(57)【要約】【課題】噴孔径を径小化することなく、また、噴射期間や噴射圧力を増大させることなく、燃料噴霧の微粒化促進を可能とすることで、エンジン排出ガスを浄化することのできる内燃機関用燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】ノズルボデー２の噴孔部９に、複数の噴孔入口流路３１の出口部と複数の噴孔出口流路３４の入口部とを円環状流路３３で連通するような噴孔形状、すなわち、複数の噴孔流路中を通過する際に燃料流の剥離点を多数生じさせるような噴孔形状を採用しているので、キャビテーション気泡の発生を促進する効果を向上できる。一方、３体の燃料流（Ａ・Ｂ・Ｃ）の衝突エネルギーにより噴孔出口流路３４内にて燃料流の乱れを促進させることができるので、キャビテーション気泡と燃料流とが混合した燃料液滴を、複数の噴孔出口流路３４の各出口部よりエンジンの燃焼室内に噴射することができる。【選択図】        図５
2004316598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）軸方向に往復移動可能なノズルニードルと、
（ｂ）このノズルニードルが着座するシート面、およびこのシート面よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられて、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料を噴射する噴孔部を有するノズルボデーと
を備えた内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記ノズルボデーの噴孔部は、前記シート面から前記燃焼室内へ燃料が向かう複数の噴孔流路、およびこれらの噴孔流路の中間部同士を連通する連通路を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔流路は、前記連通路よりも燃料の流れ方向の上流側に、前記シート面より燃料が流入する複数の噴孔入口流路を有し、且つ前記連通路よりも燃料の流れ方向の下流側に、前記燃焼室内に燃料が流出する複数の噴孔出口流路を有していることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路は、前記複数の噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの噴孔入口流路よりも噴孔径が大きいことを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの噴孔入口流路は、前記複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路に対して略同一中心軸線上、あるいは所定の角度分だけ周方向にずらして設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項５】
請求項２ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路は、前記ノズルボデーの半径方向に対して所定の角度分だけ周方向に傾斜して設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記連通路は、前記複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路の入口部より周方向の一方側に第１部分環状流路、および前記少なくとも１つの噴孔出口流路の入口部より周方向の他方側に第２部分環状流路を有し、
前記第１部分環状流路は、前記第２部分環状流路に対して異なる中心軸線上に設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記ノズルボデーは、少なくとも前記複数の噴孔入口流路を形成する円頂部を有するボデー本体と、このボデー本体の円頂部の外壁面に液密的に組み付けられて、少なくとも前記複数の噴孔出口流路を形成する略逆円錐形状のテーパ壁部材とからなり、
前記連通路は、前記ボデー本体の円頂部の外壁面と前記テーパ壁部材の内壁面との間に形成されていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項８】
請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔流路は、前記連通路よりも燃料の流れ方向の上流側に、前記シート面より燃料が流入する複数の第１噴孔入口流路、および隣設する２つの第１噴孔入口流路間に、前記シート面より燃料が流入する複数の第２噴孔入口流路を有し、且つ前記連通路よりも燃料の流れ方向の下流側に、前記燃焼室内に燃料が流出する複数の噴孔出口流路を有し、
前記複数の第２噴孔入口流路は、前記複数の第１噴孔入口流路に並列して設けられ、且つ前記連通路を介して前記複数の噴孔出口流路に接続するように設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の第２噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの第２噴孔入口流路は、前記複数の第１噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの第１噴孔入口流路よりも噴孔径が小さいことを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のうちのいずれか１つに記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいて、
