WO2017010034A1

WO2017010034A1 - 燃料噴射弁

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Publication number: WO2017010034A1
Application number: PCT/JP2016/002528
Authority: WO
Inventors: 祐介戸田; 松本　修一; 義典山下
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-07-14
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2018-01-14

Abstract

燃料噴射弁は、内燃機関へ燃料を噴射する噴孔（１７）、並びに噴孔（１７）よりも上流側において下流側へ向かって縮径した弁座面（１６）を、有する弁ハウジング（１０）と、弁ハウジング（１０）内に収容されており、弁座面（１６）に対して同軸上に離着座することにより、開閉弁して噴孔（１７）からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、弁部材（４０）を弁座面（１６）へ向かって付勢している弾性部材とを、備える。弁部材（４０）は、所定の曲率半径（Ｒｉ）をもって部分球面状に湾曲した内周側凸曲面（４４０）と、内周側凸曲面（４４０）の外周側に連なって設けられており、内周側凸曲面（４４０）よりも小さな曲率半径（Ｒｏ）をもって部分球面状に湾曲した外周側凸曲面（４４１）とを、有する。内周側凸曲面（４４０）と外周側凸曲面（４４１）との境界部（４４３）は、弁座面（１６）へ向かって離着座可能に突出している。

Description

燃料噴射弁

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１５年７月１４日に出願された日本特許出願番号２０１５‐１４０７７１号および２０１６年２月２９日に出願された日本特許出願番号２０１６‐３７２５７号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、内燃機関へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

　従来、燃料を噴射する噴孔よりも上流側において、弁座面が下流側へ向かって縮径した弁ハウジング内に弁部材が収容されている燃料噴射弁は、広く利用されている。こうした燃料噴射弁では、弾性部材により付勢された弁部材が弁座面に対して離着座することで、開閉弁して噴孔からの燃料噴射が断続されることになる。

　例えば、特許文献１に開示される燃料噴射弁の弁部材では、大テーパ角度の内周側テーパ面と、その外周側に連なった小テーパ角度の外周側テーパ面とが設けられており、それらテーパ面の境界部がテーパ状の弁座面に対して離着座する。また、特許文献２に開示される燃料噴射弁の弁部材では、所定の曲率半径をもって部分球面状に湾曲した凸曲面が設けられており、当該凸曲面の径方向中間部がテーパ状の弁座面に対して離着座する。

　しかし、特許文献１に開示される燃料噴射弁によると、内周側テーパ面と外周側テーパ面との境界部は、弁座面へ向かって尖鋭状に突出している。そのため、弾性部材により弁座面へと向かって付勢される弁部材では、閉弁作動時に尖鋭状の境界部が弁座面と衝突することで、それら境界部及び弁座面間に生じる動的面圧が過度に増大する。こうした動的面圧の増大は、境界部や弁座面を摩耗させることから、閉弁作動後の閉弁状態において境界部及び弁座面間からの燃料漏れを招くおそれがあった。

　一方、特許文献２に開示される燃料噴射弁によると、滑らかな部分球面状の凸曲面が弁座面に着座することで、閉弁状態が構築される。そのため、弾性部材により弁座面へと向かって付勢される弁部材の閉弁状態にあっても、凸曲面及び弁座面間に生じる静的面圧が低下してしまう。こうした静的面圧の低下は、閉弁状態において境界部及び弁座面間からの燃料漏れを招来し易くなるため、望ましくない。

　ここで、内燃機関の吸気ポートへ噴射する燃料の燃圧が比較的低圧となることで、当該燃圧により弁座へと向かって弁部材を押圧する力が低下するような場合には特に、燃料漏れの問題は顕著に現出することとなる。

