JP2016148273A - 燃料噴射ノズル - Google Patents
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Abstract
【課題】 従来より、燃料噴射ノズルの噴孔から噴射される燃料の噴射期間において周期的に発生するクラウドキャビテーションによるエロージョンは、非常に深刻で、噴孔流路の壁面の損傷が大きい場合、正常な燃料噴射が成されなくなる等の不具合を発生するという課題があった。
【解決手段】 燃料噴射ノズルは、ノズルボディ３のノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、噴孔５の噴孔流路６の上側半分の領域内で、且つ噴孔流路６の噴孔上壁４５から噴孔流路６に向かって突出し、且つ噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる突条部５１を設けている。その突条部５１は、噴孔流路６の全長をＬとした場合、噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から噴孔出口の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
【選択図】 図３
【解決手段】 燃料噴射ノズルは、ノズルボディ３のノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、噴孔５の噴孔流路６の上側半分の領域内で、且つ噴孔流路６の噴孔上壁４５から噴孔流路６に向かって突出し、且つ噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる突条部５１を設けている。その突条部５１は、噴孔流路６の全長をＬとした場合、噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から噴孔出口の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
【選択図】 図３
Description
本発明は、内燃機関（エンジン）の気筒に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに関するものである。
［従来の技術］
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）の気筒に形成される燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射ノズルとして、ニードルおよびノズルボディを備え、ノズルボディのノズルシートよりも燃料流れ方向の下流側のサック室の周囲を周方向に取り囲む球面形状のサック周壁面で噴孔入口が開口した複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
従来より、ディーゼルエンジン等の内燃機関（エンジン）の気筒に形成される燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射ノズルとして、ニードルおよびノズルボディを備え、ノズルボディのノズルシートよりも燃料流れ方向の下流側のサック室の周囲を周方向に取り囲む球面形状のサック周壁面で噴孔入口が開口した複数の噴孔を有する燃料噴射ノズルが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような燃料噴射ノズルの噴孔として、一般に採用されている円形状の噴孔を図８および図９に示す。
燃料噴射ノズルのノズルボディ１０１の先端側には、ニードルの弁部が着座可能なノズルシートよりも上流側の燃料流路と連通するサック室１０２、およびノズルボディ１０１の内壁で噴孔入口１０３が開口し、且つノズルボディ１０１の外壁で噴孔出口１０４が開口した噴孔とが設けられている。
噴孔は、噴孔入口１０３から噴孔出口１０４に至るまで噴孔軸方向に真っ直ぐに延びる噴孔流路１０５を備えている。
燃料噴射ノズルのノズルボディ１０１の先端側には、ニードルの弁部が着座可能なノズルシートよりも上流側の燃料流路と連通するサック室１０２、およびノズルボディ１０１の内壁で噴孔入口１０３が開口し、且つノズルボディ１０１の外壁で噴孔出口１０４が開口した噴孔とが設けられている。
噴孔は、噴孔入口１０３から噴孔出口１０４に至るまで噴孔軸方向に真っ直ぐに延びる噴孔流路１０５を備えている。
そして、燃料噴射ノズルのニードルがノズルボディ１０１のノズルシート面よりリフトすると、ニードルの弁部とノズルシート面との間のクリアランスからサック室１０２を通って噴孔流路１０５内に燃料が流入する。そして、噴孔流路１０５から噴孔出口１０４を介して燃焼室１０６内に円錐状または中空傘状の燃料噴霧が噴射される。
