(57)【要約】【課題】噴孔開口から噴射される燃料噴霧を燃焼室内に効果的に分散させる。【解決手段】筒状のノズルボディ２３と、ノズルボディ２３内に往復移動自在に収容された芯弁２４と、ノズルボディ２３の先端部２３Ａのうち、芯弁２４の先端側に対応する部位から先端部２３Ａの外周面に向けて延びると共に、外周面の開口２７Ａから燃料を噴射する噴孔２７と、を備え、ノズルボディ２３の筒軸方向視において、噴孔２７の流路軸心が先端部２３Ａの径方向と所定の角度で交差する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のノズルボディと、
前記ノズルボディ内に往復移動自在に収容された芯弁と、
前記ノズルボディの先端部のうち、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記先端部の外周面に向けて延びると共に、前記外周面に開口し、該開口から燃料を噴射する噴孔と、を備え、
前記ノズルボディの筒軸方向視において、前記噴孔の流路軸心が前記先端部の径方向と所定の角度で交差する
ことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記所定の角度は、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記噴孔内に流れ込んだ燃料の流れが、前記開口に至るまでに少なくとも一回以上、前記噴孔の流路内壁に突き当たる角度で設定されている
請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料噴射ノズルに関し、特に、直噴式エンジンに好適な燃料噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
直噴式エンジンにおいては、燃焼室内に燃料噴射ノズルのノズルボディ先端部を臨ませると共に、該ノズルボディ先端部に開口する噴孔から燃焼室内に燃料を噴射することにより、燃料噴霧と空気とを混合させるように構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７９６２９号公報
【特許文献２】特開２０１７−４８７２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的な燃料噴射ノズルの噴孔は、噴孔の流路軸心がノズルボディ先端部の径方向と略一致するように設けられている。このため、噴孔内を流れる燃料は、噴孔の流路内壁等に干渉されることなく、噴孔内を円滑に流れて噴孔開口から噴射される。その結果、噴孔開口から噴射された燃料噴霧が、燃焼室内に広範囲に分散されず、燃料噴霧と空気との混合に改善の余地があるといえる。
【０００５】
本開示の技術は、このような点に鑑みてなされたものであり、噴孔開口から噴射される燃料噴霧を燃焼室内に効果的に分散させることができる燃料噴射ノズル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】
【０００６】
本開示の燃料噴射ノズルは、筒状のノズルボディと、前記ノズルボディ内に往復移動自在に収容された芯弁と、前記ノズルボディの先端部のうち、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記先端部の外周面に向けて延びると共に、前記外周面に開口し、該開口から燃料を噴射する噴孔と、を備え、前記ノズルボディの筒軸方向視において、前記噴孔の流路軸心が前記先端部の径方向と所定の角度で交差することを特徴とする。
【０００７】
また、前記所定の角度は、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記噴孔内に流れ込んだ燃料の流れが、前記開口に至るまでに少なくとも一回以上、前記噴孔の流路内壁に突き当たる角度で設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、噴孔開口から噴射される燃料噴霧を燃焼室内に効果的に分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る燃料噴射装置を備えたエンジンを示す模式的な断面図である。
【図２】本実施形態に係る燃料噴射装置の燃料噴射ノズル部を模式的に示す縦断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】比較例の燃料噴射ノズル部を模式的に示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る燃料噴射ノズルについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１１】
［全体構成］
図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置２０を備えたエンジン１０を示す模式的な断面図である。