前記複数の噴孔流路は、前記シート面から前記燃焼室までを斜めに貫通するように設けられていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の各気筒内に燃料を噴霧する内燃機関用燃料噴射ノズルに関するもので、例えば直接噴射式ディーゼルエンジン等の内燃機関の各気筒内に、高圧供給ポンプにより加圧されて高圧化された高圧燃料を噴射供給する内燃機関用燃料噴射ノズルに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば直接噴射式ディーゼルエンジンにおいて、燃料噴射ノズルから噴射される燃料の燃焼特性は、噴霧粒径によって大きく影響する。そのため、燃料噴霧の微粒化を促進し、ディーゼル拡散燃焼を活発化させ、スモークの低減やエンジン出力、燃費を向上させる効果を得る方法として、噴孔径を絞ることが燃料噴霧の微粒化促進に大いに寄与する。しかし、単純に噴孔の小径化を図ると、噴射期間が増大し、高圧化、微粒化は達成されるものの、長く緩慢な燃焼となり、逆にエンジン性能が悪化する現象、つまり噴射期間の増大による黒煙の増加現象が生起する可能性がある。このため、燃料の噴射圧力を増加させることで、噴射時間を短縮できるが、コスト面や材料強度的に見た場合、噴射系全体の構造にかかる負荷が大きくなる。
【０００３】
これを解決する方法として、少なくとも３個以上の噴孔からなる噴孔群を形成し、最も外側の噴孔がそれよりも内側の噴孔よりも小径で有り、且つそれぞれの噴孔からの燃料噴霧が直接交差することなく、略同一方向へ向かい、近接した噴孔からの燃料噴霧同士が干渉し合うように噴孔群を配列することにより、適切な噴霧形状を生成できるようにした内燃機関用燃料噴射ノズル（ホール型ノズル）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、隣設する両側の噴孔からの燃料噴霧の相互の干渉効果で霧化が促進されるので、スモーク発生を抑制することができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２３２８０９号公報（第１−４頁、図１−図４）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の特許文献１に記載の内燃機関用燃料噴射ノズルにおいては、少なくとも３個以上の噴孔からなる噴孔群を形成し、隣設する両側の噴孔からの燃料噴霧同士を衝突させることで、微粒化を促進するものであるが、隣設する両側の噴孔からの燃料噴霧同士が衝突することで、燃料粒子が合体してしまい、かえって燃料の微粒化が損なわれてしまい、スモーク発生の抑制効果が少ないという問題が生じている。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、噴孔径を径小化することなく、また、噴射期間や噴射圧力を増大させることなく、内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される燃料噴霧または燃料液滴の微粒化促進を可能とすることで、エンジン排出ガスを浄化することのできる内燃機関用燃料噴射ノズルを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、ノズルボデーの噴孔部に、シート面から内燃機関の気筒の燃焼室内へ燃料が向かう複数の噴孔流路を設け、且つこれらの噴孔流路の中間部同士を連通する連通路を設けることにより、複数の噴孔流路の中間部付近でシート面から燃焼室内へ向かう燃料流同士を衝突させ、燃料流同士の衝突エネルギーを利用して、複数の噴孔流路より燃焼室内に噴射される燃料噴霧または燃料液滴の微粒化を促進することが可能となる。それによって、内燃機関の拡散燃焼を活発化させることにより、内燃機関の気筒内での燃焼状態を改善することができるので、エンジン排出ガス中のパティキュレートや黒煙の生成量を低減できる。したがって、エンジン排出ガスを浄化することができ、且つ低燃費化を図ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、連通路よりも燃料の流れ方向の上流側に、シート面より燃料が流入する複数の噴孔入口流路を設け、且つ連通路よりも燃料の流れ方向の下流側に、内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料が流出する複数の噴孔出口流路を設けることにより、シート面から内燃機関の気筒の燃焼室内に向かう燃料流は、先ず複数の噴孔入口流路を経て、複数の噴孔入口流路の出口部と複数の噴孔出口流路の入口部との間に設けられた連通路内へ流出する。このとき、複数の噴孔入口流路内を通過中の燃料流は、複数の噴孔入口流路の流路壁面にてキャビテーション気泡を発生させながら、連通路内へ流出する。また、複数の噴孔入口流路から連通路内へ流出した燃料流は、連通路内ではもう一段階燃料流の剥離が生じるため、キャビテーション気泡の発生が更に促進される。
【０００９】
さらに、連通路から複数の噴孔出口流路内に流出し、複数の噴孔出口流路内を通過中の燃料流は、複数の噴孔出口流路の流路壁面にてキャビテーション気泡を発生させながら、内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される。したがって、ノズルボデーの噴孔部の複数の噴孔流路を、複数の噴孔入口流路の出口部と複数の噴孔出口流路の入口部とを連通路で連通するような噴孔形状とすることにより、複数の噴孔流路中を通過する際に燃料流の剥離点を多数生じさせるような噴孔形状を採用しているので、キャビテーション気泡の発生を促進する効果を向上させることができる。
【００１０】
