(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エンジンの気筒に燃料を噴射する複数の噴孔（１１）、およびこれらの噴孔よりも上流側に燃料流路（１６）を形成する円錐形状のシート面（１３）を有する円筒形状のノズルボディ（３）と、
（ｂ）前記シート面に対し離着座して前記燃料流路を開閉するシート部（６）を有し、前記ノズルボディ内において軸方向に往復移動可能に収容されるニードル（２）と
を備え、
前記ノズルボディは、前記燃料流路と前記複数の噴孔とを連通するサック室（１２）を有し、
前記複数の噴孔は、周方向に設けられて、前記サック室の内周面に噴孔入口（２４）を有し、
前記シート部が前記シート面から離座する時に移動する側を上側、前記シート部が前記シート面に着座する時に移動する側を下側と定義すると、
前記ニードルは、前記シート部を上端とする特定円錐部（７）を有し、
前記特定円錐部は、前記ニードルの軸を含む断面が等脚台形であり、下側ほど外径が小径であり、
前記ニードル全体の下端（３５、４２、５５、６６、７２、８３）は、前記特定円錐部の下端（３４）よりも下側にあり、
前記シート部が前記シート面に着座している閉弁時に、前記特定円錐部の下端は前記サック室の上端（３３）よりも下側にあり、且つ前記ニードル全体の下端は前記噴孔入口の下端（３２）よりも下側にあり、
前記閉弁時における前記特定円錐部の下端と前記サック室の上端との軸方向の距離（Ｙ１）、および前記閉弁時における前記ニードル全体の下端と前記噴孔入口の下端との軸方向の距離（Ｙ２）は同じ長さ（α）であ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に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記ニードルのリフト量（Ｌ）が前記長さよりも小さい時、前記ノズルボディと前記ニードルとの間の絞り量で噴射量が決まる噴孔以外の絞り領域となり、
前記ニードルのリフト量が前記長さよりも大きい時、前記複数の噴孔の絞り量で噴射量が決まる噴孔絞り領域とな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、
前記ニードルは、前記特定円錐部の下端よりも下側に下端部（８、４１、５１、５３、６１、６３、７１、８１）を有し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、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ノズルボディおよびニードルを備え、ノズルボディ内にニードルを収容した燃料噴射ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ノズルボディの先端側には、ニードルの先端部が離着座する円錐形状のシート面が設けられている。また、ノズルボディの先端側には、サック室の内周面で各入口が開口した複数の噴孔が設けられている。
ニードルの先端部には、外径が徐々に縮径する２つの円錐面が形成されている。
上記のような燃料噴射ノズルは、ニードルの先端部をシート面から離座させることで、上流側の燃料流路からサック室を経て複数の噴孔内に流入した燃料を燃焼室内に噴射するように構成されている。
【０００３】
ところで、燃料および空気の混合気を自己着火させるディーゼル燃焼においては、冷却損失の低減およびスモーク排出量の低減が求められている。
冷却損失を低減するには、燃料噴射ノズルの噴孔から燃焼室内に噴射される燃料の噴霧貫徹力を弱くすることが必要である。これにより、燃料噴霧が燃焼室壁面に到達し難くなり、燃焼室壁面から冷却媒体への放熱量が少なくなる。よって、エンジンの冷却損失を低減できる。
スモーク排出量を低減するには、燃料の噴霧貫徹力を強くすることが必要である。これにより、燃料噴霧がより遠くまで到達するので、燃焼室内の空気利用率が上がり、良好な燃焼状態が得られる。よって、スモーク排出量を低減できる。
【０００４】
ところが、ニードルのリフト量が大きい時に、噴霧貫徹力を弱くすると、スモーク排出量が増加する傾向にある。
また、ニードルのリフト量が小さい時に、噴霧貫徹力を強くすると、冷却損失が増加する傾向にある。
