JP2016217245A - インジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 インジェクタにおいて、各噴孔の向き及び流量の調整を容易にする。【解決手段】 インジェクタ２０であって、ノズル先端部２８の内面３１は、ノズル軸線Ｘを中心として中央側が先端側に傾斜したテーパ面に形成され、弁座２９は、内面３１にノズル軸線を中心とした環状に形成され、複数の噴孔３５は、内面側の開口端が弁座の外周縁よりも中央側に配置され、その孔壁のノズル軸線側を構成する孔壁内側部７５と、孔壁のノズル軸線と相反する側を構成する孔壁外側部７６とを有し、複数の噴孔の少なくとも１つである第１の噴孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃは、孔壁内側部と内面とのなす角度が鋭角、かつ孔壁外側部と内面とのなす角度が鈍角に形成され、内面から孔壁外側部に延在する第１の凹部８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃを有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、内燃機関のインジェクタに関する。

自動車用の内燃機関の直噴インジェクタとして、内部に燃料流路が形成されたノズルと、ノズル先端部に形成された複数の噴孔と、ノズル内に変位可能に収容された弁体と、弁体をノズル先端部側に付勢するばねと、弁体をばねの付勢力に抗してノズル先端部から離れる方向に変位させるソレノイドとを備えるものが公知である。ノズル先端部の内面は、ノズル軸線を中心とした凹形のテーパ面に形成され、ノズル軸線を中心とした環状の弁座を備えている。噴孔は、ノズル先端部における弁座よりも中央側部分に形成されている。閉弁時には、ばねに付勢された弁体の先端部が、弁座に当接することによって噴孔への燃料の供給が遮断される。開弁時には、ソレノイドに電力が供給されることによって、弁体は、ソレノイドに吸引され、ばねの付勢力に抗してノズル先端部から離れる。これにより、弁体の先端部が弁座から離れ、燃料がノズル先端部の内面の外周側から中央側に流れて噴孔に燃料が供給される。

このようなインジェクタにおいて、ノズル軸線に対する複数の噴孔の位置及び向きを互いに変化させ、点火プラグ周りにリッチ混合気を形成し、その周囲にリーン混合気を形成するようにしたものある（例えば、特許文献１）。

特開２００７−２７８２３３号公報

しかしながら、上述したように開弁時において燃料はノズル先端部の内面を外周側から中央側に流れるため、噴孔に流入する燃料は指向性を有する。そのため、ノズル軸線に対する各噴孔の向きを相違させると、噴孔の向きと燃料の流れ方向との関係が変化し、噴孔への燃料の流入し易さが変化し、噴孔の流量（噴射量）が変化するという問題がある。そのため、理想の噴霧形状を得るために噴孔の向きを調整すると、噴孔の流量を調整するために噴孔の内径や形状等も変更しなければならなくなる。

本発明は、以上の背景を鑑み、インジェクタにおいて、各噴孔の向き及び流量の調整を容易にすることを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の一態様は、所定のノズル軸線（Ｘ）に沿って延び、内部に燃料の流路（２６）が形成された筒形のノズル本体部（２７）、及び前記ノズル本体部の先端を閉塞し、前記流路側を向く内面（３１）に弁座（２９）を備えると共に、前記内面から外面（３２）に貫通する複数の噴孔（３５）が形成されたノズル先端部（２８）を備えたノズル（２１）と、前記流路内に前記ノズル軸線に沿って変位可能に収容され、前記弁座に着座可能な弁体（２３）とを有するインジェクタ（２０）であって、前記ノズル先端部の前記内面は、前記ノズル軸線を中心として中央側が先端側に傾斜したテーパ面に形成され、前記弁座は、前記内面に前記ノズル軸線を中心とした環状に形成され、複数の前記噴孔は、前記内面側の開口端が前記弁座の外周縁よりも中央側に配置され、その孔壁の前記ノズル軸線側を構成する孔壁内側部（７５）と、前記孔壁の前記ノズル軸線と相反する側を構成する孔壁外側部（７６）とを有し、複数の前記噴孔の少なくとも１つである第１の噴孔（３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ）は、前記孔壁内側部と前記内面とのなす角度が鋭角、かつ前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が鈍角に形成され、前記内面から前記孔壁外側部に延在する第１の凹部（８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃ）を有することを特徴とする。