一方、連通路から噴孔出口流路内に流入する、噴孔出口流路の噴孔中心軸線に対して対称的な２つの燃料流は、その噴孔出口流路の入口部において噴孔入口流路の出口部より連通路内に流出した燃料流と干渉（衝突）しながら、噴孔出口流路より内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される。すなわち、これらの３体の衝突エネルギーにより噴孔出口流路内にて燃料流の乱れを促進させ、キャビテーション気泡と燃料流とが混合した状態で、噴孔出口流路より内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される。これにより、燃料液滴の表面エネルギーが低下し、燃料噴射後の燃料液滴の微粒化を促進することができる。また、内燃機関の気筒の燃焼室内においてキャビテーション気泡が崩壊するため、燃料液滴の微粒化を更に促進することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明によれば、複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路の噴孔径を、複数の噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの噴孔入口流路よりも大きくすることにより、連通路から噴孔出口流路内に流入する、噴孔出口流路の噴孔中心軸線に対して対称的な２つの燃料流が、その噴孔出口流路の入口部において噴孔入口流路の出口部より連通路内に流出した燃料流と干渉（衝突）しながら、噴孔出口流路より内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される。これにより、請求項２に記載の効果を更に向上できる。
【００１２】
請求項４に記載の発明によれば、複数の噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの噴孔入口流路を、複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路に対して略同一中心軸線上、あるいは所定の角度分だけ周方向にずらして設けることにより、燃料流の剥離が生じ易くなるため、キャビテーション気泡の発生を更に促進できる。
【００１３】
請求項５に記載の発明によれば、複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路を、ノズルボデーの半径方向に対して所定の角度分だけ傾斜して設けることにより、連通路より噴孔出口流路内に流出する燃料流と、噴孔入口流路より噴孔出口流路内に流出する燃料流とが衝突する。これにより、噴孔出口流路より内燃機関の気筒の燃焼室内に流出する燃料流を、内燃機関の気筒の燃焼室内に旋回させながら噴射することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明によれば、複数の噴孔出口流路のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路の入口部より周方向の一方側の第１部分環状流路を、少なくとも１つの噴孔出口流路の入口部より周方向の他方側の第２部分環状流路に対して異なる中心軸線上に設けることにより、複数の噴孔出口流路より内燃機関の気筒の燃焼室内に流出する燃料流を、噴孔出口流路の噴孔中心軸線に対して旋回させながら内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射することができる。
【００１５】
請求項７に記載の発明によれば、ノズルボデーを、少なくとも複数の噴孔入口流路を形成する円頂部を有するボデー本体と、このボデー本体の円頂部の外壁面に液密的に組み付けられて、少なくとも複数の噴孔出口流路を形成する略逆円錐形状のテーパ壁部材とからなる２個の部品で構成している。そして、上記の連通路を、ボデー本体の円頂部の外壁面とテーパ壁部材の内壁面との間に形成している。例えばボデー本体の円頂部の外壁面に周方向の溝部を設けたり、また、テーパ壁部材の内壁面に周方向の溝部を設けたりすることで、簡単に連通路をノズルボデーの噴孔部に設けることができる。すなわち、ノズルボデーの噴孔部を、２個以上の部品で構成することにより、ノズルボデーの先端の円頂部、またはテーパ壁部材に連通路を形成し易くなる。これにより、内燃機関用燃料噴射ノズルの生産性を高めることができる。
【００１６】
請求項８に記載の発明によれば、連通路よりも燃料の流れ方向の上流側に、シート面より燃料が流入する複数の第１噴孔入口流路、および隣設する２つの第１噴孔入口流路間に、シート面より燃料が流入する複数の第２噴孔入口流路を設けている。また、連通路よりも燃料の流れ方向の下流側に、燃焼室内に燃料が流出する複数の噴孔出口流路を設けている。そして、それらの第２噴孔入口流路を、複数の第１噴孔入口流路に並列して設け、且つ連通路を介して複数の噴孔出口流路に接続するように設けることにより、複数の第２噴孔入口流路から連通路内に流入する燃料流は、複数の第１噴孔入口流路より連通路内に流出した燃料流と干渉（衝突）しながら、複数の噴孔出口流路内に流出する。
【００１７】
請求項９に記載の発明によれば、複数の第２噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの第２噴孔入口流路を、複数の第１噴孔入口流路のうちの少なくとも１つの第１噴孔入口流路よりも噴孔径を小さくすることにより、シート面から複数の第２噴孔入口流路または複数の第１噴孔入口流路を経て連通路内に流出する燃料流は、第２噴孔入口流路よりも第１噴孔入口流路の方に多く流れる。また、第１噴孔入口流路よりも第２噴孔入口流路内を流れる燃料流の方が流速が速く、噴霧燃料または燃料液滴の微粒化促進に大きく寄与できる。
【００１８】
