(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側が半球面（１５）である円筒状のサック室（５）、およびこのサック室に開口する噴孔（６）を有するノズルボディ（２）と、
軸方向に往復移動することで前記噴孔を通じた燃料の噴射を開始させたり停止させたりするニードル（３）と
を備え、
前記噴孔は、前記サック室を構成する内壁、および前記ノズルボディの外壁のそれぞれに円形の開口を有する燃料噴射ノズル（１）において、
前記噴孔の２つの開口の内、前記サック室を構成する内壁における開口である内側開口（１７）の径をＤｉ、
前記ノズルボディの外壁における開口である外側開口（１８）の径をＤｏ、
前記噴孔の軸方向の長さをＬ、
前記Ｄｉと前記Ｄｏとの差分と前記Ｌとの比である噴孔テーパ度をＸとしたとき、
Ｘ＝｛（Ｄｉ−Ｄｏ）／Ｌ｝×１００≧５
の関係を満たし、
前記サック室の軸（Ｙ）に対する前記噴孔の軸（Ｚ）の傾斜角度をθ、
前記内側開口の中心（２１）から前記サック室の入口（９）までの軸方向の距離をｈ、
前記サック室の先端（２２）から前記サック室の入口までの軸方向の距離をＨとしたとき、
｛（Ｈ−Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝≦ｈ≦｛（Ｈ＋Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝
の関係を満たすことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
先端側が半球面（１５）である円筒状のサック室（５）、およびこのサック室に開口する噴孔（６）を有するノズルボディ（２）と、
軸方向に往復移動することで前記噴孔を通じた燃料の噴射を開始させたり停止させたりするニードル（３）と
を備え、
前記噴孔は、前記サック室を構成する内壁、および前記ノズルボディの外壁のそれぞれに円形の開口を有する燃料噴射ノズル（１）において、
前記噴孔の２つの開口の内、前記サック室を構成する内壁における開口である内側開口（１７）の径をＤｉ、
前記ノズルボディの外壁における開口である外側開口（１８）の径をＤｏ、
前記噴孔の軸方向の長さをＬ、
前記Ｄｉと前記Ｄｏとの差分と前記Ｌとの比である噴孔テーパ度をＸとしたとき、
Ｘ＝｛（Ｄｉ−Ｄｏ）／Ｌ｝×１００≧５
の関係を満たし、
前記ニードルは、前記ノズルボディの内周の所定の位置（７）に対して離座または着座することで、燃料の噴射を開始または停止させ、
前記サック室の軸（Ｙ）と前記噴孔の軸（Ｚ）とが交わる点を第１交点Ｏとした場合、
前記ニードルの前記所定の位置からの軸方向の移動量がゼロから所定値の範囲にあるとき、前記ニードルの先端（１４）は、前記第１交点Ｏよりも先端側に存在し、
前記噴孔の軸（Ｚ）と前記ニードルの側面とが交わる点を第２交点Ｐ、
前記サック室の先端から前記サック室の入口までの軸方向の距離をＨ、
前記内側開口の中心から前記第２交点Ｐまでの軸方向に垂直な方向の距離をＳとしたとき、
０．５≦（Ｈ／Ｓ）≦２
の関係を満たすことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項３】
先端側が半球面（１５）である円筒状のサック室（５）、およびこのサック室に開口する噴孔（６）を有するノズルボディ（２）と、
軸方向に往復移動することで前記噴孔を通じた燃料の噴射を開始させたり停止させたりするニードル（３）と
を備え、
前記噴孔は、前記サック室を構成する内壁、および前記ノズルボディの外壁のそれぞれに円形の開口を有する燃料噴射ノズル（１）において、
前記噴孔の２つの開口の内、前記サック室を構成する内壁における開口である内側開口（１７）の径をＤｉ、
前記ノズルボディの外壁における開口である外側開口（１８）の径をＤｏ、
前記噴孔の軸方向の長さをＬ、
前記Ｄｉと前記Ｄｏとの差分と前記Ｌとの比である噴孔テーパ度をＸとしたとき、
Ｘ＝｛（Ｄｉ−Ｄｏ）／Ｌ｝×１００≧５
の関係を満たし、