この態様によれば、流量が比較的大きくなる第１の噴孔の流量を簡単な構成で低下させることができる。通常、ノズル先端部の内面側において、燃料はノズルの外周側から中央側に流れるため、第１の噴孔のように前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が大きいほど、燃料の流れ方向と噴孔の開口方向とのなす角度が小さくなり、噴孔への燃料の流入が容易になって流量が増加する。本発明の上記態様では、ノズルの外周側から噴孔に内向きに流れる燃料の流れ（以下、内向き流という）は、流路が広がる第１の凹部において流速が低下するため、ノズルの中央側から噴孔に外向きに流れる燃料の流れ（以下、外向き流という）との流速差が小さくなる。これにより、内向き流が、外向き流を押す作用が弱くなり、外向き流が噴孔の開口端において孔壁内側部に追従するように屈曲し難くなり、外向き流が孔壁内側部から剥離する。これにより、噴孔において実際に燃料が流れる流路面積が小さくなり、流量が低下する。このように、第１の噴孔のように向きを変化させても、流量の増加が抑制される。

また、上記の態様において、複数の前記噴孔の少なくとも１つである第２の噴孔（３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆ）は、前記孔壁内側部と前記内面とのなす角度が鈍角、かつ前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が鋭角に形成され、前記内面から前記孔壁外側部に延在する第２の凹部（８０Ｄ、８０Ｅ、８０Ｆ）を有するとよい。

この態様によれば、流量が比較的小さくなる第２の噴孔の流量を簡単な構成で増加させることができる。通常、第２の噴孔のように前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が小さいほど、内向き流と噴孔の開口方向とのなす角度が大きくなり、内向き流が噴孔の開口端において孔壁外側部に追従するように屈曲し難くなり、内向き流が孔壁内側部から剥離する。これにより、噴孔において実際に燃料が流れる流路面積が小さくなり、流量が低下する。本発明の上記態様では、内向き流が、流路が広がる第２の凹部において流速が低下するため、外向き流との流速差が小さくなる。これにより、内向き流が、外向き流を押す作用が強くなり、外向き流が噴孔の開口端において孔壁外側部に追従するように屈曲し易くなる。これにより、噴孔において実際に燃料が流れる流路面積の減少量が小さくなり、流量が増加する。このように、第２噴孔のように向きを変化させても、流量の低下が抑制される。

また、上記の態様において、前記第１の凹部と前記第２の凹部とは、互いに連続し、前記ノズル軸線を中心とした環状に形成されているとよい。

この態様によれば、各噴孔に対応した凹部を、一度の穿孔によって同時に形成することができ、加工が容易になる。

また、上記の態様において、前記孔壁外側部と前記孔壁内側部とは、共通の円筒面を形成するとよい。

この態様によれば、噴孔の形成が容易になる。

以上の構成によれば、インジェクタにおいて、各噴孔の向き及び流量の調整を容易にすることができる。

第１実施形態に係るインジェクタを備えた内燃機関の断面図 インジェクタの断面図 ノズル先端部の断面図（図５及び図６のIII−III断面図） ノズル先端部の断面図（図５及び図６のIV−IV断面図） ノズル先端部を内面側から見た平面図 ノズル先端部を外面側から見た平面図 （Ａ）第２及び第３噴孔における凹部の深さと分配率の関係を表すグラフ、（Ｂ）第４及び第５噴孔における凹部の深さと分配率の関係を表すグラフ （Ａ）比較例において、孔壁外側部とテーパ面とのなす角度が鈍角、かつ孔壁内側部とテーパ面とのなす角度が鋭角の場合の燃料の流れを示す説明図、（Ｂ）比較例において、孔壁外側部とテーパ面とのなす角度が鋭角、かつ孔壁内側部とテーパ面とのなす角度が鈍角の場合の燃料の流れを示す説明図 （Ａ）第１実施形態において、孔壁外側部とテーパ面とのなす角度が鈍角、かつ孔壁内側部とテーパ面とのなす角度が鋭角の場合の燃料の流れを示す説明図、（Ｂ）第１実施形態において、孔壁外側部とテーパ面とのなす角度が鋭角、かつ孔壁内側部とテーパ面とのなす角度が鈍角の場合の燃料の流れを示す説明図 （Ａ）第１実施形態に係るインジェクタの燃料の噴霧形状の写真、（Ｂ）比較例に係るインジェクタの燃料の噴霧形状の写真 第２実施形態に係るノズル先端部を内面側から見た平面図

