WO2020255953A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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WO2020255953A1
WO2020255953A1 PCT/JP2020/023574 JP2020023574W WO2020255953A1 WO 2020255953 A1 WO2020255953 A1 WO 2020255953A1 JP 2020023574 W JP2020023574 W JP 2020023574W WO 2020255953 A1 WO2020255953 A1 WO 2020255953A1
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injection hole
injection
fuel
nozzle
opening
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PCT/JP2020/023574
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浩毅 金田
一 片岡
雅之 丹羽
典嗣 加藤
陽介 中川
正寛 大隈
紗緒 吉留
源 高井
Original Assignee
株式会社デンソー
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Publication date
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    • F02M61/1846Dimensional characteristics of discharge orifices

Definitions

  • the first aspect of the fuel injection valve according to the present disclosure includes a nozzle, a needle, and a drive unit.
  • the nozzle connects the nozzle cylinder that forms the fuel passage inside, the nozzle bottom that closes one end of the nozzle cylinder, the surface of the nozzle bottom on the nozzle cylinder side and the surface opposite to the nozzle cylinder, and is inside the fuel passage. It has a plurality of injection holes for injecting the fuel of the above, and an annular valve seat formed around the injection holes on the surface of the nozzle bottom on the nozzle cylinder side side.
  • the needle is provided so that it can move back and forth inside the nozzle, and closes the injection hole when it comes into contact with the valve seat, and opens the injection hole when it separates from the valve seat.
  • the drive unit can move the needle in the valve opening direction or the valve closing direction.
  • the injection holes are an inlet opening formed on the surface of the nozzle bottom on the nozzle cylinder side, an outlet opening formed on the surface of the nozzle bottom opposite to the nozzle cylinder, and an inlet opening and an outlet opening. It has an inner wall of a nozzle connecting to and, and the area of the outlet opening is larger than the area of the inlet opening.
  • One or more of the plurality of injection holes are non-round injection holes in which the ratio of the longest diameter to the shortest diameter of the outlet opening is larger than 1.
  • the maximum opening angle of the non-circular injection hole is ⁇ 1 (deg)
  • the minimum opening angle of the injection hole is ⁇ 2 (deg)
  • the maximum opening angle of the fuel spray injected from the non-round injection hole is ⁇ f1 (deg).
  • the minimum opening angle of the fuel spray injected from the non-circular injection hole is ⁇ f2 (deg).
  • the virtual cone is defined as a virtual non-true cone, at least two adjacent injection holes are formed so that the virtual non-true cone and the virtual non-true cone or the virtual non-true cone do not interfere with each other.
  • a virtual non-true cone and a virtual true cone are defined for the non-round injection hole and the perfect circular injection hole, respectively, and at least two adjacent injection holes are defined as a virtual non-true cone and a virtual true cone or a virtual non-true cone.
  • the maximum opening angle of the non-circular injection hole is ⁇ 1 (deg)
  • the minimum opening angle of the injection hole is ⁇ 2 (deg)
  • the maximum opening angle of the fuel spray injected from the non-round injection hole is ⁇ f1 (deg).
  • the minimum opening angle of the fuel spray injected from the non-circular injection hole is ⁇ f2 (deg).
  • FIG. 7 is a schematic view showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic view showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing a non-circular injection hole during fuel injection of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view including a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view including a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for explaining a virtual non-true cone of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a non-circular injection hole at the end of fuel injection of the fuel injection valve according to the first embodiment.
  • FIG. 23 is a schematic view showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a schematic view showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 26 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 28 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 30 is a diagram for explaining how to define the injection hole shaft of the non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 31 is a diagram showing the relationship between the “injection hole opening angle” and the “spray opening angle” of the fuel injection valve according to the second embodiment.
  • FIG. 32 is a diagram showing the nozzle bottom and the injection hole of the fuel injection valve according to the third embodiment.
  • FIG. 33 is a diagram showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the fourth embodiment.
  • FIG. 34 is a diagram showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the fifth embodiment.
  • FIG. 35 is a diagram showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the sixth embodiment.
  • FIG. 36 is a diagram showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the seventh embodiment.
  • FIG. 37 is a diagram showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the eighth embodiment.
  • FIG. 38 is a diagram showing the nozzle bottom and the injection hole of the fuel injection valve according to the ninth embodiment.
  • FIG. 39 is a cross-sectional view including a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the tenth embodiment.
  • FIG. 40 is a view of FIG. 39 viewed from the direction of arrow XL.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view showing a non-circular injection hole of the fuel injection valve according to the eleventh embodiment.
  • FIG. 42 is a diagram showing the nozzle bottom and the injection hole of the fuel injection valve according to the twelfth embodiment.
  • FIG. 43 is a diagram showing the nozzle bottom and the injection hole of the fuel injection valve according to the thirteenth embodiment.
  • FIG. 44 is a diagram showing the nozzle bottom and the injection hole of the fuel injection valve according to the 14th embodiment.
  • the engine 80 includes a cylindrical cylinder block 81, a piston 82, a cylinder head 90, an intake valve 95, an exhaust valve 96, and the like.
  • the piston 82 is provided so as to be reciprocally movable inside the cylinder block 81.
  • the cylinder head 90 is provided so as to close the open end of the cylinder block 81.
