JP2020105991A - 液体噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、簡易な構造で、噴射方向が噴孔ごとに異なる場合に、液体を噴射する液体噴射弁の先端へ付着する液体の量を低減することができる液体噴射弁を提供することである。【解決手段】本実施例の液体噴射弁は、弁体２０１が当接する弁座面３０４の当接部（シート部）３０４ａよりも下流側に形成された複数の燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂを備える。複数の燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂは弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂとのなす角度（噴孔角）が異なる少なくとも２つのグループに分けられる。燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂは、噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂと弁座面３０４との交点５０３Ａ，５０３Ｂにおいて弁座面３０４に接する接平面５０１Ａ，５０１Ｂに対する噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂの交差角度５０２Ａ，５０２Ｂが最も垂直に近づく位置に配置される。【選択図】図３

Description

本発明は、液体を噴射する液体噴射弁に関する。

自動車における燃料噴射装置や、プラント等で用いられるスプレーノズルなどにおいて、噴射する液体のノズルの先端への付着に起因する錆、漏電、固化などのリスクのために、液体噴霧のノズルへの付着量を低減することが要求されている。たとえば、自動車におけるガソリンエンジンでは、燃料が噴射装置先端に付着すると、粒子状物質（Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｍａｔｔｅｒ：ＰＭ）などが発生することが知られている。

これに対し、特開２０１５−２５４０６号公報（特許文献１）では、フラット面部とテーパ面部の境界に噴孔を配置することで、噴孔近傍への燃料の付着を抑制し、耐デポジット性を向上させた燃料噴射弁が開示されている。具体的には、特許文献１の要約に下記構成が開示されている。燃料噴射弁は、燃料下流側に向かって縮径するテーパ面状の弁座面により燃料通路を形成する弁座部と、燃料上流側へ向かって開口する凹部により、噴孔と連通するサック室を形成するサック部と、弁座面に対して離着座する弁部材とを備えている。凹部において弁座面に着座した弁部材と距離を開けて対向する底面は、中央側へ向かって縮径するテーパ面状に形成されたテーパ面部と、テーパ面部の外縁と連続する平坦面状に形成されたフラット面部とを有している。噴孔は、テーパ面部とフラット面部と境界と重なる位置に入口開口面を開口させている。

特開２０１５−２５４０６号公報

特許文献１には、燃料噴射弁の先端への燃料付着を抑制する燃料噴射弁の形状に関する技術が記載されている。一方で、噴射方向が噴孔ごとに異なる場合の最適な構成については明記されていない。

本発明の目的は、簡易な構造で、噴射方向が噴孔ごとに異なる場合に、液体を噴射する液体噴射弁の先端へ付着する液体の量を低減することができる液体噴射弁を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の噴射弁は、
弁体と、前記弁体が当接する当接部を含む弁座面が形成されたシート部材と、前記当接部よりも下流側に形成された複数の燃料噴孔とを備え、液体を噴霧状に噴射する液体噴射弁において、
前記複数の燃料噴孔は、弁体中心軸と噴孔中心軸とのなす角度が異なる少なくとも２つのグループに分けられ、
前記複数の燃料噴孔は、前記噴孔中心軸と前記弁座面との交点において前記弁座面に接する接平面に対する前記噴孔中心軸の交差角度が最も垂直に近づく位置に配置される。

本発明によれば、噴孔内の剥離を低減し、噴霧の安定性を高めることで、液体噴射弁の先端に付着する液体量を低減することが可能な液体噴射弁を提供できる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例に係る内燃機関の構成を示す概略図である。 本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の断面を示す図であり、燃料噴射弁の中心軸線に平行で且つこの中心軸線を含む断面図である。 図２の燃料噴孔部（Ａ部）の構成について、本発明の第１実施例に係る構成を示す拡大断面図である。 図３の燃料噴孔部の構成について、図３の右側の一つの燃料噴孔の構成を示す拡大断面図である。 図３の燃料噴孔部の構成について、図３の左側の一つの燃料噴孔の構成を示す拡大断面図である。 図２の噴孔部（Ａ部）の構成について、本発明の第１実施例に係るシート面形状を示す拡大断面図である。 図４の燃料噴孔部の構成について、燃料噴孔の位置を変更した場合の拡大断面図である。 図５の燃料噴孔部の構成について、燃料噴孔の位置を変更した場合の拡大断面図である。 図３の燃料噴孔部の構成について、燃料噴孔の入口開口面を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な仮想平面に投影した図である。 図２の噴孔部（Ａ部）の構成について、本発明の第２実施例に係るシート面形状を示す拡大断面図である。 図１０に示すシート面に形成した一つの噴孔の拡大断面図である。 図１０に示すシート面に形成した別の噴孔の拡大断面図である。 図２の燃料噴孔部（Ａ部）の構成について、本発明の第３実施例に係る燃料噴孔の構成を示す拡大断面図である。

