JP7272645B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来、噴孔内壁のデポジットの堆積を抑制し、燃料の噴射特性の経時変化の抑制を図った燃料噴射弁が知られている。

例えば特許文献１の燃料噴射弁では、噴孔内壁のうち燃料が流れない部分の面積が小さくなるよう噴孔の断面の形状を扁平にすることで、噴孔内壁のデポジットの堆積を抑制しようとしている。

特開２０１７－２８７６号公報

しかしながら、特許文献１の燃料噴射弁では、複数の噴孔から噴射される燃料噴霧同士の干渉による課題については何ら考慮されていない。特許文献１の燃料噴射弁では、燃料噴霧同士の干渉により閉空間が形成されることで、負圧が発生し、空気導入ができなくなり、燃料噴霧同士が収縮し合体するおそれがある。そのため、高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を招くおそれがある。

本発明の目的は、噴霧の干渉を抑制可能な燃料噴射弁を提供することにある。

本発明に係る燃料噴射弁の第１の態様は、ノズル（１０）とニードル（３０）と駆動部（５５）とを備えている。ノズルは、内側に燃料通路（１００）を形成するノズル筒部（１１）、ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部（１２）、ノズル底部のノズル筒部側の面（１５０）とノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）とを接続し燃料通路内の燃料を噴射する複数の噴孔（１３）、および、ノズル底部のノズル筒部側の面（１２１）において噴孔の周囲に形成される環状の弁座（１４）を有する。

ニードルは、ノズルの内側で往復移動可能に設けられ、弁座に当接すると噴孔を閉じ、弁座から離間すると噴孔を開く。駆動部は、ニードルを開弁方向または閉弁方向に移動させることが可能である。

噴孔は、ノズル底部のノズル筒部側の面（１５０）に形成される入口開口部（１３１）、ノズル底部のノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）に形成される出口開口部（１３２）、および、入口開口部と出口開口部とを接続する噴孔内壁（１３３）を有し、出口開口部の面積が入口開口部の面積より大きい。複数の噴孔のうち１つ以上の噴孔は、出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔である非真円噴孔（６３、６５）である。

複数の噴孔のうち出口開口部の最長径と最短径との比が１の噴孔である真円噴孔（６１、６２、６４、６６）の噴孔開き角をθ（ｄｅｇ）、真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角をθｆ（ｄｅｇ）、噴孔から燃料が噴射されるときの燃料通路内の燃料の平均圧力をＰ（ＭＰａ）とする。

真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ１）とし、真円噴孔の噴孔軸を含む第１仮想平面（ＶＰ１）による断面において２つの母線の成す角を
θｆ＝θ＋０．５×Ｐ＾０．６
とする仮想錐を仮想真円錐（Ｖｃ１）と定義する。

非真円噴孔の最大の噴孔開き角をθ１（ｄｅｇ）、最小の噴孔開き角をθ２（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最大の開き角をθｆ１（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最小の開き角をθｆ２（ｄｅｇ）とする。

非真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ２）とし、非真円噴孔の噴孔軸を含む第２仮想平面（ＶＰ２）による断面において２つの母線の成す角が最大となる角を
θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）
とする。

非真円噴孔の噴孔軸を含み第２仮想平面と交差する第３仮想平面（ＶＰ３）による断面において２つの母線の成す角が最小となる角を
θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６
とする仮想錐を仮想非真円錐（Ｖｃ２）と定義したとき、少なくとも隣り合う２つの噴孔は、仮想非真円錐と、仮想真円錐または仮想非真円錐とが干渉しないよう形成されている。

本発明では、複数の噴孔のうち１つ以上の噴孔を、出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔である非真円噴孔とすることで、噴孔内壁のデポジットの堆積を抑制できる。

また、非真円噴孔および真円噴孔についてそれぞれ仮想非真円錐と仮想真円錐を定義し、少なくとも隣り合う２つの噴孔を、仮想非真円錐と、仮想真円錐または仮想非真円錐とが干渉しないよう形成することで、噴孔から噴射される燃料噴霧同士の干渉を抑制できる。そのため、燃料噴霧間に閉空間は形成されず、負圧も発生せず、空気を導入することができる。これにより、燃料噴霧同士が収縮し合体するのを抑制できる。したがって、噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。

本発明に係る燃料噴射弁の第２の態様では、複数の噴孔は、出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔である非真円噴孔（７１、７２、７３、７４）である。噴孔から燃料が噴射されるときの燃料通路内の燃料の平均圧力をＰ（ＭＰａ）とする。

非真円噴孔の最大の噴孔開き角をθ１（ｄｅｇ）、最小の噴孔開き角をθ２（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最大の開き角をθｆ１（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最小の開き角をθｆ２（ｄｅｇ）とする。

非真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ２）とし、非真円噴孔の噴孔軸を含む第２仮想平面（ＶＰ２）による断面において２つの母線の成す角が最大となる角を
θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）
とする。

非真円噴孔の噴孔軸を含み第２仮想平面と交差する第３仮想平面（ＶＰ３）による断面において２つの母線の成す角が最小となる角を
θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６
とする仮想錐を仮想非真円錐（Ｖｃ２）と定義したとき、少なくとも隣り合う２つの噴孔は、仮想非真円錐と仮想非真円錐とが干渉しないよう形成されている。

第２の態様でも、第１の態様と同様、噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。

第１実施形態による燃料噴射弁を示す断面図。 第１実施形態による燃料噴射弁を内燃機関に適用した状態を示す図。 図２を矢印ＩＩＩ方向から見た図。 図１を矢印ＩＶ方向から見た図。 第１実施形態による燃料噴射弁の真円噴孔を含む断面図。 第１実施形態による燃料噴射弁の真円噴孔を示す模式図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す模式図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す模式図。 第１実施形態による燃料噴射弁の燃料噴射中の非真円噴孔を示す図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を含む断面図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を含む断面図。 第１実施形態による燃料噴射弁の仮想非真円錐を説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の「噴孔開き角」と「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」との関係を示す図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第１実施形態による燃料噴射弁の「噴孔開き角」と「噴霧開き角」との関係を示す図。 第１実施形態による燃料噴射弁の燃料噴射終了時の非真円噴孔を示す図。 第１実施形態による燃料噴射弁の燃料噴射終了時の非真円噴孔を示す断面図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す模式図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す模式図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔の噴孔軸の定義の仕方について説明するための図。 第２実施形態による燃料噴射弁の「噴孔開き角」と「噴霧開き角」との関係を示す図。 第３実施形態による燃料噴射弁のノズル底部および噴孔を示す図。 第４実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図。 第５実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図。 第６実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図。 第７実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図。 第８実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図。 第９実施形態による燃料噴射弁のノズル底部および噴孔を示す図。 第１０実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を含む断面図。 図３９を矢印ＸＬ方向から見た図。 第１１実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す断面図。 第１２実施形態による燃料噴射弁のノズル底部および噴孔を示す図。 第１３実施形態による燃料噴射弁のノズル底部および噴孔を示す図。 第１４実施形態による燃料噴射弁のノズル底部および噴孔を示す図。

以下、複数の実施形態による燃料噴射弁を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において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。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。
（第１実施形態）

第１実施形態による燃料噴射弁を図１に示す。燃料噴射弁１は、例えば内燃機関としてのガソリンエンジン（以下、単に「エンジン」という）８０に適用され、燃料としてのガソリンを噴射しエンジン８０に供給する（図２参照）。

図２に示すように、エンジン８０は、円筒状のシリンダブロック８１、ピストン８２、シリンダヘッド９０、吸気弁９５、排気弁９６等を備えている。ピストン８２は、シリンダブロック８１の内側で往復移動可能に設けられている。シリンダヘッド９０は、シリンダブロック８１の開口端を塞ぐよう設けられている。シリンダブロック８１の内壁とシリンダヘッド９０の壁面とピストン８２との間には、燃焼室８３が形成されている。燃焼室８３は、ピストン８２の往復移動に伴い容積が増減する。

