JP2000097128A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の噴霧角が可変である燃料噴射ノズルを
提供する。 【解決手段】 第３スプリング収容室７０内に収容され
る第３スプリング７１はスワーラ６０を反噴孔側に付勢
しているので、ノズルボディ１１内に供給される燃料圧
力により第３スプリング７１の付勢力に抗してスワーラ
６０が噴孔１２側に移動する。このため、高速高負荷時
に燃料噴射圧力の増加に伴ってスワール室９０の高さお
よび容積を小さくすることにより、高速高負荷時に大き
い噴霧角および小さい到達距離とすることができる。し
たがって、エンジンの負荷状態に応じてスワール強さを
変えることにより、所望の噴霧角および噴霧の到達距離
を得ることができる。さらに、スワーラ６０の受圧面
積、第３スプリング７１のばね定数ならびにセット荷重
を変えることにより、燃料噴射圧力に対して噴霧角、到
達距離を設定可能なため、様々な型のエンジン用の燃料
噴射弁に簡便に対応することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射ノズルに
関し、特に内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンと
いう）用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ノズルボディにバルブニード
ルを往復移動可能に収容し、バルブニードルの当接部が
ノズルボディに形成した弁座部に着座ならびに弁座部か
ら離座することにより、噴孔から噴射する燃料を断続す
るエンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルが知られてい
る。

【０００３】このような燃料噴射ノズルにおいては、燃
料消費量の低減、排気エミッションの向上、エンジンの
安定した運転性等の観点から、噴孔から噴射される「燃
料の微粒化」が重要な要素であり、特に筒内直接噴射式
エンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルの場合、「燃料
の微粒化」は最も重要な要素の一つである。筒内直接噴
射式エンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルとして、ノ
ズルボディ内部に旋回流（スワール）を形成することに
より、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御をするよ
うにしたスワール式燃料噴射ノズルが知られている。

【０００４】上記のスワール式燃料噴射弁として、例え
ば実開平５−２４９５６号公報に開示されるように、
燃料をスワールにするための部材をノズルボディ内部に
設けた燃料噴射ノズル、特開平３−１７５１４８号公
報に開示されるように、バルブニードルに燃料スワール
機構を設けた燃料噴射ノズルが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実開
平５−２４９５６号公報に開示される燃料噴射ノズルに
おいては、燃料をスワールにするための部材としてスワ
ール孔を有するスワーラと、スワールを形成するスワー
ル形成室の容積を可変する圧電素子とをノズルボディの
内部に設けているので、圧電素子に通電するための手段
を配設しなければならず、部品点数および組付工数が増
大し、製造コストが上昇するという問題があった。

【０００６】また、特開平３−１７５１４８号公報に
開示される燃料噴射ノズルにおいては、弁座部がエンジ
ン筒内にさらされているため、弁座部にカーボン等が付
着し当接部と弁座部との油密を確保するのが困難である
という問題があった。さらに、ニードルバルブの傘部の
角度で燃料の噴霧角が決定されるため、噴霧角の可変機
構を有することができないという問題があった。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたものであり、燃料の噴霧角が可変である燃料
噴射ノズルを提供することを目的とする。本発明の他の
目的は、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃
料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うことが可能
な燃料噴射ノズルを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
燃料噴射ノズルによると、燃料のスワールを形成するス
ワール形成室の容積を燃料噴射圧力に応じて変化させる
容積可変手段を備えているので、エンジンの負荷状態に
応じてスワール強さを変えることができる。このため、
所望の噴霧角および噴霧の到達距離を得ることができ
る。したがって、部品点数を増加することなく簡単な構
成で、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うこ
とができる。そして、燃料消費量を低減し、排気エミッ
ションを向上させ、エンジンの安定した運転性を得るこ
とができる。

【０００９】本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルに
よると、容積可変手段は、スワール形成室に繋がる燃料
入口通路を有するスワール形成部材を有しており、ノズ
ルボディ内に供給される燃料圧力に応じてスワール形成
部材が移動することにより、スワール形成室の容積を変
化させる。このため、エンジンの負荷状態に応じてスワ
ール強さを変えることができ、所望の噴霧角および噴霧
の到達距離を得ることができる。したがって、部品点数
を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進を
し、噴霧特性の制御を行うことができる。そして、燃料
消費量を低減し、排気エミッションを向上させ、エンジ
ンの安定した運転性を得ることができる。