請求項１０に記載の発明によれば、複数の噴孔流路を、シート面から内燃機関の気筒の燃焼室までを斜めに貫通するように設けることにより、スロットルボデーの先端の円頂部または略逆円錐形状のテーパ壁部または略逆円錐形状のテーパ壁部材に噴孔部が設けられている場合、燃料噴霧を内燃機関の気筒の燃焼室の形状に適した方向に向けることができ、且つ燃料噴霧を広範囲に分散させることが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１ないし図６は本発明の第１実施形態を示したもので、図１は内燃機関用燃料噴射ノズルを示した図である。
【００２０】
本実施形態の内燃機関用燃料噴射ノズル（以下燃料噴射ノズルと略す）は、図示しない多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）の各気筒毎に対応して搭載されて、図示しない列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプ（高圧供給ポンプ）によって加圧されて高圧化された高圧燃料を、直接エンジンの各気筒の燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの燃料噴射ノズルである。
【００２１】
この燃料噴射ノズルは、ノズルニードル１を摺動自在に収容するノズルボデー２と、図示しないニードル付勢手段としてのスプリングを収容するノズルホルダー（図示せず）と、ノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面との間に配置されたチップパッキン（図示せず）と、このチップパッキンを介してノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面とを所定の締結軸力によって締め付け固定するためのリテーニングナット（図示せず）とから構成されている。
【００２２】
なお、ノズルボデー２には、密着面から油溜り室４へ延びる燃料送出路（以下燃料孔と言う）３が設けられている。また、ノズルホルダーには、継手部から密着面へ延びる燃料供給路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンには、ノズルボデー２の燃料孔３とノズルホルダーの燃料供給路とを連通する燃料中継路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンの端面には、ノズルニードル１の最大リフト量を規制する規制面が設けられている。
【００２３】
ノズルニードル１は、例えば炭素鋼等の金属材料によって略丸棒形状に形成されて、ノズルホルダー内に収容されたスプリング等のニードル付勢手段の付勢力によって噴孔部９を閉じる方向に常に付勢されており、先端部がノズルボデー２のシート面１０の弁座に着座、離脱して、噴孔部９を閉塞、開放するものである。このノズルニードル１は、単純な円柱面形状の軸方向部１１とこの軸方向部１１よりも外径が小さい単純な円柱面形状の軸方向部１２との間に径小部１３を有している。
【００２４】
なお、ノズルニードル１の軸方向部１１は、ノズルボデー２の軸方向孔６の図示上部側に設けられる摺動孔７内において摺動自在に保持されている。また、軸方向部１１の図示上端面より軸方向に突出した凸状部１７の周りには、ノズルニードル１が最もリフトした際にチップパッキンの規制面に当接する円環状の肩部１８が形成されている。そして、ノズルニードル１は、軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されている。そのクリアランスは、油溜り室４からシート面１０へ延びる燃料通路５を形成している。
【００２５】
ノズルニードル１の燃料の流れ方向の下流側（図１および図２において図示下端側）の先端部には、概略２段の円錐形状面が設けられており、それらの円錐形状面間に設けられる円環状の稜線（エッジ）には、ノズルボデー２の先端部に形成されたシート面１０の弁座に液密的に接触（着座）して燃料通路５と燃料通路１４との連通状態を遮断するためのシート部１５が形成されている。なお、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側には、先端円錐面１６が形成されている。また、ノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、シート部１５をノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）させた場合には、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料通路５側から供給される燃料を噴孔部９側の燃料通路１４へと通過させる。
【００２６】
ノズルボデー２は、例えば炭素鋼等の金属材料によって略円筒形状に形成されている。そのノズルボデー２の先端側の円頂部２４には、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射するための噴孔部９が設けられている。そして、ノズルボデー２の中央部には、密着面より噴孔部９側へと延びる軸方向孔６が設けられ、その軸方向孔６の図示上端側には、軸方向孔６よりも孔径が窄められて、ノズルニードル１を摺動自在に保持するための摺動孔７が設けられ、軸方向孔６と摺動孔７との間には、軸方向孔６および摺動孔７よりも孔径が拡げられた油溜り室４が設けられている。
【００２７】
そのノズルボデー２は、図示上端側から図示下端側に向かって、円筒壁部２１、この円筒壁部２１よりも外径の小さい円筒壁部２２、この円筒壁部２２よりも外径の小さい円筒壁部２３、およびこの円筒壁部２３よりも外径が小さく、略逆円錐形状の円頂部（テーパ壁部）２４が順に設けられている。なお、円筒壁部２１内には、チップパッキンを介してノズルホルダーの密着面に液密的に当接する密着面（ノズルボデー２の密着面）から油溜り室４へ斜めに延びる燃料孔３が設けられている。また、円筒壁部２２、２３内には、摺動孔７よりも孔径が拡げられた軸方向孔６が形成され、その軸方向孔６とノズルニードル１の軸方向部１２との間には、油溜り室４から噴孔部９側へ軸方向に真っ直ぐ延びる燃料通路５が形成されている。そして、ノズルボデー２の円頂部２４の内周面には、燃料噴射終了時にノズルニードル１のシート部１５が着座する弁座を有する逆円錐面形状のシート面１０が形成されている。