  • a combustion chamber 83 is formed between the inner wall of the cylinder block 81, the wall surface of the cylinder head 90, and the piston 82. The volume of the combustion chamber 83 increases or decreases as the piston 82 reciprocates.
  • the cylinder head 90 has an intake manifold 91 and an exhaust manifold 93.
  • An intake passage 92 is formed in the intake manifold 91.
  • One end of the intake passage 92 is open to the atmosphere, and the other end is connected to the combustion chamber 83.
  • the intake passage 92 guides the air sucked from the atmosphere side (hereinafter, referred to as “intake”) to the combustion chamber 83.
  • the fuel injection valve 1 is mounted on the cylinder block 81 side of the intake passage 92 of the intake manifold 91.
  • the fuel injection valve 1 is provided so that the center line is inclined with respect to the center line of the combustion chamber 83 or has a twisting relationship.
  • the center line of the combustion chamber 83 is the axis of the combustion chamber 83 and coincides with the axis of the cylinder block 81.
  • the fuel injection valve 1 is provided on the side of the combustion chamber 83. That is, the fuel injection valve 1 is mounted on the side of the engine 80 and used.
  • a spark plug 97 as an ignition device is provided between the intake valve 95 and the exhaust valve 96 of the cylinder head 90, that is, at a position corresponding to the center of the combustion chamber 83.
  • the spark plug 97 is provided at a position where the fuel injected from the fuel injection valve 1 does not directly adhere, and at a position where the air-fuel mixture (combustible air) in which the fuel and the intake air are mixed can be ignited.
  • the engine 80 is a direct injection type gasoline engine.
  • two intake valves 95 and two exhaust valves 96 are provided in the engine 80.
  • the two intake valves 95 are provided at the two branched ends of the intake manifold 91 on the cylinder block 81 side, respectively.
  • the two exhaust valves 96 are provided at the two branched ends of the exhaust manifold 93 on the cylinder block 81 side, respectively.
  • the fuel injection valve 1 is provided in the intake manifold 91 so that the center line is along the virtual plane VP100 that includes the shaft of the cylinder block 81 and passes between the two intake valves 95 and between the two exhaust valves 96.
  • the fuel injection valve 1 includes a nozzle 10, a housing 20, a needle 30, a movable core 40, a fixed core 51, a spring 52 as a valve seat side urging member, a spring 53 as a fixed core side urging member, and a coil as a drive unit. It is equipped with 55 mag.
  • the nozzle cylinder portion 11 is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the nozzle bottom portion 12 closes one end of the nozzle cylinder portion 11.
  • the injection hole 13 is formed so as to connect the surface of the nozzle bottom 12 on the nozzle cylinder portion 11 side, that is, the inner wall, and the surface 122 on the side opposite to the nozzle cylinder portion 11 (see FIG. 5).
  • a plurality of injection holes 13 are formed in the bottom portion 12 of the nozzle. In this embodiment, six injection holes 13 are formed (see FIG. 4).
  • the valve seat 14 is formed in an annular shape around the injection hole 13 on the surface of the nozzle bottom 12 on the nozzle cylinder 11 side. The injection hole 13 will be described in detail later.
  • the housing 20 has a first cylinder member 21, a second cylinder member 22, a third cylinder member 23, an inlet portion 24, and the like.
  • the first cylinder member 21, the second cylinder member 22, and the third cylinder member 23 are all formed in a substantially cylindrical shape.
  • the first cylinder member 21, the second cylinder member 22, and the third cylinder member 23 are arranged so as to be coaxial in the order of the first cylinder member 21, the second cylinder member 22, and the third cylinder member 23, and are connected to each other. ..
  • the first cylinder member 21 and the third cylinder member 23 are formed of a magnetic material such as ferritic stainless steel and are subjected to a magnetic stabilization treatment.
  • the second tubular member 22 is made of a non-magnetic material such as austenitic stainless steel.
  • the second cylinder member 22 functions as a magnetic throttle portion.
  • the first cylinder member 21 is provided so that the inner wall at the end opposite to the second cylinder member 22 fits into the outer wall of the nozzle cylinder portion 11 of the nozzle 10.
  • the inlet portion 24 is formed in a tubular shape with a magnetic material such as ferritic stainless steel. The inlet portion 24 is provided so that one end is connected to the end portion of the third cylinder member 23 opposite to the second cylinder member 22.
  • a fuel passage 100 is formed inside the housing 20.
  • the fuel passage 100 is connected to the injection hole 13. That is, the nozzle cylinder portion 11 of the nozzle 10 forms a fuel passage 100 inside.
  • a pipe (not shown) is connected to the inlet portion 24 on the opposite side of the third cylinder member 23. As a result, fuel from the fuel supply source (fuel pump) flows into the fuel passage 100 via the pipe.
  • the fuel passage 100 guides fuel to the injection hole 13.
  • the needle 30 is formed in a rod shape by, for example, a metal such as martensitic stainless steel.
  • the needle 30 is hardened so as to have a predetermined hardness.
  • the needle body 301 is formed in a rod shape.
  • the seat portion 31 is formed at the end portion of the needle body 301 on the nozzle 10 side and can come into contact with the valve seat 14.
