(57)【要約】【課題】  低圧噴射時においても燃料の微粒化を促進でき、且つ、多量の燃料を噴射できる燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。【解決手段】  ノズルボディ１１の内壁と外壁の間に設けた間隙部２３と、ノズルボディ内壁から間隙部２３を連通する上部噴孔２１と、間隙部２３とノズルボディ１１外壁を連通する下部噴孔２４と、上部噴孔の周囲に上部噴孔２１より小径のノズルボディ内壁から間隙部を連通するバイパス２２とから構成する。下部噴孔２４径を上部噴孔２１径よりも大きくし、且つＲを有するテーパー面としてノズルボディ外壁に向けて狭め、テーパー面により燃料を増大させながら微粒化して噴射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルボディの内壁と外壁の間に設けた間隙部と、
前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通する上部噴孔と、
前記間隙部と前記ノズルボディ外壁を連通する下部噴孔と、
前記上部噴孔の周囲に前記上部噴孔より小径の前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通するバイパスとを備え、
前記下部噴孔径を前記上部噴孔径よりも大きくし、且つＲを有するテーパー面として前記ノズルボディ外壁に向けて狭め、前記テーパー面により燃料を増大させながら微粒化して噴射することを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記バイパスは前記上部噴孔を中心とする同心円上に複数設ける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】
前記バイパスの中心円直径を大きくし、前記間隙部の外周又は外周近傍に配置したことを特徴とする請求項２記載の燃料噴射ノズル。
【請求項４】
ノズルボディの内壁と外壁の間に設けた間隙部と、
前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通する上部噴孔と、
前記間隙部と前記ノズルボディ外壁を連通する下部噴孔と、
前記上部噴孔の周囲に前記上部噴孔より小径の前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通するバイパスとを備え、
前記下部噴孔は前記上部噴孔を中心とする同心円上に複数配置し、燃料を拡散させながら微粒化して噴射することを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】
前記上部噴孔はＲを有するテーパー面とし、前記間隙部に向けて狭めたことを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項６】
前記下部噴孔の中心円直径を大きくし、前記間隙部の外周又は外周近傍に配置したことを特徴とする請求項４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、ディーゼルエンジン等の内燃機関に低圧噴射でも燃料を微粒化し、且つ多量の燃料を噴射できる燃料噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のエンジン性能の向上と排出ガス低減のため、燃料噴射圧の高圧化が進められてきた。燃料噴射ノズルの噴孔径を小さくして高圧噴射すれば、燃料が霧状に微粒化して拡散するので、燃焼効率の向上や排出ガスのクリーン化を図ることができる。
【０００３】
一方で、高圧噴射化に伴い、燃料噴射装置が大掛かりになるほか、燃焼室の材質の制約、耐久性の問題も生じる。このため、低い噴射圧でも燃料を微粒化して分散でき、且つ、燃料の噴射量を多くできる噴射ノズルが求められている。
【０００４】
