JP2005315136A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 ノズルボデー２の先端部に設けられる噴孔部９の噴孔入口部３１の噴孔最小径および噴孔出口部３２の噴孔最小径に対して噴孔拡大部３３の噴孔最大径を大きくすることで、高貫通力で、且つ燃料噴霧の微粒化の促進を図ることを課題とする。
【解決手段】 噴孔入口部３１の噴孔最小径から噴孔拡大部３３の噴孔最大径に至る噴孔拡大流路３５内では、燃料の流れが乱れてキャビティが生成される。そして、噴孔拡大部３３の噴孔最大径から噴孔出口部３２の噴孔最小径に至る噴孔縮小流路３６内では、燃料の流れ内にキャビティを取り込んだ状態で燃料流が収束しながらエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。これにより、燃料噴射の直後から微粒化が促進されると共に、噴孔部９の噴孔出口部３２から噴射される燃料噴霧が太くて長い燃料噴霧となり、燃料噴霧を分散させることなく、エンジンの各気筒の燃焼室内の狙った方向に噴射される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関の気筒の燃焼室内に燃料噴射を実施する内燃機関用燃料噴射ノズルに関するもので、特に燃料噴射ポンプにより加圧されて高圧化された燃料を、直接噴射式ディーゼルエンジン等の内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射する内燃機関用燃料噴射ノズルを備えた内燃機関用燃料噴射装置に係わる。

［従来の技術］
近年、ディーゼルエンジンの排気ガス規制強化に対応し、エンジンより排出される排気ガスをクリーンにする、特に黒煙を代表とするディーゼルパティキュレートを低減化するためには、燃料噴射ノズルの噴孔部から噴射される燃料を極限まで微粒化することが重要である。この燃料の微粒化を促進するためには、燃料の高噴射圧化と噴孔部の小噴孔径化とが有効であるが、ディーゼルエンジン用燃料噴射システムにおける高圧力化は限界に近づいており、小噴孔径化が進んでいる。ここで、小噴孔径化を図った燃料噴射ノズルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

これは、図７に示したように、小噴孔径化した場合に必要な燃料噴射量を確保するために、ノズルボデー１０１の先端部に設けられる噴孔部１０２の噴孔断面積を噴孔入口部１０３から噴孔出口部１０４に向かって順次減少させて、噴孔部１０２内における圧力損失を極力低減することで、燃料噴射ポンプが発生した燃料圧力を有効に使い、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２の噴孔出口部１０４から噴射される燃料噴霧の微粒化を促進するものである。なお、１０５は、ノズルボデー１０１の先端部に設けられる半球面形状の円頂部である。この円頂部１０５の内部には、ノズルニードルがノズルボデー１０１の弁座部より離座した際に、ノズルボデー１０１の内壁面とノズルニードルの円錐面との間に、弁座部から噴孔部１０２に至る燃料通路１０６の下流側に設けられるサックボリューム１０７が形成されている。

［従来の技術の不具合］
ところが、上記の特許文献１に記載の燃料噴射ノズル（従来の技術）では、噴孔部１０２の噴孔断面積を噴孔入口部１０３から噴孔出口部１０４に向かって順次減少させて、噴孔出口部１０４の流速に対して噴孔断面積の大きい噴孔入口部１０３の流速を遅くすることで、燃料流を整流し、噴孔部１０２を通過する際の燃料の圧力損失を低減するものであるが、噴孔部１０２内の乱れは小さくなる。これにより、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２からの燃料噴射直後の霧化の核となるキャビティの発生がなくなり、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２から噴射される燃料噴霧の微粒化効果が減少してしまうという問題が生じている。

また、噴孔部１０２の噴孔断面積を噴孔入口部１０３から噴孔出口部１０４に向かって順次減少させることで、燃料噴霧の中心に集まる方向に燃料流線が向いている。これにより、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２から噴射される燃料噴霧は、図７に示したように、細く長い燃料噴霧となり、エンジンの各気筒の燃焼室内の空気利用率を上げることが困難になるという問題が生じている。

