噴射される噴霧の変化率と、噴孔の流路長さを基準内径によって除算した値との間に関連を見出した。そこで第二の発明は、内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔（１５５）から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２）が互いにに異なる第一噴孔（１５５ａ，２５５ａ）及び第二噴孔（１５５ｂ，２５５ｂ）を含み、第一噴孔及び第二噴孔は、各基準内径を維持しつつ延伸する筒孔形状であり、第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ１，Ｌｎ２０１）を第一噴孔の基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２０１）によって除算した値、及び第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ２，Ｌｎ２０２）を第二噴孔の基準内径（Ｄｎ２，Ｄｎ２０２）によって除算した値は共に、１．４５以上であることを特徴としている。加えて請求項三の発明は、内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２）が互いにに異なる第一噴孔（３５５ａ）及び第二噴孔（３５５ｂ）を含み、第一噴孔及び第二噴孔は、燃料上流側から燃料下流側に向かうに従って各基準内径から拡径するテーパ孔形状であり、第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ３０１）を第一噴孔の基準内径（Ｄｎ３０１）によって除算した値、及び第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ３０２）を第二噴孔の基準内径（Ｄｎ３０２）によって除算した値は共に、２．０以上であることを特徴としている。

これらの発明のように、基準内径に対する流路長さが確保されていれば、噴孔内を流れる燃料に整流作用が生じ得る。そのため、噴孔から噴射された噴霧は、噴孔の向けられた方向に安定して飛ぶことができる。こうした思想に基づき、流路長さを基準内径によって除算した値を上述の所定値以上確保することによれば、第一噴孔及び第二噴孔の基準内径が互いに異なっていても、これらの噴孔から噴射される噴霧の変化率は、互いに近似し且つ安定的な値となる。したがって、燃料噴射弁は、内燃機関の燃料室に適合した形状の噴霧を安定的に形成できるようになる。

さらに本願発明者は、基準内径の維持された噴孔から噴射される噴霧の長さ（以下、「噴霧長さ」）について、流路長さを基準内径によって除算した値と相関があることを見出した。そこで第四の発明では、第一噴孔の流路長さを第一噴孔の基準内径によって除算した値、及び第二噴孔の流路長さを第二噴孔の基準内径によって除算した値は共に、１．８５以下であることを特徴としている。

この発明のように、基準内径に対する流路長さの上限を規定することにより、噴孔内を流れる燃料が整流されすぎてしまう事態は、回避され得る。こうした思想に基づいて流路長さを基準内径によって除算した値の上限を設けることによれば、第一噴孔及び第二噴孔の基準内径が互いに異なっていても、これらの噴孔から噴射される燃料の噴霧長さは、共に抑制され得る。したがって、燃料噴射弁は、内燃機関の燃料室にさらに最適な形状の噴霧を形成できるようになる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の第一実施形態による燃料噴射弁を示す断面図である。 サック部の近傍を拡大して示す断面図である。 図２のIII−III線断面図である。 第一噴孔の近傍をさらに拡大して示す断面図である。 第二噴孔の近傍をさらに拡大して示す断面図である。 円筒孔形状の噴孔において、Ｌ/Ｄ値の増減に伴う噴霧の特性の変化を示す図である。 第二実施形態のサック部の近傍を拡大して示す断面図である。 第一噴孔の近傍をさらに拡大して示す断面図である。 第二噴孔の近傍をさらに拡大して示す断面図である。 第三実施形態の第一噴孔の近傍を拡大して示す断面図である。 第二噴孔の近傍を拡大して示す断面図である。 テーパ孔形状の噴孔において、Ｌ/Ｄ値の増減に伴う噴霧の特性の変化を示す図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す本発明の第一実施形態による燃料噴射弁１０は、内燃機関としてのガソリンエンジンに設置され、当該ガソリンエンジンに設けられた燃焼室（図示しない）内へ向けて燃料を噴射する。尚、かかる適用形態以外にも、例えば燃料噴射弁１０は、ガソリンエンジンの燃焼室に連通する吸気通路へ燃料を噴射するものであってもよいし、内燃機関としてのディーゼルエンジンの燃焼室へ燃料を噴射するものであってもよい。

燃料噴射弁１０は、弁ボディ１１、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、弾性部材５０、並びに駆動部６０を備えている。

弁ボディ１１は、コアハウジング１２、入口部材１３、ノズルホルダ１４及びノズルボディ１５等から構成されている。コアハウジング１２は円筒状に形成されており、軸方向の一端部側から他端部側へ向かって順に第一磁性部１２ａ、非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃを有している。磁性材からなる各磁性部１２ａ，１２ｃと、非磁性材からなる非磁性部１２ｂとは、レーザ溶接等によって結合されている。かかる結合構造によって非磁性部１２ｂは、第一磁性部１２ａと第二磁性部１２ｃの間において磁束が短絡するのを防止している。

