特許 6673146 燃料噴射弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6673146

(24)【登録日】2020年3月9日

(45)【発行日】2020年3月25日

(54)【発明の名称】燃料噴射弁

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/18 20060101AFI20200316BHJP

【ＦＩ】

   F02M61/18 330Z

   F02M61/18 350D

   F02M61/18 360C

【請求項の数】5

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-210948(P2016-210948)

(22)【出願日】2016年10月27日

(65)【公開番号】特開2018-71409(P2018-71409A)

(43)【公開日】2018年5月10日

【審査請求日】2019年1月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001128

【氏名又は名称】特許業務法人ゆうあい特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】橋本 雄太

(72)【発明者】

【氏名】芹澤 一史

(72)【発明者】

【氏名】藤掛 文裕

【審査官】 小笠原 恵理

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１６／１６３０８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１６７８９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｍ ６１／１８

Ｆ０２Ｍ ５１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
ボデーシート面（１６）を有し、該ボデーシート面に対し燃料流れ下流側に設けられたサック室（２０）、および、該サック室と外部とを連通し燃料の噴出口となる噴孔（１８）が形成されたノズルボデー（１４）と、
前記ボデーシート面に対して接離し、該ボデーシート面に対して接触することにより前記サック室への燃料流入を遮断する弁体（１２）とを備え、
前記ノズルボデーは前記噴孔の噴孔内壁面（１８１）を有し、該噴孔内壁面には、前記噴孔の軸方向（ＤＲｈ）へ延びる複数の噴孔溝（１８１ａ）が形成されており、
前記ボデーシート面はテーパ形状を成し、該ボデーシート面の一部である接触部（１６１）にて前記弁体に接触し、
前記ボデーシート面のうち前記接触部よりも燃料流れ下流側の部位には、前記ボデーシート面の軸方向（ＤＲｖ）へ延びる複数のシート溝（１６ａ）が形成されている燃料噴射弁。

【請求項2】

前記ノズルボデーは、前記シート溝の底を形成するシート溝底形成面（１６ｂ）と、前記シート溝の側面を形成するシート溝側壁面（１６ｃ）とを有し、
前記ボデーシート面の中心軸線（ＣＬｖ）に直交するシート断面において、前記ボデーシート面の中心軸線と前記シート溝底形成面の中心（ＣＢｓ）とを結んだシート溝基準線分（Ｌｓ）に対して前記シート溝側壁面が成す角度（θｓ）は、前記ボデーシート面の径方向内側ほど前記シート溝側壁面が前記シート溝基準線分から離れるように該シート溝側壁面が該シート溝基準線分に対して傾斜する向きを正方向として、４５°以下である請求項１に記載の燃料噴射弁。

【請求項3】

前記ボデーシート面の周方向（ＤＲｊ）において、前記複数のシート溝の相互間隔（Ｓｓ）は該シート溝の溝幅（Ｗｓ）よりも大きい請求項１または２に記載の燃料噴射弁。

【請求項4】

前記ノズルボデーは、前記噴孔溝の底を形成する噴孔溝底形成面（１８１ｂ）と、前記噴孔溝の側面を形成する噴孔溝側壁面（１８１ｃ）とを有し、
前記噴孔の中心軸線（ＣＬｈ）に直交する噴孔断面において、前記噴孔の中心軸線と前記噴孔溝底形成面の中心（ＣＢｈ）とを結んだ噴孔溝基準線分（Ｌｈ）に対して前記噴孔溝側壁面が成す角度（θｈ）は、前記噴孔の径方向内側ほど前記噴孔溝側壁面が前記噴孔溝基準線分から離れるように該噴孔溝側壁面が該噴孔溝基準線分に対して傾斜する向きを正方向として、４５°以下である請求項１ないし３のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

【請求項5】

前記噴孔の周方向（ＤＲｉ）において、前記複数の噴孔溝の相互間隔（Ｓｈ）は該噴孔溝の溝幅（Ｗｈ）よりも大きい請求項１ないし４のいずれか１つに記載の燃料噴射弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関において燃料を噴射する燃料噴射弁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

この種の燃料噴射弁として、例えば特許文献１に記載された燃料噴射弁が従来から知られている。この特許文献１に記載された燃料噴射弁には、燃料噴射ポンプにより加圧された燃料が供給される。特許文献１の燃料噴射弁は、噴孔が形成されたノズルボデーを有し、その噴孔から燃料を霧状にして噴射する。

