(57)【要約】【課題】  シート面下流のノズルボデー壁に噴孔を開口した燃料噴射ノズルにおいて、低噴射領域には低貫徹力の噴霧を、高噴射領域には高貫徹力の噴霧を実現することにより、スモークの排出を低減し均一でクリーンな燃焼を行う。【解決手段】  ノズルボデー２に燃料通路１３となる縦穴を形成し、ニードル３を往復摺動自在に嵌挿する。燃料通路１３下方に、シート面５下流のサック室１５内周壁を貫通して噴孔部６を設ける。噴孔部６は、近接する２つの噴孔６１、６２が見かけ上一つの噴霧を形成するように配置され、出口部には共通の噴孔室６３が設けられる。噴孔室６３により、各噴孔６１、６２の流路面積が出口部で急激に拡大するので、燃料流速が遅い低噴射圧時には、各噴孔６１、６２の出口で噴射の方向および噴霧の広がりが拡大し、低貫徹力の噴霧となる。高噴射圧時は、燃料流速が速いため、噴射の方向および噴霧の広がりが抑制され、高貫徹力の噴霧となる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料通路となる縦穴が形成された略円筒状のノズルボデーと、該ノズルボデーの縦穴内に往復摺動自在に嵌挿されるニードルと、上記縦穴の下端内周壁に設けられ、上記ニードルの先端部が離座または着座することにより燃料噴射を開始または終了するシート面と、該シート面より下流側の上記ノズルボデー壁を貫通して設けられ上記燃料通路から供給される燃料を噴射可能な噴孔部とを備える燃料噴射ノズルにおいて、
上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように配置されており、上記複数の噴孔の出口部に、これら複数の噴孔に共通に設けられ各噴孔の流路面積を急激に拡大させる容積部を設けたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
上記容積部は、略長円形、略円形または略楕円形の正面形状を有している請求項１記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
上記容積部の深さは、上記噴孔に供給される燃料圧力が所定圧力より低い時には噴霧の偏向度が所定値より大きく、燃料圧力が所定圧力以上の時には噴霧の偏向度が所定値以下となるように設定されている請求項１または２記載の燃料噴射弁。
【請求項４】
中央部に燃料通路となる縦穴が形成された略円筒状のノズルボデーと、該ノズルボデーの縦穴内に往復摺動自在に嵌挿されるニードルと、上記縦穴の下端内周壁に設けられ、上記ニードルの先端部が離座または着座することにより燃料噴射を開始または終了するシート面と、該シート面より下流側の上記ノズルボデー壁を貫通して設けられ上記燃料通路から供給される燃料を噴射可能な噴孔部とを備える燃料噴射ノズルにおいて、
上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように配置されており、上記複数の噴孔の出口部に、各噴孔の流路面積を急激に拡大させる容積部を設けたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
中央部に燃料通路となる縦穴が形成された略円筒状のノズルボデーと、該ノズルボデーの縦穴内に往復摺動自在に嵌挿されるニードルと、上記縦穴の下端内周壁に設けられ、上記ニードルの先端部が離座または着座することにより燃料噴射を開始または終了するシート面と、該シート面より下流側の上記ノズルボデー壁を貫通して設けられ上記燃料通路から供給される燃料を噴射可能な噴孔部とを備える燃料噴射ノズルにおいて、
上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように、上下２段に配置されており、上段の噴孔径と下段の噴孔径とを異ならせることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項６】
中央部に燃料通路となる縦穴が形成された略円筒状のノズルボデーと、該ノズルボデーの縦穴内に往復摺動自在に嵌挿されるニードルと、上記縦穴の下端内周壁に設けられ、上記ニードルの先端部が離座または着座することにより燃料噴射を開始または終了するシート面と、該シート面より下流側の上記ノズルボデー壁を貫通して設けられ上記燃料通路から供給される燃料を噴射可能な噴孔部とを備える燃料噴射ノズルにおいて、