【００１２】
エンジン１０は、例えば、直噴式のディーゼルエンジンであって、主としてシリンダブロック１１と、シリンダブロック１１の上部に設けられたシリンダヘッド１２とを含むエンジン本体部を有する。なお、エンジン１０は、ディーゼルエンジンに限定されず、軽油以外の他の燃料（例えば、バイオディーゼル燃料）を用いるエンジンであってもよい。
【００１３】
シリンダブロック１１には、ピストンＰを往復移動自在に収容するシリンダＣが設けられている。シリンダＣの内周と、ピストンＰの頂面と、シリンダヘッド１２の下面とにより、燃焼室１３が区画形成されている。ピストンＰには、何れも不図示のコネクティングロッドやクランクアーム等を介してクランクシャフトが連結されており、ピストンＰの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフトに伝達されるようになっている。
【００１４】
シリンダヘッド１２には、燃焼室１３内に吸気を導入する吸気ポート１４が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１３内から排気を導出する排気ポート１５が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、図示しない動弁機構により開閉作動する吸気バルブ１６及び、排気バルブ１７が設けられている。
【００１５】
さらに、シリンダヘッド１２には、燃焼室１３内に燃料を直噴する燃料噴射装置２０が設けられている。燃料噴射装置２０は、インジェクタ本体部２１と、燃料噴射ノズル部２２とを有する。
【００１６】
インジェクタ本体部２１は、その基端側をシリンダヘッド１２よりも上方に突出させた状態で、シリンダヘッド１２に取り付けられている。インジェクタ本体部２１の基端側には、燃料供給パイプ１８を介してコモンレール１９が接続されている。コモンレール１９には、不図示の高圧ポンプにより加圧された燃料が蓄圧されており、コモンレール１９内の高圧燃料が燃料供給パイプ１８を経由してインジェクタ本体部２１に送られるようになっている。
【００１７】
また、インジェクタ本体部２１には、何れも不図示の電磁コイルやリターンスプリングを有する駆動部２９が設けられている。駆動部２９の電磁コイルは、電子制御ユニット１００と電気的に接続されており、燃料噴射タイミングや燃料噴射量等が電子制御ユニット１００からの指令に応じて制御されるようになっている。
【００１８】
燃料噴射ノズル部２２は、インジェクタ本体部２１から延びると共に、その先端部を燃焼室１３内に突出させている。燃料噴射ノズル部２２の先端部は、先端側に向かって縮径する略円錐状に形成されている。燃料噴射ノズル部２２の先端部には、周方向に所定のピッチで複数の噴孔２７が開口しており、これら複数の噴孔から燃焼室１３に燃料を放射状に噴射するようになっている。
【００１９】
以下、本実施形態に係る燃料噴射装置２０の燃料噴射ノズル部２２の詳細を説明する。
【００２０】
［燃料噴射ノズル部］
図２は、本実施形態に係る燃料噴射装置２０の燃料噴射ノズル部２２を模式的に示す縦断面図である。
【００２１】
図２に示すように、燃料噴射ノズル部２２は、ノズルボディ２３と、芯弁２４とを備えている。
【００２２】
ノズルボディ２３は、略有底円筒状に形成されており、ノズル室２５を有する。ノズル室２５内には、細長棒状の芯弁２４が軸方向に往復移動自在に収容されている。また、ノズル室２５内には、コモンレール１９（図１参照）から高圧燃料が充填される。
【００２３】
ノズルボディ２３の外壁面となる先端部は略円錐状に形成されている。また、ノズルボディ２３の内壁面は、燃料流れ方向の上流側が略円筒状とされ、下流側が略円錐状に形成されている。ノズルボディ２３の内壁面の円錐状部は芯弁２４が着座するシート面２４Ｓとされている。
【００２４】
具体的には、芯弁２４は、駆動部２９（図１参照）の不図示のリターンスプリングによってシート面２４Ｓに向けて常時付勢されている。駆動部２９（図１参照）の不図示の電磁コイルが電子制御ユニット１００（図１参照）からの指令により励磁されると、芯弁２４はリターンスプリングの付勢力に抗して基端側に移動し、シート面２４Ｓから離座することで燃料の流路を開放する。一方、電磁コイルが消磁されると、芯弁２４はリターンスプリングの付勢力によってシート面２４Ｓに着座することで燃料の流路を遮断するようになっている。
【００２５】
ノズルボディ２３の先端部２３Ａのうち、芯弁２４の先端側に対向する部分にはサック室２６が形成される。サック室２６は、ノズルボディ２３の先端部２３Ａにおいて、ノズル室２５側から供給される燃料の燃料溜まりとなる部分である。サック室２６は、例えば、ノズルボディ２３の先端部２３Ａの内壁面を半球状に加工することにより、先端側に向けて半球状に突出する形状をなしている。
