(57)【要約】【課題】ノズルボディに設けられる噴孔の位置が異なっていても同様の噴射特性を得ることができる燃料噴射ノズルを提供することを課題とする。【解決手段】燃料噴射ノズル（１）は、先端側に噴孔（２ａ）が形成されたノズルボディ（３）、このノズルボディ（３）内で往復動するニードル弁（４）を備える。ノズルボディ（３）は、噴孔（２ａ）が開口する所定領域に亘る噴孔開口面（３ａ）を有する。一方、ニードル弁（４）は、噴孔開口面（３ａ）よりも基端側に当接するシート部（４ａ）と、このシート部（４ａ）よりも先端側に配置され、噴孔開口面（３ａ）との距離が、略等距離に維持される対向面（４ｂ）とを有する。すなわち、燃料噴射ノズル（１）は、ニードル弁（４）及びノズルボディ（３）を軸方向に断面としたときに、噴孔開口面（３ａ）に含まれる線分と対向面４ｂに含まれる線分とが略平行状態となる構成となっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に噴孔が形成されたノズルボディと、
当該ノズルボディ内で往復動するニードル弁とを、備え、
前記ノズルボディは内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有し、
前記ニードル弁は、前記噴孔開口面よりも基端側に当接するシート部と、当該シート部よりも先端側に配置され、前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面とを有していることを特徴とした燃料噴射ノズル。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記対向面は、前記ニードル弁の外周壁に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項３】
請求項１記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔開口面は、前記ノズルボディの内周面に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項４】
請求項１記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔開口面と前記対向面との閉弁時のクリアランスは、前記噴孔の直径寸法よりも狭くしたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
請求項１記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記ニードル弁及びノズルボディを軸方向に断面としたときに前記噴孔開口面に含まれる線分と前記対向面に含まれる線分とが略平行状態となることを特徴とした燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関（エンジン）の燃料噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、いわゆる直噴式であるディーゼルエンジンでは、複数の噴孔が形成されたノズルボディの内部に組み込まれたニードル弁が、ノズルボディのシート面に着座及び離座することによって燃料の噴射の実行と停止を行う燃料噴射ノズルが用いられている。このような燃料噴射ノズルには、ノズルボディの先端内側に燃料溜まり室（サック部）を設けて各噴孔へ供給される燃料の均圧化を図るＭＳ（Ｍｉｎｉ  Ｓａｃ）ノズルや、ノズルボディの先端内側に燃料溜まり室を設けず、ニードル弁による噴孔の開閉によって直接噴射の実行と停止を行うＶＣＯ（Ｖａｌｖｅ  Ｃｏｖｅｒｅｄ  Ｏｒｉｆｉｃｅ）ノズルが知られている。
【０００３】
図７は、ＭＳノズルの先端側一部を拡大し、断面とした説明図である。ＭＳノズル１００は、ノズルボディ１０１の先端内側に燃料溜まり室（サック部）１０２を設け、当該燃料溜まり室１０２から燃料が噴射されるように噴孔１０３が穿設されている。このようなＭＳノズル１００は、開閉状態に関わらず、燃料溜まり室１０２と噴孔１０３とが通じており、ニードル弁１０４が離座すると、燃料溜まり室１０２に溜まった燃料に圧力が加わり、燃料溜まり室１０２内に溜まった燃料が噴孔１０３を通じて噴射される。このＭＳノズル１００では、ニードル弁１０４の離座による燃料の流れに大きな変化がなく、燃料の流れが安定しているので、安定した燃料の噴射が実行できる。しかしながら、ニードル閉弁時でも燃料溜まり室と噴孔とが通じているため、燃焼室内の圧力変化などに起因して、燃料を噴射しない時期でも、燃料溜まり室１０２に溜まった燃料が噴孔１０３から流出することがある。この燃料の流出は、特に、低温時に不完全燃焼を引き起こし、排気ガスのＨＣ（炭化水素）濃度増加の原因となる。
【０００４】
