JP2001182641A

JP2001182641A - 燃料噴射ノズルおよびその製造方法

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Publication number: JP2001182641A
Application number: JP36625799A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Yoda; 稔之依田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-12-24
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2001-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】噴孔出口に向って流体の摩擦損失を低減する
ことができ、高流速の燃料を噴射することが可能な噴孔
収束形状を備えた燃料噴射ノズルを提供することにあ
る。【解決手段】噴孔入口４１１の径ｄ_Iと噴孔出口４１
３の径ｄ_Oおよび内壁を形成する噴孔通路４１２からな
る噴孔４１が、本発明の実施形態を包括する数式１（ｒ
＝ａ×Ｌ^X＋ｂ）および条件（ｘ＞１、かつａ＞０かつ
ｂ＜０）を満足する流れ方向軸に収束する収束曲面によ
り噴孔形状を形成することで、燃料流速を噴孔入口４１
１から前記噴孔出口４１３に向って漸次増加させ、噴孔
出口４１３近傍直前にて増大させることにより流体の摩
擦損失を低減することができるので、高流速の燃料を噴
射することが可能な噴孔収束形状を備えた燃料噴射ノズ
ルを提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関の燃料噴射ノズルは、ノ
ズルボディの弁座部にニードルの当接部が接触と離間を
繰り返すことにより弁閉動作と弁開動作を行い、弁開時
にノズルボディの噴孔から燃料を噴射する。ディーゼル
機関においては、機関の排出する排出ガスによる大気汚
染対策上、排ガス中の黒煙、ハイドロカーボンを代表と
するパティキュレートを低減することが要求される。

【０００３】このパティキュレートを低減するために
は、燃料噴射ノズルから噴射された噴霧の微粒化が有効
であることが知られている。燃料噴霧の微粒化を促進す
るには、燃料噴射ノズルに導かれる燃料の圧力を噴射ポ
ンプにより高めておき、その高められた高圧燃料を燃料
噴射ノズルに設けられた多数の小さな噴孔へ燃料を供給
することが重要で、しかもその燃料に与えられた高エネ
ルギーを噴孔出口まで導き、流体損失を少なくし噴孔出
口から高流速の燃料（流量大）を噴射することがさらに
重要となる。この課題を達成させるための手段として、
ノズルボディの噴孔の形状に着目し、噴孔入口から噴孔
出口に向って噴孔面積を小さくした噴孔を有する燃料噴
射ノズルが提案されている（例えば、特開平２−６７４
５８号公報、特開平６−８１７５０号公報等）。

【０００４】特開平２−６７４５８号公報の実施形態に
よると、噴孔が均一に収束するテーパ形状を備えた燃料
噴射ノズルである。

【０００５】また、特開平６−８１７５０号公報の実施
形態によると、噴孔を二分し、噴孔出口側の一方をコー
ティング技術よりテーパ形状に形成することを特徴とす
る燃料噴射ノズルである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来構造では、
いずれも噴孔内を流れる流体の流体損失を最小限に抑え
る噴孔を備えた燃料噴射ノズルを提供するものではな
い。

【０００７】ここで、流体損失を最小限に抑えるという
のは、噴孔内を流れる流体の摩擦損失を低減するという
ことである。具体的に言い換えると、摩擦損失は流体に
面する噴孔壁面近傍で発生するので、噴孔壁面が具備す
べき特徴としては、流れ方向に沿って滑らかな曲面でか
つ流路断面が均一な円環状に形成されることがまず最低
条件にある。さらに噴孔を流れ方向に収束させる噴孔形
状を噴孔壁面によって如何に形成するかが重要である。