前記サック室の軸（Ｙ）と前記噴孔の軸（Ｚ）とが交わる点を交点Ｏ、
前記サック室の先端から前記サック室の入口までの軸方向の距離をＨ、
前記内側開口の中心から前記交点Ｏまでの軸方向に垂直な方向の距離をＲとしたとき、
０．５≦（Ｈ／Ｒ）≦２
の関係を満たすことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記サック室の軸（Ｙ）に対する前記噴孔の軸（Ｚ）の傾斜角度をθ、
前記内側開口の中心（２１）から前記サック室の入口（９）までの軸方向の距離をｈ、
前記サック室の先端（２２）から前記サック室の入口までの軸方向の距離をＨとしたとき、
｛（Ｈ−Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝≦ｈ≦｛（Ｈ＋Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝
の関係を満たすことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔の軸に対して垂直な噴孔断面積は、前記内側開口から前記外側開口に向かって線形に縮小す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、燃料噴射ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の高負荷運転時のような燃料の噴射量が多い多噴射量時には、スモーク排出量の低減が求められている。
スモーク排出量を低減するには、燃料噴霧の貫徹力を強くすること、つまり、燃料の噴霧特性として高貫徹・狭角噴霧が有効であるとされている。これにより、燃料噴射ノズルの噴孔から噴射された燃料噴霧がより遠くまで燃焼室内の広範囲に行き渡るので、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。
【０００３】
ところが、内燃機関の低負荷運転時のような燃料の噴射量が少ない少噴射量時に、高貫徹・狭角噴霧を採用すると、燃料噴霧が燃焼室内のより遠くまで到達する。このため、燃焼により生じる火炎が燃焼室壁面に接触することで、内燃機関における冷却損失が増大し、燃費が悪くなる。
冷却損失を低減するには、燃料噴霧の貫徹力を弱くすること、つまり、低貫徹・広角噴霧が有効であるとされている。これにより、燃焼により生じる火炎が燃焼室壁面に接触し難くなり、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、冷却損失を低減でき、燃費が向上する。
以上のような噴霧特性の実現が可能な燃料噴射ノズル（以下、公知例と呼ぶ場合がある）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
公知例の噴孔は、ノズルボディの内壁および外壁のそれぞれに内側開口、外側開口を有し、その両開口の中間から内側開口までは噴孔径が等径で、中間から外側開口までは噴孔径が次第に拡径する構造である。
これにより、少噴射量時には、外側開口付近の流速が遅いため、噴孔径が拡径する噴孔拡径部の壁面に燃料が沿うことで、噴霧特性が低貫徹となり、かつ、広角化する。
また、多噴射量時には、外側開口付近の流速が速いため、噴孔拡径部の壁面から燃料が離れることで、噴霧特性が高貫徹となり、かつ、狭角化する。
【０００５】
ところが、公知例では、噴孔拡径部があるため、噴孔拡径部の壁面に滞留した燃料液滴が変質し、デポジットとして堆積する恐れがある。この結果、噴孔拡径部の壁面に付着堆積したデポジットが、噴孔内の燃料流れに影響を与え、要求通りの噴霧性能を得ることができなくなるという問題がある。
よって、少噴射量時において、デポジット付着の問題を発生させることなく、低貫徹・広角噴霧が可能な噴孔形状が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−０６４０３８号公報
【発明の概要】
