JP2010084755A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 スリット噴孔から噴射される燃料の分裂力を高めて、燃料噴霧の微粒化を図った燃料噴射ノズルを提供する。
【解決手段】 燃料噴射ノズルにおけるスリット噴孔６の内壁には、スリット噴孔６を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる複数の溝２２が形成されている。複数の溝２２によってスリット噴孔６を通過する燃料の流れに乱れを生じさせることにより、噴孔出口から噴射される燃料の分裂力を高めることができる。具体的に、溝始端の段差によって、スリット噴孔６を通過する燃料の流れに対して、燃料の進行方向に直交する向きの乱れを積極的に生じさせて、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分に上下左右方向の成分を付与して、噴孔出口から噴射される燃料の分裂力を高めることができ、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、スリット噴孔を備えた燃料噴射ノズルに関するものであり、特に直噴式エンジンの燃料噴射弁（インジェクタ）に用いて好適な技術に関する。

図１８（ａ）に示すように、燃料噴射ノズルに偏平穴形状を呈したスリット噴孔６を設ける技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この従来技術は、噴孔形状をスリット穴にすることによって、（ｉ）噴射する燃料の液膜厚さを薄くして、噴霧の微粒化効果を高めるとともに、（ｉｉ）噴射角度を広げて噴射範囲のコントロール性を高めることを目的としている。

燃料噴霧を微粒化することにより、燃焼効率を高めて、エンジン性能（燃費の向上、および排気ガスの有害成分の生成を抑える性能）を高めることができる。
このため、燃料噴射ノズルには、燃料噴霧のさらなる微粒化が求められている。

そこで、燃料噴霧のさらなる微粒化を図る目的で、従来技術におけるスリット噴孔６を考察してみると、スリット噴孔６を通過する燃料は、図１８（ｂ）に示されるように、スリット噴孔６の内壁面に沿って流れる。このため、噴孔出口から噴射される燃料は、「噴孔内壁面に沿うベクトル成分だけの液膜」となり、スリット噴孔６の内壁面に沿う直進力が高かった。
これにより、噴孔出口から噴射された燃料の分裂力は、強い直進力により弱められていた。特に、燃料の進行方向に直交する向きの分裂力は弱いものであった。

特開平９−１２６０９５号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリット噴孔から噴射される燃料の分裂力を高めて、燃料噴霧のさらなる微粒化が可能な燃料噴射ノズルの提供にある。

［請求項１の手段］
請求項１の手段を採用する燃料噴射ノズルのスリット噴孔は、スリット噴孔を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる乱流発生手段を備える。
スリット噴孔の内部を流れる燃料の流れに乱れを生じさせることにより、噴孔出口から噴射される燃料の分裂力を高めることができ、燃料噴霧を微粒化することができる。
即ち、スリット噴孔による噴霧角のコントロール性を高めたまま（燃料の噴射角度を広げることを含む）、燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項２の手段］
請求項２の手段を採用する燃料噴射ノズルの乱流発生手段は、スリット噴孔の内壁に意図的に形成された凹部である。
スリット噴孔の内壁に形成された凹部による段差部分（流路面積の拡張部分）によって、スリット噴孔を通過する燃料の流れに対して、燃料の進行方向（スリット噴孔の内壁面に沿う方向）に直交する向きの乱れを積極的に生じさせることができる。これにより、噴孔出口から噴射される燃料に対して、燃料の進行方向に直交する向きの分裂力を高めることができ、燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項３の手段］
請求項３の手段を採用する燃料噴射ノズルの凹部は、溝である。
このように、スリット噴孔の内壁に溝（凹部の一例）を形成することで、上記請求項２の手段で示した作用効果を得ることができる。

［請求項４の手段］
請求項４の手段を採用する燃料噴射ノズルにおける溝（凹部の一例）の終端（スリット噴孔の下流側に存在する溝の端）は、スリット噴孔の出口端よりも上流側に設けられるものである。
このように設けることにより、溝に沿う燃料の流れ方向と、スリット噴孔の内壁面に沿う燃料の流れ方向とを、噴孔出口側において互い違いにでき、燃料の分裂力を高めて燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項５の手段］
請求項５手段を採用する燃料噴射ノズルにおける溝（凹部の一例）の終端は、スリット噴孔の出口端まで連続するものである。
このように設けることにより、溝の終端が噴孔出口の形状に影響を及ぼし、噴孔出口より噴射される液膜に溝形状が付与される。この結果、液膜と空気との接触面積が増えることになり、液膜が多くの空気と接触することで燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項６の手段］
請求項６の手段を採用する燃料噴射ノズルにおける溝（凹部の一例）は、スリット噴孔を流れる燃料の流れ方向に対して交差して設けられるものである。
このように、溝が燃料の流れ方向に対して交差することで、１つの溝でも、広い範囲の燃料の流れに乱れを生じさせることができる。即ち、少ない溝数によって広い範囲に乱れを生じさせることができる。