第二磁性部１２ｃにおいて非磁性部１２ｂとは反対側の軸方向端部には、円筒状の入口部材１３が固定されている。入口部材１３は、燃料ポンプ（図示しない）から燃料が供給される燃料入口１３ａを形成している。燃料入口１３ａへの供給燃料を濾過して下流側のコアハウジング１２内へ導くために第一実施形態では、入口部材１３の内周側に燃料フィルタ１６が固定されている。

第一磁性部１２ａにおいて非磁性部１２ｂとは反対側の軸方向端部には、磁性材によって円筒状に形成されたノズルホルダ１４を介して、ノズルボディ１５が固定されている。ノズルボディ１５は有底円筒状に形成されており、コアハウジング１２及びノズルホルダ１４と共同して燃料通路１７を内周側に形成している。図２に示すようにノズルボディ１５は、弁座部１５０及びサック部１５２を有している。

弁座部１５０は、軸方向のうち燃料下流側へ向かうに従って一定の縮径率で縮径するテーパ面状の内周面によって、弁座面１５１を形成している。サック部１５２は、弁座面１５１によって燃料通路１７を形成する弁座部１５０の燃料下流側に、隣接している。サック部１５２は、燃料上流側の燃料通路１７へ向かって開口する凹部１５３を、カップ状に形成している。この凹部１５３においてサック室１５４を形成する内面には、当該サック室１５４と連通する噴孔１５５が開口している。図２，３に示すように第一実施形態の噴孔１５５は、ノズルボディ１５の中心軸線１８周りに互いに間隔をあけて複数設けられている。各噴孔１５５の各入口側開口１５６は、中心軸線１８周りの同一仮想円１９上に位置している。また各噴孔１５５は、燃料下流側となる各出口側開口１５７へ向かうに従って凹部１５３の外周側に傾斜している。

図１に示すように固定コア２０は、磁性材によって円筒状に形成されており、コアハウジング１２のうち非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃの内周面に同軸上に固定されている。固定コア２０には、その径方向中央部を軸方向に貫通する貫通孔２０ａが設けられている。燃料入口１３ａから燃料フィルタ１６を経て貫通孔２０ａへ流入する燃料は、その下流側となる可動コア３０側へ向かって当該貫通孔２０ａから流出することとなる。

可動コア３０は、磁性材によって段付円筒状に形成されており、コアハウジング１２の内周側に同軸上に配置されて燃料上流側の固定コア２０と軸方向に対向している。可動コア３０は、コアハウジング１２のうち非磁性部１２ｂの内周壁によって案内されることで、軸方向両側への正確な往復移動が可能となっている。可動コア３０には、その径方向中央部を軸方向に貫通する第一貫通孔３０ａと、軸方向中間部を径方向に貫通して第一貫通孔３０ａに連通する第二貫通孔３０ｂとが、設けられている。固定コア２０の貫通孔２０ａから流出した燃料は、その下流側において可動コア３０の第一貫通孔３０ａへ流入し、第二貫通孔３０ｂからコアハウジング１２内の燃料通路１７へと流出することになる。

弁部材４０は、非磁性材によって横断面が円形のニードル状に形成されており、弁ボディ１１のうち要素１２，１４，１５が内周側に形成する燃料通路１７内に同軸上に配置されている。弁部材４０において燃料上流側の軸方向端部は、可動コア３０の第一貫通孔３０ａの内周面に同軸上に固定されている。また図１，２に示すように、弁部材４０において燃料下流側の軸方向端部は、軸方向のうち燃料下流側へ向かうに従って縮径する当接部４１を形成しており、弁座面１５１に対して当該当接部４１を当接可能に対向させている。弁部材４０は、所定の中心軸線１８に沿った変位によって弁座面１５１に対し当接部４１を離着座させる。こうして、噴孔１５５からの燃料噴射が断続される。具体的には、弁部材４０が当接部４１を弁座面１５１から離座させる開弁作動時には、燃料が燃料通路１７からサック室１５４へ流入して各噴孔１５５から燃焼室へ噴射される。また一方、弁部材４０が当接部４１を弁座面１５１に着座させる閉弁作動時には、各噴孔１５５から燃焼室への燃料噴射が遮断されるのである。

図１に示すように、弾性部材５０は金属製の圧縮コイルスプリングからなり、固定コア２０に設けられた貫通孔２０ａの内周側に同軸上に収容されている。弾性部材５０の一端部は、貫通孔２０ａの内周面に固定されたアジャスティングパイプ２２の軸方向端部に係止されている。弾性部材５０の他端部は、可動コア３０のうち第一貫通孔３０ａの内面に係止されている。かかる係止構造によって弾性部材５０は、それを挟む要素２２，３０間にて圧縮されることによって弾性変形する。したがって、弾性部材５０が弾性変形によって発生する復原力は、弁部材４０と共に可動コア３０を燃料下流側へ付勢する付勢力となる。