  • the large diameter portion 32 is formed in the vicinity of the seat portion 31 at the end of the needle body 301 on the valve seat 14 side.
  • the outer diameter of the large diameter portion 32 is set to be larger than the outer diameter of the end portion of the needle body 301 on the valve seat 14 side.
  • the large diameter portion 32 is formed so that the outer wall slides on the inner wall of the nozzle cylinder portion 11 of the nozzle 10. As a result, the needle 30 is guided to reciprocate in the axial direction at the end portion on the valve seat 14 side.
  • the large-diameter portion 32 is formed with notches 33 so that a plurality of portions in the circumferential direction of the outer wall are notched. As a result, the fuel can flow between the notch 33 and the inner wall of the nozzle cylinder 11.
  • the collar portion 34 is formed in a substantially cylindrical shape so as to extend radially outward from the end portion of the needle body 301 opposite to the seat portion 31.
  • Axial hole portion 35 and radial hole portion 36 are formed in the needle body 301.
  • the axial hole portion 35 is formed so as to extend in the axial direction from the end surface of the needle body 301 opposite to the seat portion 31.
  • the radial hole portion 36 is formed so as to extend in the radial direction of the needle main body 301 to connect the axial hole portion 35 and the outer wall of the needle main body 301.
  • the movable core 40 is formed in a substantially columnar shape.
  • the movable core 40 is formed with a recess 41, a shaft hole 42, and a through hole 43.
  • the recess 41 is formed so as to be recessed from the center of the end surface of the movable core 40 on the nozzle 10 side to the side opposite to the nozzle 10.
  • the shaft hole 42 is formed so as to connect the end surface of the movable core 40 opposite to the nozzle 10 and the bottom surface of the recess 41 so as to pass through the shaft of the movable core 40.
  • the through hole 43 is formed so as to connect the end surface of the movable core 40 on the nozzle 10 side and the end surface of the movable core 40 on the side opposite to the nozzle 10.
  • a plurality of through holes 43 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the movable core 40 on the radial outer side of the recess 41.
  • the movable core 40 is provided inside the housing 20 with the needle body 301 inserted through the shaft hole 42. That is, the movable core 40 is provided on the outer side in the radial direction of the needle body 301. The movable core 40 can move relative to the needle body 301 in the axial direction. The inner wall forming the shaft hole 42 of the movable core 40 is slidable with the outer wall of the needle body 301.
  • the portion of the end face on the opposite side of the nozzle 10 around the shaft hole 42 can be in contact with the end face on the nozzle 10 side of the collar portion 34 or separated from the end face on the nozzle 10 side of the collar portion 34. Is.
  • the fixed core 51 is formed in a substantially cylindrical shape with a magnetic material such as ferritic stainless steel.
  • the fixed core 51 is magnetically stabilized.
  • the fixed core 51 is provided on the side of the movable core 40 opposite to the nozzle 10.
  • the fixed core 51 is provided inside the housing 20 so that the outer wall is connected to the inner walls of the second cylinder member 22 and the third cylinder member 23.
  • the end face of the fixed core 51 on the nozzle 10 side can come into contact with the end face of the movable core 40 on the fixed core 51 side.
  • a cylindrical adjusting pipe 54 is press-fitted inside the fixed core 51.
  • the spring 52 is, for example, a coil spring, and is provided between the adjusting pipe 54 and the needle 30 inside the fixed core 51.
  • One end of the spring 52 is in contact with the adjusting pipe 54.
  • the other end of the spring 52 is in contact with the end faces of the needle body 301 and the flange 34 on the opposite side of the nozzle 10.
  • the spring 52 can urge the movable core 40 together with the needle 30 toward the nozzle 10 side, that is, in the valve closing direction. The urging force of the spring 52 is adjusted by the position of the adjusting pipe 54 with respect to the fixed core 51.
  • the coil 55 generates a magnetic force when electric power is supplied (energized).
  • a magnetic force is generated in the coil 55, a magnetic circuit is formed in the movable core 40, the first cylinder member 21, the holder 26, the third cylinder member 23, and the fixed core 51, avoiding the second cylinder member 22 as the magnetic throttle portion.
  • a magnetic attraction force is generated between the fixed core 51 and the movable core 40, and the movable core 40 is attracted to the fixed core 51 side together with the needle 30.
  • the needle 30 moves in the valve opening direction, the seat portion 31 is separated from the valve seat 14, and the valve is opened.
  • the injection hole 13 is opened, and fuel is injected from the injection hole 13.
  • the movable core 40 can be attracted to the fixed core 51 side and the needle 30 can be moved to the side opposite to the valve seat 14, that is, in the valve opening direction.
  • the spring 53 is, for example, a coil spring, and is provided in a state where one end is in contact with the bottom surface of the recess 41 of the movable core 40 and the other end is in contact with the stepped surface of the inner wall of the first cylinder member 21 of the housing 20. ..
  • the spring 53 can urge the movable core 40 toward the fixed core 51, that is, in the valve opening direction.
  • the urging force of the spring 53 is smaller than the urging force of the spring 52. Therefore, when the coil 55 is not energized, the seat portion 31 of the needle 30 is pressed against the valve seat 14 by the spring 52, and the movable core 40 is pressed against the collar portion 34 by the spring 53.
  • the radial outer side of the third cylinder member 23 is molded by a mold portion 56 made of resin.