特開２００９－１５０３５８号公報特開２００３－３９３４号公報

　本開示は、閉弁状態における燃料漏れを抑制する燃料噴射弁を提供することを目的とする。

　本開示の第一の態様によれば、内燃機関へ燃料を噴射する噴孔、並びに噴孔よりも上流側において下流側へ向かって縮径した弁座面を有する弁ハウジングと、弁ハウジング内に収容されており、弁座面に対して同軸上に離着座することにより、開閉弁して噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材と、弁部材を弁座面へ向かって付勢している弾性部材とを備えた燃料噴射弁であって、弁部材は、所定の曲率半径をもって部分球面状に湾曲した内周側凸曲面と、内周側凸曲面の外周側に連なって設けられており、内周側凸曲面よりも小さな曲率半径をもって部分球面状に湾曲した外周側凸曲面と、を有し、内周側凸曲面と外周側凸曲面との境界部は、弁座面へ向かって離着座可能に突出している。

　このように第一の態様の弁部材では、所定の曲率半径をもって部分球面状に湾曲した内周側凸曲面の外周側には、当該内周側凸曲面よりも小さな曲率半径をもって部分球面状に湾曲した外周側凸曲面が、連なって設けられている。これにより、内周側凸曲面と外周側凸曲面との境界部は、弁座面へと向かって突出はしているが、尖鋭度の軽減された形状となる。故に、境界部と弁座面との間では、境界部が弁座面と衝突する閉弁作動時に動的面圧の過度な増大に起因した摩耗を抑止し得る範囲内で、境界部が弁座面に着座する閉弁状態での静的面圧を増大させ得る。したがって、閉弁状態において境界部及び弁座面間からの燃料漏れを抑制可能である。

　また、本開示の第二の態様によれば、第一の態様における噴孔は、内燃機関の吸気ポートへ燃料を噴射する。

　このような第二の態様では、吸気ポートへの噴射燃料の比較的低い燃圧により閉弁状態の弁部材を弁座面へ向かって押圧する押圧力が低下したとしても、第一の態様により、境界部と弁座面との間において動的面圧及び静的面圧に関する機能が発揮され得る。したがって、噴射燃料の燃圧が比較的低圧な構成下でも、閉弁状態での燃料漏れを抑制可能となる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
図１は、一実施形態による燃料噴射弁が搭載される内燃機関を示す構成図であり、図２は、一実施形態による燃料噴射弁を示す縦断面図であり、図３は、図２を部分的に拡大して示す縦断面図であり、図４は、図２，３の当接部を拡大して示す縦断面図であり、図５は、図２，３の当接部について構成を説明するための模式図であり、図６は、図２，３の当接部について構成を説明するためのグラフであり、図７は、図４の外周側凸曲面へのデポジットの付着原理について説明するための模式図であり、図８は、図４の外周側凸曲面に付着するデポジットの体積成長について説明するための模式図であり、図９は、図４の外周側凸曲面に付着するデポジットの付着幅について説明するためのグラフであり、図１０は、図２，３の当接部について構成を説明するためのグラフであり、図１１は、図２，３の当接部について構成を説明するためのグラフであり、図１２は、動的面圧と摩耗量との相関について説明するためのグラフであり、図１３は、図４の変形例を示す縦断面図であり、図１４は、図４の変形例を示す縦断面図であり、図１５は、図４の変形例を示す縦断面図である。

　以下、本開示の一実施形態を図面に基づいて説明する。

　図１に示すように、本開示の一実施形態として燃料噴射弁１は、気筒２ａ内においてガソリンを燃焼させる内燃機関２に、搭載される。燃料噴射弁１は、吸入空気と共に気筒２ａ内へと吸入される燃料を、当該吸入空気の流通する吸気ポート２ｂへと噴射する。

　（基本構成）
　まず、燃料噴射弁１の基本構成を説明する。図２に示すように燃料噴射弁１は、弁ハウジング１０、固定コア２０、可動コア３０、弁部材４０、弾性部材５０及び駆動部６０を備えている。

　弁ハウジング１０は、パイプ部材１１、弁座部材１２及び噴孔部材１３等から構成されている。円筒状のパイプ部材１１は、第一磁性部１１０、非磁性部１１１及び第二磁性部１１２を、軸方向の開弁側から閉弁側へ向かってこの順に有している。金属磁性体からなる各磁性部１１０，１１２と、金属非磁性体からなる非磁性部１１１とは、例えばレーザ溶接等により同軸上に結合されている。この結合構造により非磁性部１１１は、第一磁性部１１０と第二磁性部１１２との間における磁束の短絡を、遮断している。

