JP2002227749A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、エンジンの運転状態に最も好適な噴
霧特性が作り出せる燃料噴射ノズルを提供する。 【解決手段】本発明の燃料噴射ノズルは、噴孔にテーパ
噴孔１８ａとストレート噴孔１８ｂを用い、針弁６先端
部とサック部５の内面側との間に、針弁６にスライド自
在に収まる回動自在なロータリバルブ２１を設け、この
ロータリバルブ２１の外周面に針弁６先端側と噴孔入口
とをむすぶ軸心方向の通路２３を形成してテーパ噴孔１
８ａとストレート噴孔１８ｂとを切換えるようにし、こ
の通路２３の出口に、噴孔入口に流入する燃料に噴孔の
周方向沿いに旋回させる渦巻室２４を形成して、渦巻室
２４とテーパ噴孔１８ａ、渦巻室２４とストレート噴孔
１８ｂとの組み合わせで、噴霧特性に優れる燃料の噴霧
が行われるようにした。

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
ンや筒内噴射式ガソリンエンジンなどに用いられ、噴霧
特性を使用条件に応じて可変可能とした燃料噴射ノズル
に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載される直噴式のディーゼルエ
ンジンでは、燃料噴射ノズルを用いて、直接、燃料を燃
焼室内に噴射することが行われている。

【０００３】燃料噴射ノズルは、通常、先端部に噴孔を
有し、内部に噴孔を開閉させる針弁（ニードルバルブ）
を摺動自在に収めたノズルボディが採用され、開弁にし
たがい燃料を噴孔から燃焼室内へ噴射する構造となって
いる。

【０００４】しかし、同ノズルは、画一的なので、エン
ジンの運転状態に応じて、噴霧特性が変えられない。

【０００５】そこで、近時、燃料噴射ノズルの噴孔の数
や、燃焼室に対する燃料噴射方向が検討され、燃料の噴
射状態や噴射機関を調整することにより、自発的な燃焼
の促進、エンジンの出力・燃費の向上、燃焼騒音の低減
やＮＯxなどの排出を低減可能とすることが検討されて
いる。

【０００６】例えば燃料噴霧量を無段階に変化する技術
の一例として、「長谷川敏行、他５名、自動車技術会学
術講演会前刷集Ｎo.６８−９９（１９９９）ｐ．１」が
ある。

【０００７】これは、ロータリバルブ方式の可変噴孔ノ
ズル、具体的にはロータリバルブの先端部に穿設された
燃料流路断面とノズルボディに穿設された噴孔断面の重
なり度合いを変えるノズル構造を用いて、噴孔開度を可
変可能とし、種々のノズル噴射特性（燃料流量―燃料圧
力特性）が得られるようにした技術である。

【０００８】このノズルにおいては、噴孔開度を小さく
すると、噴霧角度が大きくなることが観測されている。
これは、ロータリバルブの先端部に穿設された燃料流路
断面とノズルボディに穿設された噴孔断面の重なりに非
対称が生じ、噴孔内で燃料が旋回流を発生しているため
であろうと推論されている。すなわち、噴霧形態がフル
コーン状態から、ホロコーン状態に変化していると推論
されている。通常、このような噴霧形態が得られた場合
は、噴霧粒径も小さくなり、燃料と空気との混合も促進
されるので、未燃分（Ｔ−ＨＣ）や煤（スモーク）の減
少が期待される。

【０００９】しかるに、噴霧粒径の測定結果では、噴孔
断面を固定したモデルでの測定結果とさほど変化は無
く、測定された燃焼特性においても未燃分（Ｔ−ＴＣ）
や煤（スモーク）の発生に改善の効果は認められなかっ
たとしている。

【００１０】本報告においては、この原因を噴霧粒径と
は関係なく、噴霧形状や噴霧流の分布の変化であろうと
推論し、むしろ、噴孔内の旋回流の発生を噴霧特性に及
ぼす弊害要因とみなしている。

【００１１】しかし、やはり未燃分（Ｔ−ＴＣ）や煤
（スモーク）の減少に最も大きく影響するのは噴霧粒径
であり、この噴霧角度が大きくなった状態で噴霧粒径を
もっと小さくできれば、未燃分（Ｔ−ＴＣ）や煤（スモ
ーク）を共にもっと発生しにくことが期待できる。

