(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射する複数の噴孔（１４）が形成されたノズルボディ（３）と、
前記ノズルボディ（３）の内周に軸方向に移動可能となるように収容されるニードル（２）と、
前記ノズルボディ（３）の内壁の一部であって、前記ニードル（２）に設けられたシート部（１３）が離着するシート位置（１０）と、
前記ノズルボディ（３）の内周の内、前記シート位置よりも先端側の領域であり、前記噴孔（１４）の入口の開口（１７）が設けられるサック室（１２）とを備え、
前記シート部（１３）が前記シート位置（１０）から離座しているときに、前記サック室（１２）を形成する壁面に沿って燃料が前記開口（１７）に向かう燃料噴射ノズルにおいて、
前記サック室（１２）を形成する壁面を窪ませたり隆起させたりすることで設けられ、前記開口（１７）に向かう燃料を前記開口間の壁面（１７ａ）に沿わせた後に前記開口（１７）に流入させる迂回手段（２０）を備え、
前記迂回手段（２０）は、前記開口間を通るように軸方向に延びて設けられた溝（２２）であり、
さらに、前記迂回手段（２０）は、前記溝（２２）と前記開口（１７）との間を接続する連通路（２３）を有す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、
前記溝（２２）は、前記開口（１７）よりも先端側にまで延びていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【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】
ところで、燃料噴射ノズルでは、噴射された燃料の噴霧がより遠くまで到達することにより空気との混合が促進されてスモークの低減に有効であると考えられ、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する場合に、特に有効であると考えられている。そして、噴霧が空間を貫徹する能力（以下、噴霧貫徹力と呼ぶ。）を高めるのに有効な手段として、噴孔入口での燃料の圧力損失を低減することがある。
【０００５】
一方、未燃ＨＣの排出量低減を目的としてサック室の容積を低減させるためにサック室を形成するノズルボディの内壁面をノズルボディの軸方向に対して傾斜させる技術（サック室のテーパ化）がある（特許文献１参照）。この場合、燃料流入角が小さくなり、噴孔の入口で燃料流れの剥離が生じて、圧力損失が増加する。
ここで、燃料流入角とは、ノズルボディの内壁面に沿って燃料が流れて噴孔の入口開口から流入する経路において、燃料流れが沿う内壁面と噴孔の流路軸とのなす角度である。
【０００６】
また、サック室を形成するノズルボディの内壁面がテーパ面であるか否かに関わらず、噴射角を大きくしたい場合にも、やはり、燃料流入角が小さくなり、噴孔内の入口近傍で燃料流れの剥離が生じて、圧力損失が増加する（特許文献２参照）。
すなわち、サック室のテーパ化、もしくは、サック室の形状に関わらず噴射角の増大化の背反として、圧力損失の増大により、噴霧貫徹力の低下が生じる。このため、噴霧貫徹力を向上させようとすると噴射角を自由に設定することが困難であった。
【０００７】
なお、特許文献３には、シート位置よりも上流側のノズルボディの内壁面に突起を設けて、ニードルの小リフト時にそれぞれ噴孔への燃料の流れを偏向させる旨が記載されている。しかし、大リフト時には、従来どおりの燃料流れに沿って燃料が噴孔の入口開口に流入しており（引用文献３の図９参照）、燃料流入角が小さく、圧力損失が大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５９−１３９５７８号公報
【特許文献２】特開平３−７８５６２号公報
【特許文献３】特開平５−９９０９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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、噴孔入口での燃料の圧力損失を低減して、噴霧貫徹力を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、燃料を噴射する複数の噴孔が形成されたノズルボディと、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、ノズルボディの内壁の一部であって、ニードルに設けられたシート部が離着するシート位置と、ノズルボディの内周の内、シート位置よりも先端側の領域であり、噴孔の入口の開口が設けられるサック室とを備え、シート部がシート位置から離座しているときに、サック室を形成する壁面に沿って燃料が開口に向かう燃料噴射ノズルに関する。