【０００８】そこで、上記の観点から特開平６−８１７
５０号公報について精査すると、この公報によれば、コ
ーティング技術により噴孔を形成しようとするその背景
は、上述で既に説明したように燃料噴霧の微粒化を促進
するには噴射ポンプにより高圧化された燃料を多数の小
さな噴孔へ供給することが重要でありその噴孔は小さけ
れば小さい程よいのだが、噴孔を限りなく小さくする
と、切削加工或いは浸食加工（これには、例えば放電加
工やレーザー加工も含まれる）を用いて加工するのに限
界があり、これらの加工以外で噴孔面積を縮小する方法
が望まれているとある。つまり、放電加工やレーザー加
工ができない程の小径の噴孔を加工する場合に行う次善
の策がコーティング技術であるという。

【０００９】さらに、特開平６−８１７５０号公報の実
施形態では、まず製造技術的にコーテング厚さを均一に
制御することは困難である。さらに、コーテーングを施
した被着部と非被着部との境目には、段差或いは隆起部
を生じることが予想される。

【００１０】このことから、上述で説明した噴孔壁面が
具備すべき特徴と照らしてみると、まず、段差或いは隆
起部が生じる点で、流れ方向に沿って滑らかな曲面を形
成することが製造上難しい。また、コーテイング厚さを
均一に制御できないため、例えば設計狙い通りの収束形
状を意図的に形成することも困難であると予想される。

【００１１】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたものであり、したがってその目的は、噴孔出口に向
って流体の摩擦損失を低減することができ、高流速の燃
料を噴射することが可能な噴孔収束形状を備えた燃料噴
射ノズルを提供すること、またその燃料噴射ノズルを製
造する有利な方法を提供することにある。

【００１２】また、本発明の別の目的は、ディーゼル機
関に搭載されピストン内に形成された燃焼室に対向する
複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルにおいて、燃焼室の
噴霧分配を制御したい場合や、燃焼室形状による制約か
ら噴孔ごとに異なる噴霧到達距離を設定したい場合に、
従来技術のように燃料噴霧の微粒化性能を損なう（例え
ば噴霧到達距離を伸ばすため噴孔を大きくする）ことな
く、噴霧到達距離と微粒化性能とを両立した燃料噴射ノ
ズルを提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１から請求項４のうち、少なくともいずれか
の一項に記載の技術手段を採用することにより所望の燃
料噴射ノズルを提供し、請求項６によりその燃料噴射ノ
ズルを製造する有利な方法を提供する。また、別の目的
を達成するために、請求項５による技術手段を用いる。

【００１４】請求項１ないし請求項２によれば、噴孔内
壁における流体摩擦損失を低減する噴孔、ないし噴孔入
口から前記噴孔出口に向って燃料流速が漸次増加して前
記噴孔出口近傍直前にて増大するように所定の次数関数
の式に従って形成されている噴孔を設けるので、例えば
設計狙い通りの収束曲面の形状を意図的に形成すること
も可能である。

【００１５】請求項３によれば、噴孔内壁における流体
摩擦損失を低減する噴孔の収束形状を、単に噴孔をテー
パ形状にする以上に、流体の摩擦損失を低減する効果が
得られるので、より高流速の燃料を噴射が可能となる。

【００１６】請求項４によれば、さらに、噴孔入口部に
面取りを設けるので、燃料の噴射がさらにより高流速と
なる。

【００１７】請求項５によれば、従来技術のように燃料
噴霧の微粒化性能を損なう（例えば噴霧到達距離を伸ば
すため噴孔を大きくする）ことなく、噴霧到達距離と微
粒化性能とを両立することが可能となる。

【００１８】請求項６によれば、所望の燃料噴射ノズル
の製造を、放電加工或いはレーザー除去加工により達成
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
従って説明する。

【００２０】（第１の実施形態）本発明の第１実施形態
を図１および図２に示す。図１は、本実施形態の燃料噴
射ノズル１０の先端部分の断面図である。なお、この燃
料噴射ノズル１０のその他の部分は、周知の構造である
ので図示および説明を省略する。図１に示すように、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なバルブニー
ドル３１とからなる。