【0003】

そして、そのノズルボデーの内側には、テーパ状のボデーシート面からサック周壁面にかけて設けられた窪みであるボデー溝部が形成されている。そのボデー溝部は、ボデーシート面のうちニードル弁体が接離するボデーシート部よりも燃料流れ下流側に設けられ、噴孔の入口側開口部まで延びてその噴孔に接続されている。

【0004】

このボデー溝部が形成されていることにより、噴孔に流入する燃料流れがスムーズになる。その結果、その燃料流れでの流量係数を増加させることで、ペネトレーションを大きくすることが可能である。例えばこれにより、スモークを低減することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１３−７９６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

例えばディーゼルエンジンにおいて、従来、高負荷運転時には燃焼室内の空気流動を活用し噴霧を拡散させることで、排気ガスのスモークは低減されていた。しかし、近年、燃費規制の強化により、低負荷運転時には、燃費低減を狙った冷却損失の低減が求められている。そのため、燃焼室形状は空気流動の小さい大径浅皿化が進んでいる。

【0007】

しかし、燃焼室内での空気流動の低下は、高負荷時におけるスモークの増加に繋がる。そこで、燃料の噴霧自身で流動を高めるため、ペネトレーションを大きくする必要がある。

【0008】

これに対し、特許文献１の燃料噴射弁では、確かに、噴孔に流入する燃料流れをスムーズにすることでペネトレーションを大きくすることは可能であると思われる。しかしながら、ボデー溝部内に燃料を流通させることで上記燃料流れがスムーズになっていることから、ボデー溝部は、或る程度の大きさの容積を備えている。そして、ニードル弁体に対し燃料流れ下流側に形成される燃料流路の容積であるサック内容積は、サック部の容積にボデー溝部の容積を加えた大きさになる。すなわち、大きな窪みであるボデー溝部が設けられたことによりサック内容積が増大している。

【0009】

従って、特許文献１の燃料噴射弁では、ボデー溝部が設けられたことに起因して、ニードル弁体の閉弁後に慣性力によって噴孔出口から吐出される未燃燃料量が増加し、排気ガスを構成する炭化水素が増加する可能性がある。このようなことから、ペネトレーションを大きくするためには、特許文献１の燃料噴射弁とは別の構成を案出する必要があった。発明者らの詳細な検討の結果、以上のようなことが見出された。

【0010】

本発明は上記点に鑑みて、リブレット効果によりペネトレーションを大きくすることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明に係る燃料噴射弁は、
燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
ボデーシート面（１６）を有し、そのボデーシート面に対し燃料流れ下流側に設けられたサック室（２０）、および、そのサック室と外部とを連通し燃料の噴出口となる噴孔（１８）が形成されたノズルボデー（１４）と、
ボデーシート面に対して接離し、そのボデーシート面に対して接触することによりサック室への燃料流入を遮断する弁体（１２）とを備え、
ノズルボデーは噴孔の噴孔内壁面（１８１）を有し、その噴孔内壁面には、噴孔の軸方向（ＤＲｈ）へ延びる複数の噴孔溝（１８１ａ）が形成されており、
ボデーシート面はテーパ形状を成し、そのボデーシート面の一部である接触部（１６１）にて弁体に接触し、
ボデーシート面のうち接触部よりも燃料流れ下流側の部位には、ボデーシート面の軸方向（ＤＲｖ）へ延びる複数のシート溝（１６ａ）が形成されている。

【0012】

上述のように、噴孔の噴孔内壁面には、その噴孔の軸方向へ延びる複数の噴孔溝が形成されている。従って、燃料が噴孔を通って噴射される際に、その噴孔溝によってリブレット効果を生じさせ、噴孔内で燃料に働く摩擦の摩擦係数をそのリブレット効果により低減することが可能である。そして、その燃料に働く摩擦の低減により、ペネトレーションを大きくすることが可能である。

【0013】

また、リブレット効果を生じさせる噴孔溝は、噴孔の容積に影響しない程度の微細な溝であるので、閉弁後に慣性力によって噴孔出口から吐出される未燃燃料量が噴孔溝に起因して増加することを回避することが可能である。

【0014】

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した括弧内の各符号は、後述する実施形態に記載の具体的内容との対応関係を示す一例である。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態において、燃料噴射弁のノズル先端部分を示した断面図である。