【００１１】
燃料噴射ノズルは、サック室を形成する壁面を窪ませたり隆起させたりすることで設けられ、開口に向かう燃料を開口間の壁面に沿わせた後に開口に流入させる迂回手段を備える。
迂回手段は、開口間を通るように軸方向に延びて設けられた溝であり、さらに、迂回手段は、溝と開口との間を接続する連通路を有する。
【００１２】
これによれば、噴孔の入口開口の直上（後端側）の壁面に沿って開口へ直接流れ込む経路における燃料流入角が小さい場合でも、開口の側方や下方の壁面に沿って開口へ流れ込む経路（燃料流入角が大きくなる経路）へ燃料を積極的に迂回させることができる。
この結果、燃料流入角を緩やかにすることができるため、噴孔内の入口近傍での燃料流れの剥離を抑制することができる。この結果、圧力損失を低減できるので、噴霧貫徹力を向上させることができる。
【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部分断面図である（実施例１）。
【図３】図２のIII−III断面図である（実施例１）。
【図４】サック室の壁面の展開図である（実施例１）。
【図５】噴孔入口開口へ流入する燃料の流れを説明する説明図である（実施例１）。
【図６】噴孔入口開口へ流入する燃料の流れを説明する説明図である（実施例１）。
【図７】噴孔入口開口へ流入する燃料の流れを説明する説明図である（従来例）。
【図８】実施例１と従来例とで燃料流入角を比較した図である。
【図９】実施例１と従来例とで剥離領域の割合を比較した図である。
【図１０】燃料噴射ノズルの要部を示す部分断面図である（参考例１）。
【図１１】噴孔入口開口へ流入する燃料の流れを説明する説明図である（参考例１）。
【図１２】燃料噴射ノズルの要部を示す部分断面図である（実施例２）。
【図１３】燃料噴射ノズルの要部を示す部分断面図である（実施例３）。
【図１４】燃料噴射ノズルの要部を示す部分断面図である（実施例４）。
【図１５】燃料噴射ノズルの要部を示す部分断面図である（参考例２）。
【図１６】噴孔入口開口へ流入する燃料の流れを説明する説明図である（参考例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態を以下の実施例により詳細に説明する。
【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１〜図６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】
また、ノズル１は、以下に示すシート位置１０とサック室１２とを備える。
シート位置１０は、ノズルボディ３の内壁面の一部であり、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が離着する部分である。
【００２１】
ノズルボディ３の先端近傍の内壁面は、軸方向先端側ほど小径となる円錐面を有し、ノズルボディ３の内周先端を袋状に閉じている。シート位置１０はこの円錐面上に設けられている。
【００２２】
サック室１２は、シート位置１０よりも軸方向先端側の内周領域である。
サック室１２を形成するノズルボディ３には、ノズルボディ３の内外を貫通する噴孔１４が設けられている。サック室１２を形成するノズルボディ３の内壁面（以下、サック壁面１６と呼ぶ）はノズルボディ３の軸方向に対して傾斜したテーパ面となっている。サック壁面１６がテーパ面であるサック室１２の形状をテーパサック型という。
【００２３】
そして、サック壁面１６には、噴孔１４の入口側の開口１７が設けられている。
噴孔１４は、ノズルボディ３の周方向に複数個並んで設けられており、サック壁面１６には複数の開口１７が周方向に例えば等間隔に設けられている。
【００２４】
シート部１３がシート位置１０から離座すると、シート部１３とシート位置１０との間に隙間が形成され、この隙間からサック室１２へ燃料が流れ、燃料はサック壁面１６に沿って開口１７に向かい、開口１７から噴孔１４内に導入されて、ノズルボディ３の外部に噴射される。
【００２５】
〔本実施例の特徴〕
ノズル１は、サック壁面１６を窪ませたり隆起させたりすることで設けられ、開口１７に向かう燃料を開口間壁面１６ａに沿わせた後に開口１７に流入させる迂回手段２０を備える。なお、開口間壁面１６ａとは、サック壁面１６の内、周方向に並ぶ開口１７同士の間の壁面である。また、サック壁面１６の内、開口１７の上流側（後端側）の壁面を上方壁面１６ｂ、開口１７の下流側（先端側）の壁面を下方壁面１６ｃと呼ぶ。
すなわち、図４において、開口１７の上端１７ａを通る線Ｘよりも後端側が上方壁面１６ｂ、開口１７の下端１７ｂを通る線Ｙよりも先端側が下方壁面１６ｃであり、線Ｘと線Ｙとの間が開口間壁面１６ａである。
