(57)【要約】【課題】  エンジンの熱効率向上のため、小噴射量時に、高分散特性の燃料噴霧を実現することができ、大噴射量時に、強貫徹特性の燃料噴霧を実現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。【解決手段】  ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも小さく、噴射量が少ない小噴射量時に、サック室１５内に渦形成ガイド１０を形成することで、サック室１５内に渦を発生させる。これにより、サック室１５内に流入した燃料は、渦の一部を取り込みながら噴孔１４内へ流入するため、高分散特性の燃料噴霧を得ることができる。また、ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも大きく、噴射量が多い大噴射量時に、渦形成ガイド１０を分解することで、サック室１５内における渦の発生が抑制される。これにより、噴孔１４に向かう燃料流れが整流化されるため、強貫徹特性の燃料噴霧を得ることができる。【選択図】  図５
2017048723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴孔（１４）、およびこの噴孔の入口（２１）が開口したサック室（１５）を先端に有する筒状のノズルボディ（３）と、
このノズルボディ内に軸方向に移動可能に収容されるニードル（２）と
を備え、
前記ノズルボディの内壁（１６）に対し前記ニードルを離着座させて、燃料の噴射を開始したり、停止したりする燃料噴射ノズル（１）において、
前記ニードルの先端に設けられて、軸方向後端側に窪む孔（６）と、
この孔の内周面に摺動自在に保持されて、前記サック室内に突き出る先端部品（７）と、
前記孔の内部に収容されて、前記先端部品を軸方向先端側に付勢するバネ（９）とを備え、
前記サック室内には、前記先端部品が離着座する座面（６４）が存在し、
前記先端部品は、前記バネの付勢力によって前記座面に突き当たり、
前記ニードルおよび前記先端部品は、それぞれ前記ニードルが前記ノズルボディの内壁から離座して軸方向後端側へ移動する途中で、互いに引っ掛かり合う係合部（５４）、被係合部（５５）を有し、
前記ニードルは、前記係合部と前記被係合部との引っ掛かりにより、軸方向後端側への移動途中で前記先端部品を引っ掛け、前記バネの付勢力に抗して軸方向後端側に引き上げ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、前記孔内に前記先端部品を往復移動可能に嵌合するスリーブ（５）を有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、
前記先端部品は、前記孔の内周面に摺接する摺動部（５１）を有し、
前記被係合部は、前記摺動部よりも拡径しており、
前記ニードルが前記ノズルボディの内壁に着座している時に、前記係合部は、前記被係合部との間に軸方向の隙間（Ｓ）を隔てて対向し、且つ前記係合部は、前記被係合部よりも軸方向先端側にあることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項４】
請求項３に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記孔は、軸方向後端側が軸方向先端側よりも径大となる段付き孔であり、
前記係合部は、前記段付き孔に設けられる段差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、エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ノズルボディおよびニードルを備え、ノズルボディの内壁に対しニードルを離着座させることで、燃料の噴射を開始したり停止したりする燃料噴射ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、エンジン負荷が低く、燃料の噴射量が少ない時には、冷却損失を低減するため、高分散特性の燃料噴霧が求められている。
【０００３】
一方、エンジン負荷が高く、燃料の噴射量が多い時には、高出力化を図るため、短時間で燃焼室の外側空間まで到達し、短時間で空気と混合、燃焼することができる強貫徹特性の燃料噴霧が求められている。
したがって、小噴射量時に、高分散特性の燃料噴霧を実現し、大噴射量時に、強貫徹特性の燃料噴霧を実現することが要望されている。