【００２１】ノズルボディ１１は、有底の中空円筒状
で、内部に案内孔１２、弁座部１３、噴射孔（以下、噴
孔と呼ぶ）４１、サック部１５が形成される。案内孔１
２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（図示せず）に
接続しており、他方の端部側が弁座部１３に接続してい
る。案内孔１２の内壁は、ノズルボディ１１の開口端か
ら有底側の弁座部１３の近傍まで略同一内径に形成され
ている。

【００２２】弁座部１３は、円錐台面を有し、大径側の
一端が案内孔１２に連続し、小径側の他端側がサック部
１５に接続している。この弁座部１３にバルブニードル
３１の当接部３６が当接可能である。当接部３６は理論
的には円の形状である。サック部１５は、ノズルボディ
１１の先端側に袋状に小空間の容積をもって形成される
サックホールである。サックホールの開口側は弁座部１
３の小径側に連続する。

【００２３】噴孔４１は、図１に示すように、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
通路に形成される。この噴孔４１は、噴孔入口４１１、
噴孔通路４１２および噴孔出口４１３からなる。噴孔入
口４１１の位置は、弁座部１３に当接するバルブニード
ル３１の当接部３６との接触部よりもサックホール１５
側に形成される。噴孔通路４１２は噴孔入口４１１から
入った燃料流を案内し、噴孔出口４１３に導く。噴孔出
口４１３の中心軸は燃料を噴射する所望の方向に一致す
る。噴孔通路４１２の内径は噴孔入口４１１から噴孔出
口４１３に向って噴孔面積が小さくなるように形成され
ている。

【００２４】バルブニードル３１の上端側の大径円柱部
（図示せず）は、外径が同一径で、クリアランスを介し
て案内孔１２に遊嵌合し、軸方向に往復動することが可
能である。小径円柱部３４の外径は、案内孔１２の内径
よりも小さい。小径円柱部３４と案内孔１２の内壁との
隙間が燃料通路になる。

【００２５】円錐台部３５は、一方の端部が小径円柱部
３４に連続しており、他方の端部が円状の当接部分３６
を介して円錐部３７に連続する。円錐台部３５と円錐部
３７との接続部分は円であり、この円の部分が弁閉時の
接触部となる。円錐部３７は、弁座部１３の傾斜角より
も大きな傾斜角となっている。これは弁閉時の当接部３
６と弁座部１３との接触を可能にし油密を確保するため
である。円錐部３７の先端は、弁閉時、サック部１５に
対面する位置となる。

【００２６】ここで、本発明の実施形態の特徴である噴
孔４１の形状について、以下説明する。上述のように、
噴孔通路４１２の内径は噴孔入口４１１から噴孔出口４
１３に向って噴孔面積が小さくなるように形成されてい
る。さらに本実施形態では、噴孔４１の内壁４１２ａに
おける流体摩擦損失を低減できるように、噴孔出口４１
３に向って、燃料流速が漸次増加して噴孔出口４１３近
傍直前にて増大する噴孔４１の形状を以下の次数関係式
が成り立つ流れ方向軸の曲線を有する収束曲面にて定義
する。

【００２７】数式１ｒ＝ａ × Ｌ^X ＋ｂここで図２に示すように、ｒは後述の距離Ｌの位置での
噴孔通路４１３の半径を示す。またＬは、ノズルボディ
１１の軸線ＺＺと噴孔４１の軸線ＬＬとの交点を図２に
示す原点Ｏとするとき、原点Ｏから噴孔出口４１３に向
った任意の距離をＬとする。

【００２８】ｘは次数、ａ、ｂは定数であり、内壁４１
２ａにおける流体摩擦損を低減するのに優れた効果を上
げる条件（後述の作動、効果で説明する）である下記条
件１を満足する。

【００２９】条件１ｘ＞１、かつａ＞０かつｂ＜０なお、数式１におけるａ、ｂの値は、噴孔入口４１１の
径ｄ_Iと噴孔出口４１３の径ｄ_Oを決めるためのパラメー
タ変数であり、前述の関係式１または関係式２の条件内
で任意に設定することが可能である。