駆動部６０は、コイル６１、樹脂ボビン６２、磁性ヨーク６３、コネクタ６４等から構成されている。コイル６１は、樹脂ボビン６２に金属線材を巻回してなり、その外周側に磁性ヨーク６３が配置されている。コイル６１は、コアハウジング１２のうち固定コア２０の外周側となる非磁性部１２ｂ及び第二磁性部１２ｃの外周面に、樹脂ボビン６２を介して同軸上に固定されている。コイル６１は、コネクタ６４に設けられたターミナル６４ａを介して外部の制御回路（図示しない）と電気接続されており、当該制御回路によって通電制御されるようになっている。

ここで、コイル６１が通電によって励磁するときには、磁性ヨーク６３、ノズルホルダ１４、第一磁性部１２ａ、可動コア３０、固定コア２０及び第二磁性部１２ｃが共同して形成する磁気回路に、磁束が流れる。その結果、可動コア３０と固定コア２０との間に、可動コア３０を燃料上流側の固定コア２０へ向かって吸引する磁気吸引力が発生する。また一方、通電の停止によってコイル６１が消磁するときには、上述の磁気回路に磁束が流れなくなるため、可動コア３０と固定コア２０との間において磁気吸引力が消失するのである。

このように構成された燃料噴射弁１０の開弁作動では、コイル６１への通電が開始されることで、磁気吸引力が可動コア３０に作用する。すると、弁部材４０と共に可動コア３０は、弾性部材５０の復原力に抗して固定コア２０側へと移動することで、当該固定コア２０と当接して停止する。その結果、弁座面１５１から当接部４１が離座した状態となるので、各噴孔１５５から燃料が噴射されることとなる。

こうした開弁作動後における燃料噴射弁１０の閉弁作動では、コイル６１への通電が停止されることで、可動コア３０に作用する磁気吸引力が消失する。すると、弁部材４０と共に可動コア３０は、弾性部材５０の復原力による付勢側へと移動することで、当該弁部材４０を弁座面１５１と当接させて停止する。その結果、弁座面１５１に当接部４１が着座した状態となるので、各噴孔１５５からの燃料噴射が停止することとなる。

次に、図２，３に示す凹部１５３近傍の構成を詳細に説明する。凹部１５３の底壁１６０は、弁座面１５１に当接部４１を着座させた弁部材４０に対して、距離をあけて対向するよう形成されている。こうした対向構造によって、当接部４１が弁座面１５１に着座したときの弁部材４０の先端面４２と底壁１６０との間には、各噴孔１５５と連通するサック室１５４が形成される。サック室１５４は、燃料中の混入異物（コンタミネーション）の噛み込みを抑制できるように容積を規定されている。

底壁１６０の底面には、中央面部１６１及びテーパ面部１６２が形成されている。さらに、底面の外周側には、接続面１６８が形成されている。中央面部１６１は、真円状に形成された平坦面であって、中心軸線１８と同軸上に位置している。テーパ面部１６２は、軸方向のうち燃料下流側となる中央面部１６１へ向かうに従って一定の縮径率で縮径するテーパ面状に形成されている。接続面１６８は、燃料下流側ほど縮径率が大きくなる凹形曲面状に形成されており、テーパ面部１６２の外周側と弁座面１５１の内周側とを接続している。

以上の底壁１６０には、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂを含む複数の噴孔１５５が形成されている。第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂは共に、円筒孔形状に形成されている。第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂは、それぞれの中心軸（以下、「噴孔軸線」という）をテーパ面部１６２と交差させた姿勢にて、底壁１６０内を延伸している。各噴孔軸線１５９ａ，１５９ｂは、テーパ面部１６２に対して斜めに交差しており、且つ、入口側開口１５６から出口側開口１５７に向かうに従ってノズルボディ１５の外周側に傾斜している。ここで、図４に示す第一噴孔１５５ａにおいて実質一定に維持されている内径を、基準内径Ｄｎ１とする。同様に、図５に示す第二噴孔１５５ｂにおいて実質一定に維持されている内径を、基準内径Ｄｎ２とする。図４，５に示すように、第一噴孔１５５ａの基準内径Ｄｎ１は、第二噴孔１５５ｂの基準内径Ｄｎ２よりも大きくされている。

さらに、第一噴孔１５５ａの流路長さをＬｎ１とし、第二噴孔１５５ｂの流路長さをＬｎ２とする。第一実施形態では、第一噴孔１５５ａの流路長さＬｎ１は、第二噴孔１５５ｂの流路長さＬｎ２よりも長くされている。こうした構成により、第一噴孔１５５ａにおける流路長さＬｎ１をその基準内径Ｄｎ１によって除算した値（以下「Ｌ/Ｄ値」）は、第二噴孔１５５ｂにおける流路長さＬｎ２をその基準内径Ｄｎ２によって除算したＬ/Ｄ値に揃えられている。