シリンダヘッド９０は、インテークマニホールド９１およびエギゾーストマニホールド９３を有している。インテークマニホールド９１には、吸気通路９２が形成されている。吸気通路９２は、一端が大気側に開放されており、他端が燃焼室８３に接続している。吸気通路９２は、大気側から吸入された空気（以下、「吸気」という）を燃焼室８３に導く。

エギゾーストマニホールド９３には、排気通路９４が形成されている。排気通路９４は、一端が燃焼室８３に接続しており、他端が大気側に開放されている。排気通路９４は、燃焼室８３で生じた燃焼ガスを含む空気（以下、「排気」という）を大気側へ導く。

吸気弁９５は、図示しない駆動軸に連動して回転する従動軸のカムの回転により往復移動可能なようシリンダヘッド９０に設けられている。吸気弁９５は、往復移動することで燃焼室８３と吸気通路９２との間を開閉可能である。排気弁９６は、カムの回転により往復移動可能なようシリンダヘッド９０に設けられている。排気弁９６は、往復移動することで燃焼室８３と排気通路９４との間を開閉可能である。

本実施形態では、燃料噴射弁１は、インテークマニホールド９１の吸気通路９２のシリンダブロック８１側に搭載される。燃料噴射弁１は、中心線が燃焼室８３の中心線に対し傾斜するよう、または、捩れの関係となるよう設けられる。ここで、燃焼室８３の中心線は、燃焼室８３の軸であり、シリンダブロック８１の軸と一致する。本実施形態では、燃料噴射弁１は、燃焼室８３の側方に設けられる。すなわち、燃料噴射弁１は、エンジン８０にサイド搭載されて使用される。

また、シリンダヘッド９０の吸気弁９５と排気弁９６との間、すなわち、燃焼室８３の中央に対応する位置に点火装置としての点火プラグ９７が設けられる。点火プラグ９７は、燃料噴射弁１から噴射される燃料が直接付着しない位置であって、燃料と吸気とが混合された混合気（可燃空気）に着火可能な位置に設けられる。このように、エンジン８０は、直噴式のガソリンエンジンである。

燃料噴射弁１は、複数の噴孔１３が燃焼室８３の径方向外側の部分に露出するよう設けられる。燃料噴射弁１には、図示しない燃料ポンプにより燃料噴射圧相当に加圧された燃料が供給される。燃料噴射弁１の複数の噴孔１３から、円錐状の燃料噴霧Ｆｏが燃焼室８３内に噴射される。

図３に示すように、本実施形態では、吸気弁９５、排気弁９６は、それぞれ２つずつ、エンジン８０に設けられている。２つの吸気弁９５は、それぞれ、インテークマニホールド９１のシリンダブロック８１側の２つに分岐した端部に設けられている。２つの排気弁９６は、それぞれ、エギゾーストマニホールド９３のシリンダブロック８１側の２つに分岐した端部に設けられている。燃料噴射弁１は、シリンダブロック８１の軸を含み２つの吸気弁９５の間および２つの排気弁９６の間を通る仮想平面ＶＰ１００に中心線が沿うよう、インテークマニホールド９１に設けられる。

次に、燃料噴射弁１の基本的な構成について、図１に基づき説明する。
燃料噴射弁１は、ノズル１０、ハウジング２０、ニードル３０、可動コア４０、固定コア５１、弁座側付勢部材としてのスプリング５２、固定コア側付勢部材としてのスプリング５３、駆動部としてのコイル５５等を備えている。

ノズル１０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。ノズル１０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。図１、４、５に示すように、ノズル１０は、ノズル筒部１１、ノズル底部１２、噴孔１３、および、弁座１４等を有している。

ノズル筒部１１は、略円筒状に形成されている。ノズル底部１２は、ノズル筒部１１の一端を塞いでいる。噴孔１３は、ノズル底部１２のノズル筒部１１側の面すなわち内壁と、ノズル筒部１１とは反対側の面１２２とを接続するよう形成されている（図５参照）。噴孔１３は、ノズル底部１２に複数形成されている。本実施形態では、噴孔１３は、６つ形成されている（図４参照）。弁座１４は、ノズル底部１２のノズル筒部１１側の面において噴孔１３の周囲に環状に形成されている。噴孔１３については、後に詳述する。

ハウジング２０は、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３、インレット部２４等を有している。

第１筒部材２１、第２筒部材２２および第３筒部材２３は、いずれも略円筒状に形成されている。第１筒部材２１、第２筒部材２２および第３筒部材２３は、第１筒部材２１、第２筒部材２２、第３筒部材２３の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。

第１筒部材２１および第３筒部材２３は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第２筒部材２２は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第２筒部材２２は、磁気絞り部として機能する。

第１筒部材２１は、第２筒部材２２とは反対側の端部の内壁がノズル１０のノズル筒部１１の外壁に嵌合するよう設けられている。インレット部２４は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。インレット部２４は、一端が第３筒部材２３の第２筒部材２２とは反対側の端部に接続するよう設けられている。

ハウジング２０の内側には、燃料通路１００が形成されている。燃料通路１００は、噴孔１３に接続している。すなわち、ノズル１０のノズル筒部１１は、内側に燃料通路１００を形成している。インレット部２４の第３筒部材２３とは反対側には、図示しない配管が接続される。これにより、燃料通路１００には、燃料供給源（燃料ポンプ）からの燃料が配管を経由して流入する。燃料通路１００は、燃料を噴孔１３に導く。

インレット部２４の内側には、フィルタ２５が設けられている。フィルタ２５は、燃料通路１００に流入する燃料中の異物を捕集する。ここで、フィルタ２５の最大通過粒径は、閉弁時の弁軸方向におけるニードル本体３０１とサック壁面１５０との隙間より小さくしておいてもよい。

ニードル３０は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により棒状に形成されている。ニードル３０は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。

ニードル３０は、燃料通路１００内をハウジング２０の軸方向へ往復移動可能なようハウジング２０内に収容されている。ニードル３０は、ニードル本体３０１、シート部３１、大径部３２、鍔部３４等を有している。

ニードル本体３０１は、棒状に形成されている。シート部３１は、ニードル本体３０１のノズル１０側の端部に形成され、弁座１４に当接可能である。

大径部３２は、ニードル本体３０１の弁座１４側の端部のシート部３１近傍に形成されている。大径部３２は、外径がニードル本体３０１の弁座１４側の端部の外径より大きく設定されている。大径部３２は、外壁がノズル１０のノズル筒部１１の内壁と摺動するよう形成されている。これにより、ニードル３０は、弁座１４側の端部の軸方向の往復移動が案内される。大径部３２には、外壁の周方向の複数箇所が切り欠かれるようにして切欠き部３３が形成されている。これにより、燃料は、切欠き部３３とノズル筒部１１の内壁との間を流通可能である。

鍔部３４は、ニードル本体３０１のシート部３１とは反対側の端部から径方向外側へ延びるよう略円筒状に形成されている。

ニードル本体３０１には、軸方向穴部３５、径方向穴部３６が形成されている。軸方向穴部３５は、ニードル本体３０１のシート部３１とは反対側の端面から軸方向に延びるようにして形成されている。径方向穴部３６は、ニードル本体３０１の径方向に延びて軸方向穴部３５とニードル本体３０１の外壁とを接続するよう形成されている。これにより、ニードル３０に対しノズル１０とは反対側の燃料は、軸方向穴部３５および径方向穴部３６を経由してニードル本体３０１の外壁と第１筒部材２１の内壁との間へ流通可能である。

ニードル３０は、シート部３１が弁座１４から離間（離座）または弁座１４に当接（着座）し、噴孔１３を開閉する。以下、適宜、ニードル３０が弁座１４から離間する方向を開弁方向といい、ニードル３０が弁座１４に当接する方向を閉弁方向という。