一方、図８に示したように、燃料噴射ノズルのノズルボデー１０１の円頂部１０５に設けられる噴孔部１０２の噴孔断面積を噴孔入口部１０３から噴孔出口部１０４に向かって順次増加させて、噴孔部１０２をディフューザ形状とした場合には、噴孔入口部１０３直後の噴孔径の拡大により、乱れが生じるため、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２から噴射される燃料噴霧を微粒化することができる。しかし、図８に示したように、燃料噴射ノズルの噴孔部１０２から噴射された燃料噴霧は、分散し必要な噴霧貫通力が得られないという問題が生じる。
実用新案登録第２５１９５６８号公報（第１−４頁、第１−６図）

本発明は、ノズルボデーの先端部に設けられる噴孔部の噴孔入口部の噴孔最小径および噴孔出口部の噴孔最小径に対して噴孔拡大部の噴孔最大径を大きくすることで、高貫通力で、且つ燃料噴霧の微粒化の促進を図ることのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。

請求項１に記載の発明によれば、ノズルボデーの内壁で開口した噴孔入口部の噴孔最小径をφＤ１、ノズルボデーの外壁で開口した噴孔出口部の噴孔最小径をφＤ２、噴孔入口部と噴孔出口部との間に設けられる噴孔拡大部の噴孔最大径をφＤ３としたとき、φＤ１＜φＤ３で、且つφＤ２＜φＤ３の関係を満足するように、ノズルボデーの先端部に噴孔部を設けることにより、噴孔入口部の噴孔最小径および噴孔出口部の噴孔最小径に対して噴孔拡大部の噴孔最大径を大きくすることが可能となり、噴孔入口部および噴孔出口部よりも噴孔拡大部の噴孔断面積を拡げることが可能となる。

これによって、噴孔入口部から噴孔拡大部に至る噴孔部内の燃料の流れに乱れが発生するため、燃料噴射後の燃料噴霧の微粒化の核となるキャビティ（気泡）が生成される。その後、噴孔拡大部から噴孔出口部に至る噴孔部内の燃料の流れ内にキャビティを取り込んだ状態で、噴孔出口部の中心軸線に向かって収束しながら、内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される。したがって、燃料噴射の直後から燃料噴霧の微粒化を促進でき、且つ高貫通力の燃料噴霧を噴射することができる。すなわち、燃料噴霧を分散させることなく、内燃機関の気筒の燃焼室内の狙った方向に燃料噴霧を噴射させることができる。この結果、噴孔部の噴孔出口部から内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射される燃料噴霧は、太くて長い燃料噴霧となり、内燃機関の気筒の燃焼室内全体に行き渡るので、内燃機関の気筒の燃焼室内の空気利用率を上げることができ、良好な燃焼を確保できる。これにより、内燃機関の気筒の燃焼室内の燃焼状態を改善できるので、内燃機関の排気ガス性能を向上でき、且つ内燃機関の出力を向上できる。

請求項２に記載の発明によれば、噴孔入口部から噴孔拡大部に向かって噴孔断面積が次第に大きくなるように形成された噴孔拡大流路の噴孔軸線方向の長さをＬ１、噴孔拡大部から噴孔出口部に向かって噴孔断面積が次第に小さくなるように形成された噴孔縮小流路の噴孔軸線方向の長さをＬ２としたとき、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満足するように、ノズルボデーの先端部に噴孔部を設けることにより、噴孔縮小流路に対して噴孔拡大流路を急拡大とすることが可能となる。これによって、噴孔拡大部に対して噴孔断面積（噴孔径）が小径の噴孔入口部以降の噴孔拡大流路では、噴孔径が急拡大するため、燃料の流れは乱れ、燃料噴射後の燃料噴霧の微粒化の核となるキャビティが良好に生成される。