【００２８】
また、ノズルボデー２の円頂部２４には、サックボリューム（サック室）２５が形成されている。そして、ノズルボデー２の噴孔部９には、円頂部２４のシート面１０の弁座よりも燃料の流れ方向の下流側の円頂部２４の内壁面から外壁面（エンジンの各気筒の燃焼室内に露出する面）までを斜めに貫通する複数の噴孔流路が形成されている。そして、これらの噴孔流路は、図２ないし図６に示したように、複数の噴孔入口流路（第１噴孔入口流路、メイン噴孔入口流路）３１、複数の連通流路（第２噴孔入口流路、サブ噴孔入口流路）３２、円環状流路（連通路）３３および複数の噴孔出口流路３４等から構成されている。
【００２９】
複数の噴孔入口流路３１は、円環状流路３３よりも燃料の流れ方向の上流側に設けられており、ノズルボデー２の円頂部２４のシート面１０と円環状流路３３とを連通する。そして、複数の噴孔入口流路３１は、それぞれ同一の噴孔径で、且つノズルボデー２の円頂部２４の半径方向にドリル等の工具によってノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から円環状流路３３の内周面までを貫通するように穿設されている。そして、複数の噴孔入口流路３１の入口部は、ノズルボデー２の円頂部２４のシート面１０で開口しており、また、複数の噴孔入口流路３１の出口部は、円環状流路３３の内周面で開口している。なお、複数の噴孔入口流路３１は、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に所定の間隔（例えば９０°の等間隔）で４個形成されている。
【００３０】
複数の連通流路３２は、円環状流路３３よりも燃料の流れ方向の上流側に設けられており、ノズルボデー２の円頂部２４のシート面１０と円環状流路３３とを連通する。また、複数の連通流路３２は、複数の噴孔入口流路３１に並列して設けられ、且つ円環状流路３３を介して複数の噴孔出口流路３４に接続するように設けられている。そして、複数の連通流路３２は、それぞれ同一の噴孔径で、且つノズルボデー２の円頂部２４の半径方向にドリル等の工具によってノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から円環状流路３３の内壁面までを貫通するように穿設されている。
【００３１】
また、複数の連通流路３２の各々の噴孔径は、複数の噴孔入口流路３１の各々よりも小さい。そして、複数の連通流路３２の入口部は、ノズルボデー２の円頂部２４のシート面１０で開口しており、また、複数の連通流路３２の出口部は、円環状流路３３の内周面で開口している。なお、複数の連通流路３２は、隣設する２つの噴孔入口流路３１間に位置するように、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に所定の間隔（例えば９０°の等間隔）で４個形成されている。
【００３２】
円環状流路３３は、複数の噴孔流路の中間部同士を連通するように、すなわち、複数の噴孔入口流路３１の各出口部および複数の連通流路３２の各出口部と複数の噴孔出口流路３４の各入口部とを連通するように、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に設けられている。また、円環状流路３３の噴孔径は、複数の噴孔入口流路３１の各々よりも大きく、複数の噴孔出口流路３４の各々と略同一の噴孔径である。
【００３３】
複数の噴孔出口流路３４は、円環状流路３３よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられており、円環状流路３３とノズルボデー２の円頂部２４の外壁面とを連通する。そして、複数の噴孔出口流路３４は、それぞれ同一の噴孔径で、且つノズルボデー２の円頂部２４の半径方向にドリル等の工具によってノズルボデー２の円頂部２４の外壁面から円環状流路３３の外周面までを貫通するように穿設されている。そして、複数の噴孔出口流路３４の入口部は、円環状流路３３の外周面で開口しており、また、複数の噴孔出口流路３４の出口部は、ノズルボデー２の円頂部２４の外壁面で開口している。
【００３４】
なお、複数の噴孔出口流路３４は、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に所定の間隔（例えば９０°の等間隔）で４個形成されている。また、複数の噴孔出口流路３４の各々は、複数の噴孔入口流路３１の各々よりも噴孔径が大きく、複数の噴孔入口流路３１の各々に対して略同一中心軸線上に設けられ、且つ複数の連通流路３２の各々に対しては所定の角度分だけずらして設けられている。
【００３５】
［第１実施形態の作用］
次に、本実施形態の燃料噴射ノズルの作用を図１ないし図６に基づいて簡単に説明する。
【００３６】
高圧供給ポンプから所定量の燃料が所定の時期に圧送され、この高圧燃料がいずれも図示しない噴射管、燃料噴射装置を経由して燃料孔３に供給される。この高圧燃料は、燃料孔３、油溜り室４を経由して、ノズルニードル１の軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に形成される燃料通路５内に蓄えられる。その燃料通路５内の燃料圧力が増大して、ノズルホルダー内に収容されたスプリングの付勢力に打ち勝つ圧力に達すると、ノズルニードル１はノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）する。例えばノズルニードル１の肩部１８がチップパッキン等の規制部材に到達するまでリフトする。