［請求項７の手段］
請求項７の手段を採用する燃料噴射ノズルの凹部は、スポット的に形成された窪み穴である。
このように、スリット噴孔の内壁に窪み穴（凹部の一例）を形成することで、上記請求項２の手段で示した作用効果を得ることができる。

［請求項８の手段］
請求項８の手段を採用する燃料噴射ノズルの凹部は、溝底の形状が略扇形状を呈する幅広溝である。
このように、スリット噴孔の内壁に幅広溝（凹部の一例）を形成することで、上記請求項２の手段で示した作用効果を得ることができる。また、少ない数の幅広溝によって、スリット噴孔を通過する多くの燃料に対して乱れを積極的に与えることができる。

［請求項９の手段］
請求項９の手段を採用する燃料噴射ノズルの乱流発生手段は、スリット噴孔の内壁に意図的に形成された凸部である。
スリット噴孔の内壁に形成された凸部によって、スリット噴孔を通過する燃料の流れ方向に対して、上下左右方向の乱れを積極的に生じさせることができる。これにより、噴孔出口から噴射される薄い液膜に上下左右方向への力が残って分裂力が高められ、燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項１０の手段］
請求項１０の手段を採用する燃料噴射ノズルの凸部は、スリット噴孔の内部において燃料通路の絞りとして作用する。
これにより、スリット噴孔の内部を流れる燃料の流れに対して効率的に乱れを生じさせることができ、結果的に噴孔出口から噴射される燃料の分裂力を高めて、燃料噴霧を微粒化することができる。

［請求項１１の手段］
請求項１１の手段を採用する燃料噴射ノズルにおける凹部または凸部は、スリット噴孔の内壁のうち、少なくとも燃料噴射時に燃料が沿って流れる壁面に設けられる。
これにより、スリット噴孔を流れる燃料の流れに対して確実に乱れを生じさせることができ、燃料噴霧を確実に微粒化することができる。

燃料噴射ノズルおよびスリット噴孔の説明図である（実施例１）。 スリット噴孔の作動説明図である（実施例１）。 噴霧粒径の大きさを示すグラフである（実施例１）。 スリット噴孔の説明図である（実施例２）。 スリット噴孔の説明図である（実施例３）。 スリット噴孔の説明図である（実施例４）。 スリット噴孔の説明図である（実施例５）。 スリット噴孔の説明図である（実施例６）。 スリット噴孔の説明図である（実施例７）。 スリット噴孔の説明図である（実施例８）。 スリット噴孔の説明図である（実施例９）。 スリット噴孔の作動説明図である（実施例９）。 スリット噴孔の説明図である（実施例１０）。 スリット噴孔の説明図である（実施例１１）。 スリット噴孔の説明図である（実施例１２）。 スリット噴孔の説明図である（実施例１３）。 スリット噴孔の説明図である（実施例１４）。 スリット噴孔の作動説明図である（従来例）。

最良の形態の燃料噴射ノズルは、偏平穴形状を呈して燃料の噴射を行なうスリット噴孔を備える。このスリット噴孔は、スリット噴孔を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる乱流発生手段を備える。
乱流発生手段は、スリット噴孔の内壁のうち、少なくとも燃料噴射時に燃料が沿って流れる壁面に設けられる凹部または凸部である。凹部の形状、あるいは凸部の形状は、円弧断面、三角断面、矩形断面、多角形断面、あるいは複数の形状を組み合わせた断面などの形状を呈するものである。

以下の各実施例において、燃料噴射ノズルの具体的な一例を説明する。
なお、実施例１〜実施例８、および実施例１２〜実施例１４は、乱流発生手段の一例としてスリット噴孔の内壁に凹部を設けたものである。
また、実施例９〜実施例１１は、乱流発生手段の一例としてスリット噴孔の内壁に凸部を設けたものである。

実施例１を、図１〜図３を参照して説明する。
この実施例１では、先ず「燃料噴射ノズルの概略構成」を説明し、その後で「実施例１の特徴」を説明する。
〔燃料噴射ノズルの概略構成〕
図１（ａ）に示す燃料噴射ノズルは、エンジン（内燃機関）の気筒内（燃焼室内）に、燃料ポンプによって加圧供給された燃料を直接噴射する燃料噴射弁（インジェクタ）の構成部品であり、ノズルボディ１と、ニードル２とで構成され、図示しないノズルホルダ（燃料噴射弁のロアボディ）に締結された状態でエンジンに取り付けられる。