以上の第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの各形状を実現するため、底壁１６０には、各噴孔１５５ａ，１５５ｂと連続するようにして第一拡径孔１６４及び第二拡径孔１６５が形成されている。図２，４，５に示す第一拡径孔１６４及び第二拡径孔１６５は、底壁１６０の外表面側からサック室１５４に向けて形成される座ぐり穴である。

図４の第一拡径孔１６４は、噴孔軸線１５９ａに沿って延伸する円筒孔状に形成されており、第一噴孔１５５ａと同軸上に位置している。こうした形状及び配置によって第一噴孔１５５ａの燃料下流側に設けられた第一拡径孔１６４は、第一噴孔１５５ａをノズルボディ１５の外部に連通させている。第一拡径孔１６４の内径Ｄｅ１は、当該拡径孔１６４の流路面積が第一噴孔１５５ａの流路面積よりも大きくなるよう、第一噴孔１５５ａの基準内径Ｄｎ１よりも大径に規定されている。また第一拡径孔１６４の流路長さＬｅ１は、第一噴孔１５５ａの噴孔軸線１５９ａに沿った底壁１６０の壁厚と、第一噴孔１５５ａの流路長さＬｎ１との差に等しくなるよう規定されており、この流路長さＬｎ１と壁厚との差を補完している。

また、図５の第二拡径孔１６５は、噴孔軸線１５９ｂに沿って延伸する円筒孔状に形成されており、第二噴孔１５５ｂと同軸上に位置している。こうした形状及び配置によって第二噴孔１５５ｂの燃料下流側に設けられた第二拡径孔１６５は、第二噴孔１５５ｂをノズルボディ１５の外部に連通させている。第二拡径孔１６５の内径Ｄｅ２は、当該拡径孔１６５の流路面積が第二噴孔１５５ｂの流路面積よりも大きくなるよう、第二噴孔１５５ｂの基準内径Ｄｎ２よりも大径に規定されている。また第二拡径孔１６５の流路長さＬｅ２は、第二噴孔１５５ｂの噴孔軸線１５９ｂに沿った底壁１６０の壁厚と、第二噴孔１５５ｂの流路長さＬｎ２との差に等しくなるよう規定されており、この流路長さＬｎ２と底壁１６０の壁厚との差を補完している。

次に、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値について、図６に基づいて詳しく説明する。尚、図６において実線を挟んで配置された一対の破線はそれぞれ、ばらつきの上限及び下限の範囲を示している。

図６（Ａ）に示すように、燃料噴射弁１０における噴霧の微粒化特性は、噴孔の流路長さ及び基準内径の比と関連している。具体的には、噴孔におけるＬ/Ｄ値が小さくなるに従って、噴霧の粒径も小さくなる。故に第一実施形態における各噴孔１５５ａ，１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、ばらつきを生じた粒径の上限が所定値を上回らないように規定されている。

加えて図６（Ｂ）に示すように、Ｌ/Ｄ値は、噴孔から噴射される噴霧の収縮率と関連している。この噴霧の収縮率は、数値が小さくなるほど、噴霧が収縮して拡散し難くなっていることを示している。Ｌ/Ｄ値が大きくなるほど噴孔の流路長さが長くなるので、燃料は整流されることとなる。故に噴射された噴霧は、噴孔軸線に沿って飛び易くなる。こうした理由により、噴霧の収縮率は、Ｌ/Ｄ値が大きくなるに従って増加する。しかし、噴霧の収縮率は、Ｌ/Ｄ値が特定の値を超えるとほぼ一定となる。第一実施形態における各噴孔１５５ａ，１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、こうした噴霧収縮率の増加が飽和する１．４５以上に規定されている。

さらに図６（Ｃ）に示すように、Ｌ/Ｄ値は、噴孔から噴射される噴霧の長さと関連している。上述したように、Ｌ/Ｄ値が大きくなるほど、噴孔内を流れる燃料は整流される。そのため、噴射される噴霧の長さは、Ｌ/Ｄ値の増加に伴って、長くなるのである。故に第一実施形態の各噴孔１５５ａ，１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、噴霧長さが所定値を上回らないように、１．８５以下に規定されるのである。ここで、噴霧長さの上限を規定する所定値は、燃焼室を区画するシリンダ壁面及びピストン頂面に噴霧の先端が到達しないような値に設定されている。

ここまで説明した第一実施形態において、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、上述した二つの境界値（１．４５，１．８５）の中間の値である１．６５程度に揃えられている。故に、基準内径Ｄｎ１，Ｄｎ２が互いに異なっていても、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの微粒化特性は、互いに近似し得る。したがって、燃料噴射弁１０は、取り付けられる内燃機関の燃料室に適合した噴霧形状を形成しつつ、各噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射される噴霧についても粒径のばらつきを低減させることができる。

