JP2014001660A - 内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】短いガイド領域を確保しつつ、弁座プレートの最小厚さを確保して、噴霧との干渉を極力回避する噴孔の拡散領域の形状と配置方法を提供する。
【解決手段】ガソリンエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する複数の噴孔（１１２）を有し、複数の噴孔の各々が、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（１１４）と、ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（１１６）とを備える燃料噴射弁において、複数の噴孔のうち少なくとも１つは、拡散領域の中心軸（１１８ｂ）が、ガイド領域の中心軸（１１８ａ）に平行であり、且つ、ガイド領域の中心軸よりも燃料噴射弁の中心軸（１２０）から遠い側に偏心して形成されている。
【選択図】図７

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。

一般的なガソリンエンジン用の燃料噴射弁は、複数の噴孔を有する。燃焼室内に噴射される噴霧が所定の期間内に到達する距離（ペネトレーション）は、個々の噴孔からの噴霧の運動量に依存しており、同一径の噴孔から噴射される噴霧の運動量は同じとなるため、個々の噴霧のペネトレーションは同じである。一般に、噴孔径が大きくなると燃料噴霧の流量が増して運動量が増すので、ペネトレーションは増加すると考えられる。噴孔長が長くなると燃料の直進性がよくなり、噴孔から出た後に巻き込む空気量が減って空気で減速しにくくなり、ペネトレーションは増加すると考えられる。従って、燃焼室内に噴射される噴霧の状態を最適化するために、１つの燃料噴射弁に形成される複数の噴孔の噴孔径は同一とは限らない。

噴霧との干渉を回避する噴孔の拡散領域の形状と配置方法に関する公報開示の従来技術として、例えば、バルブ・クローズド・オリフィス（ＶＣＯ）型燃料噴射弁において、複数の噴孔からの噴射量のばらつきを防止すると共に、各噴孔により形成される噴霧の均一性を向上し、排出ガス性能の改善、運転騒音の低減を図ることを目的とした、ＶＣＯ型噴射弁の針弁の截頭円錐状をなすシート部の小径端部外周面に面取りを施し、針弁のフルリフト時に、上記面取り部が、ノズルボディのシート面における噴孔の開口端に対向する構成とする。また針弁内に、上記シート部の小径端部に開口する針弁内通路を設け、同針弁内通路は、ノズルボディ内の燃料溜めに針弁リフト時に連通することを開示する技術がある（特許文献１）。

また、ノズルプレートのノズル孔を等径孔部と拡径孔部とから構成することにより、燃料の微粒化と噴射方向の安定化を図ることを課題として、燃料噴射弁の弁ケーシング内には、弁座部材の先端側に位置してノズルプレート１５を取付け、その各ノズル孔１６，１７を、等しい孔径ｄをもって直線状に延設された等径孔部１６Ａ，１７Ａと、テーパ状に拡径して形成された拡径孔部１６Ｂ，１７Ｂとによって構成する。これにより、燃料の噴射時には、燃料の噴射流量と噴射方向とを等径孔部１６Ａ，１７Ａによって定め、その噴流を拡径孔部１６Ｂ，１７Ｂによって一定の領域へと拡げる。これにより、噴射燃料の方向性を安定させつつ、燃料が微粒化した状態を保持することを開示する技術がある（特許文献２）。

更に、内燃機関の成層燃焼時の燃焼性能を改善することを課題として、ピストンキャビティの吸気側への燃料噴射量を排気側（点火プラグに近い側）より多くするなど、非対称に噴射することで、噴射された燃料は、タンブル流動の作用によりピストンに受け止められた後、燃焼室上方へ巻き上がる際に吸気側が排気側に比べて大きく混合拡散した場合でも吸気側が希薄になったり、または、排気側が過濃になったりすることがなく、吸気および排気側の濃度が等しく均質な成層混合気を形成でき、燃焼が安定し、燃費、排気浄化性能が向上することを開示した技術がある（特許文献３）。

更にまた、燃料噴射弁において、均質燃焼と成層燃焼の双方で良好な性能を発揮させる噴霧を形成することを課題として、燃料噴射弁は、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群２３０を備えると共に、噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備える。噴射孔群２３０は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔２１１〜２１６を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有する。複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第１の組み合わせ２３０ａと、噴射孔の軸の為す角度が第１の組み合わせ２３０ａの角度より小さい第２の組み合わせ２３０ｂとを有することを開示する技術もある（特許文献４）。

特開平０８−３１２５００号公報 特開２００１−２１４８３９号公報 特開２００４−２３２５８３号公報 特開２００７−１３２２３１号公報

ところで、一般的な直噴ガソリンエンジンでは、燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）は、シリンダの中心軸に対して傾斜してシリンダの側面に取り付けられることがある（サイドマウント方式）。また、燃料噴射弁は、先端に複数の噴孔を備えている。そして、噴孔から噴射される燃料の噴霧が燃焼室内で最適な混合気を生成するように、燃料噴射弁の各噴孔の開孔角度が決定される。例えば、燃焼室内でほぼ均質な混合気を生成する均質燃焼モードや、点火プラグ近傍に燃料噴霧を集中させて着火性を確保しつつ燃焼室全体ではより希薄な混合気を用いる成層燃焼モードである。すなわち、様々な燃焼状態に対応して、各噴孔の開孔角度は、燃料噴射弁の中心軸に対して必ずしも対称ではない。