【００１０】本発明の請求項３記載の燃料噴射ノズルに
よると、容積可変手段は、ノズルボディ内に供給される
燃料圧力によりスワール形成部材を反噴孔側に付勢する
付勢手段を有しており、この付勢手段の付勢力に抗して
スワール形成部材が噴孔側に移動することにより、スワ
ール形成室の容積を変化させる。このため、例えば燃料
噴射圧力が増加するに伴ってスワール形成室の容積を小
さくすることにより、高速高負荷時に比較的大きい噴霧
角および比較的小さい到達距離とすることができる。し
たがって、エンジンの負荷状態に応じてスワール強さを
確実に変えることができ、所望の噴霧角および噴霧の到
達距離を確実に得ることができる。さらに、付勢手段の
付勢力を変えることにより、燃料噴射圧力に対して噴霧
角および噴霧の到達距離を設定可能であるため、様々な
型のエンジン用の燃料噴射弁に簡便に対応することがで
きる。

【００１１】本発明の請求項４記載の燃料噴射ノズルに
よると、燃料のスワールを形成するスワール形成室の容
積をバルブニードルのリフト量に応じて変化させる容積
可変手段を備えているので、エンジンの負荷状態に応じ
てスワール強さを変えることができる。このため、所望
の噴霧角および噴霧の到達距離を得ることができる。し
たがって、部品点数を増加することなく簡単な構成で、
燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うことがで
きる。そして、燃料消費量を低減し、排気エミッション
を向上させ、エンジンの安定した運転性を得ることがで
きる。

【００１２】本発明の請求項５記載の燃料噴射ノズルに
よると、容積可変手段は、スワール形成室に繋がる燃料
入口通路を有するスワール形成部を有しており、スワー
ル形成室は、ノズルボディの内壁とスワール形成部の噴
孔側先端部との間に形成され、バルブニードルのリフト
によりスワール形成部の噴孔側先端部が反噴孔側に移動
することにより、スワール形成室の容積を変化させる。
このため、例えばバルブニードルのリフト量に応じてス
ワール形成室の容積を大きくすることにより、高速高負
荷時に比較的小さい噴霧角および比較的大きい到達距離
とすることができる。したがって、エンジンの負荷状態
に応じてスワール強さを確実に変えることができ、所望
の噴霧角および噴霧の到達距離を確実に得ることができ
る。ここで、エンジンの負荷状態に応じて噴霧角および
噴霧の到達距離をどのように設定するかは、エンジンの
燃焼室の形状に依存する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。 （第１実施例）本発明をディーゼルエンジン用燃料噴射
弁に適用した第１実施例を図１〜図４に示す。

【００１４】図２に示す燃料噴射弁１は、図示しないデ
ィーゼルエンジンの燃焼室内へ段階的に燃料を噴射する
燃料噴射弁であって、ノズルホルダ１８、リテーニング
ナット１７、ディスタンスピース１６、燃料噴射ノズル
１０からなる外郭形成部材を備えている。燃料噴射弁１
は、ノズルホルダ１８、ディスタンスピース１６および
燃料噴射ノズル１０がリテーニングナット１７により固
定されている。

【００１５】ノズルホルダ１８は、燃料インレット３０
を有しており、軸方向に貫通する第１スプリング収容室
４０および第２スプリング収容室５０が形成されてい
る。燃料インレット３０は、図示しない高圧ポンプから
図示しない燃料配管が接続されており、高圧ポンプから
燃料噴射ノズル１０内に高圧燃料が供給されている。燃
料インレット３０の内部には燃料通路３１が形成されて
いる。

【００１６】第１スプリング収容室４０内には、第１ス
プリング４１、スペーサ４２およびプレッシャピン２８
のフランジ部２９が収容されている。第１スプリング４
１は、一方の端部がフランジ部２９に当接し、他方の端
部がスペーサ４２に当接している。第１スプリング４１
は、後述するバルブニードル２０を図２に示す下方向に
付勢している。

【００１７】第２スプリング収容室５０内には、第２ス
プリング５１、スペーサ５２、スプリングキャップ５３
およびスプリング座５４が収容されている。第２スプリ
ング５１は、一方の端部がスプリング座５４に当接し、
他方の端部がスペーサ５２に当接している。スペーサ５
２はスプリングキャップ５３に当接し、スプリングキャ
ップ５３はスプリング収容室５０の内壁に形成された段
差部５０ａに当接しているので、第２スプリング５１は
スプリング座５４をディスタンスピース１６に押付ける
方向に付勢している。

【００１８】ディスタンスピース１６は、縮径部１６ａ
を有しており、ディスタンスピース１６内には第１スペ
ーサ４６が設けられている。この第１スペーサ４６と縮
径部１６ａとの距離でバルブニードル２０の最大リフト
量が規制される。また、第１スペーサ４６とスプリング
座５４との距離で初期リフト量が規制される。

