(57)【要約】      （修正有）【課題】サック室の容量低減と噴霧貫徹力の向上とを両立することができる燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】燃料噴射ノズル１によれば、ノズルボディの内壁における噴孔１１、および内壁における噴孔１１の開口１１ａとシート位置１０との間に突出部１２が設けられ、突出部１２はノズルボディの内周側に突出している。これにより、突出部１２の体積分だけサック室２１の容量を減らすことができるとともに、突出部１２の存在によってサック室２１での渦流の発生を抑えて、噴霧貫徹力を高めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のノズルボディ（３）と、このノズルボディ（３）の内周に軸方向に移動可能となるように収納されるニードル（２）とを備え、前記ニードル（２）が前記ノズルボディ（３）の内周で軸方向に移動することで燃料の噴射を開始または停止する燃料噴射ノズル（１）において、
前記ノズルボディ（３）の内壁の一部であり、前記ニードル（２）の軸方向の先端近傍に設けられたシート部（１３）が離着するシート位置（１０）と、
前記シート位置（１０）よりも軸方向の先端側で前記ノズルボディ（３）の内壁に開口し、前記シート部（１３）が前記シート位置（１０）から離座することで前記ノズルボディ（３）の内周から外部に燃料を導く噴孔（１１）と、
前記内壁における前記噴孔（１１）の開口（１１ａ）と前記シート位置（１０）との間に設けられ、前記ノズルボディ（３）の内周側に突出する突出部（１２）とを備えることを特徴とする燃料噴射ノズル（１）。
【請求項２】
請求項１に記載した燃料噴射ノズル（１）において、
前記突出部（１２）は、全周で内周側に突出して、または部分的に内周側に突出して前記ノズルボディ（３）の軸（β）を包囲しており、
前記突出部（１２）により包囲された領域、または前記突出部（１２）と前記内壁とにより包囲された領域の面積（Ｓ）、前記噴孔（１１）の断面積の内、前記噴孔（１１）の軸（γ）に垂直な断面の面積（ｓ）、および、前記噴孔（１１）の本数（ｎ）の間に、不等式：Ｓ＞ｎ×ｓの関係が成り立つことを特徴とする燃料噴射ノズル（１）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載した何れか１つの燃料噴射ノズル（１）において、
前記突出部（１２）は、前記ニードル（２）が軸（β）方向に移動しても接触しないように設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル（１）。
【請求項４】
請求項１から３に記載した何れか１つの燃料噴射ノズル（１）において、
前記ノズルボディ（３）の断面の内、前記噴孔（１１）の軸（γ）を含んで前記ノズルボディ（３）の軸方向に平行な特定断面において前記噴孔（１１）内と前記ノズルボディ（３）の断面とを画する２つの孔壁線（Ａ、Ｂ）の内、前記シート位置（１０）に近い方の孔壁線（Ａ）と前記特定断面における前記突出部（１２）の断面縁とが直接連続していることを特徴とする燃料噴射ノズル（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射ノズル（以下、略してノズルと呼ぶことがある。）に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば、内燃機関に燃料を噴射して供給する燃料噴射弁では、燃料を噴射するノズルと、このノズルを開弁駆動または閉弁駆動するアクチュエータとを備えるものが周知である。また、燃料噴射弁に用いられるノズル（燃料噴射ノズル）では、円筒状のノズルボディと、ノズルボディの内周に軸方向に移動可能となるように収容されるニードルとを備えるものが公知である。そして、このノズルは、ニードルがノズルボディの内周で軸方向に移動することで燃料の噴射を開始または停止する。
【０００３】
つまり、ノズルボディの内壁には、ニードルの軸方向の先端近傍に設けられたシート部が離着するシート位置が設けられ、さらに、シート位置よりも軸方向の先端側の内壁には、燃料の噴孔が複数開口している。そして、シート部がシート位置から離座することで、噴孔を通じてノズルボディの内周から外部に燃料が導かれて噴射される。