ここで、特許文献１には、複数の噴孔における各噴孔入口１０３の上流側部分を円弧面で面取りした燃料噴射ノズルが示されている。
この燃料噴射ノズルは、噴孔入口１０３の上流側部分を円弧面で面取りすることで、ノズルボディ１０１のサック室１０２から噴孔流路１０５内にスムーズに燃料を流入させて、流入損失の低減を図り、初期噴射率の向上に寄与させている。
ここで、特許文献１には、複数の噴孔における各噴孔入口１０３の上流側部分を円弧面で面取りした燃料噴射ノズルが示されている。
この燃料噴射ノズルは、噴孔入口１０３の上流側部分を円弧面で面取りすることで、ノズルボディ１０１のサック室１０２から噴孔流路１０５内にスムーズに燃料を流入させて、流入損失の低減を図り、初期噴射率の向上に寄与させている。
［従来の技術の不具合］
しかしながら、燃料噴射ノズルの噴射初期、つまりニードルのリフト量が比較的小さい場合には、ニードルの弁部とノズルシート面との間に形成される環状のクリアランスの流路断面積が比較的に小さい。このため、クリアランスを通ってサック室１０２内に流れ込む燃料の流速が速くなるので、噴孔流路１０５内の燃料流れに剥離が生じ、噴孔入口１０３の噴孔上壁付近に形成される負圧場（減圧部）にてキャビテーション（気泡）が発生する。
そして、キャビテーションが崩壊すると、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７や噴孔下壁１０８の壁面にキャビテーションエロージョン（壊食）が発生し、深刻な問題になっている。例えば、エンジン性能向上を目的とした燃料の噴射圧力の高圧化に従って、噴孔流路１０５内で発生するキャビテーションの程度も強くなり、キャビテーション浸食による損傷が深刻な問題になっている。特にクラウドキャビテーションによる損傷は、非常に深刻で、クラウドキャビテーションの発生防止が求められている。
しかしながら、燃料噴射ノズルの噴射初期、つまりニードルのリフト量が比較的小さい場合には、ニードルの弁部とノズルシート面との間に形成される環状のクリアランスの流路断面積が比較的に小さい。このため、クリアランスを通ってサック室１０２内に流れ込む燃料の流速が速くなるので、噴孔流路１０５内の燃料流れに剥離が生じ、噴孔入口１０３の噴孔上壁付近に形成される負圧場（減圧部）にてキャビテーション（気泡）が発生する。
そして、キャビテーションが崩壊すると、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７や噴孔下壁１０８の壁面にキャビテーションエロージョン（壊食）が発生し、深刻な問題になっている。例えば、エンジン性能向上を目的とした燃料の噴射圧力の高圧化に従って、噴孔流路１０５内で発生するキャビテーションの程度も強くなり、キャビテーション浸食による損傷が深刻な問題になっている。特にクラウドキャビテーションによる損傷は、非常に深刻で、クラウドキャビテーションの発生防止が求められている。
特にキャビテーションの形態として、噴孔の噴孔入口１０３付近で発生し、この箇所から噴孔出口側へ向かって発達する膜状のシートキャビテーションが急激に崩壊して、無数の小さな雲状のキャビティ群（クラウドキャビテーションと呼ぶ）がある。
このクラウドキャビテーションは、燃料噴射ノズルの各噴孔から燃焼室内へ噴射される燃料の噴射期間において周期的に発生する。
ここで、燃料噴射ノズルが開弁し、サック室１０２から噴孔流路１０５内に流入する燃料の流速が遅い場合には、図８（ａ）に示したように、噴孔入口１０３の上側部分で燃料流れの剥離を抑制でき、キャビテーションの発生を抑制できる。
しかし、燃料噴射ノズルが開弁し、サック室１０２から噴孔流路１０５内に流入する燃料の流速が速い場合には、図８（ｂ）に示したように、噴孔入口１０３の上側部分で燃料流れの剥離が生じる。これに伴って、噴孔入口１０３付近の噴孔上壁１０７にキャビテーションＣが発生する。
このクラウドキャビテーションは、燃料噴射ノズルの各噴孔から燃焼室内へ噴射される燃料の噴射期間において周期的に発生する。
ここで、燃料噴射ノズルが開弁し、サック室１０２から噴孔流路１０５内に流入する燃料の流速が遅い場合には、図８（ａ）に示したように、噴孔入口１０３の上側部分で燃料流れの剥離を抑制でき、キャビテーションの発生を抑制できる。
しかし、燃料噴射ノズルが開弁し、サック室１０２から噴孔流路１０５内に流入する燃料の流速が速い場合には、図８（ｂ）に示したように、噴孔入口１０３の上側部分で燃料流れの剥離が生じる。これに伴って、噴孔入口１０３付近の噴孔上壁１０７にキャビテーションＣが発生する。
