JP2002161833A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニードル３のリフト量に応じて噴射噴孔数を
段階的に変更する燃料噴射ノズルにおいて、閉弁後の燃
料噴出を防止すること。 【解決手段】 ノズルボディ２は、シート面７に開口す
る第１の噴孔９と、サック室８の内周面に開口する第２
の噴孔１０とを有している。ニードル３は、シート部１
１の下流に小径軸部が設けられ、その小径軸部には、遮
断部１２とガイド部１３とが設けられている。遮断部１
２は、閉弁時にサック室８に嵌合して、自身の外周面に
よって第２の噴孔１０を閉じており、一段目のニードル
リフトの後、二段目のニードルリフトでサック室８から
抜け出す。ガイド部１３は、二段目のニードルリフト時
に、自身の下流側半分がサック室８に残り、上流側半分
がサック室８から抜け出すことで、カット面１３ａとサ
ック室８の内周面との間に第２の噴孔１０に通じる燃料
通路を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ン等の内燃機関に高圧燃料を噴射する燃料噴射ノズルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】直接噴射式エンジンにおいて、燃料噴射
ノズルから噴射される燃料噴霧の形状及び噴射量は、エ
ンジンの運転状態及び噴射時期（噴射初期と後期）によ
って最適な状態がある。これを実現する従来技術とし
て、実開昭６３−５１１５４号公報がある。これは、図
２９に示す様に、ノズルボディ１００のシート面１１０
に開口する第１の噴孔１２０とサック室１３０の内周面
に開口する第２の噴孔１４０とを設け、ニードル１５０
のリフト量に応じて、噴射噴孔数を二段階に変更するこ
とにより、適切な噴射流量を実現している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の従来
技術では、閉弁後においても、サック室１３０に開口す
る第２の噴孔１４０が開いているため、サック室１３０
に溜まっている燃料が第２の噴孔１４０から噴出するこ
とがある。この場合、エンジンの燃焼室内に噴出された
燃料が未燃焼ガスとなり、排出ガス中のＨＣ（有害物
質）が増加するという問題が生じる。本発明は、上記事
情に基づいて成されたもので、その目的は、ニードルの
リフト量に応じて噴射噴孔数を段階的に変更する燃料噴
射ノズルにおいて、閉弁後の燃料噴出を防止することに
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】（請求項１の手段）ノズ
ルボディは、ガイド孔の下流側端部に円錐状のシート面
が形成され、更にシート面の下流にサック室が設けら
れ、シート面に開口する第１の噴孔とサック室の内周面
に開口する第２の噴孔とを有している。ニードルは、閉
弁時に第１の噴孔より上流側のシート面に着座するシー
ト部と、このシート部より下流に設けられてサック室に
摺動自在に嵌合する小径軸部とを有している。その小径
軸部は、閉弁時にサック室に嵌合して、自身の外周面に
よって第２の噴孔を塞ぎ、一段目のニードルリフトの
後、二段目のニードルリフトでサック室から抜け出す遮
断部と、この遮断部の下流側に連続して設けられ、外周
面をカットした切欠き面が周方向に複数箇所形成された
ガイド部とが設けられ、そのガイド部は、二段目のニー
ドルリフトで、自身の下流側をサック室に残して上流側
のみサック室から抜け出し、切欠き面とサック室の内周
面との間に第２の噴孔に通じる燃料通路を形成する。

【０００５】本発明によれば、閉弁時にニードルの小径
軸部に設けられた遮断部がサック室に嵌合して、その遮
断部の外周面が第２の噴孔を塞いでいるので、サック室
の燃料が第２の噴孔から噴出することを防止できる。二
段目のニードルリフトでは、遮断部がサック室から抜け
出しても、ガイド部の下流側がサック室に残るため、ニ
ードルの傾きを防止でき、閉弁を確実に行うことができ
る。また、二段目のニードルリフトでは、ガイド部に形
成された切欠き面とサック室の内周面との間に燃料通路
が形成されるので、ガイド部の下流側がサック室に残っ
た状態でも、サック室へ燃料が供給され、第２の噴孔か
らも燃料噴射を行うことができる。

【０００６】（請求項２の手段）請求項１に記載した燃
料噴射ノズルにおいて、サック室の入口から第２の噴孔
の上端部までの距離をＬx とし、ガイド部の長さをＬf
とすると、以下の関係が成立する。 Ｌx ＞Ｌf この関係が成り立つと、二段目のニードルリフトでは、
ガイド部の下端が、必ず第２の噴孔の上端部より上方に
位置するため、ガイド部の外周面によって第２の噴孔が
覆われることを防止できる。

【０００７】（請求項３の手段）請求項１または２に記
載した燃料噴射ノズルにおいて、二段目のニードルリフ
ト時に、ガイド部の下端から第２の噴孔の上端部までの
距離をＨとし、ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士
の間に残っている外周面の幅をＷとすると、以下の関係
が成立する。Ｈ≧３×Ｗ

【０００８】二段目のニードルリフトでは、ガイド部の
切欠き面とサック室の内周面との間に形成される燃料通
路を通ってサック室に燃料が流れ込む。従って、ガイド
部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周
面（以下、ガイド面と呼ぶ）の直下では、上流からの流
れが無いため、流れが剥離し、結果的に第２の噴孔へ流
れ込む流量が低下する。これに対し、上記の関係が成り
立つ様に設計すれば、ガイド面の両側を流れた燃料がガ
イド面の下流で合流して第２の噴孔へ流れ込むことがで
きるので、流量の低下を防止できる。