【００３７】
このノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、ノズルニードル１のシート部１５がノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）するため、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料孔３、油溜り室４および燃料通路５から供給される燃料がノズルボデー２の噴孔部９側の燃料通路１４へと流れ込む。そして、ノズルボデー２の噴孔部９側の燃料通路１４へと流れ込んだ燃料流は、複数の噴孔入口流路３１および複数の連通流路３２に分配されて、複数の噴孔入口流路３１および複数の連通流路３２を経て、円環状流路３３内へ流出する。
【００３８】
このとき、複数の噴孔入口流路３１内および複数の連通流路３２内を通過中の燃料流は、複数の噴孔入口流路３１の流路壁面および複数の連通流路３２の流路壁面にてキャビテーション気泡を発生させながら、円環状流路３３内へ流出する。また、複数の噴孔入口流路３１および複数の連通流路３２から円環状流路３３内へ流出した燃料流は、円環状流路３３内ではもう一段階燃料流の剥離が生じるため、キャビテーション気泡の発生が更に促進される。
【００３９】
さらに、円環状流路３３から複数の噴孔出口流路３４内に流出し、複数の噴孔噴孔出口流路３４内を通過中の燃料流は、複数の噴孔出口流路３４の流路壁面にてキャビテーション気泡を発生させながら、複数の噴孔出口流路３４から流出してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。そして、高圧供給ポンプからの燃料圧送が終わりに近づくと、燃料通路５内の燃料圧力が低下するため、スプリングの付勢力により、ノズルニードル１がシート面１０方向に付勢され、シート部１５がシート面１０の弁座に着座すると燃料噴射は終了する。
【００４０】
［第１実施形態の効果］
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボデー２の噴孔部９の複数の噴孔流路を、複数の噴孔入口流路３１の出口部と複数の噴孔出口流路３４の入口部とを円環状流路３３で連通するような噴孔形状、すなわち、複数の噴孔流路中を通過する際に燃料流の剥離点を多数生じさせるような噴孔形状を採用しているので、キャビテーション気泡の発生を促進する効果を向上させることができる。
【００４１】
一方、図５（ｂ）に示したように、隣設する２つの連通流路３２から円環状流路３３を経て噴孔出口流路３４内に回り込んで流入する、噴孔出口流路３４の噴孔中心軸線に対して対称的な２つの燃料流（Ａ・Ｂ）は、その噴孔出口流路３４の入口部において、その噴孔出口流路３４の噴孔中心軸線と同一中心軸線上に設置された噴孔入口流路３１の出口部より円環状流路３３内に流出した燃料流（Ｃ）と干渉（衝突）しながら、噴孔出口流路３４の出口部よりエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。
すなわち、これらの３体の燃料流（Ａ・Ｂ・Ｃ）の衝突エネルギーにより噴孔出口流路３４内にて燃料流の乱れを促進させることができるので、複数の噴孔入口流路３１の流路壁面および複数の連通流路３２の流路壁面にて生成されたキャビテーション気泡と燃料流とが混合した燃料噴霧または燃料液滴を、複数の噴孔出口流路３４の各出口部よりエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射することができる。
【００４２】
これにより、燃料噴霧または燃料液滴の表面エネルギーが低下し、燃料噴射後の燃料噴霧または燃料液滴の微粒化を促進することが可能となる。また、エンジンの各気筒の燃焼室内においてキャビテーション気泡が崩壊するため、複数の噴孔出口流路３４の各出口部より噴射される燃料液滴の微粒化を更に促進することが可能となる。また、連通流路３２は、噴孔入口流路３１よりも噴孔径が縮小化されているので、噴孔入口流路３１より円環状流路３３内に流出する燃料流よりも連通流路３２より円環状流路３３内に流出する燃料流の方が燃料流速が速く、噴霧燃料または燃料液滴の微粒化促進に大きく寄与する。
【００４３】
それによって、燃料噴射ノズルのノズルボデー２の噴孔部９の内部の燃料流れを改善したことにより、ノズルボデー２の噴孔部９の噴孔径を径小化することなく、また、噴射圧力や噴射期間を増大させることなく、複数の噴孔出口流路３４の各出口部よりエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射した後の噴霧燃料または燃料液滴の微粒化促進を可能とすることで、内燃機関の拡散燃焼を活発化（効率アップ）させることができる。これにより、エンジンの各気筒の燃焼室内での燃焼状態を改善できるので、エンジン排出ガス中のパティキュレートや黒煙の生成量を低減できる。したがって、エンジン排出ガスを浄化することができ、且つ低燃費化を図ることができる。
【００４４】
［第２実施形態］
図７は本発明の第２実施形態を示したもので、燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した図である。
【００４５】
本実施形態の燃料噴射ノズルは、ノズルボデー２の噴孔部９に設けた複数の噴孔入口流路３１（または複数の連通流路３２）の各々の中心軸線に対して複数の噴孔出口流路３４の各々の中心軸線を、所定の角度（例えば４５°）分だけノズルボデー２の円頂部２４の周方向にずらしている。以上のような噴孔形状の、複数の噴孔入口流路３１と円環状流路３２と複数の噴孔出口流路３４とを、ノズルボデー２の円頂部２４のシート面１０からエンジンの各気筒の燃焼室内に向かう燃料流の経路として利用することにより、第１実施形態と同様な効果（キャビテーション気泡の発生を促進する効果）が期待できる。