なお、特許文献１には、大噴射量および小噴射量に係わらず、燃料の噴霧貫徹力を強くすることが開示されているが、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】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０３４４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、小噴射量時に、高分散特性の燃料噴霧を実現することができ、大噴射量時に、強貫徹特性の燃料噴霧を実現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】
【０００６】
請求項１に記載の発明によれば、小噴射量時には、バネの付勢力によって先端部品の先端がサック室の座部に突き当てられている。
これにより、サック室内に流入した燃料は、先端部品の壁面に沿って軸方向先端側に流れることで、サック室内に渦を発生させる。
一方、サック室内に流入し、直接噴孔の入口に到達した燃料は、サック室内に形成された渦の一部を取り込みながら噴孔内へ流入し、噴孔内に螺旋状の速度成分を持つ流れを形成する。これにより、噴孔の出口において噴射方向に直交する速度成分を多く有する噴流を形成し、高分散特性の燃料噴霧となる。
【０００７】
また、大噴射量時には、ニードルの係合部と先端部品の被係合部との引っ掛かりにより、先端部品がバネの付勢力に抗して軸方向後端側に引き上げられる。これにより、サック室の座部から先端部品が分離するため、渦の発生が抑制される。よって、噴孔から噴射された燃料の噴霧貫徹力が強くなり、強貫徹特性の燃料噴霧となる。
したがって、小噴射量時に、高分散特性の燃料噴霧を実現することができ、大噴射量時に、強貫徹特性の燃料噴霧を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】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】ニードルのリフト量と噴孔総流路面積およびシート部流路面積との関係を示したグラフである（実施形態１）。
【図５】ニードルの閉弁状態を示した説明図である（実施形態１）。
【図６】サック室内の燃料流れの様子を模式的に示した説明図である（実施形態１）。
【図７】サック室内の燃料流れの様子を模式的に示した説明図である（実施形態１）。
【図８】サック室内の燃料流れの様子を模式的に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】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１３】渦ガイドの先端形状の変形例を示した断面図である（実施形態５）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
［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。
【００１１】
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。
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。
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、軸方向に往復移動可能なニードル２と、このニードル２を往復移動可能に嵌合支持する有底円筒形状のノズルボディ３とを備えている。
【００１２】
本実施形態の燃料噴射ノズル１は、エンジン負荷に応じて燃料噴霧の分散性と貫徹性を変えることが必要とされるエンジンに有効である。この燃料噴射ノズル１は、ニードル２の嵌合孔４内に嵌め込まれる有底円筒状の分割スリーブ５と、この分割スリーブ５の先端面で開口した先端孔６とを備えている。また、燃料噴射ノズル１は、先端孔６の内周面に摺動自在に保持された先端部品（以下、ガイドピンと呼ぶ）７と、ノズルボディ３の内壁に固定される台座８と、ガイドピン７を軸方向先端側に付勢するコイルバネ（以下スプリングと呼ぶ）９とを備えている。
また、ガイドピン７および台座８は、分割スリーブ５の壁面を伴って、サック室１５内において噴孔１４に向かう燃料流れに渦を発生させる渦形成ガイド１０を構成している。  なお、嵌合孔４、分割スリーブ５、先端孔６、ガイドピン７、台座８、スプリング９および渦形成ガイド１０の詳細は、後述する。
【００１３】
ニードル２は、軸方向後端側にノズルボディ３の摺動孔に往復摺動可能に支持される摺動部を有している。なお、ニードル２の摺動部およびノズルボディ３の摺動孔の図示は省略している。
ニードル２は、ノズルボディ３の内壁に着座可能な円環形状のシート部１１を備えている。このニードル２は、軸方向先端側に円錐台形状の縮径部１２を備えている。
また、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。
【００１４】