以下、本発明に係る実施例を説明する。

［実施例１］
本発明の第１の実施例に係る内燃機関および燃料噴射弁について、図１及び図２を用いて以下説明する。本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に限らず、燃料以外の液体を噴霧状に噴射する液体噴射弁に適用することができる。

図１は、筒内噴射式エンジンの構成の概要を示しており、図１を用いて筒内噴射式エンジンの基本的な動作を説明する。図１には、燃料噴射弁１１９の中心軸線を符号１１９ａで示している。燃料噴射弁１１９ａの燃料供給孔２１２が設けられた側の端部を基端部と呼び、後述する燃料噴孔３０１（図３参）が設けられた側の端部を先端部と呼んで説明する。また以下の説明において、上下方向を指定して説明する場合があるが、この上下方向は図１の図上における上下方向に基づいており、燃料噴射弁１１９ａの実装状態における上下方向とは必ずしも一致するものではない。

図１において、シリンダヘッド１０１と、シリンダブロック１０２と、シリンダブロック１０２に挿入されたピストン１０３とにより燃焼室１０４が形成され、燃料室１０４に向けて吸気管１０５及び排気管１０６がそれぞれ接続されている。吸気管１０５の燃料室１０４への開口部には吸気弁１０７が、排気管１０６の燃料室１０４への開口部には排気弁１０８がそれぞれ設けられ、吸気弁１０７及び排気弁１０８はカム動作方式により開閉するように動作する。

ピストン１０３はコンロッド１１４を介してクランク軸１１５と連結されており、クランク軸１１５の外周部に配設されたクランク角センサ１１６によりエンジン回転数を検知できる。回転数の値はＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）１１８に送られる。クランク軸１１５には図示しないセルモータが連結され、エンジン始動時にはセルモータによりクランク軸１１５を回転させ始動することができる。シリンダブロック１０２には水温センサ１１７が備えられ、図示しないエンジン冷却水の温度を検知できる。エンジン冷却水の温度はＥＣＵ１１８に送られる。

図１は１気筒のみを示しているが、エンジンには複数の気筒が設けられ、吸気管１０５の上流には図示しないコレクタが備えられ、気筒ごとに空気を分配する。コレクタの上流には図示しないエアフローセンサとスロットル弁が備えられ、燃料室１０４に吸入される空気量をスロットル弁の開度によって調節できる。

燃料は燃料タンク１０９に貯蔵され、フィードポンプ１１０によって高圧燃料ポンプ１１１に送られる。フィードポンプ１１０は燃料を０．３ＭＰａ程度まで昇圧して高圧燃料ポンプ１１１に送る。高圧燃料ポンプ１１１により昇圧された燃料はコモンレール１１２に送られる。高圧燃料ポンプ１１１は燃料を３０ＭＰａ程度まで昇圧してコモンレール１１２に送る。コモンレール１１２には燃圧センサ１１３が設けられ、燃料圧力（燃圧）を検知する。燃圧の値はＥＣＵ１１８に送られる。

図２は、本発明に係る燃料噴射弁の例として、電磁式燃料噴射弁の例を示している。図２を用いて噴射装置の基本的な動作を説明する。

図２において、燃料は燃料供給口２１２から供給され、燃料噴射弁１１９の内部に供給される。図２に示す電磁式燃料噴射弁１１９は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル２０８に通電がないときには、弁体２０１がスプリング２１０によって付勢され、ノズル体２０４に溶接などで接合されたシート部材２０２に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用燃料噴射弁では、供給される燃料圧力がおよそ１０ＭＰａから５０ＭＰａの範囲に調整される。コネクタ２１１を介してコイル２０８に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成する固定コア２０７、ヨーク２０９及びアンカー（可動コア）２０６に磁束密度を生じて、空隙のある固定コア２０７とアンカー２０６との間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング２１０の付勢力と前述の燃料圧力とによる、弁体２０１を閉弁方向に付勢する力よりも大きくなると、弁体２０１はガイド部材２０３及び弁体ガイド２０５にガイドされながらアンカー２０６によって固定コア２０７側にリフトされ、開弁状態となる。弁体２０１が開弁状態となると、シート部材２０２と弁体２０１との間に隙間が生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換され、燃料噴射弁１１９の先端部に空いた燃料噴孔に至り噴射される。