可動コア４０は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により筒状に形成されている。可動コア４０は、磁気安定化処理が施されている。可動コア４０は、ハウジング２０の第１筒部材２１および第２筒部材２２の内側に設けられている。

可動コア４０は、略円柱状に形成されている。可動コア４０には、凹部４１、軸穴４２、通孔４３が形成されている。

凹部４１は、可動コア４０のノズル１０側の端面の中央からノズル１０とは反対側へ凹むようにして形成されている。軸穴４２は、可動コア４０の軸を通るよう、可動コア４０のノズル１０とは反対側の端面と凹部４１の底面とを接続するようにして形成されている。通孔４３は、可動コア４０のノズル１０側の端面と、可動コア４０のノズル１０とは反対側の端面とを接続するよう形成されている。通孔４３は、凹部４１の径方向外側において可動コア４０の周方向に等間隔で複数形成されている。

可動コア４０は、軸穴４２にニードル本体３０１が挿通された状態でハウジング２０の内側に設けられている。すなわち、可動コア４０は、ニードル本体３０１の径方向外側に設けられている。可動コア４０は、ニードル本体３０１に対し軸方向に相対移動可能である。可動コア４０の軸穴４２を形成する内壁は、ニードル本体３０１の外壁と摺動可能である。

可動コア４０は、ノズル１０とは反対側の端面のうち軸穴４２周りの部分が、鍔部３４のノズル１０側の端面に当接、または、鍔部３４のノズル１０側の端面から離間可能である。

固定コア５１は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア５１は、磁気安定化処理が施されている。固定コア５１は、可動コア４０のノズル１０とは反対側に設けられている。固定コア５１は、外壁が第２筒部材２２および第３筒部材２３の内壁に接続するようハウジング２０の内側に設けられている。固定コア５１のノズル１０側の端面は、可動コア４０の固定コア５１側の端面に当接可能である。

固定コア５１の内側には、円筒状のアジャスティングパイプ５４が圧入されている。スプリング５２は、例えばコイルスプリングであり、固定コア５１の内側のアジャスティングパイプ５４とニードル３０との間に設けられている。スプリング５２の一端は、アジャスティングパイプ５４に当接している。スプリング５２の他端は、ニードル本体３０１および鍔部３４のノズル１０とは反対側の端面に当接している。スプリング５２は、可動コア４０をニードル３０とともにノズル１０側、すなわち、閉弁方向に付勢可能である。スプリング５２の付勢力は、固定コア５１に対するアジャスティングパイプ５４の位置により調整される。

コイル５５は、略円筒状に形成され、ハウジング２０のうち特に第２筒部材２２および第３筒部材２３の径方向外側を囲むようにして設けられている。また、コイル５５の径方向外側には、コイル５５を覆うようにして筒状のホルダ２６が設けられている。ホルダ２６は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成されている。ホルダ２６は、一端の内壁が第１筒部材２１の外壁に接続し、他端の内壁が第３筒部材２３の外壁に磁気的に接続している。

コイル５５は、電力が供給（通電）されると磁力を生じる。コイル５５に磁力が生じると、磁気絞り部としての第２筒部材２２を避けて、可動コア４０、第１筒部材２１、ホルダ２６、第３筒部材２３および固定コア５１に磁気回路が形成される。これにより、固定コア５１と可動コア４０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア４０は、ニードル３０とともに固定コア５１側に吸引される。これにより、ニードル３０が開弁方向に移動し、シート部３１が弁座１４から離間し、開弁する。その結果、噴孔１３が開放され、噴孔１３から燃料が噴射される。このように、コイル５５は、通電されると、可動コア４０を固定コア５１側に吸引しニードル３０を弁座１４とは反対側、すなわち開弁方向に移動させることが可能である。

なお、可動コア４０が磁気吸引力により固定コア５１側（開弁方向）に吸引されると、ニードル３０の鍔部３４は、固定コア５１の内側を軸方向に移動する。このとき、鍔部３４の外壁と固定コア５１の内壁とは摺動する。そのため、ニードル３０は、鍔部３４側の端部の軸方向の往復移動が固定コア５１により案内される。

また、可動コア４０は、磁気吸引力により固定コア５１側（開弁方向）に吸引されると、固定コア５１側の端面が固定コア５１の可動コア４０側の端面に衝突する。これにより、可動コア４０は、開弁方向への移動が規制される。

可動コア４０が固定コア５１側に吸引されている状態でコイル５５への通電を停止すると、ニードル３０および可動コア４０は、スプリング５２の付勢力により、弁座１４側へ付勢される。これにより、ニードル３０が閉弁方向に移動し、シート部３１が弁座１４に当接し、閉弁する。その結果、噴孔１３が閉塞される。

スプリング５３は、例えばコイルスプリングであり、一端が可動コア４０の凹部４１の底面に当接し、他端がハウジング２０の第１筒部材２１の内壁の段差面に当接した状態で設けられている。スプリング５３は、可動コア４０を固定コア５１側、すなわち、開弁方向に付勢可能である。スプリング５３の付勢力は、スプリング５２の付勢力よりも小さい。そのため、コイル５５に通電されていないとき、ニードル３０は、スプリング５２によりシート部３１が弁座１４に押し付けられ、可動コア４０は、スプリング５３により鍔部３４に押し付けられる。

図１に示すように、第３筒部材２３の径方向外側は、樹脂からなるモールド部５６によりモールドされている。当該モールド部５６から径方向外側へ突出するようコネクタ部５７が形成されている。コネクタ部５７には、コイル５５へ電力を供給するための端子５７１がインサート成形されている。

インレット部２４から流入した燃料は、フィルタ２５、固定コア５１およびアジャスティングパイプ５４の内側、軸方向穴部３５、径方向穴部３６、ニードル３０とハウジング２０の内壁との間、ニードル３０とノズル筒部１１の内壁との間、すなわち、燃料通路１００を流通し、噴孔１３に導かれる。なお、燃料噴射弁１の作動時、可動コア４０およびニードル３０の周囲は燃料で満たされた状態となる。また、燃料噴射弁１の作動時、可動コア４０の通孔４３、ニードル３０の軸方向穴部３５、径方向穴部３６を燃料が流通する。そのため、可動コア４０およびニードル３０は、ハウジング２０の内側で軸方向に円滑に往復移動可能である。

本実施形態の燃料噴射弁１の使用時に想定される燃料通路１００内の燃料の圧力は、例えば２０ＭＰａ程度である。

次に、本実施形態の噴孔１３について、詳細に説明する。なお、図５では、ニードル３０の図示を省略している。

図５に示すように、ノズル１０は、サック壁面１５０、入口開口部１３１、出口開口部１３２、噴孔内壁１３３、噴孔１３、弁座１４を有している。

サック壁面１５０は、ノズル底部１２のノズル筒部１１側の面１２１の中央からノズル筒部１１とは反対側へ凹み、内側にサック室１５を形成する。サック室１５は、サック壁面１５０とニードル３０のシート部３１との間に形成される。

弁座１４は、面１２１のサック壁面１５０の周囲に環状に形成されている。弁座１４は、ノズル筒部１１側からサック壁面１５０側に向かうに従いノズル筒部１１の軸Ａｘ１に近付くようテーパ状に形成されている。

噴孔１３は、サック壁面１５０とノズル底部１２のノズル筒部１１とは反対側の面１２２とを接続し燃料通路１００内の燃料を噴射する。なお、サック壁面１５０および面１２２は、曲面状に形成されている。

図５に示すように、噴孔１３は、ノズル底部１２のノズル筒部１１側の面であるサック壁面１５０に形成される入口開口部１３１、ノズル底部１２のノズル筒部１１とは反対側の面１２２に形成される出口開口部１３２、および、入口開口部１３１と出口開口部１３２とを接続する噴孔内壁１３３を有する。

