(57)【要約】【課題】  ノズルボディ３の軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と、噴霧貫徹力が強い角度範囲とに分割することのできる燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】  燃料噴射ノズルは、サック室８の内周面で噴孔入口３１が開口した複数の噴孔を有するノズルボディ３と、このノズルボディ３のシート面１０に対し離着座して、複数の噴孔よりも上流側の燃料流路１３を開閉するニードル２を備えている。  複数の噴孔の中には、下段噴孔７Ｌの噴孔入口３２よりも噴孔入口３１が軸方向の上側にある上段噴孔７Ｈが存在する。これにより、ノズルボディ３の軸周囲の全方位のうち、上段噴孔７Ｈが存在する角度範囲では、下段噴孔７Ｌが存在する角度範囲よりも噴霧貫徹力が弱くなる。このため、ノズルボディ３の軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と、噴霧貫徹力が強い角度範囲とに分割することができる。【選択図】  図２
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【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（７、７Ｈ、７Ｌ）、および前記複数の噴孔よりも上流側に燃料流路（１３）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）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
を備え、
前記ニードルは、前記シート面に対し離着座して前記燃料流路を開閉する環形状のシート部（５）、およびこのシート部の下流側に位置する円錐形状の先端突部（６）を有し、  前記ノズルボディは、前記燃料流路の下流側に円筒形状のサック室（８）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（３１、３２、６１、６２、７１〜７４、８１、８２）を有し、
前記先端突部は、前記シート部が前記シート面に着座している時に前記サック室に入っており、
前記シート部が前記シート面から離座する時に移動する側を、軸方向の上側とし、前記シート部が前記シート面に着座する時に移動する側を、軸方向の下側とした場合、
前記複数の噴孔の中には、前記入口（３１、８１）が、他の噴孔（７Ｌ）の入口（３２、６１、６２、７１〜７４、８２）よりも軸方向の上側にある特定噴孔（７Ｈ）が存在することを特徴とする燃料噴射ノズル（１）。
【請求項２】
（ａ）エンジンの燃焼室内に燃料を噴射する複数の噴孔（７、７Ｈ、７Ｌ、７Ｍ）、および前記複数の噴孔よりも上流側の燃料流路（１３）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）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
を備え、
前記ニードルは、前記シート面に対し離着座して前記燃料流路を開閉する環形状のシート部（５）、およびこのシート部の下流側に位置する円錐形状の先端突部（６）を有し、  前記ノズルボディは、前記燃料流路の下流側に円筒形状のサック室（８）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（３１、３２、４１、４２、５１〜５４、８１、８２）を有し、
前記先端突部は、前記シート部が前記シート面に着座している時に前記サック室に入っており、
前記シート部が前記シート面から離座する時に移動する側を、軸方向の上側とし、前記シート部が前記シート面に着座する時に移動する側を、軸方向の下側とした場合、
周方向に隣り合う２つ以上の噴孔の組合せの中には、組合せに属する噴孔（７Ｈ）の入口（３１、８１）が、軸方向に関して同じ高さにあり、且つ前記組合せに属する噴孔以外の噴孔（７Ｌ、７Ｍ）の入口（３２、４１、４２、５１〜５４、８２）よりも軸方向の上側にある特定組合せが存在す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（Ｙ）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。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記ノズルボディの軸は、前記エンジンのシリンダ軸（ＣＬ）と一致していることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記ノズルボディの軸は、前記エンジンのシリンダ軸からオフセットしてい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、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。