本発明者らは、低圧噴射でも高圧噴射に匹敵する燃料の微粒化及び噴射量の増加を目的とし燃料噴射ノズルの開発を進めてきた。
【０００５】
非特許文献１によると、噴孔途中にすき間を設け、ノズルボディ内壁からすき間を連通するバイパスを設け、バイパスの作用により、燃料を微粒化して噴射している。また、バイパスを４本にして、より微粒化を促進したノズルについても開示されている（非特許文献２）。
【０００６】
更に、非特許文献３によると、噴射流量を増大すべく、すき間とノズルボディ外壁を連通する下部噴孔径を大きくしたものについても開示されている。図１３（Ａ）は、そのノズルの概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）の破線部分の拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）の平面透視図を示している。
【０００７】
ノズルボディ１１の外壁と内壁の間にすき間２３を設け、ノズルボディ１１内壁からすき間２３までの噴孔入口部２１よりも、ノズルボディ１１外壁からすき間２３までの噴孔入口部２４の径を大きくして構成している。また、噴孔入口部２１を中心とする同心円上に、ノズルボディ１１内壁からすき間２３までを連通する４本の小径のバイパス２２を設けている。図１４は噴射差圧１．５ＭＰａでの燃料噴射状態を示している。図１４（Ａ）は下部噴孔径３ｍｍ、（Ｂ）は４ｍｍ、（Ｃ）は５ｍｍであるが、下部噴孔径を大きくするにつれて、同じ噴射差圧であっても燃料を微粒化して噴射している。そして、図１５に示すように、下部噴孔径２４を大きくすることで燃料をスムーズに噴出でき、噴射量を多くしている。
【非特許文献１】「低圧噴射による液体噴流の微粒化促進」（日本機械学会論文集（Ｂ編）６７巻６６４号（２００１−１２））
【非特許文献２】「高分散・高貫徹力型ディーゼル噴射ノズルの実用化研究  第２報：雰囲気圧が高分散型微粒化促進ノズルの噴霧の微粒化に及ぼす影響」（第１４回微粒化シンポジウム講演論文集２００５，４３−４８  ２００５年１１月１７−１９）
【非特許文献３】「高分散型微粒化促進ノズルによる噴霧の微粒化特性と流量特性の改善」（２００６年度年次大会  講演論文集Ｖｏｌ．３熱工学、エンジンシステム、動力エネルギーシステム  ２００６年９月１８日〜２２日  熊本大学）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記非特許文献の燃料噴射ノズルでは、間隙部及びバイパスを設けて燃料を微粒化でき、また、下部噴孔径を上部噴孔径よりも大きくして、燃料の噴射量を多くすることができたが、まだ完全なものとは言えず、低圧噴射時において、更なる燃料の微粒化を促進でき、且つ、燃料噴射量を増大できる燃料噴射ノズルが求められている。
【０００９】
従って、本発明の目的は、低圧噴射時においても燃料の微粒化を促進でき、且つ、多量の燃料を噴射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】
【００１０】
本発明は、ノズルボディの内壁と外壁の間に設けた間隙部と、前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通する上部噴孔と、前記間隙部と前記ノズルボディ外壁を連通する下部噴孔と、前記上部噴孔の周囲に前記上部噴孔より小径の前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通するバイパスとを備え、前記下部噴孔径を前記上部噴孔径よりも大きくし、且つＲを有するテーパー面として前記ノズルボディ外壁に向けて狭め、前記テーパー面により燃料を増大させながら微粒化して噴射することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、前記バイパスは前記上部噴孔を中心とする同心円上に複数設けることを特徴とする。
【００１２】