【０００９】（請求項４の手段）請求項１〜３に記載し
た何れかの燃料噴射ノズルにおいて、ガイド部の周方向
に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド
面と呼び、このガイド面の下流に整流部を設けたことを
特徴とする。ガイド面の下流に整流部を設けることによ
り、ガイド面の両側を流れる燃料がガイド面の下流で合
流し、補って第２の噴孔へ流れ込むことができる。

【００１０】（請求項５の手段）請求項１または２に記
載した燃料噴射ノズルにおいて、ガイド部の周方向に隣
合う切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と
呼び、このガイド面は、自身の幅が下流側へ向かって次
第に小さくなる先細り形状に設けられている。この場
合、ガイド面自体に整流効果を持たせることができるの
で、ガイド面の両側を流れる燃料がガイド面の下流で合
流し、補って第２の噴孔へ流れ込むことができる。

【００１１】（請求項６の手段）請求項１〜５に記載し
た何れかの燃料噴射ノズルにおいて、第２の噴孔は、サ
ック室の周方向に複数設けられ、ガイド部の周方向にガ
イド面が複数箇所設けられている時に、１箇所のガイド
面が１個の第２の噴孔と周方向の位置が重なった場合、
残りのガイド面が残りの第２の噴孔とそれぞれ周方向の
位置が異なることを特徴とする。この構成によれば、ノ
ズルボディの内部でニードルが回転しても、ガイド面と
第２の噴孔とが２箇所以上で重なることがないので、ガ
イド面により第２の噴孔へ流れ込む燃料の流れが阻害さ
れることが少なくなり、複数の第２の噴孔への流れを均
一化できる。

【００１２】（請求項７の手段）ノズルボディは、ガイ
ド孔の下流側端部に円錐状のシート面が形成され、更に
シート面の下流にサック室が設けられ、シート面に開口
する第１の噴孔とサック室の内周面に開口する第２の噴
孔とを有している。ニードルは、閉弁時に第１の噴孔よ
り上流側のシート面に着座するシート部と、このシート
部より下流に設けられて前記サック室に摺動自在に嵌合
する小径軸部とを有し、この小径軸部は、閉弁時に自身
の外周面によって第２の噴孔を塞ぐ遮断部と、閉弁時か
ら二段目のニードルリフトまでサック室に嵌合してニー
ドルの傾きを防止するガイド部とを有している。

【００１３】本発明によれば、小径軸部に設けられた遮
断部が閉弁時に第２の噴孔を塞ぐので、サック室の燃料
が閉弁後に第２の噴孔から噴出することを防止できる。
また、二段目のニードルリフトにおいて、小径軸部に設
けられたガイド部がサック室に嵌合しているので、ニー
ドルの傾きを防止でき、閉弁時のニードルの動作を確実
に行うことができる。

【００１４】（請求項８の手段）請求項７に記載した燃
料噴射ノズルにおいて、小径軸部は、遮断部の下流側に
ガイド部を有し、且つ遮断部とガイド部との間に両者よ
り外径の小さい小径部が設けられ、二段目のニードルリ
フト時に遮断部がサック室から抜け出すことにより、小
径部の外周に第２の噴孔に高圧燃料を導く燃料通路を確
保することができる。また、遮断部の下流側にガイド部
を有しているので、二段目のニードルリフト時に遮断部
がサック室から抜け出しても、ガイド部がサック室に残
ることでニードルの傾きを防止できる。

【００１５】（請求項９の手段）請求項８に記載した燃
料噴射ノズルにおいて、小径軸部は、閉弁時にガイド部
の下流側に形成されるサック室の容積部と小径部の外周
に形成される容積部とを連通する連通路を有している。
この構成によれば、ニードルが閉弁する時に、ガイド部
の下流側に形成されるサック室の容積部から連通路を通
じて小径部の外周に形成される容積部へ圧力（燃料）を
逃がすことができるので、サック室の圧力上昇を防止で
きる。

【００１６】（請求項１０の手段）請求項９に記載した
燃料噴射ノズルにおいて、連通路は、ガイド部の外周面
をカットして切欠き面を形成し、その切欠き面とサック
室の内周面との間に生じる隙間によって形成される。

【００１７】（請求項１１の手段）請求項８に記載した
燃料噴射ノズルにおいて、小径軸部は、閉弁時にガイド
部の下流側に形成されるサック室の容積部と遮断部より
上流側でニードルの外周に形成される容積部とを連通す
る連通路を有し、この連通路が小径軸部の内部を通って
設けられている。この構成によれば、ニードルが閉弁す
る時に、ガイド部の下流側に形成されるサック室の容積
部から連通路を通じてニードルの外周に形成される容積
部へ圧力（燃料）を逃がすことができるので、サック室
の圧力上昇を防止できる。

【００１８】（請求項１２の手段）請求項７に記載した
燃料噴射ノズルにおいて、小径軸部は、遮断部とガイド
部とを兼用する円柱部を有している。この円柱部は、ニ
ードルの閉弁時に第２の噴孔を閉じる遮断部として機能
し、二段目のニードルリフト時に、サック室に嵌合して
ニードルの傾きを防止するガイド部として機能する。

【００１９】（請求項１３の手段）請求項１２に記載し
た燃料噴射ノズルにおいて、小径軸部は、閉弁時に円柱
部の下流側に形成されるサック室の容積部と円柱部の上
流側に形成される容積部とを連通する連通路を有し、二
段目のニードルリフト時に、連通路を介して円柱部の上
流側から第２の噴孔へ高圧燃料を導くことを特徴とす
る。