【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、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。
【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、貫徹力が強い範囲と、貫徹力が弱い範囲とに大まかに２分割する要望が高まっている。
【０００６】
なお、特許文献１の燃料噴射ノズルは、ノズルボディの軸方向を上下方向とした場合、サック室の上側に配置される上段噴孔と、サック室の下側に配置される下段噴孔とを、上下２段に交互に配置している。
この燃料噴射ノズルの場合、ニードルリフト量が大きいときと、小さいときとで、噴霧貫徹力が変化する点が開示されている。
ところが、特許文献１の燃料噴射ノズルによれば、上記の要望を満たすことはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２４７１７１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、噴霧貫徹力が弱い範囲と、噴霧貫徹力が強い範囲とに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、ニードルは、シート面に対し離着座して燃料流路を開閉する環形状のシート部、およびこのシート部の下流側に位置する円錐形状の先端突部を有している。
ノズルボディは、燃料流路の下流側に円筒形状の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。
先端突部は、シート部がシート面に着座している時にサック室に入っている。
シート部がシート面から離座する時に移動する側を、軸方向の上側とし、シート部がシート面に着座する時に移動する側を、軸方向の下側とした場合、複数の噴孔の中には、入口が他の噴孔の入口よりも軸方向の上側にある特定噴孔が存在する。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、ニードルは、シート面に対し離着座して燃料流路を開閉する環形状のシート部、およびこのシート部の下流側に位置する円錐形状の先端突部を有する。
ノズルボディは、燃料流路の下流側に円筒形状のサック室を有する。
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する。
先端突部は、シート部がシート面に着座している時にサック室に入っている。
シート部がシート面から離座する時に移動する側を、軸方向の上側とし、シート部がシート面に着座する時に移動する側を、軸方向の下側とした場合、周方向に隣り合う２つ以上の噴孔の組合せの中には、組合せに属する噴孔の入口が軸方向に関して同じ高さにあり、且つ組合せに属する噴孔以外の噴孔の入口よりも軸方向の上側にある特定組合せが存在する。
【００１１】
請求項１または請求項２に記載の発明によれば、ノズルボディの軸周囲の全方位のうち、特定噴孔または特定組合せが存在する範囲では、他の範囲よりも噴霧貫徹力が弱くなる。
このため、ノズルボディの軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力が弱い範囲と、噴霧貫徹力が強い範囲とに分割することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】燃料噴射ノズル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】（ａ）は上段噴孔が存在する範囲を示した半断面図で、（ｂ）は下段噴孔が存在する範囲を示した半断面図である（実施形態１）。
【図４】噴孔入口の配置例を示した展開図である（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】（ａ）は燃料の噴霧形態の一例を模式的に示した説明図、（ｂ）は燃料噴霧の噴射方向を矢印で示した説明図である（実施形態１）。
【図７】（ａ）は燃料の噴霧形態の変形例を模式的に示した説明図、（ｂ）は燃料噴霧の噴射方向を矢印で示した説明図である（実施形態１）。