次に、弁体２０１の詳細形状について図３を用いて説明する。図３は、燃料噴射弁１１９の先端部（燃料噴孔部）の拡大断面図であり、燃料噴孔部はシート部材２０２及び弁体２０１などから構成されている。以下、燃料噴孔３０１の配置に関する説明は、特段の説明がない場合、燃料噴孔３０１の入口開口（弁座面３０４に形成される開口）に関する。

シート部材２０２は、弁座面３０４と、複数の燃料噴孔３０１とを有する。弁座面３０４及び弁体２０１は弁体中心軸３０５を中心に軸対称に延在している。本実施例では、弁座面３０４は弁体２０１と弁座面３０４とが接触するシート部３０４ａと、燃料噴孔３０１の入口開口面とが形成される面である。以下、弁座面３０４を燃料噴孔形成面と呼んで説明する場合もある。

なお本実施例では、弁体中心軸３０５は図１の中心軸線１１９ａと一致している。図３では、燃料噴孔３０１として、２つの燃料噴孔３１０Ａ，３０１Ｂを示しているが、本実施例では後述すように６つの燃料噴孔３０１Ａ〜３０１Ｄが設けられている。なお、燃料噴孔３０１の数は６個に限定される訳ではなく、複数の燃料噴孔３０１が設けられていればよい。

弁体２０１がリフトしていないとき、弁体２０１はシート部材２０２の弁座面３０４に線接触し、燃料の流れは遮断される。弁体２０１があるリフト量に設定されたとき、燃料は、シート部材２０２と弁体２０１との隙間を通り、燃料噴孔３０１から噴射される。燃料の一部は燃料噴孔３０１より先端側のサック室３０２に回りこみ、燃料噴孔３０１に流入する。燃料噴孔３０１は、燃料を噴射する方向により、燃料噴孔３０１の中心軸（噴孔中心軸）３０３と弁体中心軸３０５との間に所定の角度３０６を有する。角度３０６は燃料の噴射方向を制御するために、各燃料噴孔ごとに異なる値を取り得る。本実施例では、角度３０６Ａが角度３０６Ｂより大きくなるように設定されている。また、角度３０６を噴孔角と呼ぶ。噴孔角３０６は、弁体中心軸３０５（または中心軸線１１９ａ）に対する噴孔中心軸３０３の傾き角である。

ここで、噴孔中心軸３０３Ａと弁座面３０４との交点５０３Ａと、噴孔中心軸３０３Ｂと弁座面３０４との交点５０３Ｂを考える。弁座面３０４は弁体中心軸３０５を中心軸とする軸対称な曲面で構成されている。本実施例では、交点５０３Ａでの弁座面３０４の接平面５０１Ａは、噴孔中心軸３０３Ａと垂直に交わるようにする。この場合、噴孔中心軸３０３Ａは弁座面３０４と接平面５０１Ａとの接点（すなわち交点５０３Ａ）を通る。ただし、弁座面３０４の形状や噴孔中心軸３０３の形状、その他の制約により適当な位置で垂直に交わることができない場合、噴孔中心軸と弁座面（側内壁）の接平面とが最も垂直に近づく位置に配置するとよい。交点５０３Ａと同様に、交点５０３Ｂでの弁座面３０４の接平面５０１Ｂは、噴孔中心軸３０３Ｂと垂直に交わるようにする。この場合、噴孔中心軸３０３Ｂは弁座面３０４と接平面５０１Ｂとの接点（すなわち交点５０３Ｂ）を通る。噴孔中心軸３０３Ａと接平面５０１Ａのなす角５０２Ａと、噴孔中心軸３０３Ｂと接平面５０１Ｂとのなす角５０２Ｂは９０°になるようにする。

