(57)【要約】【課題】  燃料を微粒化し、その燃料噴霧を遠くへ飛ばし、さらに噴孔内にデポジットが堆積しない燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】  研摩用流体が加圧された状態で回転する渦巻室２３の中心部のアウトレット２４を噴孔出口に連通させて、アウトレット２４から旋回放射される研摩用流体を噴孔出口側から噴孔入口側に流して、噴孔入口にテーパ部２１を形成するとともに、微小径の噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成する。噴孔径は微小径化されたことで、燃料噴霧を微粒化する。テーパ部２１を設けたことで噴孔６内を通過する燃料の流速が高まり、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができる。さらに、螺旋溝２２を設けたことで、噴孔６の内壁の温度がデポジットの生成温度に達するのを防ぐとともに、噴孔６の内壁に燃料の剥離を生じさせて付着したデポジットを除去する。【選択図】  図１
2010048237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された燃料の噴射を行なう噴孔を備えた燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔の噴孔入口には、入口開口に向かって拡径するテーパ部が設けられ、
前記噴孔の内壁には、螺旋溝が設けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記螺旋溝は、溝深さが１μｍ〜３μｍの範囲を満足することを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔の内壁には、前記螺旋溝の他に、この螺旋溝に対して交差する第２螺旋溝が設けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記テーパ部は、入口開口に向かって拡径する断面円弧状を呈するものであり、
この断面円弧状の曲率半径Ｒは、噴孔径の半径をｒとした場合、
Ｒ／２ｒ＝０．３〜０．５の範囲を満足することを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
加圧された燃料の噴射を行なう噴孔を備えた燃料噴射ノズルの製造方法において、
この燃料噴射ノズルの製造方法は、
研摩用の砥粒が混入された研摩用流体が加圧された状態で回転する渦巻室を用い、
この渦巻室の中心部に設けたアウトレットを前記噴孔における噴孔出口に連通させて、前記アウトレットから旋回放射される研摩用流体を前記噴孔出口側から噴孔入口側に流して、前記噴孔の噴孔入口に入口開口に向かって拡径するテーパ部を形成するとともに、前記噴孔の内壁に螺旋溝を形成することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項６】
加圧された燃料の噴射を行なう噴孔を備えた燃料噴射ノズルの製造方法において、
この燃料噴射ノズルの製造方法は、
前記噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディの内部に挿入配置されるニードルとを用い、
前記ノズルボディの中心軸に対して、前記ニードルの中心軸を偏心配置して、前記ノズルボディと前記ニードルの間に偏心隙間を形成し、
この偏心隙間に、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を加圧した状態で供給して、前記噴孔に通じる前記ノズルボディ内のサック室に研摩用流体の旋回流を生じさせて、この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、前記噴孔の噴孔入口に入口開口に向かって拡径するテーパ部を形成するとともに、前記噴孔の内壁に螺旋溝を形成することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【請求項７】
加圧された燃料の噴射を行なう噴孔を備えた燃料噴射ノズルの製造方法において、
この燃料噴射ノズルの製造方法は、
前記噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディ内に挿入配置され、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を、前記噴孔に通じる前記ノズルボディ内のサック室に加圧した状態で供給する砥粒供給ニードルとを用い、
前記砥粒供給ニードルにおいて研摩用流体を前記サック室に導く砥粒供給孔の出口孔を、前記ノズルボディの中心軸に対して偏心開口させることで、前記サック室に研摩用流体の旋回流を生じさせて、この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、前記噴孔の噴孔入口に入口開口に向かって拡径するテーパ部を形成するとともに、前記噴孔の内壁に螺旋溝を形成することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧燃料の噴射を行なう噴孔を備えた燃料噴射ノズルおよびその製造方法に関するものであり、特に直噴式エンジンの燃料噴射弁（インジェクタ）に用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン性能（排気ガスの有害成分の生成を抑える性能を含む）を高める目的で、インジェクタから噴射される燃料を「微粒化」するとともに、微粒化された「燃料噴霧を遠くへ飛ばす」技術が要求されている。