【図８】（ａ）は燃料の噴霧形態の変形例を模式的に示した説明図、（ｂ）は燃料噴霧の噴射方向を矢印で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】（ａ）は噴孔入口の配置例を示した展開図で、（ｂ）は燃料噴霧の噴射方向を矢印で示した説明図である（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】（ａ）は噴孔入口の配置例を示した展開図で、（ｂ）は燃料噴霧の噴射方向を矢印で示した説明図である（実施形態３）。
【図１３】噴孔入口の配置例を示した展開図である（実施形態４）。
【図１４】噴孔入口の配置例を示した展開図である（実施形態５）。
【図１５】噴孔入口の配置例を示した展開図である（実施形態６）。
【図１６】噴孔入口の配置例を示した展開図である（実施形態７）。
【図１７】（ａ）〜（ｃ）は上段噴孔の噴孔入口と下段噴孔の噴孔入口との高さ関係を示した説明図である（実施形態８）。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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。
【００１５】
燃料噴射弁は、エンジンの燃焼室内に燃料を直接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、およびこのニードル２を収容する円筒形状のノズルボディ３を備えている。
ニードル２は、円柱形状の本体部４、円環形状のシート部５および円錐形状の先端突部６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。
ノズルボディ３は、複数の噴孔７およびサック室８を有する。複数の噴孔７およびサック室８は、ノズルボディ３の先端側のサック部９に設けられている。また、ノズルボディ３には、シート部５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１１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１２が設けられている。
なお、複数の噴孔７の詳細は、後述する。
【００１６】
サック室８は、燃料流路１３の下流側に位置している。このサック室８は、燃料流路１３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７に均等に分配供給する分配室である。
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。
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、リターンスプリングおよびアクチュエータの図示は省略している。
【００１７】
ニードル２は、ノズルボディ３のシート面１０に対し離着座して、複数の噴孔７よりも上流側の燃料流路１３を開閉する。
本体部４は、ノズルボディ３のガイド孔１４に往復摺動可能に支持されている。この本体部４は、ノズルボディ３との間に燃料流路１３を形成する外周面を有する。また、本体部４の先端部には、傾斜角度が異なる２つの傾斜面１５、１６が形成されている。
シート部５は、本体部４の傾斜面１６と先端突部６の円錐面１７との間に形成されている。なお、本体部４の傾斜面１５、１６間に形成される円環形状の稜線１８をシート部として使用しても良い。                                                              先端突部６は、その軸を中心とした円錐形状を呈する。この先端突部６は、シート部５がシート面１０に着座している時にサック室８内に入っている。また、先端突部６は、シート部５からニードル２の先端側に向けて突出している。
【００１８】
燃料流路１３は、ニードル２とシート面１０との間に形成されている。また、燃料流路１３は、サック室８の上流側に位置する。また、燃料流路１３は、燃料溜まり室１２の下流側に位置する。
燃料噴射ノズル１は、シート部５がシート面１０に着座した場合、燃料流路１３が遮断される。これにより、複数の噴孔７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５がシート面１０からリフトした場合、燃料流路１３が開放される。これにより、燃料流路１３から複数の噴孔７と連通するサック室８へ燃料が導入される。このため、複数の噴孔７から燃焼室内へ燃料が噴射される。
【００１９】
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。    