一方、図８に示すようなＶＣＯノズル１１０は、閉弁時に噴孔への燃料の流入を遮断するので、ＭＳノズル１００のような燃料の流出が起こりにくいと考えられる。このようなＶＣＯノズルのバリエーションとして、図１１に示すようなグルーブ１２１付きのＶＣＯノズル１２０も提案されている。さらに、特許文献１等、種々の提案がされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−３３６６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＶＣＯノズル１１０は、図８に示すようにノズルボディ１１１に噴孔１１２ａが穿設されている。この噴孔１１２ａは、加工精度上の問題から穿設位置にバラツキが生じることがあり、例えば噴孔１１２ｂの位置に穿設されることがある。すなわち、レーザや工具を用いて噴孔を穿設する際に、加工精度上、どうしても完全に同一となる位置に噴孔を形成することは困難であり、多少の位置ズレを生じてしまう。このような噴孔のバラツキが生じると以下のような問題が生じ得る。すなわち、先端側に穿設された噴孔１１２ｂと基端側に穿設された噴孔１１２ａとでは、噴射特性が異なってしまうおそれがある。この噴射特性の相違につき、図９（ａ）〜（ｂ）及び図１０を参照しつつ説明する。図９（ａ）は閉弁状態のＶＣＯノズル１１０、図９（ｂ）はフルリフト状態のＶＯＣノズル１１０、図９（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態のＶＣＯノズル１１０、図９（ｄ）は図９（ａ）と同様に閉弁状態のＶＣＯノズル１１０を示した説明図である。なお、いずれの図もＶＣＯノズル１１０の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。図１０は、ＶＣＯノズル１１０の状態（図９（ａ）〜図９（ｄ））に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
【０００７】
図９（ａ）に示すように閉弁状態にあるときは噴孔１１２ａの場合であっても噴孔１１２ｂの場合であっても噴射率はほぼ０となる。この状態からニードル弁１１３が上昇し始めると図１０に示すように噴孔の位置によって噴射率に違いがみられるようになる。すなわち、先端側に位置する噴孔１１２ｂの噴射が基端側に位置する噴孔１１２ａの噴射よりも早期に開始され、同一時刻においては噴孔１１２ｂの噴射率が高い。その後、フルリフト状態になると、噴孔位置による噴射率の違いはみられなくなるが、その後、閉弁状態に向かうときは再び噴射率の違いが観察されるようになる。このように噴射率の違いがみられるのは、噴孔開口からニードル弁１１３までの距離が異なるためであると考えられる。すなわち、図９（ｃ）に示すように噴孔１１２ａの開口からニードル弁１１３までの距離Ｓ１１と、噴孔１１２ｂの開口からニードル弁１１３までの距離Ｓ１２とが異なることに起因すると考えられる。このように製品間で噴孔の位置が異なり、噴射率が異なると、噴射特性に影響が及ぶ。これでは、燃料噴射特性が製品毎に異なり、不都合である。例えば、ある燃料噴射ノズルを用いて導き出したセッティングは、噴孔の穿設位置が異なる他の燃料噴射ノズルには適用できなくなるおそれがある。
【０００８】
図１１に示すようなグルーブ１２１を備えたグルーブ付きＶＣＯノズル１２０であっても噴孔穿設位置が異なれば燃料噴射特性が異なることとなり、同様の問題を有している。
【０００９】
そこで、本発明は、ノズルボディに設けられる噴孔の位置が異なっていても同様の噴射特性を得ることができる燃料噴射ノズルを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる課題を解決するための、本発明の燃料噴射ノズルは、先端側に噴孔が形成されたノズルボディと、当該ノズルボディ内で往復動するニードル弁とを、備え、前記ノズルボディは内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有し、前記ニードル弁は、前記噴孔開口面よりも基端側に当接するシート部と、当該シート部よりも先端側に配置され、前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面とを有していることを特徴としている（請求項１）。このような構成とすることにより、製品間の燃料噴射特性のバラツキを低減することができる。ここで、所定領域とは、噴孔を穿設する際のバラツキがおこる範囲をカバーできる領域となっていれば良い。このような噴孔開口面とニードル弁が有する対向面とは、周状に形成されていてもよく、全周に亘って形成されていても良い。噴孔開口面と対向面との距離が噴孔開口面の全域に亘って略等距離を維持する構成となっていれば、噴孔の穿設位置がバラついても同様の噴射特性と維持することができる。ここで、略等距離とは、噴孔開口面内の異なる位置に噴孔を穿設し、燃料噴射を行った際に同様の噴射特性を得ることができる範囲である。
【００１１】