更に、本発明は、前記バイパスの中心円直径を大きくし、前記間隙部の外周又は外周近傍に配置したことを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は、ノズルボディの内壁と外壁の間に設けた間隙部と、前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通する上部噴孔と、前記間隙部と前記ノズルボディ外壁を連通する下部噴孔と、前記上部噴孔の周囲に前記上部噴孔より小径の前記ノズルボディ内壁から前記間隙部を連通するバイパスとを備え、前記下部噴孔は前記上部噴孔を中心とする同心円上に複数配置し、燃料を拡散させながら微粒化して噴射することを特徴とする。
【００１４】
更に、本発明は、前記上部噴孔はＲを有するテーパー面とし、前記間隙部に向けて狭めたことを特徴とする。
【００１５】
更に、本発明は、前記下部噴孔の中心円直径を大きくし、前記間隙部の外周又は外周近傍に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に依れば、下部噴孔径を上部噴孔径よりも大きくし、且つ出口部が縮小するようにＲを有するテーパー面としている。Ｒを有するテーパー面としたことから、下部噴孔入口部における流路損失が小さくなり、噴射流量の増加と、それによる噴射速度の増加のため、低圧噴射でも燃料の噴射流量を多くしながら、微粒化して噴射することができる。
【００１７】
また、本発明に依れば、上述のように燃料を微粒化して内燃機関のシリンダ内に噴射できるため、燃焼効率が高く、燃料消費率が高くなるとともに、排出ガスのクリーン化を実現している。
【００１８】
更に、本発明に依れば、上述のように低圧噴射でも噴霧特性に優れるため、燃料噴射装置を簡素に構成でき、また、材質等の制約が小さい利点がある。
【００１９】
更に、本発明に依れば、下部噴孔径が大きく、Ｒを有するテーパー面としているので、燃料に異物が混入していても詰まりにくいという利点がある。
【００２０】
更に、本発明に依れば、上部噴孔を取り囲むようにバイパスを複数本設けているので、間隙部内の液流のかく乱を生じさせることができ、燃料の微粒化を促進できる。
【００２１】
更に、バイパスを下部噴孔から最も離れた位置となる間隙部の外周寄りに配置しているため、間隙部内での液流に大きな乱れを生じさせることができ、燃料の微粒化を更に促進することができる。
【００２２】
更に、本発明に依れば、複数本の下部噴孔を備えているので、それぞれの下部噴孔からの噴流が相互にぶつかり合い、燃料を微粒化できるとともに、噴霧角を大きくできる利点がある。
【００２３】
更に、本発明に依れば、複数本の下部噴孔を備え、且つ、上部噴孔にＲを有するテーパー面とすることにより、上部噴孔入口部における流路損失が小さくなり、噴射流量が増加する。その結果、間隙部内に流入する液流の流入速度が増大するものと考えられる。一般的に、水中に高速で水噴流を噴出した場合、噴流の周囲からキャビテーションが発生すること、いわゆる水中キャビテーションが発生することが知られている。したがって、この場合も水で満たされた間隙部内に、上部噴孔から高速で水が流入するため、間隙部内でキャビテーションの発生がさらに促進されるものと考えられる。その結果、燃料の噴射量を増大しながら微粒化をも促進することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１を参照して、本発明の燃料噴射ノズルの概略構成を説明する。図１（Ａ）は燃料噴射ノズル全体の断面を示し、（Ｂ）は（Ａ）に示す破線部の噴孔部分を示す拡大断面図、また、（Ｃ）は、（Ｂ）の上方から見た平面透視図である。
【００２５】
燃料噴射ノズル１はノズルボディ１１に噴孔部を設けたものであり、噴孔部分は図１（Ｂ）に示すように、ノズルボディ１１の内壁と外壁の間に設けた間隙部２３と、ノズルボディ内壁から間隙部を連通する上部噴孔２１と、間隙部２３とノズルボディ１１外壁を連通する下部噴孔２４と、上部噴孔２１の周囲に設けたノズルボディ１１内壁から間隙部２３を連通するバイパス２２から構成される。