【００２０】
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。
【００２１】
次に、シリンダヘッド２１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Ｙ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Ｙ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Ｙを所定量α分だけ領域Ｔｉｎ側にオフセットした状態で、燃料噴射ノズル１をシリンダヘッド２１に取り付けている。
図８の例は、シリンダ軸ＣＬに対してノズル軸Ｙを所定量β分だけ領域Ｔｅｘ側にオフセットした状態で、燃料噴射ノズル１をシリンダヘッド２１に取り付けている。
【００２２】
［実施形態１の特徴］
サック室８の入口側開口は、シート面１０の下流端で、且つサック室８の上流端に形成されている。このサック室８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８の上端３７と呼ぶ。
また、サック室８は、内周面として、ノズル軸Ｙを中心とする円筒形状の周壁面Ｐ、およびノズル軸Ｙ上のサック中心を中心とする球面形状の底壁面Ｑを有する。
サック室８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８内の空間容積が広くなる。
【００２３】
複数の噴孔７は、有底円筒形状のサック部９の内外を連通している。
噴孔７は、例えば６〜１２個設けられる。本例では、１０個の噴孔７が設けられている。
ここで、各噴孔７の軸を噴孔軸ＨＬと呼ぶ。この場合、噴孔軸ＨＬは、ノズル軸Ｙ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。
全ての噴孔７は、噴孔軸ＨＬとノズル軸Ｙとがなす角度θＨ、θＬが同一である。また、全ての噴孔７は、噴孔径が同一で、且つ噴孔流路長が同一となっている。
【００２４】
ここで、シート部５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５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。
この場合、円周方向に隣り合う２つ以上の噴孔７の組合せの中には、組合せに属する噴孔７の噴孔入口３１が、軸方向に関して同じ高さにあり、且つ組合せに属する噴孔７以外の噴孔７の噴孔入口３２よりも軸方向の上側にある特定組合せが存在する。
【００２５】
ここで、組合せに属する噴孔７を、上段噴孔７Ｈと呼ぶ。また、上段噴孔７Ｈの入口を噴孔入口３１と呼ぶ。
また、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７を、下段噴孔７Ｌと呼ぶ。また、下段噴孔７Ｌの入口を噴孔入口３２と呼ぶ。
この場合、各噴孔入口３１は、各噴孔入口３２よりも軸方向の上側に配置される。
具体的には、噴孔入口３１の下端が噴孔入口３２の上端よりも所定の軸方向高さ分だけ高い位置にある。
【００２６】
各噴孔７は、噴孔入口３１、３２から噴孔出口３３、３４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、各噴孔入口３１は、サック室８の周壁面Ｐで開口している。また、各噴孔入口３２は、サック室８の底壁面Ｑで開口している。
また、各噴孔出口３３、３４は、サック部９の外周面で開口している。
ここで、噴孔入口３１の中で、ノズル軸Ｙの方向における最上端位置を、噴孔入口３１の上端３５と呼ぶ。また、噴孔入口３２の中で、ノズル軸Ｙの方向における最上端位置を、噴孔入口３２の上端３６と呼ぶ。
【００２７】
上段噴孔７Ｈは、図２、図３（ａ）および図４に示したように、ノズル軸Ｙを中心にして円周方向に０〜１８０°の角度範囲θＷＰ内に５個設けられている。これらの上段噴孔７Ｈは、円周方向に等間隔で形成されている。また、図２および図５に示した矢印ＷＰは、噴霧貫徹力が弱い方位を示している。
下段噴孔７Ｌは、図２、図３（ｂ）および図４に示したように、ノズル軸Ｙを中心にして円周方向に１８０〜３６０°の角度範囲θＳＰ内に５個設けられている。これらの下段噴孔７Ｌは、円周方向に等間隔で形成されている。また、図２および図５に示した矢印ＳＰは、噴霧貫徹力が強い方位を示している。
【００２８】
また、隣接する上段噴孔７Ｈと下段噴孔７Ｌとの間は、円周方向の角度が、上段噴孔７Ｈ間の角度および下段噴孔７Ｌ間の角度と同一である。