そこで、ニードルのリフト量が大きくなる程、噴霧貫徹力を強くし、ニードルのリフト量が小さくなる程、噴霧貫徹力を弱くすることが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−１７４８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ニードルのリフト量が大きくなる程、噴霧貫徹力を強くし、ニードルのリフト量が小さくなる程、噴霧貫徹力を弱くすることのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルボディは、燃料流路と複数の噴孔とを連通するサック室を有している。
複数の噴孔は、周方向に設けられている。複数の噴孔入口は、サック室の内周面に設けられている。
シート部がシート面から離座する時に移動する側を上側、シート部がシート面に着座する時に移動する側を下側と定義する。
ニードルは、シート部を上端とする特定円錐部を有している。
【０００８】
特定円錐部は、ニードルの軸を含む断面が等脚台形である。この特定円錐部は、下側ほど外径が小径である。
ニードル全体の下端は、特定円錐部の下端よりも下側にある。
シート部がシート面に着座しているニードル閉弁時に、特定円錐部の下端はサック室の上端よりも下側にあり、且つニードル全体の下端は噴孔入口の下端よりも下側にある。
ニードル閉弁時における特定円錐部の下端とサック室の上端との軸方向の距離（Ｙ１）、およびニードル閉弁時におけるニードル全体の下端と噴孔入口の下端との軸方向の距離（Ｙ２）は同じ長さ（α）である。
【０００９】
これによって、ニードルリフト量が長さ（α）よりも小さい場合には、噴孔内の燃料流れに乱れが発生し、噴孔から燃焼室内に噴射される燃料の噴霧貫徹力が弱くなる。
一方、ニードルリフト量が長さ（α）よりも大きい場合には、噴孔内の燃料流れに乱れが発生せず、噴孔から燃焼室内に噴射される燃料の噴霧貫徹力が強くなる。
従って、ニードルのリフト量が大きくなる程、噴霧貫徹力を強くし、ニードルのリフト量が小さくなる程、噴霧貫徹力を弱くすることができる。
なお、詳細は、実施形態で図面を用いて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】燃料噴射ノズルを示した断面図である（実施形態１）。
【図２】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態１）。
【図３】燃料噴射ノズルの要部を示した説明図である（実施形態１）。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、噴孔入口の開口形状を示した説明図である（実施形態１）。
【図５】（ａ）、（ｂ）はサック室内の燃料流れの様子を模式的に示した断面図である（実施形態１）。
【図６】ニードルリフト量と噴霧貫徹力との関係を示したグラフである（実施形態１）。
【図７】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態２）。
【図８】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態３）。
【図９】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態４）。
【図１０】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態５）。
【図１１】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態６）。
【図１２】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施形態７）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
【００１２】
［実施形態１の構成］
図１ないし図６は、本発明を適用した実施形態１を示したものである。
本実施形態の燃料噴射弁は、自動車等の車両走行用のエンジンの各気筒毎に対応して搭載されている。
ここで、エンジンは、直噴ディーゼルエンジンが採用されている。