【００１２】また、特開平１０−１４１１７９号におい
ては、針弁の先端にロータリバルブを設け、燃料圧力の
高低による針弁の開閉（自動弁方式）を行えることを前
提として、ロータリバルブの先端部に大小２種の燃料通
路を設け、該燃料通路をノズルボディに穿設された噴孔
位置に一致させる２種の組み合わせを利用し、同じ燃料
圧力に対して異なる２種の噴霧特性が得られる技術が提
案されている。

【００１３】この技術は、２種の噴霧特性をパイロット
噴霧と本噴霧として使い分けることにより、エンジンの
負荷と回転数に即した噴射圧力、噴射機関、噴射量とな
る設定が可能となる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、いずれの技
術も、エンジンの低負荷時には、なお燃料の噴霧粒径が
大きく、未燃分（Ｔ−ＴＣ）や煤（スモーク）の発生に
対して十分に対応できるものではなく、エンジンの運転
状態に適した噴霧特性の確保には十分ではなかった。

【００１５】本発明は上記事情に着目してなされたもの
で、その目的とするところは、エンジンの運転状態に最
も好適な噴霧特性が作り出せる燃料噴射ノズルを提供す
ることにある。

【００１６】

【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に記載の燃料噴射ノズルは、先端部に円錐形
状の第１噴孔と円筒状の第２噴孔がそれぞれ形成され、
内部に前記噴孔を開閉する針弁を有し、該針弁の開弁に
したがい燃料を前記噴孔へ導くノズルボディと、針弁に
設けられ、噴孔へ流入する燃料を当該噴孔の周方向に旋
回させる旋回流発生手段と、旋回した燃料を前記第１噴
孔および前記第２噴孔からのいずれかから噴射させる噴
孔切換手段とを有して構成した。

【００１７】この燃料噴射ノズルによると、第２噴孔を
選択してから針弁を開弁させる。

【００１８】すると、燃料は、通路から当該噴孔へ流入
される際、噴孔の周方向回りに旋回する（旋回流）。そ
して、この旋回力を保ったまま、円筒状の第２噴孔内を
流れ外部へ噴射される。

【００１９】これにより、燃料は、ホローコーン型の噴
霧形状を描いて小さい噴霧粒径で噴霧される。

【００２０】また第１噴孔を選択してから針弁を開弁さ
せる。

【００２１】すると、燃料は、通路から当該噴孔へ流入
される際、噴孔の周方向回りに旋回する（旋回流）。そ
して、この旋回力を保ったまま、円錐状の第１噴孔内を
流れ外部へ噴射される。

【００２２】このとき、第１噴孔は、出口に向かうにし
たがい先細となる形状をなしているから、燃料の流れが
噴孔出口にいくほど旋回速度が増す。

【００２３】これにより、燃料は、円筒状の第２噴孔の
ときより、強いホロコーン型の噴霧形状で、さらには噴
霧粒径が小さくなった状態で噴霧される。

【００２４】いずれの燃料噴射も、ホロコーン型の噴霧
により、噴霧粒径が小さく燃料と空気との混合が促進さ
れる。特に第１噴孔からの燃料噴霧は、燃料の旋回速度
が増すので、安定した大きな噴霧角度で、かなり小さな
噴霧粒径となる。

【００２５】それ故、第１噴孔、第２噴孔の切換えによ
り、エンジンの運転状態に応じて求められる最適な噴霧
状態（噴霧特性）が作り出せ、エンジンの燃焼の促進、
出力・燃費の向上、燃焼音の低減、ＮＯxや燃料の未燃
分（Ｔ−ＴＣ）や煤（スモーク）などの減少が図れる。

【００２６】特にエンジンの低負荷運転が良好に行われ
るよう、燃料噴射ノズルは、エンジンの低負荷運転時に
は第１噴孔に切り変わり、それ以外の運転時には第２噴
孔に切り変わるようにしてあることが望ましい。

【００２７】請求項２に記載の燃料噴射ノズルは、上記
目的に加え、さらにロータリバルブを用いた簡単な構造
で、第１噴孔や第２噴孔からの燃料噴霧が実現されるよ
う、噴孔切換手段は、一端側が針弁の先端部にスライド
可能に収められ他端部が噴孔入口側に回動可能に支持さ
れて針弁の周方向に回動可能に設けられ、外周面には燃
料を噴孔入口に導く通路が形成され、回動変位により該
通路を第１噴孔あるいは第２噴孔に連通させることによ
って噴孔切換えを行うロータリバルブを有した構成と
し、旋回流発生手段は、ロータリバルブの通路の出口部
に形成され、該通路の流れを噴孔周方向の流れにする渦
巻室を有した構成とした。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１ないし図８に
示す第１の実施形態にもとづいて説明する。