具体的な一例として、直噴式のディーゼルエンジンでは、排気ガス中の有害成分の生成を抑えるために適切な燃焼を実行させるという観点から、燃料噴射ノズルから噴射される燃料の「微粒化」と「燃料噴霧を遠くへ飛ばす」技術が重要になっている。
【０００３】
（テーパ部が形成された噴孔：研摩噴孔）
燃料の微粒化を促進する技術としては、噴射圧を高める技術（例えば、燃料の供給圧力を２００数十ＭＰａに高める技術）に、噴孔を小径化（例えば、噴孔径１００μｍ）する技術を組み合わせて燃料を微粒化する技術が知られている。
燃料噴霧を遠くへ飛ばす技術としては、噴孔入口に上流側に向かって拡径するテーパ部を設けることで、燃料が噴孔に流入する際の圧力損失が抑えられ、燃料噴射ノズル内の燃料（具体的には、サック室内の燃料）がスムーズに噴孔内に流入し、噴孔への燃料の流入速度を高めることで、燃料噴霧を遠くへ飛ばす技術が知られている。
噴孔入口にテーパ部を形成する技術としては、低粘度液体中に研摩用の砥粒（細かく硬い粒）を混入した研摩用流体を加圧した状態でノズルボディの内部に供給し、サック室を介して噴孔から排出させ、噴孔入口を流体研摩で面取りする流体研摩技術が用いられる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、直噴式エンジンでは、噴孔が設けられる燃料噴射ノズルの先端が、高温の燃焼ガスに晒されて高温になる。この高温によって、噴孔内の燃料の一部がカーボンデポジットに変質する。このデポジットは、上記流体研摩により平滑化（鏡面化）された噴孔の内壁（例えば、面粗度が０．２μｍ前後の内壁）に堆積することが知られている。
噴孔内にデポジットが堆積すると、噴孔の有効径が小さくなることで噴射量が低下することになり、エンジン性能が大きく低下する要因になる。
即ち、流体研摩を用いて平滑化された研摩噴孔の内壁には、デポジットが堆積し易い不具合があった。
【０００５】
（テーパ部が形成されていない噴孔：未研摩噴孔）
これに対し、噴孔入口にテーパ部が形成されていない噴孔は、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができないが、デポジットが堆積し難いメリットがある。
噴孔入口にテーパ部を有しない噴孔は、流体研摩によって噴孔の内壁が研摩されていないため、噴孔の内壁が粗い状態（面粗度が２μｍ〜３μｍ）のままである。この粗い内壁によって、噴孔を通過する燃料中にキャビテーションおよび乱流が生じ、このキャビテーションおよび乱流が、噴孔の内壁に付着するデポジットを剥離して除去するものと考えられる。
【０００６】
一方、デポジットは、生成される温度範囲（約２７０℃〜２９０℃）が存在する（図５参照）。
ここで、図５中の２点鎖線Ｂは上述した研摩噴孔の例であり、噴孔入口側から噴孔出口側の広い範囲がデポジットの生成温度範囲に重なり、結果的に研摩噴孔の広い範囲においてデポジットの堆積が生じてしまう。
これに対し、内壁が粗い未研摩噴孔では、粗い内壁によって噴孔内の表面面積が大きく、噴孔内を通過する燃料が噴孔の内壁から熱を奪って噴孔の内壁の温度を下げる作用がある。
このため、内壁が粗い未研摩噴孔では、燃料の流れによって噴孔の内壁が冷やされて、噴孔の内壁の温度がデポジットの生成温度に達するのを防ぎ、噴孔の内壁にデポジットが生成されるのを防ぐものと考えられる。
【特許文献１】特開２００６−１６７８１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、噴射燃料を遠くへ飛ばすことができ、且つ噴孔の内壁にデポジットが堆積しない燃料噴射ノズルおよびその製造方法の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する燃料噴射ノズルは、噴孔入口にテーパ部を備えるとともに、噴孔の内壁に螺旋溝を備える。
噴孔入口に設けたテーパ部によって、燃料が噴孔に流入する際の圧力損失が抑えられ、燃料がスムーズに噴孔内に流入し、結果的に噴孔内を流れる燃料の通過速度を高め、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができる。
また、噴孔の内壁に形成した螺旋溝によって、噴孔内の表面面積を大きくすることができ、噴孔を通過する燃料によって噴孔の内壁を冷やして、噴孔の内壁においてデポジットが生成される温度に達しない範囲を広く確保（例えば、噴孔入口から噴孔出口付近まで確保）することができ、噴孔内におけるデポジットの生成を抑えることができる。
さらに、噴孔の内壁に形成した螺旋溝によって、噴孔の内壁に燃料の流れによる剥離によってキャビテーションが生じる。このため、噴孔の内壁にデポジットが付着したとしても、キャビテーションがデポジットの剥離除去を行うため、噴孔の内壁にデポジットが堆積する不具合を回避することができる。