請求項３に記載の発明によれば、ノズルニードルがノズルボデーの弁座部より離座した際に、ノズルボデーの内壁とノズルニードルとの間に弁座部から噴孔部に至る燃料通路を形成している。そして、噴孔部の噴孔軸線方向を、燃料通路を流れる燃料の流れ方向に対して所定の傾斜角度だけ傾いて配置することにより、燃料通路から噴孔部の噴孔入口部に流入する燃料流は急激に曲げられる。
請求項４に記載の発明によれば、ノズルボデーの内壁から噴孔入口部の噴孔最小径に至る部分に、面取りが施された面取り部を設けることにより、燃料通路から噴孔部の噴孔入口部に燃料流が入る時の曲がり圧力損失を低減することができる。

請求項５に記載の発明によれば、ノズルボデーの先端部に、内部にサックボリュームを形成する略半球状の円頂部を設けている。その円頂部の略同一円周上に複数の噴孔部を配置することにより、内燃機関の気筒の燃焼室内の隅々まで燃料噴霧を噴射することができ、内燃機関の気筒の燃焼室内の空気利用率を上げることができ、良好な燃焼を確保できる。これにより、内燃機関の気筒の燃焼室内の燃焼状態を改善できるので、内燃機関の排気ガス性能を向上でき、且つ内燃機関の出力を向上できる。

本発明を実施するための最良の形態は、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関用の燃料噴射ノズルの噴孔部から噴射される燃料噴霧の微粒化と高噴霧貫通力とを両立させるという目的を、ノズルボデーの先端部に設けられる噴孔部の噴孔入口部の噴孔最小径および噴孔出口部の噴孔最小径に対して、噴孔入口部と噴孔出口部との間に設けられる噴孔拡大部の噴孔最大径を大きくすることで実現した。

［実施例１の構成］
図１ないし図４は本発明の実施例１を示したもので、図１は燃料噴射ノズルの全体構成を示した図で、図２は燃料噴射ノズルの主要構成を示した図である。

本実施例の燃料噴射ノズル（以下燃料噴射ノズルと略す）は、図示しない多気筒ディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）の各気筒毎に対応して搭載されて、図示しない列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプの加圧室内で加圧されて高圧化された高圧燃料を、直接エンジンの各気筒の燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプのホール型燃料噴射ノズルである。この燃料噴射ノズルは、ノズルニードル１を摺動自在に収容するノズルボデー２と、図示しないニードル付勢手段としてのスプリングを収容するノズルホルダー（図示せず）と、ノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面との間に配置されたチップパッキン（図示せず）と、このチップパッキンを介してノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面とを所定の締結軸力によって締め付け固定するためのリテーニングナット（図示せず）とから構成されている。

なお、ノズルボデー２には、密着面から油溜り室４へ延びる燃料送出路（以下燃料孔と言う）３が設けられている。また、ノズルホルダーには、継手部から密着面へ延びる燃料供給路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンには、ノズルボデー２の燃料孔３とノズルホルダーの燃料供給路とを連通する燃料中継路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンの端面には、ノズルニードル１の最大リフト量を規制する規制面が設けられている。

ノズルニードル１は、例えば炭素鋼等の金属材料によって略丸棒形状に形成されて、ノズルホルダー内に収容されたスプリング等のニードル付勢手段の付勢力によって噴孔部９を閉じる方向に常に付勢されており、先端部がノズルボデー２のシート面１０の弁座に着座、離脱して、噴孔部９を閉塞、開放するものである。このノズルニードル１は、単純な円柱面形状の軸方向部１１とこの軸方向部１１よりも外径が小さい単純な円柱面形状の軸方向部１２との間に径小部１３を有している。なお、ノズルニードル１の軸方向部１１は、ノズルボデー２の軸方向孔６の図示上部側に設けられる摺動孔７内において摺動自在に保持されている。また、軸方向部１１の図示上端面より軸方向に突出した凸状部１７の周りには、ノズルニードル１が最もリフトした際にチップパッキンの規制面に当接する円環状の肩部１８が形成されている。そして、ノズルニードル１は、軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されている。そのクリアランスは、油溜り室４からシート面１０へ延びる燃料通路５を形成している。