【００２６】
上部噴孔２１は、ノズルボディ１１内の燃料に圧力をかけ、燃料を間隙部２３に流入させている。また、キャビテーションを発生させる部分でもある。上部噴孔２１は、ノズルボディ１１内よりも縮小した円管となっているので、ノズルボディ１１内から上部噴孔２１に燃料が流入する際に、縮流が生じる。縮流によって上部噴孔２１内の圧力が低下するので、その結果、燃料中に含有している気体がキャビテーション気泡となって発生する。
【００２７】
間隙部２３は円盤状の空間であり、間隙部２３内に上部噴孔２１を通じて燃料が流入する。間隙部２３は、上部噴孔２１及び下部噴孔２４よりも大きな径を有しており、ベルヌーイの定理により、上部噴孔２１内よりも圧力が高くなる。（直径が大きい管路内では、流れの速度は遅く、圧力は高い。一方、直径が小さい管路内では、流れの速度は速く、圧力は低い。したがって、直径が小さな管（上部噴孔）から、直径が大きな管（間隙部）に液体が流入する場合、流速が遅くなり、圧力が高くなる。）この圧力を高めた領域で、前述した上部噴孔２１から流入するキャビテーション気泡群がさらに細かい気泡へ分裂し、キャビテーション気泡核になるものと考えられる。
【００２８】
バイパス２２は上部噴孔２１よりも小径とし、上部噴孔２１の周囲に４本設けている。そして、上部噴孔２１、間隙部２３、及び下部噴孔２４を中心とする同心円上（中心円直径Ｄｂｐ上）にそれぞれ配置し、また、上部噴孔２１を取り囲むように一定の角度で配置している。
【００２９】
バイパス２２は、間隙部２３内の圧力をさらに上昇させ、キャビテーション気泡を崩壊させる役割を有している。
【００３０】
更に、これに加えて、燃料がバイパス２２を介して間隙部２３内に流入する際に、液流に強い旋回流を与えることができる。液流のかく乱が大きくなるので、噴霧の微粒化が促進されるものと考えられる。このことから、バイパス数が多いほど、より液流のかく乱を大きくすることができるので、複数のバイパス２２を設けることが好ましい。
【００３１】
複数のバイパスは、同心円状に等間隔で均等に配置すると良い。間隙部２３内の液流のかく乱が一定となり、良好な噴霧特性が得られる。なお、あまりに多くバイパスを設けるとノズルの加工が困難になるので、４本〜８本程度が適当と考えられる。
【００３２】
また、中心円直径Ｄｂｐは出来るだけ大きくしてバイパス２２を配置すると良く、間隙部２３の外周又は外周近傍に設けることが好ましい。中心円直径Ｄｂｐが大きい場合、燃料が下部噴孔２４から最も離れた位置にバイパスを介して流入する。したがって、下部噴孔２４から燃料が噴出するまでに間隙部２３内で液流に大きな乱れ（旋回を伴った流れ）が生じ、キャビテーションによる液流のかく乱との相乗効果で、噴霧の微粒化が促進されると考えられるからである。
【００３３】
下部噴孔２４は、前述の上部噴孔２１同様、間隙部２３よりも小径の円管として縮流を生じさせる。これにより、更にキャビテーションを発生させて、燃料を微粒化して内燃機関のシリンダ内に噴射することを主目的としており、できるだけ低い噴射圧でキャビテーションを発生させる役割を有する。下部噴孔２４入口部で縮流が生じると、キャビテーションが容易に発生し、噴流が微粒化するものと考えられる。
【００３４】
下部噴孔２４は上部噴孔２１よりも全域において、大きな径としている。下部噴孔２４径を大きくすることで、燃料噴射量を多くしている。
【００３５】
そして本願発明の特徴の一つとして、下部噴孔２４の入口部はＲを設けたテーパー面（以下、Ｒ面取り）とし、徐々に下部噴孔２４の出口部に向けて縮小している。したがって、下部噴孔入口部における流路損失が小さく、間隙部２３から燃料がスムーズに下部噴孔２４内に流入するため、更に燃料を増大して噴射することができる。
【００３６】