【００２９】図１および図２は、本発明を適用した燃料
噴射ノズル、例えば噴霧特性を調べるためのモデル（実
機とは各部の寸法や形状が異なり、噴霧状態を観測する
だけの機能を有するもの）の断面を示している。なお、
図１は燃料噴射ノズルの閉弁状態を示し、図２は開弁状
態を示している。

【００３０】同図中１は、燃料噴射ノズルのノズルボデ
ィである。

【００３１】ノズルボディ１は、例えば内部に上下方向
に延びる筒状の通孔２が形成されたブロック状のノズル
本体３と、同ノズル本体３の下端部から突き出た段部３
ａに着脱可能に嵌まるキャップ状のノズルホルダ４とを
有して形成される。なお、ノズルホルダ４は、通孔２の
下端を塞ぐように組合う。またノズルホルダ４のうち、
通孔２の下端と向き合う部分は、下側に円錐状に突き出
て、サック部５を形成している。このサック部５内面か
らノズル本体３の下端に向かう内面部分には、通孔２と
向き合う円錐状の内面が形成されていて、後述する針弁
６の先端部と接離する着座面５ａ（受圧面）を形成して
いる。

【００３２】この着座面５ａと通孔２の内面で囲まれる
空間部に、針弁６（ニードルバルブ）が収めてある。針
弁６は、下端部（先端部）に異なる角度の２種の円錐状
部７ａ，７ｂを連ねて形成される円錐状部７（尖頭部）
を有し、上端部（基端部）にねじ軸８を有して形成され
る。このうちのねじ軸８が、通孔２の上端部に据付けて
ある柱状の針弁支持部材９に支持してある。具体的に
は、例えば針弁支持部材９の内部には、針弁支持部材９
の頭部に設けた摘み部１０の回動操作によって回動され
る回動筒１１が収めてある。そして、針弁６のねじ軸８
が、回動筒１１の下端部に進退自在に螺挿される。また
ねじ軸８の直後に形成された段部部分１２が、針弁支持
部材９の下端部に形成されている嵌挿部１４に進退可能
（軸方向）に嵌挿してある。こうした針弁６の支持構造
により、人手による摘み部１０の回動操作によって、針
弁６が、図２に示される先端の円錐状部７が着座面５ａ
に密接する閉弁位置から、図１に示される着座面５ａか
ら円錐状部７が離れる開弁位置までリフトされるように
してある（ねじ軸８のねじ込み深さの調節による）。

【００３３】また針弁６と通孔２の内面との間には、上
段に環状の燃料溜まり１５を有した環状の流路１６が形
成されている。これで、燃料溜まり１５につながる供給
路１７から燃料（加圧燃料）を供給して針弁６を開弁す
ると、当該燃料が、燃料溜まり１５、流路１６、針弁６
の開閉部を通じて、サック部５内へ導けるようにしてあ
る。

【００３４】サック部５をなす傾斜した周壁には、周方
向に沿って所定の間隔で複数の噴孔１８が形成されてい
る。噴孔１８は、図５および図６に示されるように出口
が先細になるテーパ形状（円錐形状）のテーパ噴孔１８
ａ（円錐状の第１噴孔に相当）と、全体がストレート形
状のストレート噴孔１８ｂ（円筒状の第２噴孔に相当）
とを交互、例えば４５°間隔で交互に配置した構造で構
成してある。