即ち、請求項１の手段を採用することで、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができるとともに、噴孔の内壁にデポジットが堆積し難い燃料噴射ノズルを提供することができる。
【０００９】
［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する燃料噴射ノズルは、螺旋溝の溝深さが１μｍ〜３μｍの範囲を満足するものである。
【００１０】
［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する燃料噴射ノズルにおける噴孔の内壁には、螺旋溝の他に、この螺旋溝に対して交差する第２螺旋溝が設けられる。
噴孔の内壁に、螺旋溝と第２螺旋溝を設けることで、噴孔を通過する燃料による噴孔の内壁の冷却効果およびキャビテーションの発生効果を高めることができる。この結果、噴孔の内壁の温度上昇が抑えられてデポジットの生成が抑えられるとともに、噴孔の内壁に付着したデポジットの剥離除去の効果が高められる。
【００１１】
［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する燃料噴射ノズルの噴孔入口のテーパ部の曲率半径Ｒは、噴孔径の半径をｒとした場合、Ｒ／２ｒ＝０．３〜０．５の範囲を満足する。
噴孔入口にＲ／２ｒが０．３以上の断面円弧状のテーパ部を設けることにより、燃料が噴孔に流入する際の圧力損失の発生を抑えることができ、燃料噴射ノズル内の燃料（具体的には、サック室内の燃料）がスムーズに噴孔内に流入し、その結果、噴孔内に流入する燃料の通過速度が高まり、噴射燃料を遠くへ飛ばすことができる。
また、Ｒ／２ｒを０．５以下に設けたことにより、テーパ部が無駄に大きくなるのを防ぎ、テーパ部を形成する際の加工時間を短縮することができる。
【００１２】
［請求項５の手段］
請求項５の手段を採用する燃料噴射ノズルの製造方法は、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体が加圧された状態で回転する渦巻室を用い、この渦巻室の中心部に設けたアウトレットを噴孔における噴孔出口に連通させて、アウトレットから旋回放射される研摩用流体を噴孔出口側から噴孔入口側に流して、噴孔入口にテーパ部を形成するとともに、噴孔の内壁に螺旋溝を形成するものである。
【００１３】
［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する燃料噴射ノズルの製造方法は、噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディの内部に挿入配置されるニードルとを用い、ノズルボディの中心軸に対して、ニードルの中心軸を偏心配置して、ノズルボディとニードルの間に偏心隙間を形成し、この偏心隙間に、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を加圧した状態で供給して、噴孔に通じるノズルボディ内のサック室に研摩用流体の旋回流を生じさせて、この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、噴孔入口にテーパ部を形成するとともに、噴孔の内壁に螺旋溝を形成するものである。
【００１４】
［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する燃料噴射ノズルの製造方法は、噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディ内に挿入配置され、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を、噴孔に通じるノズルボディ内のサック室に加圧した状態で供給する砥粒供給ニードルとを用い、砥粒供給ニードルにおいて研摩用流体をサック室に導く砥粒供給孔の出口孔を、ノズルボディの中心軸に対して偏心開口させることで、サック室に研摩用流体の旋回流を生じさせて、この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、噴孔入口にテーパ部を形成するとともに、噴孔の内壁に螺旋溝を形成するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
最良の形態１の燃料噴射ノズルは、加圧された燃料の噴射を行なう噴孔を備える。
この噴孔の噴孔入口には、入口開口に向かって拡径する断面円弧状のテーパ部が設けられるとともに、噴孔の内壁には、溝深さが１μｍ〜３μｍの螺旋溝が設けられる。
【００１６】
最良の形態２の燃料噴射ノズルの製造方法は、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体が加圧された状態で回転する渦巻室を用いる。
そして、渦巻室の中心部に設けたアウトレットを、噴孔における噴孔出口に連通させて、旋回する研摩用流体を噴孔出口側から噴孔入口側に流すことで、噴孔入口にテーパ部が形成されるとともに、噴孔の内壁に螺旋溝が形成される。