【００１９】燃料噴射弁１の噴孔側に燃料噴射ノズル１
０が設けられており、燃料噴射ノズル１０は、ノズルボ
ディ１１と、このノズルボディ１１の内部に軸方向に往
復摺動可能に収容されるバルブニードル２０と、ノズル
ボディ１１の内部に固定される第２スペーサ４３と、ス
ワール形成部材としてのスワーラ６０と、付勢手段とし
ての第３スプリング７１とから構成される。

【００２０】ノズルボディ１１は、有底の中空円筒形状
であって、内部に第２スペーサ収容孔１５、第３スプリ
ング収容室７０、スワーラ収容孔１４、弁座部１３、噴
孔１２、燃料溜り３３、燃料供給孔３２が形成されてい
る。

【００２１】第２スペーサ収容孔１５は、ノズルボディ
１１の内部に軸方向に延びており、一方の端部がノズル
ボディ１１の開口端１９に接続しており、他方の端部側
が燃料溜り３３に接続している。第２スペーサ収容孔１
５内には、第２スペーサ４３が収容されている。第２ス
ペーサ４３はフランジ部４５と円筒部４４とから構成さ
れる。フランジ部４５はノズルボディ１１とディスタン
スピース１６とで挟持されているので、第２スペーサ４
３は移動不可能である。円筒部４４は、図１に示す弁閉
状態において、噴孔１２側の端部が後述するスワーラ６
０のフランジ部６１に当接している。

【００２２】第３スプリング収容室７０は、ノズルボデ
ィ１１の内部に軸方向に延びており、一方の端部が燃料
溜り３３に接続しており、他方の端部側がスワーラ収容
孔１４に接続している。第３スプリング収容室７０に
は、ノズルボディ１１に形成される図示しない燃料排出
通路が連通しており、第３スプリング収容室７０内に侵
入した燃料がノズルボディ１１の外部に排出可能な構成
となっている。第３スプリング収容室７０内には、第３
スプリング７１およびスワーラ６０のフランジ部６１が
収容されている。第３スプリング７１は、一方の端部が
スワーラ６０のフランジ部６１に当接し、他方の端部が
第３スプリング収容室７０の内底面に当接している。第
３スプリング７１はスワーラ６０を反噴孔側に付勢して
いる。

【００２３】スワーラ収容孔１４は、ノズルボディ１１
の内部に軸方向に延びており、一方の端部が弁座部１３
に接続しており、他方の端部側が第３スプリング収容室
７０に接続している。スワーラ収容孔１４内には、後述
するスワーラ６０の円筒部６２および円環部６３が収容
されている。図１に示すように、スワーラ収容孔１４の
弁座部１３側の端部に段差部１４ａが形成されている。

【００２４】弁座部１３は、円錐台面を有し、大径側の
一端が段差部１４ａに連続し、小径側の他端側が噴孔１
２に接続している。この弁座部１３に後述するバルブニ
ードル２０の当接部２１が当接可能である。噴孔１２
は、ノズルボディ１１の先端部にノズルボディ１１の内
外を連通する通路として形成されている。噴孔１２は弁
座部１３に入口部が開口している。

【００２５】燃料溜り３３は、第２スペーサ収容孔１５
と第３スプリング収容室７０とを接続する内壁に環状に
形成されている。燃料溜り３３には、外部から燃料を供
給する燃料供給孔３２が接続されている。燃料供給孔３
２は、ノズルボディ１１に軸方向に傾斜して形成されて
いる。

【００２６】図２に示すように、バルブニードル２０
は、中実円柱形状であって、首部２７、大径部２６、第
１円錐台部２５、小径部２４、第２円錐台部２３および
円錐部２２からなる。バルブニードル２０の反噴孔側端
部に首部２７が形成されており、首部２７の外径は第１
スペーサ４６の内径よりも僅かに小さい。

【００２７】大径部２６は、外径が同一径で、クリアン
スを介して第２スペーサ４３に遊嵌合し、軸方向に往復
移動することが可能である。大径部２６は、一端が首部
２７に接続し、他端が第１円錐台部２５に接続してい
る。第１円錐台部２５は、大径側の一端が大径部２６に
接続し、小径側の他端が小径部２４に接続している。

【００２８】図１に示すように、小径部２４は、外径が
同一径で、クリアランスを介して後述するスワーラ６０
の円環部６３に遊嵌合し、軸方向に往復移動することが
可能である。小径部２４は、一端が第１円錐台部２５に
接続し、他端が第２円錐台部２３に接続している。第２
円錐台部２３は、大径側の一端が小径部２４に接続して
おり、小径側の他端が当接部２１を介して円錐部２２に
接続している。第２円錐台部２３と円錐部２２との接続
部分は円形状であり、この円形状の部分が弁閉時に弁座
部１３と当接する当接部２１である。弁閉時、当接部２
１が弁座部１３に着座することにより噴孔１２からの燃
料噴射が遮断される。