【００１３】
燃料噴射弁は、エンジンの燃焼室内に直接燃料を噴射する燃料噴射ノズル１を備えている。この燃料噴射ノズル１は、自身の軸方向に往復移動するニードル２、およびこのニードル２を収容する円筒形状のノズルボディ３を備えている。
ニードル２は、円柱形状の本体部４、円錐台形状の上側円錐部５、円環形状のシート部６、円錐台形状の特定円錐部７および円錐台形状の下端部８を備えている。このニードル２には、リターンスプリングの付勢力が作用している。
なお、リターンスプリングの図示は省略している。
【００１４】
ノズルボディ３の先端側には、有底円筒形状のサック部９が設けられている。
サック部９には、複数の噴孔１１およびサック室１２が設けられている。
また、ノズルボディ３には、シート面１３が設けられている。また、ノズルボディ３には、燃料孔１４を介して、サプライポンプまたはコモンレール等の高圧発生部から高圧燃料が導入される燃料溜まり室１５が設けられている。
サック室１２は、燃料流路１６の下流側に位置している。このサック室１２は、燃料流路１６にて環状に流れる燃料を集合させて一時的に貯留した後、各噴孔１１に均等に分配供給する分配室である。また、サック室１２は、内周面として、ノズルボディ３の軸を中心とする円筒形状の周壁面、およびノズルボディ３の軸上のサック中心Ｏを中心とする球面形状の底壁面を有している。
【００１５】
シート面１３は、下流側に向かう程、内径が徐々に減少する円錐形状を呈する。このシート面１３には、シート部６が離着座する。また、シート面１３は、燃料流路１６を形成する。
燃料流路１６は、ニードル２の外周面とノズルボディ３の内周面との間に形成されている。また、燃料流路１６は、燃料溜まり室１５の下流側に位置する。
また、ノズルボディ３には、ニードル２を開弁駆動するアクチュエータが接続されている。アクチュエータとしては、ソレノイドアクチュエータやピエゾアクチュエータが採用されている。
なお、アクチュエータの図示は省略している。
また、複数の噴孔１１およびサック室１２の詳細は、後述する。
【００１６】
ニードル２は、ノズルボディ３のシート面１３に離着座して、複数の噴孔１１よりも上流側の燃料流路１６を開閉する。
本体部４は、ノズルボディ３のガイド孔１７に往復摺動可能に支持されている。この本体部４は、ノズルボディ３との間に燃料流路１６を形成する外周面を有している。
上側円錐部５には、下流側に向かう程、外径が徐々に減少する円錐面２１が形成されている。
シート部６は、上側円錐部５の円錐面２１と特定円錐部７の円錐面２２との間に形成されている。
【００１７】
円錐面２１は、下流側に向かってシート面１３との隙間が徐々に小さくなる傾斜角度に設定されている。
円錐面２２は、下流側に向かってシート面１３との隙間が徐々に大きくなる傾斜角度に設定されている。
円錐面２１、２２は、シート部６がシート面１３に着座する際に、シート面１３との干渉を防止するための逃がし面である。
円錐面２２は、円錐面２１よりも傾斜角度が急であり、下端部８の円錐面２３よりも傾斜角度が緩やかである。
【００１８】
円錐面２１〜２３は、互いに異なる傾斜角度を有している。これらの円錐面２１〜２３は、下流側に向かって外径が徐々に小さくなる。
下端部８は、その軸を中心とした円錐形状を呈する。この下端部８は、ニードル閉弁時にサック室１２内に入っている。また、下端部８は、特定円錐部７からニードル２の先端側に向けて突出している。
なお、ニードル２の詳細は、後述する。
【００１９】
燃料噴射ノズル１は、シート部６がシート面１３に着座した場合、燃料流路１６が遮断される。これにより、複数の噴孔１１から燃焼室内への燃料噴射は成されない。
また、燃料噴射ノズル１は、シート部６がシート面１３からリフトした場合、燃料流路１６が開放される。これにより、燃料流路１６から複数の噴孔１１と連通するサック室１２へ燃料が導入される。このため、複数の噴孔１１から燃焼室内へ燃料が噴射される。
また、燃料噴射ノズル１は、燃料の噴射期間全域で、全閉位置からフルリフト位置までニードル２のリフト量が変化する。
【００２０】
［実施形態１の特徴］
ここで、ノズルボディ３の軸をノズル軸Ｙと呼ぶ。また、各噴孔１１の軸を噴孔軸ＨＬと呼ぶ。
複数の噴孔１１は、円周方向に等間隔で形成されている。