以下、図面を参照して、本発明を自動車の直噴式内燃機関の燃料噴射装置に適用した実施形態について詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、自動車の内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に接合されたシリンダヘッド３とを有する。シリンダブロック２にはシリンダ４が形成されており、シリンダ４にはピストン５がシリンダ４の軸線に沿って摺動可能に受容されている。シリンダヘッド３の各シリンダ４に対向する部分には、略半球状に凹設された燃焼室凹部６が形成されている。燃焼室凹部６は、ピストン５の上面との間に燃焼室７を形成する。

燃焼室凹部６の一側には一対の吸気ポート１１が開口している。各吸気ポート１１は、燃焼室凹部６からシリンダヘッド３の一側の側壁へと延び、開口している。燃焼室凹部６の他側には一対の排気ポート１２が開口している。各排気ポート１２は、燃焼室凹部６からシリンダヘッド３の他側の側壁へと延び、開口している。各吸気ポート１１及び各排気ポート１２と燃焼室凹部６との境界部には、各ポートを開閉するポペット弁である吸気弁１３及び排気弁１４が設けられている。燃焼室凹部６の中央部であって、各吸気ポート１１及び各排気ポート１２に囲まれた部分には、シリンダヘッド３を上下に貫通する点火プラグ取付孔１６が形成されている。点火プラグ取付孔１６には、点火プラグ１７が挿入され、固定されている。

燃焼室凹部６の一側の縁部であって、一対の吸気ポート１１間には、インジェクタ孔１９の内端が開口している。インジェクタ孔１９は、直線状の軸線に沿って延び、外端がシリンダヘッド３の一側の側壁に開口している。インジェクタ孔１９の外端は、一側の側壁において、吸気ポート１１よりもシリンダブロック２側に配置されている。

インジェクタ孔１９には、インジェクタ２０が挿入されている。インジェクタ２０は、所定の軸線に沿って延在した装置である。インジェクタ２０の軸線に沿った一端側を先端、相反する他端側を基端とすると、インジェクタ２０は、先端が燃焼室７に臨み、基端側がインジェクタ孔１９からシリンダヘッド３の外方に突出するようにインジェクタ孔１９に挿入される。

図２に示すように、インジェクタ２０は、先端側に設けられたノズル２１と、ノズル２１の基端側に結合されたハウジング２２と、ノズル２１内に進退可能に受容された弁体２３と、ノズル２１及びハウジング２２に支持されたソレノイド２４とを有する。ハウジング２２の外面には、樹脂からなる被覆材２５がインサートモールドされている。

ノズル２１は、所定の軸線Ｘ（以下、ノズル軸線Ｘという）に沿って延び、内部に燃料が流れる第１流路２６が形成された筒形のノズル本体部２７を有する。ノズル軸線Ｘは、インジェクタ２０の軸線と同軸に配置されている。ノズル本体部２７の基端部は、先端部に対して拡径され、基端側に向けて開口している。ノズル本体部２７の先端部は、ノズル先端部２８によって閉塞されている。本実施形態ではノズル先端部２８はノズル本体部２７に組み付けられた別部材であるが、他の実施形態ではノズル先端部２８はノズル本体部２７と一体の部材であってもよい。ノズル先端部２８は、基端側（第１流路２６側）を向く部分に内面３１を備え、先端側を向く部分に外面３２を備えている。後に詳述するが、ノズル先端部２８は、その内面３１に弁座２９が形成されると共に、内面３１から外面３２に貫通する複数の噴孔３５が形成されている。本実施形態では、第１〜第６噴孔３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｃ、３５Ｄ、３５Ｅ、３５Ｆが形成されている（図５、図６参照）。以下の説明において、符号の添え字Ａ〜Ｆは、第１〜第６噴孔３５Ａ〜３５Ｆに対応した構成を表し、総称する場合には添え字Ａ〜Ｆを省略する。