【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成されたものであり、その目的は、デポジット付着の問題を発生させることなく、少噴射量時における低貫徹・広角噴霧を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明によれば、噴孔の２つの開口の内、サック室を構成する内壁における開口である内側開口の径をＤｉ、ノズルボディの外壁における開口である外側開口の径をＤｏ、噴孔の軸方向の長さをＬ、ＤｉとＤｏとの差分とＬとの比である噴孔テーパ度をＸとしたとき、下記の式１を満たすようにこれらの値を設定する。
式１・・Ｘ＝｛（Ｄｉ−Ｄｏ）／Ｌ｝×１００≧５
本発明者らは、鋭意検討の結果、噴孔テーパ度Ｘが５以上になると、少噴射量時に、サック室内で生じた渦が噴孔内に取り込まれて噴霧が低貫徹・広角になることを見出した。
すなわち、噴孔テーパ度Ｘが大きくなる程、高貫徹・狭角になると、考えられていた。ところが、少噴射量に伴ってサック室内に渦が発生する場合、噴孔テーパ度Ｘが５を越えると、渦が内側開口から噴孔内に流入し易くなり、さらに噴孔テーパ度Ｘが大きくなる程、一層渦が流入し易くなって、低貫徹化、かつ、広角化が進むことを見出した。
よって、噴孔テーパ度Ｘを５以上とすることで、デポジット付着の問題を発生させることなく、少噴射量時における低貫徹・広角噴霧を実現することができる。
また、本願の第１発明によれば、サック室の軸Ｙに対する噴孔の軸Ｚの傾斜角度をθ、内側開口の中心からサック室の入口までの軸方向の距離をｈ、サック室の先端からサック室の入口までの軸方向の距離をＨとしたとき、
｛（Ｈ−Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝≦ｈ≦｛（Ｈ＋Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝
の関係を満たす。
また、本願の第２発明によれば、ニードルは、ノズルボディの内周の所定の位置に対して離座または着座することで、燃料の噴射を開始または停止させ、サック室の軸Ｙと噴孔の軸Ｚとが交わる点を第１交点Ｏとした場合、ニードルの所定の位置からの軸方向の移動量がゼロから所定値の範囲にあるとき、ニードルの先端は、第１交点Ｏよりも先端側に存在し、噴孔の軸Ｚとニードルの側面とが交わる点を第２交点Ｐ、サック室の先端からサック室の入口までの軸方向の距離をＨ、内側開口の中心から第２交点Ｐまでの軸方向に垂直な方向の距離をＳとしたとき、０．５≦（Ｈ／Ｓ）≦２の関係を満たす。
さらに、本願の第２発明によれば、サック室の軸Ｙと噴孔の軸Ｚとが交わる点を交点Ｏ、サック室の先端からサック室の入口までの軸方向の距離をＨ、内側開口の中心から交点Ｏまでの軸方向に垂直な方向の距離をＲとしたとき、
０．５≦（Ｈ／Ｒ）≦２
の関係を満たす。
これにより、サック室内の乱流エネルギーの発生源である渦流れが形成され易く、形成された渦が内側開口から噴孔内に流入し易くなり、さらに低貫徹、かつ、広角化が促される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施例１）。
【図２】図１のＡ部を拡大した断面図である（実施例１）。
【図３】少噴射量時における噴霧の状態を模式的に示した説明図である（実施例１）。
【図４】多噴射量時における噴霧の状態を模式的に示した説明図である（実施例１）。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は各噴孔テーパ度Ｘにおける噴霧の状態を模式的に示した説明図である（比較例１、２、実施例１）。
【図６】噴孔テーパ度Ｘと貫徹力変化率との関係を示したグラフである（実施例１）。
【図７】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（実施例２）。
【図８】図７のＡ部を拡大した断面図である（実施例２）。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
［実施例１の構成］