【００３５】この針弁６の先端部と噴孔１８側との間に
は、図１および図２に示されるように燃料を微粒化する
旋回流発生機能付の噴孔切換機構２０が組込まれてい
る。

【００３６】噴孔切換機構２０には、例えばロータリバ
ルブ２１（噴孔切換手段に相当）が用いられている。具
体的には、ロータリバルブ２１には、上下方向に延びる
円柱状の小径なバルブ部材が採用される。このロータリ
バルブ２１の上端側（一端側）が、針弁６の先端中央か
ら軸心方向に向かって開口してある有底の小孔６ａ内に
回転自在および軸心方向沿いにスライド自在に挿入して
ある。またロータリバルブ２１の下端側は針弁６の先端
から突き出ている。そして、この突き出たロータリバル
ブ２１の下端部（他端部）が、噴孔入口を臨ませている
サック部５内側に形成してある円筒形の窪み２２（ホー
ル）に回転可能に嵌め込んである。ここで、小孔６ａの
底側は、針弁６の内部に形成した径方向に延びる複数の
通路６ｂを通じて流路１６と連通していて、流路１６内
から加わる燃料の圧力で、ロータリバルブ２１を上側か
ら押圧するようにしてある。これで、ロータリバルブ２
１の下端部をサック部５に回転可能に支持させてある。
また図３ないし図６に示されるようにロータリバルブ２
１の外周面のうち、針弁６の先端側から針弁６のリフト
量分、奥側に入り込んだ地点（開弁位置で露出する地
点）から噴孔入口までの部位には、複数、例えば４つの
軸心方向に延びる燃料連絡通路２３（切換通路）が、周
方向沿いに所定の間隔、例えば９０°の間隔で並設され
ている。これら燃料連絡通路２３は、いずれも直線状の
溝から形成されている。そして、入口となる溝上端側
が、針弁６の先端周りの燃料通路部分に臨み、出口とな
る溝下端が、各通孔１８の入口が開口している窪み２２
の内面部分に臨み、針弁６の先端部と噴孔１８の間をむ
すぶ構造としている。この構造によって、ロータリバル
ブ２１が、図５に示されるように各燃料連絡通路２３と
テーパ噴孔１８ａとが組合うように回動させたり、図６
に示されるように各燃料連絡通路２３とストレート噴孔
１８ｂとが組合うように回動させたりすることにより、
開弁により針弁６の開閉部から流出する燃料をテーパ噴
孔１８ａへ導いたり、あるいはストレート噴孔１８ｂへ
導いたりする噴孔切換えが行えるようにしてある。な
お、燃料噴射ノズルは、実験モデルであるために、ロー
タリバルブ２１の切換えには、人手により、ノズルホル
ダ４をノズル本体３から取り外し、針弁６からロータリ
バルブ２１を抜去して、ロータリバルブ２１を回動変位
させて燃料連絡通路２３の開口位置を必要な向きに位置
決めてから、再びノズル本体３、針弁６にセットし直す
という切換構造が用いてある。

【００３７】各燃料連絡通路２３の出口部には、図３お
よび図４に示されるように渦巻室２４（旋回流発生手段
に相当）が設けられている。この渦巻室２４は、いずれ
も燃料連絡通路２３の出口の溝形状を、噴孔１８の入口
形状と合致する円形な渦巻室形状に形成してなる。詳し
くは、渦巻室２４は、渦巻室２４の側部に形成されてい
る入口が燃料連絡通路２３の出口に連通する。また渦巻
室２４の円形な開口全体が噴孔入口と互いに向き合うよ
うになっていて、各噴孔１８へ流入する燃料に対して、
噴孔１８の周方向に向かう旋回を与えることができるよ
うにしてある。

【００３８】この燃料の旋回流により、燃料を、テーパ
噴孔１８ａ、ストレート噴孔１８ｂから、噴霧粒径の微
細化に富むホロコーン型の噴霧形で噴霧できることがわ
かった。

【００３９】すなわち、このように構成された燃料噴射
ノズルを用いて、噴霧特性の調べる実験を行うとする。

【００４０】なお、この実験に使用する燃料噴射ノズル
の主要寸法は、針弁６の外形が３２mmφ、ロータリバブ
ル２１の外径が８．５mmφ、燃料連絡通路２３の幅１m
m、同じく溝深さが２mm、同じく溝長さが１３mm、噴孔
（入口）の直径が２mmである（実際に使用される燃料噴
射ノズルは、この約１／１０の寸法程度）。実験には燃
料（噴霧流体）の代わりに水を使用した。

【００４１】まず、図４（ａ）および図６（ｂ）に示さ
れるように燃料連絡通路２３とストレート噴孔１８ｂと
が合致するようロータリバルブ２１を組み付けた（第２
噴孔の選択）状態（閉弁状態）にする。この状態から、
加圧燃料に代わる水（、以下、燃料という）を供給路１
７へ与えつつ、針弁６を図２の閉弁位置から、図１の開
弁位置へリフトしたとする（摘み部１０の回動操作によ
る）。