上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように、上下２段に配置されており、上段の噴孔と下段の噴孔の入口部端縁に施す面取りの大きさを異ならせ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、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
直接噴射式ディーゼルエンジンにおいては、燃焼状態を改善して排出ガス中の有害成分を低減することが大きな課題である。良好な燃焼には、燃料噴射ノズルから噴射される燃料噴霧の形状および燃料分配が重要であり、これらをエンジン運転状態および噴射初期・後期でそれぞれ最適な状態とすることが望まれる。特に、噴霧形状に関しては、噴霧を形成する燃料微粒子の粒径がエンジンから排出される黒煙（スモーク）に対して大きな影響を及ぼすことが知られ、燃料の微粒化を促進するために、従来より、種々の燃料噴射ノズル構成が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１の燃料噴射ノズルは、ノズルボデーの先端に複数の噴孔を近接配置して見かけ上１つの噴霧を形成するように構成しており、個々の噴孔の小径化による微粒化効果と、多孔化による貫徹力の向上効果によって、燃焼室全体に噴霧を分散させることができる。ところが、特許文献１の燃料噴射ノズル構成は、低負荷域でも高貫徹力が維持されるために、低温のピストン壁面への衝突を避けられず、スモークが排出してしまうという問題がある。
【０００４】
一方、特許文献２の燃料噴射ノズルは、リフト量が２段階に設定される構成において、シート面に入口が開口するように噴孔を形成し、１段目のリフト時に噴孔の入口に対向するニードル外周面に垂直面を設けている。この垂直面は噴孔との間に絞り部となる環状の隙間を形成し、燃料流量を絞るとともに、噴孔入口での燃料の衝突により噴霧の貫徹力を低下させて、低噴射量域では低貫徹力を、高噴射量域では高貫徹力を実現している。
【０００５】
しかしながら、特許文献２の構成においても、次のような問題があった。すなわち、シート面上に噴孔が位置しているため、ニードルの軸ズレが生じると、噴孔の開口面積が噴孔間で異なってしまう。結果として、噴孔間の噴射量が異なり、不均一な燃焼が生じてクリーンな燃焼が困難になる。その対策として、ニードルの軸ズレを抑制する方法も提案されているが、コスト上昇は避けられない。
【特許文献１】特開２００１−１６５０１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３１７４３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、容積（サック）を有する部分に噴孔を開口した燃料噴射ノズルにおいて、エンジンの要求に応じた噴霧を形成すること、例えば、低噴射領域には低貫徹力の噴霧を、高噴射領域には高貫徹力の噴霧を実現することにより、スモークの排出を低減し均一でクリーンな燃焼が可能な燃料噴射ノズルを、低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１の燃料噴射ノズルは、燃料通路となる縦穴が形成された略円筒状のノズルボデーと、該ノズルボデーの縦穴内に往復摺動自在に嵌挿されるニードルと、上記縦穴の下端内周壁に設けられ、上記ニードルの先端部が離座または着座することにより燃料噴射を開始または終了するシート面と、該シート面より下流側の上記ノズルボデー壁を貫通して設けられ上記燃料通路から供給される燃料を噴射可能な噴孔部とを備えている。
上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように配置されており、さらに、上記複数の噴孔の出口部には、これら複数の噴孔に共通に設けられ各噴孔の流路面積を急激に拡大させる容積部が設けてある。
【０００８】