また、各噴孔入口３１の上端３５からサック室８の上端３７までの軸方向距離は、各噴孔入口３２の上端３６からサック室８の上端３７までの軸方向距離よりも短くなっている。
ここで、図６（ｂ）〜図８（ｂ）は、上段噴孔７Ｈから噴射された燃料噴霧ＦＷの噴射方向、下段噴孔７Ｌから噴射された燃料噴霧ＦＳの噴射方向を示している。なお、図中の矢印の長さは、噴霧貫徹力の大きさの一例を示す。
【００２９】
次に、ニードル２の低リフト時におけるサック室８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８は、ノズル軸Ｙを含む仮想平面を境界として、各上段噴孔７Ｈが配置される領域に広がる空間８Ｈと、その仮想平面を境界として、各下段噴孔７Ｌが配置される領域に広がる空間８Ｌとに区分されている。
空間８Ｈは、ノズル軸Ｙを中心とした角度範囲θＷＰに形成される。また、空間８Ｌは、ノズル軸Ｙを中心とした角度範囲θＳＰに形成される。
【００３０】
ニードル２の低リフト時には、ニードル２の高リフト時よりも、燃料流路１３からサック室８内に流れ込む燃料の流速が速い。
このとき、上流側の燃料流路１３から空間８Ｈ内に流れ込んだ大部分の燃料は、先端突部６の表面に沿って流れる。そして、先端突部６の先端から剥離した燃料は、ノズル軸Ｙに沿って空間８Ｈの下側の底面へ流れて空間８Ｈの底面で空間８Ｈの外周側に大きく曲がる。
そして、空間８Ｈの底面で旋回した燃料は、空間８Ｈの下側から上側へ向かって流れ、空間８Ｈの外周側に小さく曲がって各噴孔入口３１から複数の上段噴孔７Ｈ内に流れ込む。
【００３１】
また、燃料流路１３から空間８Ｈ内に流れ込んだ一部の燃料は、空間８Ｈの内周面に沿って空間８Ｈの下側へ流れる。
ここで、噴孔入口３１の上端３５からサック室８の上端３７までの軸方向距離は、上段噴孔７Ｈが下段噴孔７Ｌよりも短くなっている。このため、空間８Ｈの下側へ流れ込んだ燃料は、空間８Ｈの外周側に小さく曲がって、各噴孔入口３１から複数の上段噴孔７Ｈ内に流れ込む。
これによって、各噴孔入口３１で、空間８Ｈの下側から上側へ向かう燃料と、空間８Ｈの上側から下側へ向かう燃料とが衝突するため、各上段噴孔７Ｈ内を通過する燃料に乱れが発生する。
従って、各上段噴孔７Ｈ内を通過する燃料に乱れが発生することにより、各上段噴孔７Ｈから領域Ｔｉｎ内に噴射される噴霧特性として、燃料噴霧ＦＳと比べて燃料噴霧ＦＷ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。
【００３２】
一方、燃料流路１３から空間８Ｌ内に流れ込んだ大部分の燃料は、空間８Ｌの入口付近で先端突部６の表面およびサック室８の上端３７から剥離する。
ここで、噴孔入口３２の上端３６からサック室８の上端３７までの軸方向距離は、下段噴孔７Ｌが上段噴孔７Ｈよりも長くなっている。このため、先端突部６の表面およびサック室８の上端３７から剥離した燃料は、空間８Ｌの外周側に大きく曲がって各噴孔入口３２から各下段噴孔７Ｌ内に流れ込む。
従って、各下段噴孔７Ｌ内を通過する燃料に乱れが発生せず、各下段噴孔７Ｌから領域Ｔｅｘ内に噴射される噴霧特性として、燃料噴霧ＦＳと比べて燃料噴霧ＦＷ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。
なお、本例の燃料噴射ノズル１の場合、上段噴孔７Ｈから噴射される燃料噴霧の噴射方向は、角度範囲θＷＰとなる。また、下段噴孔７Ｌから噴射される燃料噴霧の噴射方向は、角度範囲θＳＰ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、下段噴孔７Ｌの噴孔入口３２よりも噴孔入口３１が軸方向の上側にある上段噴孔７Ｈが存在する。
これにより、ノズルボディ３の軸周囲の全方位のうち、上段噴孔７Ｈが存在する角度範囲θＷＰでは、図６に示したように、下段噴孔７Ｌが存在する角度範囲θＳＰよりも噴霧貫徹力が弱くなる。
このため、ノズルボディ３の軸周囲の全方位を、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と、噴霧貫徹力が強い角度範囲とに分割することができる。
なお、噴霧貫徹力が弱い角度範囲は、角度範囲θＷＰに対応している。また、噴霧貫徹力が強い角度範囲は、角度範囲θＳＰに対応している。
【００３４】