このような燃料噴射ノズルにおける前記対向面は、前記ニードル弁の外周壁に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられた構成とすることができる（請求項２）。ニードル弁はシート部よりも先端でテーパ状に成形されることがあるが、このような場合であっても、凹部を形成し、その凹部の底面を対向面とすれば噴孔開口面との上記関係を形成することができる。
【００１２】
また、前記噴孔開口面は、前記ノズルボディの内周面に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられた構成とすることもできる（請求項３）。このような構成としても噴孔開口面との上記関係を形成することができる。
【００１３】
このような燃料噴射ノズルでは、前記噴孔開口面と前記対向面との閉弁時のクリアランスは、前記噴孔の直径寸法よりも狭くした構成とすることが望ましい（請求項４）。このような構成とすることにより燃料噴射特性のバラツキをより低減することができる。
【００１４】
このような燃料噴射ノズルにおける、前記ニードル弁及びノズルボディを軸方向に断面としたときに前記噴孔開口面に含まれる線分と前記対向面に含まれる線分とが略平行状態となることを特徴としている（請求項５）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有するノズルボディと、この前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面を有するニードル弁とを有する構成としたのでノズルボディに設けられる噴孔の位置が異なっていても同様の噴射特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の燃料噴射ノズル１の先端側一部を拡大し断面とした説明図である。また、図２は、図１中、破線で示した領域Ａをさらに拡大して示した説明図である。燃料噴射ノズル１は、先端側に噴孔２ａ（又は２ｂ）が形成されたノズルボディ３と、このノズルボディ３内で往復動するニードル弁４とを、備えている。ノズルボディ３は、直径寸法Ｒである噴孔２ａ（２ｂ）が開口する所定領域に亘る噴孔開口面３ａを有している。この噴孔開口面３ａの所定領域は特に段差等によって仕切られることはなく、円滑な局面を形成している。一方、ニードル弁４は、噴孔開口面３ａよりも基端側に当接するシート部４ａと、このシート部４ａよりも先端側に配置され、噴孔開口面３ａとの距離が、略等距離に維持される対向面４ｂとを有している。すなわち、燃料噴射ノズル１は、図１や図２に示すようにニードル弁４及びノズルボディ３を軸方向に断面としたときに、噴孔開口面３ａに含まれる線分３ａ１と対向面４ｂに含まれる線分４ｂ１とが略平行状態となる構成となっている。
【００１８】
ここで、対向面３ａは、ニードル弁４の外周壁に凹部５を形成し、この凹部５の底面に設けられている。図１及び図２は閉弁状態の燃料噴射ノズル１を示しているが、この状態における噴孔開口面３ａと対向面４ｂとの距離は噴孔開口面３ａのどの位置であってもＳ１となっている。なお、閉弁状態のときのニードル弁４は、周状に形成されたシート部４ａのみがノズルボディ３に当接し、燃料のシールを行うように調整されている。このような噴孔開口面３ａと対向面４ｂとの距離Ｓ１、すなわち、クリアランスは、噴孔２ａ（２ｂ）の直径寸法Ｒよりも狭くなっている。
【００１９】
このように構成される燃料噴射ノズル１の燃料噴射の状況について図３（ａ）〜（ｄ）及び図４を参照しつつ説明する。図３（ａ）は閉弁状態の燃料噴射ノズル１、図３（ｂ）はフルリフト状態の燃料噴射ノズル１、図３（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル１、図３（ｄ）は図３（ａ）と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズル１を示した説明図である。なお、いずれの図も燃料噴射ノズル１の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。図４は、燃料噴射ノズル１の状態（図３（ａ）〜図３（ｄ））に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
【００２０】
図３（ａ）に示すように閉弁状態にあるときは噴孔２ａの場合であっても噴孔２ｂの場合であっても噴射率はほぼ０となる。この状態からニードル弁４が上昇する。このとき、噴孔の位置が異なっていても噴射率に大きな違いはみられない。その後、フルリフト状態になっても噴孔位置による噴射率の違いはみられない。さらに、これに続く閉弁状態へ移行の際にも噴射率には大きな違いは観測されない。このように本実施例の燃料噴射ニードル１は、噴孔の穿設位置が異なっていても噴孔開口面３ａと対向面４ｂとの距離が略等距離に維持されていることから噴射率に大きな違いが現れず、製品間でバラツキの少ない噴射特性を得ることができる。
【実施例２】
【００２１】