上記構成の燃料噴射ノズルによると、１つの噴孔部から噴射される燃料は１つの噴霧を形成するので、各噴孔から噴射された燃料が個々に噴霧を形成して、エンジンの燃焼室内に形成される噴霧の数が過剰となることがなく、また、各噴孔から噴射された燃料の噴霧が積極的な衝突を起こさないため、燃料の微粒化が阻害されることはない。さらに、噴孔部の出口部に共通に設けた容積部によって、低噴射圧のエンジン低速低負荷域では、燃料流速が遅いため、各噴孔の出口で噴射の方向および噴霧の広がりが拡大し、低貫徹力の噴霧となる。その結果、低温のピストン壁面への衝突を小さくし、スモークの排出を抑制できる。一方、高噴射圧の高速高負荷域では、燃料流速が速いため、各噴孔の出口で急激に面積が拡大されても、噴射の方向および噴霧の広がりが抑制され、高貫徹力の噴霧となる。その結果、エンジン筒内に渡って噴霧を分散させ、燃焼が改善できる。また、簡単な構成の変更で、エンジンの形状または性能に合わせた適切な形状の噴霧を実現でき、低コストである。
【０００９】
本発明の請求項２の燃料噴射ノズルにおいて、上記容積部は、略長円形、略円形または略楕円形の正面形状を有するものとする。
【００１０】
具体的には、噴孔部を構成する複数の噴孔を出口部で連結するように、略長円形の溝を形成して上記容積部とすることができ、低噴射圧（低流速）時に燃料の噴射の方向および噴霧の広がりを拡大させる上記偏向効果が容易に得られる。あるいは、略円形または略楕円形とすることもでき、所望の噴霧形状と加工性から、適宜選択することができる。
【００１１】
本発明の請求項３の燃料噴射ノズルにおいて、上記容積部の深さは、上記噴孔に供給される燃料圧力が所定圧力より低い時には噴霧の偏向度が所定値より大きく、燃料圧力が所定圧力以上の時には噴霧の偏向度が所定値以下となるように設定される。
【００１２】
流速による偏向効果は、上記容積部の深さが浅ければ、偏向されにくく、深ければ、偏向されやすくなる。よって、低噴射圧時には、偏向度を大きくして低貫徹力となり、高噴射圧時には、偏向度を小さくして高貫徹力となるように、深さを調整することで所望の噴霧が実現できる。
【００１３】
本発明の請求項４の燃料噴射ノズルは、本発明の課題を解決するための他の構成であり、上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように配置されており、上記複数の噴孔の出口部に、各噴孔の流路面積を急激に拡大させる容積部を設けている。
【００１４】
上記容積部を、上記噴孔部を構成する複数の噴孔に共通に設ける必要はなく、各噴孔の出口部にそれぞれ上記容積部を設けても同様の効果が得られる。また、この場合には、低噴射圧時に、各噴孔から噴射される噴霧の偏向方向が互いに離れる方向となるように、上記容積部形状を設定することができるので、各噴孔から噴射される噴霧が衝突することがなく、噴霧の微粒化に効果的である。
【００１５】
本発明の請求項５の燃料噴射ノズルは、本発明の課題を解決するための他の構成であり、上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように、軸線方向に上下２段に配置されており、上段の噴孔径と下段の噴孔径とが異なるように形成している。
【００１６】
上記噴孔部が形成されるシート面下流側の容量（サック）部内において、燃料圧力は底部側ほど高圧となるので、上下の噴孔径を同一とすると、噴射圧力の大きい下段側の燃料噴射量が大きくなり、燃料噴霧内での燃料分配が不均一となる。この場合には、例えば、上段の噴孔径＞下段の噴孔径とすることで、上下噴孔からの噴射量分配を均等とすることができる。あるいは、エンジン燃焼室形状によっては、意図的に噴射量分配を不均等となるように、上段の噴孔径と下段の噴孔径を個々に設定することもできる。このようにしても、適用されるエンジンに応じた所望の噴霧が得られ、燃焼を改善することができる。
【００１７】
本発明の請求項６の燃料噴射ノズルは、本発明の課題を解決するための他の構成であり、上記噴孔部は、近接する複数の噴孔が見かけ上一つの噴霧を形成するように、軸線方向に上下２段に配置されており、上段の噴孔と下段の噴孔の入口部端縁に施す面取りの大きさが異なるように形成している。
【００１８】