　第一磁性部１１０は、燃料ポンプ３（図１参照）から燃料の供給を受ける供給入口１４を、形成している。第二磁性部１１２には、円筒状の金属からなる弁座部材１２が同軸上に嵌入固定されている。弁座部材１２は、上流側から導かれる燃料を下流側へと流通させるように、燃料通路１５をパイプ部材１１と共同して形成している。それと共に弁座部材１２は、図２～４に示すように燃料通路１５に露出する弁座面１６を、有している。弁座面１６は、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径形状として、本実施形態では縮径率が一定のテーパ面状（円錐面状）に形成されている。

　有底円筒状の金属からなる噴孔部材１３は、第二磁性部１１２とは反対側において、弁座部材１２に同軸上に外嵌固定されている。噴孔部材１３は、複数の噴孔１７を底部に有している。各噴孔１７は、弁座面１６よりも下流側において燃料通路１５と連通していると共に、吸気ポート２ｂ（図１参照）へ向かって放射状に開口している。

　図２に示すように、円筒状の金属磁性体からなる固定コア２０は、第一磁性部１１０及び非磁性部１１１に同軸上に内嵌固定されている。固定コア２０には、円筒状の金属からなるアジャスティングパイプ２２が同軸上に圧入固定されている。固定コア２０は、上流側の供給入口１４から流入した燃料を下流側へ流出させるように、固定通路２４をアジャスティングパイプ２２と共同して形成している。

　円筒状の金属磁性体からなる可動コア３０は、非磁性部１１１及び第二磁性部１１２内に同軸上に収容されている。可動コア３０は、固定コア２０よりも閉弁側において、軸方向の両側へと往復移動可能となっている。有底円筒状の金属非磁性体からなる弁部材４０は、第二磁性部１１２内及び弁座部材１２内に跨って同軸上に収容されている。図２，３に示すように弁部材４０は、可動コア３０に閉弁側から嵌入固定されている。これにより弁部材４０は、自身の弁中心線Ｌｖに沿う軸方向の両側へ、可動コア３０と一体に往復移動可能となっている。弁部材４０は、上流側の固定通路２４から流出する燃料を下流側の燃料通路１５へと導くように、可動通路４２を可動コア３０と共同して形成している。

　弁部材４０は、弁座面１６よりも上流側において往復移動する当接部４４を、閉弁側の底部に有している。図２～４に示すように弁部材４０は、全噴孔１７よりも上流側において上記縮径形状を呈する弁座面１６に対して、当接部４４を同軸上に離着座させる。具体的に弁部材４０は、開弁側へ移動することで、当接部４４を弁座面１６から全周に亘って離座させる。その結果、弁部材４０が開弁して各噴孔１７が燃料通路１５と連通するので、それら各噴孔１７からは燃料が吸気ポート２ｂ（図１参照）へ噴射される。また一方で弁部材４０は、閉弁側へ移動することで、当接部４４を弁座面１６に全周に亘って着座させる。その結果、弁部材４０が閉弁して各噴孔１７が燃料通路１５との連通を遮断されるので、それら各噴孔１７からの燃料噴射が停止する。このように弁部材４０は、弁座面１６に対する離着座により開閉弁することで、各噴孔１７からの燃料噴射を断続可能となっている。

　図２に示すように弾性部材５０は、金属からなる圧縮コイルスプリングであり、固定コア２０及び可動コア３０内の各通路２４，４２に同軸上に収容されている。弾性部材５０は、固定コア２０内のアジャスティングパイプ２２と、可動コア３０との間に挟持されている。この挟持構造により弾性部材５０は、要素２２，３０間での圧縮に応じて弾性復原力を発生することで、可動コア３０及び弁部材４０を閉弁側の弁座面１６へと向かって付勢する。即ち、弾性部材５０の発生する弾性復原力が、可動コア３０及び弁部材４０を付勢する付勢力となる。