全ての噴孔１１は、噴孔軸ＨＬとノズル軸Ｙとがなす角度が同一である。また、全ての噴孔１１は、噴孔径が同一で、且つ噴孔流路長が同一となっている。
複数の噴孔１１は、サック部９の内外を連通している。
噴孔１１は、例えば６〜１２個設けられている。本例では、１０個の噴孔１１が設けられている。
【００２１】
複数の噴孔１１は、サック部９の内周面で噴孔入口２４が開口している。また、各噴孔１１は、噴孔入口２４から噴孔出口２５に向かって流路面積が変化しないストレート噴孔である。また、各噴孔１１は、ノズル軸Ｙに対して垂直な半径方向に対して図示下向きに所定角度分だけ傾斜している。
各噴孔入口２４の中心３１は、サック室１２の周壁面と底壁面との境界に形成されている。なお、サック室１２の周壁面または底壁面で各噴孔入口２４が開口していても良い。  
【００２２】
ここで、噴孔入口２４の開口形状は、円形状、楕円形状、長円形状または多角形状等任意である。また、噴孔入口２４の中で、ノズル軸Ｙの方向における最下端位置を、噴孔入口２４の下端３２と呼ぶ。
なお、円形状の噴孔入口２４の場合には、図４（ａ）に示したように、中心３１の下側に下端３２がある。また、ノズル軸Ｙに対して長軸が傾いた楕円形状の噴孔入口２４の場合には、図４（ｂ）に示したように、楕円の長軸から外れた位置に下端３２がある。また、ノズル軸Ｙと長軸とが一致した楕円形状の噴孔入口２４の場合には、図４（ｃ）に示したように、楕円の長軸上に下端３２がある。また、ノズル軸Ｙと短軸とが一致した楕円形状の噴孔入口２４の場合には、図４（ｄ）に示したように、楕円の短軸上に下端３２がある。
【００２３】
サック室１２の入口側開口は、シート面４の下流端で、且つサック室１２の上流端に形成されている。このサック室１２の入口側開口には、円周方向に連続して延びる円環形状の稜線が形成されている。この稜線の位置を、サック室１２の上端３３と呼ぶ。
また、サック室１２は、燃料流路１６と複数の噴孔１１とを連通している。
また、サック室１２内の空間容積は、ニードル２のリフト量に応じて変化する。即ち、ニードル３がリフトする程、サック室１２内の空間容積が広くなる。
【００２４】
ここで、シート部６がシート面１３から離座するときに、ニードル２が移動する側を上側、シート部６がシート面１３に着座するときに、ニードル２が移動する側を下側と定義する。
特定円錐部７は、ニードル２の軸を含む断面が等脚台形である。この特定円錐部７は、下側ほど、外径が小径である。また、特定円錐部７は、シート部６を上端とする。また、特定円錐部７には、円周方向に連続して延びる円環形状の稜線が形成されている。この稜線の位置を、特定円錐部７の下端３４と呼ぶ。この下端３４は、円錐面２２、２３間に形成されている。
【００２５】
下端部８は、特定円錐部７の下端３４からニードル全体の下端までニードル２の軸に沿って延長されている。
下端部８は、ニードル２の軸を含む断面が等脚台形である。この下端部８は、下側ほど、外径が小径である。また、下端部８には、円周方向に連続して延びる円環形状の稜線が形成されている。この稜線の位置を、下端部８の下端３５と呼ぶ。
この下端３５は、特許請求の範囲におけるニードル全体の下端に相当する。また、下端３５は、特定円錐部７の下端３４よりも下側にある。
なお、特定円錐部７の円錐角θａと下端部８の円錐角θｂとは、異なる。即ち、θａ≠θｂである。
【００２６】
ここで、シート部６がシート面１３に着座している時をニードル閉弁時、およびシート部６がシート面１３から離座する時をニードル開弁時と定義する。
そして、ニードル閉弁時に、特定円錐部７の下端３４は、サック室１２の上端３３よりも下側にある。また、ニードル閉弁時に、下端部８の下端３５は、噴孔入口２４の下端３２よりも下側にある。
そして、ニードル閉弁時における特定円錐部７の下端３４とサック室１２の上端３３との軸方向の距離をＹ１と呼ぶ。また、ニードル閉弁時における下端部８の下端３５と噴孔入口２４の下端３２との軸方向の距離をＹ２と呼ぶ。
この場合には、Ｙ１とＹ２とは、同じ長さαである。
【００２７】
ここで、ニードル２のリフト量をニードルリフト量Ｌと呼ぶ。そして、ニードル２の全閉位置におけるニードルリフト量は、Ｌ＝０となる。また、ニードル２のフルリフト位置におけるニードルリフト量は、Ｌ＝ｆｕとなる。