また、テーパー面とすることにより、燃料の微粒化をも促進することを成し得ている。本発明ノズルのように、下部噴孔入口部にＲ面取りを施したノズルを用いても、噴霧の微粒化が促進される理由は、以下のように考えられる。下部噴孔入口部に流入する前にキャビテーションが発生し、液流に大きな乱れが生じている。このキャビテーションによる液流の乱れと、バイパスを介して流入する液流の旋回流による乱れを伴った流れが、Ｒ面取りにより乱れの減衰がほとんどなく噴出するため、噴霧の微粒化は促進されるものと考えられる。
【００３７】
なお、通常の場合、Ｒ面取りは燃料の流れをスムーズにして、噴射流量を増加させるために用いるが、一方で、噴霧特性（燃料の微粒化）を阻害するという欠点がある。しかしながら、本願発明においては、燃料の微粒化も促進しつつ、且つ噴射流量を増大することを成し得ている。
【００３８】
本実施形態では、一定のＲとしているが、下部噴孔２４にスムーズに燃料が流入できるような形態であれば良く、例えば、複数のＲや直線の組み合わせでも同様に燃料の微粒化及び噴射量の増大をすることができると考えられる。
【００３９】
また、下部噴孔２４の長さは短い方がよい。本実施形態のように、Ｒ面取りを施した場合、Ｒ面取り箇所以降の長さを短くすると良く、Ｌ２は０ｍｍが好ましい。下部噴孔長さＬ２が短い場合、キャビテーションによる液流の乱れ、バイパスから流入する液流の旋回流による乱れの減衰が小さく、大きな乱れを保持したまま噴出するものと推測される。また、噴霧半径方向への流れの影響が顕著に現われる。このような理由から、下部噴孔長さＬ２が短いノズルは、噴霧の微粒化促進に効果的であることが考えられる。
【００４０】
続いて、図２の実験装置にて、図１に示す燃料噴射ノズルを用い、燃料の噴霧特性の検証を行った。
【００４１】
用いた燃料噴射ノズルの各部の大きさを以下に記す。なお、ここでは一般的な実機モデルの約１０倍のサイズとして検証を行った。上部噴孔２１の径Ｄ１は３ｍｍ、バイパス２２の径Ｄｂは１ｍｍ、上部噴孔２１及びバイパス２２の長さＬ１は３ｍｍ、バイパスの中心円直径Ｄｂｐは９．０ｍｍ、間隙部２３の径Ｄｇは１８ｍｍ、厚みＬｇは３ｍｍ、下部噴孔２４のＲ面取りは３ｍｍ、Ｌ２は０ｍｍとした。そして、バイパス数を４本、８本の２種類について噴霧特性を検証した。
【００４２】
供試液体は、水道水を用いて、大気圧雰囲気中（雰囲気圧力Ｐａ＝０．１ＭＰａ）に定常噴射した。噴射差圧ΔＰｉ（噴射圧と雰囲気圧力との差）は、最高噴射差圧の１．５ＭＰａと、その約半分の０．７ＭＰａとした。噴霧の分裂挙動はストロボスコープと一眼レフカメラを用いて撮影した。分裂長さは電気抵抗法により測定し、噴霧角は撮影した画像から噴霧外縁のなす角とした。
【００４３】
図３に燃料噴射ノズルの噴霧の分裂挙動を示す。図３（Ａ）は、バイパス数が４本、（Ｂ）はバイパス数が８本のノズルを用いたものである。なお、いずれも噴射差圧ΔＰｉは１．５ＭＰａのものである。
【００４４】
図３（Ａ）のバイパス数が４本のものでは、Ｒ面取りをしていない以外は同一条件のもの（図１４（Ｃ））と比較しても、噴霧の広がりが大きくなっており、噴霧の微粒化がさらに促進されたことが確認できる。
【００４５】
また、バイパス数を８本（図３（Ｂ））にしたものでは、より一層、噴霧の広がりが大きく、微粒化が促進できている。バイパス数を増量することにより、液体がバイパスを介して間隙部内に流入する際に、より一層強く液流に旋回流が与えられるため、液流のかく乱が大きくなり、噴霧の微粒化が促進されるものと考えられる。
【００４６】