　駆動部６０は、ソレノイドコイル６１、スプール６２、ターミナル６３及びコネクタ６４等から構成されている。ソレノイドコイル６１は、円筒状の樹脂からなるスプール６２に金属線材を巻回すことで、形成されている。ソレノイドコイル６１は、スプール６２を介して磁性部１１０，１１２及び非磁性部１１１に同軸上に外嵌固定されている。金属からなるターミナル６３は、樹脂からなるコネクタ６４に埋設され、外部の制御回路４（図１参照）と内部のソレノイドコイル６１との間を電気接続する。この電気接続によりソレノイドコイル６１への通電は、制御回路４により制御可能となっている。

　以上の如く構成される燃料噴射弁１の開弁作動では、制御回路４により通電されるソレノイドコイル６１が励磁することで、第一磁性部１１０、固定コア２０、可動コア３０、及び第二磁性部１１２に磁束が案内される。その結果、互いに対向するコア２０，３０間には、可動コア３０を開弁側の固定コア２０へと向かって吸引するように、磁気吸引力が発生する。すると、可動コア３０は、弾性部材５０の付勢力に抗した開弁側へ弁部材４０と共に駆動されるため、固定コア２０に当接して係止される。このとき弁部材４０は、当接部４４を弁座面１６から離座させるので、各噴孔１７から燃料が噴射される。

　一方、こうした開弁作動後の閉弁作動では、制御回路４により通電を停止されるソレノイドコイル６１が消磁するので、コア２０，３０間の磁気吸引力が消失する。すると、可動コア３０は、弾性部材５０の付勢力により閉弁側へ弁部材４０と共に駆動されるため、当該弁部材４０が弁座部材１２に当接して係止される。その結果として弁部材４０は、当接部４４を弁座面１６に着座させるので、各噴孔１７からの燃料噴射が停止する。また、こうして閉弁した弁部材４０は、弾性部材５０の付勢力に加えて、可動通路４２の燃料から当接部４４に作用する燃圧により、弁座面１６へと向かって付勢された状態となる。

　（弁部材の詳細構成）
　次に、弁部材４０の詳細構成を図４～６に基づき説明する。尚、図４は、弁部材４０の径方向中心に延伸想定される弁中心線Ｌｖを含んで切られる縦断面の一つを、図示している。そこで以下では、弁部材４０に関して図４の縦断面を含む任意の縦断面を、単に縦断面というものとする。

　図４に示すように弁部材４０は、弁中心線Ｌｖを中心とした円筒面状にストレートに延伸する弁外周面４６を、当接部４４の外周側且つ開弁側に有している。それと共に弁部材４０は、当接部４４の内周側且つ閉弁側に、凸曲面状又は平面状の先端面４７を有している。さらに弁部材４０は、部分球面状に湾曲した二種類の凸曲面４４０，４４１を、それぞれ当接部４４の全周に亘って同軸上に有している。

　内周側凸曲面４４０は、先端面４７から外周側且つ開弁側へ連なっている。これにより、内周側凸曲面４４０よりも下流側に位置する先端面４７は、燃料通路１５の一部として開弁時に燃料を各噴孔１７へと案内する偏平状のサック室１５０を、弁ハウジング１０のうち噴孔部材１３との間に形成している。内周側凸曲面４４０は、所定の曲率半径Ｒｉを有し且つ縦断面上では曲率中心位置Ｐｉの規定される断面円弧形を、呈している。内周側凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｉは、弁部材４０の弁中心線Ｌｖ上に規定されている。即ち、内周側凸曲面４４０は、弁中心線Ｌｖに心合わせされて弁外周面４６と同軸上に位置している。

　外周側凸曲面４４１は、弁外周面４６から内周側且つ閉弁側へ連なっている。これにより外周側凸曲面４４１は、弁外周面４６から尖鋭状に屈曲する屈曲部４４２を、全周に亘って形成している。また、外周側凸曲面４４１は、内周側凸曲面４４０から内周側且つ開弁側へ連なっている。これにより外周側凸曲面４４１は、内周側凸曲面４４０との境界部４４３を、全周に亘って形成している。ここで境界部４４３は、弁ハウジング１０のうち弁座部材１２の弁座面１６へと向かって突出する形状を、全周に亘って有している。