ここで、入口開口部１３１は、ノズル底部１２に孔（噴孔１３）を開けることによりサック壁面１５０に沿って形成される仮想的な面としての閉じられた領域を意味し、この領域の面積を入口開口部１３１の面積とする。また、出口開口部１３２は、ノズル底部１２に孔（噴孔１３）を開けることによりノズル底部１２のノズル筒部１１とは反対側の面１２２に沿って形成される仮想的な面としての閉じられた領域を意味し、この領域の面積を出口開口部１３２の面積とする。６つの噴孔１３は、いずれも、出口開口部１３２の面積が入口開口部１３１の面積より大きい。

本実施形態では、６つの噴孔１３は、噴孔内壁１３３が入口開口部１３１側から出口開口部１３２側へ向かうに従い噴孔１３の軸である噴孔軸Ａｘｈ１から離れるようテーパ状に形成されている。

図５に示すように、噴孔軸Ａｘｈ１を含む断面において、１の噴孔１３の２つの噴孔内壁１３３の成す角を、「噴孔開き角」という。また、噴孔軸Ａｘｈ１を含む断面において、１の噴孔１３から噴射された燃料噴霧Ｆｏの２つの輪郭の成す角を、「燃料噴霧の開き角」という。

図４に示すように、本実施形態では、噴孔１３の入口開口部１３１は、ノズル底部１２の周方向に並ぶよう６つ形成されている。ここで、説明のため、６つの噴孔１３のそれぞれを噴孔６１、６２、６３、６４、６５、６６とする。本実施形態では、噴孔６１、６２、６３、６４、６５、６６の入口開口部１３１の中心は、軸Ａｘ１を中心とするピッチ円Ｃｐ１上に等間隔で配置されている。また、図２、３において、噴孔６１、６２、６３、６４、６５、６６から噴射された燃料噴霧Ｆｏを、それぞれ、Ｆ６１～６６で示す。

噴孔６１、６４は、間にノズル筒部１１の軸Ａｘ１が位置するよう、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１を含む仮想平面ＶＰ１０１上に形成されている。すなわち、仮想平面ＶＰ１０１は、噴孔６１、６４を通る。また、噴孔６１、６４は、それぞれの噴孔軸Ａｘｈ１が仮想平面ＶＰ１０１に含まれるよう形成されている。

噴孔６２、６６の入口開口部１３１は、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１を含み仮想平面ＶＰ１０１に垂直な仮想平面ＶＰ１０２に対し噴孔６１側に形成されている。噴孔６３、６５の入口開口部１３１は、仮想平面ＶＰ１０２に対し噴孔６４側に形成されている。

噴孔６３、６５は、出口開口部１３２の最長径ａ１と最短径ｂ１との比が１より大きい。そのため、噴孔６３、６５は、噴孔軸Ａｘｈ１方向から見たとき、出口開口部１３２の形状が楕円形状、すなわち、非真円形状となる（図４参照）。ここで、噴孔６３、６５を、「非真円噴孔」とする。噴孔６３、６５を、適宜、「オーバル噴孔」または「楕円噴孔」とよぶ。ここで、「オーバル噴孔」とは、出口開口部１３２の形状が、非真円であって、卵型、楕円、トラック形状等のオーバル形状である噴孔のことである。楕円は、２つの焦点からの距離の和が一定の円である。本実施形態では、噴孔６３、６５の出口開口部１３２の形状は、２つの焦点を有する楕円である。以下、「オーバル噴孔」といった場合、出口開口部１３２の形状が卵型、楕円またはトラック形状である噴孔１３を含むものとする。また、「非真円噴孔」は、「オーバル噴孔」、「楕円噴孔」、「トラック噴孔」を含むものとする。また、「最長径」とは、その形状の幅のうち最も長い幅を意味し、噴孔６３、６５の出口開口部１３２の形状では長軸の長さに対応する。「最短径」とは、その形状の幅のうち最も短い幅を意味し、噴孔６３、６５の出口開口部１３２の形状では短軸の長さに対応する。

噴孔６１、６２、６４、６６は、出口開口部１３２最長径ａ２と最短径ｂ２との比が１である。そのため、噴孔６１、６２、６４、６６は、噴孔軸Ａｘｈ１方向から見たとき、出口開口部１３２の形状が真円形状となる（図４参照）。ここで、噴孔６１、６２、６４、６６を、「真円噴孔」とする。

上述のように、本実施形態では、複数の噴孔１３のうち１つ以上（２つ）の噴孔１３は、出口開口部１３２の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔１３である非真円噴孔である。

図６に示すように、真円噴孔としての噴孔６１、６２、６４、６６は、入口開口部１３１および出口開口部１３２の形状が真円形状である。また、入口開口部１３１および出口開口部１３２は、同軸上に形成されている。そのため、噴孔軸Ａｘｈ１を含む仮想平面である第１仮想平面ＶＰ１による断面において、噴孔内壁１３３の成す角θは、出口開口部１３２の周方向で一定である。

＜５＞
図７に示すように、非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、入口開口部１３１および出口開口部１３２の形状が楕円形状である。また、入口開口部１３１および出口開口部１３２は、長軸および短軸の方向が一致するよう、同軸上に形成されている。そのため、噴孔軸Ａｘｈ１を含む仮想平面である第２仮想平面ＶＰ２による断面において、噴孔内壁１３３の成す角が最大となる角をθ１、噴孔軸Ａｘｈ１を含む仮想平面である第３仮想平面ＶＰ３による断面において、噴孔内壁１３３の成す角が最小となる角をθ２とすると、第２仮想平面ＶＰ２と第３仮想平面ＶＰ３とは直交する。

また、出口開口部１３２の長径の長さをａ１、短径の長さをｂ１とし、入口開口部１３１の長径の長さをａ１０、短径の長さをｂ１０とすると、非真円噴孔としての噴孔６３、６５の扁平率は、ａ１／ｂ１＝ａ１０／ｂ１０となる。つまり、非真円噴孔は、入口開口部１３１および出口開口部１３２が同じ扁平率の楕円形状である。ここで、「長径」とは、その形状の幅のうち最も長い幅を意味し、楕円における「長軸」に対応する。「短径」とは、その形状の幅のうち最も短い幅を意味し、楕円における「短軸」に対応する。

＜３＞
図８に示すように、非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、出口開口部１３２の短径方向が、非真円噴孔から噴射される燃料の噴射方向に沿うよう形成されている。なお、短径方向と噴射方向とが一致する場合、噴孔軸Ａｘｈ１を通り軸Ａｘ１に平行な仮想平面上に短軸があることになる。また、加工によるばらつき程度を含んでいても、「沿う」と表現する。ここで、「短径方向」は、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１方向から見たとき、出口開口部１３２の短径すなわち短軸に沿う方向に対応する。また、「燃料の噴射方向」は、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１方向から見たとき、噴孔軸Ａｘｈ１に沿う方向に対応する。なお、図８、９において、「長径方向」は、出口開口部１３２の長径すなわち長軸に沿う方向に対応する。

図５に示すように、複数の噴孔１３のうち出口開口部１３２の最長径と最短径との比が１の噴孔１３である真円噴孔（６４）の噴孔開き角をθ（ｄｅｇ）、真円噴孔から噴射される燃料噴霧Ｆｏの開き角をθｆ（ｄｅｇ）、真円噴孔から燃料が噴射されるときの燃料通路１００内の燃料の平均圧力をＰ（ＭＰａ）とする。

真円噴孔の噴孔軸Ａｘｈ１と出口開口部１３２との交点を頂点Ｐｖ１とし、真円噴孔の噴孔軸Ａｘｈ１を含む第１仮想平面ＶＰ１による断面において２つの母線の成す角を
θｆ＝θ＋０．５×Ｐ＾０．６ ・・・式１
とする仮想錐を仮想真円錐Ｖｃ１と定義する（図５参照）。ここで、「＾」は、べき乗を表す。ここで、上記式１における「０．５×Ｐ＾０．６」は、「噴孔開き角」（θ）と「燃料噴霧の開き角」（θｆ＝θ＋０．５×Ｐ＾０．６）との差であり、「燃料通路１００内の燃圧により増大する燃料噴霧の開き角」に対応する。Ｐが２０（ＭＰａ）の場合、０．５×Ｐ＾０．６は約３．０である。