図２に示すように、ハウジング２２は、第１ハウジング３７と、第２ハウジング３８とを組み合わせて形成されている。第１ハウジング３７は、両端が開口した筒形に形成され、内部に燃料が流れる第２流路３９が形成されている。第１ハウジング３７の一端はノズル本体部２７の基端開口に挿入され、第１流路２６と第２流路３９とは互いに接続されている。第１ハウジング３７は、その外面において一端から所定の距離をおいた部分に径方向外方に突出した円環状の第１フランジ４１を有する。第１フランジ４１がノズル本体部２７の基端の端面に当接することによって、ノズル本体部２７及び第１ハウジング３７の相対位置が定められている。第１フランジ４１は、ノズル本体部２７の基端部の外周面よりも外方に突出している。

第２ハウジング３８は、両端が開口した筒形に形成され、その先端部に径方向内向きに突出した円環状の第２フランジ４２を有する。第２ハウジング３８の内周面が第１フランジ４１の外周面に当接し、第２フランジ４２の内周面がノズル本体部２７の基端部の外周面に当接するように、第２ハウジング３８はノズル本体部２７及び第１ハウジング３７の外周側に装着される。ノズル本体部２７の基端部、第２ハウジング３８、第１フランジ４１、及び第２フランジ４２によって画定される、ノズル軸線Ｘを中心とした環状空間には、環状のソレノイド２４が配置されている。ソレノイド２４は、被覆材２５によって形成されたコネクタ内の端子と配線を介して接続されている。ソレノイド２４は、端子を介して制御回路と接続され、電力の供給を受ける。

弁体２３は、第１流路２６内をノズル軸線Ｘに沿って延びる柱状のニードル４５と、ニードル４５の基端に同軸に設けられた円板部４６とを有する。円板部４６は所定の厚みを有し、外周面においてノズル本体部２７の基端部の内周面に摺接している。円板部４６には、厚み方向に貫通する複数の通路孔４７が形成されている。弁体２３は、ノズル２１に対してノズル軸線Ｘに沿った方向に変位可能となっている。ニードル４５の先端部４８は、弁座２９に着座可能な形状に形成されている。

第１ハウジング３７の第２流路３９には、両端が開口した筒形のばね座５１が圧入されている。ばね座５１と円板部４６との間には、圧縮コイルばねであるばね５２が介装されている。ばね５２は、弁体２３が弁座２９に着座する方向、すなわちノズル２１に対して弁体２３を先端側に付勢している。

第１ハウジング３７の基端部は燃料配管５３に接続され、第１及び第２流路２６、３９には、燃料配管５３を介して、燃料ポンプによって昇圧された燃料が供給される。弁体２３が弁座２９に着座した閉弁状態では、噴孔３５への燃料の供給が遮断され、噴孔３５から燃料は噴射されない。ソレノイド２４に電力が供給されると、ソレノイド２４によって第１ハウジング３７の先端部が磁化され、円板部４６が第１ハウジング３７の先端部に吸引され、弁体２３が弁座２９から離れる。これにより、各噴孔３５に燃料が供給され、各噴孔３５から燃料が噴射される。

以下、ノズル先端部２８の周辺構造について詳述する。図３及び図４に示すように、ノズル先端部２８の内面３１には、ノズル軸線Ｘを中心として先端側に凹んだテーパ面６０が形成されている。テーパ面６０は、基端側から先端側にかけてノズル軸線Ｘとの距離が漸減している。テーパ面６０はノズル軸線Ｘを中心とした環状に形成されており、内面３１におけるテーパ面６０の内側部分は、テーパ面６０に対して先端側に凹んでいる。ノズル先端部２８の外面３２の中央部には、テーパ面６０と対応して先端側に突出した突出面が形成されている。

環状に形成されたテーパ面６０の外周部（すなわち基端側部分）は、円環状の弁座２９を形成している。ニードル４５の先端部４８の外面は、半球面や円錐台面等に形成されている。ニードル４５の先端部４８の外面と弁座２９とは、ノズル軸線Ｘを中心とした環状の接触面を形成する。ニードル４５の先端部４８が弁座２９に着座した状態で、ニードル４５の先端部４８の外面と、テーパ面６０の内周部（すなわち先端側部分）及び内面３１との間には空隙６１が形成される。ニードル４５の先端部４８が弁座２９に着座した閉弁状態では、空隙６１と第１流路２６と弁体２３によって互いに遮断されている。