　外周側凸曲面４４１は、内周側凸曲面４４０の曲率半径Ｒｉよりも小さな曲率半径Ｒｏを有し且つ縦断面上では曲率中心位置Ｐｏの規定される断面円弧形を、呈している。外周側凸曲面４４１の曲率中心位置Ｐｏは、弁中心線Ｌｖ上のうち内周側凸曲面４４０の曲率中心位置Ｐｉよりも閉弁側に、規定されている。即ち、外周側凸曲面４４１は、弁中心線Ｌｖに心合わせされて弁外周面４６と同軸上に位置している。それ故に、外周側凸曲面４４１と内周側凸曲面４４０とがなす突出形状の境界部４４３も、弁中心線Ｌｖに心合わせされて弁外周面４６と同軸上に位置している。したがって、図４にθｓを付して示す角度の２倍となるテーパ角度が本実施形態では１２０度程度のテーパ状弁座面１６に対して、境界部４４３が全周に亘って離着座可能となっている。これにより、テーパ状弁座面１６に対して着座した境界部４４３の調心性及び安定性が高められているのである。

　本実施形態の縦断面上では、図５に示すように、外周側凸曲面４４１に対して境界部４４３を通って想定される接線を、外周側接線Ｌｏと定義する。また図５に示すように、縦断面上において外周側接線Ｌｏと弁外周面４６とがなす角度を、外周側角度θｏと定義する。これら外周側凸曲面４４１に関する定義下、図６に示すように外周側角度θｏは、１２５度以上且つ１３０度以下の範囲内、好ましくは１２５度以上且つ１２８度以下の範囲内、特に好ましくは１２５．５度程度に設定される。ここで１２５度未満の外周側角度θｏでは、外周側凸曲面４４１が弁座面１６に近づいて当接し易くなるので、当該当接により閉弁状態の静的面圧が低下するのを抑止するために、１２５度以上の外周側角度θｏが採用される。一方で１３０度超過の外周側角度θｏでは、尖鋭度の増した境界部４４３が弁座面１６と衝突して、図６に示す如く摩耗し易くなるので、当該摩耗を招く動的面圧の過度な増大を抑止するために、１３０度以下の外周側角度θｏが採用される。尚、図６の縦軸に示す摩耗量は、一定燃圧下での所定回数の閉弁作動により弁座面１６が摩耗して生じる凹みの軸方向における最大深さにより、表される。

　ここで、脂肪酸アミド等のデポジットが外周側凸曲面４４１に付着する現象と、外周側角度θｏとの関係性について、説明する。開弁作動時において外周側凸曲面４４１と弁座面１６との間を流れる燃料流れは、外周側角度θｏが小さくなるほど、図７にて矢印で示す如き外周側凸曲面４４１からの剥離により逆流し易くなる。かかる逆流は、屈曲部４４２付近での流体力を低下させるため、燃料流れの滞留が生じることで、図８の（ａ）に示す如きデポジットＤが外周側凸曲面４４１に残留付着すると推定される。こうして残留付着することとなるデポジットＤは、開弁作動の繰り返しに従って、図８の（ｂ）に示す如く堆積成長する。尚、図８においてデポジットＤは、クロスハッチングを付した部分により示されている。

　但し、デポジットＤの付着する外周側凸曲面４４１において、図８に示す屈曲部４４２からの付着幅Ｗｄは、開弁作動の繰り返し数がある程度増えると、飽和する傾向を示す。これは、デポジットＤの堆積成長により屈曲部４４２付近での外周側角度θｏが見かけ上、大きくなることで、燃料流れの滞留が生じ難くなるためと推定される。尚、上述したデポジットＤの付着幅Ｗｄは、図８に示す縦断面上でのデポジットＤにおいて屈曲部４４２から最も離間した部分Ｐｄと、屈曲部４４２との間の距離により、本実施形態では表される。