図面を用いて、以下に説明する。図１は、燃料噴射弁１０を搭載した吸気２弁式のガソリンエンジン１であって、吸気工程中に燃料を噴射した場合のエンジン要部の一例を示す縦断面図である。

図１は、サイドマウント方式の燃料噴射弁１０を採用した吸気２弁式のガソリンエンジン１の一例を示し、シリンダヘッド１２の吸気マニホルド１４側には吸気弁１６が、中央部には点火プラグ１８が、吸気弁１６とは反対側には排気弁２０が、それぞれ設けられている。吸気弁１６及び排気弁２０は、燃焼室２２内に延在して設けられている。

ガソリンエンジン１のシリンダ２４内に往復運動可能に設けられたピストン２６は、クランクシャフト（不図示）の回転に応じてシリンダ２４内を上下動する。シリンダ２４の上部にはシリンダヘッド１２が取り付けられており、シリンダ２４と共に密閉空間（燃焼室２２）を形成する。シリンダヘッド１２には、スロットルバルブ（不図示）を内蔵した吸入空気量制御装置２８を介して外部空気３０を燃焼室２２内に導く吸気マニホルド１４と、燃焼室２２内で燃焼した燃焼ガス３２を排気装置（不図示）へ導く排気マニホルド３４とが形成されている。

燃料噴射弁１０は、シリンダヘッド１２の吸気マニホルド１４の結合部付近に取り付けられており、図１の例では、燃料噴射弁１０の軸線が燃焼室２２内でやや下向きとなるように設定されている。

かかる構成を有するガソリンエンジン１において、燃料噴射弁１０から燃焼室２２内に燃料を噴射した場合の燃焼室２２内の混合気の生成を説明する。図２は、図１に示すガソリンエンジン１で、吸気工程中に燃料を噴射した場合の燃焼室２２内の混合気の噴射状態を示す斜視模式図である。

一般的な燃料噴射弁１０は、先端（図２における噴射点３０）に備えられた複数の噴孔（図２では不図示）が同一径を有する場合、個々の噴孔から出る燃料噴霧３２の運動量は同じである。複数の噴孔から燃焼室２２内の各領域に噴射される噴霧３２が所定の期間内に到達する距離（ペネトレーション）は、噴孔を出た後に燃焼室２２内の空気との接触による減速の影響を受ける。一般に、噴孔の噴孔径が大きくなると噴霧３２の流量が増して運動量が増すので、ペネトレーションは増加すると考えられる。噴孔の噴孔長が長くなると燃料の直進性がよくなり、噴孔から出た後に巻き込む空気量が減って空気で減速しにくくなり、ペネトレーションは増加すると考えられる。

様々な燃焼状態に対応して燃焼室２２内において最適な混合気を生成するために、燃料噴射弁（図２では不図示）の先端には複数の噴孔が設けられており、噴霧３２が燃焼室２２内の各領域に分散して噴射されるように、各噴孔の軸の角度が最適化される。その結果、燃料噴射弁の中心軸（図２では不図示）に対して平行でない噴孔もあり、また、各噴孔の軸が、燃料噴射弁の中心軸に対して必ずしも対称ではない。

次に、上記したガソリンエンジン１の燃料噴射弁１０を説明する。図３は、図１に示すガソリンエンジン１に使用される燃料噴射弁１０の縦断面図である。

燃料噴射弁１０は、通常時閉（ＮＣ）式の電磁弁であり、通常時はスプリング４０によって付勢された弁体４２のボール形状の先端部４４と弁座プレート４６の弁座部４８（図４）とが密着して、燃料供給口５０から供給される燃料が噴孔５２（図４）から漏れ出ないようになっている。通電されると、弁体４２がアンカ１０５４と共にコア１０５６の側に変位し、弁体４２と弁座プレート４６の弁座部４８（図４）との間に隙間を生じる。燃料は、燃料供給口５０から供給され、弁体４２の横の空間を通り、流入溝６４（図５）を通って、弁座プレート４６に穿孔された複数の噴孔５２（図４）から燃料噴霧として噴射される。

かかる構成を有する燃料噴射弁１０の燃料噴射部に関して、図４乃至図６を参照しつつ説明する。図４は、図３における弁座プレート４６の近傍を拡大した縦断面図であり、図５は、図３の線Ｖ−Ｖにおける横断面図であり、図６は、図３における弁座プレート４６の最小厚さを説明するための縦断面図である。弁座プレート４６の内腔は、弁体４２（図３）のボール形状の先端部４４に適合するドーム形状を有している。そして、弁座プレート４６の内側面には、先端部４４が接する部分に弁座部４８が形成され、先端部４４と弁座部４８とが接するときシールを形成する。また、弁座プレート４６の内側先端には、サック部６０が形成されている。サック部６０は、先端部４４が弁座部４８から離れており、燃料噴射弁１０（図３）が燃料を噴射する際に、噴射される噴霧を安定化させる機能を有する。