【００４２】このとき、ロータリバルブ２１は、通路６
ａの底側から加わる燃料の圧力で、下側、すなわちサッ
ク部５の窪み２２に押付けられている。

【００４３】これにより、図１および図４（ｂ）に示さ
れるように針弁６は、ロータリバルブ２１を引き出しな
がら、すなわち窪み２２にロータリバルブ２１を残した
ままリフトされる。

【００４４】すると、燃料溜まり１５の燃料は、環状の
流路１６、針弁６の開閉部を通り、ロータリバルブ２１
の各燃料連絡通路２３に流れ込む。

【００４５】ここで、各燃料連絡通路２３の出口には渦
巻室２４が形成されているから、燃料は、燃料連絡通路
２３の出口、すなわち当該渦巻室２４を通過するとき
は、ストレート噴孔１８ｂの周方向周りの旋回流とな
る。

【００４６】この燃料が、旋回力を保ったまま、各スト
レート噴孔１８ｂ内を通じて、燃焼室（図示しない）へ
噴射される。

【００４７】これにより、燃料は、ホローコーン型の噴
霧形状を描いて小さい噴霧粒径で噴霧される。

【００４８】またテーパ噴孔１８ａから燃料を噴射させ
るときは、ノズルホルダ４を取り外し、ノズルホルダ４
に挿入されているロータリバルブ２１の回動変位して、
燃料連絡通路２３がテーパ噴孔１８ａと合致する向き切
換えてから、図３（ａ）に示されるようにロータリバル
ブ２１やノズルホルダ４を針弁６、ノズル本体３に組付
け直す。

【００４９】この状態から、先のストレート噴孔１８ｂ
のときと同じく、燃料を供給路１７へ与えつつ、針弁６
を図２の閉弁位置から、図１の開弁位置へリフトしたと
する（摘み部１０の回動操作による）。

【００５０】このときも、先のストレート噴孔１８ｂの
ときと同じく、ロータリバルブ２１は、通路６ａの底側
から加わる燃料の圧力でサック部５の窪み２２に押付け
られているから、図１および図３（ｂ）に示されるよう
に針弁６は、窪み２２にロータリバルブ２１を残したま
まリフトされる。

【００５１】すると、燃料溜まり１５の燃料は、環状の
流路１６、針弁６の開閉部を通り、ロータリバルブ２１
の各燃料連絡通路２３に流れ込む。

【００５２】ここでも、各燃料連絡通路２３の出口には
渦巻室２４が形成されているから、燃料は、出口、すな
わち当該渦巻室２４を通過するときに、テーパ噴孔１８
ｂの周方向周りの旋回流となる。

【００５３】この燃料が、旋回力を保ったまま、各スト
レート噴孔１８ｂ内を通じて、燃焼室（図示しない）へ
噴射される。

【００５４】このとき、テーパ噴孔１８ａは、出口に向
かうにしたがい先細となる形状をなしているから、燃料
の流れが噴孔出口にいくほど旋回速度が増す。

【００５５】これにより、燃料は、ストレート噴孔１８
ａのときより、強いホロコーン型の噴霧形状、さらには
小さい噴霧粒径で噴霧される。

【００５６】こうしたテーパ噴孔１８ａ、ストレート噴
孔１８ｂからの噴霧特性を調べた結果、各ノズルの噴霧
粒径の平均粒径は、図８の線図に示されるように従来の
針弁６でサック部５の噴孔を開閉させる構造のミニサッ
クノズルと称するノズルの噴霧形態が、約１０００μｍ
であったのに対し、渦巻室がもたらす旋回流の燃料をス
トレート噴孔１８ｂで噴霧させるホロコーン型の噴霧形
態のときが、それより小さい８６０μｍで、渦巻室がも
たらす旋回流の燃料をテーパ噴孔１８ｂで噴霧させるホ
ロコーン型の噴霧形態のときが、さらに小さい７８０μ
ｍと低減されたことが確認された。つまり、燃料と空気
との混合が促進されることがわかる。