【図2】第１実施形態において図１のII部分を拡大した斜視図であって、燃料噴射弁の噴孔出口を表した図である。

【図3】第１実施形態において図１のIII−III断面を示した断面図である

【図4】第１実施形態において図３のIV部分を拡大した図であって、噴孔溝を示した詳細図である。

【図5】第１実施形態の燃料噴射弁と第１比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで行った燃料噴射実験の実験結果において、燃料噴射時間とペネトレーションとの関係を示した図である。

【図6】第１実施形態の燃料噴射弁と第１比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで行った燃料噴射実験の実験結果において、燃料噴射時間を０．３ｍｓとして１つの噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を表した図である。

【図7】第２実施形態において、燃料噴射弁のノズル先端部分を示した断面図であって、第１実施形態の図１に相当する図である。

【図8】第２実施形態において図７のVIII−VIII断面を示した断面図であって、第１実施形態の図３に相当する図である。

【図9】第２実施形態において図８のIX部分を拡大してシート溝を示した詳細図であって、第１実施形態の図４に相当する図である。

【図10】第２実施形態の燃料噴射弁と第２比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで行った燃料噴射実験の実験結果において、燃料噴射時間と単位時間当たりの燃料噴射量との関係を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面を参照しながら、本発明の各実施形態を説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

【0017】

（第１実施形態）
本実施形態の燃料噴射弁１０は、図示しない多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下、エンジンという）の各気筒毎に搭載されて、高圧の燃料をエンジンの各気筒の燃焼室内に直接噴射するものである。本実施形態の燃料噴射弁１０が噴射する燃料は具体的には軽油である。

【0018】

図１に示すように、この燃料噴射弁１０は、略円柱状のニードル弁体１２（以下、弁体１２という）と、この弁体１２を内部に収容する略円筒状のノズルボデー１４とを備えている。

【0019】

その弁体１２は、ノズルボデー１４に摺動自在に保持されている。そして、弁体１２は、弁体１２およびノズルボデー１４の軸線ＣＬｖの軸方向ＤＲｖすなわち弁軸線方向ＤＲｖに沿って、ノズルボデー１４内で往復動するようになっている。なお、図１では紙面上下方向が弁軸線方向ＤＲｖとなっている。

【0020】

また、弁体１２は、弁軸線方向ＤＲｖに延びる円柱状のニードル軸部１２１と、テーパ状のニードル第１テーパ面１２２と、テーパ状のニードル第２テーパ面１２３と、円錐状のニードル先端部１２４とを備えている。このニードル軸部１２１、第１テーパ面１２２、第２テーパ面１２３、およびニードル先端部１２４は何れも、上記軸線ＣＬｖであるノズル軸線ＣＬｖを中心軸線として形成されている。

【0021】

ニードル第１テーパ面１２２は、ニードル軸部１２１の燃料流れ下流側（具体的には、図１の紙面下方側）に形成されている。また、ニードル第２テーパ面１２３は、ニードル第１テーパ面１２２の燃料流れ下流側に形成されている。また、ニードル先端部１２４は、ニードル第２テーパ面１２３の燃料流れ下流側に形成されている。

【0022】

ニードル第１テーパ面１２２とニードル第２テーパ面１２３とニードル先端部１２４の円錐面１２４ａは、燃料流れ下流側ほど直径が小さくなるように形成されている。また、ニードル第２テーパ面１２３のテーパ角度はニードル第１テーパ面１２２のテーパ角度よりも大きく、ニードル先端部１２４の円錐面１２４ａのテーパ角度はニードル第２テーパ面１２３のテーパ角度よりも大きい。

【0023】

そして、ニードル第１テーパ面１２２とニードル第２テーパ面１２３の境界部に、円環状の稜線であるニードルシート部１２５が形成されている。

【0024】

ノズルボデー１４はボデーシート面１６を有している。このボデーシート面１６は、上記ノズル軸線ＣＬｖを中心軸線ＣＬｖとしたテーパ形状を成し、燃料流れ下流側ほど直径が小さくなるように形成されている。弁体１２は、その弁体１２の往復動に伴い、このボデーシート面１６に対して接離する。詳細には、弁体１２のうちニードルシート部１２５が、ノズルボデー１４のボデーシート面１６に対して接離する。この接離動作により、弁体１２は、後述するノズルボデー１４の噴孔１８を開閉するようになっている。

