(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する複数の噴孔（８）、および前記複数の噴孔よりも上流側に燃料流路（１４、１５）を形成する円錐形状のシート面（１０）を有する円筒形状のノズルボディ（３、１６、１７）と、
（ｂ）この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、
（ｃ）前記ノズルボディおよび前記ニードルに設けられて、前記ノズルボディに対する前記ニードルの相対回転を防止する回転防止部（４）とを備え、
前記ノズルボディは、前記燃料流路の下流側にサック室（９）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入口（４１）を有し、
前記ニードルは、前記シート面に着座可能な環形状のシート部（６）、およびこのシート部から前記ニードルの先端側に向けて突出する先端突部（７）を有し、
前記先端突部は、前記ニードルのリフト量が所定値以下の時に、前記サック室内に入り込み、
また、前記先端突部は、前記シート部から前記ニードルの先端側に向けて外径が円錐形状に縮径する縮径部（５０）を有し、さらに、この縮径部の先端側は、前記ノズルボディの軸を含む平面の両側で互いに非対称な２つの分割部（５１、５２）であり、
一方の分割部は、前記縮径部の傾斜面と同一傾斜角度の円錐面を有し、他方の分割部は、内周側に向かって窪むように傾斜が変化しており、
前記ニードルのリフト量が所定値以下の時に、前記２つの分割部の先端は、前記入口よりも先端側に存在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、
前記ニードルは、前記ノズルボディ（１６、１７）に摺動可能に支持される本体部（５）を有し、
前記先端突部の軸は、前記本体部の軸に対して偏心してい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、
前記複数の噴孔は、全ての噴孔の噴孔軸（ＨＬ）と前記ノズルボディの軸とがなす角度が同一であ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、エンジンの気筒内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンにおいては、燃焼室形状や熱量の目標値によって、燃料噴射ノズルから噴射される燃料の噴霧特性の最適値が変わることが知られている。
例えば噴霧特性の中から貫徹力を取り上げて説明すると、貫徹力が強い場合には、より遠くまで燃料噴霧が広がるので、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。これにより、スモークの排出量を低減でき、エンジン出力や燃費を向上させることができる。その反面、貫徹力が強い場合には、燃料噴霧が燃焼室壁面に到達し易くなり、燃焼室壁面から冷却媒体への放熱量が多くなるので、エンジンの冷却損失が大きくなる。  このため、燃焼室形状や熱量の目標値によって、貫徹力等の噴霧特性を最適に設定する必要がある。
【０００３】
ところで、近年、燃焼室内を、吸気バルブ側領域と排気バルブ側領域とに区分けして、両領域へ向けて噴射される燃料の噴霧特性を変えることが望まれている。
例えば燃料噴射ノズルの取付位置をシリンダ軸から吸気バルブ側領域寄りにオフセット配置したエンジンがある。このエンジンでは、燃料噴射ノズルから吸気バルブ側領域の燃焼室壁面までの距離が排気バルブ側領域と比べて近くなり、排気バルブ側領域の燃焼室壁面に燃料噴霧が到達し易くなる。このため、吸気バルブ側領域への貫徹力を強くし、排気バルブ側領域への貫徹力を弱くする必要がある。
【０００４】
また、燃料噴射ノズルの取付位置をシリンダ軸から排気バルブ側領域寄りにオフセット配置したエンジンがある。このエンジンでは、燃料噴射ノズルから排気バルブ側領域の燃焼室壁面までの距離が吸気バルブ側領域と比べて近くなり、吸気バルブ側領域の燃焼室壁面に燃料噴霧が到達し易くなる。このため、吸気バルブ側領域への貫徹力を弱くし、排気バルブ側領域への貫徹力を強くする必要がある。
【０００５】
さらに、吸気バルブ側領域が排気バルブ側領域よりも低温になる傾向があることから、吸気バルブ側領域の冷却損失を排気バルブ側領域と比べて抑えたいという要求がある。この場合には、吸気バルブ側領域の燃焼室壁面に燃料噴霧が到達するのを抑制するため、吸気バルブ側領域への貫徹力を弱くし、排気バルブ側領域への貫徹力を強くする必要がある。
従って、ノズルボディの軸周囲の全方位を、貫徹力を強めることができる方位と、貫徹力を弱めることができる方位とに大まかに２分割する要望が高まっている。
【０００６】