このとき、角度３０６Ａと角度３０６Ｂが異なるため、交点５０３Ａと弁体中心軸３０５との距離５０４Ａと、交点５０３Ｂと弁体中心軸３０５との距離５０４Ｂとは異なる。本実施例では、角度３０６Ａ＞角度３０６Ｂであり、距離５０４Ａ＞距離５０４Ｂとなる。ただし、本発明は５０４Ａ＞５０４Ｂの関係を常に必要とするものではなく、５０４Ａ＜５０４Ｂの関係となる構成でもよいし、５０４Ａ＝５０４Ｂとなる構成でもよい。３０６Ａ＜３０６Ｂの関係があるとき、距離５０４Ａ＜距離５０４Ｂとなり、３０６Ａ＝３０６Ｂの関係があるとき、距離５０４Ａ＝距離５０４Ｂとなる。

燃料噴孔３０１への燃料の流れ込みについて図４を用いて説明する。図４は噴孔３０１Ｂの拡大図であり、噴孔３０１Ｂへの燃料の流れ込みについて説明する。

弁体２０１があるリフト量に設定されたとき、燃料は、シート部材２０２と弁体２０１との隙間を通り、経路４２０Ｂを通って燃料噴孔３０１Ｂから噴射される。燃料の一部は燃料噴孔３０１Ｂより先端側のサック室３０２に回りこみ、経路４２１Ｂを通って噴孔３０１Ｂに流入する。本実施例では、弁座面３０４は交点５０３Ｂにおいて弁体２０１側から見て凹曲面になっており、噴孔中心軸３０３Ｂと弁座面３０４とは交点５０３Ｂで垂直に交わる。このとき、燃料噴孔３０１Ｂの上流側縁部５０５Ｂと、燃料噴孔３０１Ｂの下流側縁部５０６Ｂとにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｂの内壁面との間に構成される角度５０７Ｂ，５０８Ｂは、どちらも直角あるいは鈍角になる。

本実施例では、燃料噴孔３０１の縁部を鈍角にすることで、燃料噴孔３０１内における内壁面からの燃料流れの剥離を低減できる。燃料噴孔３０１内での燃料流れの剥離を低減すると、噴霧の安定性を高めることができ、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

図５は燃料噴孔３０１Ａの拡大図である。図５を用いて燃料噴孔３０１Ａへの燃料の流れ込みについて説明する。

弁体２０１があるリフト量に設定されたとき、燃料は、シート部材２０２と弁体２０１との隙間を通り、経路４２０Ａを通って燃料噴孔３０１Ａから噴射される。燃料の一部は燃料噴孔３０１Ａより先端側のサック室３０２に回りこみ、経路４２１Ａを通って噴孔３０１Ａに流入する。

燃料噴孔３０１Ａにおいても、噴孔３０１Ｂと同様に、噴孔中心軸３０３Ａと弁座面３０４の接平面５０１Ａとが垂直に交わる点５０３Ａを噴孔中心軸３０３Ａが通るように噴孔を穿孔する。このとき、上流側縁部５０５Ａと、下流側縁部５０６Ａとにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ａの内壁面との間に構成される角度５０７Ａ，５０８Ａは、どちらも直角あるいは鈍角になる。そのため、本実施例では、燃料噴孔３０１Ａ内の燃料剥離を低減でき、噴霧の安定性を高め、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

この場合、噴孔角３０６Ａは３０６Ｂに対して大きいため、交点５０３Ａは、交点５０３Ｂよりも上流側、すなわち弁座面３０４と弁体２０１とが当接する当接部（シート部）３０４ａ側に位置する（図３参照）。このように、本実施例では、噴孔角が異なる複数の燃料噴孔３０１を有する燃料噴射弁１１９において、弁座面３０４を弁体中心軸３０５に対して軸対称な曲面で構成し、全ての燃料噴孔３０１の縁部（上流側縁部５０５Ａ及び下流側縁部５０６Ａ）を直角あるいは鈍角にすることができる。その結果、本実施例では、燃料噴孔３０１内の燃料剥離を低減でき、噴霧の安定性を高め、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。すなわち、複数の燃料噴孔３０１は弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角度（噴孔角）が異なる少なくとも２つのグループに分けられる。これにより、任意の方向に噴霧を形成したい場合にも、各燃料噴孔３０１の縁部（上流側縁部及び下流側縁部）を鈍角にすることができる。