また、燃料噴射ノズルは、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも小さい時には、ニードルリフト量Ｌがシート絞り領域Ｔｓとなる。
シート絞り領域Ｔｓとは、ニードル２とノズルボディ３との間の絞り量で噴射量が決まる噴孔以外の絞り領域に相当する。また、シート絞り領域Ｔｓとは、シート面４とシート部６との間に形成されるシート部外周の流路面積Ａｓが、ノズルボディ３内部に形成される燃料の流路のうちで最小流路面積Ａｍｉとなるリフト範囲のことである。この場合には、シート部外周の流路面積Ａｓが、複数の噴孔１１の流路面積の総和である噴孔総流路面積Ａｈよりも小さくなる。
即ち、０≦Ｌ＜αの時には、Ａｓ、Ａｈ、Ａｍｉの関係が、Ａｓ＝Ａｍｉ、Ａｓ＜Ａｈを満たす。
【００２８】
燃料噴射ノズルは、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも大きい時には、ニードルリフト量Ｌが噴孔絞り領域Ｔｈとなる。
噴孔絞り領域Ｔｈとは、複数の噴孔１１の絞り量で噴射量が決まる領域である。また、噴孔絞り領域Ｔｈとは、噴孔総流路面積Ａｈが、ノズルボディ３内部に形成される燃料の流路のうちで最小流路面積Ａｍｉとなるリフト範囲のことである。この場合には、噴孔総流路面積Ａｈが、シート部外周の流路面積Ａｓよりも小さくなる。
即ち、α＜Ｌ≦ｆｕの時には、Ａｓ、Ａｈ、Ａｍｉの関係が、Ａｈ＝Ａｍｉ、Ａｈ＜Ａｓを満たす。
【００２９】
次に、Ｌ＜αの時におけるサック室１２内の燃料流れの様子を図１ないし図５（ａ）に基づいて説明する。
Ｌ＜αの時には、上流側の燃料流路１６からサック室１２内に流れ込む燃料の流速がＬ＞αの時よりも速くなる。このとき、特定円錐部７の下端３４が、サック室１２の上端３３よりも下側に位置している。このため、燃料流路１６からの燃料がサック室１２の上端３３で剥離し、ニードル２の円錐面２２、２３に沿った流れとなる。
即ち、燃料流路１６からサック室１２内に流れ込んだ大部分の燃料は、下端部８の表面に沿って流れる。そして、燃料は、下端３５付近で下端部８の表面から剥離する。
【００３０】
また、下端部８の下端３５が、噴孔入口２４の下端３２よりも下側に位置している。このため、下端３５とサック室１２の底壁面との間の空間が狭い。
そして、燃料は、ノズル軸Ｙに沿ってサック室１２の下側の底壁面へ流れてサック室１２の底壁面でサック室１２の外周側に急角度で小さく曲がる。そして、燃料は、サック室１２の底壁面に沿ってサック室１２の下側から上側へ向かって流れる。そして、燃料は、サック室１２の外周側に小さく曲がって各噴孔入口２４から複数の噴孔１１内に流れ込む。
【００３１】
一方、サック室１２の上端３３で剥離した一部の燃料は、サック室１２の周壁面に沿ってサック室１２の下側へ流れる。そして、燃料は、サック室１２の外周側に急角度で小さく曲がって、各噴孔入口２４から複数の噴孔１１内に流れ込む。
これによって、各噴孔入口２４で、サック室１２の下側から上側へ向かう燃料と、サック室１２の上側から下側へ向かう燃料とが衝突するため、各噴孔１１内を通過する燃料に乱れが発生する。
従って、各噴孔１１内を通過する燃料に乱れが発生することにより、各噴孔１１から燃焼室内へ噴霧角が大きく、噴霧貫徹力が小さい燃料噴霧が噴射される。
【００３２】
次に、Ｌ＞αの時におけるサック室１２内の燃料流れの様子を図１ないし図５（ｂ）に基づいて説明する。
Ｌ＞αの時には、燃料流路１６からサック室１２内に流れ込む燃料の流速がＬ＜αの時よりも遅くなる。このとき、特定円錐部７の下端３４が、サック室１２の上端３３よりも上側に位置している。このため、燃料流路１６の最下流部を流れる燃料が、下端３４で特定円錐部７の表面から剥離し、サック室１２の周壁面に沿った流れとなる。
そして、燃料は、サック室１２内で外側に大きく緩やかに曲がって各噴孔入口２４から各噴孔１１内に流れ込む。
【００３３】
一方、特定円錐部７の下端３４で剥離した燃料の一部は、下端部８の表面に沿って流れる。そして、燃料は、下端３５付近で下端部８の表面から剥離する。
ここで、下端部８の下端３５が、噴孔入口２４の下端３２よりも上側に位置している。このため、下端３５とサック室１２の底壁面との間の空間が広い。
