(57)【要約】【課題】燃料の噴霧の貫徹力が強化された燃料噴射ノズルを提供する。【解決手段】燃料噴射ノズル１は、燃料を噴射するための噴孔路３０、４０を有するノズルボディ５０と、ノズルボディ５０内に収容されかつ内外に二重に配置されて噴孔路３０、４０のそれぞれを開閉する外側ニードル１０及び内側ニードル２０とを備え、噴孔路３０、４０は、それぞれ、流入口３１、４１と、流入口３１、４１間よりも接近した位置に形成された流出口３２、４２とを含むと共に、流出口３２、４２のそれぞれの方向が平行となるように形成されている。【選択図】図２
2009002212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を噴射するための第１及び第２噴孔路を有するノズルボディと、
前記ノズルボディ内に収容されかつ内外に二重に配置されて前記第１及び第２噴孔路のそれぞれを開閉する第１及び第２ニードルとを備え、
前記第１及び第２噴孔路は、それぞれ、第１及び第２流入口と、前記第１及び第２流入口間よりも接近した位置に形成された第１及び第２流出口とを含むと共に、前記第１及び第２流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されている、ことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記第１及び第２噴孔路は、それぞれ、前記第１及び第２流入口から中腹位置に至るまでに接近する非並行区間と、前記中腹位置から前記第１及び第２流出口に至るまで平行となる平行区間とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きい、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きく形成され、
前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方に対応する流入口の開口端部は、前記ノズルボディの径方向での幅よりも周方向での幅の方が大きく形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルは、燃料の微粒化と、噴霧の貫徹力を得るために、軸方向に複数の噴孔路を備えたものが知られている（特許文献１及び２参照）。このような燃料噴射ノズルは、複数の噴孔路によって噴霧を形成するものであり、各噴孔路径を小径化できるために燃料の微粒化が達成できるとともに、各噴孔路から噴射された噴霧同士を干渉させることにより噴霧の貫徹力を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１６７７３号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、噴霧の貫徹力を強いものにするためには、各噴孔路の流出口間の距離が近いこと、各噴孔路の流出口の方向が平行であることが必要である。しかしながら、噴孔路の流入口間の距離は、燃料噴射ノズルの構成上ある程度の距離が必要であり、この距離を維持したまま噴孔路を平行に形成したとしても、噴孔路の流出口間の距離が離れすぎているため、噴霧の貫徹力を強めることは難しい。また、各噴孔路の流出口間のみを接近させると、各噴孔路からの燃料の噴出方向が交差するため、この場合にも噴霧の貫徹力を強めることは難しいものとなる。
【０００５】
したがって本発明の目的は、燃料の噴霧の貫徹力が強化された燃料噴射ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、燃料を噴射するための第１及び第２噴孔路を有するノズルボディと、前記ノズルボディ内に収容されかつ内外に二重に配置されて前記第１及び第２噴孔路のそれぞれを開閉する第１及び第２ニードルとを備え、前記第１及び第２噴孔路は、それぞれ、第１及び第２流入口と、前記第１及び第２流入口間よりも接近した位置に形成された第１及び第２流出口とを含むと共に、前記第１及び第２流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されている、ことを特徴とする燃料噴射ノズルによって達成できる。
この構成により、第１及び第２流出口は、第１及び第２流入口間よりも接近した位置に形成されており、第１及び第２流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されているので、第１及び第２流入口間が離れている場合であっても、噴霧の貫徹力を強めることができる。