【0025】

上記のように弁体１２のうちの一部分であるニードルシート部１２５がボデーシート面１６に対して接離するので、言い換えれば、弁体１２の閉弁時に、ボデーシート面１６は、そのボデーシート面１６の一部である接触部１６１にて弁体１２に接触する。

【0026】

また、ノズルボデー１４には、ボデーシート面１６に対し燃料流れ下流側に設けられた空間であるサック室２０と、サック室２０とノズルボデー１４の外部とを連通する複数の噴孔１８とが形成されている。

【0027】

噴孔１８は、燃料噴射弁１０において燃料の噴出口となる孔である。噴孔１８は、弁体１２およびノズルボデー１４の径方向に概略沿って延びている。そして、複数の噴孔１８は、例えばノズル軸線ＣＬｖを中心として放射状に配置されている。なお、本実施形態では、噴孔１８は２個図示されているが、一般的には、噴孔１８は６〜１０個設けられる。

【0028】

ノズルボデー１４は、サック室２０を形成するサック内壁面２０１と、ノズルボデー１４の外側を形成するノズルボデー表面１４１とを有している。噴孔１８は、そのサック内壁面２０１とノズルボデー表面１４１との間に形成されている。

【0029】

上述したように弁体１２はボデーシート面１６に対して接離するが、例えば、弁体１２は、ボデーシート面１６に対して接触することによりサック室２０への燃料流入を遮断する。この弁体１２がボデーシート面１６に接触した状態が弁体１２の閉弁状態である。逆に、弁体１２は、ボデーシート面１６から離れることによりサック室２０への燃料流入を許容する。この弁体１２がボデーシート面１６から離れた状態が弁体１２の開弁状態である。

【0030】

図１および図２に示すように、ノズルボデー１４は噴孔１８の噴孔内壁面１８１を有している。その噴孔内壁面１８１には、噴孔１８の軸方向ＤＲｈへ延びる複数の噴孔溝１８１ａが形成されている。例えば複数の噴孔溝１８１ａは、噴孔１８の周方向へ等間隔で並んで配置され、噴孔１８の全長にわたって形成されている。また、噴孔内壁面１８１は、図３に示すように円形の断面形状を成している。この図３は、図１のIII−III断面を示した断面図であるが、詳細に言えば、噴孔１８の中心軸線ＣＬｈに直交する噴孔断面を示している。なお、図１および図３では噴孔溝１８１ａの図示は省略されており、後述の図７でも噴孔溝１８１ａの図示は省略されている。

【0031】

図２に示す複数の噴孔溝１８１ａは、燃料噴射中にリブレット効果を奏する微細な溝である。すなわち、その噴孔溝１８１ａはリブレットである。また、ノズルボデー１４は、噴孔溝１８１ａを形成するために、図４に示すように、噴孔溝底形成面１８１ｂと一対の噴孔溝側壁面１８１ｃとを噴孔溝１８１ａ毎に有している。

【0032】

その噴孔溝底形成面１８１ｂは噴孔溝１８１ａの底を形成する。また、噴孔溝側壁面１８１ｃは噴孔溝１８１ａの側面を形成する。従って、噴孔溝底形成面１８１ｂと噴孔溝側壁面１８１ｃはそれぞれ噴孔溝１８１ａに面している。

【0033】

この噴孔溝１８１ａは、燃料噴射中においてリブレット効果により燃料と噴孔内壁面１８１との間の摩擦低減を狙ったものであり、そのリブレット効果を奏するために最適な噴孔溝１８１ａの寸法は、具体的には、下記式Ｆ１から導出することができる。

【0034】

【数1】

【0035】

なお、上記式Ｆ１においてＨｈ、Ｗｈ、Ｄｈは、図３および図４の噴孔断面に表される各寸法である。すなわち、Ｈｈは噴孔溝１８１ａの溝深さであり、Ｗｈは噴孔１８の径方向で噴孔溝１８１ａの最も内側における溝幅であり、Ｄｈは噴孔１８の直径である。また、λｈは、噴孔内壁面１８１と燃料との間の摩擦における摩擦係数すなわち噴孔内摩擦係数である。また、上記式Ｆ１のＲｅは、弁体１２の開弁時である燃料噴射中における噴孔１８内の燃料のレイノルズ数である。そのレイノルズ数は、「レイノルズ数：Ｒｅ＝２×１０⁴〜６×１０⁴」の範囲であるので、その範囲内の値が上記式Ｆ１のＲｅに代入される。