ノズルボディ３の軸方向先端側には、有底円筒形状のサック部１３が設けられている。このサック部１３には、複数の噴孔１４およびサック室１５が設けられている。
また、ノズルボディ３の内壁には、シート面１６が設けられている。また、ニードル２とノズルボディ３との間には、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流路１７が設けられている。
複数の噴孔１４は、円周方向に等間隔で形成されている。これらの噴孔１４は、サック部１３の内外を連通している。噴孔１４は、例えば６〜１０個設けられている。
複数の噴孔１４は、サック部１３の内壁で噴孔入口２１が開口している。これらの噴孔１４は、各噴孔出口２２からエンジンの気筒内に燃料を噴射する。また、各噴孔１４は、噴孔入口２１から噴孔出口２２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。また、各噴孔１４は、ノズルボディ３の軸（以下ノズル軸と呼ぶ）Ｙに対して垂直な半径方向に対して図示下向きに所定の角度分だけ傾斜している。
【００１５】
サック室１５は、燃料流路１７の下流側に位置している。このサック室１５は、燃料流路１７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１４に均等に分配供給する分配室である。
また、サック室１５は、サック部１３の内壁として、ノズルボディ３の軸を中心とする円筒形状の周壁面２３、およびノズルボディ３の軸上のサック中心を中心とする球面形状の底面２４を有している。
サック室１５は、シート面１６の下流端に形成される円環形状の稜線２５に入口側開口が設けられている。
【００１６】
シート面１６は、下流側に向かう程、内径が徐々に減少する円錐形状を呈する。このシート面１６には、ニードル２のシート部１１が離着座する。
燃料流路１７は、ニードル２の外周面とノズルボディ３の内周面との間に形成されている。この燃料流路１７は、ノズルボディ３の燃料溜まり室と噴孔１４とを連通する。
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。
【００１７】
ニードル２は、シート面１６に離着座して燃料流路１７を開閉する。
シート部１１は、縮径部１２の円錐面３１、３２間に形成されている。
縮径部１２の外周面には、軸方向先端側に向かう程、外径が徐々に減少する円錐面３１、３２が形成されている。
円錐面３１は、下流側に向かってシート面１６との隙間が徐々に小さくなる傾斜角度に設定されている。
円錐面３２は、下流側に向かってシート面１６との隙間が徐々に大きくなる傾斜角度に設定されている。
円錐面３１、３２は、シート部１１がシート面１６に着座する際に、シート面１６との干渉を防止するための逃がし面である。
円錐面３２は、円錐面３１よりも傾斜角度が急であり、分割スリーブ５の凹曲面３３よりも傾斜角度が緩やかである。
円錐面３１〜３３は、互いに異なる傾斜角度を有している。
【００１８】
燃料噴射ノズル１は、シート部１１がシート面１６に着座した場合、燃料流路１７が遮断される。これにより、複数の噴孔１４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１１がシート面１６からリフトした場合、燃料流路１７が開放される。これにより、燃料流路１７からサック室１５へ燃料が導入される。このため、複数の噴孔１４から燃焼室内へ燃料が噴射される。
また、燃料噴射ノズル１は、燃料の噴射機関全域で、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。
【００１９】
［実施形態１の特徴］
ここで、軸方向先端側を下側、軸方向後端側を上側と呼ぶ場合がある。
嵌合孔４は、縮径部１２の先端面で開口している。この嵌合孔４は、軸方向後端側に窪む凹部である。
分割スリーブ５は、ニードル２の軸を含む平面で２つに分割された分割部４１、４２を有している。この分割スリーブ５は、２つの分割部４１、４２間にガイドピン７およびスプリング９を挟み込んだ状態で、嵌合孔４内に圧入嵌合されている。
なお、分割スリーブ５を樹脂材料で形成した場合には、ニードル２の先端に分割スリーブ５を溶着しても良い。
【００２０】
分割スリーブ５の内部には、軸方向後端側に窪む先端孔６が形成されている。この先端孔６は、２つの分割部４１、４２の分割面同士を張り合わせることで、２つの分割部４１、４２間に形成される。
分割スリーブ５は、先端孔６内にガイドピン７の摺動部５１を往復摺動可能に保持している。
分割スリーブ５の壁面には、湾曲した凹曲面３３が形成されている。この凹曲面３３は、シート面１６との干渉を防ぐための逃がし部である。
【００２１】
先端孔６は、軸方向先端側よりも軸方向後端側が径大となる段付き孔である。