図４及び図５に示すように、本実施例の液体噴射弁（燃料噴射弁１１９）は、弁体２０１と、弁体２０１が当接する当接部（シート部）３０４ａを含む弁座面３０４が形成されたシート部材２０２と、当接部３０４ａよりも下流側に形成された複数の燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂとを備え、液体を噴霧状に噴射する液体噴射弁１１９において、複数の燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂは弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂとのなす角度（噴孔角）が異なる少なくとも２つのグループに分けられ、複数の燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂは、燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂの噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂと弁座面３０４との交点５０３Ａ，５０３Ｂにおいて弁座面３０４に接する接平面５０１Ａ，５０１Ｂに対する噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂの交差角度５０２Ａ，５０２Ｂが最も垂直に近づく位置に配置される。この場合、シート部材２０２に形成された全ての燃料噴孔３０１が、燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｂのように、噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂと弁座面３０４との交点５０３Ａ，５０３Ｂにおいて弁座面３０４に接する接平面５０１Ａ，５０１Ｂに対する噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂの交差角度５０２Ａ，５０２Ｂが最も垂直に近づく位置に配置されるとよい。さらに、交差角度５０２Ａ，５０２Ｂは９０度であることが望ましく、すべての燃料噴孔３０１において交差角度が９０度であることが望ましい。
これにより、燃料噴孔３０１の縁部において、弁座面３０４と燃料噴孔３０１の内壁面との間に構成される角度（図４の５０７Ｂ，５０８Ｂ参照）を鈍角にすることができる。燃料噴孔３０１の縁部を鈍角にすることで、燃料噴孔３０１内における内壁面からの燃料流れの剥離を低減できる。燃料噴孔３０１内での燃料流れの剥離を低減すると、噴霧の安定性を高めることができ、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

図６は、本実施例に係る弁座面の形状の一例を示す。なお、図６では燃料噴孔３０１は記載していない。

本実施例では、半径（曲率半径）Ｒ１の凹曲面部３０４ｂと凹曲面部３０４ｂになめらかに接続するテーパ面部３０４ｃを弁座面３０４に設ける。また、半径Ｒ１の凹曲面部３０４ｂは弁体２０１側から見て凹面を成すように形成される。半径Ｒ１は、燃料噴孔３０１の噴孔径に対して大きくなるように設定するとよい。このように設定することで、噴孔角が燃料噴孔ごとに異なっていても、それぞれの噴孔中心軸３０３に垂直な接平面を設けることができる。すなわち、弁座面３０４は、燃料噴孔３０１の直径よりも大きな半径（曲率半径）Ｒ１で構成される凹曲面部３０４ｂを有し、燃料噴孔３０１は弁座面３０４に穿孔される。これにより、任意の方向に噴霧を形成したい場合にも、異なる噴孔角に形成された各燃料噴孔３０１の縁部（上流側縁部及び下流側縁部）を直角あるいは鈍角にすることができ、燃料噴孔３０１内の燃料剥離を低減することができる。その結果、噴霧の安定性を高め、液滴の噴射弁への付着を抑制することができる。ただし、本実施例において凹曲面部３０４ｂの曲線は必ずしも半径Ｒ１の円で構成される必要はなく、類似する凹曲面であればよい。

図７及び図８を用いて、弁座面３０４の接平面５０１Ｃ，５０１Ｄと噴孔中心軸３０３Ｃ，３０３Ｄとが垂直でない場合の燃料流れについて説明する。図７は、図４の燃料噴孔３０１Ｂを図４と異なる位置に穿孔した場合の図である。

図７において、噴孔中心軸３０３Ｃと接平面５０１Ｃとは交点５０３Ｃにおいて垂直でない角度で交差している。このとき、燃料噴孔３０１Ｃの下流側縁部５０６Ｃにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｃの内壁面との間に構成される角度５０８Ｃは鋭角となる。一方、上流側縁部５０５Ｃの角度５０７Ｃは鈍角となる。その結果、下流側縁部５０６Ｃ側では、燃料剥離６００が形成されやすくなる。燃料剥離が形成されると、噴霧の不安定性が大きくなり、燃料液滴が燃料噴射弁の先端面に付着しやすくなる。

図８は、図５の燃料噴孔３０１Ａを図５と異なる位置に穿孔した場合の図である。

図８において、噴孔中心軸３０３Ｄと接平面５０１Ｄとは交点５０３Ｄにおいて垂直でない角度で交差している。このとき、燃料噴孔３０１Ｄの上流側縁部５０５Ｄにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｄの内壁面との間に構成される角度５０７Ｄは鋭角となる。一方、下流側縁部５０６Ｄの角度５０８Ｄは鈍角となる。その結果、上流側縁部５０５Ｄ側では、燃料剥離６０１が形成されやすくなる。燃料剥離が形成される場合の問題点は図７で説明した通りである。