【０００７】
また、上記構成において、前記第１及び第２噴孔路は、それぞれ、前記第１及び第２流入口から中腹位置に至るまでに接近する非並行区間と、前記中腹位置から前記第１及び第２流出口に至るまで平行となる平行区間とを含む、構成を採用できる。
この構成により、噴霧の貫徹力を強めることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きい、構成を採用できる。
この構成により、第１及び第２噴孔路の少なくとも一方は、非平行区間での通路断面積は、平行区間での通路断面積よりも大きいので、通路断面積の小さい区間を短くすることができる。これにより、噴射される燃料への絞り抵抗が減少し、圧力損失が減少するため、噴霧の貫徹力を強めることができる。
【０００９】
また、上記構成において、前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きく形成され、前記第１及び第２噴孔路の少なくとも一方に対応する流入口の開口端部は、前記ノズルボディの径方向での幅よりも周方向での幅の方が大きく形成されている、構成を採用できる。
この構成により、平行区間での通路断面積を大きくした場合であっても、その流入口に対するシール性を維持させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、燃料の噴霧の貫徹力が強化された燃料噴射ノズルを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係る燃料噴射ノズルについて説明する。
【００１２】
図１は、燃料噴射ノズル１の部分断面図である。燃料噴射ノズル１は、内燃機関の気筒内に直接噴射供給するノズルである。燃料ポンプ（図示せず）により加圧された燃料は、コモンレール８０内に一定の圧力で蓄圧されて、各気筒に備えられた燃料噴射ノズル１へ導入される。導入された燃料のうち余剰燃料は、燃料タンク８２へと戻される。燃料噴射ノズル１は、図１に示すように、外側ニードル１０、内側ニードル２０、ノズルボディ５０、スリーブ６０、スプリング９８、９９などから構成される。
【００１３】
ノズルボディ５０は、略円柱状に形成され、その内部には、外側ニードル１０、内側ニードル２０が二重に配置されて、軸方向に往復動可能に収容されている。外側ニードル１０は、ノズルボディ５０内に配置された、略円筒状のスリーブ６０の内周面と摺動して往復動方向が規制されている。また、外側ニードル１０は、略円筒状に形成され、内側ニードル２０の外周面と、外側ニードル１０の内周面とが摺動することにより、内側ニードル２０が軸方向に往復動可能に収容されている。
【００１４】
外側ニードル１０には、軸方向の中間位置で径方向に突出した鍔部１２が形成されており、この鍔部１２とスリーブ６０の下端部との間にスプリング９８が配設されている。スプリング９８は、外側ニードル１０を下方向に付勢する。また、外側ニードル１０には、鍔部１２よりも下部に連通路１１が形成されている。連通路１１は、外側ニードル１０の外周部周辺の燃料を外側ニードル１０の内周部へと導く機能を有している。これにより、外側ニードル１０の内周面と内側ニードル２０の外周面との間に燃料が供給される。外側ニードル１０の下端部には、噴孔路３０からの燃料の噴出を遮断又は開放するシール部１３が形成されている。
【００１５】
内側ニードル２０は、軸方向上部から下部にかけて、鍔部２９、略円柱状をなす大径部２１、大径部２１よりも径の小さい小径部２２、３段の円錐形状面からなる先端部２３が形成されている。鍔部２９は、スプリング９９の下端部が当接し、これにより内側ニードル２０は、軸方向下方に付勢される。大径部２１は、外側ニードル１０の内周面と摺動する。小径部２２と外側ニードル１０の内周面との間には、燃料通路が確保されている。また、先端部２３には、シート面５１の座部に液密的に接触して、噴孔路４０からの燃料の噴出を遮断又は開放するシート部２４を有する。尚、外側ニードル１０、内側ニードル２０、ノズルボディ５０は、例えば炭素鋼等の金属材料により形成されている。
【００１６】