燃料は、燃料噴射弁１０（図３）内部に設けられた隙間及び流入溝６４（図５）を通過して弁座プレート４６の弁座部４８に至る。弁体４２の先端部４４と弁座プレート４６の弁座部４８との間の狭窄部を通過した燃料は、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸６２の方向に向かい、弁座プレート４６に穿孔された複数の噴孔５２に至り、噴孔５２を通過して燃焼室２２（図２）内に噴射される。各噴孔５２は、軸の角度が異なるように穿孔されている。

燃料噴射弁１０の噴孔５２は、図４に示されるように、流入側に形成された小径のガイド領域５４と、噴射側に形成されガイド領域５４より大径の座繰りで形成される拡散領域５６とで構成される。拡散領域５６の底面は、例えば、ガイド領域５４の中心軸５８に対して直角な段部が形成されている。ガイド領域５４から拡散領域５６を介して燃焼室２２（図２）に流出する燃料噴流は、図２に示されるように、燃料噴霧となって拡散する。

弁体４２の先端部４４と弁座プレート４６の弁座部４８との間の狭窄部を通過して噴孔５２に至る燃料は、外側方向から燃料噴射弁１０（図３）の中心軸６２方向に向かう径方向の流れとなるので、噴孔５２のガイド領域５４内では、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸６２から遠い部分で流れが壁面から剥離し、その結果、ガイド領域５４内で流れ場の乱れが生じる。例えば、図４に符号Ａで示した箇所で乱れが生じる。そして、その流れ場の乱れの影響を受けて、ガイド領域５４から拡散領域５６へと流出した燃料は、ガイド領域５４の中心軸５８から均等に円錐状に拡散するのではなく、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸６２から遠い側が、より大きな噴霧角を有する拡散が観察される。

かかる燃料噴霧は、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸６２から遠い側で、拡散領域５６の出口端部との間に最短距離が生じ、場合によっては、燃料噴霧が拡散領域の出口端部で壁面と干渉する恐れがあった。

一方、噴霧の干渉を避けるために座繰り径を大きくして拡散領域５６を中心軸５８対称に大きくすることも考えられるが、座繰り径を大きくすれば、弁座プレート４６の最小厚さが確保できない恐れがある。例えば、図４において符号Ｂで示す拡散領域５６の底面と弁座プレート４６のサック部６０の付近で、弁座プレート４６の設計上許容できる部材の最小厚さが確保できない恐れがある。部材の設計上許容できる最小厚さとしては、例えば、燃料噴射弁が使用される環境における部材内外の圧力差に耐えるために要求される最小肉厚、などがある。このような部材の最小厚さを確保しようとして拡散領域（座繰り）５６を浅くすれば、燃料が小径のガイド領域５４を長く流れることになり、燃料噴流の直進性が良くなり、拡散領域５６での微粒化性能の悪化及び／若しくは噴霧のペネトレーションの増加につながることがあり、良好な燃料噴霧が生成されない恐れがある。

図６を用いて更に詳しく述べる。サック部６０が形成された弁座プレート４６の場合を図６（１）に、サック部が形成されていない弁座プレート４６の場合を図６（２）に示す。拡散領域５６の底部の隅部とサック部６０との間に最小厚さ部分（図６（１）におけるＬ₁〜Ｌ₃、図６（２）におけるＬ₄〜Ｌ₆）が生じる。図６（１）のＬ₁あるいは図６（２）のＬ₄に該当する噴孔５２形状を基準とすれば、拡散領域の出口端部で噴霧が壁面と干渉しないようにＬ₁（Ｌ₄）に対して拡散領域５６の座繰り径を大きくした場合、Ｌ₂（Ｌ_５）の位置に最小厚さ部分が生じる。Ｌ₁（Ｌ₄）はＬ₂（Ｌ_５）より小さい。つまり、座繰り径を大きくする変更によって、Ｌ₂（Ｌ_５）が設計許容最小厚さを下回る恐れがある。Ｌ₁（Ｌ₄）に対してガイド領域５４を長くし、且つ、拡散領域５６の座繰り径を大きくした場合、Ｌ₃（Ｌ_６）の位置に最小厚さ部分が生じる。この場合は、Ｌ₃（Ｌ_６）をＬ₁（Ｌ₄）と同等以上の厚さとすることも可能であるが、ガイド領域５４の延長によって燃料噴流の直進性が良くなってしまい、噴霧の微粒化性能の悪化及び／若しくは噴霧のペネトレーションの増加につながり、良好な燃料噴霧が生成されない恐れがある。

なお、図６は、説明をしやすくするため、最小厚さの場所を表す線分（注：最小厚さを与える場所は３次元空間内の”線分”になる）を含む断面が複数の噴孔形状の場合でたまたま同一平面上にある場合を表した説明図であるが、最小厚さの場所を表す線分が含まれる断面がそれぞれの噴孔形状の場合ごとに異なっても、その場合は同一の一枚の図に表現できないだけであって、考察すべき事情は複数の場合で線分がたまたま同一平面上にある場合と同じである。