ノズルニードル１の燃料流方向の下流側（図１および図２において図示下端側）の先端部には、概略２段の円錐形状面が設けられており、それらの円錐形状面間に設けられる円環状の稜線（エッジ）には、ノズルボデー２の先端部に形成されたシート面１０の弁座に液密的に接触（着座）して燃料通路５と燃料通路１４との連通状態を遮断するためのシート部１５が形成されている。なお、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側には、先端円錐面１６が形成されている。また、ノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、シート部１５をノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）させた場合には、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料通路５側から供給される燃料を噴孔部９側の燃料通路１４へと通過させる。

ノズルボデー２は、例えば炭素鋼等の金属材料によって略円筒形状に形成されている。そのノズルボデー２の先端側の円頂部２４には、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料を噴射するための噴孔部９が設けられている。そして、ノズルボデー２の拡大部には、密着面より噴孔部９側へと延びる軸方向孔６が設けられ、その軸方向孔６の図示上端側には、軸方向孔６よりも孔径が窄められて、ノズルニードル１を摺動自在に保持するための摺動孔７が設けられ、軸方向孔６と摺動孔７との間には、軸方向孔６および摺動孔７よりも孔径が拡げられた油溜り室４が設けられている。

そのノズルボデー２は、図示上端側から図示下端側に向かって、円筒壁部２１、この円筒壁部２１よりも外径の小さい円筒壁部２２、この円筒壁部２２よりも外径の小さい円筒壁部２３、およびこの円筒壁部２３よりも外径が小さく、略逆円錐形状の円頂部（テーパ壁部）２４が順に設けられている。なお、円筒壁部２１内には、チップパッキンを介してノズルホルダーの密着面に液密的に当接する密着面（ノズルボデー２の密着面）から油溜り室４へ斜めに延びる燃料孔３が設けられている。また、円筒壁部２２、２３内には、摺動孔７よりも孔径が拡げられた軸方向孔６が形成され、その軸方向孔６とノズルニードル１の軸方向部１２との間には、油溜り室４から噴孔部９側へ軸方向に真っ直ぐ延びる燃料通路５が形成されている。そして、ノズルボデー２の円頂部２４の内周面には、燃料噴射終了時にノズルニードル１のシート部１５が着座する弁座を有する逆円錐面形状のシート面１０が形成されている。

また、ノズルボデー２の円頂部２４には、サックボリューム（サック室）２５が形成されている。そして、ノズルボデー２の噴孔部９には、ノズルボデー２のシート面１０の弁座よりも燃料流方向の下流側の円頂部２４の内壁面から外壁面（エンジンの各気筒の燃焼室内に露出する面）までを斜めに貫通する複数の噴孔流路が形成されている。そして、これらの噴孔流路は、図２ないし図４に示したように、ノズルボデー２の円頂部２４の内壁面で開口した噴孔入口部３１、ノズルボデー２の円頂部２４の外壁面で開口した噴孔出口部３２、および噴孔入口部３１と噴孔出口部３２との間に設置された噴孔拡大部３３等から構成されている。なお、複数の噴孔流路は、ノズルボデー２の円頂部２４の周方向に所定の間隔（例えば９０°の等間隔）で４個形成されている。

ノズルボデー２の噴孔部９のうちの噴孔入口部３１は、略円形状の断面を有し、噴孔拡大部３３よりも燃料の流れ方向の上流側に設けられている。この噴孔入口部３１は、ノズルボデー２の円頂部２４の半径方向にドリル等の工具によってノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から噴孔拡大部３３までを連通するように穿設されている。また、噴孔入口部３１は、噴孔拡大部３３よりも噴孔断面積（噴孔径）が小さく、噴孔出口部３２および噴孔拡大部３３に対して略同一の噴孔軸線上に設けられている。

ノズルボデー２の噴孔部９のうちの噴孔出口部３２は、略円形状の断面を有し、噴孔拡大部３３よりも燃料の流れ方向の下流側に設けられている。この噴孔出口部３２は、ノズルボデー２の円頂部２４の半径方向にドリル等の工具によってノズルボデー２の円頂部２４の外壁面から噴孔拡大部３３までを連通するように穿設されている。また、噴孔出口部３２は、噴孔拡大部３３よりも噴孔断面積（噴孔径）が小さく、噴孔入口部３１および噴孔拡大部３３に対して略同一の噴孔軸線上に設けられている。