シート面下流側の容量（サック）部内に面する噴孔入口側端縁部を、面取りによりＲを大きくして燃料が流入しやすくすることで、燃料分配を制御することもできる。例えば、上段の面取り＞下段の面取りとすることで、上段側の燃料噴射量を増加させ、上下噴孔からの噴射量分配を均等とすることができる。あるいは、エンジン燃焼室形状によっては、意図的に噴射量分配を不均等となるようにしてもよい。このようにしても、適用されるエンジンに応じた所望の噴霧が得られ、燃焼を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明をディーゼルエンジンの燃料噴射弁に適用した実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の第１の実施形態による燃料噴射ノズル構成を図１、２に、第１の実施形態の燃料噴射ノズルを含む燃料噴射弁の全体構成を図３に示す。図３に示す燃料噴射弁１０は、図示しないディーゼルエンジンの燃焼室壁に固定されて、燃焼室内に燃料を直接噴射するもので、燃料噴射ノズル１の上端側にはディスタンスピース４０を挟んでノズルホルダ２０が同軸上に配置され、これらの外周に螺挿したリテーニングナット３０により一体に固定されている。
【００２０】
図２に示すように、燃料噴射ノズル１は、ノズルボデー２と、このノズルボデー２の内部に軸方向に往復摺動可能に収容されるニードル３とから構成される。ノズルボデー２は有底の中空円筒形状であって、内部に形成される縦穴は、上方からガイド部１１、燃料溜り１２、燃料通路１３となっている。ニードル３は中実円柱形状で、大径の摺動部３１がガイド部１１内を摺動し、これより小径の下端部３３周りに燃料通路１３が形成されている。摺動部３１と下端部３３の間の細径部３２は燃料溜り１２内に位置し、摺動部３１の上方には細径のロッド部３４が一体に設けられている。
【００２１】
縦穴の下流端部となるノズルボデー２の底部（図の下端部）内周面には略円錐面状のシート面５が形成されて、ニードル３の先端部（図の下端部）に設けた略円錐面状のシート部４が着座するようになっている。シート面５の下流側のノズルボデー２先端部（図の下端部）には、詳細を後述する複数の噴孔部６が形成されている。ここでは、噴孔部６は、周方向の２箇所に形成されるが、これに限るものではなく、所望の噴霧の数に合わせて１箇所または複数箇所に形成されていればよい。燃料溜り１２には、ガイド部１１の側方に設けた燃料供給路１４が接続し、燃料溜り１２に連通する燃料通路１３に燃料を供給している。
【００２２】
図３において、ノズルホルダ２０は、上端部に燃料インレット２１を有しており、高圧ポンプＰに至る燃料配管が接続されている。燃料インレット２１の内部には燃料供給路２２が形成されて、ノズルホルダ２０内を軸方向に延びており、ディスタンスピース４０に形成した通路４１を介して、ノズルボデー２の燃料供給路１４に接続している。高圧ポンプＰは公知の構成を有し、燃料タンクＴから汲み上げた燃料を、エンジンの運転状態に応じた所望の噴射圧力となるように加圧して燃料噴射ノズル１０に供給する。これにより、例えばエンジンの低速低負荷域では、低い噴射圧力で、高速高負荷域では高い噴射圧力での燃料噴射が可能となる。
【００２３】
ノズルホルダ２０内部には、軸方向（図の上下方向）に第１スプリング室２３および第２スプリング室２４が形成されている。第１スプリング室２３内に収容される第１スプリング２３１は、上端がスペーサ２３２に当接するとともに、下端が、ニードル３のロッド部３４上端に設けたフランジ部３５に当接して、ニードル３を図の下方向すなわち閉弁方向に付勢している。第２スプリング室２２内に収容される第２スプリング２４１は、上端がスペーサ２４２に当接するとともに、下端がスプリング座２４３に当接している。スペーサ２４２は、第１スプリング室２３と第２スプリング室２４を隔てるスプリングキャップ２５に当接しているので、第２スプリング２４１はスプリング座２４３をディスタンスピース４０に押付ける方向に付勢している。
【００２４】
ディスタンスピース４０は筒状で、上端開口縁が内方に突出して環状段部４３を形成し、該環状段部４３内にスプリング座２４３の小径の下半部が遊嵌している。ディスタンスピース４０の下半部内には、ニードル３のロッド部３２下端部周りに、スペーサ４２が配設されている。ロッド部３２の上端は、スプリング座２４３、スペーサ２４２、スプリングキャップ２２３を貫通して第１スプリング室２３内に位置している。ここで、ロッド部３２の外径は、これらスペーサ４２、スプリング座２４３、スペーサ２４２、およびスプリングキャップ２２３の内径よりもわずかに小さく形成される。また、スプリング座２４３の下端面は、ディスタンスピース４０の環状段部４３より下方に突出している。この時、ニードル３の初期リフト量は、スペーサ４２とこれに対向するスプリング座２４３との距離によって規制され、また、最大リフト量は、スペーサ４２とディスタンスピース４０の環状段部４３との距離によって規制される。