なお、特許文献１に記載の燃料噴射ノズルでは、ニードルの先端外周面の全周に複数の傾斜溝を形成している。これらの傾斜溝に案内された燃料は、ノズルボディの内部でノズルボディの軸周りの旋回流を形成する。
これにより、特許文献１に記載の燃料噴射ノズルでは、燃料が噴孔内を旋回しつつ流れるのが阻止される。また、特許文献１に記載の燃料噴射ノズルでは、燃料噴霧が螺旋形状に拡散しつつ進行するのが阻止される。この結果、ニードルが偏心したとしても高貫徹力の燃料噴霧を得ることができる。
ところが、特許文献１には、上記の要望や課題について何ら示唆していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２６５９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ノズルボディの軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力を強めることができる方位と、噴霧貫徹力を弱めることができる方位とに大まかに２分割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】
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルボディは、燃料流路の下流側に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、サック室の内周面に入口を有している。
ニードルは、シート部からニードルの先端側に向けて突出する先端突部を有している。この先端突部は、ニードルのリフト量が所定値以下の時に、サック室内に入り込んでいる。
そして、ノズルボディにおけるサック室の中心を通る軸線を、サック室の軸とし、先端突部の中心を通りサック室の軸と平行な軸線を、先端突部の軸とした場合、先端突部の軸は、サック室の軸に対して偏心している。
【００１０】
ここで、先端突部の軸を、ノズルボディの軸に対して偏心させることで、ノズルボディの軸周囲の全方位を、サック室の内周面と先端突部の表面との距離に関して大きい方位と、小さい方位とにおおまかに２分割することができる。このため、ノズルの軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力に関して強めることができる方位と、弱める方位とに、大まかに２分割することができる。
また、回転防止部を設けることで、サック室の内周面と先端突部の表面とが相対的に回転するのを防止することができる。このため、燃料噴射ノズルをエンジンに固定した後に、噴霧貫徹力を強めることができる方位、噴霧貫徹力を弱めることができる方位がノズルボディの周方向に変動するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】燃料噴射ノズルの概略構成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】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である（実施形態１）。
【図４】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５】サック室内の燃料流れの様子を示した説明図である（実施形態１）。
【図６】燃焼室内の噴霧形態の一例を示した説明図である（実施形態１）。
【図７】燃焼室内の噴霧形態の変形例を示した説明図である（実施形態１）。
【図８】燃焼室内の噴霧形態の変形例を示した説明図である（実施形態１）。
【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２）。
【図１０】図９のＸ−Ｘ断面図である（実施形態２）。
【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３）。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図である（実施形態３）。
【図１３】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１４】図１３のＸＩＶ−ＸＩＶ断面図である（実施形態４）。
【図１５】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１６】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１７】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（参考例）。