【００２０】この構成によれば、二段目のニードルリフ
ト時に円柱部（ガイド部）がサック室に残っていても、
この円柱部の上流側から連通路を通じて第２の噴孔へ高
圧燃料を導くことができる。また、ニードルが閉弁する
時に、円柱部の下流側に形成されるサック室の容積部か
ら連通路を通じて円柱部の上流側に形成される容積部へ
圧力（燃料）を逃がすことができるので、サック室の圧
力上昇を防止できる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の燃料噴射ノズルを
図面に基づいて説明する。 （第１実施例）図１（ａ）はノズル先端部の断面図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。本実施例の燃料噴射ノズ
ル１は、図２に示す様に、ノズルボディ２とニードル３
から構成され、開弁圧（第１開弁圧と第２開弁圧）を設
定するノズルホルダ（図示しない）に組付けられてい
る。

【００２２】ノズルボディ２は、ニードル３を摺動自在
に嵌挿するガイド孔４、このガイド孔４の途中に設けら
れた燃料溜室５、この燃料溜室５に通じる燃料供給路
６、ガイド孔４の下流側端部に設けられた円錐状のシー
ト面７、このシート面７の下流端から連続して形成され
たサック室８（図１参照）、及び高圧燃料を噴射するた
めの噴孔９、１０等が形成されている。噴孔は、シート
面７に開口する第１の噴孔９と、サック室８の内周面に
開口する第２の噴孔１０とから成り、それぞれ複数個ず
つ周方向に等間隔に設けられている。

【００２３】ニードル３は、自身の上部（摺動部３ａ）
がガイド孔４に数μｍのクリアランスで挿通され、燃料
噴射時にガイド孔４を二段階にリフトする。ニードル３
の下端部には、図１（ａ）に示す様に、閉弁時に第１の
噴孔９より上流側のシート面７に着座するシート部１１
と、このシート部１１より下流に設けられてサック室８
に摺動自在に嵌合する小径軸部（下述する）とが設けら
れている。この小径軸部には、以下に説明する遮断部１
２とガイド部１３とが設けられている。

【００２４】遮断部１２は、円柱形を有し、閉弁時に自
身の外周面によって第２の噴孔１０を塞いでおり、一段
目のニードルリフトで第２の噴孔１０を開いた後、二段
目のニードルリフト（図４参照）でサック室８から抜け
出す。ガイド部１３は、遮断部１２の下流側に連続して
設けられ、図１（ｂ）に示す様に、外周面を部分的に残
してカットしたカット面１３ａ（切欠き面）が周方向に
３箇所形成され、軸方向から見て略三角形状に設けられ
ている。以下、周方向に隣合うカット面１３ａ同士の間
に残された外周面をガイド面１３ｂと呼ぶ。また、ガイ
ド部１３の下流側には、３箇所のカット面１３ａで構成
される三角形に略内接する大きさの先端軸部１４が設け
られている。

【００２５】このガイド部１３は、遮断部１２がサック
室８から抜け出す二段目のニードルリフト時に、自身の
下流側半分がサック室８に残り、上流側半分がサック室
８から抜け出すことで、カット面１３ａとサック室８の
内周面との間に第２の噴孔１０に通じる燃料通路１５を
形成することができる（図４参照）。但し、二段目のニ
ードルリフト時に、サック室８に残ったガイド面１３ｂ
が第２の噴孔１０を塞ぐことがない様に、下記の寸法関
係が成立する様に設計されている。 Ｌx ＞Ｌf Ｌx ：サック室８の入口（シート面７とサック室８との
交点Ｂ）から第２の噴孔１０の上端部Ｃまでの距離、Ｌ
f ：ガイド部１３の長さ

【００２６】次に、燃料噴射ノズル１の作動及び効果を
説明する。図示しない燃料噴射ポンプより圧送された高
圧燃料が燃料供給路６を介してニードル３のガイド孔４
に供給され、その燃料圧力が第１開弁圧より大きくなる
と、ニードル３が押し上げられて、一段目のリフト位置
までリフトする。この一段目のニードルリフトにより、
ニードル３のシート部１１がノズルボディ２のシート面
７から離座すると、図３に矢印で示す様に、ガイド孔４
からシート面７に流れ込んだ高圧燃料がシート面７に開
口する第１の噴孔９から噴射される。

【００２７】この時、遮断部１２がサック室８内に残
り、サック室８の内周面と遮断部１２の外周面との間で
燃料がシールされるため、第２の噴孔１０から燃料が噴
射されることはない。この一段目のニードルリフトで
は、噴孔面積が全体（第１の噴孔９と第２の噴孔１０と
の合計）に対して小さくなるため、小噴孔径により高圧
で噴射することができる。その結果、噴霧の微粒化を促
進でき、空気との混合が良好に行われるため、燃焼が改
善される。

【００２８】更に、ガイド孔４の燃料圧力が上昇して第
２開弁圧より大きくなると、ニードル３が更に押し上げ
られて、二段目のリフト位置までリフトする。この二段
目のニードルリフトでは、図４に示す様に、ニードル３
の遮断部１２がサック室８から抜け出し、ガイド部１３
に形成されたカット面１３ａの上端Ｄが、シート面７と
サック室８との交点Ｂよりも上方へ移動する。これによ
り、カット面１３ａとサック室８の内周面との間に燃料
通路１５が形成されるため、この燃料通路１５を通って
サック室８に燃料が供給され、第２の噴孔１０からも燃
料が噴射される。