  • the connector portion 57 is formed so as to project radially outward from the mold portion 56.
  • a terminal 571 for supplying electric power to the coil 55 is insert-molded in the connector portion 57.
  • the fuel flowing in from the inlet portion 24 is the inside of the filter 25, the fixed core 51 and the adjusting pipe 54, the axial hole portion 35, the radial hole portion 36, between the needle 30 and the inner wall of the housing 20, the needle 30 and the nozzle. It flows between the inner wall of the tubular portion 11, that is, the fuel passage 100, and is guided to the injection hole 13.
  • the periphery of the movable core 40 and the needle 30 is filled with fuel. Further, when the fuel injection valve 1 is operated, fuel flows through the through hole 43 of the movable core 40, the axial hole portion 35 of the needle 30, and the radial hole portion 36. Therefore, the movable core 40 and the needle 30 can smoothly reciprocate in the axial direction inside the housing 20.
  • the pressure of the fuel in the fuel passage 100 assumed when the fuel injection valve 1 of the present embodiment is used is, for example, about 20 MPa.
  • the injection hole 13 of the present embodiment will be described in detail.
  • the needle 30 is not shown.
  • the sack wall surface 150 is recessed from the center of the surface 121 on the nozzle cylinder 11 side of the nozzle bottom 12 to the side opposite to the nozzle cylinder 11, and forms a sack chamber 15 inside.
  • the sack chamber 15 is formed between the sack wall surface 150 and the seat portion 31 of the needle 30.
  • the valve seat 14 is formed in an annular shape around the sack wall surface 150 of the surface 121.
  • the valve seat 14 is formed in a tapered shape so as to approach the axis Ax1 of the nozzle cylinder portion 11 from the nozzle cylinder portion 11 side toward the sack wall surface 150 side.
  • the injection hole 13 connects the sack wall surface 150 and the surface 122 of the nozzle bottom 12 opposite to the nozzle cylinder portion 11 to inject fuel in the fuel passage 100.
  • the sack wall surface 150 and the surface 122 are formed in a curved surface shape.
  • the injection hole 13 is the inlet opening 131 formed on the sack wall surface 150, which is the surface of the nozzle bottom 12 on the nozzle cylinder 11 side, and the nozzle bottom 12 on the opposite side of the nozzle cylinder 11. It has an outlet opening 132 formed on the surface 122, and a nozzle inner wall 133 connecting the inlet opening 131 and the outlet opening 132.
  • the inlet opening 131 means a closed area as a virtual surface formed along the sack wall surface 150 by making a hole (injection hole 13) in the nozzle bottom portion 12, and the area of this area. Is the area of the entrance opening 131.
  • the outlet opening 132 is closed as a virtual surface formed along the surface 122 of the nozzle bottom 12 opposite to the nozzle cylinder portion 11 by making a hole (injection hole 13) in the nozzle bottom 12. The area of this area is defined as the area of the outlet opening 132. In each of the six injection holes 13, the area of the outlet opening 132 is larger than the area of the inlet opening 131.
  • the six injection holes 13 are formed in a taper shape so that the injection hole inner wall 133 is separated from the injection hole shaft Axh1, which is the axis of the injection hole 13, as the injection hole inner wall 133 moves from the inlet opening 131 side to the outlet opening 132 side. ing.
  • the angle formed by the two injection hole inner walls 133 of the injection hole 13 of 1 is referred to as the “injection hole opening angle”.
  • the angle formed by the two contours of the fuel spray Fo injected from the injection hole 13 of 1 is referred to as the “fuel spray opening angle”.
  • each of the six injection holes 13 is referred to as injection holes 61, 62, 63, 64, 65, 66.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 61, 62, 63, 64, 65, 66 are arranged at equal intervals on the pitch circle Cp1 centered on the axis Ax1.
  • the fuel spray Fos injected from the injection holes 61, 62, 63, 64, 65, and 66 are shown by F61 to 66, respectively.
  • the injection holes 61 and 64 are formed on the virtual plane VP101 including the shaft Ax1 of the nozzle cylinder portion 11 so that the shaft Ax1 of the nozzle cylinder portion 11 is located between them. That is, the virtual plane VP101 passes through the injection holes 61 and 64. Further, the injection holes 61 and 64 are formed so that the respective injection hole axes Axh1 are included in the virtual plane VP101.
  • the inlet openings 131 of the injection holes 62 and 66 are formed on the injection hole 61 side with respect to the virtual plane VP102 including the axis Ax1 of the nozzle cylinder portion 11 and perpendicular to the virtual plane VP101.
  • the inlet openings 131 of the injection holes 63 and 65 are formed on the injection hole 64 side with respect to the virtual plane VP102.
  • the injection holes 63 and 65 have an elliptical shape, that is, a non-circular shape when viewed from the injection hole axis Axh1 direction (see FIG. 4).
  • the injection holes 63 and 65 are referred to as "non-round injection holes”.
  • the injection holes 63 and 65 are appropriately referred to as "oval injection holes” or "elliptical injection holes”.
  • the "oval injection hole” is an injection hole in which the shape of the outlet opening 132 is non-round and has an oval shape such as an egg shape, an ellipse, or a track shape.