先端孔６の軸方向先端側は、摺動部５１が摺動する摺動孔である。この先端孔６の軸方向後端側は、内部にガイドピン７の拡径部５２およびスプリング９を収容する収容室５３が形成されている。スプリング９は、収容室５３内に軸方向に圧縮した状態で収容されている。
収容室５３内には、ガイドピン７を軸方向先端側に付勢するスプリング９が収容されている。このスプリング９は、分割スリーブ５の底面とガイドピン７との間にセットされている。
【００２２】
ここで、分割スリーブ５は、摺動孔と収容室５３との間に円環状の段差５４を有している。この段差５４は、ガイドピン７の段差５５を引っ掛けることが可能な部位である。また、段差５４は、先端孔６の途中に設けられている。
段差５４、５５は、それぞれニードル２がシート面１６から離座して軸方向後端側へ移動する途中で、互いに引っ掛かりあう係合部、被係合部を構成している。
段差５４は、段差５５を係合する係合部である。また、段差５５は、段差５４に係合される被係合部である。
分割スリーブ５の内壁には、ニードル２の軸方向の移動時におけるサック室１５と収容室５３の間の燃料流動を確保するために、サック室１５と収容室５３とを連通する複数の燃料通路５６が形成されている。これにより、収容室５３内に燃料が容易に出入りするようになり、サック室１５内の燃圧と収容室５３内の燃圧とは同等に保たれる。また、ガイドピン７に対するニードル２の軸方向後端側への移動がスムーズとなる。
【００２３】
ガイドピン７は、円柱形状を呈し、軸方向に垂直な断面形状が円形状である。また、ガイドピン７は、円柱形状の金属材に切削加工を施すことで、所定の形状に形成されている。これにより、ガイドピン７を、ノズルボディ３と別体部品で形成することで、複雑形状の切削加工を容易にしている。
ガイドピン７は、先端孔６の内周面に摺接する摺動部５１、およびこの摺動部５１の軸方向後端側に設けられる拡径部５２を有している。
拡径部５２の軸方向先端面には、段差５５が設けられている。拡径部５２および段差５５は、摺動部５１よりも拡径している。また、拡径部５２の軸方向後端側には、スプリング９の内径をガイドする円柱状の軸部５７が設けられている。
【００２４】
ガイドピン７は、分割スリーブ５の先端からサック室１５内に突き出る突出部６１を有している。
突出部６１は、摺動部５１の軸方向先端側に設けられている。この突出部６１の軸方向先端側には、外径が徐々に拡径した拡径部６２が設けられている。この拡径部６２の先端は、スプリング９の付勢力によって台座８に突き当てられている。
ガイドピン７は、拡径部６２の中で軸方向に垂直な断面積が最大となる最大径部６３を有している。
【００２５】
台座８は、サック室１５の底面２４に置かれている。この台座８の上面には、ガイドピン７の先端が突き当たるように着座する座面６４が設けられている。
台座８の座面側とは逆側の端面形状は、サック室１５の底面２４の底面形状に対応した球面形状である。
台座８には、外径が徐々に拡径した拡径部６５が設けられている。
台座８は、拡径部６５の中で軸方向に垂直な断面積が最大となる最大径部６６を有している。この最大径部６６は、噴孔入口２１の下端よりも下側の底面２４に接触している。  そして、台座８は、分割スリーブ５の凹曲面３３およびガイドピン７の突出部６１の壁面を伴って、凹曲面形状の渦形成ガイド１０を構成する。
【００２６】
ここで、ニードル２の全閉位置におけるニードル２のリフト量Ｌは、０となる。また、ニードル２のフルリフト位置におけるリフト量Ｌは、ｆｕとなる。
そして、ニードル２がシート面１６に着座している時に、段差５４は、段差５５との間に軸方向の隙間Ｓを隔てて対向している。また、段差５４は、段差５５よりも軸方向先端側にある。
【００２７】
ここで、図４は、縦軸が流路面積Ａｒを示し、横軸がニードルリフト量Ｌを示す。
また、燃料噴射ノズル１は、ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも小さい時には、シート絞りとなる。
シート絞りとは、ニードル２とノズルボディ３との間の絞り量で燃料の噴射量が決まる状態である。また、シート絞りとは、シート部１１とシート面１６との間に形成されるシート部流路面積Ａｓが、ノズルボディ３内部に形成される燃料の流路のうちで最小流路面積Ａｍｉとなる状態である。この場合には、シート部流路面積Ａｓが、複数の噴孔１４の流路面積の総和である噴孔総流路面積Ａｈよりも小さくなる。
すなわち、０≦Ｌ＜Ｓの時には、Ａｓ＝Ａｍｉを満たす。
【００２８】
また、燃料噴射ノズル１は、ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも大きい時には、噴孔絞りとなる。