【００２９】この時、遮断部１２がサック室８から抜け
出しても、ガイド部１３の下流側半分がサック室８に残
るため、３箇所のガイド面１３ｂがサック室８の内周面
に支持されてニードル３の傾きが防止される。この二段
目のニードルリフトでは、噴孔面積が大きくなり、適切
な噴射率を実現できる。その後、燃料噴射ポンプの燃料
圧送が終わりに近づくと、ガイド孔４内の燃料圧力が低
下するため、それまでリフトしていたニードル３が下方
へ付勢され、シート部１１がシート面７に着座して燃料
噴射が終了する。

【００３０】（第１実施例の効果）本実施例の燃料噴射
ノズル１は、閉弁時にニードル３の小径軸部がサック室
８に嵌合して、遮断部１２の外周面によって第２の噴孔
１０の開口部が塞がれている。その結果、サック室８に
溜まっている燃料が第２の噴孔１０から噴出されること
を防止できるので、未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ
（有害物質）を低減できる。

【００３１】また、二段目のニードルリフトでは、遮断
部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３の
下流側半分がサック室８に残り、３箇所のガイド面１３
ｂがサック室８の内周面に支持されるため、ニードル３
の傾きを防止できる。その結果、閉弁時のニードルの動
作を確実に行うことができる。更に、ガイド部１３は、
上述の寸法関係（Ｌx ＞Ｌf ）が成立することにより、
二段目のニードルリフト時に、ガイド面１３ｂの下端Ｅ
が第２の噴孔１０の上端部より上方に位置している（図
４参照）。これにより、仮にガイド面１３ｂが第２の噴
孔１０と周方向の位置が重なっても、ガイド面１３ｂが
第２の噴孔１０を覆うことはなく、第２の噴孔１０から
確実に燃料噴射を行うことができる。

【００３２】（第２実施例）本実施例は、第２の噴孔１
０の数に応じてガイド面１３ｂの数を規定する一例であ
る。ニードル３は、ノズルボディ２の内部で回転規制さ
れていないため、使用中に回転位置が変化する。この
時、ガイド部１３のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０の
直上に位置する（つまり、ガイド面１３ｂと第２の噴孔
１０の周方向位置が重なる）と、ガイド面１３ｂによっ
て燃料の流れが阻害され、第２の噴孔１０へ流れ込む燃
料流量が低下する可能性がある。

【００３３】ここで、第２の噴孔１０の総数をＮ、直上
にガイド面１３ｂが位置する第２の噴孔１０の数をｎと
し、ｎをパラメータとして、ｎ＝０の時の流量に対する
流量比を測定すると、図５に示す様に、ｎが増える（ｎ
／Ｎが大きくなる）程、流量低下が大きくなることが分
かる。この測定結果では、許容される流量（噴射量）の
バラツキから考えると、ｎ／Ｎ≦０．２が望ましいと言
える。この条件を満足するためには、２箇所以上のガイ
ド面１３ｂが同時に第２の噴孔１０の直上に位置しない
様に、第２の噴孔１０とガイド面１３ｂの数を規定する
必要がある。言い換えると、１箇所のガイド面１３ｂが
１個の第２の噴孔１０の直上に位置する時に、残りのガ
イド面１３ｂが残りの第２の噴孔１０とそれぞれ周方向
の位置が異なる様な関係が望ましい。

【００３４】以下に、上記関係を満足する幾つかの例を
示す。 ａ）第２の噴孔１０の数が５個の場合（図６〜図８参
照）。 ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図６参照）と４箇所の
場合（図７参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが
第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残りのガ
イド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないため、ガ
イド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は小さい
と言える。ガイド面１３ｂが５箇所の場合（図８参照）
は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と
周方向の位置が重なると、必然的に残り４箇所のガイド
面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイ
ド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が大きくな
り、好ましい実施例とは言えない。

【００３５】ｂ）第２の噴孔１０の数が６個の場合（図
９〜図１１参照）。 ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図９参照）は、何れか
１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位
置が重なると、必然的に残り２箇所のガイド面１３ｂも
第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイド面１３ｂ
により燃料の流れを阻害する影響が大きくなり、好まし
い実施例とは言えない。ガイド面１３ｂが４箇所の場合
（図１０参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第
２の噴孔１０と周方向の位置が重なると、１８０度反対
側のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまう
ため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響
が大きくなり、好ましい実施例とは言えない。ガイド面
１３ｂが５箇所の場合（図１１参照）は、何れか１箇所
のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重
なっても、残りのガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と
重ならないため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻
害する影響は小さいと言える。

【００３６】ｃ）第２の噴孔１０の数が７個の場合（図
１２〜図１４参照）。 ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図１２参照）、４箇所
の場合（図１３参照）、及び５箇所の場合（図１４参
照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１
０と周方向の位置が重なっても、残りのガイド面１３ｂ
は、第２の噴孔１０と重ならないため、ガイド面１３ｂ
により燃料の流れを阻害する影響は小さいと言える。

【００３７】ｄ）第２の噴孔１０の数が８個の場合（図
１５〜図１７参照）。 ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図１５参照）と５箇所
の場合（図１７参照）は、何れか１箇所のガイド面１３
ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残り
のガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないた
め、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は
小さいと言える。ガイド面１３ｂが４箇所の場合（図１
６参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴
孔１０と周方向の位置が重なると、必然的に残り３箇所
のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうた
め、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が
大きくなり、好ましい実施例とは言えない。