テーパ面６０の内周部には、各噴孔３５の内面３１側の開口端（以下、内端という）が形成されている。各噴孔３５の内端は、一部が弁座２９と重なっていてもよい。各噴孔３５Ａ〜３５Ｆの内端は、ノズル軸線Ｘを中心とした所定の円周上に、等間隔に配置されている。内燃機関１のシリンダ軸線を基準とした上下方向において、第１噴孔３５Ａは円周上の最上部に配置され、第６噴孔３５Ｆは最下部に配置され、第２及び第３噴孔３５Ｂ、３５Ｃは第１噴孔３５Ａの両隣に配置され、第４及び第５噴孔３５Ｄ、３５Ｅは第６噴孔３５Ｆの両隣に配置されている。すなわち、内面３１側から見て、ノズル軸線Ｘを中心とした右回りに、第１噴孔３５Ａ、第２噴孔３５Ｂ、第４噴孔３５Ｄ、第６噴孔３５Ｆ、第５噴孔３５Ｅ、第３噴孔３５Ｃの順で配置されている（図５参照）。

図３及び図４に示すように、各噴孔３５は、基端側から順に、小径部７１、テーパ部７２、及び大径部７３を有する。小径部７１及び大径部７３は、それぞれ等径の円孔であり、大径部７３の内径は小径部７１の内径よりも大きい。テーパ部７２は、小径部７１に接続された基端側から大径部７３に接続された先端側にかけて内径が漸増している。小径部７１、テーパ部７２、及び大径部７３の軸線は互いに同軸に配置され、噴孔３５の軸線Ｙを形成する。

図６に示すように、各噴孔３５の軸線Ｙは、互いに相違する方向に延在している。第１噴孔３５Ａの軸線ＹＡ、第６噴孔３５Ｆの軸線ＹＦ、及びノズル軸線Ｘは、共通の基準面Ｚ上に配置されている。基準面Ｚは、インジェクタ２０が内燃機関１に取り付けられた状態において、上下方向（シリンダ軸線の延在方向）に延在する。第１噴孔３５Ａの軸線ＹＡは、ノズル軸線Ｘと略平行に配置されている。第６噴孔３５Ｆの軸線ＹＦは、基準面Ｚ上において、ノズル軸線Ｘに対して先端側が下方に傾斜している。第２噴孔３５Ｂの軸線ＹＢと第３噴孔３５Ｃの軸線ＹＣとは、基準面Ｚを対称面として互いに対称形（左右対称形）になるように配置されている。第２噴孔３５Ｂの軸線ＹＢ及び第３噴孔３５Ｃの軸線ＹＣは、ノズル軸線Ｘに対して先端側が下方かつ左右（基準面Ｚから離れる方向）に傾斜している。第４噴孔３５Ｄの軸線ＹＤと第５噴孔３５Ｅの軸線ＹＥとは、基準面Ｚを対称面として互いに対称形（左右対称形）になるように配置されている。第４噴孔３５Ｄの軸線ＹＤ及び第５噴孔３５Ｅの軸線ＹＥは、ノズル軸線Ｘに対して先端側が下方かつ左右（基準面Ｚから離れる方向）に傾斜している。第４噴孔３５Ｄの軸線ＹＤ及び第５噴孔３５Ｅの軸線ＹＥは、第２噴孔３５Ｂの軸線ＹＢ及び第３噴孔３５Ｃの軸線ＹＣよりも、ノズル軸線Ｘに対して、下方への傾斜角が大きく、かつ左右への傾斜角が大きく設定されている。第６噴孔３５Ｆの軸線ＹＦは、第２噴孔３５Ｂの軸線ＹＢ及び第３噴孔３５Ｃの軸線ＹＣよりも、ノズル軸線Ｘに対して下方への傾斜角が小さく設定されている。

第１〜第６噴孔３５Ａ〜３５Ｆの燃料噴射方向ＤＡ〜ＤＦは、図１に示すように、シリンダ軸線及びノズル軸線Ｘと直交する方向から見て、上下に広がりを有する。第１噴孔３５Ａの燃料噴射方向ＤＡは、ノズル軸線Ｘと略平行になり、第６噴孔３５Ｆの燃料噴射方向ＤＦ、第２及び第３噴孔３５Ｂ、３５Ｃの燃料噴射方向ＤＢ、ＤＣ、第４及び第５噴孔３５Ｄ、３５Ｅの燃料噴射方向ＤＤ、ＤＥの順でノズル軸線Ｘに対して下方への角度が大きくなる。