噴孔絞りとは、複数の噴孔１４の絞り量で燃料の噴射量が決まる状態である。また、噴孔絞りとは、噴孔総流路面積Ａｈが、ノズルボディ３内部に形成される燃料の流路のうちで最小流路面積Ａｍｉとなる状態である。この場合には、噴孔総流路面積Ａｈが、シート部流路面積Ａｓよりも小さくなる。
すなわち、Ｓ＜Ｌ≦ｆｕの時には、Ａｈ＝Ａｍｉを満たす。
以上のような関係を満たすように隙間Ｓを設定している。
なお、隙間Ｓは、エンジン機種毎の燃料の噴霧特性の要望に合わせて任意に変更できる。
【００２９】
次に、Ｌ＝０の時におけるサック室１５内の様子を図５に基づいて説明する。
このとき、ガイドピン７の下端は、台座８の座面６４に着座している。この状態により、渦形成ガイド１０が形成される。
また、ニードル２のシート部１１がシート面１６に着座している。これにより、燃料流路１７が遮断されるため、複数の噴孔１４から燃焼室内への燃料噴射は成されない。
すなわち、ニードル２のリフト量Ｌがゼロの場合には、無噴射となる。
ここで、ガイドピン７の下端が台座８の座面６４に着座すると、ガイドピン７の下端の円錐形状の凸部と台座８の座面６４の円錐形状の凹部との接触によって、台座８が調芯されてサック室１５の底面２４の中心に配置される。
【００３０】
次に、０＜Ｌ≦Ｓの時におけるサック室１５内の燃料流れの様子を図６および図７に基づいて説明する。
ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも小さい低リフト時には、燃料の噴射量が比較的に少ない。このような小噴射量時には、ガイドピン７の先端が座面６４に着座した状態を保持している。また、サック室１５内の空間容積の変化は、ガイドピン７が変位しない分だけ、ガイドピン７を有しない従来ノズルに比べて小さい。これにより、ニードル２がリフトした状態でも、サック室１５内の空間容積を小さく保つことができる。
また、台座８がニードル２のリフト量Ｌがゼロの状態と同等位置で保持される。
よって、サック室１５内に渦形成ガイド１０が形成されるため、サック室１５内において噴孔１４に向かう燃料流れに渦や旋回流れが形成される。
ここで、図７は、Ｌ＝Ｓの時におけるサック室１５内の燃料流れの様子を示している。この場合も、ガイドピン７の先端が座面６４に着座した状態を保持し、台座８がニードル２のリフト量Ｌがゼロの状態と同等位置で保持される。また、分割スリーブ５の段差５４がガイドピン７の段差５５に当接する。
【００３１】
小噴射量時には、スプリング９の付勢力によってガイドピン７の先端が台座８の座面６４に突き当てられているので、突出部６１がサック室１５内に存在している。
これにより、燃料流路１７からサック室１５内に流入した燃料は、渦形成ガイド１０に沿って軸方向先端側に流れることで、サック室１５内に渦を発生させる。
一方、燃料流路１７からサック室１５内に流入し、直接噴孔１４の噴孔入口２１に到達した燃料は、渦の影響を受けて噴孔１４内へ流入する。また、サック室１５内で発生した渦が噴孔１４内に流入し易い状態に維持される。これにより、噴孔１４内を流れる燃料流れに各噴孔断面内で回転する速度ベクトルが発生し、螺旋状の流れが形成される。そして、螺旋状の流れのうち、各噴孔断面内で回転する速度ベクトルが噴孔１４の噴孔出口２２において、燃料の噴射方向に直交する運動成分に変換されることにより、高分散特性の燃料噴霧となる。
【００３２】
次に、Ｓ＜Ｌ≦ｆｕの時におけるサック室１５内の燃料流れの様子を図８に基づいて説明する。
ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも大きい高リフト時には、燃料の噴射量が比較的に多い。このような大噴射量時には、ガイドピン７の段差５５が分割スリーブ５の段差５４に引っ掛かってガイドピン７が持ち上げられる。これにより、渦形成ガイド１０が軸方向に分割される。
このとき、サック室１５内の空間容積は、低リフト時と比べて、ニードル２、分割スリーブ５およびガイドピン７が上昇した分だけ増える。
また、サック室１５内に渦形成ガイド１０がなくなるため、サック室１５内において渦や乱れが形成され難くなる。よって、サック室１５内において噴孔１４に向かう燃料流れが緩慢、整流化されることになる。
大噴射量時には、段差５４と段差５５との引っ掛かりにより、ガイドピン７がスプリング９の付勢力に抗して軸方向後端側に引き上げられる。これにより、台座８の座面６４からガイドピン７が分離する。すなわち、サック室１５内に渦形成ガイド１０がなくなるため、渦の発生が抑制される。よって、噴孔１４から噴射された燃料の噴霧貫徹力が強くなり、強貫徹特性の燃料噴霧となる。
【００３３】
［実施形態１の効果］