（ノズルボディ１の説明）
ノズルボディ１には、ニードル２を嵌挿するガイド孔３と、このガイド孔３の途中に設けられる燃料溜４と、この燃料溜４に通じる燃料導入路５と、燃料を噴射するためのスリット噴孔６とが形成されている。
ガイド孔３は、燃料溜４の上側が大径で、燃料溜４の下側が小径の丸穴であり、ガイド孔３の下端部には、円錐状の弁座７が形成されており、その弁座７の下流側にスリット噴孔６が穿設されている。

燃料溜４は、ガイド孔３の途中部位を全周に亘って拡大したものであり、ニードル２との間に環状の空間を形成する。以下、この燃料溜４より上側のガイド孔３（大径の丸穴部分）を摺動孔８と称す。
燃料導入路５は、ノズルホルダに供給された燃料を燃料溜４へ導く通路であり、ノズルボディ１の上端面から燃料溜４まで穿設されている。
ノズルボディ１の下端には、下方に突出した頂部（半球状頂部、円錐頂部等）１１が形成されており、その頂部１１の内側には、サック室（サックボリューム）１２が形成されている。

スリット噴孔６は、頂部１１の内外を貫通する偏平薄穴形状を呈するスリット穴である。具体的に、スリット噴孔６は、噴孔入口側のスリット幅αが狭く、噴孔出口側のスリット幅βが広い略扇形状を呈したスリット穴であり、頂部１１の内壁面（サック室１２内）から外壁面（エンジンの燃焼室内に露出する面）まで斜めに貫通して形成されている。
なお、スリット噴孔６の詳細は後述する。

（ニードル２の説明）
ニードル２は、ノズルボディ１の摺動孔８に微小クリアランスを介して摺動自在に支持される摺動軸部１３と、この摺動軸部１３の下部において段差によって形成される受圧面１４と、この受圧面１４より下方へ伸びる小径軸状のシャフト１５と、ガイド孔３の下端部に形成された弁座７に着座および離脱してスリット噴孔６を開閉する円錐形状の弁部１６とから構成される。

受圧面１４は、摺動軸部１３の下端からテーパ状に縮径して設けられ、燃料溜４に面して配置される。
シャフト１５は、摺動軸部１３より外径が小さく、燃料溜４より下側のガイド孔３に挿通され、ガイド孔３との間に燃料通路１７を形成する。

（燃料噴射ノズルの作動説明）
図示しない燃料ポンプによって加圧された燃料が燃料導入路５を介して燃料溜４に供給される。
図示しない電動アクチュエータ（電磁アクチュエータ等）の作動によって、ニードル２の下向きの力（閉弁力）が弱まり、燃料溜４の燃料圧力によって受圧面１４に加わる上向きの力（開弁力）が閉弁力よりも相対的に大きくなると、ニードル２がリフトする。この結果、弁部１６が弁座７から離れて、燃料通路１７とスリット噴孔６とが連通され、燃料がスリット噴孔６から燃焼室内に噴射される。

図示しない電動アクチュエータの作動が停止されて、ニードル２の下向きの力（閉弁力）が強まり、燃料溜４の燃料圧力によって受圧面１４に加わる上向きの力（開弁力）が閉弁力よりも相対的に小さくなると、ニードル２が下降する。そして、弁部１６が弁座７に着座することで、燃料通路１７とスリット噴孔６との連通が遮断され、スリット噴孔６からの燃料噴射が停止される。

〔実施例１の背景技術〕
直噴式のエンジンでは、適切な燃焼を実行させて排気ガス中の有害成分の生成を抑えるために、燃料噴射ノズルから燃焼室内に噴射される燃料の「噴射範囲」と「微粒化」とが重要な要素になっている。
燃焼室内に広く適切な「噴射範囲」を得るとともに、燃料の「微粒化」を実現する技術として、スリット噴孔６を用いる技術が知られている。

図１８（ａ）に示されるように、単に噴孔形状をスリット穴とした従来技術の場合、スリット噴孔６を通過する燃料は、図１８（ｂ）に示されるように、スリット噴孔６の内壁面に沿って流れる。このため、噴孔出口から噴射される燃料は、「噴孔内壁面に沿ったベクトル成分だけの液膜」となり、スリット噴孔６の内壁面に沿う直進力が高められる。このため、噴孔出口から噴射された燃料の分裂力は、強い直進力により弱められ、特に、燃料の進行方向に直交する向きの分裂力は弱いものであった。