かかる問題を解決するために本発明はなされたのであって、その課題とするところは、短いガイド領域を確保しつつ、弁座プレートの最小厚さを確保して、噴霧との干渉を極力回避する噴孔の拡散領域の形状と配置方法を提供することにある。

以下、本発明について上記課題を解決するための手段を説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料噴射弁は、内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔（１１２；２１２）を有し、複数の噴孔の各々が、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（１１４；１４４；１７４；２１４）と、ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（１１６；１４６；１７６；２１６）とを備える、燃料噴射弁（１０）において、複数の噴孔のうち少なくとも１つは、拡散領域の中心軸（１１８ｂ；１４８ｂ；１７８ｂ；２１８ｂ）が、ガイド領域の中心軸（１１８ａ；１４８ａ；１７８ａ；２１８ａ）に平行であり、且つ、ガイド領域の中心軸よりも燃料噴射弁の中心軸（１２０；１５０；１８０；２２０）から遠い側に偏心して形成されている、ことを特徴とする。

ここで、噴孔は、拡散領域の出口端に、更に座繰りが形成されていることを特徴とすれば、弁座プレートの最小厚さを確保しつつ、拡散領域から噴射される噴霧が出口端部で壁面と干渉することを避けることができる。

また、燃料の噴射方向から見て、拡散領域は、円、長円、楕円のいずれかの形状を有することを特徴とすれば、噴射される噴霧が拡散領域の出口端部で壁面と干渉することを避けるために、拡散領域は多様な形状を取ることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料噴射弁は、内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔（３１２；３４２；４１２；４４２）を有し、複数の噴孔の各々が、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（３１４；３４４；４１４；４４４）と、ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（３１６；３４６；４１６；４４６）とを備える、燃料噴射弁（１０）において、複数の噴孔のうち少なくとも１つは、拡散領域の中心軸（３１８ｂ；３４８ｂ；４１８ｂ；４４８ｂ）がガイド領域の中心軸（３１８ａ；３４８ａ；４１８ａ；４４８ａ）に平行ではなく、拡散領域の中心軸のうち拡散領域内にある部分がなす線分上の点のうち少なくとも一部が、ガイド領域の中心軸の延長線のうち拡散領域内または弁座プレート内にある部分がなす線分上の点のいずれの点よりも、燃料噴射弁の中心軸（３２０；３５０；４２０；４５０）から離れた位置にあるように拡散領域が形成されている、ことを特徴とする。

ここで、噴孔は、拡散領域の出口端に、更に座繰りが形成されていることを特徴とすれば、弁座プレートの最小厚さを確保しつつ、拡散領域から噴射される噴霧が出口端部で壁面と干渉することを避けることができる。

上記課題を解決するために、本発明に係る燃料噴射弁は、内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔を有し、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（８１４）と、ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（８１６）とを備える噴孔（８１２）を少なくとも１つ有する燃料噴射弁（１０）において、燃料噴射弁の中心軸（８２０）を通りガイド領域の出口中心を通過する第１平面（８３０）に対して垂直でガイド領域の中心軸を含む第２平面（８４０）で、拡散領域を、燃料噴射弁の中心軸から遠い側の第１領域と中心軸から近い側の第２領域とに分割した場合、拡散領域の出口端の最浅部を通過して拡散領域の底面に平行な第３平面（８５０）において、第１領域の第２平面から最も遠い第１最遠点（Ｐ）と第２平面までの距離（ｄ₁）が第２領域の第２平面から最も遠い第２最遠点（Ｑ）と第２平面までの距離（ｄ₂）より大きい、あるいは、第３平面と拡散領域の底面とで囲まれる領域において、第１領域側の容積（Ｖ₁）が第２領域側の容積（Ｖ₂）より大きい、ことを特徴とする。

本発明の構成を採用することで、外側に拡散した噴霧との干渉を避けつつ、内側の比較的拡散の小さい噴霧側の座繰りを減らし、弁座プレートの厚さを確保することが可能になる。

部材厚さの確保の制限のみにより、噴孔長を長くすることを回避できる。

燃料噴射弁を搭載した吸気２弁式ガソリンエンジンであって、吸気工程中に燃料を噴射した場合のエンジン要部の一例を示す縦断面図である。 図１に示すガソリンエンジンで、吸気工程中に燃料を噴射した場合の燃焼室内の混合気の状態を示す斜視模式図である。 図１に示すガソリンエンジンに使用される燃料噴射弁の縦断面図である。 図３の弁座プレートの近傍を拡大した縦断面図である。 図３の線Ｖ−Ｖにおける横断面図である。 図３における弁座プレートの最小厚さを説明するための縦断面図である。 平行偏心型の噴孔が形成された弁座プレートの縦断面図である。 長円型の噴孔が形成された弁座プレートの縦断面図である。 非平行型の噴孔が形成された弁座プレートの断面図である。 図９に示す弁座プレートの断面位置を説明する縦断面図である。 非平行型の噴孔が形成された弁座プレートの縦断面図である。 図１１に示す実施形態の変形例に係る噴孔が形成された弁座プレートの縦断面図である。 拡散領域の出口側に座繰りが形成された噴孔を有する弁座プレートの縦断面図である。 弁座プレートの中心軸に対する噴孔の形状を説明する図である。 弁座プレートの中心軸に対する噴孔の形状を説明する断面図である。