図４は、バイパス数が４本及び８本のＲ面取りをしたノズルの噴射差圧ΔＰｉが０．７ＭＰａ及び１．５ＭＰａでの噴射流量を示している。図１５に示すＲ面取りを施していないバイパス数４本のノズルでは噴射流量が約２１０ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝０．７ＭＰａ）、約２８０ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝１．５ＭＰａ）であるが、本発明のＲ面取りを施したノズルでは、それぞれ約２３０ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝０．７ＭＰａ）、約４００ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝１．５ＭＰａ）と噴射流量が増量していることがわかる。
【００４７】
また、バイパス数を８本にしたノズルでは、約３６０ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝０．７ＭＰａ）、約６４０ｃｍ３／ｓ（ΔＰｉ＝１．５ＭＰａ）と、格段に噴射量が増量していることがわかる。バイパス数を増量することにより、バイパスを介して間隙部内に流入する液体の流量が増加するため、バイパス数が多いものほど、噴射流量が増加するものと考えられる。また、液体がバイパスを介して間隙部内に流入する際、より一層強く液流に旋回流が与えられるため、液流のかく乱が大きくなり、噴霧の微粒化が促進されるものと考えられる。
【００４８】
続いて、図５に、バイパスの中心円直径（図１（Ｂ）に示すＤｂｐ）を変更した場合の燃料噴射時の分裂長さを示す。下部噴孔にＲ面取りを施し、バイパス数は１本、及び４本のノズルを用いた。それぞれのノズルについて、中心円直径Ｄｂｐを５ｍｍ、９ｍｍ、１６ｍｍとし、噴射差圧ΔＰｉを０．７ＭＰａ、及び１．５ＭＰａとして検証を行った。
【００４９】
図５（Ａ）はバイパス数４本の燃料噴射ノズル、（Ｂ）はバイパス数１本の燃料噴射ノズルの分裂長さを示している。
【００５０】
バイパス数が４本の場合、噴射差圧ΔＰｉに依らず、Ｄｂｐが５．０ｍｍの場合は約３８０ｍｍ（噴射差圧ΔＰｉ＝０．７ＭＰａ）、約２８０ｍｍ（ΔＰｉ＝１．５ＭＰａ）であるが、Ｄｂｐが９．０ｍｍ、及び１６ｍｍの場合では、分裂長さはいずれも１００ｍｍ以下と、非常に短くなっており、噴霧は微粒化して分散できていることがわかる。一方で、バイパス数が１本の場合では、Ｄｂｐが９．０ｍｍから１６ｍｍに大きくなるにつれ、分裂長さが長くなり、中心円直径を大きくしても噴霧特性は向上していない。バイパス数が多く、中心円直径が大きい場合、バイパスを介して間隙部内に流入する液流の旋回力が大きくなるものと考えられる。その結果、液流の乱れが大きくなり、噴霧の分裂長さが短くなり、噴霧特性が向上するものと考えられる。
【００５１】
続いて、図６を参照して、本発明の複数の下部噴孔を有する燃料噴射ノズル（以下、多噴孔噴射ノズル）について説明する。図６（Ａ）は、多噴孔噴射ノズル２の概略構成を示す断面図、（Ｂ）は、（Ａ）の破線に示す噴孔部分の拡大断面図、（Ｃ）は、（Ｂ）の上部から見た平面透視図である。
【００５２】
多噴孔噴射ノズル２はノズルボディ１１に噴孔部を設けたものであり、噴孔部分は図６（Ｂ）に示すように、ノズルボディ１１の内壁と外壁の間に設けた間隙部２３と、ノズルボディ内壁から間隙部を連通する上部噴孔２１と、間隙部２３とノズルボディ１１外壁を連通する複数の下部噴孔２４と、上部噴孔２１の周囲に設けたノズルボディ１１内壁から間隙部２３を連通するバイパス２２から構成される。
【００５３】
上部噴孔２１、バイパス２２、間隙部２３のそれぞれについては、前述した図１の燃料噴射ノズルと同様であるため、割愛する。
【００５４】
下部噴孔２４は、上部噴孔２１を中心とする同心円上に４本設けている。それぞれの下部噴孔２４は、前述の上部噴孔２１同様、間隙部２３よりも小径の管として縮流を生じさせる。これにより、キャビテーションを発生させ、燃料を微粒化して内燃機関のシリンダ内に噴射することができる。本実施形態では下部噴孔２４が４つあるので、それぞれの下部噴孔２４入口部で縮流が生じ、キャビテーションの発生量を増量して、燃料を微粒化できるものと考えられる。
【００５５】
