JP5930903B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関で使用される燃料噴射弁に係り、旋回燃料を噴射して微粒化性能を向上させ得る燃料噴射弁に関する。

複数個の燃料噴射孔から噴射される燃料の微粒化を、旋回流れを利用して促進する従来技術として、特許文献１に記載された燃料噴射弁が知られている。

この燃料噴射弁では、弁体と協働する弁座の下流端が前端面に開口する弁座部材と、この弁座部材の前端面に接合されるインジェクタプレートとの間に、前記弁座の下流端に連通する横方向通路と、この横方向通路の下流端が接線方向に開口するスワール室とを形成し、このスワール室でスワールを付与された燃料を噴射させる燃料噴射孔を前記インジェクタプレートに穿設し、前記燃料噴射孔を前記スワール室の中心から前記横方向通路の上流端側に所定距離オフセットして配置する。

また、この燃料噴射弁では、前記スワール室の内周面の曲率半径を、スワール室の内周面に沿う方向の上流側から下流側に向かって減少させている。すなわち、曲率をスワール室の内周面に沿う方向の上流側から下流側に向かって増加させている。また、スワール室の内周面を、スワール室に基礎円を持つインボリュート曲線に沿って形成している。これにより，燃料の微粒化促進，噴射応答性の向上を達成している。

特許文献２に記載された燃料噴射弁では，燃料を旋回させる真円形状の旋回室（スワール室）と，燃料を噴射する燃料噴射孔と，旋回室に燃料を導入する燃料流入通路を，複数有するオリフィスプレートを備えており，燃料流入通路の中心軸に対する燃料噴射孔のオフセット量が燃料流入通路の幅よりも大きくしていることで，湾曲した噴霧群を形成している。これにより，壁面付着する燃料を低減することで排出ガスのHCを低減している。また，高分散に燃料を噴射することで，煤を低減して内燃機関の高出力化を達成している。

また，燃料噴射弁のオリフィスプレートにおける旋回室の形状に類似する製品として，非特許文献１に見られるような，遠心送風機（圧縮機）のスクロールがある。遠心送風機の基本的な設計方法の一つとして，スクロールの各断面で流量が保存するように形状を定めている。これにより，圧力損失の小さい，より均一に旋回するスクロールの形状が定義できる。

特開２００３−３３６５６２号 特開２００８−２８０９８１号

送風機と圧縮機：生井武文著

特許文献１や特許文献２のように，インボリュート曲線や真円に基づいた旋回室形状では，旋回流の均一性が不十分である。旋回流の均一性は，燃料噴射孔の燃料液膜の均一性に影響し，粗大粒の発生に関わるため，旋回流を利用する燃料噴射弁にとって重要である。

そこで，非特許文献１の遠心送風機の設計方法のように，旋回室内の半径方向と周方向に流量が保存するよう，旋回室形状を設計することが考えられる。

しかし、遠心送風機と燃料噴射弁では旋回室内の流れが逆方向であることから，旋回室と旋回用通路の接続部から燃料が燃料噴射孔方向に流れ込み旋回を妨げてしまうこと，さらに燃料噴射弁の特性である噴霧角度や粒径の仕様変更ができないことが，燃料噴射弁における流量保存に基づいた旋回室設計の課題となる。

上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射弁は、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように形成された内周壁を有する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する旋回用通路と、前記旋回室に開口する燃料噴射孔とを有する燃料噴射弁において、前記旋回用通路と前記旋回室下流側の内周壁との間に、R形状の厚み形成部が存在し、前記旋回用通路と厚み形成部の接続部、及び、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部が、前記燃料噴射孔中心から、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部に向う線分Ｘ１と、その線分Ｘ _１ と平行になるように該燃料噴射孔に接するように引いた線分のうち、前記旋回室の下流側に位置する線分Ｘ _２ の間に存在し、前記旋回用通路の幅をW、前記厚み形成部の厚みをφK、ある角度θにおける対数らせん曲線半径をｒ（θ）、前記燃料噴射孔中心から、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部までの距離をr ₁ としたとき、前記旋回室の内周壁形状は、r(θ)=（r ₁ -φK）e ^θtanα 、但し、tanα＝（1/2π）ln{(r1＋W)/(r1-φK)}の関係を満たす対数らせん形状である。