そして、キャビテーションＣが燃料の流れ方向の下流側に成長（発達）していき、図８（ｃ）に示したように、キャビテーションＣが噴孔入口１０３から噴孔流路１０５の下流端である噴孔出口付近まで到達することで、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７に沿うような形態のシートキャビテーションＣが発生する。
そして、噴孔出口１０４から燃焼室１０６内に噴射された燃料噴霧の一部は、リエントラントジェット（燃料流れの逆流現象）Ｊとなって噴孔出口１０４から噴孔流路１０５内に流入する。そして、このリエントラントジェットＪによって、図８（ｄ）に示したように、噴孔出口側付近のシートキャビテーションＣが噴孔流路１０５の上流側、つまり噴孔入口１０３側に押し戻される。
そして、リエントラントジェットＪが噴孔入口１０３側に向かって流れると、図９（ａ）に示したように、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７とシートキャビテーションＣとの界面にリエントラントジェットＪが入り込み、シートキャビテーションＣが噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７より剥離し始める。
そして、噴孔出口１０４から燃焼室１０６内に噴射された燃料噴霧の一部は、リエントラントジェット（燃料流れの逆流現象）Ｊとなって噴孔出口１０４から噴孔流路１０５内に流入する。そして、このリエントラントジェットＪによって、図８（ｄ）に示したように、噴孔出口側付近のシートキャビテーションＣが噴孔流路１０５の上流側、つまり噴孔入口１０３側に押し戻される。
そして、リエントラントジェットＪが噴孔入口１０３側に向かって流れると、図９（ａ）に示したように、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７とシートキャビテーションＣとの界面にリエントラントジェットＪが入り込み、シートキャビテーションＣが噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７より剥離し始める。
そして、図９（ｂ）に示したように、リエントラントジェットＪがキャビティ前縁、つまり噴孔流路１０５の上流端である噴孔入口１０３に到達すると、図９（ｃ）に示したように、シートキャビテーションＣを無数に切断して複数のクラウドキャビテーションＣが発生する。
すなわち、クラウドキャビテーション発生の原因は、ノズルボディ１０１の噴孔流路１０５内で発生するシートキャビテーションＣをリエントラントジェットＪが切断することで発生する。
このようなクラウドキャビテーション浸食（エロージョン）による、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７や噴孔下壁１０８の壁面に損傷が発生し、この損傷が噴孔流路１０５の全長に渡って形成されてしまうと、正常な燃料噴射が成されなくなる等の不具合を発生する。
すなわち、クラウドキャビテーション発生の原因は、ノズルボディ１０１の噴孔流路１０５内で発生するシートキャビテーションＣをリエントラントジェットＪが切断することで発生する。
このようなクラウドキャビテーション浸食（エロージョン）による、噴孔流路１０５の噴孔上壁１０７や噴孔下壁１０８の壁面に損傷が発生し、この損傷が噴孔流路１０５の全長に渡って形成されてしまうと、正常な燃料噴射が成されなくなる等の不具合を発生する。
本発明の目的は、燃料の噴射期間において周期的に発生するクラウドキャビテーションの発生を防止することで、噴孔流路内で発生するクラウドキャビテーションを要因とするノズルボディの噴孔壁面の損傷を防止す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（燃料噴射ノズル）によれば、ノズルボディの中心軸方向を上下方向とした場合、噴孔流路の上側半分の領域内で、且つ噴孔流路の噴孔上壁から噴孔流路の噴孔軸（噴孔軸に対して直交する放射（径）方向の内側）に向かって突出し、且つ噴孔軸方向に延びる突条部を設けている。
その突条部は、噴孔流路の全長をＬとした場合、噴孔軸方向に０．２Ｌ以上の長さを有し、噴孔流路の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から噴孔出口の位置（１．０Ｌ）までの領域に設けられている。
その突条部は、噴孔流路の全長をＬとした場合、噴孔軸方向に０．２Ｌ以上の長さを有し、噴孔流路の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から噴孔出口の位置（１．０Ｌ）までの領域に設けられている。