〔実施例１の特徴〕
実施例１の燃料噴射ノズルは、従来技術では噴孔出口から噴射される燃料が、スリット噴孔６の内壁面に沿う直進力が高められることで、特に燃料の進行方向に直交する向きの分裂力が弱められていたことに着目して、燃料噴霧のさらなる「微粒化」を図るものである。

実施例１の燃料噴射ノズルは、スリット噴孔６による広く適切な「噴射範囲」の噴射角を確保したまま、燃料のさらなる「微粒化」を達成するために、以下の技術を採用している。なお、図１（ｂ）はスリット噴孔６の透視図、図１（ｃ）はスリット噴孔６の断面図、図１（ｄ）はスリット噴孔６を噴孔出口側から見た図である。
スリット噴孔６は、頂部１１の内外を貫通する偏平薄穴形状を呈するスリット穴であり、具体的にこの実施例では、噴孔入口側のスリット幅αが狭く、噴孔出口側のスリット幅βが広い略扇形状を呈する。
スリット噴孔６は、このスリット噴孔６内を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる乱流発生手段を備える。

乱流発生手段は、スリット噴孔６内の燃料通路の流路面積を途中で拡張することでスリット噴孔６内を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる流路面積拡張手段であり、この実施例ではスリット噴孔６内の燃料通路の途中に流路面積を拡張する手段として、スリット噴孔６の内壁に凹部２１を形成している。

凹部２１が形成されるスリット噴孔６の内壁は、少なくとも燃料噴射時に燃料が沿って流れる略扇形状を呈した壁面（以下、第１扇壁面６ａと称す）である。
この実施例１の凹部２１は溝２２であり、第１扇壁面６ａに複数（この実施例では４本）形成されている。

この実施例１における各溝２２は、噴孔入口から噴孔出口に向かう燃料の流れ方向に沿って設けられている。即ち、各溝２２は、第１扇壁面６ａの扇角度に倣って放射状に形成されている。
噴孔入口側の溝２２の端（以下、溝始端と称す）は、図１（ｂ）、（ｃ）に示すように、噴孔入口と噴孔出口の間に設けられている。
噴孔出口側の溝２２の端（以下、溝終端と称す）は、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、噴孔出口に一致して設けられている。
この実施例１の溝２２は、溝始端側が深く、溝終端に向かって徐々に浅くなるものである。
この実施例１の溝２２の底形状は、断面円弧形状に設けられている。

（特徴技術の作動）
次に、スリット噴孔６による燃料噴射を、図２（ｂ）を参照して説明する。
スリット噴孔６は、噴孔入口側の流路断面積が最も狭い。このため、噴孔入口に高圧で流入した燃料は、扇形形状による流路拡大に伴って減圧するものの、噴孔通路内に充満せずに、噴孔通路の一部に気体領域が形成される。

ここで、噴孔入口よりも上流側への燃料の供給具合は均一でなく、噴孔入口の上流側の流速分布には偏りがある。このため、噴孔入口から流入した燃料は、スリット噴孔６を構成する扇壁面の一方である第１扇壁面６ａに沿って流れ、第１扇壁面６ａに対向する第２扇壁面６ｂ側には気体領域が形成される。

噴孔入口より流入した燃料は、第１扇壁面６ａとの接触により流速低下があるものの、噴孔出口から薄い液膜状で噴射される。
第１扇壁面６ａに複数の溝２２を形成したこの実施例１では、高速で流動する燃料が、溝始端に達した時点で、第１扇壁面６ａから溝２２の内部に急激に流れ込み、溝始端の直下に負圧部が発生し、燃料の流れに剥離が生じて、燃料の流れの一部が溝２２内に吸引され、燃料の流れにキャビテーションが生じるなどして燃料の流れが乱される。
即ち、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分は、従来技術において「噴孔内壁面に沿ったベクトル成分だけ」であったが、第１扇壁面６ａに溝２２を設けたことで「従来技術とは異なった方向のベクトル成分」が生じる。

そして、溝２２内で生じた乱れは、溝２２の外を通過する燃料の流れにも影響を及ぼす。その結果、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分に、「噴孔内壁面に沿う画一的なベクトル方向」に対して上下左右方向の成分を付与することができる。
溝２２や第１扇壁面６ａに沿った燃料は、付与された乱れが収まるより前に噴孔出口から噴射される。このため、噴孔出口から噴射される薄い液膜には、上下左右方向への力が残っており、それを分裂力として薄い液膜が効率的に分裂する。その結果、図３に示すように、従来技術におけるスリット噴孔６による噴霧粒径Ａに比較して、実施例１のスリット噴孔６から噴射される噴霧粒径Ｂを「微粒化」させることができる。なお、図３は周知のＳＭＤによる測定技術により測定した実験結果である。