【0036】

また、燃料噴射中にリブレット効果を奏するために、噴孔溝１８１ａは、下記式Ｆ２の条件を満たす形状であることが好ましい。例えば、噴孔溝１８１ａの形状が下記式Ｆ２の条件を満たさないと、燃料噴射中に燃料が噴孔溝１８１ａ内へ浸入し易くなるので、リブレット効果が得られ難くなる。

【0037】

θｈ≦４５° ・・・（Ｆ２）
上記式Ｆ２のθｈは、図３および図４の噴孔断面において、噴孔１８の中心軸線ＣＬｈ（図１、図４参照）と噴孔溝底形成面１８１ｂの中心ＣＢｈとを結んだ噴孔溝基準線分Ｌｈに対して噴孔溝側壁面１８１ｃが成す角度すなわち噴孔溝側壁角度である。この噴孔溝側壁角度θｈは、噴孔１８の径方向内側ほど噴孔溝側壁面１８１ｃが噴孔溝基準線分Ｌｈから離れるように噴孔溝側壁面１８１ｃが噴孔溝基準線分Ｌｈに対して傾斜する向きを正方向として定義される。従って、噴孔溝側壁面１８１ｃが噴孔溝基準線分Ｌｈと平行である場合に噴孔溝側壁角度θｈは零であり、例えば図４では、噴孔溝側壁角度θｈは零よりも大きい角度で表示されている。

【0038】

なお、図４は、噴孔溝１８１ａの各寸法Ｈｈ、Ｗｈ、θｈを判りやすく図示するために模式的に図示されているが、本実施形態では図２に示すように、各噴孔溝１８１ａの噴孔溝側壁角度θｈは図４の図示とは異なり０°とされている。また、本実施形態の各噴孔溝１８１ａの溝深さＨｈと溝幅Ｗｈは共に１μｍであり、噴孔１８の直径Ｄｈは噴孔出口にてφ０．１ｍｍである。また、上記式Ｆ２では噴孔溝側壁角度θｈの下限値は示されておらず、噴孔溝側壁角度θｈは負の値であってもよいが、敢えて噴孔溝側壁角度θｈの下限値を示すとすれば、噴孔溝側壁角度θｈは「θｈ＞−９０°」である。

【0039】

また、図２および図４に示すように、噴孔１８の周方向ＤＲｉにおいて、複数の噴孔溝１８１ａの相互間隔Ｓｈは噴孔溝１８１ａの溝幅Ｗｈよりも大きい。

【0040】

上述したように、本実施形態によれば、図１および図２に示すように、噴孔１８の噴孔内壁面１８１には、その噴孔１８の軸方向ＤＲｈへ延びる複数の噴孔溝１８１ａが形成されている。従って、燃料が噴孔１８を通って噴射される際に、その噴孔溝１８１ａによってリブレット効果を生じさせ、噴孔１８内で燃料に働く摩擦の摩擦係数をそのリブレット効果により低減することが可能である。そして、その燃料に働く摩擦の低減により、ペネトレーションを大きくすることが可能である。要するに、排気ガス中のスモーク低減に繋がる高貫徹噴霧を実現することが可能である。

【0041】

ここで、図５および図６を用いて、本実施形態の燃料噴射弁１０と本実施形態に対する比較例（以下、第１比較例という）の燃料噴射弁とのペネトレーションの差異について説明する。その第１比較例の燃料噴射弁は、本実施形態の燃料噴射弁１０から噴孔溝１８１ａを無くしたものであり、この点を除いて本実施形態の燃料噴射弁１０と同じである。

【0042】

図５および図６は、本実施形態の燃料噴射弁１０と第１比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで行った燃料噴射実験の実験結果を示した図である。その燃料噴射実験において燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧力Ｐｃすなわちコモンレール圧力Ｐｃは２００ＭＰａである。図５の横軸は燃料噴射時間を示し、縦軸はペネトレーションを示している。また、図６は、本実施形態の燃料噴射弁１０と第１比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで、燃料噴射時間を０．３ｍｓとして、１つの噴孔１８から噴射された燃料の噴霧形状を表している。図６の上側の図が本実施形態の燃料噴射弁１０のものであり、下側の図が第１比較例の燃料噴射弁のものである。また、図６の一点鎖線は噴孔１８の噴孔出口位置を表しており、その噴孔出口位置は図１の点Ｐｏで示される。