【００３８】（第３実施例）本実施例は、ガイド面１３
ｂの幅とガイド面１３ｂから第２の噴孔１０までの距離
との関係を規定した一例である。ガイド面１３ｂの直下
では、上流からの燃料の流れがないため、流れが剥離
し、結果的に第２の噴孔１０へ流れ込む流量が低下して
しまう。これに対し、ガイド面１３ｂから第２の噴孔１
０までの距離が大きくなると、第２の噴孔１０の流量低
下に与えるガイド面１３ｂの影響が小さくなる。従っ
て、図１８に示す様に、ガイド面１３ｂから第２の噴孔
１０までの距離Ｈが大きくなる程、第２の噴孔１０への
流量低下も抑えられることが分かる。

【００３９】そこで、図１９に示す様に、ガイド面１３
ｂの幅をＷ、ガイド面１３ｂの下端Ｅと第２の噴孔１０
の上端部Ｃとの距離をＨとした時に、図１８の結果に基
づいて下記の条件を満足する様に設計する。 Ｈ≧３×Ｗ これにより、第２の噴孔１０の上部にガイド面１３ｂが
位置する場合でも、ガイド面１３ｂの両側からの流れが
ガイド面１３ｂの下流で合流し、補って第２の噴孔１０
へ流れ込むため、流量の低下を抑制できる。

【００４０】（第４実施例）本実施例は、ガイド面１３
ｂの下流に整流部を設けた一例である。第３実施例に記
載した様に、ガイド面１３ｂの直下では、流れが剥離す
るため、第２の噴孔１０へ流れ込む流量が低下してしま
う。そこで、図２０に示す様に、ガイド面１３ｂの下流
に先細り形状の整流部１６を設けると、ガイド面１３ｂ
の両側からの流れがガイド面１３ｂの下流で合流し易く
なる。その結果、第２の噴孔１０の上部にガイド面１３
ｂが位置する場合でも、流量の低下を抑制できる。な
お、この実施例は、第３実施例に記載した条件（Ｈ≧３
×Ｗ）を付加しても良い。

【００４１】（第５実施例）本実施例は、ガイド面１３
ｂに整流効果を持たせた一例である。本実施例のガイド
面１３ｂは、図２１に示す様に、下流側へ向かって次第
に幅が小さくなる先細り形状を有している。この場合、
ガイド面１３ｂに整流効果を持たせることができるの
で、ガイド面１３ｂの直下で流れが剥離することが少な
くなる。その結果、ガイド面１３ｂの両側からの流れが
そのままガイド面１３ｂの下流で合流し、補って第２の
噴孔１０へ流れ込むので、第２の噴孔１０の上部にガイ
ド面１３ｂが位置する場合でも、流量の低下を抑制でき
る。

【００４２】（第６実施例）図２２はノズル先端部の断
面図である。第１実施例では、ガイド部１３の下側に先
端軸部１４（図１参照）を設けることで、閉弁時にサッ
ク室８に溜まる燃料を少なくしているが、本発明の燃料
噴射ノズルは、閉弁時に第２の噴孔１０が遮断部１２に
よって塞がれ、サック室８に溜まった燃料が第２の噴孔
１０から噴出することがないので、図２２に示す様に、
先端軸部１４を取り除いても良い。この形状でも、第１
実施例と同等の効果を得ることができる。また、以上の
実施例では、燃料自身の圧力によりニードルがリフトす
る形態の燃料噴射ノズルに本発明を適用したが、ソレノ
イド、圧電素子などを用いて、二ードルを直接的あるい
は間接的に駆動する燃料噴射弁に適用することもでき
る。

【００４３】（第７実施例）図２３はノズル先端部の断
面図である。本実施例の燃料噴射ノズルは、ニードル３
の下端部に設けられる小径軸部の形状が第１実施例と異
なり、遮断部１２とガイド部１３との間に両者より外径
を小さくした小径部１７が設けられ、且つ閉弁時にサッ
ク室８の燃料を第１の噴孔９から噴出させるための連通
路１８が設けられている。また、遮断部１２の上流側に
は括れ部１９が形成されている。

【００４４】遮断部１２は、第１実施例と同様に円柱形
を有し、閉弁時に自身の外周面によって第２の噴孔１０
を塞いでおり、一段目のニードルリフトで第２の噴孔１
０を開いた後、二段目のニードルリフトでサック室８か
ら抜け出す。ガイド部１３は、第１実施例と異なり、遮
断部１２と同一外径を有する円柱形（カット面を有して
いない）に設けられている。小径部１７は、二段目のニ
ードルリフトで遮断部１２がサック室８から抜け出すこ
とにより、小径部１７の外周に第２の噴孔１０に高圧燃
料を導く燃料通路を形成する。

【００４５】連通路１８は、図２３に示す様に、遮断部
１２の上流側に設けられる括れ部１９を径方向に貫通す
る横孔と、小径軸部の径方向中央部を図示上下方向に延
びて上端が横孔に連通し、下端が小径軸部の下端面に開
口する縦孔とで構成される。括れ部１９は、シート部１
１の下流側に形成される円錐面２０の下流端と遮断部１
２との間に形成され、閉弁時（図２３に示す状態）に、
円錐面２０とシート面７との隙間を介して第１の噴孔９
と連通している。