本発明の実施形態を、図面を参照しつつ以下に説明する。

（平行偏心型）
図７は、平行偏心型の噴孔１１２が形成された弁座プレート１１０の縦断面図である。弁座プレート１１０の内側先端には、噴霧を安定化させるためのサック部１２２が形成されている。

図７（１）において、弁座プレート１１０の噴孔１１２は、流入側に形成された小径のガイド領域１１４と、噴射側に形成されガイド領域１１４より大径の拡散領域１１６とで構成される。ガイド領域１１４の中心軸１１８ａは燃料噴射弁１０（図３）の中心軸１２０に対して平行に形成され、拡散領域１１６の中心軸１１８ｂはガイド領域１１４の中心軸１１８ａに対して平行に形成されている。また、拡散領域１１６の中心軸１１８ｂは、ガイド領域１１４の中心軸１１８ａに対して、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸１２０から遠い側に偏心して形成されている。拡散領域１１６の底面には、例えば、ガイド領域１１４の中心軸１１８ａに対して直角な段部が形成されている。ガイド領域１１４から拡散領域１１６を介して燃焼室２２（図２）に流出する燃料噴流は、燃料噴霧となって拡散する。

かかる構成を有すれば、ガイド領域１１４を長くしないので噴霧のペネトレーションに変化はなく、拡散領域１１６の底面と弁座プレート１１０のサック部１２２の付近で弁座プレート１１０の最小厚さを確保しつつ、拡散領域１１６から噴射される噴霧が拡散領域１１６の出口端部で壁面と干渉することを避けることができる。

（平行偏心型の変形例１）
尚、拡散領域１４６の中心軸１４８ｂがガイド領域１４４の中心軸１４８ａに対して平行な関係を維持した状態で、ガイド領域１４４の中心軸１４８ａが燃料噴射弁１０（図３）の中心軸１５０に対して、燃料の噴射方向に狭まる向きに傾斜して形成された変形例１も考えられる（図７（２）参照）。この場合も、ガイド領域１４４を長くしないので噴霧のペネトレーションに変化はなく、ガイド領域１４４の中心軸１４８ａに平行な拡散領域１４６の中心軸１４８ｂは、ガイド領域１４４の中心軸１４８ａに対して、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸１５０から遠い側に偏心することで、拡散領域１４６から噴射される噴霧が拡散領域１４６の出口端部で壁面との干渉を避けることが可能である。

（平行偏心型の変形例２）
ガイド領域１７４の中心軸１７８ａ、中心軸１７８ａに平行な拡散領域１７６の中心軸１７８ｂは、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸１８０に対して、拡がる向きに傾斜しても良い（図７（３）参照）。要するに、ガイド領域１７４を長くすることなく、拡散領域１７６の中心軸１７８ｂがガイド領域１７４の中心軸１７８ａに対して偏心することで、拡散領域１７６から噴射される噴霧が拡散領域１７６の出口端部で壁面との干渉を避けるように構成されればよい。

（長円型）
図８は、長円型の噴孔２１２が形成された弁座プレート２１０の縦断面図である。この実施形態では、噴孔２１２は、小径のガイド領域２１４と、ガイド領域２１４を含む大きさの長円形（角丸長方形）の拡散領域２１６とで構成される。ガイド領域２１４の中心軸２１８ａは燃料噴射弁１０（図３）の中心軸２２０に対して平行に形成され、拡散領域２１６の中心軸２１８ｂはガイド領域２１４の中心軸２１８ａに対して平行に形成される。また、拡散領域２１６の中心軸２１８ｂは、ガイド領域２１４の中心軸２１８ａに対して、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸２２０から遠い側に偏心して形成される。例えば、拡散領域２１６の長円形の一方の半円の軸をガイド領域２１４の中心軸２１８ａに合致させることが考えられる。

かかる構成を有すれば、ガイド領域２１４を長くしないので噴霧のペネトレーションに変化はなく、拡散領域２１６の底面と弁座プレート２１０のサック部２２２の付近で弁座プレート２１０の最小厚さを確保しつつ、拡散領域２１６から噴射される噴霧が拡散領域２１６の出口端部で壁面との干渉を避けることができる。

（長円型の変形例１，２）
尚、長円形（角丸長方形）の変形例として、ガイド領域２１４を長くすることなく、拡散領域２１６を楕円形に形成しても同様の効果が得られる（変形例１）（図示省略）。また、偏心型の変形例と同様に、ガイド領域２１４を長くすることなく、ガイド領域２１４の中心軸２１８ａが燃料噴射弁１０（図３）の中心軸２２０に対して傾斜して形成しても良い（変形例２）（図示省略）。