【0043】

この図６に示すように、本実施形態のペネトレーションＰ１は第１比較例のペネトレーションＰ２よりも大きくなっている。また、図５に示すように、０．３ｍｓ以外の燃料噴射時間でも、本実施形態のペネトレーションは第１比較例のペネトレーションを上回る。例えば、本実施形態のペネトレーションは、第１比較例のペネトレーションに対し最大８％増になっている。このようなことから判るように、本実施形態の燃料噴射弁１０において燃料噴霧のペネトレーションは、噴孔溝１８１ａを設けることによって大きくなっている。

【0044】

また、図１および図２に示す噴孔溝１８１ａは、上述したように、燃料噴射中（すなわち、弁体１２の開弁時）において燃料と噴孔内壁面１８１との間の摩擦をリブレット効果により低減するためのものである。従って、噴孔溝１８１ａは、燃料噴射中にそのリブレット効果を奏する形状になっている。具体的には、噴孔溝１８１ａは、燃料噴射中に噴孔１８内を流れる燃料が噴孔溝１８１ａ内へ浸入して噴孔溝１８１ａ内を満たすことを燃料の表面張力により妨げることが可能な大きさの溝深さＨｈおよび溝幅Ｗｈで形成されている。

【0045】

要するに、噴孔溝１８１ａは、噴孔１８の容積に実質的に影響しない程度の微細な溝になっている。そのため、弁体１２の閉弁後に燃料の慣性力によって噴孔出口から吐出される未燃燃料量が噴孔溝１８１ａに起因して増加することを回避することが可能である。例えば、特許文献１の燃料噴射弁と比較して、本実施形態の燃料噴射弁１０は、弁体１２の閉弁後に吐出される未燃燃料量を低減することが可能である。

【0046】

また、弁体１２の閉弁時には、噴孔１８内の燃料のレイノルズ数は開弁時に比して低下し最終的には零になるので、噴孔溝１８１ａによる上記リブレット効果は発現しない。その一方で、弁体１２の閉弁時には、微細な噴孔溝１８１ａによる毛細管現象が生じることで燃料に拘束力が働く。そのため、弁体１２の閉弁後に吐出される未燃燃料量を、その燃料に対する拘束力によっても低減することができ、排気ガス中の炭化水素の増加を防止することが可能である。

【0047】

また、本実施形態によれば、図３および図４の噴孔断面において、噴孔溝基準線分Ｌｈに対して噴孔溝側壁面１８１ｃが成す噴孔溝側壁角度θｈは４５°以下である。具体的には、その噴孔溝側壁角度θｈは０°になっているので、その噴孔溝側壁面１８１ｃは噴孔溝基準線分Ｌｈに沿った面になっている。従って、噴孔溝側壁角度θｈが４５°を超える場合と比較して、噴孔溝１８１ａの形状を、燃料噴射中に燃料が噴孔溝１８１ａ内へ浸入しにくい形状とすることが可能である。

【0048】

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。本実施形態では、前述の第１実施形態と異なる点を主として説明する。また、前述の実施形態と同一または均等な部分については省略または簡略化して説明する。

【0049】

図７に示すように、本実施形態では、ノズルボデー１４のボデーシート面１６のうち接触部１６１よりも燃料流れ下流側の部位に、弁軸線方向ＤＲｖに一致するボデーシート面１６の軸方向ＤＲｖへ延びる複数のシート溝１６ａが形成されている。このシート溝１６ａが追加されている点において本実施形態は第１実施形態と異なっている。なお、図７で噴孔溝１８１ａの図示は省略されているが、本実施形態でも第１実施形態と同様に噴孔溝１８１ａは設けられている。

【0050】

図７〜９に示すように、複数のシート溝１６ａは、例えば、ボデーシート面１６の周方向へ等間隔で並んで配置されている。なお、図８は、図７のVIII−VIII断面を示した断面図であるが、詳細に言えば、ボデーシート面１６の中心軸線ＣＬｖに直交するシート断面を示している。また、図８では、シート溝１６ａの図示は省略されている。

【0051】

図７および図９に示す複数のシート溝１６ａは、前述した噴孔溝１８１ａと同様に、燃料噴射中にリブレット効果を奏する微細な溝である。すなわち、そのシート溝１６ａはリブレットである。また、ノズルボデー１４は、シート溝１６ａを形成するために、図９に示すように、シート溝底形成面１６ｂと一対のシート溝側壁面１６ｃとをシート溝１６ａ毎に有している。