ノズルボディ５０は、下端部に、内燃機関の気筒（不図示）内に燃料を噴射するための噴孔路３０、４０、先端部２３が着座するためのシート面５１が形成されている。噴孔路３０、４０は、それぞれ軸方向に上段と下段とに形成され、それぞれノズルボディ５０の中心軸を中心として、径の異なる同心円に沿って複数形成されている。また、噴孔路３０、４０は、それぞれ軸方向に並ぶように同一の数だけ設けられている。噴孔路３０は、噴孔路４０よりも外側に形成されている。また、ノズルボディ５０と、スリーブ６０の外周面及び外側ニードル１０の外周面との間には、燃料供給路７１、リターン通路７２が形成され、燃料供給路７１は、コモンレール８０から供給される高圧燃料の通路となる。また、リターン通路７２は、燃料噴射に使用されなかった余剰燃料を燃料タンク８２へ戻すための通路である。燃料供給路７１内の燃料は、連通路１１を介してリターン通路７２へと流入する。
【００１７】
また、燃料供給路７１内の燃料は、絞り路６１を介して、スリーブ６０の内周面によって画定される圧力制御室７３内へと流入する。尚、圧力制御室７３にも図示はしないが、余剰燃料を燃料タンク８２へと戻すためのリターン通路が形成されている。このリターン通路を介して燃料タンク８２へと戻される燃料量は、調圧装置８１によって調整される。調圧装置８１は、ＥＣＵ（不図示）からの指令に応じて、開閉する電磁弁である。尚、圧力制御室７３内に流入した燃料の圧力は、外側ニードル１０及び内側ニードル２０を下方向へ付勢するように作用する。
【００１８】
次に、燃料噴射ノズル１の動作について簡潔に説明する。まず、燃料噴射が停止されている状態について説明する。調圧装置８１によって圧力制御室７３から燃料タンク８２へ燃料を戻すリターン通路を遮断することによって、圧力制御室７３内の圧力は、コモンレール８０内の圧力と同じとなる。これにより、外側ニードル１０、内側ニードル２０は、下方向に付勢されて、シール部１３及びシート部２４がシート面５１に着座した状態で維持される。
【００１９】
次に、噴孔路３０を開放するための作動について説明する。ＥＣＵからの指示により、調圧装置８１が圧力制御室７３と燃料タンク８２とが連通したリターン通路を開放すると、圧力制御室７３内の燃料は燃料タンク８２へと戻される。これにより、圧力制御室７３内の燃料圧力は低下する。この燃料圧力の低下によって、外側ニードル１０がリフトされ、シール部１３はシート面５１から離座する。これにより、噴孔路３０が開放されて、燃料が噴射される。尚、圧力制御室７３内の燃料圧力が低下しても、圧力制御室７３に流入する燃料は絞り路６１によって絞られているため、直ちに圧力制御室７３内の燃料圧力は上昇しない。
【００２０】
次に、噴孔路４０を開放するための作動について説明する。前述した場合よりも更に圧力制御室７３内の燃料圧力が低下すると、内側ニードル２０がリフトし、シート部２４はシート面５１から離座する。これにより、噴孔路４０が開放されて、燃料が噴射される。
【００２１】
次に、燃料噴射を停止するための作動について説明する。ＥＣＵからの指示により、調圧装置８１が圧力制御室７３と連通したリターン通路を閉じると、圧力制御室７３内の圧力が上昇し、コモンレール８０内の圧力と一致する。この過程で、外側ニードル１０、内側ニードル２０が下方へ移動し、シール部１３、シート部２４はそれぞれ略同時にシート面５１に着座する。これにより、噴孔路３０、４０が遮断されて、燃料噴射が停止される。
【００２２】
次に、噴孔路３０、４０について詳細に説明する。
図２は、噴孔路３０、４０周辺の拡大図である。尚、図２においては、内側ニードル２０については図示を省略してある。また、図２は、外側ニードル１０が上方にリフトして、噴孔路３０を開放した状態を示している。
【００２３】
噴孔路３０は、シート面５１に開口した流入口３１と、ノズルボディ５０の外周面に開口した流出口３２とを有する。また、噴孔路３０は、流入口３１から、軸方向に対して鋭角に中腹部３３まで直線状に形成されている。また、噴孔路３０は、中腹部３３でカーブして水平方向に対して緩やかな傾斜となって径方向外側に直線状に延びて流出口３２へと連通する。
【００２４】
噴孔路４０は、シート面５１に開口した流入口４１と、ノズルボディ５０の外周面に開口した流出口４２とを有する。噴孔路４０は、流入口４１から流出口４２へ至るまで直線状に形成されている。
【００２５】