さらに，前記旋回用通路の形状に応じて，前記関数は，前記旋回室の下流側に接続される前記旋回用通路の側壁又はその延長線と，前記旋回室の内周壁の下流側部分又はその延長線の成す旋回室内周壁間の距離を変数として含む。

本発明によると，噴霧角度や粒径といった仕様の設計自由度を持ちつつ，旋回室内の半径方向と周方向の断面で流量が保存する旋回室形状を定義することができるため，旋回室内で均一性のよい旋回流が形成される。さらに前記接続部の設置位置によって燃料の流れ込みによる旋回流への影響を低減している。
これにより燃料噴射孔内の壁面に形成される燃料液膜のバラつきを抑えることができ，燃料の微粒化を促進できる。

本発明に係る燃料噴射弁の全体構成を弁軸心に沿う断面で示した縦断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁におけるノズル体の近傍を示す縦断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁におけるノズル体の下端部に位置するオリフィスプレートの平面図である。 本発明に係るオリフィスプレートにおける、流量保存に基づく旋回室形状の詳細を説明する為の図である 本発明に係るオリフィスプレートにおける、旋回室と旋回用通路の接続部形状を考慮した旋回室形状の詳細を説明する為の図である 本発明に係るオリフィスプレートにおける、従来の旋回室形状と本発明の旋回室形状の差を説明する為の図である。 厚み形成部が流量保存式の形状に形成された拡大図である。 厚み形成部の幅が直線状に形成された拡大図である。 厚み形成部が旋回室の入り口まで、延伸しないように形成された拡大図である。 本発明に係るオリフィスプレートにおける、燃料噴射孔が４個の時の平面図である。 図８ａのＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るオリフィスプレートにおける、燃料通路が互いに接続されていない時の平面図である。 本発明に係るオリフィスプレートにおける、中央孔がない時の平面図である。

以下、実施例について図面を用いて説明する。尚、本明細書中の上流側および下流側とは、燃料噴射弁中の燃料流れに対しての上流側及び下流側との意味である。

本発明の一実施例について、以下説明する。図１は、本発明に係る燃料噴射弁１の全体構成を示した縦断面図である。 図１において、燃料噴射弁１は、ステンレス製の薄肉パイプ１３にノズル体２、弁体６を収容し、この弁体６を外側に配置した電磁コイル１１で往復動作（開閉動作）させる構造である。以下、構造の詳細について説明する。

電磁コイル１１を取り囲む磁性体のヨーク１０と、電磁コイル１１の中心に位置し、一端がヨーク１０と磁気的に接触したコア７と、所定量リフトする弁体６と、この弁体６に接する弁座面３と、弁体６と弁座面３の隙間を通って流れる燃料の通過を許す燃料噴射室４、および燃料噴射室４の下流に複数個の燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ（図２乃至図４参照）を有するオリフィスプレート２０を備えている。

また、コア７の中心には、弁体６を弁座面３に押圧する弾性部材としてのスプリング８が備えてある。このスプリング８の弾性力はスプリングアジャスタ９の弁座面３方向への押し込み量によって調整される。

コイル１１に通電されていない状態では、弁体６と弁座面３とが密着している。この状態では燃料通路が閉じられているため、燃料は燃料噴射弁１内部に留まり、複数個設けられている各々燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃからの燃料噴射は行われない。 一方、コイル１１への通電があると、電磁力によって弁体６が対面するコア７の下端面に接触するまで移動する。

この開弁状態では弁体６と弁座面３の間に隙間ができるため、燃料通路が開かれて各々燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃから燃料が噴射される。

なお、燃料噴射弁１には入口部にフィルター１４を有する燃料通路１２が設けられており、この燃料通路１２はコア７の中央部を貫通する貫通孔部分を含み、図示しない燃料ポンプにより加圧された燃料を燃料噴射弁１の内部を通して各々燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃへと導く通路である。また、燃料噴射弁１の外側部分は樹脂モールド１５によって被覆され電気絶縁されている。