【図１８】燃料噴射ノズルの要部を示した断面図である（参考例）。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
［実施形態１の構成］
図１ないし図８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。
【００１４】
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、このニードル２を収容する円筒形状のノズルボディ３、およびノズルボディ３に対するニードル２の相対回転を防止する回転防止部４を備えている。
ニードル２は、円柱形状の本体部５、円環形状のシート部６および非対称形状の先端突部７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。
【００１５】
ノズルボディ３の先端側には、有底円筒形状のサック部１１が設けられている。
サック部１１には、複数の噴孔８およびサック室９が設けられている。
また、ノズルボディ３には、シート部６が着座可能なシート面１０が設けられている。  また、ノズルボディ３には、燃料孔１２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１３が設けられている。
サック室９は、燃料流路１４、１５の下流側に位置している。
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８およびサック室９の詳細は、後述する。
【００１６】
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。このエンジンは、シリンダヘッド２１を備えている。このシリンダヘッド２１は、シリンダ２２およびピストン２３と共に燃焼室を形成している。
シリンダヘッド２１には、吸気ポート２４および排気ポート２５が形成されている。このシリンダヘッド２１には、吸気バルブ２６および排気バルブ２７が設けられている。    燃焼室は、吸気バルブ側に広がる吸気バルブ側領域と、排気バルブ側に広がる排気バルブ側領域とに区分されている。
ここで、吸気バルブ側領域を領域Ｔｉｎと呼ぶ。また、排気バルブ側領域を領域Ｔｅｘと呼ぶ。
領域Ｔｉｎは、ピストン２３と吸気バルブ２６との間に形成されている。
領域Ｔｅｘは、ピストン２３と排気バルブ２７との間に形成されている。
【００１７】
次に、エンジンに対する燃料噴射ノズル１の固定位置の例を説明する。
ここで、ノズルボディ３の軸をノズル軸ＮＬと呼ぶ。また、シリンダ２２の軸をシリンダ軸ＣＬと呼ぶ。
図６の例は、ノズル軸ＮＬとシリンダ軸ＣＬとが一致するように燃料噴射ノズル１をシリンダヘッド２１の中心に取り付けている。
図７の例は、シリンダ軸ＣＬに対してノズル軸ＮＬを所定量β分だけＴｉｎ側にオフセットしている。
図８の例は、シリンダ軸ＣＬに対してノズル軸ＮＬを所定量γ分だけＴｅｘ側にオフセットしている。
【００１８】
ニードル２は、シート面１０に対して離着座して燃料流路１４、１５を開閉する。
本体部５は、内周壁１６、１７に往復摺動可能に支持される摺動面３１、３２を有している。この本体部５は、内周壁１７の内周との間に、燃料流路１４を形成する外周面３３を有している。また、本体部５は、ニードル２の先端側へ向けて外径が徐々に縮径する円錐形状の傾斜面を有している。
シート部６は、本体部５の傾斜面と先端突部７の傾斜面との間に形成されている。
先端突部７は、シート部６からニードル全体の先端側に向けて突出する。
本実施形態のニードル２の詳細は、後述する。
【００１９】
ここで、ノズルボディ３には、その軸と平行な方向に延びる円筒形状の内周壁１６、１７が設けられている。
内周壁１６は、摺動面３１が往復摺動する。また、内周壁１７は、摺動面３２が往復摺動する。この内周壁１７は、ノズルボディ３の内周方向に等間隔で３箇所に摺動面３４を有している。また、内周壁１７は、ノズルボディ３の内周方向に等間隔で３箇所に流路壁面３５を有している。この流路壁面３５は、外周面３３との間に燃料流路１４を形成する。
【００２０】
回転防止部４は、摺動面３２に設けられる突起３６、および摺動面３４に設けられる案内溝３７を備えている。
複数の突起３６は、摺動面３２の外周面において外周方向に等間隔で設けられている。これらの突起３６は、複数の案内溝３７と対応する位置に設けられている。また、複数の突起３６は、各案内溝３７と往復摺動可能に嵌合している。また、複数の突起３６は、各摺動面３２から半径方向の外側に向けて突出している。
【００２１】
複数の案内溝３７は、摺動面３４の内周面において内周方向に等間隔で設けられている。これらの案内溝３７は、ノズルボディ３の軸方向に真っ直ぐに延びている。また、複数の案内溝３７は、摺動面３４の内周面から半径方向の内側に凹んでいる。