次に、多噴孔噴射ノズルを用いて噴霧特性の検証を行った。多噴孔噴射ノズルの各部の大きさを以下に記す。なお、ここでは実機モデルの約１０倍のサイズとして検証を行っている。上部噴孔２１の径Ｄ１は３ｍｍ、バイパス２２の径Ｄｂは１ｍｍ、上部噴孔２１及びバイパス２２の長さＬ１は３ｍｍ、間隙部２３の径は１８ｍｍ、厚みＬｇは３ｍｍ、下部噴孔は４つ設け、それぞれの径Ｄ２は１．５ｍｍ、下部噴孔長Ｌ２は１．２ｍｍとした。
【００５６】
前述の供試液体（水道水）を用い、図２に示す装置にて、大気圧雰囲気中（雰囲気圧力Ｐａ＝０．１ＭＰａ）に定常噴射した。
【００５７】
この多噴孔噴射ノズルの噴射状況を図７に示す。噴射差圧ΔＰｉは１．５ＭＰａである。図１４の噴孔が一つのものに比べ、図７に示す多噴孔噴射ノズルでは噴霧の広がりが大きくなり、ノズル下流における噴霧液滴が非常に小さく、微細な噴霧液滴が生成できたことが確認できる。
【００５８】
図８に、噴射差圧と分裂長さ（図８（Ａ））、及び噴射流量（図８（Ｂ））の関係を示している。図中、△が本発明の下部噴孔４本の多噴孔噴射ノズル、○は下部噴孔径Ｄ２が３ｍｍのノズル（以下、単噴孔ノズル）であり、他の条件は双方同一としている。
【００５９】
図８（Ａ）に示すように、単噴孔ノズルの分裂長さが全域において１２０〜１６０ｍｍと長いが、多噴孔噴射ノズルでは５０ｍｍ前後であり、噴射直後から噴霧の広がりが大きいことがわかる。内燃機関では閉塞空間内に燃料を瞬時に霧状にして供給することが好ましい。多噴孔ノズルでは複数の下部噴孔から噴射させるため、噴孔径の微小化により、噴霧は微粒化しやすくなり、好適に用いることができる。
【００６０】
一方で、噴射流量については、多噴孔噴射ノズルは、単噴孔ノズルよりも若干少ない。
【００６１】
本実施形態の多噴孔噴射ノズルでは、下部噴孔にＲ面取りを施していないが、それぞれの下部噴孔にＲ面取りを施すことにより、上述したように更に燃料の噴射量を増加させるとともに、噴霧の微粒化を促進できると考えられる。
【００６２】
次に、図９に示す多噴孔噴射ノズルについて検証を行った。図９に示すように、上部噴孔２１はＲ面取りし、間隙部２３に向けて狭めた構成としている。Ｒ面取りを施すことにより、ノズルボディ内の燃料が上部噴孔２１内にスムーズに流入するようにし、これにより噴射流量を増加させることができると考えられる。上部噴孔径と同じ３ｍｍのＲ面取りを施し、上部噴孔２１の面取り箇所から下部の長さＬ１を３ｍｍとし、他の寸法及び実験状況は上述と同様にして検証を行った。
【００６３】
図１０に、この多噴孔噴射ノズルの噴霧の分裂挙動を示す。噴霧の広がりが更に大きくなっている。多噴孔噴射ノズルの場合、各々の噴孔から噴出する噴霧が噴射軸方向（鉛直下方）に対してある角度を有して噴出している。その結果、噴霧同士の干渉、分裂した後の噴霧液滴同士の合体の影響がほとんどないため、噴霧の微粒化が促進されるものと考えられる。
【００６４】
図１１は、多噴孔噴射ノズルと単噴孔ノズルの噴射差圧に対する分裂長さ（図１１（Ａ））、及び噴射流量（図１１（Ｂ））の関係である。図中、△が本発明の下部噴孔４本の多噴孔噴射ノズル、○は下部噴孔径Ｄ２が３ｍｍの単噴孔ノズルであり、他の条件は双方同一としている。
【００６５】
図１１（Ａ）に示すように、単噴孔ノズルでは、分裂長さが全噴射差圧領域でほぼ２００ｍｍ以上であり、上部噴孔入口部にＲ面取りを施したことにより悪化している。
【００６６】
一方で、多噴孔噴射ノズルにおいては、５０ｍｍ以下となっており、上部噴孔入口部にＲ面取りを施したことで分裂長さが短く、噴霧の広がりが大きくできることがわかる。
【００６７】
また、噴射流量についても、上部噴孔にＲ面取りを施した多噴孔噴射ノズルは、Ｒ面取りを施していないノズル（図８（Ｂ）の△）よりも増加している。
【００６８】
したがって、下部噴孔数が多い場合、上部噴孔入口部にＲ面取りを施すことにより、噴霧角を大きくするとともに、噴射流量も増加して噴射することができる。