これにより、燃料は、ノズル軸Ｙに沿ってサック室１２の下側の底壁面へ流れてサック室１２の底壁面でサック室１２の外周側に緩やかに大きく曲がる。そして、燃料は、サック室１２の底壁面に沿ってサック室１２の下側から上側へ向かって流れる。そして、燃料は、サック室１２の外周側に小さく曲がって各噴孔入口２４から複数の噴孔１１内に流れ込む。
なお、サック室１２の下側から上側へ向かって流れる燃料流量は、サック室１２の上側から下側へ向かって流れる燃料流量と比べて微量であるため、各噴孔１１内を通過する燃料の乱れは小さい。
従って、各噴孔１１内を通過する燃料の乱れを抑えることができるので、各噴孔１１から燃焼室内へ噴霧角が小さく、噴霧貫徹力が大きい燃料噴霧が噴射される。
【００３４】
［実施形態１の実験結果］
次に、ニードル２を全閉位置からフルリフト位置までリフトさせて、燃料の噴霧貫徹力がどのように変化するかについて調査した実験について説明する。その実験結果を図６のグラフに示した。
この図６のグラフからも確認できるように、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも小さい程、噴霧貫徹力が弱い傾向にあることが分かる。なお、低貫徹力ＷＰの時には、噴霧角が広くなる。
また、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも大きい程、噴霧貫徹力が強い傾向にあることが分かる。なお、高貫徹力ＳＰの時には、噴霧角が狭くなる。
ここで、図６は、縦軸がニードルリフト量Ｌを示し、横軸が噴霧貫徹力Ｐを示す。なお、噴霧貫徹力が弱い領域を領域ＷＰ、噴霧貫徹力が強い領域を領域ＳＰとしている。また、Ｌ＝αの時には、噴霧貫徹力の強弱の切り替え時である。このとき、Ａｓ＝Ａｈとなる。
【００３５】
［実施形態１の効果］
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、Ｙ１、Ｙ２、αの関係を、Ｙ１＝Ｙ２＝αとしている。
これによって、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも小さい場合には、特定円錐部７の下端３４がサック室１２の上端３３よりも下側にあり、ニードル全体の下端３５が噴孔入口２４の下端３２よりも下側にある。このため、各噴孔１１内の燃料流れに乱れが発生し易くなるので、各噴孔１１から燃焼室内に噴射される燃料の噴霧貫徹力が弱くなる。
【００３６】
一方、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも大きい場合には、特定円錐部７の下端３４がサック室１２の上端３３よりも上側にあり、ニードル全体の下端３５が噴孔入口２４の下端３２よりも上側にある。このため、各噴孔１１内の燃料流れに乱れが発生し難く、各噴孔１１から燃焼室内に噴射される燃料の噴霧貫徹力が強くなる。
従って、ニードルリフト量Ｌが大きくなる程、噴霧貫徹力を強くし、ニードルリフト量Ｌが小さくなる程、噴霧貫徹力を弱くすることができる。
【００３７】
これによって、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも小さい時には、燃料の噴霧貫徹力を弱くすることができる。このため、ニードルリフト量が小さい時における冷却損失を低減することができる。
また、ニードルリフト量Ｌが長さαよりも大きい時には、燃料の噴霧貫徹力を強くすることができる。このため、ニードルリフト量が大きい時におけるスモーク排出量を低減することができる。
即ち、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、冷却損失の低減効果とスモーク排出量の低減効果との両立を図ることができる。
【００３８】
［実施形態２の構成］
図７は、本発明を適用した実施形態２を示したものである。ここで、実施形態１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００３９】
本実施形態の下端部８は、ニードル２の軸を中心とする円錐形状を呈する。この下端部８の下端３５は、円錐面２３の頂点となる。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズル１においては、実施形態１と同様な効果を奏する。