燃料噴射弁１の動作は、上述したように、コイル１１への通電（噴射パルス）に伴って、弁体６の位置を開弁状態と閉弁状態に切り替えることで、燃料の供給量を制御している。燃料供給量の制御にあたっては、特に、閉弁状態では燃料漏れがない弁体設計が施されている。

この種の燃料噴射弁では、弁体６に真円度が高く鏡面仕上げが施されているボール（ＪＩＳ規格品の玉軸受用鋼球）を用いておりシート性の向上に有益である。一方、ボールが密着する弁座面３の弁座角は、研磨性が良好で真円度を高精度にできる最適な角度８０゜から１００゜であり、上述したボールとのシート性を極めて高く維持できるものである。

なお、弁座面３を有するノズル体２は、焼入れによって硬度が高められており、また、脱磁処理により無用な磁気が除去されている。このような弁体６の構成により、燃料漏れの無い噴射量制御を可能としている。以って、コストパフォーマンスに優れた弁体構造としている。

図２は、本発明に係る燃料噴射弁１におけるノズル体２の近傍を示す縦断面図である。
図２に示すように、オリフィスプレート２０はその上面２０ａがノズル体２の下面２ａに接触しており、この接触部分の外周をレーザ溶接してノズル体２に固定されている。

尚、本明細書及び特許請求の範囲において上下方向は図１を基準としており、燃料噴射弁１の弁軸心方向において燃料通路１２側を上側、各々燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃ側を下側とする。

ノズル体２の下端部には、弁座面３のシート部３ａの径φＳより小径の燃料導入孔５が設けられている。弁座面３は円錐形状をしており、その下流端中央部に燃料導入孔５が形成されている。

弁座面３の中心線と燃料導入孔５の中心線とは弁軸心に一致するように、弁座面３と燃料導入孔５とが形成されている。燃料導入孔５によって、ノズル体２の下端面２ａにオリフィスプレート２０の中央穴（中央孔）２４に連通する開口が形成される。

次に、オリフィスプレート２０の構成について、図３を用いて説明する。図３は、本発明に係る燃料噴射弁１におけるノズル体２の下端部に位置するオリフィスプレート２０の平面図である。

中央穴２４はオリフィスプレート２０の上面２０ａに設けられた凹形状部であり、この中央穴２４には、その周方向に等間隔（１２０度の間隔）に配置され、径方向外周側に向けて放射状に延びる３個の旋回用通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃが接続されている。

旋回用通路２１ａの下流端は旋回室２２ａに連通するよう接続され、旋回用通路２１ｂの下流端は旋回室２２ｂに連通するよう接続され、旋回用通路２１ｃの下流端は旋回室２２ｃに連通するよう接続されている。

旋回用通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃは旋回室２２ａ，２２ｂ，２２ｃにそれぞれ燃料を供給する燃料通路であり、この意味において旋回用通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃを旋回燃料供給通路２１ａ，２１ｂ，２１ｃと呼んでもよい。

旋回室２２ａ，２２ｂ，２２ｃの壁面は、上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように（曲率半径が次第に小さくなるように）形成されている。

また、旋回室２２ａ，２２ｂ，２２ｃの中心には燃料噴射孔２３ａ，２３ｂ，２３ｃがそれぞれ開口している。

ノズル体２とオリフィスプレート２０とは、図示していないが、治具等を用いて両者の位置決めが簡単且つ容易に実施されように構成されており、組み合わせ時の寸法精度が高められている。

また、オリフィスプレート２０は、切削加工、又は量産性に有利なプレス成形（塑性加工）により製作される。なお、この方法以外に、放電加工や電鋳法、エッチング加工など比較的応力の加わらない加工精度の高い方法が考えられる。
・流量保存を考慮した旋回室形状
図４を用いて，流量保存を考慮した旋回室２２aの形成方法について詳細に説明する。

１つの旋回用通路２１ａは旋回室２２ａの接線方向に連通開口しており、旋回室２２ａの渦中心部と燃料噴射孔２３ａの中心が記号Oの位置で一致するように，燃料噴射孔２３ａが開口している。