各突起３６と各案内溝３７との間には、複数の燃料流路３８が形成されている。これらの燃料流路３８は、各摺動面３２と各案内溝３７との間にも形成される。
この回転防止部４によれば、ニードル２がリフトした時に、ニードル２の周囲の複数の燃料流路１４、１５を通過する燃料流によってニードル２が自動調心される。従って、回転防止部４は、ノズル軸ＮＬ上にニードル２を位置させる調心部としての機能も有している。
【００２２】
複数の噴孔８は、円周方向に等間隔で形成されている。
全ての噴孔８は、ノズル軸ＮＬと噴孔軸ＨＬとがなす角度が同一である。また、全ての噴孔８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８は、サック部１１の内外を連通している。
噴孔８は、例えば６〜１２個設けられる。本例では、１０個の噴孔８が設けられている。
【００２３】
複数の噴孔８は、サック部１１の内周面で噴孔入口４１が開口している。また、各噴孔８は、噴孔入口４１から噴孔出口４２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。
ここで、各噴孔８の軸を噴孔軸ＨＬと呼ぶ。また、噴孔軸ＨＬは、ノズル軸ＮＬ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。
また、サック室９の中心位置で、ノズル軸ＮＬと噴孔軸ＨＬとが交差する交点を、サック中心Ｏと呼ぶ。この場合、サック中心Ｏから各噴孔入口４１の中心までの距離は、全ての噴孔８で同一となっている。
【００２４】
ここで、シート部６がシート面１０から離座する時に移動する側を、軸方向の上側と呼ぶ。また、シート部６がシート面１０に着座する時に移動する側を、軸方向の下側と呼ぶ。
サック室９は、燃料流路１４、１５の下流側に位置している。
サック室９の入口側開口は、シート面１０の下流端で、且つサック室９の上流端に形成されている。このサック室９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９の上端４３と呼ぶ。
サック室９は、燃料流路１４、１５と複数の噴孔８とを連通している。
サック室９は、内周面として、ノズル軸ＮＬを中心とする円筒形状の周壁面、およびノズル軸ＮＬ上のサック中心Ｏを中心とする球面形状の底壁面が設けられている。
なお、各噴孔入口４１の中心は、サック室９の周壁面と底壁面との境界に形成されている。
【００２５】
サック室９は、燃料流路１４、１５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８へ分配供給する分配室である。
また、サック室９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２がリフトする程、サック室９内の空間容積が広くなる。
シート面１０は、先端突部７の傾斜面との間に燃料流路１５を形成する。このシート面１０は、本体部５の傾斜面との間に燃料流路１４の下流部を形成する。
シート面１０は、先端側に向かう程、内径が徐々に減少する円錐形状を呈する。このシート面１０の途中には、シート部６が離着座する円環状のノズルシートが設けられている。
【００２６】
燃料流路１４、１５は、サック室９の上流側に位置する。また、燃料流路１４、１５は、燃料溜まり室１３の下流側に位置する。
燃料噴射ノズル１は、シート部６がシート面１０に着座した場合、燃料流路１４と燃料流路１５との連通状態が遮断される。これにより、複数の噴孔８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１０からリフトした場合、燃料流路１４と燃料流路１５とが連通状態となる。これにより、燃料流路１４、１５から複数の噴孔８と連通するサック室９へ燃料が導入される。このため、複数の噴孔８から燃焼室内への燃料が噴射される。
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。
【００２７】
［実施形態１の特徴］
ここで、ニードル２のリフト量が所定値以下の時を、ニードル２の低リフト時と呼ぶ。また、ニードル２のリフト量が所定値よりも大きい時を、ニードル２の高リフト時と呼ぶ。
また、シート面１０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を、シート部流路面積Ａｓと呼ぶ。また、複数の噴孔８の流路面積の総和を、噴孔総流路面積Ａｈと呼ぶ。また、シート部６から各噴孔出口４２までの燃料の流路面積の中で最小の流路面積を、最小流路面積Ａｍｉと呼ぶ。
【００２８】
本例の場合には、シート部流路面積Ａｓが噴孔総流路面積Ａｈ以下となるリフト量を所定値として設定している。