ここで、図６の例では、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と領域Ｔｉｎとが一致し、且つ噴霧貫徹力が強い角度範囲と領域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、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、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と領域Ｔｉｎとが一致し、且つ噴霧貫徹力が強い角度範囲と領域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、噴霧貫徹力が弱い角度範囲と領域Ｔｅｘとが一致し、且つ噴霧貫徹力が強い角度範囲と領域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Ｔｅｘの冷却損失を低減することができる。
いずれもしても、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。  
【００３５】
［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。
【００３６】
燃焼室は、領域Ｔｉｎ、領域Ｔｅｘ、領域Ｔｆｒ、領域Ｔｒｅに区分されている。
ここで、領域Ｔｉｎは、シリンダ軸ＣＬから吸気バルブ側に広がる。また、領域Ｔｅｘは、シリンダ軸ＣＬから排気バルブ側に広がる。また、領域Ｔｆｒは、領域Ｔｉｎと領域Ｔｅｘとの間に形成されるフロント側領域のことである。また、領域Ｔｒｅは、領域Ｔｉｎと領域Ｔｅｘとの間に形成されるリヤ側領域のことである。
複数の噴孔７は、３個の上段噴孔７Ｈ、４個の中間噴孔７Ｍおよび３個の下段噴孔７Ｌを備えている。また、本例では、下段噴孔７Ｌ、中間噴孔７Ｍおよび上段噴孔７Ｈの順に軸方向の高さが高くなっている。
【００３７】
上段噴孔７Ｈは、組合せに属する噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３１を有する。この上段噴孔７Ｈは、０〜１０８°の角度範囲θＷＰに配置される。また、角度範囲θＷＰは、領域Ｔｉｎに対応している。
中間噴孔７Ｍは、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口４１、４２を有する。この中間噴孔７Ｍは、角度範囲θＷＰと角度範囲θＳＰとの中間の角度範囲である。また、中間噴孔７Ｍは、１０８〜１８０°の角度範囲θＭＰ、２８８〜３６０°の角度範囲θＭＰに配置される。なお、中間の角度範囲θＭＰとは、噴霧貫徹力が中間となる。また、角度範囲θＭＰは、吸気バルブ２６と排気バルブ２７が無い領域に対応している。即ち、角度範囲θＭＰは、領域Ｔｆｒ、領域Ｔｒｅに対応している。
【００３８】
下段噴孔７Ｌは、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３２を有する。この下段噴孔７Ｌは、１８０〜２８８°の角度範囲θＳＰに配置される。また、角度範囲θＳＰは、領域Ｔｅｘに対応している。
従って、複数の上段噴孔７Ｈは、各噴孔入口３１が、軸方向に関して同じ高さにあり、且つ噴孔入口３２および噴孔入口４１、４２よりも軸方向の上側にある特定組合せとなる。
また、各噴孔入口４１、４２は、サック室８の底壁面Ｑで開口している。
【００３９】
本例の燃料噴射ノズル１の場合、上段噴孔７Ｈから噴射される燃料噴霧の噴射方向は、角度範囲θＷＰとなる。また、中間噴孔７Ｍから噴射される燃料噴霧の噴射方向は、中間の角度範囲θＭＰとなる。また、下段噴孔７Ｌから噴射される燃料噴霧の噴射方向は、角度範囲θＳＰとなる。
ここで、図１０（ｂ）は、上段噴孔７Ｈから噴射された燃料噴霧ＦＷの噴射方向、中間噴孔７Ｍから噴射された燃料噴霧ＦＭの噴射方向、下段噴孔７Ｌから噴射された燃料噴霧ＦＳの噴射方向を示している。なお、図中の矢印の長さは、噴霧貫徹力の大きさの一例を示す。
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】
複数の噴孔７は、３個の上段噴孔７Ｈ、４個の中間噴孔７Ｍおよび３個の下段噴孔７Ｌを備えている。また、本例では、下段噴孔７Ｌ、中間噴孔７Ｍおよび上段噴孔７Ｈの順に軸方向の高さが高くなっている。
中間噴孔７Ｍは、噴孔入口５１〜５４を有する。
中間噴孔７Ｍは、噴孔入口５１と噴孔入口５２とで軸方向高さが徐々に変化している。また、噴孔入口５１は、噴孔入口５２よりも軸方向の上側に存在する。また、噴孔入口５１は、噴孔入口５２よりも噴孔入口３１寄りに設けられる。
中間噴孔７Ｍは、噴孔入口５３と噴孔入口５４とで軸方向高さが徐々に変化している。また、噴孔入口５３は、噴孔入口５４よりも軸方向の下側に存在する。また、噴孔入口５３は、噴孔入口５４よりも噴孔入口３２寄りに設けられる。
また、各噴孔入口５１〜５４は、サック室８の底壁面Ｑで開口している。