図２に示すように、流入口３１、４１間の入口間距離Ａと、流出口３２、４２間の出口間距離Ｂとを比較すると、出口間距離Ｂの方が入口間距離Ａよりも近距離であることがわかる。また、流入口３１から中腹部３３に至るまでの方向と、流入口４１から中腹部４３に至るまでの方向とは、図２に示すように平行ではなく（この区間を非平行区間ｌと称する）、また、中腹部３３から流出口３２に至るまでの方向と、中腹部４３から流出口４２に至るまでの方向とは、平行に形成されている（この区間を平行区間Ｌと称する）。噴孔路３０、４０はそれぞれ平行区間Ｌを有しているため、流出口３２、４２のそれぞれからの燃料の噴射方向は、平行となる。
【００２６】
このように、流出口３２、４２を接近した位置に形成し、流出口３２、４２の方向が略平行とすることにより、流出口３２、４２のそれぞれからの燃料の噴霧が、互いに干渉して噴霧の貫徹力が強めることができる。また、流入口３１、４１が離れた位置に形成することができるので、例えば、外側ニードル１０、内側ニードル２０の構造上の理由や、又は流入口３１、４１のシール性などを考慮して、流入口３１、４１を接近した位置に形成することが困難な場合であっても、噴霧の貫徹力を強めることができる。
【００２７】
また、図２に示すように、非平行区間ｌでの噴孔路３０の断面積は、平行区間Ｌでの噴孔路３０の断面積よりも大きく形成されている。これは、断面積の小さな区間が長いと、その区間を通過する燃料に対する絞り抵抗が増大し、圧力損失が増大する恐れがある。しかしながら、図２に示すように、噴孔路３０の断面積を流入口３１側で大きくし、流出口３２側で小さくすることにより、圧力損失を低減させ、噴霧の貫徹力を維持することができる。
【００２８】
次に、シール部１３について詳細に説明する。
シール部１３は、上シール部１３ａ、下シール部１３ｂからなり、いわゆる二重シール構造であり、流入口３１の開口端部全体をシールすることが可能に形成されている。上シール部１３ａ、下シール部１３ｂにより、流入口３１と対向しうる外側ニードル１０の先端部は、略円環状に溝部が形成されている。シール部１３がシート面５１に着座することにより、噴孔路３０からの燃料漏れが防止される。
【００２９】
次に、噴孔路３０の加工について簡単に説明する。
図３は、噴孔路３０の加工についての説明図である。
噴孔路３０を加工するためには、ノズルボディ５０を治具により固定して、放電加工により成形する。具体的には、ノズルボディ５０の内周面から、図３に示した矢印Ｄの方向に非平行区間ｌを成形する。平行区間Ｌは、ノズルボディ５０の先端部外周面から成形する。この際、前述したように、非平行区間ｌでの断面積は、平行区間Ｌでの断面積よりも大きくなるように形成する。
【００３０】
また、流入口３１の開口端部の形状は、ノズルボディ５０の径方向での幅ｂよりも、ノズルボディ５０の周方向での幅ａの方が大きくなるように、楕円形状に加工する。流入口３１の開口端部の形状についても、放電加工により行う。図３の下方に、流入口３１の開口端部の形状を示したＡ−Ａ断面図を示す。
【００３１】
流入口３１の開口端部の形状をこのように加工することにより、流入口３１の開口端面積の大きさを維持しつつ、シール部１３によるシール性を維持することができる。即ち、シール部１３によるシール性を考慮すると、上シール部１３ａ、下シール部１３ｂ間の距離は短く、この距離に対応するように、流入口３１の、ノズルボディ５０の径方向での幅ｂについても狭い方がよい。しかしながら、流入口３１の、ノズルボディ５０の周方向での幅ａについては、上シール部１３ａ、下シール部１３ｂ間の距離には依存しない。従って、流入口３１の開口端部の形状をこのように加工することにより、噴孔路３０の非平行区間ｌでの通路断面積を確保できると共に、シール性についても維持することができる。
【００３２】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】燃料噴射ノズルの部分断面図である。
【図２】噴孔路周辺の拡大図である。
【図３】噴孔路の加工についての説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  燃料噴射ノズル
１０  外側ニードル
１３  シール部
１３ａ  上シール部
１３ｂ  下シール部
２０  内側ニードル
３０  噴孔路
４０  噴孔路
３１、４１  流入口
３２、４２  流出口
５０  ノズルボディ
５１  シート面
【図１】
2009002212.tif 000003
【図２】
2009002212.tif 000004
【図３】
2009002212.tif 000005