これによって、ノズルボディの噴孔流路内に発生するキャビティ前縁、つまり噴孔入口へのリエントラントジェットの到達を阻止することが可能となる。これにより、ノズルボディの噴孔流路内において、ノズルボディの噴孔から噴射される燃料の噴射期間において周期的にノズルボディの噴孔流路内に発生する雲状のクラウドキャビテーションの発生を防止または抑制することができる。
したがって、ノズルボディの噴孔流路内で発生するクラウドキャビテーションを要因とするノズルボディの噴孔流路の壁面の損傷（キャビテーションエロージョン）を防止することができる。
したがって、ノズルボディの噴孔流路内で発生するクラウドキャビテーションを要因とするノズルボディの噴孔流路の壁面の損傷（キャビテーションエロージョン）を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
［実施例１の構成］
図１ないし図５は、本発明を適用した内燃機関（エンジン）の気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル（実施例１）を示したものである。
図１ないし図５は、本発明を適用した内燃機関（エンジン）の気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル（実施例１）を示したものである。
本実施例の燃料噴射装置は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジン）用の燃料噴射装置として知られるコモンレール式燃料噴射システムによって構成されている。このコモンレール式燃料噴射システムは、低圧燃料ポンプ（以下フィードポンプ）、高圧燃料ポンプ（以下サプライポンプ）、コモンレールおよび複数の燃料噴射弁（インジェクタ）を備えている。
エンジンは、例えば自動車等の車両走行用エンジンであって、複数の気筒を有する多気筒ディーゼルエンジンが採用されている。
エンジンは、例えば自動車等の車両走行用エンジンであって、複数の気筒を有する多気筒ディーゼルエンジンが採用されている。
複数のインジェクタは、エンジンの各気筒毎に対応して搭載される燃料制御弁として使用される。
インジェクタとしては、コモンレールの蓄圧室内に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室Ｒ内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁（ディーゼルエンジン用のインジェクタ）が採用されている。
複数のインジェクタは、エンジンの各気筒に形成される燃焼室Ｒ内に燃料を噴射するもので、ノズル中心軸（ＣＬ）方向の先端側（図示下端側）に燃料噴射ノズル１を備えている。これらのインジェクタは、燃料噴射ノズル１と、この燃料噴射ノズル１のニードルバルブ（以下ニードル）２を開閉駆動する電磁弁（以下ソレノイドバルブ）とが螺子締結によって一体化されて構成されている。
なお、ノズル中心軸（ＣＬ）とは、燃料噴射ノズル１、少なくともノズルボディ３の中心線方向に真っ直ぐに延びるノズル軸線のことである。
インジェクタとしては、コモンレールの蓄圧室内に蓄圧された高圧燃料を、直接燃焼室Ｒ内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの内燃機関用燃料噴射弁（ディーゼルエンジン用のインジェクタ）が採用されている。
複数のインジェクタは、エンジンの各気筒に形成される燃焼室Ｒ内に燃料を噴射するもので、ノズル中心軸（ＣＬ）方向の先端側（図示下端側）に燃料噴射ノズル１を備えている。これらのインジェクタは、燃料噴射ノズル１と、この燃料噴射ノズル１のニードルバルブ（以下ニードル）２を開閉駆動する電磁弁（以下ソレノイドバルブ）とが螺子締結によって一体化されて構成されている。
なお、ノズル中心軸（ＣＬ）とは、燃料噴射ノズル１、少なくともノズルボディ３の中心線方向に真っ直ぐに延びるノズル軸線のことである。
燃料噴射ノズル１は、そのノズル中心軸（ＣＬ）方向に往復移動可能なニードル２と、このニードル２をその往復移動方向に嵌挿支持するミニサックタイプのノズルボディ３とを備えている。
ノズルボディ３は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向の基端側（図示上端側）が開口し、その反対側の先端側（図示下端側）が閉塞された有底円筒形状を呈し、エンジンの各気筒に形成された燃焼室Ｒ内に燃料噴霧を直接噴射するノズル噴孔部４を備えている。このノズル噴孔部４には、ノズルボディ３の内外を連通する複数の噴孔５が設けられている。
複数の噴孔５は、ノズル噴孔部４の内外を連通する噴孔流路６をそれぞれ備えている。各噴孔流路６は、ノズル噴孔部４の内壁で開口した噴孔入口７から、ノズル噴孔部４の外壁で開口した噴孔出口８まで噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸している。