本実施例で示す旋回室２２ａの内周壁は，弁軸心線に垂直な平面（断面）上で周方向の角度と共に変化する曲率を持つらせん曲線を描くように形成されている。ただし，旋回用通路２１aと旋回室２２aの内周壁形状において，曲率が変化している部分を「旋回室」と定義する。

ここに、上記らせん曲線より形成される旋回室２２ａの内周壁面の描き方について、図４を用いて説明する。

通常、らせん曲線を描く場合は、起点（本実施例では図４の記号Ｏに相当する）から徐々にらせん半径ｒが大きくなることで展開描写される。しかし，本実施例のように、燃料を旋回させる燃料通路の内周壁としてらせん曲線を用いる場合は、燃料の導入流路の位置から設計する為に、便宜上、始端（始点）Ssaを旋回上流，終端（終点）Seaを旋回下流の位置に定義している。ここで、燃料の導入通路は通路幅Ｗを有する旋回用通路２１ａである。

以下、らせん曲線より成る壁面の作成手順を記述する。

まず、要求される流量や噴霧角に応じて，過去の実験データや理論式をもとに，旋回用通路２１ａの通路面積と、燃料噴射孔２３ａの直径d0及び旋回室の大きさの基準である基準円２８の直径Ｄを抽出する。これによって旋回用通路21aの幅Ｗ，旋回用通路21aの高さＨ，旋回室の中心Ｏの位置，旋回室の中心Ｏから旋回用通路側壁21aeまでの距離ｒ₁が決定される。

次に、基準円２８に外接する旋回用通路２１aの側壁２１asを描く。本実施例では基準円２８と側壁２１asの交点を，旋回室形状２２ａの始端（始点）Ssaとする。

続いて、旋回用通路２１aの他方の側壁２１aeを描く。旋回用通路２１aは幅Ｗとして形成される。ここで側壁２１asと２１aeが図４のように平行とならない場合が考えられるが，この場合旋回用通路幅Ｗが旋回用通路２１aと旋回室２２aの連結部の幅となるように側壁２１aeを描く。

ここで、旋回室形状２２ａの終端（終点）Seaを定義する。線分２１aeと旋回室形状２２aが交差する点をSeaと定義する。ただし，この時点では２２ａを描いていないのでSeaの位置はまだ不定である。

以上より、始端（始点）Ssaから終端（終点）Seaに向かって旋回室形状壁面の形状を，例えば旋回室の周方向と半径方向断面の流量保存式から導出した下記の式（１），（２）が表す対数らせん曲線半径rによって定義することができる。
（式１）
r=r₁e^θtanα
（式２）
tanα=1/(2π)×ln{(r₁+W)/r₁}

式中のθは旋回室２１aの周方向角度[ラジアン]を表している。旋回室２２a下流側の壁面と旋回用通路の側壁２１aeの接続部は，図４に示すように燃料噴射孔２３ａから、らせん曲線の始端（始点）Ssaに向かう線分Ｘ１と，その線分Ｘ１と平行になるように燃料噴射孔２３ａに接するように引いた線分Ｘ２の間に位置する。すなわち、前記接続点はらせん曲線の始端（始点）Ssaと，図に示す接続部の限界位置２６の間に位置する。壁面間の接続部は，接続部２６のように曲面で接続される。燃料噴射孔２３aは直径ｄ0とし，旋回室中心Ｏを中心とするように定める。

上記のように旋回用通路２１aと旋回室２２a，燃料噴射孔２３aを定めたことで，旋回用通路２１aから流入した燃料は，旋回室２２a内を旋回し，燃料噴射孔２３aへ流入した後，燃料噴射孔２３a内で旋回しながら大気領域に放出される。

また，上記のように旋回室形状を定義するための設計値として基準円２８の直径Ｄ，旋回用通路21aの幅Ｗ，旋回室の中心Ｏから旋回用通路側壁21aeまでの距離ｒ₁によって旋回室の形状を定義し，旋回用通路21aの高さＨ，燃料噴射孔２３ａの直径ｄ0を旋回室形状に関わらない設計値とすることで，燃料の流量や噴霧角度，粒径の調整を可能としている。