【００６９】
次に、下部噴孔の中心円直径を変えて実験を行った。中心円直径Ｄｐを６ｍｍ、９ｍｍ、１２ｍｍ、及び１５ｍｍの４種類の多噴孔噴射ノズルを用意し、前述の実験条件にて行った。
【００７０】
図１２にそれぞれの噴霧の分裂挙動を示す。図１２（Ａ）は、中心円直径Ｄｐが６ｍｍ、（Ｂ）は９ｍｍ、（Ｃ）は１２ｍｍ、及び（Ｄ）は１５ｍｍの多噴孔噴射ノズルである。中心円直径が大きくなるにつれ、噴霧の広がりが大きく、分裂長さが徐々に短くなっていることが確認できる。下部噴孔の中心円直径が小さい場合、間隙部から下部噴孔にほぼ鉛直に近い状態で流入するため、噴射軸方向に対する運動量が噴霧半径方向に対する運動量よりも大きくなるものと考えられる。さらに、各々の噴孔から噴出する噴霧の間隔が狭いため、噴霧同士がほぼ鉛直下方に噴出し合体した状態、すなわち、単噴孔ノズルから噴出する噴霧に類似した噴霧になることが考えられる。これに対し、下部噴孔の中心円直径が大きい場合、図１２（Ｄ）に示すように、各々の噴孔から噴出する噴霧が噴射軸方向（鉛直下方）に対してある角度を有して噴出している。これは、下部噴孔が互いに離れた位置にあるため、半径方向に対する速度成分を持つようになり、噴霧は鉛直下方に噴出しないものと考えられる。その結果、噴霧同士の干渉、分裂した後の噴霧液滴同士の合体の影響がほとんどないため、下部噴孔の中心円直径が大きくなるにつれて、噴霧の広がりが大きくなり、噴霧液滴がかなり微細になり、噴霧の微粒化が促進されるものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
低圧噴射時においても燃料の微粒化を促進でき、且つ、多量の燃料を噴射できる燃料噴射ノズルを提供することができるので、ディーゼルエンジン等の内燃機関の燃料噴射ノズルに利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明による噴射ノズルの概略構成を示す断面図及び透視図である。
【図２】本発明による噴射ノズルの噴霧特性の測定に用いた装置の概略を示す構成図である。
【図３】本発明による噴射ノズルの噴射状況を示す写真である。
【図４】本発明による噴射ノズルの噴射流量を示す測定図である。
【図５】本発明による噴射ノズルの分裂長さを示す測定図である。
【図６】本発明による他の形態の噴射ノズルの概略構成を示す断面図及び透視図である。
【図７】本発明による他の形態の噴射ノズルの噴射状況を示す写真である。
【図８】本発明による他の形態の噴射ノズルの分裂長さを示す測定図である。
【図９】本発明による他の形態の噴射ノズルの噴射状況を示す断面図である。
【図１０】本発明による他の形態の噴射ノズルの概略構成を示す写真である。
【図１１】本発明による他の形態の噴射ノズルの噴射状況を示す測定図である。
【図１２】本発明のよる他の形態の噴射ノズルの分裂長さを示す写真である。
【図１３】従来の噴射ノズルの概略構成を示す断面図及び透視図である。
【図１４】従来の噴射ノズルの噴射状況を示す写真である。
【図１５】従来の噴射ノズルの噴射流量を示す測定図である。
【符号の説明】
【００７３】
１    燃料噴射ノズル
２    多噴孔噴射ノズル
１１  ノズルボディ
２１  上部噴孔
２２  バイパス
２３  間隙部（すき間）
２４  下部噴孔
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１５】
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【図３】
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【図７】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１４】
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