また、シート部流路面積Ａｓが最小流路面積Ａｍｉとなるリフト量を所定値として設定しても良い。
また、ニードル２のフルリフト量の３０％〜７０％のリフト量を所定値として設定しても良い。
なお、上記の所定値を、先端突部７の体積、サック室９の空間容積、噴孔総流路面積Ａｈ、ニードル上昇速度等に応じてリフト量が大きい側または小さい側に変更しても良い。  
【００２９】
ここで、上記の先端突部７の詳細を図１ないし図５に基づいて説明する。
先端突部７は、ニードル２の低リフト時に、サック室９内に入り込む。
ここで、先端突部７を通り、ノズル軸ＮＬと平行な直線を先端突部７の軸ＴＬとする。この場合、先端突部７の軸ＴＬは、ノズル軸ＮＬに対して所定量αだけ偏心している。また、先端突部７の軸ＴＬは、本体部５の軸に対して所定量αだけ偏心している。なお、本体部５の軸は、ノズル軸ＮＬと一致している。
先端突部７は、円錐形状の縮径部５０および２つの分割突部５１、５２を備えている。  縮径部５０は、ニードル２の先端側へ向けて外径が徐々に縮径する円錐形状の傾斜面を有している。この縮径部５０の傾斜面は、本体部５の傾斜面よりも傾斜角度が急である。  
【００３０】
ここで、ニードル２の中心線と一致したノズル軸ＮＬを含む断面を切断面と呼ぶ。
先端突部７を、切断面を境界として左右方向に分割したとき、切断面を境界として左方向に配置される分割部分を分割突部５１と呼ぶ。
先端突部７を、切断面を境界として左右方向に分割したとき、切断面を境界として右方向に配置される分割部分を分割突部５２と呼ぶ。
分割突部５１、５２は、ノズル軸ＮＬを中心にして１８０°回転させても重ならない非対称形状となるように設けられている。この分割突部５１、５２は、縮径部５０の下流側に位置している。また、分割突部５１、５２は、縮径部５０よりも先端部を、円周方向に１８０°の角度範囲に２分割されている。
【００３１】
分割突部５１は、ニードル２の低リフト時に、サック中心Ｏよりも下流側に先端部分５３を有している。この分割突部５１は、縮径部５０の傾斜面と同一傾斜角度の円錐面を有している。また、分割突部５１は、半円形状の切断面を有している。また、分割突部５１の右側面には、ノズル軸ＮＬの方向に延びる平面削部５５が設けられている。
分割突部５２は、ニードル２の低リフト時に、サック中心Ｏよりも上流側に先端部分５４を有している。また、分割突部５２は、分割突部５１の円錐面よりも急な傾斜角度の円錐面を有している。また、分割突部５２は、切削工具を用いて、ノズル軸ＮＬの方向に直線的に削り込むことで、凹部５６を形成している。この凹部５６は、縮径部５０の傾斜面を延長した仮想円錐面より半径方向の内側に凹んだ位置に底面を有している。なお、本例では、凹部５６の底面は、分割突部５１の平面削部５５に相当する。
【００３２】
次に、ニードル２の低リフト時におけるサック室９内の燃料流れの様子を図１ないし図５に基づいて説明する。
ここで、サック室９は、ノズル軸ＮＬを含む仮想平面を境界として、小空間９Ａと大空間９Ｂとに区分されている。
小空間９Ａとは、サック室９の周壁面と先端突部７の表面との距離が小さい方位に形成される空間のことである。この小空間９Ａは、ノズル軸ＮＬを中心とした１８０°の角度範囲に形成される。
大空間９Ｂとは、サック室９の周壁面と先端突部７の表面との距離が大きい方位に形成される空間のことである。この大空間９Ｂは、ノズル軸ＮＬを中心とした１８０°の角度範囲に形成される。
【００３３】
ニードル２の低リフト時には、Ａｓ、Ａｈ、Ａｍｉの関係が、α＜βで、且つＡｓ＝Ａｍｉである。このため、燃料流路１４、１５からサック室９内に流れ込む燃料の流速が高リフト時よりも速い。
このとき、上流側の燃料流路１４、１５から小空間９Ａ内に流れ込んだ大部分の燃料は、小空間９Ａの入口付近で分割突部５１の表面およびサック室９の上端４３から剥離する。その後、燃料は、小空間９Ａの外周側に小さく曲がって各噴孔入口４１から各噴孔８内に流れ込む。
従って、各噴孔８内を通過する燃料に乱れが発生せず、各噴孔８から領域Ｔｅｘ内に噴射される噴霧特性として、燃料噴霧ＦＢと比べて燃料噴霧ＦＡの噴霧角が小さく、噴霧貫徹力が大きい噴霧特性を得ることができる。
【００３４】
一方、燃料流路１４、１５から大空間９Ｂ内に流れ込んだ大部分の燃料は、分割突部５２の表面に沿って平面削部５５に至り、この平面削部５５に沿って大空間９Ｂの下側の底面へ流れて大空間９Ｂの底面で大空間９Ｂの外周側に大きく曲がる。
そして、大空間９Ｂの底面で旋回した燃料は、大空間９Ｂの下側から上側へ向かって流れ、大空間９Ｂの外周側に小さく曲がって各噴孔入口４１から複数の噴孔８内に流れ込む。
【００３５】