【００１７】
最良の形態３の燃料噴射ノズルの製造方法は、噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディの内部に挿入配置されるニードルとを用いる。
そして、ノズルボディの中心軸に対して、ニードルの中心軸を偏心配置して、ノズルボディとニードルの間に偏心隙間を形成し、この偏心隙間に、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を加圧した状態で供給して、噴孔に通じるノズルボディ内のサック室に研摩用流体の旋回流を生じさせる。この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流すことで、噴孔入口にテーパ部が形成されるとともに、噴孔の内壁に螺旋溝が形成される。
【００１８】
最良の形態４の燃料噴射ノズルの製造方法は、噴孔が形成されるノズルボディと、このノズルボディ内に挿入配置され、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を、噴孔に通じるノズルボディ内のサック室に加圧した状態で供給する砥粒供給ニードルとを用いる。
そして、砥粒供給ニードルにおいて研摩用流体をサック室に導く砥粒供給孔の出口孔を、ノズルボディの中心軸に対して偏心開口させることで、サック室に研摩用流体の旋回流を生じさせる。この旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流すことで、噴孔入口にテーパ部が形成されるとともに、噴孔の内壁に螺旋溝が形成される。
【実施例１】
【００１９】
実施例１を、図１〜図６を参照して説明する。
この実施例１では、先ず図６を参照して「燃料噴射ノズルの概略構成」を説明し、その後で図１〜図５を参照して「実施例１の特徴」を説明する。
〔燃料噴射ノズルの概略構成〕
実施例１の燃料噴射ノズルは、ディーゼルエンジンの気筒内に高圧燃料を噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）の構成部品であり、ノズルボディ１と、ニードル２とで構成され、図示しないノズルホルダ（燃料噴射弁のロアボディ）に締結された状態でエンジンに取り付けられる。
【００２０】
（ノズルボディ１の説明）
ノズルボディ１には、ニードル２を嵌挿するガイド孔３と、このガイド孔３の途中に設けられる燃料溜４と、この燃料溜４に通じる燃料導入路５と、高圧燃料を噴射するための複数の噴孔６とが形成されている。
ガイド孔３は、ノズルボディ１の上端面からノズルボディ１の下端部まで一定の内径で穿設され、ノズルボディ１の上端面に開口する開口周縁部に面取りが施されている。このガイド孔３の下端部には、円錐状の弁座８が形成されており、その弁座８の下流側に複数の噴孔６が穿設されている。
【００２１】
燃料溜４は、ガイド孔３の内径を全周に亘って拡大して形成され、ガイド孔３に嵌挿されるニードル２の外周に環状の空間を形成している。以下、この燃料溜４より上側のガイド孔３を摺動孔９と称す。
燃料導入路５は、ノズルホルダに供給された高圧燃料を燃料溜４へ導く通路であり、ノズルボディ１の上端面から燃料溜４まで穿設されている。
ノズルボディ１の下端には、下方に突出した頂部（円頂部、円錐頂部等）１１が形成されており、その頂部１１の内側には、サック室（サックボリューム）１２が形成されている。
【００２２】
各噴孔６は、頂部１１の内外を貫通して設けられている。具体的に、各噴孔６は、頂部１１の内壁面（サック室１２内）から外壁面（エンジンの燃焼室内に露出する面）まで斜めに貫通して形成されている。
なお、噴孔６の詳細は後述する。
【００２３】
（ニードル２の説明）
ニードル２は、ノズルボディ１の摺動孔９に微小クリアランスを介して摺動自在に支持される摺動軸部１４と、この摺動軸部１４の下部に形成される受圧面１５と、この受圧面１５より下方へ伸びる小径軸状のシャフト１６と、ガイド孔３の下端部に形成された弁座８に着座および離脱して噴孔６を開閉する円錐形状の弁部１７とから構成され、摺動軸部１４が燃料溜４と低圧側（ニードル２の上部）との間をシールしながらガイド孔３の内部で軸方向へ往復動可能に設けられている。
【００２４】
受圧面１５は、摺動軸部１４の下端からテーパ状に縮径して設けられ、燃料溜４に面して配置される。
シャフト１６は、摺動軸部１４より外径が小さく、燃料溜４より下側のガイド孔３に挿通され、ガイド孔３との間に燃料通路１８を形成する。
【００２５】
ニードル２の先端の弁部１７は、テーパ角の異なる複数の円錐を組み合わせて構成された複数段の円錐であり、その境界部にシート線１９が形成されている。シート線１９より上側の広がり角度は、弁座８の広がり角度より小さいものであり、シート線１９より下側の広がり角度は、弁座８の広がり角度より大きいものである。
弁部１７が弁座８に着座する際は、弁部１７のシート線１９が弁座８に当接して燃料通路１８と噴孔６との連通を遮断し、弁部１７が弁座８から離座する際は、弁部１７のシート線１９が弁座８から離れて、燃料通路１８と噴孔６とが連通され、高圧燃料が各噴孔６から噴射される。
【００２６】
（燃料噴射ノズルの作動説明）