【００２６】
サック室２６が形成されたノズルボディ２３の先端部２３Ａには、複数の噴孔２７が設けられている。噴孔２７は、ノズル室２５を通って供給される燃料を燃焼室１３内に噴射するための孔である。以下、噴孔２７の詳細を説明する。
【００２７】
図３は、図２のＡ−Ａ線断面図である。図３に示すように、複数の噴孔２７は、サック室２６を区画するノズルボディ２３の先端部２３Ａに、サック室２６から先端部２３Ａの外周面に向けて延設されている。各噴孔２７は、先端部２３Ａに周方向に所定のピッチ（好ましくは等ピッチ）で設けられている。なお、図示例において、噴孔２７は４個設けられているが、噴孔２７の個数は３個以下、或は、５個以上であってもよい。
【００２８】
ノズルボディ２３の先端部２３Ａの横断面形状は、ノズルボディ２３を筒軸方向から視た軸方向視において、略円環状をなしている。噴孔２７は、その流路軸心Ｘが先端部２３Ａの内壁の法線方向Ｎ（先端部２２Ａの径方向）と所定の角度θで交差するように形成されている。ここで、所定の角度θは、サック室２６から噴孔２７に法線方向Ｎに流れ込む燃料が、噴孔２７の開口２７Ａに至るまでの間に少なくとも一回以上、噴孔２７の流路内壁２７Ｂに突き当たる角度の範囲内で設定されている。具体的な角度θをどの程度とするかは、噴孔２７の流路長さや流路径、先端部２３Ａの内径等に応じて適宜に設定すればよい。
【００２９】
本実施形態において、所定の角度θは、図３中に矢印Ｌ１〜Ｌ３で示すように、サック室２６から噴孔２７に流れ込む燃料が流路内壁２７Ｂに少なくとも二回突き当たる角度で設定されている。すなわち、サック室２６から噴孔２７に流れ込んだ燃料の流れＬ１は、流路内壁２７Ｂ−１に突き当たることで、該流路内壁２７Ｂ−１と対向する流路内壁２７Ｂ−２へ指向される。さらに、流路内壁２７Ｂ−２へ指向された燃料の流れＬ２は、該流路内壁２７Ｂ−２に突き当たることで開口２７Ａへ指向され、燃料の流れＬ３となって開口２７Ａから燃焼室１３内に噴射されるようになっている。
【００３０】
以下、図４に示す比較例を用いながら、本実施形態に係る燃料噴射ノズル部２２の作用効果を説明する。
【００３１】
図４に示すように、比較例に係るノズルボディ２３０の先端部２３０Ａには、噴孔２７０が、その流路軸心Ｘを先端部２３０Ａの径方向と略一致させた状態で設けられている。このため、サック室２６０から噴孔２７０に流れ込んだ燃料は、その流れに大きな乱れを生じることなく、開口２７０Ａから円滑に噴射される。その結果、噴孔２７０から噴射された燃料噴霧は、燃焼室１３内の広範囲に分散されず、燃料噴霧と空気との混合を十分に促進できない可能性がある。
【００３２】
これに対し、図３に示す本実施形態では、ノズルボディ２３の先端部２３Ａに設けられた噴孔２７は、その流路軸心Ｘが先端部２３Ａの内壁の法線方向Ｎ（先端部２３Ａの径方向）と所定の角度θで交差するように形成されている。所定の角度θは、サック室２６から噴孔２７に流れ込む燃料が開口２７Ａに至るまでに少なくとも一回以上、流路内壁２７Ｂに突き当たる角度で設定されている。
【００３３】
すなわち、噴孔２７内を流れる燃料は、開口２７Ａに至るよりも前に流路内壁２７Ｂに突き当たり、該流路内壁２７Ｂとの干渉により、比較例よりも複雑な流れが生じるように構成されている。これにより、噴孔２７の開口２７Ａから噴射される燃料噴霧が、燃焼室１３内に広範囲に分散されるようになり、燃料噴霧と空気との混合を効果的に促進させることが可能になる。また、燃料噴霧と空気との混合が促進されることで、燃焼効率が向上されるようになり、燃費性を確実に向上しつつ、煤等の発生も効果的に防止することが可能になる。
【００３４】
［その他］
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３５】
例えば、上記実施形態において、ノズルボディ２３の先端部２３Ａにはサック室２６が設けられるものとして説明したが、当該サック室２６を省略して構成してもよい。
【００３６】
また、図３に示すように、各噴孔２７は、略直線状の流路で形成されているが、噴孔２７内の燃料の流れを複雑にできる形状であれば、円弧状に湾曲する流路形状や、段付きの流路形状等、他の形状を適用することもできる。
【符号の説明】
【００３７】
１０  エンジン
１１  シリンダブロック
１２  シリンダヘッド
Ｃ  シリンダ
Ｐ  ピストン
１３  燃焼室
１４  吸気ポート
１５  排気ポート
２０  燃料噴射装置
２１  インジェクタ本体部
２２  燃料噴射ノズル部
２３  ノズルボディ
２３Ａ  先端部
２４  芯弁
２５  ノズル室
２６  サック室
２７  噴孔
２７Ａ  開口
２７Ｂ  流路内壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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