【００３０】次に、作動および効果を説明する。図１に
示すように、ノズルボディ１１の弁座部１３からニード
ルバルブ３１の当接部３６が離間しているとき、弁開状
態となる。弁開状態では、弁座部１３と円錐部３７との
間にクリアランス４６が形成される。クリアランス４６
側から供給される燃料は、噴射孔入口４１１に入り、噴
射孔通路４１２、噴射孔出口４１３を経て矢印Ａ方向に
噴射される。

【００３１】図１に示す弁開状態から弁閉状態に移行す
るとき、弁座部１３に対しニードルバルブ３１が図１で
下降し、当接部３６が弁座部１３に接触すると、燃料流
が遮断される。

【００３２】したがって、図示しない燃料噴射ポンプか
らノズルボディ１１の燃料供給孔に入った燃料は、図示
しないコイルバネによるバルブニードル３１の押付荷重
と受圧面積から設定される開弁圧に到達すると、図１に
示すように、ニードルバルブ３１は燃料圧力に抗して上
昇し、弁座部１３から当接部３６が離間し、噴射孔４１
から燃料を噴射する。燃料は、燃料通路４６を通り、噴
射孔入口４１１、噴射孔通路４１２ならびに噴射孔出口
４１３を通り矢印Ａ方向に噴射される。また、噴射ポン
プからの燃料圧送が終了すると、燃料圧力が降下し設定
された閉弁圧に達すると、バルブニードル３１の当接部
３６が弁座部１３に当接し、燃料通路を閉じ、燃料噴射
を終了する。

【００３３】次に、本実施形態の特徴である噴孔４１の
形状にすることで得られる作用と効果を以下、図３〜図
５の説明図を参照して説明する。

【００３４】図３は、噴孔形状による噴孔出口から噴射
される燃料の流速を比較するために用いる、燃料噴射ノ
ズルの流体損失の大小を比較する流量係数μの説明図で
ある。なお、μ₀のイは、後述の比較例１を示し（ｄ_I/
ｄ_O＝１、かつｘ＝０）、図３中の実線ロは、後述の比
較例２を示し、一点鎖線のハ、および破線のニは、本発
明の実施形態の２例を示す。

【００３５】また、図４、図５は、噴孔出口４１３の径
ｄ_Oは同じで、かつ弁座１３周辺の燃料が噴孔入口４１
１に浸入するとき発生するときの流体損失（流体力学で
言うところの、広いところから狭い通路に流入するに発
生する縮流）もなく、噴孔入口４１１直後の流速は同じ
とする前提として、異なる噴孔形状の燃料噴射ノズルを
比較した説明図である。なお、実線のイは、比較例１を
示し、破線のロは、比較例２を示し、一点鎖線のハ、お
よび点線のニは、本発明の実施形態の２例を示す。

【００３６】図４に示すように、実線で図示のイは、噴
孔入口４１１、噴孔出口４１３、および噴孔通路４１２
の径が同じである直噴孔（以下、比較例１と呼ぶ）を示
し、破線で図示のロは、噴孔入口４１１から噴孔出口４
１３に向って均一に収束するテーパ状の噴孔（以下、比
較例２と呼ぶ）を示し、一点鎖線で図示のハ、および点
線で図示のニは、上述の関係式を満足する次数ｘが異な
る数式１により計算された本発明の実施形態の２例であ
る。

【００３７】ここで、内壁における摩擦損失を表す式は
以下、数式２のように表される数式２ｈ＝ λ × （ｌ／ｄ） × （Ｖ²／２ｇ）なお、λは管摩擦係数、ｌは噴孔長、ｄは噴孔径、Ｖは
流速、およびｇは重力加速度である。