ノズルボデー２の噴孔部９のうちの噴孔拡大部３３は、略円形状の断面を有し、噴孔入口部３１よりも燃料の流れ方向の下流側で、且つ噴孔出口部３２よりも燃料の流れ方向の上流側に設けられている。また、噴孔拡大部３３は、噴孔入口部３１の噴孔最小径および噴孔出口部３２の噴孔最小径よりも噴孔断面積（噴孔径）が大きい噴孔最大径を有している。

ここで、本実施例の噴孔部９の各噴孔流路は、噴孔入口部３１の噴孔最小径をφＤ１とし、また、噴孔出口部３２の噴孔最小径をφＤ２とし、また、噴孔拡大部３３の噴孔最大径をφＤ３としたときに、φＤ１＜φＤ３で、且つφＤ２＜φＤ３の関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）、噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）および噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）を設定している。また、本実施例では、燃料噴霧の高貫通力を得るために、φＤ１＞φＤ２の関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）および噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）を設定している。また、φＤ３−φＤ１＝１０〜２０μｍ、およびφＤ３−φＤ２＝１５〜２５μｍの関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）、噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）および噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）を設定している。また、ノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から噴孔入口部３１の噴孔最小径に至る部分には、燃料通路１４から噴孔入口部３１に燃料流が入る時の曲がり圧力損失を低減するためにＲ形状の面取りが施された面取り部３４が設けられている。ここで、面取り部３４の半径をＲとしたときに、２Ｒ＝φＤ１または２Ｒ＝φＤ２の関係を満足するように設定している。

また、本実施例の噴孔部９の各噴孔流路には、噴孔入口部３１の噴孔最小径から噴孔拡大部３３の噴孔最大径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に大きくなるように形成された噴孔拡大流路３５、および噴孔拡大部３３の噴孔最大径から噴孔出口部３２の噴孔最小径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に小さくなるように形成された噴孔縮小流路３６を有している。ここで、噴孔拡大流路３５の噴孔軸線方向の長さをＬ１とし、また、噴孔縮小流路３６の噴孔軸線方向の長さをＬ２としたときに、Ｌ１＜Ｌ２の関係を満足するように設定している。なお、Ｌ１は燃料噴霧の微粒化を促進させるために、０．１５〜０．４５ｍｍの範囲が望ましく、０．３０ｍｍ程度が最も望ましい。また、Ｌ２は燃料噴霧の高貫通力を得るために、０．７５〜１．２５ｍｍの範囲が望ましく、１．００ｍｍ程度が最も望ましい。また、噴孔拡大流路３５の噴孔軸線方向に対する傾斜角度をθ１とし、また、噴孔縮小流路３６の噴孔軸線方向に対する傾斜角度をθ２としたときに、θ１＞θ２の関係を満足するように設定している。すなわち、噴孔拡大流路３５の傾斜角度は、噴孔縮小流路３６の緩やかな収束角度に対して急拡大な角度となる。

［実施例１の作用］
次に、本実施例のディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルの作用を図１ないし図４に基づいて簡単に説明する。

燃料噴射ポンプから所定量の燃料が所定の圧送時期に圧送され、この高圧燃料がいずれも図示しない噴射管、燃料噴射装置を経由して燃料孔３に供給される。この高圧燃料は、燃料孔３、油溜り室４を経由して、ノズルニードル１の軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に形成される燃料通路５内に蓄えられる。その燃料通路５内の燃料圧力が増大して、ノズルホルダー内に収容されたスプリングの付勢力に打ち勝つ圧力に達すると、ノズルニードル１はノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）する。例えばノズルニードル１の肩部１８がチップパッキン等の規制部材に到達するまでリフトする。

このノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、ノズルニードル１のシート部１５がノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）するため、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料孔３、油溜り室４および燃料通路５から供給される燃料がノズルボデー２の噴孔部９側の燃料通路１４へと流れ込む。そして、ノズルボデー２の噴孔部９側の燃料通路１４から噴孔部９へと流れ込んだ燃料流は、噴孔軸線方向に急激に曲げられるが、ノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から噴孔部９の噴孔入口部３１の噴孔最小径に至る部分にＲ形状の面取り部３４が設けてあるため、曲がり圧力損失は最小となる。

また、小径の噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）から噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）に至る噴孔拡大流路３５の噴孔断面積（噴孔径）は、急拡大とされているため、噴孔拡大流路３５内を通過する際に燃料流が乱れ、燃料噴射後の燃料噴霧の微粒化の核となるキャビティ（気泡）が生成される。さらに、噴孔拡大流路３５の噴孔最大径（φＤ３）を越えて、噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）から小径の噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）に至る噴孔縮小流路３６内に流入した燃料流は、噴孔縮小流路３６の噴孔断面積（噴孔径）が緩やかに狭くなるため、噴孔出口部３２に向かってもう一度噴孔軸線方向に収束される。そして、燃料は、噴孔部９の噴孔出口部３２から流出してエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される。そして、燃料噴射ポンプからの燃料圧送が終わりに近づくと、燃料通路５内の燃料圧力が低下するため、スプリングの付勢力により、ノズルニードル１がシート面１０方向に付勢され、シート部１５がシート面１０の弁座に着座すると燃料噴射は終了する。

［実施例１の効果］
以上のように、本実施例のディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から噴孔部９の噴孔入口部３１の噴孔最小径に至る部分にＲ形状の面取り部３４を設けているので、燃料通路１４から噴孔部９の噴孔入口部３１に燃料流が入る時に噴孔部９の噴孔軸線方向に急激に曲げられるが、その曲がり圧力損失を低減することができる。

また、小径の噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）から噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）に至る噴孔拡大流路３５の噴孔断面積（噴孔径）を急拡大とすることで、噴孔拡大流路３５内を通過する際に燃料流が乱れ、キャビティ（気泡）を大量に生成できるので、燃料噴射の直後から燃料噴霧の微粒化を促進することができる。この結果、燃料の着火性が向上して良好な燃焼が確保されるため、エンジンの排気ガス中に含まれる有害成分（ディーゼルパティキュレート）や黒煙の生成量を低減できる。

さらに、噴孔拡大部３３の噴孔最大径（φＤ３）から小径の噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）に至る噴孔縮小流路３６の噴孔断面積（噴孔径）が緩やかに狭くなるため、噴孔縮小流路３６内を通過する燃料流が噴孔出口部３２に向かってもう一度噴孔軸線方向に収束される。これにより、噴孔部９の噴孔出口部３２の近傍から、燃料噴霧の外輪は霧化・分散することで、太い燃料噴霧を形成すると共に、軸線中央部はより遠くに飛ぶようになる。この結果、噴孔部９の噴孔出口部３２からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される燃料噴霧は、太くて長い燃料噴霧となり、燃料噴霧を分散させることなく、エンジンの各気筒の燃焼室内の狙った方向に噴射され、且つエンジンの各気筒の燃焼室内全体に行き渡る。

したがって、噴孔部９の噴孔出口部３２からエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射される燃料噴霧の微粒化の促進と燃料噴霧の高貫通力とを両立させることができるので、エンジンの各気筒の燃焼室内の空気利用率を向上することができ、良好な燃焼を確保できる。これにより、エンジンの各気筒の燃焼室内の燃焼状態を更に改善できるので、エンジンの排気ガス性能を更に向上でき、且つエンジン出力を向上することができる。よって、エンジンの排気ガスを浄化することができ、且つ低燃費化を図ることができる。

図５は本発明の実施例２を示したもので、ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した図である。本実施例では、ノズルボデー２の円頂部２４の内壁面から噴孔部９の噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）に至る部分に、燃料通路１４から噴孔入口部３１に燃料流が入る時の曲がり圧力損失を低減するためにテーパ形状の面取りが施された面取り部３７が設けられている。この場合には、噴孔部９の噴孔入口部３１の噴孔断面積（噴孔最小径：φＤ１）が、実施例１よりも大きくなるので、燃料流の流速が遅くなり、摩擦損失を低減することができる。その他の作用および効果は実施例１と同様である。