【００４０】
［実施形態３の構成］
図８は、本発明を適用した実施形態３を示したものである。ここで、実施形態１及び２と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００４１】
本実施形態では、下端部８として、特定円錐部７の下端３４を上端とする下側円錐部４１を備えている。
下側円錐部４１は、ニードル２の軸を含む断面が等脚台形である。この下側円錐部４１は、下側ほど外径が小径である。また、下側円錐部４１の下端４２は、ニードル全体の下端に相当し、下端３４よりも下側にある。また、下側円錐部４１には、円錐面２２よりも傾斜角度が急な円錐面４３が設けられている。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１及び２と同様な効果を奏する。
【００４２】
［実施形態４の構成］
図９は、本発明を適用した実施形態４を示したものである。ここで、実施形態１〜３と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００４３】
本実施形態では、下端部８として、特定円錐部７の下端３４を上端とする下側円錐部５１、および下側円錐部５１の下端５２を上端とする下側円板部５３を備えている。
下側円錐部５１は、ニードル２の軸を含む断面が等脚台形である。この下側円錐部５１は、下側ほど外径が小径である。また、下側円錐部５１には、円錐面２２よりも傾斜角度が急な円錐面５４が設けられている。
下側円板部５３は、ニードル２の軸を含む断面が長方形である。この下側円板部５３の下端５５は、ニードル全体の下端に相当し、下端３４よりも下側にある。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１〜３と同様な効果を奏する。
【００４４】
［実施形態５の構成］
図１０は、本発明を適用した実施形態５を示したものである。ここで、実施形態１〜４と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００４５】
本実施形態では、下端部８として、特定円錐部７の下端３４を上端とする下側円錐部６１、およびこの下側円錐部６１の下端６２を上端とする下側円錐部６３を備えている。
下側円錐部６１は、ニードル２の軸を含む断面が等脚台形である。この下側円錐部６１は、下側ほど外径が小径である。また、下側円錐部６１には、円錐面２２よりも傾斜角度が緩やかな円錐面６４が設けられている。
下側円錐部６３は、ニードル２の軸を中心とする円錐形状を呈する。この下側円錐部６１には、円錐面６４よりも傾斜角度が急な円錐面６５が設けられている。また、下側円錐部６３の下端６６は、ニードル全体の下端に相当し、下端３４よりも下側にある。また、下端６６は、円錐面６５の頂点に設けられる。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１〜４と同様な効果を奏する。
【００４６】
［実施形態６の構成］
図１１は、本発明を適用した実施形態６を示したものである。ここで、実施形態１〜５と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００４７】
本実施形態では、下端部８として、特定円錐部７の下端３４を上端とする下側円錐部５１、および下側円錐部５１の下端５２を上端とする下側球面部７１を備えている。
下側球面部７１は、ニードル２の軸を中心とする球面形状を呈する。この下側球面部７１の下端７２は、球面の頂点となる。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１〜５と同様な効果を奏する。
【００４８】
［実施形態７の構成］
図１２は、本発明を適用した実施形態７を示したものである。ここで、実施形態１〜６と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、下端部８として、特定円錐部７の下端３４を上端とする下端突部８１を備えている。