【００２９】スワーラ６０は中空円筒形状であって、フ
ランジ部６１と、円筒部６２と、円環部６３とから構成
される。フランジ部６１は、スワーラ６０の反噴孔側端
部に形成されており、第３スプリング７１の一方の端部
が当接している。フランジ部６１は、図１に示す弁閉状
態において、第２スペーサ４３の円筒部４４に当接して
いる。フランジ部６１は、クリアンスを介して第３スプ
リング収容室７０に遊嵌合し、軸方向に往復移動するこ
とが可能である。

【００３０】円筒部６２は、外径が同一径で、クリアラ
ンスを介してスワーラ収容孔１４に遊嵌合し、軸方向に
往復移動することが可能である。円筒部６２は、一方の
端部がフランジ部６１に接続し、他方の端部が円環部６
３に接続している。円筒部６２の内壁とバルブニードル
２０の小径部２４の外壁とで燃料通路３４が形成されて
いる。燃料通路３４は、一方の端部が燃料溜り３３に接
続しており、他方の端部側が後述するスワール孔６５に
接続している。

【００３１】円環部６３は円筒部６２と同一外径であっ
て、スワール孔６５が４箇所形成されている。４箇所の
スワール孔６５は、円環部６３の外底面６３ａから内底
面６３ｂまでを貫通するように、軸方向斜めにほぼ同一
内径でストレート状に形成されている。４箇所のスワー
ル孔６５は、それぞれの中心軸が略９０°間隔となって
いる。スワール孔６５は、一方の端部が燃料通路３４に
接続しており、他方の端部側が後述するスワール室９０
に接続している。

【００３２】ノズルボディ１１のスワーラ収容孔１４を
形成する内壁面と、バルブニードル２０の小径部２４お
よび第２円錐台部２３を形成する外壁面と、スワーラ６
０の円環部６３の外底面６３ａとでスワール形成室とし
てのスワール室９０が形成される。スワール室９０はス
ワール孔６５、燃料通路３４および燃料溜り３３を経由
して燃料供給孔３２に連通している。ここで、スワール
孔６５はスワール室９０に繋がる燃料入口通路を構成し
ている。図１において、スワーラ収容孔１４の段差部１
４ａを形成する内壁面と、スワーラ６０の円環部６３の
外底面６３ａとの距離をｈとすると、この距離ｈはスワ
ール室９０の高さを示している。図１に示す弁閉状態に
おいて、スペーサ４３およびスワーラ６０のノズル軸方
向高さをノズルボディ１１の段差部１４ａまでのノズル
ボディ軸方向深さから引いた差が距離ｈとなる。ノズル
ボディ１１内に供給される燃料圧力により第３スプリン
グ７１の付勢力に抗してスワーラ６０が噴孔１２側に移
動することにより、開弁時のスワール室９０の高さが弁
閉時のスワール室９０の高さよりも小さくなる構成であ
る。すなわち、開弁時のスワール室９０の容積は弁閉時
のスワール室９０の容積よりも小さくなる。ここで、第
２スペーサ４３と、第３スプリング７１と、スワーラ６
０とは、容積可変手段を構成している。

【００３３】次に、上記構成の燃料噴射弁１の作動を説
明する。 (1) 高圧ポンプから所定量の燃料が所定の時期に圧送さ
れ、高圧燃料が燃料配管を経由して燃料インレット３０
に供給される。この高圧燃料は、燃料通路３１、燃料供
給孔３２、燃料溜り３３を経由して燃料通路３４、スワ
ール孔６５およびスワール室９０内に蓄えられる。燃料
通路３４、スワール孔６５およびスワール室９０内の燃
料圧力が増大し、この圧力が第１スプリング４１の付勢
力に打勝つ圧力に達すると、バルブニードル２０は図２
の上方にリフトし、弁座部１３から当接部２１が離間し
て開弁する。そして、スワール室９０でスワールが形成
され、このスワールとなった燃料が弁座部１３と当接部
２１との開口部を通って噴孔１２から噴射される。図３
に示すように、低速低負荷時においては、燃料溜り３３
の燃料圧力、すなわちノズルボディ１１内に供給される
燃料圧力が比較的小さいので、スワーラ６０の噴孔１２
側への移動量は比較的小さい。したがって図３におい
て、スワーラ収容孔１４の段差部１４ａを形成する内壁
面と、スワーラ６０の円環部６３の外底面６３ａとの距
離ｈ_Lは比較的大きい。このため、スワール室９０の高
さおよび容積は比較的大きい。したがって、燃料噴霧Ｑ
_Lの噴霧角θ_Lは比較的小さく、燃料噴霧Ｑ_Lの到達距離
は比較的大きい。