さらに，旋回室２２a下流側の壁面と旋回用通路の側壁２１aeの接続部の位置を，らせん曲線の始端（始点）Ssaと接続部の図に示す接続部の限界位置２６の間とすることで，旋回用通路２１ａからの流れが、燃料噴射孔２３ａに直接流れこむことがないような形状としている。これにより，旋回室を周回してきた流れが，旋回用通路からの流れに妨げられ，不均一な旋回流となることを抑制している。

・燃料噴射孔の傾斜について
本実施形態においては、燃料噴射孔２３ａ、２３ｂ、２３ｃの開口方向（燃料の流出方向、中心軸線方向）は、燃料噴射弁１の弁軸心と平行で下方に向かうようになっているが、弁軸心に対して所望の方向に傾斜させて噴霧を拡散（各々の噴霧を遠ざけて噴霧干渉を抑制する）させる構成としてもよい。

・燃料噴射弁が燃料噴射孔を複数持つ場合について
旋回用通路２１ｂと旋回室２２ｂと燃料噴射孔２３ｂとの関係、旋回用通路２１ｃと旋回室２２ｃと燃料噴射孔２３ｃとの関係も、上述した旋回用通路２１ａと旋回室２２ａと燃料噴射孔２３ａとの関係と同じであるので、説明を省略する。

なお、本実施例では旋回用通路２１、旋回室２２及び燃料噴射孔２３を組み合わせた燃料通路を３組設けているが、図９のようにさらに増加させることにより、噴霧の形状や噴射量のバリエーションの自由度を高めてもよい。また、旋回用通路２１、旋回室２２及び燃料噴射孔２３を組み合わせた燃料通路を２組にしてもよいし、１組にしてもよい。

・加工上必要な厚みの形成と流れ場への影響について
次に，図５を用いて旋回用通路２１ａと旋回室２３ａの接続部で形成される加工上必要な厚み２５ａについて説明する。図５は旋回用通路２１ａと旋回室２２ａと燃料噴射孔２３ａとの関係を示す図である。

旋回用通路２１aの側壁（高さ方向に沿う壁面）２１aeの延長線が旋回室２２aの内周壁が描くらせん曲線の延長線２２ｅと、らせん曲線の始点Ｓsaから１８０度以上回転（旋回）した角度範囲で交わらないようにしている。これにより、側壁２１aｅと旋回室２２aの内周壁が描くらせん曲線との間に実質的な厚みとなる２５aを形成することができる。

ここで，加工上必要な厚みである円形状部２５aは旋回用通路２１a及び旋回室２２aの高さ方向（旋回の中心軸に沿う方向）全体にわたって形成されているので、周方向において所定の角度範囲で構成される部分的な円柱形状部を構成している。

この厚み形成部２５ａが存在することにより、ナイフエッジのように先が尖ったシャープな形状とならないので、この部位の微小な位置ずれが生じたとしても、旋回室２２aを周回した燃料と旋回用通路２１aより流入した燃料の干渉が緩和される。よって燃料噴射孔２３a側への急峻な偏流が無く、旋回流の対称性（均一性）が確保される。
・厚み形成部を考慮した旋回室形状
図５を用いて，前記厚み形成部２５ａを考慮した旋回室２２aの形成方法について詳細に説明する。各部位の定義については，実施例１の図４で説明したために，省略する。

以下、厚み形成部を考慮したらせん曲線より成る壁面の作成手順を記述する。

各設計値の決定については，実施例１の図４で説明したために，省略する。

まず，基準円２８に外接する旋回用通路２１aの側壁２１asを描く。本実施例では基準円２８と側壁２１asの交点を，旋回室形状２２ａの始端（始点）Ssaとする。

続いて、旋回用通路２１aの他方の側壁２１aeを描く。旋回用通路２１aは幅Ｗとして形成される。ここで側壁２１asと２１aeが図５のように平行とならない場合が考えられるが，この場合旋回用通路幅Ｗが旋回用通路２１ａと旋回室２２aの連結部の幅となるように側壁２１ａｅを描く。