（実施例１の効果）
実施例１の燃料噴射ノズルは、スリット噴孔６の内壁に、スリット噴孔６を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる複数の溝２２（凹部２１、乱流発生手段）が形成されている。
複数の溝２２によってスリット噴孔６を通過する燃料の流れに乱れを生じさせることにより、噴孔出口から噴射される燃料の分裂力を高めることができ、燃料噴霧を「微粒化」することができる。即ち、この実施例１の燃料噴射ノズルは、スリット噴孔６による広く適切な「噴射範囲」の噴射角を確保したままで、さらに燃料噴霧を「微粒化」することができる。

特に、この実施例１では、乱流発生手段として凹部２１の一例である溝２２を用いている。具体的には、溝始端による段差部分（流路面積の拡張部分）によって、スリット噴孔６を通過する燃料の流れに対して、燃料の進行方向（スリット噴孔６の内壁面に沿う方向）に直交する向きの乱れを積極的に生じさせることができる。
これにより、噴孔出口から噴射される燃料に対して、燃料の進行方向に直交する向き（上下方向）の分裂力を高めることができ、燃料噴霧の「微粒化」を図ることができる。

（実施例１の他の効果）
スリット噴孔６の内壁に設けた複数の溝２２により、スリット噴孔６を通過する燃料と、スリット噴孔６の内壁との接触面積が増える。このため、スリット噴孔６を通過する燃料によってスリット噴孔６の内壁が冷やされて、スリット噴孔６の内壁の温度がデポジットの生成温度に達しない範囲を広げることができ、スリット噴孔６の内壁にデポジットが堆積するのを抑えることができる。

また、噴孔出口付近は、燃焼熱により急激に加熱されてデポジットが生成される温度に達してしまう。
しかるに、スリット噴孔６の内壁に設けた凹部２１（溝２２）によって燃料の流れに剥離を伴う乱れを生じさせているため、噴孔出口付近に生成されたデポジットの洗い流し効果を高めることができ、スリット噴孔６の内壁にデポジットが堆積する不具合を回避することができる。

実施例２を図４を参照して説明する。なお、以下の各実施例において、実施例１と同一符号は、同一機能物を示すものである。
この実施例２は、溝２２の底の断面形状を略三角形状（Ｖ字形状）に設けたものである。このように設けても、上記実施例１と同様の効果を得ることができる。

上記の実施例１では、スリット噴孔６の下流側に存在する溝終端が噴孔出口の形状に影響を及ぼさないものであった。即ち、実施例１の噴孔出口の形状は、従来技術のスリット噴孔６と同じであった。
これに対し、この実施例２の溝終端は、噴孔出口まで連続し、溝終端が噴孔出口の形状に影響を及ぼすものである。
このように、溝終端が噴孔出口に至ることにより、噴孔出口より噴射される液膜の形状に、噴孔出口に沿う幾何学的な凹凸形状が付与される。即ち、噴孔出口から波形の液膜が噴射される。この結果、液膜と空気との接触面積が増えることになり、液膜が多くの空気と接触することで、燃料の「微粒化」がさらに促進される。

上記の実施例１では、第１扇壁面６ａに沿って燃料が流れるため、第１扇壁面６ａのみに溝２２を設ける例を示した。
これに対し、第１扇壁面６ａと第２扇壁面６ｂの両方に燃料が沿って流れる場合は、第１扇壁面６ａと第２扇壁面６ｂの両方に溝２２を形成することが望ましい。
このように、第２扇壁面６ｂにも溝２２を設けることにより、第２扇壁面６ｂに沿って流れる燃料の流れにも乱れを生じさせることができ、燃料の分裂力を高めて燃料噴霧の「微粒化」を図ることができる。

また、第１、第２扇壁面６ａ、６ｂの両方に溝２２を設ける場合は、第１扇壁面６ａに形成される溝２２と、第２扇壁面６ｂに形成される溝２２とを、互い違いに設けることが望ましい。このように、対向する面の溝２２を互い違いに設けることで、スリット噴孔６から噴射される燃料の分布ムラを抑えて噴射範囲を広げることができる。

実施例３を図５を参照して説明する。
この実施例３は、上記実施例２で示した溝２２の底の断面形状を円弧形状に設けたものである。このように設けても、上記実施例２と同様の効果を得ることができる。