【００４６】
また、３体の衝突エネルギーにより噴孔出口流路３４内にて燃料流の乱れを促進させ、キャビテーション気泡と燃料流とがより混合した状態で、噴孔出口流路３４よりエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。これにより、燃料液滴の表面エネルギーが低下し、燃料噴射後の燃料液滴の微粒化を促進することができる。また、エンジンの各気筒の燃焼室内においてキャビテーション気泡が崩壊するため、燃料液滴の微粒化を更に促進することができる。
【００４７】
［第３実施形態］
図８は本発明の第３実施形態を示したもので、燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した図である。
【００４８】
本実施形態の燃料噴射ノズルは、複数の噴孔入口流路３１または複数の連通流路３２の各々の中心軸線に対して複数の噴孔出口流路３４の各々の中心軸線を、所定の傾斜角度分だけ斜めにしている。それによって、複数の連通流路３２から円環状流路３３を経て複数の噴孔出口流路３４内に流出する燃料流（Ａ）と複数の噴孔入口流路３１から円環状流路３３を経て複数の噴孔出口流路３４内に流出する燃料流（Ｂ・Ｃ）とが衝突する。これにより、複数の噴孔出口流路３４よりエンジンの各気筒の燃焼室内に流出する燃料流は、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に沿うように旋回しながら噴射される。
【００４９】
［第４実施形態］
図９は本発明の第４実施形態を示したもので、燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔出口付近を示した図である。
【００５０】
本実施形態の燃料噴射ノズルは、複数の噴孔出口流路３４のうちの少なくとも１つの噴孔出口流路３４の入口部より周方向の一方側の第１部分環状流路（第１段違い環状流路）３３ａを、少なくとも１つの噴孔出口流路３４の入口部より周方向の他方側の第２部分環状流路（第２段違い環状流路）３３ｂに対して異なる中心軸線上に設けている。なお、本実施形態では、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に向けて第１部分環状流路３３ａ→第２部分環状流路３３ｂ→第１部分環状流路３３ａ→第２部分環状流路３３ｂの順に設けられている。
【００５１】
すなわち、複数の噴孔入口流路３１の各出口部と複数の噴孔出口流路３４の各入口部とを連通する第１、第２部分環状流路３３ａ、３３ｂを、複数の噴孔出口流路３４の入口部で段差を付ける（段違いにする）ことにより、複数の噴孔出口流路３４よりエンジンの各気筒の燃焼室内に流出する燃料流は、複数の噴孔出口流路３４の噴孔中心軸線に対して旋回しながら噴射される。これにより、本実施形態の燃料噴射ノズルを、エンジンの各気筒の燃焼室内に流出する燃料流に横向きの渦流（燃焼を促進させる渦流）を生成させるスワールノズルとして使用できる。
【００５２】
［第５実施形態］
図１０は本発明の第５実施形態を示したもので、燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した図である。
【００５３】
本実施形態では、燃料噴射ノズルのノズルボデー２を、複数の噴孔入口流路３１を形成する略逆円錐形状の円頂部２４を有するボデー本体４１と、このボデー本体４１の円頂部２４の外壁面に液密的に組み付けられて、複数の噴孔出口流路３４を形成する略逆円錐形状のテーパ壁部材４２とから構成している。なお、ボデー本体４１およびテーパ壁部材４２を炭素鋼等の金属材料で構成した場合には、熱処理する前にボデー本体４１の円頂部２４の外壁面にテーパ壁部材４２を溶接等の手段を用いて接合したり、また、テーパ壁部材４２の内壁面にボデー本体４１の円頂部２４の外壁面を圧入等の手段を用いて固定しても良い。そして、ボデー本体４１の円頂部２４の外壁面に周方向の溝部を形成することで、ボデー本体４１の円頂部２４の外壁面とテーパ壁部材４２の内壁面との間に、円環状流路３３を形成することができる。
【００５４】
また、本実施形態では、複数の噴孔入口流路３１を、ドリル等の工具によってボデー本体４１の円頂部２４の外壁面からシート面１０までを貫通するように穿設できる。また、本実施形態では、複数の噴孔出口流路３４を、ドリル等の工具によってテーパ壁部材４２の外壁面から内壁面までを貫通するように穿設できる。以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボデー２の先端部構造を、ボデー本体４１とテーパ壁部材４２との別体構造とすることにより、複数の噴孔入口流路３１、円環状流路３３および複数の噴孔出口流路３４等からなる噴孔形状をノズルボデー２の先端部に形成し易くなる。これにより、本発明の噴孔形状を備えた燃料噴射ノズルの生産性を高めることができる。
【００５５】
［他の実施形態］
本実施形態では、本発明を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の高圧供給ポンプから油溜り室４および燃料通路５内に直接圧送され、燃料通路５内の燃料圧力がスプリング等のニードル付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードル１が開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する燃料噴射装置に使用される燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の高圧供給ポンプから油溜り室４および燃料通路５内に直接圧送され、燃料通路５内の燃料圧力が第１、第２スプリング等の第１、第２ニードル付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードル１が開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する燃料噴射装置に使用される燃料噴射ノズルに適用しても良い。