また、燃料流路１４、１５から大空間９Ｂ内に流れ込んだ一部の燃料は、大空間９Ｂの周壁面に沿って大空間９Ｂの下側へ流れ、大空間９Ｂの外周側に小さく曲がって、各噴孔入口４１から複数の噴孔８内に流れ込む。
これによって、各噴孔入口４１で、大空間９Ｂの下側から上側へ向かう燃料と、大空間９Ｂの上側から下側へ向かう燃料とが衝突するため、各噴孔８内を通過する燃料に乱れが発生する。従って、各噴孔８内を通過する燃料に乱れが発生することにより、各噴孔８から領域Ｔｉｎ内に噴射される噴霧特性として、燃料噴霧ＦＡと比べて燃料噴霧ＦＢの噴霧角が大きく、噴霧貫徹力が小さい噴霧特性を得ることができる。
【００３６】
［実施形態１の効果］
ここで、ニードル２の先端突部７は、縮径部５０の下流側に非対称形状の分割突部５１、５２を設けている。そして、先端突部７の軸ＴＬを、ノズル軸ＮＬに対して所定量αだけ偏心させている。また、先端突部７の軸ＴＬを、本体部５の軸に対して所定量αだけ偏心させている。この場合、サック室９の周壁面と先端突部７の表面との距離に関して大きい方位と、小さい方位とにおおまかに２分割することができる。
このため、ノズル軸ＮＬ周囲の全方位を、噴霧貫徹力に関して強めることができる方位ＨＰと、弱める方位ＬＰとに、大まかに２分割することができる。
また、回転防止部４を設けることで、サック室９の周壁面と先端突部７の表面とが相対的に回転するのを防止することができる。このため、燃料噴射ノズル１をエンジンに固定した後に、噴霧貫徹力を強めることができる方位、噴霧貫徹力を弱めることができる方位がノズルボディ８の円周方向に変動するのを防止することができる。
なお、先端突部７への削り込む角度を変えることにより、噴霧特性を種々変えることができる。
【００３７】
ここで、図６の例では、貫徹力を強める方位と領域Ｔｅｘとが一致し、貫徹力を弱める方位と領域Ｔｉｎとが一致するようにシリンダヘッド２１に燃料噴射ノズル１を固定している。この場合、領域Ｔｉｎおよび領域Ｔｅｘでの燃焼形態が変わり、吸気バルブ２６に伝わる燃焼熱を低減できる。これにより、領域Ｔｉｎの冷却損失を領域Ｔｅｘよりも抑えることができる。
また、図７の例では、貫徹力を強める方位と領域Ｔｅｘとが一致し、貫徹力を弱める方位と領域Ｔｉｎとが一致するようにシリンダヘッド２１に燃料噴射ノズル１を固定している。この場合、燃料噴射ノズル１から燃焼室壁面までの距離が近くなった領域Ｔｉｎの冷却損失を低減することができる。
また、図８の例では、貫徹力を強める方位と領域Ｔｉｎとが一致し、貫徹力を弱める方位と領域Ｔｅｘとが一致するようにシリンダヘッド２１に燃料噴射ノズル１を固定している。この場合、燃料噴射ノズル１から燃焼室壁面までの距離が近くなった領域Ｔｅｘの冷却損失を低減することができる。
いずれにしても、冷却損失を低減できるので、燃費向上等の効果を得ることができる。  
【００３８】
［実施形態２の構成］
図９および図１０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】
本実施形態の回転防止部４は、摺動面３２に設けられる複数の突条６１、および摺動面３４に設けられる複数の案内溝６２を備えている。
各突条６１は、各案内溝６２と嵌合している。
また、各突条６１と各案内溝６２との間には、複数の燃料流路６３が形成されている。これらの燃料流路６３は、各摺動面３４と各案内溝６２との間にも形成される。
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１１および図１２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】
本実施形態の回転防止部４は、外周面３３に設けられる複数の案内溝６４、流路壁面３５に設けられる複数の案内溝６５、および各案内溝６４、６５に摺動可能に嵌合する複数の係止部材６６を備えている。
複数の係止部材６６は、ノズルボディ３とニードル２に対して別部材で設けられている。
また、各案内溝６４と各係止部材６６との間には、各燃料流路１４と連通する複数の燃料流路６７が形成されている。これらの燃料流路６７は、各外周面３３と各案内溝６４との間にも形成される。
また、各案内溝６５と各係止部材６６との間には、各燃料流路１４と連通する複数の燃料流路６８が形成されている。
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及び２と同様な効果を奏する。
【００４２】
［実施形態４の構成］
図１３および図１４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】
本実施形態の回転防止部４は、断面多角形状の本体部５、および断面多角形状の内周壁１７を備えている。
本体部５の外周方向には、平面形状の摺動面３２と平面形状の外周面３３が交互に設けられている。