図６は本発明の実施例３を示したもので、ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した図である。本実施例では、噴孔部９の噴孔入口部３１に、噴孔最小径（φＤ１）が同一のストレート部３１ａを設けている。この場合には、噴孔入口部３１をストレートにすることで、噴孔入口部３１のＲ形状の面取り部３４の加工精度を出し易くなる。その他の作用および効果は実施例１と同様である。

［変形例］
本実施例では、本発明の燃料噴射ノズルを、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプから油溜り室４および燃料通路５内に直接圧送され、燃料通路５内の燃料圧力がスプリング等のニードル付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードル１が開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する内燃機関用燃料噴射装置（エンジン制御システム）に使用される燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明の燃料噴射ノズルを、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の燃料噴射ポンプから油溜り室４および燃料通路５内に直接圧送され、燃料通路５内の燃料圧力が第１、第２スプリング等の第１、第２ニードル付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードル１が開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する内燃機関用燃料噴射装置（エンジン制御システム）に使用される燃料噴射ノズルに適用しても良い。

また、本発明を、燃料噴射ポンプ（燃料供給ポンプ、高圧供給ポンプ、サプライポンプ）から圧送された高圧燃料をコモンレール（蓄圧配管）内に蓄圧し、このコモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射システム、エンジン制御システム）に使用されるインジェクタ（例えば電磁式燃料噴射弁）の燃料噴射ノズルに適用しても良い。この場合には、図示しない電磁式アクチュエータ（ノズルニードル１を開弁方向に駆動するニードル駆動手段）としての電磁弁を開弁駆動することによってノズルニードル１と連動して動作するコマンドピストンの背後（例えばノズルホルダーの後端部）に形成される背圧制御室（図示せず）内の燃料圧力を制御することにより、ノズルニードル１が軸方向（図示上下方向）に往復移動するように構成される。なお、インジェクタとして、圧電方式の燃料噴射弁を採用しても良い。また、本発明の燃料噴射ノズルを、ガソリンエンジン用のフューエルインジェクタの燃料噴射ノズルに適用しても良い。

本実施例では、本発明を、直接噴射式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料をエンジンの各気筒の燃焼室内に直接噴射する直接噴射タイプの燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明を、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料をエンジンの各気筒の副燃焼室内に噴射するタイプの燃料噴射ノズルに適用しても良い。また、本実施例では、複数の噴孔流路の断面形状を円形状としたが、複数の噴孔流路の断面形状を多角形状、長円形状、楕円形状としても良い。また、本実施例では、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側を単純な円錐面形状（先端円錐面１６）としたが、複数段の円錐面形状としても良い。また、ノズルボデー２のシート面１０を単純な円錐面形状としたが、ノズルニードル１のシート部（稜線、エッジ部）１５がシート面１０側のエッジ部に接触しなければ、複数段の円錐面形状としても良い。

本実施例では、噴孔入口部３１の噴孔最小径から噴孔拡大部３３の噴孔最大径に至る噴孔拡大流路３５を、噴孔入口部３１の噴孔最小径から噴孔拡大部３３の噴孔最大径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に大きくなるように円錐台形状に形成したが、噴孔拡大流路３５を、噴孔入口部３１の噴孔最小径から噴孔拡大部３３の噴孔最大径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に大きくなるように所定の曲率を持つように湾曲させても良い。また、本実施例では、噴孔部９の噴孔入口部３１を、内部にサックボリューム（サック室）２５が形成される円頂部２４の内壁面で開口させているが、噴孔部９の噴孔入口部３１を、ノズルボデー２の円錐形状の内壁面（シート面１０）で開口させても良い。