【００５６】
また、本発明を、高圧供給ポンプから圧送された高圧燃料をコモンレール（蓄圧配管）内に蓄圧し、このコモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射システム）に使用されるインジェクタ（例えば電磁式燃料噴射弁）の燃料噴射ノズルに適用しても良い。
この場合には、図示しない電磁式アクチュエータ（ノズルニードル１を開弁方向に駆動するニードル駆動手段）としての電磁弁によってノズルニードル１と連動して動作するコマンドピストンの背後（例えばノズルホルダーの後端部）に形成される背圧制御室（図示せず）内の燃料圧力を制御することにより、ノズルニードル１が軸方向（図示上下方向）に往復移動するように構成される。
【００５７】
本実施形態では、本発明を、直接噴射式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料を燃焼室内に直接噴射する直接噴射タイプの燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明を、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料を副燃焼室内に噴射するタイプの燃料噴射ノズルに適用しても良い。
【００５８】
本実施形態では、複数の噴孔流路の断面形状を円形状としたが、複数の噴孔流路の断面形状を多角形状、長円形状、楕円形状としても良い。また、本実施形態では、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側を単純な円錐面形状（先端円錐面１６）としたが、複数段の円錐面形状としても良い。また、ノズルボデー２のシート面１０を単純な円錐面形状としたが、ノズルニードル１のシート部（稜線、エッジ部）１５がシート面１０側のエッジ部に接触しなければ、複数段の円錐面形状としても良い。
【００５９】
本実施形態では、本発明の連通路として、複数の噴孔入口流路３１の各出口部と複数の噴孔出口流路３４の各入口部とを連通するように環状流路として円環状流路３３を設けた例を説明したが、本発明の連通路として、複数の噴孔入口流路３１のうちの少なくとも２つ以上の噴孔入口流路３１の各出口部と複数の噴孔出口流路３４のうちの少なくとも２つ以上の噴孔出口流路３４の各入口部とを連通するように部分環状流路を設けても良い。また、円環状流路３３の代わりに、多角環状流路や楕円環状流路や長円環状流路等の環状流路を設けても良い。また、２つ以上の噴孔入口流路３１の各出口部と複数の噴孔出口流路３４のうちの少なくとも２つ以上の噴孔出口流路３４の各入口部とを略直線状または略への字状に連通する連通路を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】ノズルボデー内にノズルニードルを摺動自在に収容した燃料噴射ノズルを示した断面図である（第１実施形態）。
【図２】ノズルボデーの噴孔部を拡大した断面図である（第１実施形態）。
【図３】図２をノズルボデーの周方向に３０度回転させた断面図である（第１実施形態）。
【図４】図３をノズルボデーの周方向に１５度回転させた断面図である（第１実施形態）。
【図５】（ａ）は燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した断面図で、（ｂ）は燃料流の経路を示した説明図である（第１実施形態）。
【図６】燃料流の経路を示した説明図である（第１実施形態）。
【図７】燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した断面図である（第２実施形態）。
【図８】燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した断面図である（第３実施形態）。
【図９】燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔出口付近を示した断面図である（第４実施形態）。
【図１０】燃料噴射ノズルのノズルボデーの噴孔部を示した断面図である（第５実施形態）。
【符号の説明】
１  ノズルニードル
２  ノズルボデー
７  摺動孔
９  噴孔部
１０  シート面
１５  シート部
１６  先端円錐面
２４  円頂部
２５  サックボリューム（サック室）
３１  噴孔入口流路（第１噴孔入口流路、メイン噴孔入口流路）
３２  連通流路（第２噴孔入口流路、サブ噴孔入口流路）
３３  円環状流路（環状流路、連通路）
３４  噴孔出口流路
４１  ボデー本体
４２  テーパ壁部材
３３ａ  第１部分環状流路
３３ｂ  第２部分環状流路
【図１】
2004316598.tif 000003
【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】
2004316598.tif 000008
【図７】
2004316598.tif 000009
【図８】
2004316598.tif 000010
【図９】
2004316598.tif 000011
【図１０】
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