図１０、１１に示すように、非真円噴孔（６３）の最大の噴孔開き角をθ１（ｄｅｇ）、最小の噴孔開き角をθ２（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧Ｆｏの最大の開き角をθｆ１（ｄｅｇ）、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧Ｆｏの最小の開き角をθｆ２（ｄｅｇ）とする。

非真円噴孔の噴孔軸Ａｘｈ１と出口開口部１３２との交点を頂点Ｐｖ２とし、非真円噴孔の噴孔軸Ａｘｈ１を含む第２仮想平面ＶＰ２による断面において２つの母線の成す角が最大となる角を
θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１） ・・・式２
とする（図１０参照）。ここで、上記式２における「１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）」は、「噴孔開き角」（θ１）および「燃料通路１００内の燃圧により増大する燃料噴霧の開き角」（０．５×Ｐ＾０．６）の和と「燃料噴霧の開き角」（θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１））との差であり、「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」に対応する。

非真円噴孔の噴孔軸Ａｘｈ１を含み第２仮想平面ＶＰ２と交差する第３仮想平面ＶＰ３による断面において２つの母線の成す角が最小となる角を
θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６ ・・・式３
とする仮想錐を仮想非真円錐Ｖｃ２と定義したとき（図１０、１１、１２参照）、６つの噴孔１３のうち、少なくとも隣り合う２つの噴孔１３は、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２と、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成されている。ここで、上記式３における「０．５×Ｐ＾０．６」は、「噴孔開き角」（θ２）と「燃料噴霧の開き角」（θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６）との差であり、「燃料通路１００内の燃圧により増大する燃料噴霧の開き角」に対応する。

本実施形態では、６つの噴孔１３のうち、全ての噴孔１３は、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２と、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成されている。

図１３に示すのは、「噴孔開き角」（θ１）を変化させた場合の「噴孔開き角」（θ１）と「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」（非真円噴孔＋α噴霧開き角）との関係を示す解析結果である。図１３に示すように、「噴孔開き角」（θ１）が大きくなる程、「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」は小さくなる。ここで、「噴孔開き角」（θ１）と「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」（非真円噴孔＋α噴霧開き角）との関係の近似曲線ＬＣｓ１は、上記式２における「１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）」に対応する。

次に、「楕円噴孔」の噴孔軸Ａｘｈ１の定義の仕方について説明する。

＜手順１＞
図１４、１５に示すように、適当な２つの平行な平面Ｐ１０１、Ｐ１０２で噴孔１３を切断する。

＜手順２＞
図１６に示すように、手順１で切断した噴孔１３の各断面ＳＤ１、ＳＤ２の幅が最長となる部分を通る直線Ｌ１、Ｌ２と各断面ＳＤ１、ＳＤ２の外縁端との交点をＰｅ１１、Ｐｅ１２、Ｐｅ２１、Ｐｅ２２とする。

＜手順３＞
図１７に示すように、手順２で設定した交点Ｐｅ２１と交点Ｐｅ１１とを結んで延長した直線Ｌ３と、交点Ｐｅ２２と交点Ｐｅ１２とを結んで延長した直線Ｌ４との交点を仮想錐Ｖｃ１０１の頂点Ｐｖ１０１とする。

＜手順４＞
図１８に示すように、手順３で設定した頂点Ｐｖ１０１を中心とする球Ｂ１０１を作成し、球Ｂ１０１と仮想錐Ｖｃ１０１（噴孔内壁１３３）との交線Ｌｘ１０１の内側に形成される面を仮想面ＶＰｘ１０１とする。仮想面ＶＰｘ１０１の内側において、仮想面ＶＰｘ１０１の幅が最長となる部分を通る直線Ｌ１０１を２分する点Ｐｔ１０１（図１９参照）と頂点Ｐｖ１０１とを結ぶ直線が噴孔軸Ａｘｈ１となる。

図２０に示すように、真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角（噴霧開き角）は、「噴孔開き角」に、「燃料通路１００内の燃圧により増大する燃料噴霧の開き角」に対応する「０．５×Ｐ＾０．６」を足した大きさとなる。また、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角（噴霧開き角）は、長径側においては、「噴孔開き角」に「０．５×Ｐ＾０．６」を足し、さらに、「非真円噴孔の形状に起因して増大する燃料噴霧の開き角」に対応する「１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）」を足した大きさとなる。

図２０に示すように、長径側との比較として、非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角は、真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角より大きい。

非真円噴孔の噴霧広角化により、非真円噴孔から噴射された燃料噴霧の長さは、真円噴孔から噴射された燃料噴霧の長さより短くなる。よって、非真円噴孔は、真円噴孔と比べ、燃料噴霧の低ペネトレーション化の効果が高いといえる。

本実施形態では、真円噴孔としての噴孔６１、６２、６４、６６、および、非真円噴孔としての噴孔６３、６５を図４に示すように配置し、全ての噴孔１３（噴孔６１～６６）は、仮想非真円錐Ｖｃ２と、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成されている。そのため、燃料噴霧間に閉空間は形成されず、負圧も発生せず、空気を導入することができる。これにより、燃料噴霧同士が収縮し合体するのを抑制できる。したがって、噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。よって、少なくとも１つの非真円噴孔を含むことで噴孔内壁１３３のデポジットの堆積を抑制するとともに燃料噴霧の低ペネトレーション化を図りつつ、噴孔１３から噴射される燃料噴霧同士が干渉しないよう噴孔１３を形成し噴孔開き角を適宜設定することで噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。

図２～４に示すように、本実施形態では、サイド搭載においてシリンダ内壁に近い噴孔６３、６５、すなわち、「楕円噴孔」から噴射された燃料噴霧Ｆ６３、Ｆ６５の低ペネトレーション化が実現される。よって、シリンダ内壁の濡れを効果的に抑制できる。

図９に示すように、非真円噴孔において、燃料の噴射中は、長径方向（長軸側）に燃料を延ばし、液膜状に燃料を噴出することで、分裂を促進し、燃料噴霧の微粒化を図ることができる。一方、オーバル噴孔においては、ニードル３０着座後の噴射終了時、噴孔内の燃料は、長径方向（長軸側）のＲ部に集まり、液糸状に噴出されるため、燃料キレが悪くなり、ノズル１０の外壁の噴孔周りの濡れが多くなることがある（図２１、２２参照）。

また、図４に示すように、非真円噴孔としての噴孔６３の出口開口部１３２の扁平率ａ１／ｂ１（＞１）は、真円噴孔としての噴孔６４の出口開口部１３２の扁平率ａ２／ｂ２（＝１）より大きい。また、出口開口部１３２の扁平率が大きい非真円噴孔（６３、６５）の入口開口部１３１の面積は、出口開口部１３２の扁平率が小さい真円噴孔（６１、６２、６４、６６）の入口開口部１３１の面積より小さい。

本実施形態では、ニードル３０着座後の噴孔１３からの燃料の噴射終了時、入口開口部１３１の面積が小さいため燃料が流れづらく出口開口部１３２の扁平率が大きい非真円噴孔（６３、６５）からサック室１５に空気が流入するとともに、入口開口部１３１の面積が大きいため燃料が流れ易く出口開口部１３２の扁平率が小さい真円噴孔（６１、６２、６４、６６）から燃料を噴き切って噴射終了する。そのため、燃料濡れし易い扁平率の大きい噴孔１３からの低圧燃料の噴射量が低減し、燃料濡れを抑制できる。したがって、燃料噴霧の広角化と噴霧変化の影響の最小化とを両立しながら、チップウェットを従来技術と同等レベルに抑えることが可能である。