図１ないし図６は、本発明を適用した実施例１を示したものである。
【００１２】
本実施例の燃料噴射弁は、車両走行用の内燃機関の各気筒に搭載されている。
ここで、内燃機関は、直噴ディーゼルエンジンが採用されている。
燃料噴射弁は、内燃機関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。
燃料噴射ノズル１は、以下のノズルボディ２とニードル３とを備え、ニードル３がノズルボディ２の内壁に対して離着座することで、燃焼室４内への燃料噴射を開始したり停止したりする。
【００１３】
先ず、ノズルボディ２は、ニードル３を往復移動可能に収容する有底円筒形状であり、次のサック室５、複数の噴孔６、シート面７および燃料流路８を有する。
サック室５の入口９は、シート面７の下流端、かつ、サック室５の上流端に形成されている。
サック室５内の空間容積は、ニードル３がシート面７から離座する側に移動する軸方向の移動量（以下、リフト量と呼ぶ）に応じて変化する。すなわち、ニードル３がシート面７から離座する側に移動する程、サック室５内の空間容積が大きくなる。
なお、サック室５の詳細は、後述する。
【００１４】
複数の噴孔６は、サック室５の内周面に開口する。また、それぞれの噴孔６は、サック室５を構成する内壁およびノズルボディ２の外壁のそれぞれに開口する。
複数の噴孔６は、サック室５から取り込んだ燃料を内燃機関の燃焼室４内に噴射する。また、複数の噴孔６は、同一円周上に所定のピッチで等間隔に設けられている。
噴孔６は、例えば６〜１２個設けられている。本例では、１０個の噴孔６が設けられている。
なお、複数の噴孔６の詳細は、後述する。
【００１５】
シート面７は、ノズルボディ２の内周の所定の位置に設けられており、ニードル３が離着座する。また、シート面７は、先端側に向かう程、内径が次第に縮径する円錐形状を呈する。
燃料流路８は、ニードル３の外周とノズルボディ２の内壁との間に設けられ、燃料溜まり室と噴孔６とを連通している。
燃料溜まり室には、サポライポンプまたはコモンレールから高圧燃料が導入される。なお、燃料溜まり室、サポライポンプおよびコモンレールの図示は省略されている。
また、ノズルボディ２には、シート面７から離座させる側にニードル３を駆動（以下、開弁駆動と呼ぶ場合がある）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されている。
【００１６】
次に、ニードル３は、ノズルボディ２の内周に収容され、軸方向に往復移動することで噴孔６を通じた燃料の噴射を開始させたり停止させたりするものである。また、ニードル３は、ノズルボディ２の内周のシート面７に対して離座または着座することで、燃料の噴射を開始または停止させるものである。
ニードル３は、ノズルボディ２の軸方向に往復移動することで、複数の噴孔６を開閉するものであり、以下のシート部１１、縮径部１２および本体部１３を有する。なお、ニードル３には、図示しないリターンスプリングの付勢力が作用している。
【００１７】
ここで、ニードル３のリフト量が所定値よりも小さい時には、図３に示したように、シート面７とシート部１１との間のクリアランスが小さく、燃料流路８からサック室５内に流入する燃料の流速が速い。このため、少噴射量時には、サック室５内で渦ＦＶが発生し、その渦ＦＶの乱流成分が噴孔６内に取り込まれるため、燃料の噴霧特性として低貫徹・広角噴霧Ｆａが得られる。
また、ニードル３のリフト量が所定値以上の時には、図４に示したように、シート面７とシート部１１との間のクリアランスが大きく、燃料流路８からサック室５内に流入する燃料の流速が遅くなる。このため、多噴射量時には、サック室５内で渦を形成することなく、燃料ＦＷが噴孔６内に取り込まれるため、燃料の噴霧特性として高貫徹・狭角噴霧Ｆｂが得られる。
【００１８】
ニードル３の先端１４は、シート部１１がシート面７に着座している時にサック室５内に入っている。すなわち、ニードル３の先端１４は、シート部１１がシート面７に着座している時に入口９よりもサック室５の先端側に存在する。