ここで、図１２（ｂ）は、上段噴孔７Ｈから噴射された燃料噴霧ＦＷの噴射方向、中間噴孔７Ｍから噴射された燃料噴霧ＦＭの噴射方向、下段噴孔７Ｌから噴射された燃料噴霧ＦＳの噴射方向を示している。なお、図中の矢印の長さは、噴霧貫徹力の大きさの一例を示す。
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】
複数の噴孔７は、３個の上段噴孔７Ｈおよび７個の下段噴孔７Ｌを備えている。
上段噴孔７Ｈは、組合せに属する噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３１を有する。この上段噴孔７Ｈは、０〜１０８°の角度範囲θＷＰに配置される。
下段噴孔７Ｌは、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３２を有する。この下段噴孔７Ｌは、１０８〜２８８°の角度範囲θＳＰに配置される。
従って、複数の上段噴孔７Ｈは、噴孔入口３１が、軸方向に関して同じ高さにあり、且つ噴孔入口３２よりも軸方向の上側にある特定組合せとなる。
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１〜３と同様な効果を奏する。
【００４４】
［実施形態５の構成］
図１４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】
複数の噴孔７の中には、噴孔入口３１が、他の噴孔７の噴孔入口３２よりも軸方向の上側にある特定噴孔７が存在する。
ここで、特定噴孔７を、上段噴孔７Ｈと呼ぶ。また、上段噴孔７Ｈの入口を噴孔入口３１と呼ぶ。
また、他の噴孔７を、下段噴孔７Ｌと呼ぶ。また、下段噴孔７Ｌの入口を噴孔入口３２と呼ぶ。
即ち、サック部９には、１個の上段噴孔７Ｈおよび９個の下段噴孔７Ｌが形成されている。
【００４６】
上段噴孔７Ｈは、組合せに属する噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３１を有する。この上段噴孔７Ｈは、０〜１０８°の角度範囲θＷＰに配置される。
下段噴孔７Ｌは、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３２を有する。この下段噴孔７Ｌは、１０８〜２８８°の角度範囲θＳＰに配置される。
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１〜４と同様な効果を奏する。
【００４７】
［実施形態６の構成］
図１５は、本発明を適用した実施形態６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。
【００４８】
複数の噴孔７は、１個の上段噴孔７Ｈ、６個の中間噴孔７Ｍおよび３個の下段噴孔７Ｌを備えている。また、本例では、下段噴孔７Ｌ、中間噴孔７Ｍおよび上段噴孔７Ｈの順に軸方向の高さが高くなっている。
上段噴孔７Ｈは、特定噴孔７に相当し、噴孔入口３１を有する。この上段噴孔７Ｈは、０〜３６°の角度範囲θＷＰに配置される。
中間噴孔７Ｍは、他の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口６１、６２を有する。この中間噴孔７Ｍは、３６〜１４４°の角度範囲θＭＰ、２５２〜３６０°の角度範囲θＭＰに配置される。
下段噴孔７Ｌは、他の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口３２を有する。この下段噴孔７Ｌは、１４４〜２５２°の角度範囲θＳＰに配置される。
また、各噴孔入口６１、６２は、サック室８の底壁面Ｑで開口している。
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１〜５と同様な効果を奏する。
【００４９】
［実施形態７の構成］
図１６は、本発明を適用した実施形態７を示したものである。ここで、実施形態１〜６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。
【００５０】
複数の噴孔７は、１個の上段噴孔７Ｈ、８個の中間噴孔７Ｍおよび１個の下段噴孔７Ｌを備えている。また、本例では、下段噴孔７Ｌ、中間噴孔７Ｍおよび上段噴孔７Ｈの順に軸方向の高さが高くなっている。
上段噴孔７Ｈは、特定噴孔７に相当し、噴孔入口３１を有する。この上段噴孔７Ｈは、０〜３６°の角度範囲θＷＰに配置される。
中間噴孔７Ｍは、他の噴孔７に相当し、円周方向に隣り合う噴孔入口７１〜７４を有する。この中間噴孔７Ｍは、３６〜１８０°の角度範囲θＭＰ、２１６〜３６０°の角度範囲θＭＰに配置される。