【００４６】上記の構成によれば、閉弁時に第２の噴孔
１０の開口部が遮断部１２の外周面によって塞がれるの
で、サック室８に溜まっている燃料が第２の噴孔１０か
ら噴出されることを防止でき、未燃焼ガスによる排出ガ
ス中のＨＣ（有害物質）を低減できる。一段目のニード
ルリフトでは、ニードル３のシート部１１がシート面７
から離れることで、シート面７に開口する第１の噴孔９
より高圧燃料が噴射される。二段目のニードルリフトで
は、遮断部１２がサック室８から抜け出すことで、高圧
燃料がシート面７上から小径部１７の外周に流れ込み、
そのまま第２の噴孔１０より噴射される。

【００４７】また、二段目のニードルリフトでは、遮断
部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３が
サック室８に残って嵌合しているので、ニードル３の傾
きを防止できる。更に、ガイド部１３の下流側に形成さ
れるサック室８の容積部８ａと括れ部１９の外周に形成
される容積部８ｂとが連通路１８を介して連通している
ので、ニードル３の閉弁時にサック室８の燃料（圧力）
を括れ部１９の外周に形成される容積部８ｂへ逃がすこ
とができ、サック室８の圧力上昇を抑制できる。

【００４８】（第８実施例）図２４はノズル先端部の断
面図である。本実施例の燃料噴射ノズルは、第７実施例
と同様に、ニードル３の小径軸部に遮断部１２とガイド
部１３、及び小径部１７が設けられ、且つガイド部１３
にカット面１３ａが形成されている。ここでは、第７実
施例と異なるガイド部１３の構成について説明する。ガ
イド部１３は、第１実施例と同様に、外周面を部分的に
残してカットしたカット面１３ａ（切欠き面）が周方向
に複数箇所形成され、そのカット面１３ａ同士の間に残
された外周面がサック室８の内周面に摺接している。

【００４９】また、カット面１３ａとサック室８の内周
面との間に形成される隙間は、ニードル３の閉弁時にガ
イド部１３の下流側に形成されるサック室８の容積部８
ａと小径部１７の外周に形成される容積部８ｃとを連通
する連通路（図示しない）を形成している。この構成に
よれば、閉弁時は遮断部１２の外周面が第２の噴孔１０
の開口面を塞いでいるので、サック室８に溜まっている
燃料が第２の噴孔１０から噴出されることを防止でき、
未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減
できる。

【００５０】一段目のニードルリフトでは、ニードル３
のシート部１１がシート面７から離れることで、シート
面７に開口する第１の噴孔９より高圧燃料が噴射され
る。二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック
室８から抜け出すことで、高圧燃料がシート面７上から
小径部１７の外周に流れ込み、そのまま第２の噴孔１０
より噴射される。

【００５１】また、二段目のニードルリフトでは、遮断
部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３が
サック室８に残って嵌合しているので、ニードル３の傾
きを防止できる。更に、ガイド部１３の下流側に形成さ
れるサック室８の容積部８ａと小径部１７の外周に形成
される容積部８ｃとが連通路を介して連通しているの
で、ニードル３の閉弁時にサック室８の燃料（圧力）を
小径部１７の外周に形成される容積部８ｃへ逃がすこと
ができ、サック室８の圧力上昇を抑制できる。

【００５２】（第９実施例）図２５はノズル先端部の断
面図である。本実施例の燃料噴射ノズルは、ニードル３
の小径軸部に遮断部とガイド部とを兼用する円柱部２１
を設けた場合の一例である。円柱部２１は、閉弁時に遮
断部として第２の噴孔１０の開口面を塞ぎ、二段目のニ
ードルリフトでは、ガイド部としてサック室８に残るこ
とで、ニードル３の傾きを防止することができる。

【００５３】また、小径軸部には、円柱部２１の上流側
に外周面を部分的に残してカットしたカット面１３ａが
周方向に複数箇所形成され、そのカット面１３ａの上流
側には、閉弁時にサック室８に嵌合する第２円柱部２２
が設けられている。更に、小径軸部の内部には、一端が
小径軸部の下端面に開口し、他端がカット面１３ａに開
口する連通路２３が設けられている。この構成によれ
ば、閉弁時は円柱部２１の外周面が第２の噴孔１０の開
口面を塞いでいるので、サック室８に溜まっている燃料
が第２の噴孔１０から噴出されることを防止でき、未燃
焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減でき
る。

【００５４】一段目のニードルリフトでは、ニードル３
のシート部１１がシート面７から離れることで、シート
面７に開口する第１の噴孔９より高圧燃料が噴射され
る。この時点では、第２円柱部２２がサック室８に嵌合
しているので、サック室８に高圧燃料が流れ込むことは
ない。二段目のニードルリフトでは、第２円柱部２２が
サック室８から抜け出て、カット面１３ａの上端がサッ
ク室８の入口（シート面７とサック室８との交点Ｂ）よ
り上方へ移動する。これにより、カット面１３ａとサッ
ク室８の内周面との間に隙間が生じ、この隙間へ流れ込
んだ高圧燃料が連通路２３を通って円柱部２１より下流
側のサック室８（容積部８ａ）に供給され、第２の噴孔
１０より噴射される。

【００５５】また、二段目のニードルリフトでは、ガイ
ド部としての円柱部２１がサック室８に残って嵌合して
いるので、ニードル３の傾きを防止できる。更に、円柱
部２１の下流側に形成されるサック室８の容積部８ａと
カット面１３ａの外側に形成される容積部８ｄとが連通
路２３を介して連通しているので、ニードル３の閉弁時
にサック室８の燃料（圧力）をカット面１３ａの外側に
形成される容積部８ｄへ逃がすことができ、サック室８
の圧力上昇を抑制できる。