図示しない燃料蓄圧手段（高圧ポンプで加圧された加圧燃料を蓄えるコモンレール等）より供給された高圧燃料が燃料導入路５を介して燃料溜４に蓄えられる。
図示しないアクチュエータ（電磁弁あるいはピエゾアクチュエータ等）の作動によって、ニードル２の下向きの力（閉弁力）が弱まり、燃料溜４の燃料圧力によって受圧面１５に加わる上向きの力（開弁力）が閉弁圧力よりも相対的に大きくなると、ニードル２がリフトする。この結果、弁部１７のシート線１９が弁座８から離れて、燃料通路１８と各噴孔６とが連通され、高圧燃料が各噴孔６から燃焼室内に噴射される。
【００２７】
図示しないアクチュエータの作動が停止されて、ニードル２の下向きの力（閉弁力）が強まり、燃料溜４の燃料圧力によって受圧面１５に加わる上向きの力（開弁力）が閉弁圧力よりも相対的に小さくなると、ニードル２が下降する。そして、弁部１７のシート線１９が弁座８に当接することで、燃料通路１８と噴孔６との連通が遮断され、各噴孔６からの燃料噴射が停止される。
【００２８】
〔実施例１の背景技術〕
直噴式のディーゼルエンジンでは、適切な燃焼を実行させて排気ガス中の有害成分の生成を抑えるために、燃料噴射ノズルから噴射される燃料の「微粒化」と「燃料噴霧を遠くへ飛ばす技術」とが重要な要素になっている。
噴射燃料を微粒化する技術として、コモンレールに蓄圧される燃料圧力（コモンレール圧力）を２００数十ＭＰａに高め、さらに噴孔径（噴孔６の直径）を１００μｍ程に小径化して、燃料噴霧を微粒化している。
【００２９】
一方、燃料噴霧を遠くへ飛ばす技術として、噴孔入口に上流側に向かって拡径するテーパ部を設けるとともに、噴孔６の内壁を流体研摩により平滑（鏡面）に加工して、燃料の流れを阻害しないようにして、燃料噴霧を遠くへ飛ばす技術が知られている。
しかし、流体研摩を用いて平滑化された噴孔６の内壁には、デポジットが堆積し易い不具合があった。
【００３０】
これに対し、流体研摩を用いていない噴孔６は、内壁が粗いために表面面積が大きく、噴孔６を通過する燃料が噴孔６の内壁を冷やしてデポジットの生成が抑えられるとともに、粗い内壁によって噴孔６を通過する燃料中にキャビテーションや乱流が生じ、内壁に生成されたデポジットを剥離して除去するため、噴孔６の内壁へのデポジットの堆積が防がれる。
しかし、流体研摩を用いていない噴孔６は、粗い内壁が燃料の流れを阻害するため、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことが困難であった。
【００３１】
即ち、従来の燃料噴射ノズルでは、燃料噴霧を遠くへ飛ばそうとすると噴孔６内にデポジットが堆積する不具合があり、噴孔６内のデポジットの堆積を抑えようとすると燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができない不具合があった。
【００３２】
〔実施例１の参考技術〕
ここで、噴孔６の形状に関する関連技術を説明する。
独国特許出願公開第１０１１６７１４号明細書には、噴孔６の途中を拡径して、噴孔６内に段差部を設ける技術が開示されている。
しかるに、この技術は、具体的な製造方法が記載されておらず、直径１００μｍ程の噴孔６の途中に段差部を加工するのは困難である。具体的に、機械加工により直径１００μｍ程の噴孔６の途中に段差部を加工するのはほぼ無理である。また、放電加工を用いたとしても、加工時間が長くなってしまう。さらに、一部だけ剥離乱流形成で段差部を形成しようとしても、他の噴孔６内が流体研摩により平滑に加工されて、デポジットが堆積し易くなってしまう。
【００３３】
また、特開平５−２７２４３３号公報には、噴孔６の内壁にシャープなエッジによる雌ネジを形成して、噴孔６を通過する燃料中にキャビテーションを生じさせる技術が開示されている。
しかるに、この技術の噴孔６は、雌ネジを形成することができる大きな直径の噴孔径であり、燃料の微粒化のための微細径の噴孔６（例えば直径１００μｍ程の噴孔）の内壁に雌ネジを形成することは困難である。
【００３４】
〔実施例１の特徴〕
実施例１の燃料噴射ノズルは、燃料を微粒化し、その燃料噴霧を遠くへ飛ばし、さらにデポジットの生成を防止するために、各噴孔６には以下の技術が用いられている。
噴孔径は上述したように１００μｍ程であり、噴孔入口には入口開口に向かって拡径するテーパ部２１が設けられ、噴孔６の内壁には螺旋溝２２が設けられている。
【００３５】
噴孔入口に設けられるテーパ部２１は、入口開口に向かって拡径する断面円弧状を呈するものであり、その断面円弧状の曲率半径Ｒは、噴孔径の半径をｒとした場合、
Ｒ／２ｒ＝０．３〜０．５
の範囲を満足するように設けられている。
即ち、噴孔径が１００μｍの場合、テーパ部２１の曲率半径Ｒは３０μｍ〜５０μｍの範囲に設けられている。
一方、噴孔６の内壁に形成される螺旋溝２２の溝の平均深さ（あるいは最大溝深さ）は２μｍ前後に設けられている。
【００３６】
次に、噴孔６内に上記螺旋溝２２を形成する燃料噴射ノズルの製造方法を説明する。
この実施例１の製造方法では、テーパ部２１および螺旋溝２２を形成する技術として、研摩用の砥粒が混入された研摩用流体が加圧された状態で回転する渦巻室（スワール・チャンバ）２３を用いる。