次に本発明の実施例２について、図５、図６を参照しつつ説明する。図５は、本発明の燃料噴射ノズル１１の先端側一部を拡大し断面とした説明図である。図６（ａ）は閉弁状態の燃料噴射ノズル１１、図６（ｂ）はフルリフト状態の燃料噴射ノズル１１、図６（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル１１、図６（ｄ）は図６（ａ）と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズル１１を示した説明図である。なお、いずれの図も燃料噴射ノズル１の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。
【００２２】
燃料噴射ノズル１１は、先端側に噴孔１２ａ（又は１２ｂ）が形成されたノズルボディ１３と、このノズルボディ１３内で往復動するニードル弁１４とを、備えている。ノズルボディ１３は、噴孔１２ａ（１２ｂ）が開口する所定領域に亘る噴孔開口面１３ａを有している。ここで、噴孔開口面１３ａは、ノズルボディ１３の内周面に凹部１５を形成し、この凹部１５の底面に設けられている。一方、ニードル弁１４は、噴孔開口面１３ａよりも基端側に当接するシート部１４ａと、このシート部１４ａよりも先端側に配置され、噴孔開口面１３ａとの距離が、略等距離に維持される対向面１４ｂとを有している。すなわち、燃料噴射ノズル１１は、図５や図６に示すようにニードル弁１４及びノズルボディ１３を軸方向に断面としたときに、噴孔開口面１３ａに含まれる線分１３ａ１と対向面４ｂに含まれる線分１４ｂ１とが略平行状態となる構成となっている。
【００２３】
図５及び図６は閉弁状態の燃料噴射ノズル１１を示しているが、この状態における噴孔開口面１３ａと対向面１４ｂとの距離は噴孔開口面１３ａのどの位置であってもＳ１となっている。なお、閉弁状態のときのニードル弁１４は、周状に形成されたシート部１４ａのみがノズルボディ１３に当接し、燃料のシールを行うように調整されている。このような噴孔開口面１３ａと対向面４ｂとの距離Ｓ１、すなわち、クリアランスは、噴孔２ａ（２ｂ）の直径寸法よりも狭くなっている。
【００２４】
以上のような構成の燃料噴射ノズル１１も、実施例１の燃料噴射ノズル１と同様に製品間でのバラツキが少ない燃料噴射特性を得ることができる。
【００２５】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、噴孔を複数設けたり、複数設けた噴孔を先端側と基端側とに配列したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の燃料噴射ノズルの先端側一部を拡大し断面とした説明図である。
【図２】図１中、破線で示した領域Ａをさらに拡大して示した説明図である。
【図３】図３（ａ）は閉弁状態の燃料噴射ノズル、図３（ｂ）はフルリフト状態の燃料噴射ノズル、図３（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル、図３（ｄ）は図３（ａ）と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズルを示した説明図である。
【図４】燃料噴射ノズルの状態に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
【図５】他の実施例の燃料噴射ノズルの先端側一部を拡大し断面とした説明図である。
【図６】図６（ａ）は閉弁状態の燃料噴射ノズル、図６（ｂ）はフルリフト状態の燃料噴射ノズル、図６（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル、図６（ｄ）は図６（ａ）と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズルを示した説明図である。
【図７】従来のＭＳノズルの先端側一部を拡大し、断面とした説明図である。
【図８】従来のＶＣＯノズルの先端側一部を拡大し断面とした説明図である。
【図９】図９（ａ）は閉弁状態のＶＣＯノズル、図９（ｂ）はフルリフト状態のＶＯＣノズル、図９（ｃ）は閉弁状態へ移行する状態のＶＣＯノズル、図９（ｄ）は図９（ａ）と同様に閉弁状態のＶＣＯノズルを示した説明図である。
【図１０】ＶＣＯノズルの状態に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
【図１１】従来のグルーブ付きＶＣＯノズルの先端側一部を拡大し、断面とした説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１、１１  燃料噴射ノズル
２ａ、１２ａ、２ｂ、１２ｂ  噴孔
３、１３  ノズルボディ
３ａ、１３ａ  噴孔開口面
４、１４  ニードル弁
４ａ、１４ａ  シート部
４ｂ、１４ｂ  対向面
５、１５  凹部
【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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