【００３８】このため、図４の形状から算出した、距離
Ｌに対応して変化する、流速Ｖを示す図５では、距離Ｌ
を細かい区間に区分けすれば、区間内では、略流速一定
と考えれるので、数式２を数式３とすれば、図４に示す
異なる噴孔形状の噴孔形状毎の内壁における摩擦損失を
算出することが可能である。

【００３９】数式３ Σｈ＝ Σ（ λ × （ｌ／ｄ） × （Ｖ²／２
ｇ））したがって、図５の流速を示す説明図より、まず比較例
１である直噴孔(実線で示す）に比べて、噴孔入口４１
１から噴孔出口４１３に向って収束する噴孔形状（比較
例２および本発明の実施形態）の方が一見してΣｈが小
さくなることが判るので、比較例２および本発明の実施
形態の噴孔形状は、内壁における摩擦損失を低減するこ
とができる。さらに、均一収束するテーパ状の比較例２
と本発明の実施形態の流速を比較すると、噴孔入口４１
１側の比較的遅い流速部分では、比較例２は、実施形態
より流速が小さいものの、噴孔出口側に近い側の区間の
流速が極めて早くなる部分で、本発明の実施形態より流
速が大きくなってしまっている。上述の数式３よりΣｈ
がΣＶ²に比例することから、流速の遅い区間での差よ
り流速早い区間で差により摩擦損失の総量（Σｈ）が優
位となるので、比較例２に比して本発明の実施形態の方
が摩擦損失の総量（Σｈ）が低減できることが判る。

【００４０】そのことを裏付けるため、比較例１、比較
例２および本発明の実施形態の噴孔を有する燃料噴射ノ
ズルで流量係数μを調査した。流量係数μと流体損失の
関係は、流体損失が小さい程、流量係数μは大きくな
る。このため、流量係数μが大きい程、噴孔入口の流速
が同じならば、噴孔出口の流速は早くなる。

【００４１】図３に示す通り、流量係数μの値の大小関
係は、本発明の実施形態＞比較例２＞比較例１
となり、本発明の実施形態となる噴孔を有する燃料噴
射ノズルが、流体損失の低減に優れ、より高流速の燃料
を噴射することが可能である。ちなみに、ｄ_I/ｄ_Oが同
一で比較例２に比して、最大１．３倍の流速が得られ
る。

【００４２】なお、比較例１は、噴孔入口４１１の径ｄ
_Iと噴孔出口４１３の径ｄ_Oとの比率であるｄ_I/ｄ_Oがｄ_I
/ｄ_O＝１の点上のμ₀で表される。また、図５では、縮
流がないという前提で説明したが、噴孔入口４１１側が
噴孔出口４１３の径ｄ_Oより大きくない直噴孔では、縮
流による流体損失も加わるので流量係数μの値が、０．
５程になるのである。

【００４３】したがって、本発明の実施形態により、噴
孔出口に向って流体の摩擦損失を低減することができ、
高流速の燃料を噴射することが可能な噴孔収束形状を備
えた燃料噴射ノズルを提供するまた、本発明の実施形態
で説明の、弁座１３部に噴孔を形成するＶＣＯ型の燃料
噴射ノズルに対して、図６に示すサック付燃料噴射ノズ
ルでも同様の作用、効果を得ることができる。

【００４４】また、ノズルボディ１１の先端に形成され
るサックホール（サック部）１５と噴射孔４１の燃料溜
り部の容積を低減することが機関の排ガス中のハイドロ
カーボン量を低減することは周知である。これは、機関
の燃焼室において燃焼が終了した後、燃料溜り部（容積
部）に残った燃料が燃焼室の高温にさらされて膨張し、
後だれとして噴孔４１から燃焼室に排出され、ハイドロ
カーボンとして排ガス中に排出されやすいからである。
したがって、燃料噴射ノズルの内部の無駄空間容積部を
極力小さくすることが重要となる。また、サック容積を
極力低減させた公知の技術としては、噴孔入口の開口位
置がノズルボディの内部のサックホールでなく弁座部に
配置されている構造のバルブカバードオリフィス（ＶＣ
Ｏ）型燃料噴射ノズルが周知である。