本実施例では、噴孔拡大部３３の噴孔最大径から噴孔出口部３２の噴孔最小径に至る噴孔縮小流路３６を、噴孔拡大部３３の噴孔最大径から噴孔出口部３２の噴孔最小径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に小さくなるように円錐台形状に形成したが、噴孔縮小流路３６を、噴孔拡大部３３の噴孔最大径から噴孔出口部３２の噴孔最小径に向かって噴孔断面積（噴孔径）が次第に小さくなるように所定の曲率を持つように湾曲させても良い。また、噴孔拡大部３３に、実施例３の噴孔入口部３１のストレート部３１ａのように噴孔最大径（φＤ３）が同一のストレート部を設けても良い。

本実施例では、燃料噴霧の微粒化の促進と比べて燃料噴霧の高貫通力を重視するために、φＤ１＞φＤ２の関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）および噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）を設定しているが、燃料噴霧の高貫通力と比べて燃料噴霧の微粒化の促進を重視するために、φＤ１＜φＤ２の関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）および噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）を設定しても良い。また、φＤ１＝φＤ２の関係を満足するように、噴孔入口部３１の噴孔最小径（φＤ１）および噴孔出口部３２の噴孔最小径（φＤ２）を設定しても良い。

燃料噴射ノズルの全体構成を示した断面図である（実施例１）。 燃料噴射ノズルの主要構成を示した断面図である（実施例１）。 ノズルボデーの噴孔部を拡大した断面図である（実施例１）。 ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した断面図である（実施例１）。 ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した断面図である（実施例２）。 ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した断面図である（実施例３）。 ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した断面図である（従来の技術）。 ノズルボデーの噴孔流路の形状を示した断面図である（従来の技術）。

符号の説明

１ ノズルニードル
２ ノズルボデー
９ 噴孔部
１０ シート面
１５ シート部
１６ 先端円錐面
２４ 円頂部
２５ サックボリューム（サック室）
３１ 噴孔入口部
３２ 噴孔出口部
３３ 噴孔拡大部
３４ 面取り部
３５ 噴孔拡大流路
３６ 噴孔縮小流路
３７ 面取り部
３１ａ ストレート部

Claims (5)

1. ノズルニードルを摺動自在に保持する筒状のノズルボデーを備え、
   このノズルボデーの先端部に、前記ノズルボデーの内壁で開口した噴孔入口部と前記ノズルボデーの外壁で開口した噴孔出口部とを連通する噴孔部を有し、
   前記ノズルニードルが前記ノズルボデーの弁座部より離座した際に、前記ノズルボデー内部に供給された燃料を、前記噴孔部を介して内燃機関の気筒の燃焼室内に噴射する燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔部は、前記噴孔入口部と前記噴孔出口部との間に噴孔拡大部を有し、
   前記噴孔入口部の噴孔最小径をφＤ１、
   前記噴孔出口部の噴孔最小径をφＤ２、
   前記噴孔拡大部の噴孔最大径をφＤ３としたとき、
   φＤ１＜φＤ３で、且つφＤ２＜φＤ３
   の関係を満足していることを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔部は、前記噴孔入口部から前記噴孔拡大部に向かって噴孔断面積が次第に大きくなるように形成された噴孔拡大流路、および前記噴孔拡大部から前記噴孔出口部に向かって噴孔断面積が次第に小さくなるように形成された噴孔縮小流路を有し、
   前記噴孔拡大流路の噴孔軸線方向の長さをＬ１、
   前記噴孔縮小流路の噴孔軸線方向の長さをＬ２としたとき、
   Ｌ１＜Ｌ２
   の関係を満足していることを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ノズルボデー内部には、前記ノズルニードルが前記弁座部より離座した際に、前記ノズルボデーの内壁と前記ノズルニードルとの間に、前記弁座部から前記噴孔部に至る燃料通路が設けられており、
   前記噴孔部の噴孔軸線方向は、前記燃料通路を流れる燃料の流れ方向に対して所定の傾斜角度だけ傾いて配置されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
4. 請求項３に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔部は、
   前記ノズルボデーの内壁から前記噴孔入口部の噴孔最小径に至る部分に、面取りが施された面取り部を設けていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. 請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１つに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ノズルボデーの先端部には、内部にサックボリュームを形成する略半球状の円頂部が設けられ、
   前記円頂部には、略同一円周上に前記噴孔部が複数配置されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
   

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