加えて第一実施形態では、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値が共に１．４５を超えているため、各噴孔１５５ａ，１５５ｂ内を流れる燃料に十分な整流作用を生じさせることができる。そのため、各噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射された噴霧は、各噴孔軸線１５９ａ，１５９ｂの向く方向に安定して飛ぶようになる。以上によれば、各噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射される噴霧の変化率は、互いに近似し且つ安定的な値となる。したがって、燃料噴射弁１０は、内燃機関の燃料室に適合した形状の噴霧を安定的に形成できるようになる。

また第一実施形態によれば、第一噴孔１５５ａ及び第二噴孔１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値が共に１．８５以下であるため、各噴孔１５５ａ，１５５ｂ内を流れる燃料が整流されすぎてしまう事態は、回避され得る。故に、各噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射された噴霧の長さは共に、シリンダ壁面及びピストン頂面に付着しないように抑制され得る。したがって、燃料噴射弁１０は、取り付けられる内燃機関の燃料室にいっそう最適な形状の噴霧を形成できるようになる。

さらに第一実施形態では、各流路長さＬｎ１，Ｌｎ２と底壁１６０の壁厚との差が各拡径孔１６４，１６５によって補完されている。故に、底壁１６０の壁厚が一定であっても、各噴孔１５５ａ，１５５ｂにおける各Ｌ/Ｄ値が最適化されるように、各流路長さＬｎ１，Ｌｎ２は規定され得る。このように、各拡径孔１６４，１６５を設けて各流路長さＬｎ１，Ｌｎ２を調整する構成は、各噴孔１５５ａ，１５５ｂの各Ｌ/Ｄ値を最適化させる燃料噴射弁１０に特に好適なのである。

また加えて第一実施形態では、各拡径孔１６４，１６５が各噴孔１５５ａ，１５５ｂの燃料下流側に形成されているので、各噴孔１５５ａ，１５５ｂに流入しようとする燃料の流れが拡径孔１６４，１６５内にて乱される事態は、回避され得る。以上によれば、サック室１５４内の燃料を各噴孔１５５ａ，１５５ｂに円滑に流入させることができるので、これらの噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射される噴霧の形状をいっそう安定化させることができる。

さらに加えて第一実施形態では、各拡径孔１６４，１６５が各噴孔１５５ａ，１５５ｂと同軸上に配置されているので、各噴孔１５５ａ，１５５ｂから噴射された噴霧は、各拡径孔１６４，１６５の内周壁面に当たることなく飛散し得る。故に、各拡径孔１６４，１６５を形成したことに起因して噴霧の形状が乱される事態は、回避される。

尚、第一実施形態において、底壁１６０が特許請求の範囲に記載の「噴孔壁」に相当する。

（第二実施形態）
図７〜９に示す本発明の第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態によるノズルボディ２１５の底壁２６０には、第一実施形態の各噴孔１５５ａ，１５５ｂ（図２参照）に相当する、第一噴孔２５５ａ及び第二噴孔２５５ｂが形成されている。以下の説明では、底壁２６０のうちで、第一噴孔２５５ａを貫通させている領域を第一領域２６０ａとし、第二噴孔２５５ｂを貫通させている領域を第二領域２６０ｂとする。第二実施形態でも、第一噴孔２５５ａのＬ/Ｄ値（＝Ｌｎ２０１／Ｄｎ２０１）と第二噴孔２５５ｂのＬ/Ｄ値（＝Ｌｎ２０２／Ｄｎ２０２）とは、互いに揃えられており、第一実施形態と同様に例えば１．６５程度に設定されている。

一方、第一実施形態の第一拡径孔１６４及び第二拡径孔１６５（図２参照）に相当する構成が底壁２６０からは省略されている。第二実施形態では、第一噴孔２５５ａ及び第二噴孔２５５ｂの各流路長さＬｎ２０１，Ｌｎ２０２を実現するために、第一領域２６０ａ及び第二領域２６０ｂの壁厚が、それぞれ各流路長さＬｎ２０１，Ｌｎ２０２に対応するよう規定されている。このように互いに異なる第一領域２６０ａ及び第二領域２６０ｂの各壁厚ｔ１，ｔ２は、実質一定の壁厚に成形されたノズルボディ２１５につき、その外表面を削ることによって調整されている。具体的には、図８，９に示すように、第一領域２６０ａを形成するためにノズルボディ２１５を削る厚さｔｃ１よりも、第二領域２６０ｂを形成するためにノズルボディ２１５を削る厚さｔｃ２が大きくされている。こうした切削工程によって、互いに異なる流路長さＬｎ２０１，Ｌｎ２０２とされた各噴孔２５５ａ，２５５ｂが実現されている。尚、上述の各壁厚ｔ１，ｔ２及び各切削厚さｔｃ１，ｔｃ２は、各噴孔軸線２５９ａ，２５９ｂに沿って規定されている。