【００４５】このため、さらに本発明の実施形態は、噴
孔の無駄容積を抑制するのに、以下の理由により好適で
ある。図３に示すように、比較例２（ｘ＝１）では、ｄ
_I/ｄ _Oの比率をｄ_I/ｄ_O＝１．５付近まで増加させないと
流量係数μが最大にならない。これに対して、本発明の
実施形態では、例えばｘの値が大きくなるに従い、流量
係数μが最大となるｄ_I/ｄ_Oが小さくできる。したがっ
て、本発明の実施形態を包括する数式１（ｒ＝ａ×Ｌ^X
＋ｂ）および条件（条件１を満足するｘ、ａ、ｂ）を満
足する流れ方向に収束する噴孔形状は、同一の流量係数
μを得ようとするとき、他のいずれの従来技術よりも、
ｄ_I/ｄ_O値を小さく選べるので、無駄容積を最小にする
ことができる（但し、比較例２の流量係数μが最大とな
るｄ_I/ｄ _O＝１．５以下の範囲に限る）。

【００４６】（第２の実施形態）第２の実施形態の構造
について、以下図７を参照して説明する。第１の実施形
態との構造の違いは、噴孔１４１の噴孔入口４１１部に
面取り４１１ａを形成したこである。

【００４７】上述にて、比較例１の直噴孔では、縮流に
よる流体損失が大きいと説明したが、縮流のできる原因
は狭い通路に周囲を取り囲む流体が流入するとき流体の
流れ方向も曲げられるためである。本発明の実施形態で
は、燃料入口部であるの噴孔入口４１１部に面取りを設
けるので、噴孔入口４１１の噴孔通路４１２も曲り半径
が大きくできる。このため、弁座１３周辺の燃料の噴孔
入口４１１への進入する方向が、図７の矢印Ａような緩
やかな曲りを持つ進入方向となり、進入方向を曲げられ
たときに発生する流体力学的曲り損失も低減できる。

【００４８】なお、面取り形状は、Ｒ面取りのような曲
線で繋ぐ面取り形状或いは、４５度面取りであるＣ面取
り形状であってもよい。例えば、放電加工により面取り
を形成する。

【００４９】また、本発明の実施形態で説明の弁座１３
部に噴孔を形成するＶＣＯ型の燃料噴射ノズルに対し
て、図８に示すサック付燃料噴射ノズルでも同様の作
用、効果を得ることができる。

【００５０】（第３の実施形態）第３の実施形態の構造
について、以下図９〜図１１の変形例を参照して説明す
る。図９に示すように本発明の実施形態の噴孔の配置図
では、Ａ群を第１の実施形態の噴孔４１とし、その他の
噴孔５４１を従来の直噴孔形状と組合せた燃料噴射ノズ
ルである。

【００５１】本発明の実施形態の好適な燃料噴射ノズル
は、燃焼室の噴霧分配を制御したい場合や、デーゼル機
関に搭載されピストン内に形成された燃焼室に対向する
複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルで、その燃焼室形状
による制約から噴孔ごとに異なる噴霧到達距離を設定し
たい要求がある場合である。

【００５２】噴霧到達距離を伸ばしたい場合、従来技術
では、燃料噴霧の微粒化性能を犠牲にして、噴孔径を大
きくしていたが、本実施形態では、燃料噴霧の微粒化性
能を犠牲にすることなく解決することができる。特に、
噴霧到達距離が交互に大小大小等の順序の組合せにする
ことにより、燃焼室内の空気を有効に利用する噴霧分配
が可能である。上述のように噴霧到達距離或いは噴霧分
配の制御による噴霧の微粒化促進等を利用した燃焼室内
の空気の有効利用は、エンジンの燃焼室の最適設計に係
ることであり、図９〜図１１の配置に限定しない。