図３及び図４に示すように、各噴孔３５を形成する孔壁において、ノズル軸線Ｘ側（以下、ノズル中央側という）の部分を孔壁内側部７５、ノズル軸線Ｘと相反する側（以下、ノズル外周側という）の部分を孔壁外側部７６とする。また、各噴孔３５の小径部７１の孔壁内側部７５とテーパ面６０がなす角部を内側角部７７、小径部７１の孔壁外側部７６とテーパ面６０とがなす角部を外側角部７８とする。なお、外側角部７８は、後述する凹部８０によって切り欠かれるため、孔壁外側部７６及びテーパ面６０をそれぞれ外挿した仮想面に形成される。

図３に示すように、第１噴孔３５Ａでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度（内側角部７７の角度）は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度（外側角部７８の角度）は鈍角に形成されている。第６噴孔３５Ｆでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度は鈍角に形成されている。図４に示すように、第２噴孔３５Ｂでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度は鈍角に形成されている。第５噴孔３５Ｅでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度（外側角部７８の角度）は鈍角に形成されている。なお、図示しないが、第２噴孔３５Ｂと対称形である第３噴孔３５Ｃでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度は鈍角に形成されている。同様に、第５噴孔３５Ｅと対称形である第４噴孔３５Ｄでは、孔壁内側部７５とテーパ面６０とのなす角度は鋭角に形成され、孔壁外側部７６とテーパ面６０とのなす角度は鈍角に形成されている。

図３〜図５に示すように、テーパ面６０において、各噴孔３５の内端の縁部のノズル外周側には、先端側に向けて凹設された凹部８０（第１〜第６凹部８０Ａ〜８０Ｆ）が形成されている。凹部８０は、外側角部７８の稜線を切り欠くように形成され、孔壁外側部７６に沿って小径部７１の周方向に延在している。凹部８０は、ノズル軸線Ｘと直交する方向に延在する底部８１と、底部８１に対して略直角に延び、凹部８０の外周部を形成する壁部８２とを有する。凹部８０の底部８１は、小径部７１の孔壁外側部７６に繋がっている。小径部７１の径方向における凹部８０の幅（底部８１の幅）は、小径部７１の半径に対して８０％〜１５０％であることが好ましく、凹部８０の深さ（壁部８２の高さ）は、小径部７１の半径に対して８０％〜１５０％であることが好ましい。

以上のように構成した第１実施形態に係るインジェクタ２０の効果について説明する。図７（Ａ）は、開弁時に第２噴孔３５Ｂ又は第３噴孔３５Ｃを通過する燃料の流量を比率で表したグラフであり、図７（Ｂ）は、開弁時に第４噴孔３５Ｄ又は第５噴孔３５Ｅを通過する燃料の流量を比率で表したグラフである。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す分配率は、第１〜第６噴孔３５Ａ〜３５Ｆの流量の合計に対する各噴孔３５の流量の比率である。第２噴孔３５Ｂ及び第３噴孔３５Ｃは、互いに対称形であり、同じジオメトリを有するため、分配率は概ね等しくなる。同様に、第４噴孔３５Ｄ及び第５噴孔３５Ｅも、分配率は概ね等しくなる。

第１実施形態に係るインジェクタ２０から凹部８０を省略したものを比較例とする。比較例に係るインジェクタでは、第１〜第３噴孔３５Ａ〜３５Ｃの分配率（流量）が、第４〜第６噴孔３５Ｄ〜３５Ｆの分配率（流量）よりも大きくなる。これは、各噴孔３５の軸線Ｙの向きに起因する。比較例と同様の第１実施形態に係るインジェクタ２０では、弁体２３が弁座２９から離れたときに、ノズル外周側からノズル中央側に向けて燃料が流れる。そのため、各噴孔３５の内端に流入する燃料は、ノズル軸線Ｘを中心とした径方向において、ノズル中央側から噴孔３５に向う流れ（外向き流）よりもノズル外周側から噴孔３５に向う流れ（内向き流）の方が強くなる。

図８（Ａ）に示すように、第１〜第３噴孔３５Ａ〜３５Ｃのように外側角部７８が鈍角かつ内側角部７７が鋭角の場合には、燃料の内向き流は、噴孔３５の内端に流入するときに孔壁外側部７６に沿って屈曲することができ、孔壁外側部７６に沿って流れる。このとき、燃料の外向き流は、内向き流に押されるため、鋭角の内側角部７７に沿って屈曲することができ、孔壁内側部７５に沿って流れる。これにより、噴孔３５において燃料が実際に流れる流路断面が、噴孔３５の断面積に近づき、流量が比較的大きくなる。