【００３４】(2) 燃料通路３４、スワール孔６５および
スワール室９０内の燃料圧力がさらに増大すると、バル
ブニードル２０のリフト量が増大し、第１スペーサ４６
がスプリング座５４に当接する。この状態がバルブニー
ドル２０の初期リフト状態である。この初期リフト状態
においては、燃料噴射圧力が比較的小さいので、スワー
ル室９０の高さおよび容積は比較的大きい。そして、燃
料通路３４、スワール孔６５およびスワール室９０内の
燃料圧力が第１スプリング４１の付勢力と第２スプリン
グ５１の付勢力との合力に打勝つ圧力に達すると、第１
スペーサ４６がディスタンスピース１６の縮径部１６ａ
に当接し、バルブニードル２０はフルリフト状態に達す
る。このフルリフト状態においては、燃料溜り３３の燃
料圧力、すなわちノズルボディ１１内に供給される燃料
圧力が比較的大きいので、第３スプリング７１の付勢力
に抗してスワーラ６０が噴孔１２側に移動する。そし
て、その移動量は比較的大きく、図４に示すように、ス
ワーラ収容孔１４の段差部１４ａを形成する内壁面と、
スワーラ６０の円環部６３の外底面６３ａとの距離ｈ _H
は図３に示す距離ｈ_Lよりも小さくなる。このため、ス
ワール室９０の高さおよび容積は燃料噴射圧力の増加に
伴って小さくなるので、スワール室９０内のスワールが
強まる。したがって、高速高負荷時においては、燃料噴
射圧力が比較的大きいにもかかわらず、燃料噴霧Ｑ_Lの
噴霧角θ_Lは比較的大きく、燃料噴霧Ｑ_Lの到達距離は比
較的小さい。

【００３５】(3) 高圧ポンプの燃料圧送が終わりに近づ
くと、燃料通路３４、スワール孔６５およびスワール室
９０内の燃料圧力が低下し、第１スプリング４１および
第２スプリング５１の付勢力によりバルブニードル２０
が図２の下方に移動し、当接部２１が弁座部１３に着座
して燃料噴射を終了する。

【００３６】第１実施例においては、ノズルボディ１１
内の燃料噴射圧力に応じてスワール室９０の容積を変え
ることができるので、エンジンの負荷状態に応じてスワ
ール強さを変えることにより、所望の噴霧角および噴霧
の到達距離を得ることができる。したがって、部品点数
を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進を
し、噴霧特性の制御を行うことができる。そして、燃料
消費量を低減し、排気エミッションを向上させ、エンジ
ンの安定した運転性を得ることができる。

【００３７】さらに第１実施例においては、ノズルボデ
ィ１１内に供給される燃料圧力により第３スプリング７
１の付勢力に抗してスワーラ６０が噴孔１２側に移動す
る。このため、高速高負荷時に燃料噴射圧力の増加に伴
ってスワール室９０の高さおよび容積を小さくすること
により、高速高負荷時に大きい噴霧角および小さい到達
距離とすることができる。したがって、エンジンの負荷
状態に応じてスワール強さを確実に変えることができる
ので、所望の噴霧角および噴霧の到達距離を確実に得る
ことができる。さらに、スワーラ６０の受圧面積、第３
スプリング７１のばね定数ならびにセット荷重を変える
ことにより、燃料噴射圧力に対して噴霧角および噴霧の
到達距離を設定可能であるため、様々な型のエンジン用
の燃料噴射弁に簡便に対応することができる。第１実施
例では、スワール孔６５の数を４個に設定したが、本発
明では、スワール孔の数は１個以上であればよい。

【００３８】（第２実施例）本発明の第２実施例につい
て、図５〜図８を用いて説明する。第１実施例と同一構
成部分に同一符号を付す。

【００３９】図６に示すように、燃料噴射弁２の噴孔側
に燃料噴射ノズル１００が設けられており、燃料噴射ノ
ズル１００は、ノズルボディ１１１と、このノズルボデ
ィ１１１の内部に軸方向に往復摺動可能に収容されるバ
ルブニードル１２０と、ノズルボディ１１１の内部に圧
入により固定されるカラー１６０とから構成される。

【００４０】ノズルボディ１１１は、有底の中空円筒形
状であって、内部に案内孔１１４、弁座部１１３、噴孔
１１２、燃料通路孔１３４、燃料溜り１３３、燃料供給
孔１３２が形成されている。