　このようなことから本実施形態では、図８に示す縦断面上での外周側凸曲面４４１の幅Ｗｏとして、屈曲部４４２と境界部４４３との間の距離を、デポジットＤの付着幅Ｗｄよりも大きく設定する必要がある。これは、仮に外周側凸曲面４４１の幅ＷｏがデポジットＤの付着幅Ｗｄよりも小さいと、境界部４４３と弁座面１６との間では、境界部４４３が弁座面１６と衝突する閉弁作動時にデポジットＤが噛み込まれることで、燃料漏れを招いてしまうからである。そこで、屈曲部４４２及び境界部４４３の各々について弁中心線Ｌｖからの径方向距離を固定して考えてみると、外周側凸曲面４４１の幅ＷｏとデポジットＤの付着幅Ｗｄとは、それぞれ外周側角度θｏとの間に、図１０に示す如き相関を現出させる。故に、かかる相関に基づくことで１２５度以上の外周側角度θｏの設定は、上述の如き静的面圧の観点からだけでなく、デポジットＤの観点からも、燃料漏れを抑制する上での必要構成であることが分かる。尚、図１０の相関は、屈曲部４４２及び境界部４４３の各々についての弁中心線Ｌｖからの径方向距離の差を、０．０９ｍｍ以上確保した場合に、現出するものである。

　さらに本実施形態の縦断面上では、図５に示すように、内周側凸曲面４４０に対して境界部４４３を通って想定される接線を、内周側接線Ｌｉと定義する。また図５に示すように、縦断面上において内周側接線Ｌｉと弁外周面４６とがなす角度を、内周側角度θｉと定義する。これら内周側凸曲面４４０に関する定義及び先述の外周側凸曲面４４１に関する定義の下、図７に示すように内周側角度θｉと外周側角度θｏとの角度差Δθは、４度以上且つ１０度以下の範囲内に設定される。ここで４度未満の角度差Δθでは、形状が滑らかになる境界部４４３と弁座面１６との間から、図１１に示す如く燃料漏れが生じ易くなるので、当該燃料漏れを招く静的面圧の低下を抑止するために、４度以上の角度差Δθが採用される。一方で１０度超過の角度差Δθでは、尖鋭度の増した境界部４４３が弁座面１６と衝突して摩耗し易くなるので、当該摩耗を招く動的面圧の過度な増大を確実に抑止するために、１３０度以下の外周側角度θｏと併せて１０度以下の角度差Δθが採用される。尚、図１１の縦軸に示す燃料漏れ量は、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間から所定時間内に漏れる燃料の体積、即ち体積流量により表される。

　ここで、以上の構成により本実施形態が実現する動的面圧につき、説明する。一般に弁部材が公差の範囲で最も傾いて軸ずれした状態下、動的面圧の最大値は、図１２に示す如き相関を摩耗量との間に現出させる。そこで本実施形態は、境界部４４３が弁座面１６と衝突する閉弁作動時において境界部４４３と弁座面１６との間に生じる動的面圧を、制限する。即ち本実施形態では、摩耗量が顕著となる１０００ＭＰａ超えの動的面圧を避けて、１０００ＭＰａ以下に抑えた動的面圧を実現するように、外周側角度θｏが１３０度以下且つ角度差Δθが１０度以下にそれぞれ設定されているのである。尚、図１２は、弁部材の傾きが０．１度の場合における動的面圧の最大値と、図６の場合と同様に表される摩耗量との相関を、示している。

　（作用効果）
　以上説明した燃料噴射弁１の作用効果を、以下に説明する。

　燃料噴射弁１の弁部材４０では、所定の曲率半径Ｒｉをもって部分球面状に湾曲した内周側凸曲面４４０の外周側には、当該内周側凸曲面４４０よりも小さな曲率半径Ｒｏをもって部分球面状に湾曲した外周側凸曲面４４１が、連なって設けられている。これにより、内周側凸曲面４４０と外周側凸曲面４４１との境界部４４３は、弁座面１６へと向かって突出はしているが、尖鋭度の軽減された形状となる。故に、境界部４４３と弁座面１６との間では、境界部４４３が弁座面１６と衝突する閉弁作動時に動的面圧の過度な増大に起因した摩耗を抑止し得る範囲内で、境界部４４３が弁座面１６に着座する閉弁状態での静的面圧を増大させ得る。したがって、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間からの燃料漏れを抑制可能である。