【０００４】
また、燃料噴射ノズルでは、噴射された燃料の噴霧が空間を貫徹する能力（以下、噴霧貫徹力と呼ぶ。）が同一噴射時に個々の噴孔管で変動せず、さらに、同一噴孔でも、同一噴射条件が現れるたびに経時的に変動しないことが理想的とされている。そこで、ノズルボディの内周において、シート位置よりも軸方向の先端側に適切な容量を形成する空間としてサック室を設け、噴孔をサック室に開口させている。これにより、燃料は、シート部とシート位置との間を通ってサック室に流入した後、噴孔から噴射される。
【０００５】
ところで、ノズルの閉弁後にサック室および噴孔に残った燃料は未燃ガス（ＨＣ）の発生源となり得るため、サック室の容量はできるだけ小さい方が好ましい。そこで、ノズルの閉弁時にニードルの先端部がサック室に大きく突出することができる様にすることで、ノズル閉弁時のサック室の容量低減を意図した構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
しかし、ノズルの開弁によりニードルの先端部がサック室から後退すると、シート部シート位置との間を通過してサック室に流入した燃料は渦流を形成し、噴孔への流入が阻害される。このため、噴霧貫徹力が低下すると考えられており、サック室容量低減と噴霧貫徹力の向上とは背反する。
そこで、サック室の容量低減と噴霧貫徹力の向上とを両立することができる構造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平３−１１７６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射ノズルにおいて、サック室の容量低減と噴霧貫徹力の向上とを両立することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の第１発明によれば、燃料噴射ノズルは、円筒状のノズルボディと、このノズルボディの内周に軸方向に移動可能となるように収納されるニードルとを備え、ニードルがノズルボディの内周で軸方向に移動することで燃料の噴射を開始または停止する。そして、燃料噴射ノズルは、以下のシート位置、噴孔、および突出部とを備える。
【００１０】
まず、シート位置は、ニードルの軸方向の先端近傍に設けられたシート部が離着する部分であり、ノズルボディの内壁の一部として設けられている。また、噴孔は、シート部がシート位置から離座することでノズルボディの内周から外部に燃料を導くものであり、シート位置よりも軸方向の先端側でノズルボディの内壁に開口している。また、突出部は内壁における噴孔の開口とシート位置との間に設けられており、ノズルボディの内周側に突出している。
【００１１】
これにより、突出部の体積分だけサック室の容量を減らすことができる。また、突出部の存在によってサック室での渦流の発生を抑えて、噴霧貫徹力を高めることができる。
このため、燃料噴射ノズルにおいて、サック室の容量低減と噴霧貫徹力の向上とを両立することができる。
【００１２】
本願の第２発明によれば、突出部は、全周で内周側に突出して、または部分的に内周側に突出してノズルボディの軸を包囲しており、突出部により包囲された領域、または突出部と内壁とにより包囲された領域の面積（Ｓ）、噴孔の断面積の内、噴孔の軸に垂直な断面の面積（ｓ）、および、噴孔の本数（ｎ）の間に、不等式：Ｓ＞ｎ×ｓの関係が成り立っている。
これにより、ニードルが突出部の内周から軸方向後端側に後退したときに、突出部の内周が燃料の流れに対して絞りになる状態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】燃料噴射ノズルの全体を示す断面図である（実施例１）。
【図２】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（実施例１）。
【図３】燃料噴射ノズルのＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である（実施例１）。
【図４】環状体の形状を示す断面図である（実施例２）。
【図５】環状体の形状を示す断面図である（実施例３）。