【００４１】案内孔１１４は、ノズルボディ１１１の内
部に軸方向に延びており、一方の端部がノズルボディ１
１１の開口端１１５に接続しており、他方の端部側が燃
料溜り１３３に接続している。案内孔１１４の内壁は、
ノズルボディ１１１の開口端１１５から燃料溜り１３３
の近傍まで概略同一内径に形成されている。

【００４２】図５に示すように、弁座部１１３は、ノズ
ルボディ１１１の噴孔側に設けられた内底面に形成さ
れ、大径側の一端が燃料通路孔１３４に連続し、小径側
の他端が噴孔１１２に接続している。この弁座部１１３
に後述するバルブニードル１２０の当接部１２１ａが当
接可能である。噴孔１１２は、ノズルボディ１１１の先
端部にノズルボディ１１１の内外を連通する通路として
形成されている。噴孔１１２は弁座部１１３に入口部が
開口している。

【００４３】図６に示すように、燃料通路孔１３４は、
ノズルボディ１１１の内部に軸方向に延びており、一方
の端部が弁座部１１３に接続しており、他方の端部側が
燃料溜り１３３に接続している。燃料通路孔１３４の内
壁１３４ａと弁座部１１３との間には谷部１１３ａが形
成されている。燃料溜り１３３は、案内孔１１４と燃料
通路孔１３４とを接続する内壁に環状に形成されてい
る。燃料溜り１３３には、外部から燃料を供給する燃料
供給孔１３２が接続されている。

【００４４】図５に示すように、バルブニードル１２０
は、中実円柱形状であって、首部２７、摺動部１２６、
第１円錐台部１２５、小径部１２４、第２円錐台部１２
３、大径部１２２および先端部１２１からなる。バルブ
ニードル２０の反噴孔側端部に首部２７が形成されてお
り、首部２７の外径は第１スペーサ４６の内径よりも僅
かに小さい。

【００４５】摺動部１２６は、外径が同一径で、クリア
ンスを介して案内孔１１４に遊嵌合し、軸方向に往復移
動することが可能である。摺動部１２６は、一端が首部
２７に接続し、他端が第１円錐台部１２５に接続してい
る。第１円錐台部１２５は、大径側の一端が摺動部１２
６に接続し、小径側の他端が小径部１２４に接続してい
る。

【００４６】小径部１２４は、一端が第１円錐台部１２
５に接続し、他端が第２円錐台部１２３に接続してい
る。第２円錐台部１２３は、小径側の一端が小径部１２
４に接続しており、大径側の他端が大径部１２２に接続
している。

【００４７】大径部１２２は、外径が同一径で、クリア
ンスを介してカラー１６０に遊嵌合し、軸方向に往復移
動することが可能である。大径部１２２は、一端が第２
円錐台部１２３に接続し、他端が先端部１２１に接続し
ている。大径部１２２と先端部１２１との接続部分は円
形状であり、この円形状の部分が弁閉時に弁座部１１３
と当接する当接部１２１ａである。弁閉時、当接部1２
１ａが弁座部1１３に着座することにより噴孔１１２か
らの燃料噴射が遮断される。

【００４８】大径部１２２の外壁には、燃料入口通路と
してのスワール溝１２２ａが形成されている。スワール
溝１２２ａは、大径部１２２の一方の端部から他方の端
部まで、バルブニードル１２０の軸に対して傾斜するよ
うに４箇所形成されている。ここで、大径部１２２はス
ワール形成部を構成している。

【００４９】カラー１６０は中空円筒形状であって、ノ
ズルボディ１１１の谷部１１３ａと、バルブニードル１
２０の当接部１２１ａとの干渉がカラー１６０により避
けることができる。したがって、弁開時の燃料の流れを
円滑にすることができる。弁開時、カラー１６０の内壁
面と、ノズルボディ１１１の弁座部１１３を形成する内
底面と、バルブニードル１２０の先端部１２１を形成す
る外壁面とで、図示しないスワール形成室としてのスワ
ール室が形成される。このスワール室９０の高さは、図
５に弁閉状態においてゼロであり、ノズルボディ１１１
内に供給される燃料圧力により第１および／または第２
スプリング４１、５１の付勢力に抗してバルブニードル
１２０が反噴孔側に移動することにより、開弁時のスワ
ール室の高さが変化する。すなわち、バルブニードル１
２０のリフト量に応じてスワール室の容積が変化する構
成である。ここで、バルブニードル１２０と、第１スプ
リング４１と、第２スプリング５１とは、容積可変手段
を構成している。