シート部１１は、円環状に設けられ、シート面７に着座可能である。
縮径部１２は、シート部１１よりも軸方向先端側の部分であり、シート部１１から先端側に向かって外径が次第に縮径している。
本体部１３は、シート部１１よりも軸方向後端側の部分であり、ノズルボディ２の摺動孔に往復摺動可能に支持される摺動部を有する。なお、ニードル３の摺動部およびノズルボディ２の摺動孔の図示は省略されている。
【００１９】
以上のような構成により、燃料噴射ノズル１は、リターンスプリングの付勢力によってニードル３が軸方向の先端側（図１において図示下側）に移動すると、シート部１１がシート面７に着座する。そして、シート部１１がシート面７に着座した場合、燃料流路８が遮断される。これにより、複数の噴孔６から燃焼室４内への燃料噴射は成されない。
また、燃料噴射ノズル１は、アクチュエータによる開弁駆動によってニードル３が軸方向の後端側（図１において図示上側）に移動すると、シート部１１がシート面７から離座する。そして、シート部１１がシート面７から離座した場合、燃料流路８が開放される。これにより、燃料流路８からサック室５へ燃料が導入され、複数の噴孔６から燃焼室４内へ燃料が噴射される。
【００２０】
［実施例１の特徴］
ここで、サック室５の軸をサック軸Ｙと呼ぶ場合がある。また、各噴孔６の軸を噴孔軸Ｚと呼ぶ場合がある。また、噴孔軸Ｚとサック軸Ｙとが交わる点を第１交点（以下、交点と略す）Ｏと呼ぶ。なお、交点Ｏは、サック室５の中心点である。
ニードル３のシート面７からのリフト量がゼロから所定値の範囲にあるとき、ニードル３の先端１４は、交点Ｏよりも先端側に存在する。
【００２１】
サック室５は、燃料流路８の下流側に位置している。このサック室５は、先端側が半球面１５であり、入口側が円筒面１６である。半球面１５は、交点Ｏを中心とした所定の半径を有する。また、円筒面１６は、サック軸Ｙを中心とした、半球面１５と同じ半径を有する。
複数の噴孔６は、サック軸Ｙに垂直な径方向に対して図示下向きに所定の角度だけ傾斜している。また、噴孔軸Ｚは、サック軸Ｙに対してそれぞれ所定の傾斜角度θだけ傾いている。
【００２２】
ここで、各噴孔６の２つの開口の内、サック室５を構成する内壁における開口を内側開口１７と呼ぶ。また、ノズルボディ２の外壁における開口を外側開口１８と呼ぶ。
内側開口１７は、サック室５の内周面で開口している。この内側開口１７は、円形状の開口断面を有している。
内側開口１７の中心２１は、サック室５の半球面１５と円筒面１６との境界に形成されている。なお、内側開口１７が、サック室５の半球面１５のみに開口しても、サック室５の円筒面１６のみに開口しても構わない。
外側開口１８は、円形状の開口断面を有している。
【００２３】
ここで、内側開口１７の径をＤｉ、外側開口１８の径をＤｏ、噴孔６の軸方向の長さをＬ、ＤｉとＤｏとの差分とＬとの比である噴孔テーパ度をＸと呼ぶ。
また、サック軸Ｙに対する噴孔軸Ｚの傾斜角度をθ、内側開口１７の中心２１からサック室５の入口９までの軸方向の距離をｈ、サック室５の先端２２からサック室５の入口９までの軸方向の距離をＨと呼ぶ。
また、噴孔軸Ｚとニードル３の縮径部１２の側面とが交わる点を第２交点（以下、交点と略す）Ｐ、内側開口１７の中心２１から交点Ｐまでの軸方向に垂直な方向の距離をＳと呼ぶ。
なお、距離Ｓは、ニードル３のリフト量に応じて変化する。
【００２４】
そして、Ｘ、Ｄｉ、ＤｏおよびＬの各値を、下記の式１を満たすように設定する。  式１：Ｘ＝｛（Ｄｉ−Ｄｏ）／Ｌ｝×１００≧５
つまり、噴孔テーパ度Ｘを５以上に設定する。
また、Ｈ、ｈ、Ｄｉ、θの各値を、下記の式２を満たすように設定する。
式２：｛（Ｈ−Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝≦ｈ≦｛（Ｈ＋Ｄｉ×ｓｉｎθ）／２｝
また、Ｈ、Ｓの各値を、下記の式３を満たすように設定する。
式３：０．５≦（Ｈ／Ｓ）≦２
また、各噴孔６は、噴孔軸Ｚに対して垂直な噴孔断面積が、内側開口１７から外側開口１８に向かって線形に縮小するように設けられている。