  • An ellipse is a circle with a constant sum of distances from two focal points.
  • the shape of the outlet openings 132 of the injection holes 63 and 65 is an ellipse having two focal points.
  • the outlet opening 132 includes an injection hole 13 having an egg-shaped, elliptical or track shape.
  • the "non-round injection hole” shall include an "oval injection hole", an "elliptical injection hole”, and a "track injection hole”.
  • the "longest diameter” means the longest width among the widths of the shape, and the shape of the outlet opening 132 of the injection holes 63 and 65 corresponds to the length of the long axis.
  • the "shortest diameter” means the shortest width among the widths of the shape, and the shape of the outlet openings 132 of the injection holes 63 and 65 corresponds to the length of the minor axis.
  • the injection holes 61, 62, 64, 66 In the injection holes 61, 62, 64, 66, the ratio of the longest diameter a2 of the outlet opening 132 to the shortest diameter b2 is 1. Therefore, the injection holes 61, 62, 64, and 66 have a perfect circular shape of the outlet opening 132 when viewed from the injection hole axis Axh1 direction (see FIG. 4).
  • the injection holes 61, 62, 64, 66 are referred to as "round injection holes".
  • the shapes of the inlet opening 131 and the outlet opening 132 are perfectly circular. Further, the inlet opening 131 and the outlet opening 132 are formed coaxially. Therefore, in the cross section formed by the first virtual plane VP1 which is a virtual plane including the injection hole axis Axh1, the angle ⁇ formed by the injection hole inner wall 133 is constant in the circumferential direction of the outlet opening 132.
  • the injection holes 63 and 65 as non-circular injection holes have an elliptical shape of the inlet opening 131 and the outlet opening 132. Further, the inlet opening 131 and the outlet opening 132 are formed coaxially so that the directions of the major axis and the minor axis coincide with each other. Therefore, in the cross section by the second virtual plane VP2 which is a virtual plane including the injection hole axis Axh1, the angle at which the angle formed by the injection hole inner wall 133 is maximized is ⁇ 1, and the third virtual plane which is the virtual plane including the injection hole axis Axh1. In the cross section by VP3, assuming that the angle formed by the inner wall of the injection hole 133 is ⁇ 2, the second virtual plane VP2 and the third virtual plane VP3 are orthogonal to each other.
  • the non-round injection hole has an elliptical shape in which the inlet opening 131 and the outlet opening 132 have the same flatness.
  • the "major axis” means the longest width among the widths of the shape, and corresponds to the "major axis” in the ellipse.
  • the “minor axis” means the shortest width of the shape and corresponds to the "minor axis” in the ellipse.
  • the injection holes 63 and 65 as the non-round injection holes are formed so that the minor axis direction of the outlet opening 132 is along the injection direction of the fuel injected from the non-round injection hole.
  • the minor axis direction and the injection direction coincide with each other, the minor axis is on a virtual plane passing through the injection hole axis Axh1 and parallel to the axis Ax1.
  • the "minor axis direction” corresponds to the minor axis of the outlet opening 132, that is, the direction along the minor axis when viewed from the axis Ax1 direction of the nozzle cylinder portion 11.
  • the "fuel injection direction” corresponds to the direction along the injection hole axis Axh1 when viewed from the axis Ax1 direction of the nozzle cylinder portion 11.
  • the "major axis direction” corresponds to the major axis of the outlet opening 132, that is, the direction along the major axis.
  • the virtual cone is defined as a virtual true cone Vc1 (see FIG. 5).
  • " ⁇ " represents a power.
  • P 20 (MPa)
  • 0.5 ⁇ P ⁇ 0.6 is about 3.0.
  • all of the six injection holes 13 are formed so that the virtual true cone Vc1 or the virtual non-true cone Vc2 does not interfere with the virtual true cone Vc1 or the virtual non-true cone Vc2. There is.
  • FIG. 13 shows the “injection hole opening angle” ( ⁇ 1) when the “injection hole opening angle” ( ⁇ 1) is changed and the “increased fuel spray opening due to the shape of the non-circular injection hole”.
  • This is an analysis result showing the relationship with "angle" (non-round injection hole + ⁇ spray opening angle).
  • the larger the “injection hole opening angle” ( ⁇ 1) the smaller the “fuel spray opening angle that increases due to the shape of the non-circular injection hole”.
  • LCs1 corresponds to "17 x e ⁇ (-0.13 x ⁇ 1)" in the above formula 2.
  • the opening angle (spray opening angle) of the fuel spray injected from the perfect circular injection hole is set to the "injection hole opening angle” and the "opening angle of the fuel spray increased by the fuel pressure in the fuel passage 100".
  • the size is the sum of "0.5 x P ⁇ 0.6" corresponding to "”.
  • For the opening angle (spray opening angle) of the fuel spray injected from the non-circular injection hole add “0.5 x P ⁇ 0.6" to the "injection hole opening angle” on the major axis side, and further , The size is the sum of "17 x e ⁇ (-0.13 x ⁇ 1)" corresponding to "the opening angle of the fuel spray increased due to the shape of the non-round injection hole”.
  • the opening angle of the fuel spray injected from the non-circular injection hole is larger than the opening angle of the fuel spray injected from the perfect circular injection hole as compared with the major axis side.