そして、渦巻室２３の中心部に設けたアウトレット２４を、噴孔６における噴孔出口に連通させて、アウトレット２４から旋回放射される研摩用流体を噴孔出口側から噴孔入口側に流して、テーパ部２１と螺旋溝２２を同時形成するものである。
【００３７】
この製造方法を用いることにより、噴孔入口に断面円弧状のテーパ部２１を形成することができるとともに、直径１００μｍ程の噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成することができる。
なお、複数の噴孔６のそれぞれに渦巻室２３のアウトレット２４を密着させて、複数の噴孔６にテーパ部２１および螺旋溝２２を同時に形成しても良いし、各噴孔６毎に順次渦巻室２３のアウトレット２４を密着させて、各噴孔６にテーパ部２１および螺旋溝２２を順次形成しても良い。ここで、加工対象でない噴孔６は、噴孔出口を閉塞しておき、加工対象でない噴孔６内に研摩用流体が通過するのを防ぐものである。
【００３８】
次に、渦巻室２３を図２〜図４を参照して説明する。
渦巻室２３は、図２に示すように略円筒状の容器形状を呈する。渦巻室２３の接線方向には、加圧された研摩用流体の供給を受けるインレット２５が１つまたは複数（図２では４つ）設けられる。また、渦巻室２３の一方の中心部には、渦巻室２３の内部において回転した研摩用流体の一部を放射するアウトレット２４が形成されている。このアウトレット２４は、噴孔６内に螺旋溝２２を形成する際に噴孔出口に密着して連通するものであり、アウトレット２４が噴孔出口に連通する状態ではアウトレット２４の実質径が噴孔径となる。
【００３９】
渦巻室２３は、インレット２５から加圧された研摩用流体の供給を受けることで、渦巻室２３の内部において研摩用流体が回転する。渦巻室２３の内部において回転する研摩用流体は、流速を増しながら中心側に向かう。そして、中心側において流速を増して旋回する研摩用流体の一部がアウトレット２４から旋回流を保ったまま、内部が中空の状態で放射される。
ここで、渦巻室２３が単独で設けられた場合（渦巻室２３と噴孔６とが分離している状態）、アウトレット２４から放射される中空旋回流は、図３に示すような放射角αを成す。
この放射角αは、噴孔６内に形成される螺旋溝２２の進み角（螺旋溝角）に対応するものであり、放射角αと螺旋溝角との関係は、
螺旋溝角＝９０°−α／２
の関係で示される。
【００４０】
放射角αは、インレット２５の等価径ｄと、アウトレット２４の半径（実質的に噴孔６の半径）ｒとの比で一義的に決まるものであり、図４に示す関係となる。
即ち、インレット２５の等価径ｄを変化させることで、放射角αを任意に設定することができる。
なお、図４におけるインレット２５の等価径ｄは、インレット２５の数が１つの場合であり、インレット２５が２つの場合は、それぞれのインレットの等価径をｄ０とした場合、
ｄ＝√（２×ｄ０）
の関係である。ここで、上記式中の（カッコ）内は、ルート内にかかるものである。
上述したように、放射角αは螺旋溝角に対応するものであり、インレット２５の等価径ｄを変化させて、放射角αをコントロールすることで、噴孔６内に形成される螺旋溝角をコントロールすることができる。即ち、インレット２５の等価径ｄをコントロールすることで、螺旋溝角を任意な値に設定することができる。
【００４１】
一方、渦巻室２３のアウトレット２４から放射された中空旋回流の研摩用流体は、旋回流を保ったままの状態で噴孔入口からサック室１２の内部に排出される。噴孔入口においても研摩用流体は旋回流を保っているため、この旋回する研摩用流体によって噴孔入口が面取りされ、噴孔入口にテーパ部２１が形成される。
即ち、噴孔６を通過する研摩用流体の旋回流によって、テーパ部２１と螺旋溝２２とが同時に形成される。
【００４２】
なお、渦巻室２３を用いて噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成する時間（噴孔６内に研摩用流体を流す時間）は、研摩用流体によって噴孔入口が面取りされて形成されるテーパ部２１の曲率半径Ｒが、
Ｒ／２ｒ＝０．３〜０．５
の範囲となる時間に設定されるものである。
また、この実施例で用いられる研摩用流体は、低粘度オイル中に、研摩用の砥粒（細かく硬い粒）を混入したものであり、研摩用の砥粒の粒径は、旋回流によって形成される螺旋溝２２の溝深さが２μｍ前後となる粒径を選択するものである。
【００４３】
（実施例１の効果）
実施例１では、上述したように、低粘度オイル中に研摩用の砥粒を混入した研摩用流体を旋回流として噴孔出口から噴孔入口に向けて流して、
噴孔入口に曲率半径Ｒが、
Ｒ／２ｒ＝０．３〜０．５
の範囲を満足するテーパ部２１を設けるとともに、直径１００μｍ程の噴孔６の内壁に溝深さが２μｍ前後の螺旋溝２２を設けている。
【００４４】
噴孔入口に設けたテーパ部２１によって、燃料が噴孔６に流入する際の圧力損失が抑えられ、サック室１２内に供給された高圧燃料がスムーズに噴孔６内に流入し、結果的に噴孔６内を流れる燃料の通過速度が高まり、燃料噴霧を遠くへ飛ばすことができる。
【００４５】
また、噴孔６の内壁に形成された螺旋溝２２により、噴孔６内の表面面積を大きくすることができ、噴孔６を通過する燃料によって噴孔６の内壁を冷やして、噴孔６の内壁の温度がデポジットの生成温度に達するのを防ぐことができる。