【００２５】
次に、本発明の特徴である噴孔部６形状について説明する。図１はノズルボデー２の先端部形状を示す図で、図示するように、ニードル３のシート部４が着座するシート面５の下方に、略半球状のサック室１５が形成され、該サック室１５壁を貫通して噴孔部６が形成されている。シート部４は、ニードル３先端部に形成された２個の略円錐面の稜線にて形成される。噴孔部６は、近接する複数の噴孔６１、６２から構成され、見かけ上１つの噴霧を形成するように配置される。ここでは、第１噴孔６１と第２噴孔６２の２個の噴孔を軸線方向に上下２段に配置している。各噴孔はノズルボデー２の内壁面に開口する燃料入口から、外壁面側の燃料出口までほぼ同一内径の円管状で、第１噴孔６１の内径と第２噴孔６２の内径は同一としてある。
【００２６】
第１噴孔６１と第２噴孔６２の出口側は、ノズルボデー２の外壁面に開口する容積部としての噴孔室６３に開口している。噴孔室６３は、ノズルボデー２外壁面に形成した略長円形の溝よりなる。該溝は上端部外周縁が第１噴孔６１の上半部外周縁と一致し、下端部外周縁が第２噴孔６２の下半部外周縁と一致する半円形状であるとともに、これら上下端部外周縁の両端を接続する平行な両側縁部を有する形状となっている。該溝の幅（両側縁部間の距離）は、両噴孔の径と同一である。この共通の噴孔室６３によって、第１噴孔６１と第２噴孔６２が出口部で連結し、第１噴孔６１および第２噴孔６２の流路面積が出口部で急拡大する。このために、低噴射圧時と高噴射圧時とで各噴孔を通過した燃料の噴射方向および噴霧の広がりを変化させることができる。
【００２７】
上記構成の燃料噴射弁１０の基本作動について説明する。
図２、３において、燃料タンクＴから汲み上げられた燃料は、図示しないエンジンの負荷と回転数に応じて高圧ポンプＰで所定の噴射圧力に加圧され、所定の時期に圧送される。燃料配管を経由して燃料噴射弁１０の燃料インレット２３に供給される燃料は、燃料供給路２２、通路４１、燃料供給路１４、燃料溜り１２を経由して燃料通路１３に蓄えられる。燃料通路１３内の燃料圧力が増大して、ニードル３に上向きに作用する燃料圧力が第１スプリング２３１の付勢力に打ち勝つと、ニードル３が第１スプリング２３１を圧縮しながら上方にリフトする。そして、シート部４がシート面５から離座するのに伴い、燃料通路１３からの燃料がシート部４がシート面５の間の開口部を通ってサック室１５に至り、噴孔部６から噴射される。
【００２８】
燃料通路１３内の燃料圧力がさらに増大すると、ニードル３のリフト量が増大し、スペーサ４２がスプリング座２４３に当接する。この状態がニードル３の初期リフト状態である。ニードル３のリフト量は、燃料通路１３内の燃料圧力が第１スプリング２３１の付勢力と第２スプリング２４１の付勢力との和に達するまでは初期リフト量以下に保たれる（図４（ａ）の状態）。例えば、低速低負荷時のように低噴射圧の運転条件では、この状態で燃料噴射が行なわれる。
【００２９】
高速高負荷時のように高噴射圧の運転条件では、燃料通路１３内の燃料圧力によりニードル３に作用する力が第１スプリング２３１の付勢力と第２スプリング２４１の付勢力との和よりも大きくなる。このため、ニードル３は、第１スプリング２３１と第２スプリング２４１を圧縮しながら、さらにリフトする。そして、スペーサ４２がディスタンスピース４０の環状段部４３に当接すると、ニードル３はフルリフト状態に達し、それ以上のリフトが規制される（図４（ｂ）の状態）。
【００３０】
高圧ポンプＰの燃料圧送が終わりに近づくと、燃料通路１３の燃料圧力が低下する。ニードル３に作用する燃料圧力が第１スプリング２３１および第２スプリング２４１の付勢力の和よりも小さくなると、スプリングの付勢力によりニードル３が下方に移動し、さらに、第１スプリング２３１の付勢力を下回り、シート部４がシート面５に着座すると燃料噴射が終了する。
【００３１】
このように、ニードル３のリフトを２段階に行ない、少量の初期噴射の後に大量の主噴射を行なうことで、着火遅れを少なくして良好な燃焼を実現できる。第１スプリング２３１および第２スプリング２４１の付勢力は、運転条件に応じた所望の噴射特性が得られるように、任意に設定される。
【００３２】
ここで、図４により、噴射圧力と噴霧形状について説明する。