次に，旋回室内周壁面の加工上必要な厚みφKを定める。

以上で定義されたパラメータを用いて，旋回室形状２２aは，旋回室内周壁面の加工上必要な厚みφKを反映させた対数らせん曲線半径ｒによって定義される。例えば，下記の式（３）および式（４）で示される関係を満たすようにして描かれる。
（式３）
r=(r₁-φK)e^θtanα
（式４)
tanα=1/(2π)×ln{(r₁+W)/(r₁-φK)}

式（３）及び式（４）で与えられる旋回室形状は，加工上必要な厚みφKを考慮しつつ，旋回室内の断面で流量が等しくなるように与えられた形状である。式中のθは旋回室２１aの周方向角度[ラジアン]を表している。これによって，加工上の厚みφKを考慮せずに定義した従来の旋回室形状よりも旋回流の効率を向上させることができる。ただし，式（３）,（４）は図５のように各部パラメータを定義した場合の式であり，本発明の旋回室形状が必ずしも同じ式によって表されるとは限らない。また基準となる曲線としてインボリュート曲線や等差らせん等を用いることでも旋回室の形は異なるが，その曲率にφKを反映させることで，旋回流均一化の効果が得られる。

ここで、旋回室形状２２ａの終端（終点）Seaを定義する。側壁２１aeからφKの間隔で平行となる線分２１aekを描く。そして，線分２１aekと旋回室形状２２aが交差する点をSeaと定義する。φKの値によって旋回室形状２２aと線分２１aekの交差点は2点存在するが，どちらをSeaとしてもよい。

以上より、始端（始点）Ssaから終端（終点）Seaに向かって旋回室形状壁面の外形線を描くことができる。また，旋回室２２aと旋回用通路の側壁２１aeの接続部である厚み形成部２５aは，図５に示すように曲面で接続される。燃料噴射孔２３aは直径ｄ0とし，旋回室中心Ｏを中心とするように定める。

上記のように旋回用通路２１aと旋回室２２a，燃料噴射孔２３aを定めたことで，旋回用通路２１aから流入した燃料は，旋回室２２a内を旋回し，燃料噴射孔２３aへ流入した後，燃料噴射孔２３a内で旋回しながら大気領域に放出される。本実施例では，厚み形成部２５ａを考慮して旋回室２２aの形状を定義したため，従来よりも均一な旋回流が生じ，燃料噴射孔２３a内で形成される燃料の液膜厚さのバラつきが小さくなる。結果として噴霧の粗大粒が発生しにくく，微粒化が促進される。

図６は旋回用通路３１，旋回室３２０，３２１，燃料導入通路３３，厚み形成部３５からなる。本実施例での旋回室形状の微粒化効果を確認するために，図６に示す等差らせんに基づいた旋回室形状３２１と，流量保存に基づいた式（３），（４）で定義される旋回室形状３２０において，燃料噴霧のザウター平均粒径を測定した。結果として，同等の流量において，本実施例の旋回室形状３２０では粒径が約４%改善した。これは，本実施例の旋回室形状は流量保存に基づいた旋回室形状となっているために，効率よく旋回流が形成され，噴霧となった燃料に粗大な液滴が含まれにくくなるためである。

以上のように，式（３）,（４）のように流量保存を考慮した形状の旋回室３２０とすることで，より効率の良い旋回が可能となる。

図７のように厚み形成部２５ａを様々に変形させることで、効率の良い旋回が可能となる。図７ａでは、線分Ｙ１と線分Ｙ２の間の壁面厚さＷ１がφKよりも小さい、好ましい形態では流量保存形状になっている。そのため、壁面が燃料の旋回流れＡ１をスムースにして、燃料噴射孔２３ａへ導くことができる。また線分Ｙ１まで厚み形成部２５ａが延伸しているため、旋回室２２ａを流れる燃料Ａ１と旋回用通路２１ａを流れる燃料Ａ２の干渉を減少させることができる。ここでＹ１とは旋回室入口位置であり、厚み形成部２５ａのエッジを形成するための曲率が変化する位置である。Ｙ２とは、旋回室２２ａの内壁面が旋回用通路２１ａに徐々に近づいていき、厚み形成部２５ａの壁面厚さと同じφKとなる位置である。