【００５０】次に、上記構成の燃料噴射弁２の作動を説
明する。 (1) 高圧ポンプから所定量の燃料が所定の時期に圧送さ
れ、高圧燃料が燃料配管を経由して燃料インレット３０
に供給される。この高圧燃料は、燃料通路３１、燃料供
給孔１３２、燃料溜り１３３を経由して燃料通路１３４
およびスワール溝１２２ａに蓄えられる。燃料通路１３
４およびスワール溝１２２ａの燃料圧力が増大し、この
圧力が第１スプリング４１の付勢力に打勝つ圧力に達す
ると、バルブニードル１２０は図６の上方にリフトし、
弁座部１１３から当接部１２１ａが離間して開弁する。
そして図７に示すように、カラー１６０の内壁面と、ノ
ズルボディ１１１の弁座部１１３を形成する内底面と、
バルブニードル１２０の先端部１２１を形成する外壁面
とで、スワール室１９０が形成され、このスワール室１
９０でスワールが形成される。このスワールとなった燃
料は弁座部１１３とバルブニードル１２０の先端部１２
１との開口部を通って噴孔１１２から噴射される。図７
に示すように、低速低負荷時においては、燃料溜り１３
３の燃料圧力、すなわちノズルボディ１１１内に供給さ
れる燃料圧力が比較的小さいので、バルブニードル１２
０のリフト量が比較的小さい。このため、ノズルボディ
１１１の弁座部１１３を形成する内底面と、バルブニー
ドル１２０の先端部１２１を形成する外壁面との距離を
ｈ１とすると、距離ｈ１は比較的小さい。したがって、
低速低負荷時においては、スワール室１９０の高さおよ
び容積は比較的小さいので、燃料噴霧Ｑ１の噴霧角θ１
は比較的大きく、燃料噴霧Ｑ１の到達距離は比較的小さ
い。

【００５１】(2) 燃料通路１３４およびスワール溝１２
２ａの燃料圧力がさらに増大すると、バルブニードル１
２０のリフト量が増大し、第１スペーサ４６がスプリン
グ座５４に当接する。この状態がバルブニードル１２０
の初期リフト状態である。この初期リフト状態において
は、燃料噴射圧力が比較的小さいので、スワール室１９
０の高さおよび容積は比較的小さい。そして、燃料通路
１３４およびスワール溝１２２ａの燃料圧力が第１スプ
リング４１の付勢力と第２スプリング５１の付勢力との
合力に打勝つ圧力に達すると、第１スペーサ４６がディ
スタンスピース１６の縮径部１６ａに当接し、バルブニ
ードル１２０はフルリフト状態に達する。このフルリフ
ト状態においては、燃料溜り１３３の燃料圧力、すなわ
ちノズルボディ１１１内に供給される燃料圧力が比較的
大きい。このとき、図８に示すように、ノズルボディ１
１１の弁座部１１３を形成する内底面と、バルブニード
ル１２０の先端部１２１を形成する外壁面との距離をｈ
２とすると、距離ｈ２は比較的大きい。したがって、高
速高負荷時においては、スワール室１９０の高さおよび
容積は比較的大きいので、燃料噴霧Ｑ２の噴霧角θ２は
比較的小さく、燃料噴霧Ｑ２の到達距離は比較的大き
い。

【００５２】(3) 高圧ポンプの燃料圧送が終わりに近づ
くと、燃料通路１３４およびスワール溝１２２ａの燃料
圧力が低下し、第１スプリング４１および第２スプリン
グ５１の付勢力によりバルブニードル１２０が図６の下
方に移動し、当接部１２１ａが弁座部１１３に着座して
燃料噴射を終了する。

【００５３】第２実施例においては、ノズルボディ１１
１内の燃料噴射圧力に応じてスワール室１９０の容積を
変えることができるので、エンジンの負荷状態に応じて
スワール強さを変えることにより、所望の噴霧角および
噴霧の到達距離を得ることができる。したがって、部品
点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促
進をし、噴霧特性の制御を行うことができる。そして、
燃料消費量を低減し、排気エミッションを向上させ、エ
ンジンの安定した運転性を得ることができる。

【００５４】さらに第２実施例においては、ノズルボデ
ィ１１１内に供給される燃料圧力により第１および／ま
たは第２スプリング４１、５１の付勢力に抗してバルブ
ニードル１２０が反噴孔側に移動する。このため、高速
高負荷時に燃料噴射圧力の増加に伴ってスワール室１９
０の高さおよび容積を大きくすることにより、高速高負
荷時に小さい噴霧角および大きい到達距離とすることが
できる。したがって、エンジンの負荷状態に応じてスワ
ール強さを確実に変えることができるので、所望の噴霧
角および噴霧の到達距離を確実に得ることができる。さ
らに、バルブニードル１２０の先端部１２１の受圧面
積、第１および／または第２スプリング４１、５１のば
ね定数ならびにセット荷重を変えることにより、燃料噴
射圧力に対して噴霧角および噴霧の到達距離を設定可能
であるため、様々な型のエンジン用の燃料噴射弁に簡便
に対応することができる。