【００５３】なお、図１０に示す本発明の実施形態の変
形例である噴孔の配置図では、Ａ群を第２の実施形態の
噴孔１４１とし、その他の噴孔５４１を従来の直噴孔形
状と組合せた燃料噴射ノズルで、また、図１１に示す本
発明の実施形態の変形例である噴孔の配置図では、Ａ群
を第２の実施形態の噴孔１４１とし、その他の噴孔を第
１の実施形態の噴孔４１と組合せた燃料噴射ノズルであ
り、本発明の実施形態の図９と同様な効果を得ることが
できる。

【００５４】次に、本発明の実施形態による燃料噴射ノ
ズルの製造方法について、第３の実施形態を例示とし
て、以下図２および図９を参照して説明する。

【００５５】図９の噴孔の配置図にて、Ａ群を第２の実
施形態の噴孔１４１とし、その他の噴孔を第１の実施形
態の噴孔４１と組合せた燃料噴射ノズルを示す。まず、
本発明の第１の実施形態の噴孔４１を有する燃料噴射ノ
ズルの製造方法を説明すると、噴孔４１は、図２による
座標軸ＺＺ、ＬＬおよびその交点である原点Ｏを座標系
として、噴孔入口４１１の径ｄ_Iと噴孔出口４１３の径
ｄ_Oおよび内壁を形成する噴孔通路４１２からなる噴孔
４１が、本発明の実施形態を包括する数式１（ｒ＝ａ×
Ｌ^X＋ｂ）および条件（条件１を満足するｘ、ａ、ｂ）
を満足する流れ方向に収束する曲線により噴孔形状を形
成する加工方法として、製造精度が不安定で制御が難し
いコーディング技術に頼ることなく、以下の制御により
放電加工或いはレーザー除去加工で達成できる。放電加
工では、電極に印加する電圧、電圧の周波数、電極送り
速度の調整により噴孔内壁を有する噴孔４１を形設す
る。また、レーザ除去加工では、レーザの集光位置を制
御することにより噴孔内壁を有する噴孔４１を形設する
レーザ除去加工により前記噴孔内壁を形設する。

【００５６】次に、本発明の第１の実施形態の噴孔４１
を有する燃料噴射ノズルの製造方法についても説明する
と、まず上述の加工手段により、上述の図２の座標系を
基に、数式１（ｒ＝ａ×Ｌ^X＋ｂ）および条件（条件１
を満足するｘ、ａ、ｂ）を満足する流れ方向に収束する
曲線を有する噴孔形状の噴孔４１を加工する。さらに、
ノズルボディ１１の内部に研磨用砥粒を含有する流体
（加工媒体）を加圧して流す。すると、この加工媒体の
もつ流体エネルギーにより、曲り抵抗の高い噴孔入口部
においてエッジ部が砥粒により湾曲状に研磨される。こ
の研磨速度すなわち面取りの拡大速度は、流体の速度が
高いほどまた曲率半径が小さいほど増加する。なお、面
取り量により加工面がＲまたはＣ面取りになってもこれ
を制限しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態となる燃料噴射ノズルの
先端を示す断面図である。

【図２】図１中の噴孔の形状を定義する数式に使用する
座標の説明図である。

【図３】異なる噴孔形状による噴孔出口から噴射される
燃料の流速を比較するために用いる、燃料噴射ノズルの
流体損失の大小を比較する流量係数μの説明図である

【図４】異なる噴孔形状の燃料噴射ノズルの噴孔通路内
の噴孔半径を示す説明図である。

【図５】噴孔出口の径ｄ_Oは同じで、かつノズルボディ
の弁座周辺の燃料が噴孔入口に浸入するとき発生すると
きの流体損失もなく、しかも噴孔入口直後の流速は同じ
であるという前提に、異なる噴孔形状の燃料噴射ノズル
の噴孔通路内の流速を比較した説明図である。