　また、燃料噴射弁１による弁部材４０の縦断面上では、境界部４４３を通る外周側凸曲面４４１の外周側接線Ｌｏと弁外周面４６とがなす外周側角度θｏは、１２５度以上に設定されている。これにより外周側凸曲面４４１は、下流側へ向かって縮径する弁座面１６との間において、境界部４４３から外周側に向かうほど大きな隙間１５１（図４参照）を確保し得る。故に、弾性部材５０による付勢力の偏り等に起因して弁部材４０が弁座面１６に対して傾いたとしても、境界部４４３よりも外周側の外周側凸曲面４４１が弁座面１６と当接して静的面圧が低下するのを、抑止することができる。さらに、１２５度以上の外周側角度θｏによれば、外周側凸曲面４４１に堆積成長するデポジットＤが閉弁作動時に境界部４４３と弁座面１６との間にて噛み込まれるのを、抑止することもできる。しかも燃料噴射弁１によると、弁部材４０の縦断面上において外周側角度θｏは、１３０度以下に設定されている。これによれば、外周側凸曲面４４１と内周側凸曲面４４０との境界部４４３に、尖鋭度の軽減された形状を確保し得る。故に、境界部４４３と弁座面１６との間では、動的面圧の過度な増大に起因した摩耗を抑止する機能の確実性を高めることができる。こうしたことから、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間からの燃料漏れを抑制することに、貢献可能となる。

　さらにまた、燃料噴射弁１による弁部材４０の縦断面上では、境界部４４３を通る内周側凸曲面４４０の内周側接線Ｌｉと弁外周面４６とがなす内周側角度θｉは、外周側角度θｏとの差を４度以上に設定されている。これにより、内周側凸曲面４４０と外周側凸曲面４４１との境界部４４３は、弁座面１６へと向かって突出した形状を確実に確保し得る。故に、そうした突出形状の境界部４４３と弁座面１６との間では、静的面圧を増大させる機能の信頼度を向上させることができる。さらに燃料噴射弁１によると、弁部材４０の縦断面上において内周側角度θｉは、外周側角度θｏとの差を１０度以下に設定されている。これにより、内周側凸曲面４４０と外周側凸曲面４４１との境界部４４３は、尖鋭度の確実に軽減された形状となる。故に、境界部４４３と弁座面１６との間では、動的面圧の過度な増大に起因した摩耗を抑止する機能の信頼度も、向上させることができる。こうしたことから、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間からの燃料漏れを抑制することに、大きく貢献可能となる。

　加えて燃料噴射弁１によると、境界部４４３が弁座面１６と衝突する閉弁作動時には、境界部４４３と弁座面１６との間に生じる動的面圧が１０００Ｍｐａ以下に抑えられることとなる。これによれば、摩耗を抑止する機能を確実に発揮し得るので、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間からの燃料漏れを抑制することに、大きく貢献可能となる。

　また加えて、燃料噴射弁１による弁部材４０の縦断面上において小曲率半径Ｒｏの外周側凸曲面４４１は、弁外周面４６から屈曲して連なっているので、下流側へと向かって縮径した弁座面１６との間には、外周側に向かうほど大きな隙間１５１（図４参照）を確保し得る。故に、弾性部材５０による付勢力の偏り等に起因して弁部材４０が弁座面１６に対して傾いたとしても、外周側凸曲面４４１と弁外周面４６とのなす屈曲部４４２が弁座面１６に当接することで閉弁状態の静的面圧が低下するのを、抑止することができる。これによれば、閉弁状態において境界部４４３と弁座面１６との間からの燃料漏れを抑制することに、貢献可能となる。

　さらに加えて燃料噴射弁１では、吸気ポート２ｂへの噴射燃料の比較的低い燃圧により閉弁状態の弁部材４０を弁座面１６へ向かって押圧する押圧力が低下したとしても、境界部４４３と弁座面１６との間にて動的面圧及び静的面圧に関する機能が発揮され得る。したがって、噴射燃料の燃圧が比較的低圧な構成下でも、閉弁状態での燃料漏れを抑制可能となる。