（非平行型）
次に、非平行型の噴孔が形成された弁座プレートを、図９、図１０を用いて説明する。図９は、非平行型の噴孔３１２、３４２が形成された弁座プレート３１０、３４０の断面図であり、図１０は、図９に示す弁座プレート３１０、３４０の断面位置を説明する縦断面図である。図９において、噴孔３１２、３４２は、拡散領域３１６、３４６の中心軸３１８ｂ、３４８ｂとガイド領域３１４、３４４の中心軸３１８ａ、３４８ａとが非平行であり、且つ、同一の平面α上に配置されて形成されている。そして、平面αは、図１０に示されるように、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸３２０、３５０に対して傾斜している。ここで、図１０の平面αが、図９に示される断面位置である。従って、図９に示された燃料噴射弁１０（図３）の中心軸３２０、３５０は、図９に示す断面上にない。図の下側に示された部分が紙面に近く、図の上側に向かって紙面から徐々に離れた配置となる。

図９（１）に示されるように、拡散領域３１６の中心軸３１８ｂのうち拡散領域３１６内にある部分は、線分Ｓ₁で示される。ガイド領域３１４の中心軸３１８ａは、「ガイド領域の中心軸の延長線のうち拡散領域内にある部分がなす線分」がＴ₁で示され、「ガイド領域の中心軸の延長線のうち弁座プレート内にある部分がなす線分」がＵ₁で示される。そして、拡散領域３１６の中心軸３１８ｂとガイド領域３１４の中心軸３１８ａのいずれも、燃料の噴射方向に対して狭まる向きに傾斜している。本実施形態では、図９（１）では、線分Ｓ₁上の点Ｃ₁で示された部分（線分Ｓ₁の最下点）が、線分Ｔ₁及び線分Ｕ₁上のいずれの点よりも、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸３２０から離れた位置となるように、噴孔３１２が形成されている。

図９（２）に示された弁座プレート３４０が「ガイド領域の中心軸の延長線のうち弁座プレート内にある部分がなす線分」（図９（１）においてＵ₁で示される部分）を有していない点で、図９（１）に示された弁座プレート３１０と相違する。図９（２）に示されるように、拡散領域３４６の中心軸３４８ｂのうち拡散領域３４６内にある部分は、線分Ｓ₂で示される。ガイド領域３４４の中心軸３４８ａは、「ガイド領域の中心軸の延長線のうち拡散領域内にある部分がなす線分」がＴ₂で示される。そして、拡散領域３４６の中心軸３４８ｂとガイド領域３４４の中心軸３４８ａのいずれも、燃料の噴射方向に対して狭まる向きに傾斜している。本実施形態では、図９（２）において線分Ｓ₂上の点Ｃ₂で示された部分が、線分Ｔ₂上のいずれの点よりも、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸３５０から離れた位置となるように、噴孔３４２が形成されている。

（非平行型の変形例１）
図１１は、非平行型の変形例１の噴孔４１２が形成された弁座プレート４１０の縦断面図である。図９に示す実施形態は、拡散領域３１６、３４６の中心軸３１８ｂ、３４８ｂとガイド領域３１４、３４４の中心軸３１８ａ、３４８ａとを含む平面αが燃料噴射弁１０（図３）の中心軸３２０、３５０に対して傾斜して配置された構成であるのに対して、変形例１は、拡散領域４１６の中心軸４１８ｂとガイド領域４１４の中心軸４１８ａを含む平面が燃料噴射弁１０（図３）の中心軸４２０に対して平行である点で相違する。

図１１に示す変形例１は、噴孔４１２が、小径のガイド領域４１４と、ガイド領域４１４より大径の拡散領域４１６とで構成される。ガイド領域４１４の中心軸４１８ａは、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸４２０に対して平行に形成される。一方、拡散領域４１６の中心軸４１８ｂは、ガイド領域４１４の出口中心を通り、燃料の噴射方向に向かって燃料噴射弁１０（図３）の中心軸４２０から離れる向きに傾斜して形成される。その結果、拡散領域４１６の中心軸４１８ｂは、拡散領域４１６の中心軸４１８ｂ及び燃料噴射弁１０（図３）の中心軸４２０に対して平行でない配置となる。

拡散領域４１６の中心軸４１８ｂは、燃料の噴射方向に向かって中心軸４２０から離れる向きに傾斜して配置される。中心軸４１８ｂの傾斜角度は、拡散領域４１６から噴射される噴霧の噴流角（図４）を考慮して決定され、図１１に示す実施形態では、拡散領域４１６から噴射される噴霧が拡散領域４１６の出口端部における壁面との距離が、中心軸４２０に近い側と遠い側とで同じなるように決定される。

かかる構成を有すれば、ガイド領域４１４を長くしないので噴霧のペネトレーションに変化はなく、拡散領域４１６の底面と弁座プレート４１０のサック部４２２の付近で弁座プレート４１０の最小厚さを確保しつつ、拡散領域４１６から噴射される噴霧が拡散領域４１６の出口端部で壁面との干渉を避けることができる。