下端突部８１の外周には、サック室１２の周壁面との干渉を防止するための凹部８２が形成されている。この凹部８２は、円周方向に連続して設けられている。また、凹部８２は、半径方向の内側に凹んだ曲面によって形成されている。
また、下端突部８１の下端８３は、ニードル全体の下端に相当し、下端３４よりも下側にある。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１〜６と同様な効果を奏する。
【００５０】
［変形例］
本実施形態では、本発明を、サプライポンプまたはコモンレールから導入された高圧燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料噴射ノズル１に適用した例を説明したが、本発明を、列型燃料ポンプや分配型燃料ポンプ等の燃料噴射ポンプから燃料溜まり室の内部に直接燃料が圧送され、燃料溜まり室の燃料圧がスプリングの付勢力よりも上回るとニードルが開弁して、直接噴射式のエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料噴射ノズルに適用しても良い。
【００５１】
本実施形態では、本発明を、燃料噴射時に、全閉位置からフルリフト位置までニードル２がリフトするタイプの燃料噴射ノズル１に適用した例を説明したが、本発明を、エンジンの要求噴射量が所定値よりも小さい小噴射量の場合、全閉位置から低リフト位置までニードル２がリフトし、エンジンの要求噴射量が所定値よりも大きい大噴射量の場合、全閉位置から高リフト位置までニードル２がリフトするリフト量可変型の燃料噴射ノズル１に適用しても良い。
なお、全閉位置からフルリフト位置までニードル２がリフトするタイプの燃料噴射ノズル１の場合でも、アクチュエータへの通電時間が短い場合には、全閉位置からフルリフトしても低リフト位置までしかニードル２がリフトしない場合も有り得る。
【００５２】
本実施形態では、本発明を、ニードル上昇速度が一定の燃料噴射ノズル１に適用した例を説明したが、本発明を、ニードル上昇速度がリフト途中で変化するタイプの燃料噴射ノズル１に適用しても良い。また、本発明を、ニードル２が段階的にリフトするタイプの燃料噴射ノズル１に適用しても良い。
本実施形態では、燃料噴射ノズル１のニードル２を、ソレノイドアクチュエータやピエゾアクチュエータの駆動力によって直接開弁駆動し、スプリングの付勢力によって閉弁するように構成しているが、ニードルを開閉駆動するアクチュエータとして、ニードルの直上に設けられる制御室内の燃料圧を調整し、ニードルの開閉動作を制御するソレノイドバルブやピエゾアクチュエータを採用しても良い。
【００５３】
本実施形態では、直接噴射式のエンジンとして、直噴ディーゼルエンジンを採用しているが、直接噴射式のエンジンとして、直噴ガソリンエンジンを採用しても良い。
本実施形態では、噴孔入口２４の中心を、サック室１２の周壁面と底壁面との境界に配置しているが、噴孔入口２４の中心を、サック室１２の周壁面のみに配置しても良い。また、噴孔入口２４の中心を、サック室１２の底壁面のみに配置しても良い。
本実施形態では、噴孔以外の絞り領域として、シート絞り領域Ｔｓを採用しているが、噴孔以外の絞り領域として、ニードル２とサック室１２の周壁面との間の絞り量で噴射量が決まる絞り領域を採用しても良い。例えばサック室１２の周壁面からニードル２側に突出する環形状の突出部を設ける。この場合、ニードル２と突出部との間の絞り量で噴射量が決まる絞り領域を、噴孔以外の絞り領域とする。
本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料噴射ノズル
２  ニードル
３  ノズルボディ
６  シート部
７  特定円錐部
８  下端部
１１  噴孔
１２  サック室
１３  シート面
１６  燃料流路
【図１】
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【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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【図１２】
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