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、ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも小さく、燃料の噴射量が少ない小噴射量時に、図５に示した渦形成ガイド１０をサック室１５内に形成することで、サック室１５内に渦を発生させる。これにより、サック室１５内に流入し、直接噴孔１４の噴孔入口２１に到達した燃料は、サック室１５内に発生した渦の一部を取り込みながら噴孔１４内へ流入する。このため、高分散特性の燃料噴霧を得ることができる。よって、小噴射量時には、冷却損失を低減することができるので、エンジンの熱効率を向上することができる。
【００３４】
また、ニードル２のリフト量Ｌが隙間Ｓよりも大きく、燃料の噴射量が多い大噴射量時に、渦形成ガイド１０を分解することで、サック室１５内における渦の発生が抑制される。これにより、噴孔１４に向かう燃料流れが整流化される。このため、強貫徹特性の燃料噴霧を得ることができる。よって、大噴射量時には、高出力化を図ることができる。また、空気利用率を向上できるので、噴流と空気との混合が促進する。この結果、燃焼期間を短縮できるので、エンジンの熱効率を向上することができる。
したがって、エンジン負荷が低く、燃料の噴射量が少ない小噴射量時に、高分散特性の燃料噴霧を実現することができる。また、エンジン負荷が高く、燃料の噴射量が多い大噴射量時に、強貫徹特性の燃料噴霧を実現することができる。
【００３５】
また、円錐面３２と凹曲面３３とは、隙間なく、且つ段差なく、連続的に継続している。また、凹曲面３３とガイドピン７の摺動面とは、隙間なく、且つ段差なく、連続的に継続している。これにより、サック室１５の入口から安定して燃料の流れが供給され、円錐面３２、凹曲面３３およびガイドピン７の摺動面から急激に剥離するポイントがないため、燃料噴射ノズル１の１噴射毎の燃料噴霧ばらつきを抑制できる。また、各噴孔１４毎の燃料噴霧ばらつきも抑制できる。
【００３６】
［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。
【００３７】
本実施形態の摺動部５１の外周には、ニードル２の軸方向の移動時におけるサック室１５と収容室５３の間の燃料流動を確保するために、サック室１５と収容室５３とを連通する複数の燃料通路５９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と同様な効果を奏する。
【００３８】
［実施形態３の構成］
図１１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。
【００３９】
本実施形態のニードル２は、分割スリーブ５の先端角度を実施形態１よりも急角度に設定している。すなわち、分割スリーブ５の先端の円錐面３４の傾斜角度を凹曲面３３よりも急角度に設定している。
これにより、図５に示した渦形成ガイド１０により形成される渦の中心位置を実施形態１よりも下側に移動させることができる。例えば渦の中心位置を複数の噴孔１４それぞれの噴孔軸近傍に移動させることができる。
このため、サック室１５内で発生した渦を、噴孔１４内に取り込み易くなる。よって、ニードル２が低リフト時に噴孔１４から噴射される燃料噴霧の特性を、実施形態１と比べて高分散化することができる。
【００４０】
また、ニードル２の先端角度を調整することにより、ニードル２のシート部１１から燃料流れの剥離が始まる位置までの距離、渦を形成するサック室１５内の空間形状、空間容積を任意に選択することができる。これにより、燃料噴霧の分散特性を自由に設計することができる。
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及び２と同様な効果を奏する。
【００４１】
［実施形態４の構成］
図１２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。
【００４２】
本実施形態のニードル２は、分割スリーブ５の壁面に角度変化位置を設けている。例えば分割スリーブ５の壁面に、途中で角度が変化する円錐面３５、３６を形成している。
円錐面３４は、縮径部１２の円錐面３２と同一の傾斜角度となっている。
これにより、ニードル２の円錐面３２に沿って流れる燃料を、円錐面３５と円錐面３６との角度変化位置まで剥離させることなく、サック室１５内に燃料を導入することができる。
このため、サック室１５内のガイドピン７寄りの空間容積の減少に伴う渦の発生を抑制できる。また、分割スリーブ５の壁面で剥離した燃料が直接噴孔１４内へ流入する性能を向上できる。よって、ニードル２が低リフト時における噴霧貫徹力は、実施形態１と比べて強化される。
【００４３】
また、シート部１１からの角度変化位置までの距離を調整することにより、ニードル２のシート部１１から燃料流れの剥離が始まる位置までの距離、渦を形成するサック室１５内の空間形状、空間容積を任意に選択できる。これにより、燃料噴霧の分散特性を自由に設計することができる。