【００５７】また噴霧角度ならびに針弁６のリフト量
（針弁開度）に対する噴霧角度のばらつきを調べた結
果、ミニサックノズルに比べて、噴霧角度が大きく、そ
の角度のばらつきも少なくなる。特にこの噴霧角度なら
びに噴霧角度のばらつきは、図７の線図に示されるよう
にテーパ噴孔１８ａから噴霧する形態のときに顕著に見
られた。すなわち、図７は、テーパ噴孔１８ａからの噴
霧する噴霧形態のときの噴霧角度、噴霧角度のばらつき
を、従来のミニサックノズルのときと対比した線図（縦
軸が噴霧角度、横軸がリフト量（針弁開度））を示して
いて、□印が従来のミニサックノズルで噴霧したときを
示し、△印がテーパ噴孔１８ａからの噴霧したときを示
している。図７の線図によると、□印の従来のミニサッ
クノズルは、針弁開度による変化はほとんど認められな
いが、噴霧角度は小さく、その角度のばらつきが非常に
多いと認識される。これから、燃料の流れが非常に不安
定なことがわかる。これに対して、△印のテーパ噴孔１
８ａからホロコーン型に噴霧させるときの噴霧特性は、
噴霧角度が大きく、しかも角度のばらつきも非常に少な
くなっている。これから、燃料の流れが非常に安定して
おり、燃焼性に対して好ましいことがわかる。

【００５８】このことから、テーパ噴孔１８ａ，ストレ
ート噴孔１８ｂの切換えにより、エンジンの運転状態
（運転条件）に応じて求められる最適な噴霧状態（噴霧
特性；噴霧角、平均粒径等）が作り出せる。

【００５９】それ故、エンジンの燃焼の促進、出力・燃
費の向上、ＮＯxや燃料の未燃分（Ｔ−ＴＣ）や煤（ス
モーク）などの減少を図ることができる。また渦巻室２
４とテーパ噴孔１８ａとがもたらす微粒化特性（テーパ
噴孔１８の場合、噴孔内の旋回流が出口にいくにしたが
い強くなるので、ストレート噴孔１８ｂより噴霧粒径が
小さい）を活かして、エンジンの低負荷運転時にはテー
パ噴孔１８ａを用いて燃料を噴霧（低負荷時用噴霧）さ
せ、その後、ストレート噴孔１８ｂを用いて燃料を噴霧
（高負荷時用噴霧）させる（低負荷運転以外の運転時）
ようにすると、テーパ噴孔１８ａの方がストレート噴孔
１８ｂより噴霧粒径が小さいことを活用した燃焼効率の
向上が図れる。このときには、特にテーパ噴孔１８ａ
は、エンジン起動時のような燃料流量の少ない条件のと
きに使用し、負荷が上昇するにつれてロータリバルブ２
１を回転させて、ストレート噴孔１８ｂに切換えるよう
にするのが望ましい（テーパ噴孔１８ａは、ストレート
噴孔１８ｂよりも流動抵抗が大きく、同じ燃料圧に対し
ては燃料流量が少ない範囲でしか使用できないことによ
る）。むろん、パイロット噴霧、本噴霧として使い分け
るようにしてもよい。

【００６０】しかも、微粒化特性を得る構造は、渦巻室
２４をもつ燃料連絡通路２３を外周面に有するロータリ
バルブ２１を、針弁６の先端部と該先端部直下の噴孔入
口側との間でスライド自在に組込んだ構造なので、簡単
な構造である。

【００６１】図９ないし図１１は、本発明の第２の実施
形態を示す。

【００６２】本実施形態は、第１実施形態の燃料噴射ノ
ズルを実機に即した構造としたものである。

【００６３】具体的には、図９に示されるようにノズル
ボディ１を、ノズル本体とノズルホルダとが一体となっ
た構造体から構成し、これをサック部５が燃焼室内へ突
き出るようディーゼルエンジンのシリンダヘッドや筒内
噴射式ガソリンエンジンのシリンダヘッド（いずれも図
示しない）に組付ける構造とする。針弁６は、自動弁方
式（ばねによって閉弁されている針弁を燃料圧力で押し
上げて開弁させる構造）やコモンレール方式（針弁の上
端に針弁を上下に駆動する上下駆動機構を連結し、閉弁
および開弁を上下駆動機構で行う構造）などの開弁機構
３０でリフトされる構造にしてある。ロータリバルブ２
１は、該バルブ２１を４５°回転させるバルブ駆動機構
３１に連結され、制御部であるＥＣＵ３２からの指令
で、ロータリバルブ２１の回動（４５°）をさせて、エ
ンジンの運転状態（負荷など）の変化に応じ、渦巻室２
４がある燃料連絡通路２３の位置を切換えて、図１０に
示されるようなストレート噴孔１８ｂからの噴霧と、図
１１に示されるようなテーパ噴孔１８ａからの噴霧とを
使い分けるようにしたものである。