図４（ａ）に示すエンジンの低速低負荷域では、噴射圧力が低いため、噴孔部６を構成する噴孔６１、６２内の燃料流速が低い。その結果、噴孔６１、６２の出口に位置する共通の噴孔室６３内で、急激に面積が拡大されるため、噴射の方向および噴霧の広がりが拡大し、ノズルボデー２の外方へ低貫徹力の噴霧が噴射できる。結果として、低温のピストン壁面への衝突を小さくすることができ、スモークの排出を抑制できる。
【００３３】
また、図４（ｂ）に示すエンジンの高速高負荷域では、噴射圧力が高いため、噴孔部６を構成する噴孔６１、６２内の燃料流速が速い。その結果、噴孔６１、６２の出口に位置する共通の噴孔室６３内で、急激に面積が拡大されても、噴射の方向および噴霧の広がりは噴孔６１、６２で規定され、ノズルボデー２の外方へ高貫徹力の噴霧が噴射できる。結果として、エンジン筒内に渡って噴霧を分散させることができ、燃焼が改善できる。
【００３４】
このように、本実施形態では、噴孔６１、６２の出口部の間を架け渡すように噴孔室６３を設けたので、ノズルボデー２内外壁面に開口する噴孔６１、６２の周壁長さ（軸方向長）が不均一になる。すなわち、噴孔６１、６２内の各部位で流路長さが不均一になることで、噴孔６１、６２内を流れる燃料と噴孔壁面とのせん断力が不均一化し、噴霧の噴射方向が変わる。この影響は、燃料の流速（噴射圧力）によって異なるので、噴射圧力によって噴霧形状を変化させることが可能になる。
【００３５】
これを図５にて説明する。図５（ａ）に示すように、噴孔長が上部で長く、下部で短くなっている噴孔６１について検討する。この時、噴孔６１上部近傍での流れは、噴孔６１壁面とのせん断力のために、速度境界層を持って流れ、この状態は噴孔出口まで継続される。それに対して、噴孔６１下部では噴孔長が短いため、上部に壁面がある状態でも、先に壁面とのせん断効果がなくなる。これにより、流れが壁面から剥離し、噴孔６１内の流れは全体として下向きに偏向される。
【００３６】
流速による偏向効果は、図５（ｂ）に示すようになる。図示するように、流速が遅いときは、噴孔６１上下の噴孔長差に相当する噴孔室６３内を流れる時間が長く、その影響が大きくなる。また、偏向操作力の源である流れの剥離により吸引力に対して、流速が小さいために、偏向されやすい。それに対して、流速が速いときは、その逆の作用が発生して、偏向されにくくなる。
【００３７】
さらに、噴孔室６３の深さの効果は、図５（ｃ）に示すようになる。上述したように、噴孔６１全長（上部長）に対する噴孔室６３深さを変化することで、噴孔６１上下の噴孔長差に相当する噴孔室６３内を流れる時間が変化する。その結果、噴孔室６３深さが浅ければ、偏向されにくく、深ければ、偏向されやすくなる。
【００３８】
従って、図５（ｂ）、（ｃ）より、高噴射域では偏向度が大きく、低噴射域では偏向度が小さくなるように、流速（噴射圧力）、噴孔６１、６２全長および噴孔室６３深さを適宜設定するのがよい。このように、噴孔６１、６２の長さを不均一にして、噴霧の噴射方向を制御し、低噴射圧（低流速）は、偏向効果で噴霧の分散が促進され、高噴射圧（高流速）は、偏向効果が弱く、強い貫徹力を有する噴霧を形成できる。
【００３９】
なお、噴霧の形状は、噴孔部６を構成する第１噴孔６１と第２噴孔６２の距離によっても変化する。第１噴孔６１と第２噴孔６２の出口部外周縁の最短距離をＬ、噴孔径をＤとした時、Ｌ／Ｄが小さければ両噴孔から噴射される噴霧断面は円形状となり、貫徹力はより大きくなる。Ｌ／Ｄが大きくなると、噴霧断面が連円形状の単一の噴霧となり、噴霧の表面積が拡大して噴霧と空気との接触面積がより大きくなり、燃料と空気との混合を促進することができる。また、本実施の形態では、第１噴孔６１と第２噴孔６２を平行配設したが、角度を有するように形成することもでき、この角度によっても噴霧断面形状が変化する。よって、エンジン特性や燃焼室形状に応じて、これらの値を適切に設定し、噴霧形状を制御することで、必要な性能を実現することができる。
【００４０】
図６に本発明の第２の実施形態を示す。本実施形態の燃料噴射ノズル１の基本構成は、上述した第１の実施形態と実質的に同一であり、説明を省略する。上記第１の実施形態では、噴孔部６の出口部に設けた共通の噴孔室６３を略長円形状としたが、図示するように、正面形状が円形の溝を設けて、容積部としての噴孔室６３’とすることもできる。この円形の溝は、上端が噴孔部６を形成する上段の第１噴孔６１と、下端が下段の第２噴孔６２と一致するように設けられる。