【００２６】
本実施例の迂回手段２０は、開口１７同士の間に設けられた軸方向に延びる溝２２、及び溝２２と開口１７との間を接続する連通路２３とからなっている。
【００２７】
溝２２は軸方向に延びており、開口１７同士の間を通るようにサック壁面１６上に形成されている。溝２２の上流端２２ａは、開口１７の上端１７ａよりも上流側（後端側）に位置している。なお、溝２２は上流端２２ａから下流に向かうにつれて溝深さが深くなるテーパ形状を有していてもよい。
【００２８】
そして、溝２２と開口１７とは周方向に延びる連通路２３によって連通している。連通路２３は、開口間壁面１６ａに環状に設けられた環状溝２４であって、この環状溝２４に開口１７及び溝２２がそれぞれ接続することで、開口１７と溝２２とが連通している。環状溝２４は、開口間壁面１６ａに形成され、全周に亘って一定の溝深さを有している。
【００２９】
〔本実施例の作用効果〕
本実施例の作用効果を図５〜図９を用いて説明する。
まず、従来例について、図７を用いて説明する。
従来例は本実施例とは異なり溝２２及び連通路２３が存在しない。このため、シート部１３がシート位置１０から離座しているとき、ほとんどの燃料は上方壁面１６ｂに沿って開口１７に向かい、開口１７から噴孔１４内に導入される。
【００３０】
ここで、燃料が最も多く流れる燃料流れにおける燃料流入角を代表の燃料流入角θｉｎとすると、従来例での燃料流入角θｉｎは、上方壁面１６ｂと噴孔１４の流路軸Ｆがなす角度となる。これによると、本実施例のようなテーパサック型で、燃料流入角θｉｎが鋭角になってしまう場合には、特に噴孔１４内の入口付近で燃料流れの剥離が生じやすくなる。
【００３１】
次に、本実施例について、図５及び６を用いて説明する。
本実施例では、シート部１３がシート位置１０から離座しているとき、燃料の多くが容積の大きい空間となる溝２２へ流れ込み、連通路２３を経由して、開口間壁面１６ａに沿って開口１７に向かい、開口１７から噴孔１４内に導入される。
すなわち、開口間壁面１６ａに沿う周方向の流れによって燃料が噴孔１４へ導入される。
【００３２】
このため、本実施例での燃料流入角θｉｎは、図６に示すように、ノズルボディ３を軸方向からみて、開口間壁面１６ａと流路軸Ｆとのなす角度となる。
これによれば、上方壁面１６ｂと噴孔１４の流路軸Ｆがなす角度が小さい場合でも、燃料を開口間壁面１６ａに沿わせた後に開口１７に流入させるように迂回させることで、燃料流入角θｉｎを緩やかにすることができる。このため、燃料流れの剥離が生じにくくなり、圧力損失を低減することができ、結果として、噴霧貫徹力を大きくして、スモーク排出量を低減できる。
【００３３】
なお、本実施例においても上方壁面１６ｂに沿って開口１７へ向かう流れは生じるが、燃料の多くは溝２２へ流れるため、溝２２を経由した燃料流れにおける燃料流入角が代表的な燃料流入角θｉｎとなる。
【００３４】
溝２２や連通路２３の流路断面積を大きくすればするほど、上方壁面１６ｂに沿って開口１７へ向かう流れの流量は少なくなり、貫徹力に影響する燃料流入角θｉｎは、溝２２を経由した燃料流れにおける燃料流入角がさらに支配的となる。
しかし、溝２２や連通路２３の流路断面積が小さい場合でも、従来例と比較すると、噴孔内での燃料流れの剥離が低減されるため、貫徹力は向上する。これは、溝２２が小さくても、燃料が溝に向かおうとする燃料流れが発生するため、燃料が開口間壁面１６ａ側へ向かおうとするためである。
【００３５】
図８は、従来例と本実施例とで燃料流入角θｉｎを比較した図である。
従来例では鋭角であったが、本実施例では鈍角となっている。
また、図９は、実施例１と従来例とで剥離領域の割合を比較した図である。
剥離領域の割合とは、剥離領域の流軸に沿った長さＬ／噴孔の長さＬｈである。本実施例のＬ／Ｌｈは、従来の半分にまで低減できている。
【００３６】
〔参考例１〕
参考例１のノズル１を実施例１とは異なる点を中心に図１０及び図１１を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本参考例では、連通路２３が存在しない。そして、溝２２が、開口１７よりも先端側にまで延びている。すなわち、溝２２の先端が、開口１７の先端位置よりも先端側に位置している。
【００３７】
これによれば、燃料は、溝２２によって開口間壁面１６ａに沿って流れた後に、下方壁面１６ｃへ至り、下方壁面１６ｃに沿って、開口１７へ向かう（図１０の矢印参照）。
このため、本参考例での燃料流入角θｉｎは、図１１に示すように、下方壁面１６ｃと流路軸Ｆとのなす角度となる。
【００３８】