（非平行型の変形例２）
図１２は、非平行型の変形例２に係る噴孔４４２が形成された弁座プレート４４０の縦断面図である。この変形例２では、拡散領域４４６の中心軸４４８ｂはガイド領域４４４の出口中心を通過せず、拡散領域４４６の中心軸４４８ｂの中点が、ガイド領域４４４の出口中心に対して、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸４５０よりも離れた位置に配置して形成される。ガイド領域４４４を長くしないので噴霧のペネトレーションに変化はなく、拡散領域４４６の底面と弁座プレート４４０のサック部４５２の付近で弁座プレート４４０の最小厚さを確保しつつ、拡散領域４４６から噴射される噴霧が拡散領域４４６の出口端部で壁面との干渉を避けることができる。

（非平行型の変形例３）
図９に示す実施形態では、拡散領域３１６、３４６の中心軸３１８ｂ、３４８ｂとガイド領域３１４、３４４の中心軸３１８ａ、３４８ａとが平行ではないが同一の平面α上に配置された構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、拡散領域の中心軸とガイド領域の中心軸とがねじれの位置に配置された構成であってもよい（図示省略）。

（拡散領域を２段にする変形例）
図１３は、ガイド領域５１４，６１４，７１４の中心軸に対して同軸の座繰り５３０，６３０，７３０が拡散領域５１６，６１６，７１６の出口側に形成された噴孔５１２，６１２，７１２を有する弁座プレート５１０，６１０，７１０の縦断面図である。図１３（１）は図７に示した偏心型噴孔５１２を有する弁座プレート５１０に座繰り５３０が形成された例を、図１３（２）は図７に示した長円型噴孔６１２を有する弁座プレート６１０に座繰り６３０が形成された例を、図１３（３）は図７に示した非平行型噴孔７１２を有する弁座プレート７１０に座繰り７３０が形成された例を示す。いずれの例も、弁座プレート５１０，６１０，７１０の最小厚さを確保しつつ、拡散領域５１６，６１６，７１６から噴射される噴霧が出口端部で壁面との干渉を避けることができる。なお、拡散領域に対してさらに設ける座繰りは、本実施例においてはガイド領域の中心軸に対して同軸である場合を説明したが、その他拡散領域に対して同軸であってもよく、また、これらのいずれとも同軸でなくてもよい。

（燃料噴射弁の中心軸に対する噴孔の形状）
図１４，図１５は、本発明に係る弁座プレート８１０（即ち燃料噴射弁１０（図３））の中心軸８２０に対する噴孔８１２の形状を説明する図である。図１４（１）において、第１平面８３０は、弁座プレート８１０の中心軸８２０を含み、ガイド領域８１４（図１５）の出口中心を通過する平面である。第２平面８４０は、第１平面８３０に垂直でガイド領域８１４（図１５）の中心軸８１８ａ（図１５）を含む平面である。第４平面８６０は、第２平面８４０に垂直で拡散領域８１６（図１５）の中心軸８１８ｂ（図１５）を含む平面である。図１４（２）は、第２平面８４０と第４平面８６０との交線の方向から見た図である。図１４（３）は、第４平面８６０で弁座プレート８１０を切断した状態の斜視図である。

図１５（１）は、第４平面８６０における弁座プレート８１０の断面図であり（図１５（２）参照）、図１５（２）は、燃料噴射弁１０（図３）の中心軸８２０に対する第４平面８６０の位置関係を示す図である。図１５（１）において、第２平面８４０（図１４）は、ガイド領域８１４の中心軸８１８ａの位置に相当する。第３平面８５０は、点Ｐ（後述）を通過し、拡散領域８１６の底面に平行な面である。拡散領域８１６の底面は、拡散領域８１６の中心軸に垂直であるから、第３平面８５０は、第４平面８６０に垂直となる。図１５に示す実施形態では、ガイド領域８１４の中心軸８１８ａは、弁座プレート８１０の中心軸８２０に対してねじれの関係にある。

拡散領域８１６を第２平面８４０（図１４）（即ち図１５におけるガイド領域８１４の軸８１８ａの位置）で当該燃料噴射弁の当該中心軸から遠い側の第１領域と当該中心軸から近い側の第２領域とに分割した場合、拡散領域８１６の出口端の最浅部を通過して拡散領域８１６の底面に平行な第３平面８５０において、第１領域の第２平面８４０（図１４）（即ち軸８１８ａ）から最も遠いところにある点Ｐから第２平面８４０（図１４）（即ち図１５における軸８１８ａ）までの距離ｄ₁が、第２領域の第２平面８４０（図１４）（即ち軸８１８ａ）から最も遠いところにある点Ｑから第２平面８４０（図１４）までの距離ｄ₂よりΔｄ（＝ｄ₁−ｄ₂）だけ大きい。このことは、ガイド領域の中心軸と弁座プレートの中心軸とがねじれの関係にない上記実施形態にも当てはまる。