一方、図８（Ｂ）に示すように、第４〜第６噴孔３５Ｄ〜３５Ｆのように外側角部７８が鋭角かつ内側角部７７が鈍角の場合には、燃料の内向き流は、噴孔３５の内端に流入するときに孔壁外側部７６に追従して屈曲することができず、孔壁外側部７６から剥離して孔壁内側部７５側に寄って流れる。これにより、孔壁外側部７６付近の空間は流路として機能せず、噴孔３５において燃料が実際に流れる流路断面が、外側角部７８が鈍角の場合よりも小さくなる。また、燃料の外向き流は、内向き流に一層強く押されるため、外側角部７８が鈍角の場合よりも噴孔３５内の流入が阻害される。これらにより、外側角部７８が鋭角かつ内側角部７７が鈍角の場合は、外側角部７８が鈍角かつ内側角部７７が鋭角の場合よりも、噴孔３５を通過する燃料の流量が低下する。

本実施形態に係るインジェクタ２０では、各噴孔３５の内端のノズル外周側の縁部に、燃料の流路を拡大する凹部８０が設けられている。そのため、ノズル外周側から噴孔３５に流入する燃料の流れは、凹部８０において流速が低下する。これにより、燃料の外向き流と、内向き流との速度差が小さくなる。そのため、燃料の内向き流が外向き流を押す作用が小さくなる。

本実施形態に係るインジェクタ２０では、図９（Ａ）に示すように、第１〜第３噴孔３５Ａ〜３５Ｃのように外側角部７８が鈍角かつ内側角部７７が鋭角の場合には、燃料の内向き流は、凹部８０において速度が低下した後、孔壁外側部７６に沿うように屈曲し、孔壁外側部７６に沿って流れる。一方、燃料の内向き流がノズル内周側からの燃料の流れを押す作用が小さいため、外向き流は鋭角の内側角部７７に追従して屈曲することができず、孔壁内側部７５から剥離して孔壁外側部７６側に寄って流れる。これにより、本実施形態に係るインジェクタ２０において、外側角部７８が鈍角かつ内側角部７７が鋭角の噴孔３５では、噴孔３５において燃料が実際に流れる流路断面が噴孔３５の断面積よりも小さくなり、比較例の対応する噴孔３５よりも燃料の流量が低下する。

一方、本実施形態に係るインジェクタ２０において、図９（Ｂ）に示すように、第４〜第６噴孔３５Ｄ〜３５Ｆのように外側角部７８が鋭角かつ内側角部７７が鈍角の場合には、燃料の内向き流は、凹部８０において速度が低下した後、噴孔３５の内端に流入するときに孔壁外側部７６に追従して屈曲することができず、孔壁外側部７６から剥離して孔壁内側部７５側に寄って流れる。一方、燃料の内向き流の流速が低下するため、比較例の対応する噴孔３５に比べて、外向き流は噴孔３５内に流入し易くなる。これにより、本実施形態に係るインジェクタ２０において外側角部７８が鋭角かつ内側角部７７が鈍角の噴孔３５の流量は、比較例の対応する噴孔３５の流量よりも大きくなる。

図７（Ａ）に示すように、本実施形態に係るインジェクタ２０の第２及び第３噴孔３５Ｂ、３５Ｃでは、図示の範囲において凹部８０Ｂ、８０Ｃの深さが深くなるにつれて分配率が低下する。これは、上述した理由に基づくと考えられる。また、図７（Ｂ）に示すように、本実施形態に係るインジェクタ２０の第４及び第５噴孔３５Ｄ、３５Ｅでは、図示の範囲において凹部８０Ｄ、８０Ｅの深さが深くなるにつれて分配率が増加する。これは、第２及び第３噴孔３５Ｂ、３５Ｃの分配率が低下した結果、第４及び第５噴孔３５Ｄ、３５Ｅの分配率が相対的に増加したものと考えられる。

図１０（Ｂ）に示すように、比較例に係るインジェクタでは、流量差に起因する噴孔３５間の燃料のペネトレーション（貫通性）の差が大きいが、図１０（Ａ）に示すように、本実施形態に係るインジェクタ２０では、噴孔３５間の燃料のペネトレーションの差が緩和される。これにより、一部の噴孔３５から噴射された燃料がシリンダ４やピストン５に付着することが防止される。