【００２５】
［実施例１の実験結果］
次に、噴孔テーパ度Ｘを種々変化させて、燃料噴霧の貫徹力変化率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図５および図６に基づいて説明する。
この実験は、噴孔テーパ度Ｘを変化させ、貫徹力変化率について調査したもので、その実験結果を図６のグラフに示した。なお、貫徹力変化率は、噴孔テーパ度Ｘ＝０に対する貫徹力の変化率である。
【００２６】
ここで、比較例１、２の噴孔形状および実施例１の噴孔形状について図５に基づいて簡単に説明する。
比較例１の燃料噴射ノズル１００は、図５（ａ）、（ｂ）に示したように、ノズルボディ１０１およびニードル１０２を備える。そして、ノズルボディ１０１には、複数の噴孔１０３およびサック室１０４が設けられる。
先ず、図５（ａ）に示した比較例１の噴孔１０３は、サック室１０４を構成する内壁、およびノズルボディ１０１の外壁のそれぞれに円形状の内側開口１０５、外側開口１０６を有する。この噴孔１０３は、噴孔軸Ｚに対して垂直な噴孔断面積が、内側開口１０５から外側開口１０６に向かって変化しないストレート噴孔である。この場合、比較例１の噴孔テーパ度Ｘは０となり、外側開口１０６から噴射される燃料噴霧Ｆｃは、高貫徹、かつ、狭角化される。
【００２７】
次に、図５（ｂ）に示した比較例２の噴孔１０３は、比較例１と同様に、内側開口１０５、外側開口１０６を有する。この噴孔１０３は、噴孔軸Ｚに対して垂直な噴孔断面積が、内側開口１０５から外側開口１０６に向かって線形に縮小するテーパ噴孔である。つまり、比較例２の噴孔テーパ度Ｘは２．５であり、燃料噴霧Ｆｄは、比較例１よりも更に高貫徹、かつ、狭角化される。
次に、図５（ｃ）に示した実施例１の噴孔６は、噴孔軸Ｚに対して垂直な噴孔断面積が、内側開口１７から外側開口１８に向かって線形に縮小するテーパ噴孔である。つまり、実施例１の噴孔テーパ度Ｘは８であり、低貫徹・広角噴霧Ｆａが得られる。
【００２８】
ここで、実施例１の噴孔６および比較例２の噴孔１０３は、比較例１の外側開口１０６の径（Ｄｏ）および噴孔長さ（Ｌ）と同じ値に設定されている。そして、比較例２の噴孔１０３は、外側開口１０６の径（Ｄｏ）および噴孔長さ（Ｌ）を一定とし、内側開口１０５の径（Ｄｉ）を、噴孔テーパ度Ｘに合わせて大きくすることで設けられている。また、実施例１の噴孔６は、外側開口１８の径（Ｄｏ）および噴孔長さ（Ｌ）を一定とし、内側開口１７の径（Ｄｉ）を、噴孔テーパ度Ｘに合わせて大きくすることで設けられている。  
【００２９】
図６のグラフからも確認できるように、噴孔テーパ度Ｘを０から徐々に大きくしていくと、噴孔テーパ度Ｘが３までは、噴孔テーパ度Ｘが増えるに従って燃料噴射ノズル１から噴射される燃料噴霧の貫徹力が大きくなる。
そして、噴孔テーパ度Ｘが３を越えると、噴孔テーパ度Ｘが増えるに従って貫徹力が小さくなっていく。
しかし、噴孔テーパ度Ｘが５未満の場合には、貫徹力の低下度合いは少ない。
噴孔テーパ度Ｘが５以上になると、貫徹力が大きく低下する。これは、噴孔テーパ度Ｘを５以上にすることで、内側開口１７が大きくなり、渦に起因した旋回流れが内側開口１７から噴孔６内に流入し易くなる。これにより、噴孔６内の燃料流れの中で、噴孔軸Ｚに沿って流れる成分の流速が遅くなり、噴孔軸Ｚの周りを螺旋状に旋回する成分の流速が速くなる。このため、外側開口１８から噴射される燃料噴霧は、貫徹力が弱いが、噴射角が広角に拡がる。
なお、図６のグラフにおいて、噴孔テーパ度Ｘが０、２．５、４の時のそれぞれの貫徹力変化率は噴孔間でばらつくため、そのばらつき幅ＦＢを考慮して噴孔テーパ度Ｘが５以上で有効であると判断している。
【００３０】