【００５６】更に、本実施例の構成によれば、円柱部２
１が遮断部とガイド部とを兼用しているので、第２の噴
孔１０をサック室８の下流側（図２５の下方）に設ける
ことができ、第１の噴孔９と第２の噴孔１０との噴孔間
距離を大きく設定することが可能である。また、閉弁時
に円柱部２１の外周面が第２の噴孔１０の開口面を塞い
でいるが、その円柱部２１より上流側に設けられる第２
円柱部２２がサック室８の入口に嵌合しているので、サ
ック室８の入口角部が摩耗した場合でも、サック室８へ
燃料が流入することを防止できる。その結果、閉弁時に
第２の噴孔１０から燃料がリークすることを防止でき
る。

【００５７】（第１０実施例）図２６はノズル先端部の
断面図である。本実施例の燃料噴射ノズルは、第９実施
例で説明した円柱部２１と第２円柱部２２との間に、両
者より外径を小さくした小径部１７を設け、且つ閉弁時
にサック室８の燃料を小径部１７の外周に形成される容
積部８ｄに導くための連通路２３を設けた一例である。
すなわち、第９実施例に記載したカット面１３ａの代わ
りに小径部１７を設けたもので、第９実施例と同様の効
果を得ることができる。

【００５８】（第１１実施例）図２７は第１の噴孔９と
第２の噴孔１０の展開図である。上述の各実施例におい
て、噴霧の分散を促進するためには、第１の噴孔９と第
２の噴孔１０とが軸線方向に並ばない様に設けることが
望ましい。例えば図２７に示す様に、周方向に隣合う第
１の噴孔９同士のほぼ中間位置に第２の噴孔１０が配置
される様に、両噴孔９、１０の周方向位置をずらすこと
が良い。これにより、図２８に示す様に、第１の噴孔９
から噴射される噴霧と第２の噴孔１０から噴射される噴
霧とを分散できるので、より良好な燃焼が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はノズル先端部の断面図、（ｂ）はＡ−
Ａ断面図である。

【図２】燃料噴射ノズルの全体断面図である。

【図３】一段目リフトの状態を示すノズル先端部の断面
図である。

【図４】二段目リフトの状態を示すノズル先端部の断面
図である。

【図５】直上にガイド面が位置する噴孔数に対する流量
変化を示すグラフである。

【図６】第２の噴孔（５個）とガイド面（３箇所）との
位置関係を示す展開図である。

【図７】第２の噴孔（５個）とガイド面（４箇所）との
位置関係を示す展開図である。

【図８】第２の噴孔（５個）とガイド面（５箇所）との
位置関係を示す展開図である。

【図９】第２の噴孔（６個）とガイド面（３箇所）との
位置関係を示す展開図である。

【図１０】第２の噴孔（６個）とガイド面（４箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１１】第２の噴孔（６個）とガイド面（５箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１２】第２の噴孔（７個）とガイド面（３箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１３】第２の噴孔（７個）とガイド面（４箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１４】第２の噴孔（７個）とガイド面（５箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１５】第２の噴孔（８個）とガイド面（３箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１６】第２の噴孔（８個）とガイド面（４箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１７】第２の噴孔（８個）とガイド面（５箇所）と
の位置関係を示す展開図である。

【図１８】ガイド面から第２の噴孔までの距離による流
量変化を示すグラフである。

【図１９】ガイド面の幅とガイド面から第２の噴孔まで
の距離との関係を説明する展開図である。

【図２０】ガイド面の下流に整流部を設けた実施例を示
す図面である。

【図２１】ガイド面に整流効果を持たせた実施例を示す
図面である。

【図２２】ノズル先端部の断面図である（第６実施
例）。

【図２３】ノズル先端部の断面図である（第７実施
例）。

【図２４】ノズル先端部の断面図である（第８実施
例）。

【図２５】ノズル先端部の断面図である（第９実施
例）。

【図２６】ノズル先端部の断面図である（第１０実施
例）。

【図２７】第１の噴孔と第２の噴孔の展開図である（第
１１実施例）。

【図２８】噴霧分配図である（第１１実施例）。

【図２９】ノズル先端部の断面図である（従来技術）。

【符号の説明】

１ 燃料噴射ノズル ２ ノズルボディ ３ ニードル ４ ガイド孔 ７ シート面 ８ サック室 ８ａ サック室の容積部 ８ｂ 括れ部の外周に形成される容積部（ニードルの外
周に形成される容積部） ８ｃ 小径部の外周に形成される容積部 ８ｄ カット面の外側に形成される容積部（円柱部の上
流側に形成される容積部） ９ 第１の噴孔 １０ 第２の噴孔 １１ シート部 １２ 遮断部 １３ ガイド部 １３ａ カット面（切欠き面） １３ｂ ガイド面（切欠き面同士の間に残っている外周
面） １５ 燃料通路 １６ 整流部 １７ 小径部 １８ 連通路（第７実施例） ２１ 円柱部 ２３ 連通路（第９実施例）