以上説明したように、＜１＞本実施形態では、複数の噴孔１３のうち１つ以上の噴孔１３を、出口開口部１３２の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔である非真円噴孔とすることで、噴孔内壁１３３のデポジットの堆積を抑制できる。

また、非真円噴孔および真円噴孔についてそれぞれ仮想非真円錐Ｖｃ２と仮想真円錐Ｖｃ１を定義し、少なくとも隣り合う２つの噴孔１３を、仮想非真円錐Ｖｃ２と、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成することで、噴孔１３から噴射される燃料噴霧同士の干渉を抑制できる。そのため、燃料噴霧間に閉空間は形成されず、負圧も発生せず、空気を導入することができる。これにより、燃料噴霧同士が収縮し合体するのを抑制できる。したがって、噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。

また、＜３＞本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、出口開口部１３２の短径方向が、非真円噴孔から噴射される燃料の噴射方向に沿うよう形成されている。そのため、長軸方向の噴孔内壁１３３に燃料を沿わせて液膜を薄膜化し、微粒化できる。

また、＜５＞本実施形態では、１つ以上の非真円噴孔（６３、６５）は、入口開口部１３１および出口開口部１３２が同じ扁平率の楕円形状である。そのため、噴孔１３をレーザ加工する場合において、焦点を固定してレーザの走査ができ、非真円噴孔を容易に形成することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態による燃料噴射弁の一部を図２３に示す。第２実施形態は、非真円噴孔の構成が第１実施形態と異なる。

＜４＞
図２３に示すように、本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、入口開口部１３１が半径Ｒ１の真円形状であり、出口開口部１３２が入口開口部１３１の形状と同じ曲率の２つの半円Ｃｈ１を直線Ｌｈ１で繋いだ形状である。そのため、噴孔６３、６５は、噴孔軸Ａｘｈ１方向から見たとき、出口開口部１３２の形状がトラック形状、すなわち、非真円形状となる（図２３参照）。ここで、噴孔６３、６５を、「非真円噴孔」とする。また、噴孔６３、６５を、適宜、「トラック噴孔」とよぶ。半円Ｃｈ１の半径Ｒ２は、入口開口部１３１の半径Ｒ１と同じである。

非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、入口開口部１３１の最長径ａ１０と最短径ｂ１０との比、および、扁平率ａ１０／ｂ１０が１である（図２３参照）。

非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、出口開口部１３２の最長径ａ１と最短径ｂ１との比、および、扁平率ａ１／ｂ１が１より大きい（図２３参照）。本実施形態では、入口開口部１３１の最短径ｂ１０と出口開口部１３２の最短径ｂ１とは同じである。なお、出口開口部１３２を形成する２つの半円Ｃｈ１の中心間の距離Ｘは、噴孔６３、６５の噴孔開き角により決定する。

＜３＞
図２４に示すように、非真円噴孔としての噴孔６３、６５は、出口開口部１３２の短径方向が、非真円噴孔から噴射される燃料の噴射方向に沿うよう形成されている。ここで、「短径方向」は、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１方向から見たとき、出口開口部１３２の短径すなわち出口開口部１３２の幅のうち最も小さい幅の方向Ｄ１に沿う方向に対応する。また、「燃料の噴射方向」は、ノズル筒部１１の軸Ａｘ１方向から見たとき、噴孔軸Ａｘｈ１に沿う方向に対応する。なお、図２４において、「長径方向」は、出口開口部１３２の長径すなわち出口開口部１３２の幅のうち最も大きい幅の方向Ｄ２に沿う方向に対応する。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔６３、６５について、第１実施形態の非真円噴孔と同様に仮想非真円錐Ｖｃ２を定義したとき、６つの噴孔１３のうち、全ての噴孔１３は、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２と、仮想真円錐Ｖｃ１または仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成されている。

次に、「非真円噴孔」すなわち「トラック噴孔」の噴孔軸Ａｘｈ１の定義の仕方について説明する。

＜手順１＞
図２５に示すように、適当な２つの平行な平面Ｐ１０１、Ｐ１０２で噴孔１３を切断する。

＜手順２＞
図２６、２７に示すように、手順１で切断した噴孔１３の各断面ＳＤ１、ＳＤ２のそれぞれにおいて、断面ＳＤ１、ＳＤ２の外縁端の２つの直線部に平行、かつ、等距離の直線Ｌ１、Ｌ２を設定する。

＜手順３＞
図２８、２９に示すように、手順２で設定した直線Ｌ１、Ｌ２を含む平面Ｐ１０３で噴孔１３を切断する。

＜手順４＞
図３０に示すように、手順３で切断した噴孔１３の断面ＳＤ３の外縁端のうち噴孔内壁１３３に対応する部分を延長した直線Ｌ３、Ｌ４の交点Ｐｘ１０１と、直線Ｌ３、Ｌ４から等距離の位置を通る直線が噴孔軸Ａｘｈ１となる。

図３１に示すように、トラック噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角（噴霧開き角）は、楕円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角より大きい。よって、トラック噴孔は、楕円噴孔と比べ、燃料噴霧の低ペネトレーション化の効果が高いことがわかる。

以上説明したように、＜４＞本実施形態では、１つ以上の非真円噴孔（６３、６５）は、入口開口部１３１が真円形状であり、出口開口部１３２が入口開口部１３１の形状と同じ曲率の２つの半円Ｃｈ１を直線Ｌｈ１で繋いだ形状である。そのため、楕円噴孔と比べ、出口開口部１３２の外縁端のＲ部の曲率半径を大きくでき、燃料がＲ部から抜け易くなる。これにより、ノズル１０の先端の濡れを抑制できる。

（第３実施形態）
第３実施形態による燃料噴射弁について図３２に基づき説明する。第３実施形態は、噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、ノズル１０は、第１実施形態で示した噴孔６４を有していない。つまり、本実施形態では、噴孔１３は、ノズル１０に５つ形成されている。ここで、噴孔６１、６２、６３、６５、６６の入口開口部１３１の中心は、軸Ａｘ１を中心とするピッチ円Ｃｐ１上に等間隔で配置されている。

（第４実施形態）
第４実施形態による燃料噴射弁について図３３に基づき説明する。第４実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第２実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔１３は、入口開口部１３１および出口開口部１３２の形状がともにトラック形状である。「トラック形状」の定義は、第２実施形態で示したのと同じである。

本実施形態では、入口開口部１３１の扁平化により燃料噴霧のさらなる広角化を実現できる。

（第５実施形態）
第５実施形態による燃料噴射弁について図３４に基づき説明する。第５実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔１３は、入口開口部１３１の形状が楕円形状であり、出口開口部１３２の形状がトラック形状である。ここで、入口開口部１３１は、長軸の方向ＤＬ１が、出口開口部１３２の長径の方向ＤＬ２と直交するよう形成されている。より詳細には、出口開口部１３２の形状は、入口開口部１３１の楕円を短軸方向で２つに分割し、それぞれの端部を直線で繋いだトラック形状である。

本実施形態では、出口開口部１３２の最小のＲを大きくしつつ、噴孔内壁を滑らかに繋げることができる。

（第６実施形態）
第６実施形態による燃料噴射弁について図３５に基づき説明する。第６実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔１３は、入口開口部１３１の形状が真円形状であり、出口開口部１３２の形状が、入口開口部１３１の形状と同じ曲率の２つの真円Ｃｒ１の一部を２つの曲線ＬＣ１で繋いだ形状である。

本実施形態では、噴孔１３の開き方向のガイドにより燃料が噴孔内壁に沿って流れ、燃料噴霧のさらなる広角化を実現できる。

（第７実施形態）
第７実施形態による燃料噴射弁について図３６に基づき説明する。第７実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔１３は、入口開口部１３１の形状が真円形状であり、出口開口部１３２の形状が楕円形状である。