  • the non-circular injection hole Due to the widening of the spray angle of the non-circular injection hole, the length of the fuel spray injected from the non-round injection hole becomes shorter than the length of the fuel spray injected from the perfect circular injection hole. Therefore, it can be said that the non-circular injection hole has a higher effect of lowering the penetration of the fuel spray than the perfect circular injection hole.
  • the injection holes 61, 62, 64, 66 as perfect circular injection holes and the injection holes 63, 65 as non-round injection holes are arranged as shown in FIG. 4, and all the injection holes 13 are arranged.
  • injection holes 61 to 66 are formed so that the virtual non-true cone Vc2 and the virtual true cone Vc1 or the virtual non-true cone Vc2 do not interfere with each other. Therefore, a closed space is not formed between the fuel sprays, no negative pressure is generated, and air can be introduced. As a result, it is possible to prevent the fuel sprays from contracting and coalescing. Therefore, it is possible to suppress the wetting in the cylinder and the deterioration of the spray characteristics due to the high penetration of the spray.
  • the accumulation of the deposit on the inner wall 133 of the injection hole is suppressed, the penetration of the fuel spray is reduced, and the fuel sprays injected from the injection hole 13 do not interfere with each other.
  • the injection hole 13 By forming the injection hole 13 and appropriately setting the injection hole opening angle, it is possible to suppress wetting in the cylinder and deterioration of the spray characteristics due to high penetration of the spray.
  • the fuel in the non-round injection hole, during fuel injection, the fuel is extended in the major axis direction (major axis side) and the fuel is ejected in the form of a liquid film to promote division and spray the fuel. Can be atomized.
  • the fuel in the injection hole collects in the R portion in the major axis direction (major axis side) and is ejected in the form of a liquid thread, resulting in poor fuel sharpness. , The wetness around the injection hole on the outer wall of the nozzle 10 may increase (see FIGS. 21 and 22).
  • the flatness a1 / b1 (> 1) of the outlet opening 132 of the injection hole 63 as a non-circular injection hole is the outlet opening 132 of the injection hole 64 as a perfect circular injection hole.
  • the area of the inlet opening 131 of the non-round injection hole (63, 65) having a large flatness of the outlet opening 132 is such that the perfect circular injection hole (61, 62, 64,) having a small flatness of the outlet opening 132. It is smaller than the area of the entrance opening 131 of 66).
  • a virtual non-true cone Vc2 and a virtual true cone Vc1 are defined for the non-round injection hole and the perfect circular injection hole, respectively, and at least two adjacent injection holes 13 are defined as the virtual non-true cone Vc2 and the virtual true cone Vc1 or.
  • the injection holes 63 and 65 as the non-circular injection holes are formed so that the minor axis direction of the outlet opening 132 is along the injection direction of the fuel injected from the non-round injection hole. There is. Therefore, the liquid film can be thinned and atomized by running the fuel along the inner wall 133 of the injection hole in the long axis direction.
  • one or more non-round injection holes have an elliptical shape having the same flatness at the inlet opening 131 and the outlet opening 132. Therefore, when the injection hole 13 is laser-machined, the focal point can be fixed and the laser can be scanned, and a non-round injection hole can be easily formed.
  • FIG. 1 A part of the fuel injection valve according to the second embodiment is shown in FIG.
  • the configuration of the non-circular injection hole is different from that in the first embodiment.
  • the injection holes 63 and 65 as non-round injection holes have an inlet opening 131 having a perfect circular shape with a radius R1 and an outlet opening 132 having an inlet opening 131. It is a shape in which two semicircles Ch1 having the same curvature as the shape are connected by a straight line Lh1. Therefore, when viewed from the direction of the injection hole axis Axh1, the injection holes 63 and 65 have a track shape, that is, a non-circular shape (see FIG. 23).
  • the injection holes 63 and 65 are referred to as “non-round injection holes”.
  • the injection holes 63 and 65 are appropriately referred to as "track injection holes”.
  • the radius R2 of the semicircle Ch1 is the same as the radius R1 of the inlet opening 131.
  • the injection holes 63 and 65 as non-round injection holes have a ratio of the longest diameter a1 and the shortest diameter b1 of the outlet opening 132 and the flatness a1 / b1 larger than 1 (see FIG. 23).
  • the shortest diameter b10 of the inlet opening 131 and the shortest diameter b1 of the outlet opening 132 are the same.
  • the distance X between the centers of the two semicircles Ch1 forming the outlet opening 132 is determined by the opening angles of the injection holes 63 and 65.
  • the injection holes 63 and 65 as the non-circular injection holes are formed so that the minor axis direction of the outlet opening 132 is along the injection direction of the fuel injected from the non-round injection hole.
  • the “minor diameter direction” corresponds to the minor diameter of the outlet opening 132, that is, the direction along the smallest width direction D1 of the width of the outlet opening 132 when viewed from the axis Ax1 direction of the nozzle cylinder portion 11.
  • the "fuel injection direction” corresponds to the direction along the injection hole axis Axh1 when viewed from the axis Ax1 direction of the nozzle cylinder portion 11.
  • the “major axis direction” corresponds to the major axis of the outlet opening 132, that is, the direction along the direction D2 having the largest width among the widths of the outlet opening 132.