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のガイド孔を有するノズルボディと、 前記ガイド孔に摺動自在に嵌挿され、燃料噴射時に前記
   ガイド孔を二段階にリフトするニードルとを備えた燃料
   噴射ノズルであって、 前記ノズルボディは、前記ガイド孔の下流側端部に円錐
   状のシート面が形成され、更にシート面の下流にサック
   室が設けられ、前記シート面に開口する第１の噴孔と前
   記サック室の内周面に開口する第２の噴孔とを有し、 前記ニードルは、閉弁時に前記第１の噴孔より上流側の
   前記シート面に着座するシート部と、このシート部より
   下流に設けられて前記サック室に摺動自在に嵌合する小
   径軸部とを有し、 この小径軸部は、閉弁時に前記サック室に嵌合して、自
   身の外周面によって前記第２の噴孔を塞ぎ、一段目のニ
   ードルリフトの後、二段目のニードルリフトで前記サッ
   ク室から抜け出す遮断部と、 この遮断部の下流側に連続して設けられ、外周面をカッ
   トした切欠き面が周方向に複数箇所形成されたガイド部
   とが設けられ、そのガイド部は、二段目のニードルリフ
   トで、自身の下流側を前記サック室に残して上流側のみ
   前記サック室から抜け出し、前記切欠き面と前記サック
   室の内周面との間に前記第２の噴孔に通じる燃料通路を
   形成することを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】請求項１に記載した燃料噴射ノズルにおい
   て、 前記サック室の入口から前記第２の噴孔の上端部までの
   距離をＬx とし、前記ガイド部の長さをＬf とすると、 Ｌx ＞Ｌf 上記の関係が成立することを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載した燃料噴射ノズ
   ルにおいて、 前記二段目のニードルリフト時に、前記ガイド部の下端
   から前記第２の噴孔の上端部までの距離をＨとし、前記
   ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に残っ
   ている外周面の幅をＷとすると、 Ｈ≧３×Ｗ 上記の関係が成立することを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。
4. 【請求項４】請求項１〜３に記載した何れかの燃料噴射
   ノズルにおいて、 前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に
   残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面の下
   流に整流部を設けたことを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. 【請求項５】請求項１または２に記載した燃料噴射ノズ
   ルにおいて、 前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に
   残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面は、
   自身の幅が下流側へ向かって次第に小さくなる先細り形
   状に設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
6. 【請求項６】請求項１〜５に記載した何れかの燃料噴射
   ノズルにおいて、 前記第２の噴孔は、前記サック室の周方向に複数設けら
   れ、 前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に
   残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面が前
   記ガイド部の周方向に複数箇所設けられている時に、１
   箇所の前記ガイド面が１個の前記第２の噴孔と周方向の
   位置が重なった場合、残りの前記ガイド面が残りの前記
   第２の噴孔とそれぞれ周方向の位置が異なることを特徴
   とする燃料噴射ノズル。
7. 【請求項７】筒状のガイド孔を有するノズルボディと、 前記ガイド孔に摺動自在に嵌挿され、燃料噴射時に前記
   ガイド孔を二段階にリフトするニードルとを備えた燃料
   噴射ノズルであって、 前記ノズルボディは、前記ガイド孔の下流側端部に円錐
   状のシート面が形成され、更にシート面の下流にサック
   室が設けられ、前記シート面に開口する第１の噴孔と前
   記サック室の内周面に開口する第２の噴孔とを有し、 前記ニードルは、閉弁時に前記第１の噴孔より上流側の
   前記シート面に着座するシート部と、このシート部より
   下流に設けられて前記サック室に摺動自在に嵌合する小
   径軸部とを有し、 この小径軸部は、閉弁時に自身の外周面によって前記第
   ２の噴孔を塞ぐ遮断部と、閉弁時から二段目のニードル
   リフトまで前記サック室に嵌合して前記ニードルの傾き
   を防止するガイド部とを有していることを特徴とする燃
   料噴射ノズル。
8. 【請求項８】請求項７に記載した燃料噴射ノズルにおい
   て、 前記小径軸部は、前記遮断部の下流側に前記ガイド部を
   有し、且つ前記遮断部と前記ガイド部との間に両者より
   外径の小さい小径部が設けられ、二段目のニードルリフ
   ト時に前記遮断部が前記サック室から抜け出すことによ
   り、前記小径部の外周に前記第２の噴孔に高圧燃料を導
   く燃料通路を確保することを特徴とする燃料噴射ノズ
   ル。
9. 【請求項９】請求項８に記載した燃料噴射ノズルにおい
   て、 前記小径軸部は、閉弁時に前記ガイド部の下流側に形成
   される前記サック室の容積部と前記小径部の外周に形成
   される容積部とを連通する連通路を有していることを特
   徴とする燃料噴射ノズル。
10. 【請求項１０】請求項９に記載した燃料噴射ノズルにお
    いて、 前記連通路は、前記ガイド部の外周面をカットして切欠
    き面を形成し、その切欠き面と前記サック室の内周面と
    の間に生じる隙間によって形成されることを特徴とする
    燃料噴射ノズル。
11. 【請求項１１】請求項８に記載した燃料噴射ノズルにお
    いて、 前記小径軸部は、閉弁時に前記ガイド部の下流側に形成
    される前記サック室の容積部と前記遮断部より上流側で
    前記ニードルの外周に形成される容積部とを連通する連
    通路を有し、この連通路が前記小径軸部の内部を通って
    設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
12. 【請求項１２】請求項７に記載した燃料噴射ノズルにお
    いて、 前記小径軸部は、前記遮断部と前記ガイド部とを兼用す
    る円柱部を有していることを特徴とする燃料噴射ノズ
    ル。
13. 【請求項１３】請求項１２に記載した燃料噴射ノズルに
    おいて、 前記小径軸部は、閉弁時に前記円柱部の下流側に形成さ
    れる前記サック室の容積部と前記円柱部の上流側に形成
    される容積部とを連通する連通路を有し、二段目のニー
    ドルリフト時に、前記連通路を介して前記円柱部の上流
    側から前記第２の噴孔へ高圧燃料を導くことを特徴とす
    る燃料噴射ノズル。