内周壁１７には、摺動面３２と往復摺動可能な平面形状の摺動面３４が設けられている。また、外周面３３と流路壁面３５との間には、燃料流路１４が形成されている。
回転防止部４は、本体部５の形状および内周壁１７の形状を多角形状とすることで、ノズルボディ３の内周方向へのニードル２の回転を拘束している。
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１〜３と同様な効果を奏する。
【００４４】
［実施形態５の構成］
図１５および図１６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】
本実施形態の先端突部７は、断面形状が半円形状の分割突部５１、５２を備えている。サック中心Ｏから表面までの半径方向の距離は、分割突部５１よりも分割突部５２の方が大きい。
また、分割突部５２の先端は、ニードル２の低リフト時に、サック中心Ｏよりも下流側に位置している。また、分割突部５２の先端は、先端部分５３と同一平面上に位置している。
また、分割突部５２は、切削工具を用いて、ノズル軸ＮＬの周方向に切削することで、凹曲面形状の凹部５７を形成している。この凹部５７は、縮径部５０の傾斜面を延長した仮想円錐面より半径方向の内側に凹んだ位置に底面を有している。
これにより、サック室９の周壁面と先端突部７の表面との距離に関して大きい方位と、小さい方位とにおおまかに２分割することができる。
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１〜４と同様な効果を奏する。
【００４６】
［実施形態６の構成］
図１７および図１８は、参考例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】
参考例の先端突部７は、円錐形状の縮径部７１を備えている。縮径部７１の中心線ＰＬの方向は、ノズル軸ＮＬに対して強貫徹力ＨＰの噴孔８側に所定の傾斜角度分だけ傾斜している。
また、縮径部５０と縮径部７１との間には、シート部６の形成方向に対して傾斜した稜線７２が形成されている。
また、縮径部７１の頂点７３は、ニードル２の低リフト時に、サック中心Ｏよりも下流側に位置している。
また、縮径部７１の空間９Ａ側の傾斜面は、縮径部５０の傾斜面と同一の傾斜角度となる。また、縮径部７１の空間９Ｂ側の傾斜面は、縮径部５０の傾斜面よりも傾斜角度が急である。
以上のように、参考例の燃料噴射ノズル１においては、実施形態１〜５と同様な効果を奏する。
【００４８】
［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。
【００４９】
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る得る。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
また、吸気ポート２４が１つの燃焼室に対して２つの吸気ポートに分岐している場合には、吸気バルブ２６が２つ必要となる。また、排気ポート２５が１つの燃焼室に対して２つの排気ポートに分岐している場合には、排気バルブ２７が２つ必要となる。
本実施形態では、噴孔入口４１の中心を、サック室９の周壁面と底壁面との境界に配置しているが、噴孔入口４１の中心を、サック室９の周壁面のみに配置しても良い。また、噴孔入口４１の中心を、サック室９の底壁面のみに配置しても良い。
【００５２】
本実施形態では、分割突部５１を、先端突部７の先端部の円周方向に１８０°の角度範囲に渡って設けているが、分割突部５１を、先端突部７の先端部の円周方向に９０°〜２７０°の角度範囲に渡って設けても良い。
本実施形態では、分割突部５２を、先端突部７の先端部の円周方向に１８０°の角度範囲に渡って設けているが、分割突部５２を、分割突部５１の角度範囲に対応した角度範囲に設けても良い。
また、ノズル軸ＮＬに対する縮径部７１の中心線ＰＬの傾斜角度は任意である。
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】
【００５３】
１  燃料噴射ノズル
２  ニードル
３  ノズルボディ
４  回転防止部
５  本体部
６  シート部
７  先端突部
８  噴孔
９  サック室
１０  シート面
１１  サック部
１４  燃料流路
１５  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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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