【図６】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（実施例４）。
【図７】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（実施例５）。
【図８】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（変形例）。
【図９】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（変形例）。
【図１０】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（変形例）。
【図１１】燃料噴射ノズルの要部を示す特定断面における部分断面図である（変形例）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００１５】
〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射ノズル１（以下、ノズル１と呼ぶ。）の構成を、図面を用いて説明する。
ノズル１は、開弁して燃料を噴射するものであり、ノズル１を開弁駆動または閉弁駆動するアクチュエータ（図示せず。）とともに燃料噴射弁を構成する。そして、燃料噴射弁は、例えば、内燃機関（図示せず。）に搭載され、１００ＭＰａを超える高圧の燃料を気筒内に直接噴射するために用いられる。
【００１６】
なお、アクチュエータは、例えば、ノズル１の弁体（後記するニードル２）に作用する背圧を増減して弁体を駆動するものであり、コイル（図示せず。）への通電により発生する磁気力を利用して背圧室（図示せず。）を開閉することで背圧を増減する。
そして、燃料噴射弁は、例えば、燃料を高圧化して吐出する燃料供給ポンプ（図示せず。）、および、燃料供給ポンプから吐出された燃料を高圧状態で蓄圧する蓄圧容器（図示せず。）とともに蓄圧式の燃料供給装置を構成し、蓄圧容器から高圧の燃料を分配されて気筒内に噴射する。
【００１７】
ノズル１は、図１に示すように、円筒状のノズルボディ３と、ノズルボディ３の内周に軸方向に移動可能となるように収容される弁体としてのニードル２とを備える。そして、ノズル１は、ニードル２がノズルボディ３の内周で軸方向に移動することで燃料の噴射を開始または停止する。
【００１８】
ここで、ニードル２は、ノズルボディ３により軸方向に摺動自在に支持される摺動軸部２ａ、および、実質的に弁部として機能する円錐状の先端部２ｂを有し、摺動軸部２ａと先端部２ｂとの間は軸方向に長い円柱部２ｃをなす。
ノズルボディ３の内周は、軸方向に長い円筒状をなし先端が閉じられている。また、ノズルボディ３の内周の一部は、局部的に径方向に拡大され、噴射すべき燃料が一時的に溜まる燃料溜まり４をなす。
【００１９】
そして、ノズルボディ３の内周の内、燃料溜まり４の軸方向後端側の領域は、摺動軸部２ａを摺動自在に支持するための摺動孔５をなし、燃料溜まり４の軸方向先端側の領域は、先端部２ｂおよび円柱部２ｃを収容して円環筒状の燃料通路６を形成する。なお、ノズルボディ３には、蓄圧容器から受け入れた燃料を燃料溜まり４に導くための燃料通路７が、別途、燃料溜まり４に接続している。
【００２０】
以下、ノズル１の特徴的な構成を、図２および図３を用いて説明する。
ノズル１は、特徴的な構成として次のようなシート位置１０、噴孔１１および突出部１２を備える。
【００２１】
まず、シート位置１０は、ノズルボディ３の先端近傍の内壁の一部であり、先端部２ｂに設けられたシート部１３が離着する。
ここで、先端部２ｂの外周面は、例えば、３つの異なる円錐面１４ａ、１４ｂ、１４ｃが先端から軸方向後端側に同軸に連続するものであり、円錐面１４ａ〜１４ｃは、それぞれの母線とニードル２の軸αとの間に形成される角度が先端側ほど大きくなっている。そして、円錐面１４ａ、１４ｂ同士の交線１５ａ、および円錐面１４ｂ、１４ｃ同士の交線１５ｂは軸αに垂直な円であり、交線１５ｂがシート部１３として機能し、シート位置１０は円形である。
【００２２】