　（他の実施形態）
　以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、当該実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態に適用することができる。

　具体的に変形例１では、本開示の作用効果が得られる限りにおいて外周側角度θｏを、１２５度以上且つ１３０度以下の範囲外に設定してもよい。また、変形例２では、本開示の作用効果が得られる限りにおいて角度差Δθを、４度以上且つ１０度以下の範囲外に設定してもよい。さらにまた、変形例３では、本開示の作用効果が得られる限りにおいて、境界部４４３が弁座面１６と衝突する閉弁作動時に境界部４４３と弁座面１６との間にて生じる動的面圧を、１０００Ｍｐａ超えの面圧に設定してもよい。

　図１３に示すように変形例４では、当接部４４のうち外周側凸曲面４４１の外周側且つ弁外周面４６の内周側において、それら面４４１，４６の間を接続する追加面４４４を形成してもよい。かかる追加面４４４については、図１３に示すように、縦断面上において外周側凸曲面４４１よりもさらに小さな曲率半径の断面円弧形を呈した部分球面状等の凸曲面状に、形成してもよい。あるいは、追加面４４４について図示はしないが、例えばテーパ面状等に形成してもよい。尚、図１３において外周側凸曲面４４１と追加面４４４との境界部は、符号４４５を付して示されている。

　変形例５では、テーパ角度θｓが１２０度以外のテーパ面状に、弁座面１６を形成してもよい。また、図１４に示すように変形例６では、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径率が下流側ほど小さくなる湾曲面状に、弁座面１６を形成してもよい。さらにまた、図１５に示すように変形例７では、燃料通路１５の下流側へ向かって縮径する縮径率が下流側ほど大きくなる湾曲面状に、弁座面１６を形成してもよい。

　変形例８では、ガソリン式内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に、本開示を適用してもよい。また、変形例９では、ディーゼル式内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に、本開示を適用してもよい。

Claims

　内燃機関（２）へ燃料を噴射する噴孔（１７）、並びに前記噴孔よりも上流側において下流側へ向かって縮径した弁座面（１６）を、有する弁ハウジング（１０）と、
　前記弁ハウジング内に収容されており、前記弁座面に対して同軸上に離着座することにより、開閉弁して前記噴孔からの燃料噴射を断続させる弁部材（４０）と、
　前記弁部材を前記弁座面へ向かって付勢している弾性部材（５０）と、を備えた燃料噴射弁（１）であって、
　前記弁部材は、
　所定の曲率半径（Ｒｉ）をもって部分球面状に湾曲した内周側凸曲面（４４０）と、
　前記内周側凸曲面の外周側に連なって設けられており、前記内周側凸曲面よりも小さな曲率半径（Ｒｏ）をもって部分球面状に湾曲した外周側凸曲面（４４１）と、を有し、
　前記内周側凸曲面と前記外周側凸曲面との境界部（４４３）は、前記弁座面へ向かって離着座可能に突出していることを特徴とする燃料噴射弁。
　前記弁部材の縦断面上において、前記外周側凸曲面に対して前記境界部を通って想定される外周側接線（Ｌｏ）と、
　前記弁部材の縦断面上において、前記弁部材の弁外周面（４６）と前記外周側接線とがなす外周側角度（θｏ）とを、定義すると、
　前記外周側角度は、１２５度以上且つ１３０度以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
　前記弁部材の縦断面上において、前記内周側凸曲面に対して前記境界部を通って想定される内周側接線（Ｌｉ）と、
　前記弁部材の縦断面上において、前記弁部材の弁外周面（４６）と前記内周側接線とがなす内周側角度（θｉ）とを、定義すると、
　前記内周側角度と前記外周側角度との角度差（Δθ）は、４度以上且つ１０度以下の範囲内に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
　前記境界部が弁座面と衝突する閉弁作動時において前記境界部と前記弁座面との間に生じる動的面圧は、１０００Ｍｐａ以下に抑えら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。
　前記外周側凸曲面は、前記弁部材の弁外周面（４６）から屈曲して連なってい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。
　前記噴孔は、前記内燃機関の吸気ポート（２ｂ）へ燃料を噴射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。