【００４１】
本実施の形態によっても、第１噴孔６１と第２噴孔６２の流路面積が、出口部の噴孔室６３’において急激に拡大するので、低噴射圧（低流速）時は、偏向効果で噴霧の分散が促進されて低貫徹力の噴霧、高噴射圧（高流速）時は、偏向効果が弱く、強い貫徹力を有する噴霧を形成する同様の効果が得られる。なお、正面形状を円形とした場合には、長円形状とした第１の実施形態よりも偏向効果はやや弱まるが、加工性が向上する利点がある。よって、適用するエンジンや必要な噴霧形状に応じて、噴孔室形状を選択すればよい。略長円形、略円形の他、略楕円形状等とすることもできる。
【００４２】
図７に本発明の第３の実施形態を示す。本実施形態の燃料噴射ノズル１の基本構成は、上述した第１の実施形態と実質的に同一であり、説明を省略する。上記第１の実施形態では、噴孔部６の出口部に共通の噴孔室６３を設け、第１噴孔６１と第２噴孔６２の周縁が接近する噴孔室６３中央側における噴孔長を短く設定したが、この場合には、両噴孔６１、６２から噴射される噴霧の偏向方向が衝突する方向となる。
【００４３】
そこで、図７に示す本実施形態では、第１噴孔６１と第２噴孔６２の出口部にそれぞれ容積部となる噴孔室６３１、６３２を設け、両噴孔６１、６２から噴射される噴霧の偏向方向が離れる形状とする。すなわち、第１噴孔６１出口部の噴孔室６３１は、上半部が、出口側へ向けて拡径するテーパ状となっており、偏向方向が上方向となっている。また、第２噴孔６２出口部の噴孔室６３２は、下半部が、出口側へ向けて拡径するテーパ状となっており、偏向方向が下方向となっている。このように、第１噴孔６１と第２噴孔６２の周縁が接近する内側の部位では、噴孔長が長くなり、外側では噴孔長が短くなる設定とすることで、偏向方向が衝突せずに離れていく方向となる。従って、両噴孔６１、６２から噴射される噴霧が衝突することがなく、微粒化が阻害されるのを防止できる。
【００４４】
図８（ａ）に本発明の第４の実施形態を示す。本実施形態では、噴孔部６から噴射される見かけ上単一の噴霧の内における、燃料分配の適正化を目的として、噴孔部６を構成する第１噴孔６１と第２噴孔６２形状を検討する。図８（ａ）において、噴孔部６への入口となるサック室１５内における燃料圧力は、サック室１５の底部側ほど高圧となる。上記各実施形態では、噴孔部６を構成する第１噴孔６１と第２噴孔６２を同一径としたが、このように上下同径とすると、噴射圧力の大きい下段の噴孔６２の方が、燃料噴射量が大きくなり、燃料噴霧内での燃料分配が不均一となる。
【００４５】
この対策として、本実施形態では、上段の第１噴孔６１径＞下段の第２噴孔６２径として、上段の第１噴孔６１に流入する燃料の量を増加させ、上下噴孔からの噴射量分配を均等とする。上段の第１噴孔６１径と下段の第２噴孔６２径は、上下噴孔からの噴射量が均等となるように、エンジン特性や燃焼室形状、運転条件に応じて任意に設定できる。その結果、所望の噴霧が得られ、燃焼を改善することができる。
【００４６】
あるいは、図８（ｂ）に本発明の第５の実施形態として示すように、上段の第１噴孔６１入口Ｒ面取り＞下段の第２噴孔６２入口Ｒ面取りとしてもよい。すなわち、サック室１５に面する入口側の開口縁の面取りを行う際に、第１噴孔６１の開口縁のＲを、第２噴孔６２より大きくして、サック室１５からの燃料が流入しやすい形状とする。このようにしても、上段の第１噴孔６１に流入する燃料の量を増加させ、上下噴孔からの噴射量を均等にすることができ、同様の効果が得られる。上段の第１噴孔６１入口Ｒ面取りと下段の第２噴孔６２入口Ｒ面取り上下噴孔からの噴射量が均等となって所望の噴霧が得られるように、エンジン特性や燃焼室形状、運転条件に応じて任意に設定できる。
【００４７】
図９（ａ）に本発明の第６の実施形態を示す。エンジン燃焼室の形状、大きさによっては、逆に燃料分配を不均一とした方が好ましい場合がある。そこで、本実施形態では、噴孔部６において、上段の第１噴孔６１径＜下段の第２噴孔６２径として、下段の第２噴孔６２に流入する燃料の量を増加させ、上下噴孔からの噴射量分配を不均一とする。あるいは、図９（ｂ）に本発明の第７の実施形態として示すように、上段の第１噴孔６１入口Ｒ面取り＜下段の第２噴孔６２入口Ｒ面取りとしてもよい。これらの構成によって、上下噴孔からの噴射量を不均一とすることで、燃焼室形状や大きさに応じた所望の噴霧が得られ、燃焼を改善することができる。