具体的に、噴孔６は気筒内の燃焼により加熱されるが、螺旋溝２２による表面面積の増大によって噴孔６の内壁が通過する燃料によって冷やされ、図５の実線Ａに示すように、噴孔入口から噴孔出口付近に至る広い範囲において噴孔６の内壁温度をデポジットが生成される温度以下に抑えることができる。即ち、噴孔入口から噴孔出口付近に至る広い範囲においてデポジットの生成を抑えることができ、噴孔６の内壁にデポジットが堆積する不具合を回避できる。なお、噴孔出口付近は、燃焼熱により急激に加熱されてデポジットが生成される温度に達してしまう。しかるに、噴孔出口付近では、燃料が急激に加熱されることでキャビテーションが発生し、噴孔出口付近に生成されたデポジットをキャビテーションが剥離して除去することができる。
【００４６】
さらに、噴孔６の内壁に形成した螺旋溝２２によって、噴孔６の内壁に燃料の流れによる剥離が生じ、噴孔６内を流れる燃料中にキャビテーションが生じる。このため、噴孔６の内壁にデポジットが付着したとしても、螺旋溝２２により生成されたキャビテーションがデポジットの剥離除去を行うため、噴孔６の内壁にデポジットが堆積する不具合を回避することができる。
即ち、この実施例１の燃料噴射ノズルを採用する燃料噴射弁（インジェクタ）は、噴孔入口にテーパ部２１を設けるとともに、噴孔６の内壁に螺旋溝２２を設けることで、燃料噴霧を遠くへ飛ばし、且つ噴孔６の内壁にデポジットが堆積する不具合を回避することができる。
【実施例２】
【００４７】
実施例２を、図７を参照して説明する。なお、以下の実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２は、噴孔６の内壁に、実施例１で示した螺旋溝２２と、この螺旋溝２２に対して交差する第２螺旋溝２６とを設けたものである。
【００４８】
この実施例２における燃料噴射ノズルの製造方法は、先ず実施例１で示した技術で、噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成する。
次に、螺旋溝２２が形成された噴孔出口に、実施例１とは研摩用流体が逆転して旋回する第２渦巻室２７のアウトレット２４を密着させ、アウトレット２４から旋回放射される研摩用流体を噴孔出口側から噴孔入口側に流して、噴孔６の内壁に第２螺旋溝２６を形成するものである。
なお、第２螺旋溝２６における螺旋溝角は、実施例１と同様、第２渦巻室２７のアウトレット２４から放射される研摩用流体の放射角α’の調整（即ち、第２渦巻室２７におけるインレット２５の等価径ｄの調整）によって任意に設定されるものである。
【００４９】
この実施例２の燃料噴射ノズルは、噴孔６の内壁に、螺旋溝２２と第２螺旋溝２６を設けたことで、噴孔６を通過する燃料による噴孔６の内壁の冷却効果を高めることができるとともに、噴孔６の内壁におけるキャビテーションの発生効果を高めることができる。この結果、噴孔６の内壁の温度上昇が抑えられてデポジットの生成が抑えられるとともに、噴孔６の内壁に付着したデポジットの剥離除去の効果を高めることができる。
【実施例３】
【００５０】
実施例３を、図８を参照して説明する。
上記の実施例１、２では、渦巻室２３を用いて研摩用流体の旋回流を、噴孔出口から噴孔入口に向けて流すことで、噴孔入口にテーパ部２１を形成し、噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成する例を示した。
これに対し、この実施例３（および後述する実施例４）は、サック室１２の内部に研摩用流体の旋回流を生じさせて、サック室１２の内部で生じる研摩用流体の旋回流を、噴孔入口から噴孔出口に向けて流すことで、噴孔入口にテーパ部２１を形成し、噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成するものである。
【００５１】
この実施例３における燃料噴射ノズルの製造方法は、図８に示すように、ノズルボディ１の中心軸に対して、ニードル２の中心軸を偏心配置することで、ノズルボディ１とニードル２の間に偏心隙間を形成し、この偏心隙間に研摩用の砥粒が混入された研摩用流体を加圧した状態で供給して、サック室１２の内部に研摩用流体の旋回流を生じさせる。そして、サック室１２内の旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、噴孔入口にテーパ部２１を形成するとともに、研摩用流体の旋回流によって噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成するものである。
【００５２】
ここで、ノズルボディ１に対するニードル２の変位量、および加工対象の噴孔６に対するニードル２の偏心位置（偏心方向）を調整することで、噴孔入口に流入する研摩用流体の旋回角度を調整することができる。即ち、ノズルボディ１に対するニードル２の変位量、および加工対象の噴孔６に対するニードル２の偏心位置（偏心方向）を調整することで、噴孔６の内壁に形成される螺旋溝２２の螺旋溝角を任意に設定することができる。
【００５３】