【0052】

そのシート溝底形成面１６ｂはシート溝１６ａの底を形成する。また、シート溝側壁面１６ｃはシート溝１６ａの側面を形成する。従って、シート溝底形成面１６ｂとシート溝側壁面１６ｃはそれぞれシート溝１６ａに面している。

【0053】

このシート溝１６ａは、燃料噴射中においてリブレット効果により燃料とボデーシート面１６との間の摩擦低減を狙ったものであり、そのリブレット効果を奏するために最適なシート溝１６ａの寸法は、具体的には、下記式Ｆ３から導出することができる。

【0054】

【数2】

【0055】

なお、上記式Ｆ３においてＨｓ、Ｗｓ、Ｄｓは、図８および図９のシート断面に表される各寸法である。すなわち、Ｈｓはシート溝１６ａの溝深さであり、Ｗｓはボデーシート面１６の径方向でシート溝１６ａの最も内側における溝幅であり、Ｄｓはボデーシート面１６の直径である。また、λｓは、ボデーシート面１６と燃料との間の摩擦における摩擦係数すなわちボデーシート面摩擦係数である。また、上記式Ｆ３のＲｅは、弁体１２の開弁時である燃料噴射中にボデーシート面１６上を流れる燃料のレイノルズ数である。そのレイノルズ数は、上述の式Ｆ１の場合と同様に、「レイノルズ数：Ｒｅ＝２×１０⁴〜６×１０⁴」の範囲であるので、その範囲内の値が上記式Ｆ３のＲｅに代入される。

【0056】

また、燃料噴射中にリブレット効果を奏するために、シート溝１６ａは、下記式Ｆ４の条件を満たす形状であることが好ましい。例えば、シート溝１６ａの形状が下記式Ｆ４の条件を満たさないと、燃料噴射中に燃料がシート溝１６ａ内へ浸入し易くなるので、リブレット効果が得られ難くなる。

【0057】

θｓ≦４５° ・・・（Ｆ４）
上記式Ｆ４のθｓは、図８、９のシート断面において、ボデーシート面１６の中心軸線ＣＬｖ（図７、図９参照）とシート溝底形成面１６ｂの中心ＣＢｓとを結んだシート溝基準線分Ｌｓに対してシート溝側壁面１６ｃが成す角度すなわちシート溝側壁角度である。このシート溝側壁角度θｓは、ボデーシート面１６の径方向内側ほどシート溝側壁面１６ｃがシート溝基準線分Ｌｓから離れるようにシート溝側壁面１６ｃがシート溝基準線分Ｌｓに対して傾斜する向きを正方向として定義される。従って、シート溝側壁面１６ｃがシート溝基準線分Ｌｓと平行である場合にシート溝側壁角度θｓは零であり、例えば図９では、シート溝側壁角度θｓは零よりも大きい角度で表示されている。

【0058】

なお、図９は、シート溝１６ａの各寸法Ｈｓ、Ｗｓ、θｓを判りやすく図示するために模式的に図示されているが、本実施形態では例えば、各シート溝１６ａのシート溝側壁角度θｓは図９の図示とは異なり０°とされている。また、上記式Ｆ４ではシート溝側壁角度θｓの下限値は示されておらず、シート溝側壁角度θｓは負の値であってもよいが、敢えてシート溝側壁角度θｓの下限値を示すとすれば、シート溝側壁角度θｓは「θｓ＞−９０°」である。

【0059】

また、図９に示すように、ボデーシート面１６の周方向ＤＲｊにおいて、複数のシート溝１６ａの相互間隔Ｓｓはシート溝１６ａの溝幅Ｗｓよりも大きい。

【0060】

以上説明したことを除き、本実施形態は第１実施形態と同様である。そして、本実施形態では、前述の第１実施形態と共通の構成から奏される効果を第１実施形態と同様に得ることができる。

【0061】

また、本実施形態によれば、図７および図９に示すように、ボデーシート面１６のうち接触部１６１よりも燃料流れ下流側の部位には、ボデーシート面１６の軸方向ＤＲｖへ延びる複数のシート溝１６ａが形成されている。従って、燃料噴射中に燃料がボデーシート面１６と弁体１２との間を通って流れる際に、そのシート溝１６ａによってリブレット効果を生じさせ、ボデーシート面１６と燃料との間に働く摩擦の摩擦係数をそのリブレット効果により低減することが可能である。そして、ボデーシート面１６上において燃料に働く摩擦の低減により、ペネトレーションを大きくすることが可能である。