【００５５】第２実施例では、燃料噴射ノズル１００は
ノズルボディ１１１内にカラー１６０を備える構成とし
たが、ノズルボディ内にカラーを備えない燃料噴射ノズ
ルに本発明を適用することは可能である。また第２実施
例では、スワール溝１２２ａの数を４個に設定したが、
本発明では、スワール溝の数は１個以上であればよい。

【００５６】以上説明した本発明の複数の実施例では、
ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁に本発明の燃料噴射
ノズルを適用したが、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁
に本発明を適用してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを示
すものであって、図２の主要部拡大図である。

【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを適
用した燃料噴射弁を示す縦断面図である。

【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの低
速低負荷時における作動を説明するための縦断面図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの高
速高負荷時における作動を説明するための縦断面図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルを示
すものであって、図６の主要部拡大図である。

【図６】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルを適
用した燃料噴射弁を示す縦断面図である。

【図７】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルの低
速低負荷時における作動を説明するための縦断面図であ
る。

【図８】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルの高
速高負荷時における作動を説明するための縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１、２ 燃料噴射弁 １０、１００ 燃料噴射ノズル １１、１１１ ノズルボディ １２、１１２ 噴孔 １３、１１３ 弁座部 ２０、１２０ バルブニードル ２１、１２１ａ 当接部 ４１ 第１スプリング ４３ 第２スペーサ（容積可変手段） ５１ 第２スプリング ６０ スワーラ（旋回流形成部材、容積可変手段） ６５ スワール孔（燃料入口通路） ７１ 第３スプリング（付勢手段、容積可変手段） ９０ スワール形成室（旋回流形成室） ９２ａ、９３ａ 開口部 １２１ 先端部 １２２ 大径部（旋回流形成部） １２２ａ スワール溝（燃料入口通路） １６０ カラー １９０ スワール形成室（旋回流形成室）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 噴孔の上流に弁座部を設けたノズルボデ
   ィと、 前記ノズルボディに往復摺動可能に支持され、前記弁座
   部に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座部
   から離座ならびに前記弁座部に着座することにより燃料
   の遮断および流通を行うバルブニードルと、 前記ノズルボディ内に形成され、燃料の旋回流を形成す
   る旋回流形成室と、 燃料噴射圧力に応じて前記旋回流形成室の容積を変化さ
   せる容積可変手段と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】 前記容積可変手段は、前記バルブニード
   ルの外周に設けられ、前記旋回流形成室に繋がる燃料入
   口通路を形成する内壁を有する旋回流形成部材を有し、 前記ノズルボディ内に供給される燃料圧力に応じて前記
   旋回流形成部材が移動することにより、前記旋回流形成
   室の容積を変化させることを特徴とする請求項１記載の
   燃料噴射ノズル。
3. 【請求項３】 前記容積可変手段は、前記ノズルボディ
   内に設けられ、前記旋回流形成部材を反噴孔側に付勢す
   る付勢手段を有し、 前記ノズルボディ内に供給される燃料圧力により前記付
   勢手段の付勢力に抗して前記旋回流形成部材が前記噴孔
   側に移動することにより、前記旋回流形成室の容積を変
   化させることを特徴とする請求項２記載の燃料噴射ノズ
   ル。
4. 【請求項４】 噴孔の上流に弁座部を設けたノズルボデ
   ィと、 前記ノズルボディに往復摺動可能に支持され、前記弁座
   部に着座可能な当接部を有し、前記当接部が前記弁座部
   から離座ならびに前記弁座部に着座することにより燃料
   の遮断および流通を行うバルブニードルと、 前記ノズルボディ内に形成され、燃料の旋回流を形成す
   る旋回流形成室と、 前記バルブニードルのリフト量に応じて前記旋回流形成
   室の容積を変化させる容積可変手段と、 を備えることを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. 【請求項５】 前記容積可変手段は、前記バルブニード
   ルの噴孔側端部に設けられ、前記旋回流形成室に繋がる
   燃料入口通路を形成する内壁を有する旋回流形成部を有
   し、 前記旋回流形成室は、前記ノズルボディの内壁と、前記
   旋回流形成部の先端部との間に形成され、 前記バルブニードルのリフトにより前記先端部が反噴孔
   側に移動することにより、前記旋回流形成室の容積を変
   化させることを特徴とする請求項４記載の燃料噴射ノズ
   ル。