下段噴孔７Ｌは、他の噴孔７に相当し、噴孔入口３２を有する。この下段噴孔７Ｌは、１８０〜２１６°の角度範囲θＳＰに配置される。
また、各噴孔入口７１〜７４は、サック室８の底壁面Ｑで開口している。
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１〜６と同様な効果を奏する。
【００５１】
［実施形態８の構成］
図１７は、本発明を適用した実施形態８を示したものである。ここで、実施形態１〜７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。
【００５２】
ここで、特定噴孔７または組合せに属する噴孔７を上段噴孔７Ｈと呼ぶ。この上段噴孔７Ｈの入口を噴孔入口８１と呼ぶ。
また、他の噴孔７または組合せに属する噴孔７以外の噴孔７を下段噴孔７Ｌと呼ぶ。この下段噴孔７Ｌの入口を噴孔入口８２と呼ぶ。
先ず、噴孔入口８１の下端は、図１５（ａ）に示したように、噴孔入口８２の上端と同じ軸方向高さにある。この噴孔入口８１は、噴孔入口８２よりも所定の軸方向高さｈ１分だけ高い位置にある。
【００５３】
次に、噴孔入口８１の中心は、図１５（ｂ）に示したように、噴孔入口８２の上端と同じ軸方向高さにある。この噴孔入口８１は、噴孔入口８２よりも所定の軸方向高さｈ２分だけ高い位置にある。
次に、噴孔入口８１の中心と上端との間には、図１５（ｃ）に示したように、噴孔入口８２の上端が位置している。この噴孔入口８１は、噴孔入口８２よりも所定の軸方向高さｈ３分だけ高い位置にある。
なお、ｈ１、ｈ２およびｈ３は、ｈ１＞ｈ２＞ｈ３の関係を満たす。
また、本実施形態では、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７を下段噴孔７Ｌとしたが、組合せに属する噴孔７以外の噴孔７を中間噴孔７Ｍとしても良い。
以上のように、本実施形態の燃料噴射ノズルにおいては、実施形態１〜７と同様な効果を奏する。
【００５４】
［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２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。
【００５５】
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２を開閉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。
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。
【００５６】
本実施形態では、特定噴孔７Ｈまたは組合せに属する噴孔７Ｈを、ノズルボディ３の軸を中心にして円周方向に３６〜１８０°の角度範囲に渡って等間隔で設けているが、特定噴孔７Ｈまたは組合せに属する噴孔７Ｈを、ノズルボディ３の軸を中心にして周方向に９０〜２７０°の角度範囲に渡って等間隔で設けても良い。
また、噴孔入口の形状を、円形状だけでなく、楕円形状や長円形状に形成しても良い。また、噴孔出口の形状を、円形状だけでなく、楕円形状や長円形状に形成しても良い。
また、噴孔入口から噴孔出口に向かって流路面積が徐々に大きくなるテーパ噴孔を採用しても良い。
また、噴孔入口から噴孔出口に向かって流路面積が徐々に小さくなるテーパ噴孔を採用しても良い。
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】
【００５７】
１  燃料噴射ノズル
２  ニードル
３  ノズルボディ
８  サック室
７  噴孔
７Ｈ  上段噴孔（特定噴孔、特定組合せ、組合せに属する噴孔）
７Ｌ  下段噴孔（他の噴孔、組合せに属する噴孔以外の噴孔）
１０  シート面
３１  噴孔入口
３２  噴孔入口
【図１】
2017008854.tif 000003
【図２】
2017008854.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2017008854.tif 000007
【図６】
2017008854.tif 000008
【図７】
2017008854.tif 000009
【図８】
2017008854.tif 000010
【図９】
2017008854.tif 000011
【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】
2017008854.tif 000017
【図１６】
2017008854.tif 000018
【図１７】
2017008854.tif 000019