【0062】

ここで、図１０を用いて、本実施形態の燃料噴射弁１０と本実施形態に対する比較例（以下、第２比較例という）の燃料噴射弁とのペネトレーションの差異について説明する。その第２比較例の燃料噴射弁は、本実施形態の燃料噴射弁１０からシート溝１６ａを無くしたものであり、この点を除いて本実施形態の燃料噴射弁１０と同じである。

【0063】

図１０は、本実施形態の燃料噴射弁１０と第２比較例の燃料噴射弁とのそれぞれで行った燃料噴射実験の実験結果を示した図である。その燃料噴射実験において燃料噴射弁に供給される燃料の供給圧力Ｐｃすなわちコモンレール圧力Ｐｃは２００ＭＰａである。図１０の横軸は燃料噴射時間を示し、縦軸は、単位時間当たりの燃料噴射量Ｑｉを示している。

【0064】

この図１０に示すように、本実施形態の単位時間当たりの燃料噴射量Ｑｉは、第２比較例の単位時間当たりの燃料噴射量Ｑｉを上回る。そして、その単位時間当たりの燃料噴射量Ｑｉとペネトレーションとの関係は、ペネトレーションをＬｐとすれば、「Ｌｐ∝Ｑｉ^0.25」となる。従って、本実施形態の燃料噴射弁１０において燃料噴霧のペネトレーションは、シート溝１６ａを設けることによって大きくなる。

【0065】

例えば、弁体１２の開弁直後のシート絞り域ではボデーシート面１６上の燃料流れは速く、且つその燃料流れはボデーシート面１６に沿うことになる。そのため、シート溝１６ａによる摩擦低減効果は特に燃料噴射初期に得られ、上記の第２比較例に対してペネトレーションを大きくすることができる。なお、上記シート絞り域とは、燃料噴射弁１０の中に形成される燃料流路のうちで最も細く燃料流れが絞られる最小流路がボデーシート面１６と弁体１２との間に生じる弁体１２の作動域である。

【0066】

また、図７および図９に示すシート溝１６ａは、上述した噴孔溝１８１ａと同様に、燃料噴射中にリブレット効果を奏する形状になっている。具体的には、シート溝１６ａは、燃料噴射中にボデーシート面１６に沿って流れる燃料がシート溝１６ａ内へ浸入してシート溝１６ａ内を満たすことを燃料の表面張力により妨げることが可能な大きさの溝深さＨｓおよび溝幅Ｗｓで形成されている。従って、シート溝１６ａは、サック室２０の容積に実質的に影響しない程度の微細な溝になっている。そのため、弁体１２の閉弁後に未燃燃料量がシート溝１６ａに起因して増加することを回避することが可能である。

【0067】

また、本実施形態によれば、図８および図９のシート断面において、シート溝基準線分Ｌｓに対してシート溝側壁面１６ｃが成すシート溝側壁角度θｓは４５°以下である。具体的には、そのシート溝側壁角度θｓは０°になっているので、そのシート溝側壁面１６ｃはシート溝基準線分Ｌｓに沿った面になっている。従って、シート溝側壁角度θｓが４５°を超える場合と比較して、シート溝１６ａの形状を、燃料噴射中に燃料がシート溝１６ａ内へ浸入しにくい形状とすることが可能である。

【0068】

（他の実施形態）
（１）上述の各実施形態では、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁１０に、噴孔溝１８１ａまたはシート溝１６ａのような微細溝が設けられているが、その微細溝は、ディーゼルエンジン以外の他のエンジン用の燃料噴射弁に設けられても差し支えない。また、その燃料噴射弁は、各実施形態のように燃焼室内に燃料を直接噴射するものであってもよいし、エンジンの吸気ポートで燃料を噴射するものであってもよい。

【0069】

（２）上述の各実施形態では、噴孔溝１８１ａは、例えば噴孔１８の全長にわたって形成されているが、その噴孔１８の全長のうちの一部範囲に形成されているだけでも差し支えない。

【0070】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。

【0071】

また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の材質、形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の材質、形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その材質、形状、位置関係等に限定されるものではない。

【符号の説明】

【0072】

１０ 燃料噴射弁
１２ 弁体
１４ ノズルボデー
１６ ボデーシート面
１８ 噴孔
２０ サック室
１８１ 噴孔内壁面
１８１ａ 噴孔溝
ＤＲｈ 噴孔の軸方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】