また、噴孔１１は、シート位置１０よりも軸方向の先端側でノズルボディ３の内壁に開口し、シート部１３がシート位置１０から離座することでノズルボディ３の内周から外部に燃料を導く。つまり、シート部１３がシート位置１０から離座することで、シート部１３とシート位置１０との間に隙間が形成され、この隙間を通って燃料通路６から噴孔１１に燃料が導入されてノズルボディ３の外部に噴射される。
【００２３】
なお、噴孔１１は、ノズルボディ３の軸βの周囲に等角度間隔で放射状に複数本設けられており、それぞれの噴孔１１の軸γは軸βに交差する。また、噴孔１１は、ノズルボディ３を直線的に貫通し、外周側ほど軸方向先端側に傾斜している。
【００２４】
ここで、ノズルボディ３の先端近傍の内壁は、以下の円錐面１７、円筒面１８および半球面１９を有し、ノズルボディ３の内周先端を袋状に閉じている。
まず、円錐面１７は、軸βと同軸に設けられ、軸方向先端側ほど小径であって先端が円２０であり、シート位置１０は円錐面１７に設定される（以下、円錐面１７をシート面１７と呼ぶ。）。
【００２５】
また、円筒面１８は、軸βと同軸に設けられ、円２０と同径であって円２０から軸方向先端側に連続する。さらに半球面１９は、円筒面１８と同径であり、軸方向先端側に凸を形成するように円筒面１８に連続する。そして、噴孔１１の内壁における開口１１ａは、半球面１９に設けられている。また、シート位置１０よりも軸方向先端側の領域はサック室２１を形成し、噴孔１１は、半球面１９に開口１１ａを有することでサック室２１に開口する。
【００２６】
さらに、突出部１２は、内壁における噴孔１１の開口１１ａとシート位置１０との間に設けられており、ノズルボディ３の内周側に突出している。また、突出部１２は内周に貫通穴３１を有する環状体３２として設けられ、貫通穴３１は円形である。そして、環状体３２は、外周面が円筒面１８に圧接するようにノズルボディ３に圧入されている。ここで、ノズルボディ３の断面の内、軸γを含んでノズルボディ３の軸方向に平行な特定断面を考える。この特定断面において、突出部１２は、内周側ほどの軸方向の厚みが小さくなる等脚台形状に見える。
【００２７】
また、突出部１２により包囲された領域（つまり、貫通穴３１の内周）の面積Ｓは、噴孔１１の断面積との間に次の条件を満たすように設定されている。すなわち、噴孔１１の断面積の内、軸γに垂直な断面の面積をｓとし、噴孔１１の本数をｎとすれば、面積Ｓ、ｓ、および本数ｎの間に、不等式：Ｓ＞ｎ×ｓの関係が成り立つ。
【００２８】
また、特定断面において噴孔１１内とノズルボディ３の断面とを画する２つの孔壁線Ａ、Ｂの内、シート位置１０に近い方の孔壁線Ａと特定断面における突出部１２の断面縁とは直接連続している。より詳細に説明すると、突出部１２の断面縁の内、軸方向先端側の断面縁１２ａは、外周側ほど軸方向先端側に傾斜するテーパ状に設けられ、孔壁線Ａと１本の直線をなすように連続している。
【００２９】
〔実施例１の効果〕
実施例１のノズル１によれば、突出部１２の体積分だけサック室２１の容量を減らすことができる。また、突出部１２の存在によってサック室２１での渦流の発生を抑えて、噴霧貫徹力を高めることができる。
このため、ノズル１において、サック室２１の容量低減と噴霧貫徹力の向上とを両立することができる。
【００３０】
ここで、噴霧貫徹力の向上に関して付言する。噴霧貫徹力の向上には、突出部１２の存在によって渦流の発生を抑えることとともに、以下のような剥離の発生位置の移動も寄与しているものと考えられる。
すなわち、ノズル１の開弁時に、シート位置１０とシート部１３との間を通った燃料の流れは、噴孔１１に流入するために、外周側を向くように旋回する必要がある。このため、突出部１２がない場合、開口１１ａ近傍の噴孔１１内で急激に流れが外周側を向くように旋回し、噴孔１１内で流れの剥離が発生する。そして、このような噴孔１１内での剥離は、噴霧貫徹力向上の妨げになっているものと考えられる。
【００３１】
これに対し、突出部１２を設けることで、流れが旋回する位置を噴孔１１外に移すことができる。このため、流れの剥離は噴孔１１外で発生するので、噴孔１１には、剥離により一旦乱れた流れが、再度、整った後に流入する。
以上により、突出部１２を設けて剥離の発生位置を噴孔１１外に移動することで、噴霧貫徹力を向上することができるものと考えられる。