ここまで説明した第二実施形態においても、第一噴孔２５５ａ及び第二噴孔２５５ｂの各Ｌ/Ｄ値を所定の範囲内にて揃えることにより、第一実施形態と同様の効果を奏することとなる。したがって、各噴孔２５５ａ，２５５ｂの基準内径Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２が互いに異なっていても、これらから噴射される噴霧の特性を互いに近似させることが可能になる。

加えて第二実施形態のように、各噴孔２５５ａ，２５５ｂを貫通させている第一領域２６０ａ及び第二領域２６０ｂの壁厚ｔ１，ｔ２を異ならせることによって、各流路長さＬｎ２０１，Ｌｎ２０２の違いが実現されていてもよい。こうした構成であれば、各Ｌ/Ｄ値を最適化した構成の実現性は、いっそう向上する。尚、第二実施形態では、底壁２６０が特許請求の範囲に記載の「噴孔壁」に相当する。

（第三実施形態）
図１０，１１に示す本発明の第三実施形態は、第一実施形態の別の変形例である。第三実施形態の底壁３６０には、第一噴孔３５５ａ及び第一拡径孔３６４よりなる貫通孔と、第二噴孔３５５ｂ及び第二拡径孔３６５よりなる貫通孔とが形成されている。第一噴孔３５５ａ及び第二噴孔３５５ｂは、燃料上流側となる入口側開口３５６から燃料下流側となる出口側開口３５７に向かうに従って、それぞれの基準内径Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２から拡径するテーパ孔形状に形成されている。第三実施形態においても、第一噴孔３５５ａのＬ/Ｄ値（＝Ｌｎ３０１／Ｄｎ３０１）と第二噴孔３５５ｂのＬ/Ｄ値（＝Ｌｎ３０２／Ｄｎ３０２）とは、互いに揃えられている。

一方、第一拡径孔３６４及び第二拡径孔３６５は、第一実施形態の各拡径孔１６４，１６５（図４参照）に相当し、各噴孔３５５ａ，３５５ｂの各噴孔軸線３５９ａ，３５９ｂ上に同軸配置されている。各拡径孔３６４，３６５の各内径Ｄｅ３０１，Ｄｅ３０２は、各噴孔３５５ａ，３５５ｂの各基準内径Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２よりも大径とされている。第一拡径孔３６４の流路長さＬｅ３０１は、第一噴孔３５５ａの流路長さＬｎ３０１と底壁３６０の壁厚との差を補完している。同様に、第二拡径孔３６５の流路長さＬｅ３０２は、第二噴孔３５５ｂの流路長さＬｎ３０２と底壁３６０の壁厚との差を補完している。

次に、第三実施形態の各噴孔３５５ａ，３５５ｂのようなテーパ孔形状の噴孔におけるＬ/Ｄ値について、以下、図１２に基づいて詳しく説明する。

図１２（Ａ）に示すように、噴孔がテーパ孔形状であっても、噴霧の微粒化特性は、Ｌ/Ｄ値と関連している。テーパ孔形状における噴霧の粒径は、Ｌ/Ｄ値が小さくなるに伴って一旦小さくなる。しかし、特定の変曲点（Ｌ/Ｄ値＝２．５程度）よりもＬ/Ｄ値が小さくなると、噴霧の粒径は、次第に大きくなる。これは、流路長さが短いために、液膜化した噴霧領域が形成され難くなったためだと推定される。詳しく説明すると、燃料を微粒化させるためには、噴霧の外周部分に燃料を液膜化させた領域を形成する必要がある。しかし、流路長さが短くなると、燃料の流れは、内径の変化する噴孔の内周壁面に沿い難くなる。そのため、液膜化した噴霧領域が形成され難くなり、噴霧の粒径が大きくなるのである。第三実施形態における各噴孔３５５ａ，３５５ｂの各Ｌ/Ｄ値の範囲は、極小値を示す上述のＬ/Ｄ値を挟むようにして規定される。

図１２（Ｂ）に示すように、噴孔がテーパ孔形状であっても、Ｌ/Ｄ値は、噴孔から噴射される噴霧の収縮率と関連している。テーパ孔形状における噴霧の収縮率は、第一実施形態と同様に、Ｌ/Ｄ値が特定の値を超えるとほぼ一定となる。第三実施形態における各噴孔３５５ａ，３５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、こうした噴霧収縮率の増加が飽和する２．０以上に規定される。