【図６】本発明の第１実施形態となる燃料噴射ノズルの
先端の変形例を示す断面図である。

【図７】本発明の第２実施形態となる燃料噴射ノズルの
先端を示す断面図である。

【図８】本発明の第２実施形態となる燃料噴射ノズルの
先端の変形例を示す断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態となる燃料噴射ノズルの
噴孔の配置図である。

【図１０】本発明の第３実施形態となる燃料噴射ノズル
の噴孔の変形例の配置図である。

【図１１】本発明の第３実施形態となる燃料噴射ノズル
の噴孔の変形例の配置図である。

【符号の説明】

１１ノズルボディ１２案内孔１３弁座部１５サック部３１バルブニードル３６当接部３７円錐部４１、１４１噴孔４１１噴孔入口４１１ａ噴孔入口部面取り４１２噴孔通路４１３噴孔出口Ｌ図２中の原点Ｏより噴孔軸方向に、噴孔出口に向っ
たときの任意の距離ｒ距離Ｌの位置での噴孔通路の半径Ｏ原点ＬＬ噴孔軸方向の軸線ＬＬノズルボディ軸方向の軸線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】先端に当接部を有するバルブニードル
と、前記バルブニードルを軸方向に往復摺動可能に嵌合する
案内孔、前記当接部と接触可能な弁座部を備えたノズル
ボディとを備え、前記弁座部またはその下流側に内外を連通する噴孔が、
前記噴孔の噴孔入口から噴孔出口に向って、噴孔面積が
小さくなるよう形成された燃料噴射ノズルであって、前記噴孔入口から前記噴孔出口に向って噴孔内壁におけ
る流体摩擦損失を低減する噴孔を備えたことを特徴とす
る燃料噴射ノズル。
【請求項２】前記噴孔内壁における流体摩擦損失を低
減する噴孔は、前記噴孔出口近傍直前にて前記噴孔面積
が絞られる収束曲面を有す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】前記収束曲面は、流れ方向軸に向って、
次式の関係を満足するよう設定され、数式１ｒ＝ａ × Ｌ^X＋ｂ前記数式１の次数関数において、次数ｘおよび、定数
ａ、ｂの関係が下記条件１を満足すること。条件１ｘ＞１、かつａ＞０かつｂ＜０ここで、前記数式１は、前記案内孔の第１の軸線と前記
噴孔の第２の軸線との交点を原点とする次数関数で説明
される関係式であって、前記原点から前記噴孔出口に向
う任意の距離をＬとし、また前記距離Ｌに位置する前記
第２の軸線に垂直な略円筒な円の半径をｒとする。前記
半径ｒの前記噴孔面積を有する噴孔により、前記噴孔入
口から前記噴孔出口に向って、燃料流速が漸次増加して
前記噴孔出口近傍直前にて増大することが達成させるこ
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】請求項１から請求項３のいずれか一項に
記載の燃料噴射ノズルであって、前記噴孔入口部に面取りを形成された噴孔を備えている
ことを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項５】先端に当接部を有するバルブニードル
と、前記バルブニードルを軸方向に往復摺動可能に嵌合する
案内孔と、前記当接部と接触可能な弁座部と、前記弁座部またはその下流側に内外を連通する複数の噴
孔を備えた燃料噴射ノズルであって、前記噴孔の少なくとも１つが、請求項１から請求項４の
いずれか一項に記載の前記噴孔の特徴を有する噴孔を備
えていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項６】請求項３に記載の燃料噴射ノズルの製造
方法であって、前記数式１の前記ｘ、ａ、ｂの関係をもとにして、電極に印加する電圧、電圧の周波数、電極送り速度の調
整により前記噴孔内壁を有する噴孔を形成する放電加
工、或いは、レーザの集光位置を制御することにより前記噴
孔内壁を形成するレーザ除去加工により前記噴孔内壁を
加工することを特徴とする燃料噴射ノズルの製造方法。