また、このとき、第３平面８５０と拡散領域８１６の底面とで囲まれる領域において、第１領域側の容積Ｖ₁は第２領域側の容積Ｖ₂より大きい。このことも、ガイド領域の中心軸と弁座プレートの中心軸とがねじれの関係にない上記実施形態にも当てはまる。

なお、以上の実施例においては、本発明がサイドマウント方式の直噴エンジンにおいて適用される場合について説明したが、本発明はサイドマウント方式の場合に限られるものではなく、センターマウント方式などの他の方式のエンジンにも適用可能である。

１：ガソリンエンジン（内燃機関）、１０：燃料噴射弁、２２：燃焼室、
１１２；２１２；３１２；３４２；４１２；４４２；８１２：複数の噴孔、
１１４；１４４；１７４；２１４；３１４；３４４；４１４；４４４；８１４：ガイド領域、
１１６；１４６；１７６；２１６；３１６；３４６；４１６；４４６；８１６：拡散領域、
１１８ａ；１４８ａ；１７８ａ；２１８ａ；３１８ａ；３４８ａ；４１８ａ；４４８ａ：ガイド領域の中心軸、
１１８ｂ；１４８ｂ；１７８ｂ；２１８ｂ；３１８ｂ；３４８ｂ；４１８ｂ；４４８ｂ：拡散領域の中心軸、
１２０；１５０；１８０；２２０；３２０；３５０；４２０；４５０；８２０：燃料噴射弁の中心軸、
８３０：第１平面、８４０：第２平面、８５０：第３平面

Claims (6)

1. 内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔（１１２；２１２）を有する燃料噴射弁であって、
   前記複数の噴孔の各々が、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（１１４；１４４；１７４；２１４）と、当該ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（１１６；１４６；１７６；２１６）と、を備える、燃料噴射弁（１０）において、
   前記複数の噴孔のうち少なくとも１つは、前記拡散領域の中心軸（１１８ｂ；１４８ｂ；１７８ｂ；２１８ｂ）が、前記ガイド領域の中心軸（１１８ａ；１４８ａ；１７８ａ；２１８ａ）に平行であり、且つ、当該ガイド領域の当該中心軸よりも前記燃料噴射弁の中心軸（１２０；１５０；１８０；２２０）から遠い側に偏心して形成されている、燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、前記拡散領域の出口端に、更に座繰りが形成されている、燃料噴射弁。
3. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
   燃料の噴射方向から見て、前記拡散領域は、円、長円、楕円のいずれかの形状を有する、燃料噴射弁。
4. 内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔（３１２；３４２；４１２；４４２）を有する燃料噴射弁であって、
   前記複数の噴孔の各々が、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（３１４；３４４；４１４；４４４）と、当該ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（３１６；３４６；４１６；４４６）と、を備える、燃料噴射弁（１０）において、
   前記複数の噴孔のうち少なくとも１つは、
   前記拡散領域の中心軸（３１８ｂ；３４８ｂ；４１８ｂ；４４８ｂ）が前記ガイド領域の中心軸（３１８ａ；３４８ａ；４１８ａ；４４８ａ）に平行ではなく、
   前記拡散領域の前記中心軸のうち前記拡散領域内にある部分がなす線分上の点のうち少なくとも一部が、前記ガイド領域の前記中心軸の延長線のうち前記拡散領域内または弁座プレート内にある部分がなす線分上の点のいずれの点よりも、前記燃料噴射弁の中心軸（３２０；３５０；４２０；４５０）から離れた位置にあるように当該拡散領域が形成されている、燃料噴射弁。
5. 請求項４に記載の燃料噴射弁において、
   前記噴孔は、前記拡散領域の出口端に、更に座繰りが形成されている、燃料噴射弁。
6. 内燃機関（１）の燃焼室（２２）内に燃料を噴射する複数の噴孔を有する燃料噴射弁であって、燃料を通過させて噴射する燃料量と噴射方向を決定するガイド領域（８１４）と、当該ガイド領域を通過した燃料を噴霧に変える拡散領域（８１６）と、を備える噴孔（８１２）を少なくとも１つ有する燃料噴射弁（１０）において、
   前記燃料噴射弁の中心軸（８２０）を通り前記ガイド領域の出口中心を通過する第１平面（８３０）に対して垂直で当該ガイド領域の中心軸を含む第２平面（８４０）で、前記拡散領域を、当該燃料噴射弁の当該中心軸から遠い側の第１領域と当該中心軸から近い側の第２領域とに分割した場合、当該拡散領域の出口端の最浅部を通過して当該拡散領域の底面に平行な第３平面（８５０）において、当該第１領域の当該第２平面から最も遠い第１最遠点（Ｐ）と当該第２平面までの距離（ｄ₁）が当該第２領域の当該第２平面から最も遠い第２最遠点（Ｑ）と当該第２平面までの距離（ｄ₂）より大きい、あるいは、
   前記第３平面と前記拡散領域の前記底面とで囲まれる領域において、前記第１領域側の容積（Ｖ₁）が前記第２領域側の容積（Ｖ₂）より大きい、燃料噴射弁。