実施例４を図６を参照して説明する。
この実施例４は、上記実施例１で示した溝２２の幅を下流側に向けて徐々に広げて末広がりに設けたものであり、溝始端側が深く、溝終端に向かって徐々に浅くなり、溝終端が噴孔出口において消滅するものである。
このように設けることにより、溝２２に沿った燃料の流れ方向と、第１扇壁面６ａに沿った燃料の流れ方向とが、上記実施例１と同様に噴孔出口で互い違いとなるため、燃料の分裂力を高めることができ、燃料噴霧の「微粒化」を促進できる。

実施例５を図７を参照して説明する。
この実施例５は、上記実施例４と同様に、溝２２の幅を下流側に向けて徐々に広げて末広がりに設けたものである。
また、この実施例５は、上記実施例４で示した溝終端が、噴孔出口に至らず、噴孔出口より少量上流側に設けられ、溝終端が噴孔出口の手前で消滅するものである。このように設けることにより、溝２２に沿った燃料の流れ方向と、第１扇壁面６ａに沿った燃料の流れ方向とを、噴孔出口で互い違いにでき、燃料の分裂力を高めて燃料噴霧の「微粒化」を促進できる。

実施例６を図８を参照して説明する。
上記実施例５では、実施例４と同様に、溝２２の幅を下流側に向けて徐々に広げて末広がりに設けた。
これに対し、この実施例６は、上記実施例５とは逆に、溝２２の幅を下流側に向けて徐々に狭めたものであり、溝終端が噴孔出口の手前で消滅するものである。このように設けることにより、溝２２に沿った燃料の流れ方向が、第１扇壁面６ａに沿った燃料の流れ方向に付与され、乱れが噴孔出口から噴射される液膜全体に伝播される。これにより、燃料の分裂力が高められて、燃料噴霧の「微粒化」が促進される。

実施例７を図９を参照して説明する。
上記の各実施例の溝２２は、噴孔入口から噴孔出口に向かう燃料の流れ方向に沿って設けられていた。即ち、各溝２２は、第１、第２扇壁面６ａ、６ｂの扇角度に倣って放射状に形成されていた。
これに対し、この実施例７の溝２２は、スリット噴孔６を流れる燃料の流れ方向に対して交差して設けられるものである。
このように、溝２２が燃料の流れ方向に対して交差することで、１つの溝２２でも、広い範囲の燃料の流れに乱れを生じさせることができる。即ち、少ない溝２２によって広い範囲の燃料の流れに乱れを生じさせることができる。
また、図９に示すように、溝２２の傾斜方向によってスリット噴孔６を通過する燃料の流れ方向に変化を与えることができ、噴霧された燃料の分布状態（強弱分布）をコントロールすることが可能になる。

実施例８を図１０を参照して説明する。
上記の各実施例では、凹部２１の一例として溝２２を設ける例を示した。
これに対し、この実施例８の凹部２１は、上述した溝２２に代えて、スポット的に形成した窪み穴２３を用いたものである。
具体的に、この実施例８の窪み穴２３は、第１扇壁面６ａに対して垂直方向に形成された丸穴である。なお、窪み穴２３の底形状は、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように断面矩形（底面が平面）であっても良いし、図１０（ｄ）、（ｅ）に示すように断面円弧形状（底面が半球面）であっても良い。

このように窪み穴２３を設けても、上述した溝２２と同様、窪み穴２３の起点（上流側の端部）によってスリット噴孔６内の流路面積を途中で拡張することができ、スリット噴孔６内を通過する燃料の流れに乱れを生じさせることができる。具体的には、実施例１の作動と同様、窪み穴２３の起点の直下に負圧部が発生し、燃料の流れに剥離が生じて、燃料の流れの一部が窪み穴２３内に吸引され、燃料の流れにキャビテーションが生じるなどして燃料の流れの方向が乱される。そして、窪み穴２３で生じた乱れは、窪み穴２３の外を通過する燃料の流れにも影響を及ぼし、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分に、「噴孔内壁面に沿う画一的なベクトル方向」に対して上下左右方向の成分を付与する。その結果、噴孔出口から噴射される薄い液膜に上下左右方向への力が残り、スリット噴孔６から噴射される薄い液膜が効率的に分裂し、噴霧粒径を「微粒化」させることができる。

実施例９を図１１、図１２を参照して説明する。
上記の各実施例では、乱流発生手段の一例として凹部２１（具体的には、溝２２あるいは窪み穴２３）を設ける例を示した。
これに対し、この実施例９の乱流発生手段は、上述した凹部２１に代えて、スリット噴孔６の内壁に凸部２４を形成したものである。