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１〜３と同様な効果を奏する。
【００４４】
［実施形態５の構成］
図１３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】
本実施形態の燃料噴射ノズル１は、渦形成ガイド１０の分離位置をＡ位置に変更している。
渦形成ガイド１０をＡ位置で分離した場合には、ニードル２のリフト量Ｌが高リフト状態であっても、サック室１５の底面２４上に置かれる台座８の部分が多くなる。これにより、噴孔１４に向かう燃料流れに渦を発生させるガイド効果を維持できる。
よって、ニードル２が高リフト時における噴霧貫徹力は、実施形態１と比べて弱くなる。
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】
なお、渦形成ガイド１０の分離位置をＢ位置に変更しても良い。この場合、Ａ位置よりもＢ位置の方が軸方向先端側にある。
また、渦形成ガイド１０の分離位置をＣ位置に変更しても良い。この場合、Ｂ位置よりもＣ位置の方が軸方向先端側にある。
【００４７】
［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燃料が圧送され、燃料溜まり室の燃料圧がリターン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。
【００４８】
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、また、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に適用しても良い。あるいは、燃料の噴射期間中に最大リフト量が変化するリフト量可変型の燃料噴射ノズルに適用しても良い。
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位置まで軸方向後端側に移動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り得る。
【００４９】
本実施形態では、ニードル２のシート部１１がシート面１６に着座している閉弁状態において、ガイドピン７の先端が台座８の座面６４に着座する例を説明したが、ニードル２の閉弁状態において、ガイドピン７の先端がサック室１５の底面２４に形成される座面に着座するようにしても良い。この場合には、台座８は不要となる。
また、渦形成ガイド１０の最下流部を構成する台座８の壁面において、噴孔１４に対応する部分にスリットや溝を放射状に設けても良い。この場合には、スリットや溝を設けないものと比べて整流効果が高まるので、噴孔１４から噴射される燃料噴霧を強貫徹化することができる。
また、ガイドピン７の突出部６１に、径方向内側に括れる括れ部を設けても良い。この場合には、括れ部を設けないものと比べて渦や旋回流れの形成がし易くなるので、噴孔１４から噴射される燃料噴霧を高分散化することができる。
【００５０】
また、燃料噴射ノズル１のニードル２を開弁駆動するアクチュエータとして、ニードル２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２の開閉動作を制御するピエゾアクチュエータを採用しても良い。また、制御室内の燃料圧を調整し、ニードル２の開閉動作を制御するソレノイドバルブを採用しても良い。
また、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、リターンスプリングの付勢力によって閉弁するように構成しても良い。
【００５１】
また、ガイドピン７の摺動部５１の摺動径を実施形態１〜５と比べて増加しても良い。  また、渦形成ガイド１０の凹曲面の曲率を実施形態１〜５と比べて拡大しても良い。これらの場合には、サック室１５内に流入した燃料の噴孔１４内への流入をより円滑化できるので、噴孔１４から噴射される燃料噴霧の特性を、実施形態１〜５と比べて強貫徹化することができる。
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。
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】
【００５２】
１  燃料噴射ノズル
２  ニードル
３  ノズルボディ
４  嵌合孔
６  先端孔
７  ガイドピン（先端部品）
８  台座
９  スプリング（バネ）
１４  噴孔
１５  サック室
【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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