本実施形態では、出口開口部１３２の扁平化による燃料噴霧の広角化と燃料の流量調量の両立を図ることができる。

（第８実施形態）
第８実施形態による燃料噴射弁について図３７に基づき説明する。第８実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔１３は、入口開口部１３１および出口開口部１３２の形状がともに楕円形状である。ここで、入口開口部１３１と出口開口部１３２とは、短径すなわち短軸の長さＬｓ１が同じである。

本実施形態では、入口開口部１３１および出口開口部１３２の扁平化により燃料噴霧のさらなる広角化を実現できる。

（第９実施形態）
第９実施形態による燃料噴射弁の一部を図３８に示す。第９実施形態は、非真円噴孔としての噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、非真円噴孔としての噴孔６３は、入口開口部１３１および出口開口部１３２の形状がともに長方形状となるよう形成されている。ここで、噴孔６３は、出口開口部１３２の長辺の長さａ３と短辺の長さｂ３との比、および、扁平率ａ３／ｂ３が１より大きい。

また、非真円噴孔としての噴孔６５は、入口開口部１３１が真円形状であり、出口開口部１３２がトラック形状である。ここで、噴孔６５は、出口開口部１３２の長径の長さａ１と短径の長さｂ１との比、および、扁平率ａ１／ｂ１が１より大きい。つまり、噴孔６５は、第２実施形態における噴孔６５と同じ構成である。

（第１０実施形態）
第１０実施形態による燃料噴射弁の一部を図３９、４０に示す。第１０実施形態は、噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、ノズル１０には、ノズル凹部１６が形成されている。ノズル凹部１６は、ノズル底部１２のノズル筒部１１とは反対側の面１２２からノズル筒部１１側へ円形に凹むよう形成されている（図３９、４０参照）。

非真円噴孔としての噴孔１３は、サック壁面１５０とノズル凹部１６の底面１６０とを接続するよう形成されている。そのため、噴孔１３の入口開口部１３１は、ノズル底部１２のノズル筒部１１側の面であるサック壁面１５０に形成されている。また、噴孔１３の出口開口部１３２は、ノズル底部１２のノズル筒部１１とは反対側の面である底面１６０に形成されている。

図４０に示すように、入口開口部１３１および出口開口部１３２がともに楕円形状である。なお、入口開口部１３１と出口開口部１３２とは、同じ扁平率の楕円形状に形成されている。また、面１２２におけるノズル凹部１６の開口部の形状は、真円形状である。なお、面１２２におけるノズル凹部１６の開口部の形状は、真円形状に限らず、非真円形状やオーバル形状、出口開口部１３２と同じ扁平率の楕円形状であってもよい。ノズル凹部１６の開口部の面積を小さくするほど、配置自由度を確保できる。

（第１１実施形態）
第１１実施形態による燃料噴射弁の一部を図４１に示す。第１１実施形態は、噴孔１３の構成が第１０実施形態と異なる。

本実施形態では、ノズル凹部１６の形状が第１０実施形態と異なる。本実施形態では、ノズル凹部１６の底面１６０は、噴孔軸Ａｘｈ１に沿って出口開口部１３２側から入口開口部１３１側へ向かうに従い噴孔軸Ａｘｈ１から離れるようテーパ状に形成されている。そのため、噴孔軸Ａｘｈ１を含む仮想平面による断面において、噴孔内壁１３３と底面１６０との成す角、すなわち、抜け角を、第１０実施形態と比べて大きくすることができる。これにより、燃料の噴射時、燃料がノズル底部１２の外壁に表面張力で引き付けられ難くなり、ノズル底部１２の外壁の濡れを抑制できる。

（第１２実施形態）
第１２実施形態による燃料噴射弁の一部を図４２に示す。第１２実施形態は、噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、真円噴孔としての噴孔６１、６２、６４、６６の入口開口部１３１の中心は、軸Ａｘ１を中心とするピッチ円Ｃｐ１上に配置されている。非真円噴孔としての噴孔６３、６５の入口開口部１３１の中心は、ピッチ円Ｃｐ１の外側に配置されている。

（第１３実施形態）
第１３実施形態による燃料噴射弁の一部を図４３に示す。第１３実施形態は、噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、真円噴孔としての噴孔６１、６２、６４、６６の入口開口部１３１の中心は、軸Ａｘ１を中心とするピッチ円Ｃｐ１上に配置されている。非真円噴孔としての噴孔６３、６５の入口開口部１３１の中心は、ピッチ円Ｃｐ１の内側に配置されている。

（第１４実施形態）
第１４実施形態による燃料噴射弁の一部を図４４に示す。第１４実施形態は、噴孔１３の構成が第１実施形態と異なる。

本実施形態では、噴孔１３は、ノズル底部１２に４つ形成されている。ここで、説明のため、４つの噴孔１３のそれぞれを噴孔７１、７２、７３、７４とする。本実施形態では、噴孔７１、７２、７３、７４は、第１実施形態の噴孔６３、６５と同様、非真円噴孔である。つまり、本実施形態では、複数の噴孔１３の全てが非真円噴孔である。噴孔７１、７２、７３、７４の入口開口部１３１の中心は、軸Ａｘ１を中心とするピッチ円Ｃｐ１上に等間隔で配置されている。

以上説明したように、＜２＞本実施形態では、複数の噴孔１３を、出口開口部１３２の最長径と最短径との比が１より大きい噴孔である非真円噴孔とすることで、噴孔内壁１３３のデポジットの堆積を抑制できる。

また、非真円噴孔について仮想非真円錐Ｖｃ２を定義し、少なくとも隣り合う２つの噴孔１３を、仮想非真円錐Ｖｃ２と仮想非真円錐Ｖｃ２とが干渉しないよう形成することで、噴孔１３から噴射される燃料噴霧同士の干渉を抑制できる。そのため、噴霧の高ペネ化によるシリンダ内の濡れや噴霧特性の悪化を抑制できる。

（他の実施形態）
上述の第１実施形態では、６つの噴孔のうち２つが非真円噴孔で、４つが真円噴孔である例を示した。これに対し、他の実施形態では、複数の噴孔のうち１つ以上が非真円噴孔であればよい。すなわち、第１４実施形態のように、複数の噴孔のうち全てが非真円噴孔であってもよい。この場合、少なくとも隣り合う２つの噴孔は、それぞれの仮想非真円錐と仮想非真円錐とが干渉しないよう形成される。

また、上述の第１実施形態では、非真円噴孔の出口開口部の形状が、２つの焦点を有する正確な楕円である例を示した。これに対し、他の実施形態では、非真円噴孔は、出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きいのであれば、出口開口部が、２つの焦点を有する正確な楕円形に限らず、正確な楕円形以外の、曲線で閉じられた領域からなる形状や多角形等どのような形状であってもよい。また、他の実施形態では、噴孔は、６つに限らず、１～５つ、または、７つ以上ノズルに形成されていてもよい。

また、上述の第１実施形態では、噴孔１３の入口開口部１３１の面積が噴孔１３によって異なる例を示した。これに対し、他の実施形態では、噴孔１３の入口開口部１３１の面積は、全ての噴孔１３で同じであってもよい。

また、他の実施形態では、少なくとも隣り合う２つの噴孔が、仮想非真円錐と、仮想真円錐または仮想非真円錐とが干渉しないよう形成されているのであれば、他の噴孔については、仮想非真円錐と、仮想真円錐または仮想非真円錐とが干渉するよう形成されてていてもよい。

また、上述の実施形態では、噴孔から燃料が噴射されるときの燃料通路内の燃料の平均圧力Ｐ（ＭＰａ）が２０（ＭＰａ）の例を示した。これに対し、他の実施形態では、複数の噴孔が上記式１～３の関係を満たすよう形成されるのであれば、Ｐは、２０より低くてもよいし、２０より高くてもよい。つまり、噴孔は、燃料噴射弁の使用時に想定される燃料通路内の燃料の圧力に応じ、適宜、形成できる。