図７及び図８に示すように、噴孔中心軸３０３Ｃ，３０３Ｄと接平面５０１Ｃ，５０１Ｄとが垂直でない位置に各燃料噴孔３０１Ｃ，３０１Ｄが穿孔されることで、燃料噴孔３０１Ｃ，３０１Ｄの上流側と下流側の縁部のどちらかにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｄの内壁面との間に構成される角度が鋭角となり、燃料噴孔３０１Ｃ，３０１Ｄ内で燃料剥離が生じやすくなる。

図９は、噴孔中心軸３０５に垂直な方向から燃料噴孔３０１を見た図である。

流れは矢印５１０のように径方向を外周側から中心に向かう。弁座面３０４は弁体２０１側から見て凹面を形成しており、図３に示すように弁体中心軸３０５から離れるほど弁体中心軸３０５と弁座面３０４とのなす角が小さくなる。

燃料噴孔３０１Ａ〜３０１Ｄは、弁体中心軸３０５から一定距離離れたピッチ円５１１およびピッチ円５１２の上に配置されている。燃料噴孔３０１Ａ及び燃料噴孔３０１Ｂの各中心を通る平面Ｓは、図３の断面に対応している。燃料噴孔３０１Ｂと燃料噴孔３０１Ａとは、それぞれ図４と図５に示した燃料噴孔であり、燃料噴孔３０１Ｂの噴孔角３０６Ｂが燃料噴孔３０１Ａの噴孔角３０６Ａよりも小さくなるように、角度３０６Ａ＞角度３０６Ｂの関係がある。このとき、図３で示したように、弁体中心軸３０５から燃料噴孔３０１Ａの入口開口までの距離５０４Ａと、弁体中心軸３０５から燃料噴孔３０１Ｂの入口開口までの距離５０４Ｂとの間には、距離５０４Ａ＞距離５０４Ｂの関係があるため、ピッチ円５１１はピッチ円５１２より小さくなる。すなわち、弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角（噴孔角）の大きい燃料噴孔は、噴孔角が小さい燃料噴孔のピッチ円よりも大きい直径のピッチ円上に配置し、噴孔中心軸３０３と弁座面３０４の接平面とが直角になる位置に穿孔することで、燃料噴孔３０１内の燃料剥離を低減することができる。その結果、噴霧の安定性を高めることができ、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

なお、本実施例の噴孔角は角度３０６Ａ＞角度３０６Ｂの関係に限らず、角度３０６Ａ＜角度３０６Ｂとなるように構成してもよい。このとき、距離５０４Ａ＜距離５０４Ｂの関係となるため、ピッチ円５１１の直径はピッチ円５１２の直径より大きくなる。すなわち、弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角が大きい第一グループと、弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角が小さい第二グループとを有し、第一グループに属する燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｃ，３０１Ｄの入口開口は第二グループに属する燃料噴孔３０１Ｂの入口開口が配置されるピッチ円５１１の外側に配置される。言い換えれば、弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角が大きい第一グループと、弁体中心軸３０５と噴孔中心軸３０３とのなす角が小さい第二グループと、を有し、第一グループに属する第一燃料噴孔３０１Ａと前記第二グループに属する第二燃料噴孔３０１Ｂとは、弁体中心軸３０５から第一燃料噴孔３０１Ａの入口開口までの距離５０４Ａが弁体中心軸３０５から第二燃料噴孔３０１Ｂの入口開口までの距離５０４Ｂよりも大きい。これにより、燃料噴孔３０１内の燃料剥離を低減することができる。その結果、噴霧の安定性を高めることで、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。なお、第一グループの燃料噴孔３０１Ａ，３０１Ｃ，３０１Ｄはピッチ円５１２上に配置されている。

また、第三グループ、或いはさらに多くのグループがあってもよく、各グループに属する燃料噴孔３０１の個数は、１個以上であればよい。因みに本実施例においては、第二グループには１個の燃料噴孔３０１Ｂが属する。