一方、この実施例３の製造方法では、加工対象でない噴孔６内に研摩用流体が通過するのを防ぐように、噴孔出口が閉塞されるように設けられている。そして、複数の噴孔６に順次螺旋溝２２を形成する際は、ノズルボディ１に対するニードル２の偏心位置を３６０°順次回転させるとともに、加工対象となる噴孔６のみに研摩用流体が流れるように、加工対象となる噴孔出口を順次開いて、全ての噴孔６に螺旋溝２２を形成するものである。なお、図８に示すように、１８０°対向した位置にある２つの噴孔６に同時に旋回する研摩用流体を流して、２つの噴孔６に対して同時に螺旋溝２２を形成するようにしても良い。
【００５４】
また、螺旋溝２２を形成した後、ノズルボディ１に対するニードル２の変位量、および加工対象の噴孔６に対するニードル２の偏心位置（偏心方向）を変更し、サック室１２内に螺旋溝２２を形成した際とは逆回転の旋回流を生じさせて、第２螺旋溝２６を追加形成しても良い。
【実施例４】
【００５５】
実施例４を、図９を参照して説明する。
上記の実施例３では、ニードル２を偏心させることでサック室１２に研摩用流体の旋回流を生じさせる例を示した。
これに対し、この実施例４は、ニードル２に類似した砥粒供給ニードル２８を用いてサック室１２に研摩用流体の旋回流を生じさせるものである。
【００５６】
砥粒供給ニードル２８は、図９に示すように、ノズルボディ１内に挿入されて砥粒供給ニードル２８の弁部１７がノズルボディ１の弁座８に着座した状態で用いられる。この砥粒供給ニードル２８の内部には、加圧された研摩用流体をサック室１２に供給する砥粒供給孔２９が形成されている。この砥粒供給孔２９からサック室１２に研摩用流体を吐出する出口孔３０は、ノズルボディ１の中心軸に対して偏心して開口する。
この実施例４の製造方法は、砥粒供給孔２９の内部に砥粒が混入された研摩用流体を加圧した状態で供給することで、サック室１２の内部に研摩用流体の旋回流を生じさせる。そして、サック室１２内の旋回流を噴孔入口側から噴孔出口側に流して、噴孔入口にテーパ部２１を形成するとともに、研摩用流体の旋回流によって噴孔６の内壁に螺旋溝２２を形成するものである。
【００５７】
ここで、上記実施例３と同様、ノズルボディ１に対する出口孔３０の変位量、および加工対象の噴孔６に対する出口孔３０の偏心位置（偏心方向）を調整することで、噴孔入口に流入する研摩用流体の旋回角度を調整することができる。即ち、ノズルボディ１に対する出口孔３０の変位量、および加工対象の噴孔６に対する出口孔３０の偏心位置（偏心方向）を調整することで、噴孔６の内壁に形成される螺旋溝２２の螺旋溝角を任意に設定することができる。
【００５８】
なお、この実施例４においても、螺旋溝２２を形成した後、ノズルボディ１に対する出口孔３０の変位量、および加工対象の噴孔６に対する出口孔３０の偏心位置（偏心方向）を変更し、サック室１２内に螺旋溝２２を形成した際とは逆回転の旋回流を生じさせて、第２螺旋溝２６を追加形成しても良い。
【００５９】
〔変形例〕
上記の実施例では、ディーゼルエンジンに用いられる燃料噴射ノズルに本発明を適用する例を示したが、ガソリンエンジンなど他の内燃機関の燃料噴射ノズルに本発明を適用しても良い。
上記の実施例では、エンジンの気筒内に直接燃料を噴射する直噴式の燃料噴射ノズルに本発明を適用する例を示したが、気筒内に隣接する副室（スワール室等）や、気筒内に通じる吸気管（吸気ポート等）に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】燃料噴射ノズルの先端部分の断面図および噴孔の説明図である（実施例１）。
【図２】渦巻室の説明図である（実施例１）。
【図３】渦巻室から旋回放出される研摩用流体の放射角の説明図である（実施例１）。
【図４】噴孔径の半径ｒに対してインレットの等価径ｄを変化させた場合における放射角αを示すグラフである（実施例１）。
【図５】噴孔入口から噴孔出口の温度分布を説明するためのグラフである（実施例１）。
【図６】燃料噴射ノズルの断面図である（実施例１）。
【図７】燃料噴射ノズルの先端部分の断面図および噴孔の説明図である（実施例２）。
【図８】燃料噴射ノズルの先端部分の断面図である（実施例３）。
【図９】燃料噴射ノズルの先端部分の断面図である（実施例４）。
【符号の説明】
【００６１】
１  ノズルボディ
２  ニードル
６  噴孔
１２  サック室
２１  テーパ部
２２  螺旋溝
２３  渦巻室
２４  アウトレット
２５  インレット
２６  第２螺旋溝
２８  砥粒供給ニードル
２９  砥粒供給孔
３０  出口孔
【図１】
2010048237.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010048237.tif 000005
【図４】
2010048237.tif 000006
【図５】
2010048237.tif 000007
【図６】
2010048237.tif 000008
【図７】
2010048237.tif 000009
【図８】
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【図９】
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