なお、特定断面において、孔壁線Ａと断面縁１２ａとを、１本の直線をなすように連続させているので、より円滑に燃料をサック室２１から噴孔１１に導入することができる。
【００３２】
また、突出部１２により包囲された領域の面積Ｓ、噴孔１１の断面積の内、軸γに垂直な断面の面積ｓ、および、噴孔１１の本数ｎの間に、不等式：Ｓ＞ｎ×ｓの関係が成り立っている。
これにより、ニードル２が貫通穴３１から軸方向後端側に後退したときに、貫通穴３１が燃料の流れに対して絞りになる状態を回避することができる。
【００３３】
〔実施例２〕
実施例２のノズル１によれば、図４に示すように、環状体３２の内周側に切欠き部３３が設けられている。ここで、切欠き部３３は、軸βに垂直な断面でノズルボディ３および環状体３２を見たときに、周方向に隣り合う噴孔１１間に設定され、周方向に関して噴孔１１にオーバーラップしない。
これにより、サック室２１の容量低減と噴霧貫徹力向上との両立効果を保ちながら、切貫通穴３１を大きくして面積Ｓを拡大することができる。
【００３４】
〔実施例３〕
実施例３のノズル１によれば、図５に示すように、環状体３２は、一部が切断除去されて合口３４が形成され、Ｃ字型を呈する。ここで、合口３４は、軸βに垂直な断面でノズルボディ３および環状体３２を見たときに、周方向に隣り合う噴孔１１間に設定され、周方向に関して噴孔１１にオーバーラップしない。
これにより、実施例２と同様の作用効果を得ることができる。また、環状体３２をノズルボディ３に圧入しやすくなる。
【００３５】
〔実施例４〕
実施例６のノズル１によれば、図６に示すように、特定断面において、突出部１２の断面縁の内、軸方向後端側の断面縁１２ｂは、滑らかな曲線であって軸方向先端側に凸を形成し、シート面１７と滑らかに接続している。また、断面縁１２ａ、１２ｂは、内周側に凸を形成する滑らかな曲線によって接続している。
これにより、断面縁１２ｂ上を内周側に向かう流れが旋回して外周側を向く際の剥離を抑制することができる。
【００３６】
〔実施例５〕
実施例５のノズル１によれば、図７に示すように、半球面１９と略同一形状の半球部材３５を備える。半球部材３５は、環状体３２に替わって突出部１２として機能する部材であり、ノズルボディ３に圧入されて半球面１９に圧接している。半球部材３５には、軸方向後端側に開く凹部３６が穿設されており、凹部３６は、連通孔３７により噴孔１１と連通している。ここで、連通孔３７は、噴孔１１と同軸かつ同径であり、噴孔１１と直線的に接続する。そして、半球部材３５において、連通孔３７の軸方向後端側の部分が突出部１２として機能する。
【００３７】
［変形例］
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
例えば、実施例１によれば、突出部１２は、特定断面における形状が等脚台形状を呈する環状体３２であったが、環状体３２の形状はこのような態様に限定されない。例えば、図８に示すように、特定断面における断面縁１２ｂが、シート面１７と１本の直線をなし連続するように環状体３２を設けてもよい。また、図９に示すように、特定断面における形状が内周側に凸を形成する略半楕円形状となるように設けてもよい。
【００３８】
また、図１０に示すように、断面縁１２ａの内周寄りの部分を軸方向先端側に膨出させてもよい。この場合、サック室２１における渦流の発生抑制効果を高めることができる。さらに、図１１に示すように、環状体３２を断面形状が円形であるＯリング状に設けてもよい。
また、実施例によれば、環状体３２等の突出部１２として機能する部材は、ノズルボディ３とは別部材として設けられていたが、環状体３２等とノズルボディ３とを一体に成型してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  ノズル（燃料噴射ノズル）  ２  ニードル  ３  ノズルボディ  １０  シート位置
１１  噴孔  １１ａ  開口  １２  突出部  １３  シート部  
【図１】
2014196684.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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