［実施例２］
本発明に係る第２実施例を図１０から図１２を用いて説明する。図１０は、第１実施例の図６と同じ断面において、弁座面３０４の形状を変更したものである。

図１０では、凹曲面部３０４ｄが図６の凹曲面部３０４ｂよりも深く変更されており、その半径（曲率半径）はＲ３である（Ｒ３＜Ｒ１）。なお、本実施例は必ずしも凹曲面部３０４ｄを円弧で形成する必要はなく、類似の凹曲面であればよい。また、本実施例では、半径Ｒ３の凹曲面部３０４ｄと滑らかに接続されるように、さらに半径（曲率半径）Ｒ２の円弧部と半径Ｒ４の円弧部とを弁座面３０４に設けている。本実施例は半径Ｒ２の円弧部と半径Ｒ４の円弧部とを必ずしもを円弧で形成する必要はない。

図１１に、本発明に係る第２実施例の燃料噴孔３０１Ｅを示す。第１実施例と同様に、噴孔中心軸３０３Ｅと弁座面３０４との交点５０３Ｅにおいて、弁座面３０４の接平面５０１Ｅは噴孔中心軸３０３Ｅと垂直に交わる。このとき、燃料噴孔３０１Ｅの上流側縁部５０５Ｅと下流側縁部５０６Ｅとにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｅの内壁面との間に構成される角度５０７Ｅ，５０８Ｅは垂直あるいは鈍角になる。その結果、本実施例は、燃料噴孔３０１Ｅ内の燃料剥離を低減し、噴霧の安定性を高めることができる。これにより、本実施例は、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

なお、弁座面３０４の曲がりが強い場合には、噴孔縁部における角度５０７Ｅ，５０８Ｅが必ずしも垂直や鈍角になるとは限らない。そこで、噴孔縁部の角度５０７Ｅ，５０８Ｅがどちらも垂直あるいは鈍角になるように、燃料噴孔３０１Ｅを穿孔する位置を修正するとよい。図１１では、下流側縁部５０６Ｅの角度５０８Ｅは十分鈍角だが、上流側縁部角度５０７Ｅは弁座面３０４の形状によっては必ずしも鈍角にならない。そこで、上流側縁部がよりなだらかになる位置に燃料噴孔３０１Ｅの位置を調整することで、上流側縁部と下流側縁部のどちらの角度５０７Ｅ，５０８Ｅも鈍角となるようにするとよい。

図１２に、図１１とは異なる噴孔角を有する燃料噴孔３０１Ｆに変更した例を示す。図１２の弁座面３０４は、図１１と同じである。燃料噴孔３０３Ｆは、弁体中心軸３０５の方向に向かって燃料を噴射する燃料噴孔である。噴孔中心軸３０３Ｆと弁座面３０４との交点５０３Ｆにおいて、弁座面３０４の接平面５０１Ｆは、噴孔中心軸３０３Ｆと垂直に交わる。このとき、燃料噴孔の上流側縁部５０５Ｆと下流側縁部５０６Ｆとにおいて、弁座面３０４と燃料噴孔３０１Ｆの内壁面との間に構成される角度５０７Ｆ，５０８Ｆは垂直あるいは鈍角になり、燃料噴孔３０１Ｆ内の燃料剥離を低減ができる。これにより、本実施例は、噴霧の安定性を高めることができ、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

図６と図１０とを比較すると、図６では弁座面３０４からサック室３０２にかけて徐々に角度を変えているため、弁座面３０４の接平面に対して設定可能な角度範囲が狭く、接平面に垂直に設けられる燃料噴孔３０１の設定可能な角度範囲も狭い。これに対し、図１２では、接平面５０１Ｆに対して設定可能な角度範囲が広く、接平面に垂直に設けられる燃料噴孔３０１Ｆに対して設定可能な角度範囲も広くすることができる。このため、本実施例では、噴射方向の設定の自由度を向上できる。

［実施例３］
本発明の第３実施例を、図１３を用いて説明する。図１３は、図６と同じ弁座面３０４において、燃料噴孔３０１Ｇの形状を変更した例を示す。図１３では、燃料噴孔３０１Ｇの入口から出口に向かって、噴孔中心軸３０３Ｇに垂直な断面積が徐々に小さくなるように、燃料噴孔３０１Ｇの内壁面５０７Ｇが構成されている。第１実施例及び第２実施例と同様に、噴孔中心軸３０３Ｇと弁座面３０４との交点５０３Ｇにおいて弁座面３０４に接する接平面５０１Ｇが、噴孔中心軸３０３Ｇと垂直に交差している。すなわち、燃料噴孔３０１Ｇは、噴孔中心軸３０３Ｇに垂直な断面積が液体流入口から液体流出口にかけて徐々に小さくなるように形成された内壁面５０７Ｇを有する。このように構成することで、噴孔上流縁部５０５Ｇおよび噴孔下流縁部５０６Ｇにおいて燃料の流入角度を緩やかにすることができ、燃料噴孔３０１Ｇ内の燃料剥離を低減することができる。その結果、本実施例では、噴霧の安定性を高めることができ、燃料液滴の燃料噴射弁１１９の先端面への付着を抑制することができる。

なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１１９…液体噴射弁（燃料噴射弁）、２０１…弁体、２０２…シート部材、３０１，３０１Ａ，３０１Ｂ，３０１Ｃ，３０１Ｄ，３０１Ｇ…燃料噴孔、３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ…噴孔中心軸、３０４…弁座面、３０４ａ…弁体２０１が当接する弁座面３０４の当接部（シート部）、３０４ｂ…弁座面３０４の凹曲面部、３０５…弁体中心軸、５０１Ａ，５０１Ｂ…交点５０３Ａ，５０３Ｂで弁座面３０４に接する接平面、５０２Ａ，５０２Ｂ…接平面５０１Ａ，５０１Ｂに対する噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂの交差角度、５０３Ａ，５０３Ｂ…噴孔中心軸３０３Ａ，３０３Ｂと弁座面３０４との交点、５０４Ａ…弁体中心軸３０５から第一燃料噴孔３０１Ａの入口開口までの距離、５０４Ｂ…弁体中心軸３０５から第二燃料噴孔３０１Ｂの入口開口までの距離、５０７Ｇ…燃料噴孔３０１Ｇの内壁面、５１１…燃料噴孔３０１Ｂの入口開口が配置されるピッチ円。

Claims (7)

1. 弁体と、前記弁体が当接する当接部を含む弁座面が形成されたシート部材と、前記当接部よりも下流側に形成された複数の燃料噴孔とを備え、液体を噴霧状に噴射する液体噴射弁において、
   前記複数の燃料噴孔は、弁体中心軸と噴孔中心軸とのなす角度が異なる少なくとも２つのグループに分けられ、
   前記複数の燃料噴孔は、前記噴孔中心軸と前記弁座面との交点において前記弁座面に接する接平面に対する前記噴孔中心軸の交差角度が最も垂直に近づく位置に配置されることを特徴とする液体噴射弁。
2. 請求項１に記載の液体噴射弁において、
   前記弁座面は、前記燃料噴孔の直径よりも大きな曲率半径で構成される凹曲面部を有し、
   前記燃料噴孔は、前記弁座面に穿孔されることを特徴とする液体噴射弁。
3. 請求項１に記載の液体噴射弁において、
   前記弁体中心軸と前記噴孔中心軸とのなす角が大きい第一グループと、前記弁体中心軸と前記噴孔中心軸とのなす角が小さい第二グループと、を有し、
   前記第一グループに属する燃料噴孔の入口開口は第二のグループに属する燃料噴孔の入口開口が配置されるピッチ円の外側に配置されることを特徴とする液体噴射弁。
4. 請求項１に記載の液体噴射弁において、
   前記燃料噴孔は、前記噴孔中心軸に垂直な断面積が液体流入口から流出口にかけて徐々に小さくなるように形成された内壁面を有することを特徴とする液体噴射弁。
5. 請求項１に記載の液体噴射弁において、
   前記弁体中心軸と前記噴孔中心軸とのなす角が大きい第一グループと、前記弁体中心軸と前記噴孔中心軸とのなす角が小さい第二グループと、を有し、
   前記第一グループに属する第一燃料噴孔と前記第二グループに属する第二燃料噴孔とは、
   前記弁体中心軸から前記第一燃料噴孔の入口開口までの距離が前記弁体中心軸から前記第二燃料噴孔の入口開口までの距離よりも大きいことを特徴とする液体噴射弁。
6. 請求項１に記載の液体噴射弁において、
   前記シート部材に形成された全ての燃料噴孔が、前記噴孔中心軸と前記弁座面との交点において前記弁座面に接する接平面に対する前記噴孔中心軸の交差角度が最も垂直に近づく位置に配置されることを特徴とする液体噴射弁。
7. 請求項６に記載の液体噴射弁において、
   前記交差角度が９０度であることを特徴とする液体噴射弁。

Images