（第２実施形態）
図１１に示すように、第２実施形態に係るインジェクタ１００は、第１実施形態に係るインジェクタ２０と比較して、凹部１０１の形状のみが異なり、他の構成は同様である。第２実施形態に係るインジェクタ１００では、テーパ面６０に先端側に向けて凹設された凹部１０１は、ノズル軸線Ｘを中心とした環状に形成されている。凹部１０１は、各噴孔３５の内端の縁部のノズル外周側に配置され、各外側角部７８の稜線を切り欠くように形成されている。凹部１０１は、ノズル軸線Ｘと直交する方向に延在し、ノズル軸線Ｘを中心とした環状をなす平面状の底部１０４と、底部１０４に対して略直角に延び、ノズル軸線Ｘを中心とした円周面を形成する壁部１０５とを有する。凹部１０１の底部１０４は、小径部７１の孔壁外側部７６に繋がっている。凹部８０の幅（ノズル軸線Ｘの径方向における底部１０４の長さ）は、小径部７１の半径に対して８０％〜１５０％であることが好ましく、凹部８０の深さ（壁部１０５の高さ）は、小径部７１の半径に対して８０％〜１５０％であることが好ましい。

第２実施形態に係るインジェクタ１００のように、凹部１０１を連続した１つの凹部にすると、ドリルによる１回の穿孔で複数の噴孔３５に対応した凹部１０１を一度に形成することができるため、加工が容易になる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。噴孔３５の数、向き、及び形状は、任意に設定することができる。また、凹部８０は、外側角部７８に設けられていればよく、その形状や大きさは任意に設定することができる。

１ ：内燃機関
２０ ：インジェクタ
２１ ：ノズル
２３ ：弁体
２６ ：第１流路
２７ ：ノズル本体部
２８ ：ノズル先端部
２９ ：弁座
３１ ：内面
３２ ：外面
３４ ：弁座
３５（３５Ａ〜３５Ｆ） ：噴孔
３９ ：第２流路
４８ ：先端部
６０ ：テーパ面
７５ ：孔壁内側部
７６ ：孔壁外側部
７７ ：内側角部
７８ ：外側角部
８０（８０Ａ〜８０Ｆ） ：凹部
１００ ：インジェクタ
１０１ ：凹部
Ｘ ：ノズル軸線
Ｙ（ＹＡ〜ＹＦ） ：噴孔の軸線
Ｚ ：基準面

Claims (4)

1. 所定のノズル軸線に沿って延び、内部に燃料の流路が形成された筒形のノズル本体部、及び前記ノズル本体部の先端を閉塞し、前記流路側を向く内面に弁座を備えると共に、前記内面から外面に貫通する複数の噴孔が形成されたノズル先端部を備えたノズルと、前記流路内に前記ノズル軸線に沿って変位可能に収容され、前記弁座に着座可能な弁体とを有するインジェクタであって、
   前記ノズル先端部の前記内面は、前記ノズル軸線を中心として中央側が先端側に傾斜したテーパ面に形成され、
   前記弁座は、前記内面に前記ノズル軸線を中心とした環状に形成され、
   複数の前記噴孔は、前記内面側の開口端が前記弁座の外周縁よりも中央側に配置され、その孔壁の前記ノズル軸線側を構成する孔壁内側部と、前記孔壁の前記ノズル軸線と相反する側を構成する孔壁外側部とを有し、
   複数の前記噴孔の少なくとも１つである第１の噴孔は、前記孔壁内側部と前記内面とのなす角度が鋭角、かつ前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が鈍角に形成され、前記内面から前記孔壁外側部に延在する第１の凹部を有することを特徴とするインジェクタ。
2. 複数の前記噴孔の少なくとも１つである第２の噴孔は、前記孔壁内側部と前記内面とのなす角度が鈍角、かつ前記孔壁外側部と前記内面とのなす角度が鋭角に形成され、前記内面から前記孔壁外側部に延在する第２の凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
3. 前記第１の凹部と前記第２の凹部とは、互いに連続し、前記ノズル軸線を中心とした環状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のインジェクタ。
4. 前記孔壁外側部と前記孔壁内側部とは、共通の円筒面を形成することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つの項に記載のインジェクタ。