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、上記の式１を満たすように、各Ｘ、Ｄｉ、Ｄｏ、Ｌの値を設定している。すなわち、噴孔テーパ度Ｘを５以上の値に設定することで、内側開口１８が大きくなり、渦に起因した旋回流れが内側開口１８から噴孔６内に流入し易くなる。これにより、サック室５内に発生する乱流エネルギーを内側開口１８から噴孔６内に多く取り込むことで、公知例の噴孔形状を採用することなく、つまり、デポジット付着の問題を発生させることなく、少噴射量時における低貫徹・広角噴霧を実現することができる。
【００３１】
また、上記の式２を満たすように、各Ｈ、ｈ、Ｄｉ、θの値を設定している。
これにより、サック室５内の乱流エネルギーの発生源である渦流れが形成され易く、形成された渦の中心と内側開口１７の中心２１との２点が噴孔軸Ｚ上に並び易くなるので、一層渦が内側開口１７から噴孔６内に流入し易くなり、さらに低貫徹、かつ、広角化が促進する。
【００３２】
ここで、ニードル３のシート面７からのリフト量がゼロから所定値の範囲にあるとき、ニードル３の先端１４は、交点Ｏよりも軸方向の先端側（図示下端側）に存在している。  そして、上記の式３を満たすように、各Ｈ、Ｓの値を設定している。
これにより、ニードル３のリフト量がゼロから所定値の範囲にある時に、サック室５内でさらに渦が発生し易くなり、サック室５内で生じた渦が噴孔６内に取り込まれて燃料噴霧がさらに低貫徹・広角になる。
【００３３】
また、各噴孔６は、噴孔軸Ｚに対して垂直な噴孔断面積が、噴孔６のサック室５を構成する内壁における開口から噴孔６のノズルボディ２の外壁における開口に向かって線形に縮小するように設けられている。
これにより、噴孔６内に噴孔断面積が大きく変化する箇所がないので、少噴射量時に噴孔６の壁面から燃料流れの剥離が発生することなく、噴孔６の壁面に沿って燃料が流れる。この結果、さらに燃料噴霧の低貫徹・広角化し易くなる。
したがって、少噴射量時における冷却損失を低減できるので、燃費を低減することができる。
【００３４】
［実施例２の構成］
図７および図８は、本発明を適用した実施例２を示したものである。
ここで、実施例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。
【００３５】
ニードル３のシート面７からのリフト量がゼロから所定値の範囲にあるとき、ニードル３の先端１４は、交点Ｏよりも入口側に存在する。
ここで、噴孔軸Ｚとサック軸Ｙとが交わる点を交点Ｏ、サック室５の先端２２からサック室５の入口９までの軸方向の距離をＨ、内側開口１７の中心２１から交点Ｏまでの軸方向に垂直な方向の距離をＲと呼ぶ。
また、Ｈ、Ｒの各値を、下記の式４を満たすように設定する。
式４：０．５≦（Ｈ／Ｒ）≦２
これにより、少噴射量時に、実施例１と同様な効果を得ることができる。
【００３６】
［変形例］
本実施例では、ノズルボディ２の軸方向の先端側に、先端側が半球面１５であり、入口側が円筒面１６であるサック室５を設けているが、ノズルボディ２の軸方向の先端側に、半球面１５のみを有するサック室５を設けても良い。
本実施例では、ニードル３の着座時に、ニードル３の先端１４がサック室５内に入っているが、ニードル３の着座時に、ニードル３の先端１４がサック室５内に入っていなくても良い。すなわち、ニードル３の先端１４は、ニードル３の着座時にサック室５の入口９よりも軸方向の後端側（図１において図示上側）に存在するようにしても良い。
本実施例では、各噴孔６の噴孔軸Ｚを、サック軸Ｙに垂直な径方向に対して図示下向きに所定の角度（９０°−θ）だけ図示下向きに傾けているが、各噴孔６の噴孔軸Ｚを、サック軸Ｙに垂直な径方向に向けても構わない。
本発明は、上述の実施例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】
【００３７】
１  燃料噴射ノズル
２  ノズルボディ
３  ニードル
５  サック室
６  噴孔
１５  半球面
１６  円筒面
１７  内側開口
１８  外側開口
【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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