具体的にこの実施例９の凸部２４は、図１１に示すように、第１扇壁面６ａに対して垂直方向に膨出するスポット的な突起部２５であり、第１扇壁面６ａに複数（例えば、３つ）設けられている。
なお、この実施例９では、突起部２５の一例として円柱突起を示すが、他の形状（三角柱、四角柱、多角形柱等）の柱状突起であっても良い。
また、この実施例９では、突起部２５の一例として柱状突起を示すが、錐体（円錐、三角水、四角錐、多角形錐など）や球状突起など、他の突起形状であっても良い。
ここで、各凸部２４は、スリット噴孔６の内部において燃料通路の絞りとして作用するものであり、各凸部２４の上流側においてスリット噴孔６内の流路面積が最も狭くなるように設けられている。

このように、凹部２１に代えて凸部２４を設けることで、図１２に示すように、スリット噴孔６を流れる燃料が凸部２４の上流部に衝突して燃料の流れ向きを上下左右方向に急激に変えることができるとともに、凸部２４の下流部によってスリット噴孔６内の流路面積を途中で拡張することにより燃料の流れに乱れを生じさせることができる。具体的には、凸部２４の直下に負圧部が発生して、燃料の流れに剥離が生じ、燃料の流れの一部が凸部２４の下流部に吸引され、燃料の流れにキャビテーションが生じるなどして燃料の流れの方向が乱される。
そして、凸部２４で生じた乱れがスリット噴孔６を通過する燃料全体の流れに影響を及ぼし、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分に、「噴孔内壁面に沿う画一的なベクトル方向」に対して上下左右方向の成分を付与する。その結果、噴孔出口から噴射される薄い液膜に上下左右方向への力が残り、スリット噴孔６から噴射される薄い液膜が効率的に分裂し、噴霧粒径を「微粒化」させることができる。

実施例１０を図１３を参照して説明する。
上記実施例９では、凸部２４の一例としてスリット噴孔６の内壁にスポット的に形成した突起部２５を例に示した。
これに対し、この実施例１０では、凸部２４を、膨出部が列を成して連続する筋状突起２６に設けたものであり、筋状突起２６は噴孔入口から噴孔出口に向かう燃料の流れ方向に沿って設けられる。なお、この実施例１０の筋状突起２６は、下流側に向かって徐々に小さくなるものである。
このように設けても、スリット噴孔６を流れる燃料が凸部２４の上流部に衝突して燃料の流れ向きを上下左右方向に急激に変えることができ、スリット噴孔６内を流れる燃料の流れに乱れを付与して噴霧粒径を「微粒化」させることができる。

なお、この実施例１０（および後述する実施例１１）では、筋状突起２６が噴孔入口から噴孔出口に向かう燃料の流れ方向に沿う例を示すが、スリット噴孔６を流れる燃料の流れ方向に対して筋状突起２６が交差するように設けても良い。このように、筋状突起２６を燃料の流れ方向に対して交差させることで、１つの筋状突起２６でも、広い範囲の燃料の流れに乱れを生じさせることができるとともに、筋状突起２６の傾斜方向によってスリット噴孔６を通過する燃料の流れ方向に変化を与えることができ、噴霧された燃料の分布状態をコントロールすることが可能になる。

実施例１１を図１４を参照して説明する。
上記実施例１０では、筋状突起２６の断面形状を円弧形状に設ける例を示した。
これに対し、この実施例１１は、筋状突起２６の断面形状を矩形形状に設けたものである。このように設けても、上記実施例１０と同様の作用効果を得ることができる。

実施例１２を図１５を参照して説明する。
この実施例１２は、上述した実施例１〜実施例８と同様、乱流発生手段の一例として凹部２１を設けるものである。
この実施例１２の凹部２１は、溝底の形状が略扇形状を呈する幅広溝２７である。この幅広溝２７は、第１扇壁面６ａに１本だけ形成されるものであり、第１扇壁面６ａの扇角度に倣って溝幅が放射状に広がって設けられ、溝底も噴孔入口から噴孔出口に向かう燃料の流れ方向に沿って広がるように扇形状を呈するものである。
幅広溝２７の溝始端は、噴孔入口と噴孔出口の間に設けられている。
幅広溝２７の溝終端は、噴孔出口に一致して設けられている。
さらに、幅広溝２７は、溝始端側が深く、溝終端に向かって徐々に浅くなるものである。