これによれば、上方壁面１６ｂと噴孔１４の流路軸Ｆがなす角度が小さい場合でも、燃料を開口間壁面１６ａ及び下方壁面１６ｃに沿わせた後に開口１７に流入させるように迂回させることで、燃料流入角θｉｎを緩やかにすることができる。このため、燃料流れの剥離が生じにくくなり、圧力損失を低減することができる。
【００３９】
〔実施例２〕
実施例２のノズル１を実施例１とは異なる点を中心に図１２を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、実施例１において、溝２２が開口１７よりも先端側にまで延びている。すなわち、溝２２の先端が、開口１７の下端１７ｂよりも先端側に位置している。
そして、溝２２の先端よりも後端側で、連通路２３によって開口１７に接続されている。
【００４０】
これによれば、図５及び図６に示すような開口間壁面１６ａに沿う流れと、図１０及び図１１に示すような下方壁面に沿う流れの両方が生じる。
すなわち、燃料を開口間壁面１６ａ及び下方壁面１６ｃを沿うように迂回させることができる。
これによっても、実施例１と同様の作用効果を奏することできる。
【００４１】
〔実施例３〕
実施例３のノズル１を実施例１とは異なる点を中心に図１３を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例のノズル１は、サック室１２の形状が実施例１のものと異なる。
本実施例のサック室１２は、テーパサック型ではなく、ミニサック型である。
【００４２】
すなわち、本実施例のサック壁面１６は、シート位置１０が設けられる円錐面の先端に接続する円筒面３１、および円筒面３１の先端に接続する半球面３２を有し、ノズルボディ３の内周先端を袋状に閉じている。開口１７は円筒面３１に設けられている。
本実施例によっても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００４３】
〔実施例４〕
実施例４のノズル１を実施例１とは異なる点を中心に図１４を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本実施例では、溝２２の加工方法の一実施例を提供する。
溝２２は、例えばサック壁面１６にドリルの打痕を連続させることで形成することができる。
また、環状溝２４は、ザグリ加工によって形成することができる。
【００４４】
〔参考例２〕
参考例２のノズル１を実施例１とは異なる点を中心に図１５及び図１６を用いて説明する。なお、実施例１と同じ符号は、同一の機能物を示すものであって、先行する説明を参照する。
本参考例によれば、迂回手段２０は、開口１７よりも後端側の壁面（すなわち上方壁面１６ｂ）に形成される突起３５である。
【００４５】
突起３５は、上方壁面１６ｂ上において、各開口１７の直上に配されている。
突起３５の幅（周方向の長さ）は、噴孔１４の径と同程度である。
【００４６】
これによれば、燃料は、上方壁面１６ｂに沿って流れる途中で突起３５を避けて開口間壁面１６ａへ向かい、開口間壁面１６ａに沿って、開口１７へ向かう（図１６の矢印参照）。
このため、本参考例での燃料流入角θｉｎは、実施例１と同様に、開口間壁面１６ａと流路軸Ｆとのなす角度となる。
従って、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
なお、実施例１のノズル１に、突起３５を設けてもよい。すなわち、溝２２と突起３５を併用してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１  ノズル、２  ニードル、３  ノズルボディ、１０  シート位置、１２  サック室、１３  シート部、１４  噴孔、１６  サック壁面、１６ａ  開口間壁面、１７  開口、２０  迂回手段  ２２ 溝 ２３ 連通路
【図１】
0006013290.tif 000002
【図２】
0006013290.tif 000003
【図３】
0006013290.tif 000004
【図４】
0006013290.tif 000005
【図５】
0006013290.tif 000006
【図６】
0006013290.tif 000007
【図７】
0006013290.tif 000008
【図８】
0006013290.tif 000009
【図９】
0006013290.tif 000010
【図１０】
0006013290.tif 000011
【図１１】
0006013290.tif 000012
【図１２】
0006013290.tif 000013
【図１３】
0006013290.tif 000014
【図１４】
0006013290.tif 000015
【図１５】
0006013290.tif 000016
【図１６】
0006013290.tif 000017