図１２（Ｃ）に示すように、噴孔がテーパ孔形状である場合のＬ/Ｄ値に対する噴霧の長さの変化率は、噴孔が円筒孔形状である場合と比較して、小さくなる。故に、Ｌ/Ｄ値を増加させても、噴霧長さは、この噴霧長さの上限を規定した所定値を上回り難い。そのため、第三実施形態の各噴孔３５５ａ，３５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、図１２（Ａ）に示す極小値を図１２（Ｂ）に示す下限値と共に中央に挟むようにして、例えば３．０に規定される。

ここまで説明した第三実施形態において、第一噴孔３５５ａ及び第二噴孔３５５ｂの各Ｌ/Ｄ値は、上述した二つの境界値（２．０，３．０）の中間の値であって、最も噴霧の粒径の小さくなる例えば２．５程度に揃えられている。こうして、第一噴孔３５５ａ及び第二噴孔３５５ｂの各Ｌ/Ｄ値を所定の範囲内にて揃えることにより、第一実施形態と同様の効果を奏することとなる。したがって、各噴孔３５５ａ，３５５ｂの基準内径Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２が互いに異なっていても、これらから噴射される噴霧の特性を互いに近似させることが可能になる。尚、第三実施形態では、底壁３６０が特許請求の範囲に記載の「噴孔壁」に相当する。

（他の実施形態）
以上、本発明による複数の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。

上記実施形態では、基準内径の異なる二つの噴孔について、それぞれのＬ/Ｄ値が揃えられていた。しかし、三つ以上の基準内径の異なる噴孔が、それぞれのＬ/Ｄ値を揃えられていてもよい。加えて、各噴孔の各Ｌ/Ｄ値は、厳密に同一にされていなくてもよく、噴霧の特性を近似させ得る程度に互いに揃えられていればよい。また、ノズルボディに形成された全ての噴孔のＬ/Ｄ値が揃えられることが望ましいものの、一部の噴孔のＬ/Ｄ値が、他の噴孔のＬ/Ｄ値と不揃いであってもよい。

上記実施形態では、各Ｌ/Ｄ値は、噴孔の形状に基づいて規定された上限値及び下限値の範囲内において規定されていた。しかし、各噴孔の各Ｌ/Ｄ値は、上限値及び下限値の範囲外において、互いに揃えられていてもよい。さらに、各噴孔の各Ｌ/Ｄ値は、上限値及び下限値の範囲内において、互いに異なる値に規定されていてもよい。

上記実施形態において、複数の噴孔は、同一仮想円１９（図３参照）に沿って配列されていたが、複数の噴孔の入口側開口を設ける位置は、要求される噴霧の形状に応じて適宜変更されてよい。例えば、大径の第一噴孔の内周側に小径の第二噴孔が配置されていてもよい。又は、こうした第一噴孔及び第二噴孔が周方向に交互に配列されていてもよい。また、個々の噴孔の形状は、互いに相似形状に形成されていれば、適宜変更されてよい。例えば、第三実施形態のようなテーパ孔状の噴孔において、その内壁面のテーパ角度は適宜変更されてよい。具体的には、入口側開口から出口側開口に向かうに従って縮径するテーパ孔形状に噴孔が形成されていてもよい。加えて、各噴孔の横断面の形状は、真円形状でなくてもよく、楕円形状等であってもよい。

上記第一，第三実施形態において、拡径孔の軸方向は、噴孔軸線と同じ方向に向けられていた。しかし、拡径孔の軸方向は、噴孔軸線に対し交差していてもよい。また、拡径孔の中心は、噴孔軸線上からずれて位置していてもよい。さらに、拡径孔は、上述したような円筒孔形状に限定されず、燃料下流側に向かうに従って拡径されるテーパ孔形状、又はノズルボディの外表面を窪ませてなる半球形状等であってもよい。また、拡径孔は、噴孔の燃料下流側ではなく、噴孔の燃料上流側にサック室と連通するような形態で設けられていてもよい。

上記第二実施形態では、ノズルボディの外表面を削る切削厚さを領域毎に変更することによって、流路長さの異なる噴孔が実現されていた。こうした構成であれば、噴孔と拡径孔との間に径方向の段差面が形成されない。そのため、段差面の外周部分にデポジットが堆積する事態は、回避され得る。このように、ノズルホディにおいて第一領域の壁厚と第二領域の壁厚との間に差を設ける方法は、上述のような切削に限定されない。例えば、ノズルボディの成形時に、第一領域と第二領域との壁厚の差が既に設けられていてもよい。さらに、第一領域における切削前の壁厚が第一噴孔の流路長さに既に対応していれば、第一領域及び第二領域のうちで第二領域のみが切削によって形成されてもよい。