  • the virtual non-round cone Vc2 when the virtual non-round cone Vc2 is defined in the same manner as the non-round injection holes of the first embodiment, among the six injection holes 13, All the injection holes 13 are formed so that the virtual true cone Vc1 or the virtual non-true cone Vc2 does not interfere with the virtual true cone Vc1 or the virtual non-true cone Vc2.
  • the opening angle (spray opening angle) of the fuel spray injected from the truck injection hole is larger than the opening angle of the fuel spray injected from the elliptical injection hole. Therefore, it can be seen that the truck injection hole is more effective in reducing the penetration of the fuel spray than the elliptical injection hole.
  • the inlet opening 131 has a perfect circular shape
  • the outlet opening 132 has the shape of the inlet opening 131. It has a shape in which two semicircles Ch1 having the same curvature are connected by a straight line Lh1. Therefore, the radius of curvature of the R portion at the outer edge of the outlet opening 132 can be increased as compared with the elliptical injection hole, and the fuel can easily escape from the R portion. As a result, wetting of the tip of the nozzle 10 can be suppressed.
  • the nozzle 10 does not have the injection hole 64 shown in the first embodiment. That is, in the present embodiment, five injection holes 13 are formed in the nozzle 10.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 61, 62, 63, 65, and 66 are arranged at equal intervals on the pitch circle Cp1 centered on the axis Ax1.
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole has a track shape in both the inlet opening 131 and the outlet opening 132.
  • the definition of "track shape" is the same as that shown in the second embodiment.
  • the angle of the fuel spray can be further widened by flattening the inlet opening 131.
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole has an elliptical shape of the inlet opening 131 and a track shape of the outlet opening 132.
  • the inlet opening 131 is formed so that the major axis direction DL1 is orthogonal to the major axis direction DL2 of the outlet opening 132.
  • the shape of the outlet opening 132 is a track shape in which the ellipse of the inlet opening 131 is divided into two in the minor axis direction and the respective ends are connected by a straight line.
  • the inner wall of the injection hole can be smoothly connected while increasing the minimum radius of the outlet opening 132.
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole has an inlet opening 131 having a perfect circular shape, and the outlet opening 132 having the same curvature as the shape of the inlet opening 131. It is a shape in which a part of a perfect circle Cr1 is connected by two curves LC1.
  • the fuel flows along the inner wall of the injection hole by the guide in the opening direction of the injection hole 13, and the fuel spray can be further widened.
  • the fuel injection valve according to the seventh embodiment will be described with reference to FIG.
  • the configuration of the injection hole 13 as a non-circular injection hole is different from that in the first embodiment.
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole has an inlet opening 131 having a perfect circular shape and an outlet opening 132 having an elliptical shape.
  • the fuel injection valve according to the eighth embodiment will be described with reference to FIG. 37.
  • the configuration of the injection hole 13 as a non-circular injection hole is different from that of the first embodiment.
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole has an elliptical shape at both the inlet opening 131 and the outlet opening 132.
  • the inlet opening 131 and the outlet opening 132 have the same minor diameter, that is, the length Ls1 of the minor axis.
  • the fuel spray can be further widened by flattening the inlet opening 131 and the outlet opening 132.
  • FIG. 9th Embodiment A part of the fuel injection valve according to the ninth embodiment is shown in FIG.
  • the configuration of the injection hole 13 as a non-circular injection hole is different from that in the first embodiment.
  • the inlet opening 131 has a perfect circular shape and the outlet opening 132 has a track shape.
  • the ratio of the major axis length a1 and the minor axis length b1 of the outlet opening 132 and the flatness a1 / b1 are larger than 1. That is, the injection hole 65 has the same configuration as the injection hole 65 in the second embodiment.
  • FIGS. 39 and 40 A part of the fuel injection valve according to the tenth embodiment is shown in FIGS. 39 and 40.
  • the configuration of the injection hole 13 is different from that in the first embodiment.
  • the nozzle 10 is formed with a nozzle recess 16.
  • the nozzle recess 16 is formed so as to be circularly recessed from the surface 122 of the nozzle bottom 12 opposite to the nozzle cylinder 11 toward the nozzle cylinder 11 (see FIGS. 39 and 40).
  • the injection hole 13 as a non-circular injection hole is formed so as to connect the sack wall surface 150 and the bottom surface 160 of the nozzle recess 16. Therefore, the inlet opening 131 of the injection hole 13 is formed on the sack wall surface 150, which is the surface of the nozzle bottom 12 on the nozzle cylinder portion 11 side. Further, the outlet opening 132 of the injection hole 13 is formed on the bottom surface 160, which is the surface of the nozzle bottom portion 12 opposite to the nozzle cylinder portion 11.
  • both the entrance opening 131 and the exit opening 132 have an elliptical shape.
  • the inlet opening 131 and the outlet opening 132 are formed in an elliptical shape having the same flatness.
  • the shape of the opening of the nozzle recess 16 on the surface 122 is a perfect circle.
  • the shape of the opening of the nozzle recess 16 on the surface 122 is not limited to a perfect circular shape, but may be a non-round shape, an oval shape, or an elliptical shape having the same flatness as the outlet opening 132. The smaller the area of the opening of the nozzle recess 16, the more freedom of arrangement can be secured.