【００６４】このようにすることにより、渦巻室２４が
もたらす微粒化特性を用いて、エンジンの運転状態の変
化に応じた最適な燃料の噴霧が可能となる。

【００６５】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々
変更して実施しても構わない。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、旋回流がもたらすホロコーン型の噴霧によ
り、燃料と空気との混合の促進が図れる燃料の微粒化が
実現できる。しかも、円筒状の噴孔から円錐状の噴孔に
切換えることにより、さらに燃料の微粒化が促進、かつ
安定した大きな噴霧角度の噴霧が実現できる。

【００６７】したがって、第１噴孔、第２噴孔の切換え
により、エンジンの運転状態に応じて求められる最適な
噴霧状態（噴霧特性）が作り出せ、エンジンの燃焼の促
進、出力・燃費の向上、燃焼音の低減、ＮＯxや燃料の
未燃分（Ｔ−ＴＣ）や煤（スモーク）などの減少を図る
ことができる。

【００６８】請求項２に記載の発明によれば、上記効果
に加え、ロータリバルブを用いた簡単な構造で、燃料の
微粒化の促進ができるといった効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料噴射ノズル
を、開弁状態と共に示す断面図。

【図２】同じく閉弁状態を示す断面図。

【図３】該ノズルのテーパ噴孔から燃料を噴射するとき
を説明するときを示す断面図。

【図４】該ノズルのストレート噴孔から燃料を噴射する
ときを説明するときを示す断面図。

【図５】テーパ噴孔から燃料を噴射するときにおけるロ
ータリバルブと噴孔の位置関係を示す平断面図。

【図６】ストレート噴孔から燃料を噴射するときにおけ
るロータリバルブと噴孔の位置関係を示す平断面図。

【図７】テーパ噴孔から燃料を噴霧したときの噴霧角度
とリフト量との関係を、ミニサックノズルから噴霧した
ときの特性と対比して示す線図。

【図８】テーパ噴孔、ストレート噴孔から燃料を噴霧し
たときの平均の噴霧粒径を、ミニサックから噴霧したと
きの平均の噴霧粒径と対比して示す線図。

【図９】本発明の第２の実施形態に係る燃料噴射ノズル
を示す断面図。

【図１０】該ノズルのストレート噴孔から燃料を噴射す
るときを説明する断面図。

【図１１】該ノズルのテーパ噴孔から燃料を噴射すると
きを説明する断面図。

【符号の説明】

１…ノズルボディ ６…針弁 １０…摘み部 １８ａ…テーパ噴孔（第１噴孔） １８ｂ…ストレート噴孔（第２噴孔） ２１，３１…ロータリバルブ、バルブ駆動機構（噴孔切
換手段） ２２…窪み ２３…燃料連絡通路（通路） ２４…渦巻室（旋回流発生手段）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端部に円錐形状の第１噴孔と円筒状の
   第２噴孔がそれぞれ形成され、内部に前記噴孔を開閉す
   る針弁を有し、該針弁の開弁にしたがい燃料を前記噴孔
   へ導くノズルボディと、 前記針弁に設けられ、前記噴孔へ流入する燃料を当該噴
   孔の周方向に旋回させる旋回流発生手段と、 前記旋回した燃料を前記第１噴孔および前記第２噴孔か
   らのいずれかから噴射させる噴孔切換手段とを具備して
   なることを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 【請求項２】 前記噴孔切換手段は、一端側が前記針弁
   の先端部に回転およびスライド可能に収められ他端部が
   噴孔入口側に回動可能に支持されて前記針弁の周方向に
   回動可能に設けられ、外周面には燃料を噴孔入口に導く
   通路が形成され、回動変位により該通路を前記第１噴孔
   あるいは前記第２噴孔に連通させることによって噴孔切
   換えを行うロータリバルブを有して構成され、 前記旋回流発生手段は、前記ロータリバルブの通路の出
   口部に形成され、該通路の流れを噴孔周方向の流れにす
   る渦巻室を有して構成されることを特徴とする請求項１
   に記載の燃料噴射ノズル。