１０ 燃料噴射弁、１５５ 噴孔、１５５ａ，２５５ａ，３５５ａ 第一噴孔、１５５ｂ，２５５ｂ，３５５ｂ 第二噴孔、１６０，２６０，３６０ 底壁（噴孔壁）、１６４，３６４ 第一拡径孔、１６５，３６５ 第二拡径孔、２６０ａ 第一領域、２６０ｂ 第二領域、Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２，Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２ 噴孔の基準内径、Ｌｎ１，Ｌｎ２，Ｌｎ２０１，Ｌｎ２０２，Ｌｎ３０１，Ｌｎ３０２ 噴孔の流路長さ、Ｌｅ１，Ｌｅ２，Ｌｅ３０１，Ｌｅ３０２ 拡径孔の流路長さ

Claims (9)

1. 内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔（１５５）から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   前記複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２，Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２）が互いに異なる第一噴孔（１５５ａ，２５５ａ，３５５ａ）及び第二噴孔（１５５ｂ，２５５ｂ，３５５ｂ）を含み、
   前記第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ１，Ｌｎ２０１，Ｌｎ３０１）を前記第一噴孔の基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２０１，Ｄｎ３０１）によって除算した値は、前記第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ２，Ｌｎ２０２，Ｌｎ３０２）を前記第二噴孔の基準内径（Ｄｎ２，Ｄｎ２０２，Ｄｎ３０２）によって除算した値に揃えられることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔（１５５）から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   前記複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２，Ｄｎ２０１，Ｄｎ２０２）が互いにに異なる第一噴孔（１５５ａ，２５５ａ）及び第二噴孔（１５５ｂ，２５５ｂ）を含み、
   前記第一噴孔及び前記第二噴孔は、各前記基準内径を維持しつつ延伸する筒孔形状であり、
   前記第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ１，Ｌｎ２０１）を前記第一噴孔の基準内径（Ｄｎ１，Ｄｎ２０１）によって除算した値、及び前記第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ２，Ｌｎ２０２）を前記第二噴孔の基準内径（Ｄｎ２，Ｄｎ２０２）によって除算した値は共に、１．４５以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 前記第一噴孔の流路長さを前記第一噴孔の基準内径によって除算した値、及び前記第二噴孔の流路長さを前記第二噴孔の基準内径によって除算した値は共に、１．８５以下であることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 内燃機関に設けられた燃焼室内へ向けて複数の噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   前記複数の噴孔は、基準となる基準内径（Ｄｎ３０１，Ｄｎ３０２）が互いにに異なる第一噴孔（３５５ａ）及び第二噴孔（３５５ｂ）を含み、
   前記第一噴孔及び前記第二噴孔は、燃料上流側から燃料下流側に向かうに従って各前記基準内径から拡径するテーパ孔形状であり、
   前記第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ３０１）を前記第一噴孔の基準内径（Ｄｎ３０１）によって除算した値、及び前記第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ３０２）を前記第二噴孔の基準内径（Ｄｎ３０２）によって除算した値は共に、２．０以上であることを特徴とする燃料噴射弁。
5. 前記第一噴孔の流路長さを前記第一噴孔の基準内径によって除算した値は、前記第二噴孔の流路長さを前記第二噴孔の基準内径によって除算した値に揃えられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
6. 前記複数の噴孔が形成される噴孔壁（１６０，３６０）、を備える燃料噴射弁であって、
   前記噴孔壁は、
   前記第一噴孔と連続しつつ前記噴孔壁を貫通し、前記第一噴孔よりも流路面積を大きくされ、前記第一噴孔の流路長さと前記噴孔壁の壁厚との差を補完するように流路長さ（Ｌｅ１，Ｌｅ３０１）を規定される第一拡径孔（１６４，３６４）と、
   前記第二噴孔と連続しつつ前記噴孔壁を貫通し、前記第二噴孔よりも流路面積を大きくされ、前記第二噴孔の流路長さと前記噴孔壁の壁厚との差を補完するように流路長さ（Ｌｅ２，Ｌｅ３０２）を規定される第二拡径孔（１６５，３６５）と、を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
7. 前記第一拡径孔は、前記第一噴孔の燃料下流側に形成され、
   前記第二拡径孔は、前記第二噴孔の燃料下流側に形成されることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射弁。
8. 前記第一拡径孔及び前記第二拡径孔は共に筒孔形状であり、
   前記第一拡径孔は、前記第一噴孔と同軸上に位置し、
   前記第二拡径孔は、前記第二噴孔と同軸上に位置することを特徴とする請求項６又は７に記載の燃料噴射弁。
9. 前記第一噴孔を貫通させる第一領域（２６０ａ）及び前記第二噴孔を貫通させる第二領域（２６０ｂ）を有する噴孔壁（２６０）、を備える燃料噴射弁であって、
   前記第一領域の壁厚（ｔ１）及び前記第二領域の壁厚（ｔ２）は、それぞれ前記第一噴孔の流路長さ（Ｌｎ２０１）及び前記第二噴孔の流路長さ（Ｌｎ２０２）に対応するよう規定されることにより、互いに異なることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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