【００４８】
なお、上記図８、９の第４〜第６の実施形態の構成は、単独で採用してもよいが、図１〜図４の第１の実施形態または図６、図７の第２、第３の実施形態の構成と組み合わることもできる。以上のように、上記各実施形態の構成によれば、あるいは、複数の実施形態の構成を適切に組み合わせることで、エンジンの性能またはエンジンの形状に応じた最適な噴霧を形成することができる。従って、良好な燃焼状態を実現して、エンジン排出ガスを浄化できる。
【００４９】
上記各実施形態では、噴孔部６を２つの噴孔６１、６２で構成し、軸線方向に上下２段に配置したが、これに限るものではなく、３つ以上の噴孔が見かけ上１つの噴霧を形成する構成としてもよい。その場合の噴孔の配置も、軸線方向に限らず、多角形状となるように配置する等、任意に設定できる。
【００５０】
上記各実施形態では、燃料自身の圧力によりニードルがリフトする形態の燃料噴射ノズルに適用した例を示したが、ソレノイドなどを用いて電気的にニードルを直接的あるいは間接的に駆動する燃料噴射弁に本発明の燃料噴射ノズルを適用することもできる。
【００５１】
図１０は、このような燃料噴射弁１０’の例を示すもので、ニードル３の上端面に接して制御圧力室２６を設け、該制御圧力室２６の油圧をソレノイドで駆動される２方弁７で増減することにより、ニードル３の開閉を制御するようになっている。制御圧力室２６内には、ニードル３を閉弁方向に付勢するスプリング２６１が配設される。２方弁７は、初期位置では燃料タンクＴへの通路を閉鎖しており、ソレノイドに通電すると開弁して、制御圧力室２６と燃料タンクＴを連通させることにより、ニードル３をリフトさせる。このような燃料噴射弁１０’構成においても、燃料噴射ノズル１’の噴孔部６に、本発明の構成を適用することができ、同様の効果が得られる。
【００５２】
また、ディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルに本発明の燃料噴射ノズルを適用したが、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁に本発明の燃料噴射ノズルを適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による燃料噴射ノズルの全体構成を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による燃料噴射ノズルを適用した燃料噴射弁構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による作用効果を説明するための図であり、（ａ）は低噴射圧時の、（ｂ）は高噴射圧時の燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による作用効果を説明するための図であり、（ａ）は噴孔形状と偏向操作力の関係を示す図、（ｂ）は流速と偏向度の関係を示す図、（ｃ）は噴孔深さ／全長と偏向度の関係を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図８】（ａ）は本発明の第４の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図、（ｂ）は本発明の第５の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図９】（ａ）は本発明の第６の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図、（ｂ）は本発明の第７の実施形態による燃料噴射ノズルの主要部を示す断面図である。
【図１０】本発明の燃料噴射ノズルを適用可能な燃料噴射弁構成の他の例を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  燃料噴射ノズル
２  ノズルボデー
３  ニードル
４  シート部
５  シート面
６  噴孔部
６１、６２  噴孔
１０  燃料噴射弁
【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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