また、他の実施形態では、非真円噴孔は、出口開口部の短径方向が、非真円噴孔から噴射される燃料の噴射方向に沿うよう形成されていなくてもよい。

また、他の実施形態では、燃料噴射弁は、どのような姿勢でエンジン８０に搭載してもよい。

また、他の実施形態では、ノズルのノズル筒部とノズル底部とは、別体に形成されていてもよい。また、他の実施形態では、ハウジング２０の第１筒部材２１とノズルまたはノズル筒部とは、一体に形成されていてもよい。

また、他の実施形態では、ハウジング２０の第１筒部材２１と第２筒部材２２と第３筒部材２３とは、一体に形成されていてもよい。この場合、例えば、第２筒部材２２を薄肉に形成し、磁気絞り部とすればよい。

また、上述の実施形態では、燃料噴射弁をエンジンにサイド搭載する例を示した。これに対し、他の実施形態では、シリンダヘッドの中央において点火プラグと燃料噴射弁とを隣接して配置する、いわゆるセンター搭載としてもよい。

また、上述の実施形態では、直噴式のガソリンエンジンに燃料噴射弁を適用する例を示した。これに対し、他の実施形態では、燃料噴射弁を、例えばディーゼルエンジンやポート噴射式のガソリンエンジン等に適用してもよい。

このように、本開示は、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形態で実施可能である。

１ 燃料噴射弁、１０ ノズル、１００ 燃料通路、１１ ノズル筒部、１２ ノズル底部、１３、６１～６６、７１～７４ 噴孔、１４ 弁座、３０ ニードル、５５ コイル（駆動部）、１３１ 入口開口部、１３２ 出口開口部、１３３ 噴孔内壁、Ａｘｈ１ 噴孔軸、ＶＰ１ 第１仮想平面、ＶＰ２ 第２仮想平面、ＶＰ３ 第３仮想平面、Ｖｃ１ 仮想真円錐、Ｖｃ２ 仮想非真円錐

Claims (5)

1. 内側に燃料通路（１００）を形成するノズル筒部（１１）、前記ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部（１２）、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１５０）と前記ノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）とを接続し前記燃料通路内の燃料を噴射する複数の噴孔（１３）、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１２１）において前記噴孔の周囲に形成される環状の弁座（１４）を有するノズル（１０）と、
   前記ノズルの内側で往復移動可能に設けられ、前記弁座に当接すると前記噴孔を閉じ、前記弁座から離間すると前記噴孔を開くニードル（３０）と、
   前記ニードルを開弁方向または閉弁方向に移動させることが可能な駆動部（５５）と、を備え、
   前記噴孔は、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１５０）に形成される入口開口部（１３１）、前記ノズル底部の前記ノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）に形成される出口開口部（１３２）、および、前記入口開口部と前記出口開口部とを接続する噴孔内壁（１３３）を有し、前記出口開口部の面積が前記入口開口部の面積より大きく、
   複数の前記噴孔のうち１つ以上の前記噴孔は、前記出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きい前記噴孔である非真円噴孔（６３、６５）であり、
   複数の前記噴孔のうち前記出口開口部の最長径と最短径との比が１の前記噴孔である真円噴孔（６１、６２、６４、６６）の噴孔開き角をθ（ｄｅｇ）、前記真円噴孔から噴射される燃料噴霧の開き角をθｆ（ｄｅｇ）、前記噴孔から燃料が噴射されるときの前記燃料通路内の燃料の平均圧力をＰ（ＭＰａ）とし、
   前記真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と前記出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ１）とし、前記真円噴孔の前記噴孔軸を含む第１仮想平面（ＶＰ１）による断面において２つの母線の成す角を
   θｆ＝θ＋０．５×Ｐ＾０．６
   とする仮想錐を仮想真円錐（Ｖｃ１）と定義し、
   前記非真円噴孔の最大の噴孔開き角をθ１（ｄｅｇ）、最小の噴孔開き角をθ２（ｄｅｇ）、前記非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最大の開き角をθｆ１（ｄｅｇ）、前記非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最小の開き角をθｆ２（ｄｅｇ）とし、
   前記非真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と前記出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ２）とし、前記非真円噴孔の前記噴孔軸を含む第２仮想平面（ＶＰ２）による断面において２つの母線の成す角が最大となる角を
   θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）
   とし、
   前記非真円噴孔の前記噴孔軸を含み前記第２仮想平面と交差する第３仮想平面（ＶＰ３）による断面において２つの母線の成す角が最小となる角を
   θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６
   とする仮想錐を仮想非真円錐（Ｖｃ２）と定義したとき、
   少なくとも隣り合う２つの前記噴孔は、前記仮想非真円錐と、前記仮想真円錐または前記仮想非真円錐とが干渉しないよう形成されている燃料噴射弁。
2. 内側に燃料通路（１００）を形成するノズル筒部（１１）、前記ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部（１２）、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１５０）と前記ノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）とを接続し前記燃料通路内の燃料を噴射する複数の噴孔（１３）、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１２１）において前記噴孔の周囲に形成される環状の弁座（１４）を有するノズル（１０）と、
   前記ノズルの内側で往復移動可能に設けられ、前記弁座に当接すると前記噴孔を閉じ、前記弁座から離間すると前記噴孔を開くニードル（３０）と、
   前記ニードルを開弁方向または閉弁方向に移動させることが可能な駆動部（５５）と、を備え、
   前記噴孔は、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面（１５０）に形成される入口開口部（１３１）、前記ノズル底部の前記ノズル筒部とは反対側の面（１２２、１６０）に形成される出口開口部（１３２）、および、前記入口開口部と前記出口開口部とを接続する噴孔内壁（１３３）を有し、前記出口開口部の面積が前記入口開口部の面積より大きく、
   複数の前記噴孔は、前記出口開口部の最長径と最短径との比が１より大きい前記噴孔である非真円噴孔（７１、７２、７３、７４）であり、
   前記噴孔から燃料が噴射されるときの前記燃料通路内の燃料の平均圧力をＰ（ＭＰａ）とし、
   前記非真円噴孔の最大の噴孔開き角をθ１（ｄｅｇ）、最小の噴孔開き角をθ２（ｄｅｇ）、前記非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最大の開き角をθｆ１（ｄｅｇ）、前記非真円噴孔から噴射される燃料噴霧の最小の開き角をθｆ２（ｄｅｇ）とし、
   前記非真円噴孔の噴孔軸（Ａｘｈ１）と前記出口開口部との交点を頂点（Ｐｖ２）とし、前記非真円噴孔の前記噴孔軸を含む第２仮想平面（ＶＰ２）による断面において２つの母線の成す角が最大となる角を
   θｆ１＝θ１＋０．５×Ｐ＾０．６＋１７×ｅ＾（－０．１３×θ１）
   とし、
   前記非真円噴孔の前記噴孔軸を含み前記第２仮想平面と交差する第３仮想平面（ＶＰ３）による断面において２つの母線の成す角が最小となる角を
   θｆ２＝θ２＋０．５×Ｐ＾０．６
   とする仮想錐を仮想非真円錐（Ｖｃ２）と定義したとき、
   少なくとも隣り合う２つの前記噴孔は、前記仮想非真円錐と前記仮想非真円錐とが干渉しないよう形成されている燃料噴射弁。
3. 前記非真円噴孔は、前記出口開口部の短径方向が、前記非真円噴孔から噴射される燃料の噴射方向に沿うよう形成されている請求項１または２に記載の燃料噴射弁。
4. １つ以上の前記非真円噴孔は、前記入口開口部が真円形状であり、前記出口開口部が前記入口開口部の形状と同じ曲率の２つの半円（Ｃｈ１）を直線（Ｌｈ１）で繋いだ形状である請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. １つ以上の前記非真円噴孔は、前記入口開口部および前記出口開口部が同じ扁平率の楕円形状である請求項１～３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。

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