  • FIG. 11th Embodiment A part of the fuel injection valve according to the eleventh embodiment is shown in FIG. In the eleventh embodiment, the configuration of the injection hole 13 is different from that in the tenth embodiment.
  • the shape of the nozzle recess 16 is different from that of the tenth embodiment.
  • the bottom surface 160 of the nozzle recess 16 is formed in a tapered shape so as to be separated from the nozzle shaft Axh1 from the outlet opening 132 side toward the inlet opening 131 side along the nozzle shaft Axh1. Therefore, in the cross section formed by the virtual plane including the injection hole axis Axh1, the angle formed by the injection hole inner wall 133 and the bottom surface 160, that is, the pull-out angle can be increased as compared with the tenth embodiment. As a result, when the fuel is injected, the fuel is less likely to be attracted to the outer wall of the nozzle bottom 12 by surface tension, and wetting of the outer wall of the nozzle bottom 12 can be suppressed.
  • FIG. 12th Embodiment A part of the fuel injection valve according to the twelfth embodiment is shown in FIG.
  • the configuration of the injection hole 13 is different from that in the first embodiment.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 61, 62, 64, 66 as perfect circle injection holes are arranged on the pitch circle Cp1 centered on the axis Ax1.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 63 and 65 as non-circular injection holes are arranged outside the pitch circle Cp1.
  • FIG. 13th Embodiment A part of the fuel injection valve according to the thirteenth embodiment is shown in FIG. In the thirteenth embodiment, the configuration of the injection hole 13 is different from that in the first embodiment.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 61, 62, 64, 66 as perfect circle injection holes are arranged on the pitch circle Cp1 centered on the axis Ax1.
  • the centers of the inlet openings 131 of the injection holes 63 and 65 as non-round injection holes are arranged inside the pitch circle Cp1.

Landscapes

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Abstract

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(a1)と最短径(b1)との比が1より大きい噴孔である非真円噴孔(63、65)とする。非真円噴孔(63、65)、および、出口開口部(132)の最長径(a2)と最短径(b2)との比が1の真円噴孔(61、62、64、66)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(13)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。

Description

燃料噴射弁 関連出願の相互参照
 本出願は、2019年6月20日に出願された特許出願番号2019-114738号に基づくものであり、ここにその記載内容を援用する。
 本開示は、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、高ペネトレーション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。
 本開示の目的は、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。
 本開示に係る燃料噴射弁の第1の態様は、ノズルとニードルと駆動部とを備えている。ノズルは、内側に燃料通路を形成するノズル筒部、ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部、ノズル底部のノズル筒部側の面とノズル筒部とは反対側の面とを接続し燃料通路内の燃料を噴射する複数の噴孔、および、ノズル底部のノズル筒部側の面において噴孔の周囲に形成される環状の弁座を有する。
 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に形成される入口開口部、ノズル底部のノズル筒部とは反対側の面に形成される出口開口部、および、入口開口部と出口開口部とを接続する噴孔内壁を有し、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)、真円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。
 真円噴孔の噴孔軸と出口開口部との交点を頂点とし、真円噴孔の噴孔軸を含む第1仮想平面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と出口開口部との交点を頂点とし、非真円噴孔の噴孔軸を含む第2仮想平面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。
 本開示では、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、噴霧の高ペネトレーション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。
 本開示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である。
 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と出口開口部との交点を頂点とし、非真円噴孔の噴孔軸を含む第2仮想平面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、噴霧の高ペネトレーション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、第1実施形態による燃料噴射弁を示す断面図であり、 図2は、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であり、 図3は、図2を矢印III方向から見た図であり、 図4は、図1を矢印IV方向から見た図であり、 図5は、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であり、 図6は、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であり、 図7は、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であり、 図8は、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であり、 図9は、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であり、 図10は、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であり、 図11は、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であり、 図12は、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であり、 図13は、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」との関係を示す図であり、 図14は、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であり、 図15は、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であり、 図16は、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であり、 図17は、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であり、 図18は、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であり、 図19は、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であり、 図20は、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」との関係を示す図であり、 図21は、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であり、 図22は、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であり、 図23は、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であり、 図24は、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であり、 図25は、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であり、 図26は、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であり、 図27は、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であり、 図28は、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であり、 図29は、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であり、 図30は、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であり、 図31は、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」との関係を示す図であり、 図32は、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であり、 図33は、第4実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図であり、 図34は、第5実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図であり、 図35は、第6実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図であり、 図36は、第7実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図であり、 図37は、第8実施形態による燃料噴射弁の非真円噴孔を示す図であり、 図38は、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であり、 図39は、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であり、 図40は、図39を矢印XL方向から見た図であり、 図41は、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であり、 図42は、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であり、 図43は、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であり、 図44は、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である。
 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。
 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。
 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、噴霧の高ペネトレーション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トレーション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、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、噴霧の高ペネトレーション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、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、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。
 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。
 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、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、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、噴霧の高ペネトレーション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。
 本開示は、実施形態に基づき記述された。しかしながら、本開示は当該実施形態および構造に限定されるものではない。本開示は、様々な変形例および均等の範囲内の変形をも包含する。また、様々な組み合わせおよび形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせおよび形態も、本開示の範疇および思想範囲に入るものである。

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)、前記真円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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