この実施例１２に示すように、凹部２１の一例として幅広溝２７を設けても、上述した溝２２や窪み穴２３と同様、幅広溝２７の起点（上流側の端部）によってスリット噴孔６内の流路面積を途中で拡張することができ、スリット噴孔６内を通過する燃料の流れに乱れを生じさせることができる。具体的には、実施例１の作動と同様、幅広溝２７の起点の直下に負圧部が発生し、燃料の流れに剥離が生じて、燃料の流れの一部が幅広溝２７内に吸引され、燃料の流れにキャビテーションが生じるなどして燃料の流れの方向が乱される。そして、幅広溝２７で生じた乱れは、幅広溝２７の外を通過する燃料の流れにも影響を及ぼし、スリット噴孔６内を流れる燃料のベクトル成分に、「噴孔内壁面に沿う画一的なベクトル方向」に対して上下方向の成分を付与する。その結果、噴孔出口から噴射される薄い液膜に上下方向への力が加わり、スリット噴孔６から噴射される薄い液膜が効率的に分裂し、噴霧粒径を「微粒化」させることができる。
また、幅方向に広がった幅広溝２７によって、広い範囲の燃料の流れに乱れを生じさせることができる。即ち、少ない数の幅広溝２７によってスリット噴孔６を通過する多くの燃料に対して乱れを積極的に与えることができる。

実施例１３を図１６を参照して説明する。
この実施例１３は、上記実施例１２で示した幅広溝２７の溝終端が、噴孔出口に至らず、噴孔出口より少量上流側に設けられて、溝終端が噴孔出口の手前で消滅するものである。このように設けても、実施例１２と同様の効果を得ることができる。

実施例１４を図１７を参照して説明する。
上記実施例１２、１３では、幅広溝２７を１つ設ける例を示した。
これに対し、この実施例１４は、幅広溝２７を複数設けたものである。
具体的に、この実施例１４は、第１扇壁面６ａに幅広溝２７を２つ設けたものである。このように設けても、実施例１２と同様の効果を得ることができる。
なお、図１７では、幅広溝２７の溝終端が噴孔出口に一致する例を示しているが、実施例１３と同様、幅広溝２７の溝終端が噴孔出口に至らず、噴孔出口より少量上流側に設けられて、溝終端が噴孔出口の手前で消滅するものであっても良い。

上記実施例で開示した燃料噴射ノズルの構造は一例であり、ノズルボディ１およびニードル２の形状や、ニードル２の駆動手段など限定されるものではない。
上記実施例では、スリット噴孔６の形状としてを下流側に向かって広がる扇形状を例に示したが、上流側から下流側に向かってスリット幅が略一定の平行穴スリットや、スリット幅が途中で狭くなる絞り形状を呈する途中絞りスリットなど、スリット噴孔６は偏平穴形状を呈するものであれば良い。

６ スリット噴孔
６ａ 第１扇壁面（燃料噴射時に燃料が沿って流れる壁面）
２１ 凹部（乱流発生手段）
２２ 溝（凹部の一例）
２３ 窪み穴（凹部の一例）
２４ 凸部（乱流発生手段）
２５ 突起部（凸部の一例）
２６ 筋状突起（凸部の一例）
２７ 幅広溝（凹部の一例）

Claims (11)

1. 偏平穴形状を呈して燃料の噴射を行なうスリット噴孔を備えた燃料噴射ノズルにおいて、
   前記スリット噴孔は、当該スリット噴孔を通過する燃料の流れに乱れを生じさせる乱流発生手段を備え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、
   前記乱流発生手段は、前記スリット噴孔の内壁に形成された凹部であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 請求項２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記凹部は、溝であ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、
   前記スリット噴孔の下流側に存在する前記溝の終端は、前記スリット噴孔の出口端よりも上流側にあることを特徴とする燃料噴射ノズル。
5. 請求項３に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記スリット噴孔の下流側に存在する前記溝の終端は、前記スリット噴孔の出口端まで連続することを特徴とする燃料噴射ノズル。
6. 請求項３〜請求項５のいずれかに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記溝は、前記スリット噴孔を流れる燃料の流れ方向に対して交差して設けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。
7. 請求項２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記凹部は、スポット的に形成された窪み穴であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
8. 請求項２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記凹部は、溝底の形状が略扇形状を呈する幅広溝であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
9. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記乱流発生手段は、前記スリット噴孔の内壁に形成された凸部であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
10. 請求項９に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
    前記凸部は、前記スリット噴孔の内部において燃料通路の絞りとして作用することを特徴とする燃料噴射ノズル。
11. 請求項２〜請求項１０のいずれかに記載の燃料噴射ノズルにおいて、
    前記凹部または前記凸部は、前記スリット噴孔の内壁のうち、少なくとも燃料噴射時に燃料が沿って流れる壁面に設けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。

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