図７ｂでは、線分Ｙ１と線分Ｙ２の間の壁面厚さＷ２がφKとなるようにした、言いかえれば、線分Ｙ１とＹ２との間を直線で結んだ。そのため、壁面を加工するときのロバスト性を確保することができる。また線分Ｙ１まで厚み形成部２５ａが延伸しているため、旋回室２２ａを流れる燃料Ａ１と旋回用通路２１ａを流れる燃料Ａ２の干渉を減少させることができる。

図７ｃでは、線分Ｙ１まで厚み形成部２５ａが延伸していない（すなわちＹ１＝Ｙ２）ため、壁面を加工するときのロバスト性を図７ｂに比べて更に確保することができる。
燃料噴射孔の傾斜については、実施例１と同様である。又、燃料噴射弁が燃料噴射孔を複数持つ場合についても実施例１と同様である。
・旋回室の設計による噴霧形状の制御について
実際に燃料噴射弁を製品として開発する場合には，燃料の微粒化性能だけではなく，エンジンの吸気ポート形状に応じた噴霧角の調整や，量産に向けた流量のロバスト性が良い寸法設計が必要である。本実施例で示した旋回室形状においては，例えば旋回用通路の断面積を大きく，らせん曲線の基準円２８を小さくすることで，狭角の噴霧にすることができる。また，旋回用通路のアスペクト比Ｗ/Ｈを小さくすることで流量のロバスト性を改善することができる。このように，効率の良い旋回を達成しつつも，燃料噴射弁に要求される仕様に対する設計自由度が大きいことも，本発明の設計手法の利点である。

１ 燃料噴射弁
２ ノズル体
２ａ ノズル体の下面
３ 弁座面
３ａ シート部
４ 燃料噴射室
５ 燃料導入孔
６ 弁体
７ コア
８ スプリング
９ スプリングアジャスタ
１０ ヨーク
１１ 電磁コイル
１２ 燃料通路
１３ 薄肉パイプ
１４ フィルター
１５ 樹脂モールド
２０ オリフィスプレート
２０ａ オリフィスプレート上面
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、３１ 旋回用通路
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、３２０、３２１ 旋回室
２２ｅ らせん曲線の延長線
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、３３ 燃料噴射孔
２４ 中央穴
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、３５ 厚み形成部
２６ 旋回室下流壁面と旋回用通路の接続部の限界位置
２８ 基準円

Claims (2)

1. 上流側から下流側に向かって曲率が次第に大きくなるように形成された内周壁を有する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する旋回用通路と、前記旋回室に開口する燃料噴射孔とを有する燃料噴射弁において、
   前記旋回用通路と前記旋回室下流側の内周壁との間に、R形状の厚み形成部が存在し、
   前記旋回用通路と厚み形成部の接続部、及び、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部が、前記燃料噴射孔中心から、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部に向う線分Ｘ１と、その線分Ｘ _１ と平行になるように該燃料噴射孔に接するように引いた線分のうち、前記旋回室の下流側に位置する線分Ｘ _２ の間に存在し、
   前記旋回用通路の幅をW、前記厚み形成部の厚みをφK、ある角度θにおける対数らせん曲線半径をｒ（θ）、前記燃料噴射孔中心から、前記旋回室下流側の内周壁と前記厚み形成部の接続部までの距離をr ₁ としたとき、
   前記旋回室の内周壁形状は、
   r(θ)=（r ₁ -φK）e ^θtanα 、但し、tanα＝（1/2π）ln{(r1＋W)/(r1-φK)}
   の関係を満たす対数らせん形状であることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１の燃料噴射弁において，
   旋回室の内周壁形状を描く対数らせんの関数が，前記旋回室の下流側に接続される前記旋回用通路の側壁又はその延長線と，前記旋回室の内周壁の下流側部分又はその延長線とが成す，旋回室内周壁間の距離を変数として含んでおり，前記関数によって定義される旋回室の内周壁形状を持つことを特徴とする燃料噴射弁。