なお、ノズルボディ３のノズル噴孔部４の詳細は、後述する。
ノズルボディ３は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向の基端側（図示上端側）が開口し、その反対側の先端側（図示下端側）が閉塞された有底円筒形状を呈し、エンジンの各気筒に形成された燃焼室Ｒ内に燃料噴霧を直接噴射するノズル噴孔部４を備えている。このノズル噴孔部４には、ノズルボディ３の内外を連通する複数の噴孔５が設けられている。
複数の噴孔５は、ノズル噴孔部４の内外を連通する噴孔流路６をそれぞれ備えている。各噴孔流路６は、ノズル噴孔部４の内壁で開口した噴孔入口７から、ノズル噴孔部４の外壁で開口した噴孔出口８まで噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸している。
なお、ノズルボディ３のノズル噴孔部４の詳細は、後述する。
燃料噴射ノズル１は、ニードル２、有底円筒状のノズルボディ３およびインジェクタボディを備えている。
ニードル２は、基端側から先端側に向かってノズル中心軸（ＣＬ）方向に真っ直ぐに延びている。このニードル２は、基端側に設けられる円柱状の頭部１１、およびこの頭部１１よりも外径が大きく、ノズルボディ３のニードルガイド孔内に往復摺動可能に支持される円柱状の大径軸部（摺動部）１２が設けられている。このニードル２の摺動部１２は、ニードル２の中心軸方向の反噴孔側端部（基端部）に設けられている。また、摺動部１２の外周面は、ノズルボディ３のニードルガイド孔の孔壁面に対して往復摺動可能となっている。
ニードル２は、基端側から先端側に向かってノズル中心軸（ＣＬ）方向に真っ直ぐに延びている。このニードル２は、基端側に設けられる円柱状の頭部１１、およびこの頭部１１よりも外径が大きく、ノズルボディ３のニードルガイド孔内に往復摺動可能に支持される円柱状の大径軸部（摺動部）１２が設けられている。このニードル２の摺動部１２は、ニードル２の中心軸方向の反噴孔側端部（基端部）に設けられている。また、摺動部１２の外周面は、ノズルボディ３のニードルガイド孔の孔壁面に対して往復摺動可能となっている。
ニードル２には、上記の摺動部１２よりも外径が小さい小径軸部１３、および摺動部１２よりも外径が小さく、且つ小径軸部１３よりも外径が大きい中径軸部１４が設けられている。そして、ニードル２には、摺動部１２と小径軸部１３との間に円錐面形状の受圧面１５が設けられている。この受圧面１５は、ニードル２のリフト開始時に、ノズルボディ３の燃料溜まり室（後述する）内の燃料圧を受ける燃料受圧部である。
また、中径軸部１４よりも先端側には、ノズルボディ３のノズルシート１６を含むノズルシート面１７に着座可能な弁部１８を有している。
また、中径軸部１４よりも先端側には、ノズルボディ３のノズルシート１６を含むノズルシート面１７に着座可能な弁部１８を有している。
ニードル２の弁部１８は、中径軸部１４よりも外径が小さい外径を有し、ニードル２の中心軸方向の噴孔側端部（先端部）に設けられている。この弁部１８は、中径軸部１４のエッジラインからニードル中心軸方向の先端側へ向かって外径が徐々に減少する縮径部である。
弁部１８は、先端側へ向かって徐々に外径が縮径する第１、第２シール面２１、２２および円錐面２３を有している。
第１シール面２１は、円錐面形状を呈する。第２シール面２２は、第１シール面２１よりも傾斜（テーパ）角度が急な円錐面形状を呈する。円錐面２３は、第２シール面２２よりも傾斜（テーパ）角度が急な円錐面形状を呈する。
弁部１８は、先端側へ向かって徐々に外径が縮径する第１、第２シール面２１、２２および円錐面２３を有している。
第１シール面２１は、円錐面形状を呈する。第２シール面２２は、第１シール面２１よりも傾斜（テーパ）角度が急な円錐面形状を呈する。円錐面２３は、第２シール面２２よりも傾斜（テーパ）角度が急な円錐面形状を呈する。
第１シール面２１と第２シール面２２との間に形成される円環状の交差稜線（第１シートライン）は、ノズルボディ３のノズルシート１６に密着する円環状のノズルシール（ニードルシール部）２４としての機能を有している。
なお、ノズルシール２４の代わりに、第２シール面２２と円錐面２３との間に形成される円環状の交差稜線（第２シートライン）を、ノズルボディ３のノズルシート１６を含むノズルシート面１７に密着する円環状のノズルシール（ニードルシール部）２５として用いても良い。
なお、ノズルシール２４の代わりに、第２シール面２２と円錐面２３との間に形成される円環状の交差稜線（第２シートライン）を、ノズルボディ３のノズルシート１６を含むノズルシート面１７に密着する円環状のノズルシール（ニードルシール部）２５として用いても良い。
ノズルボディ３には、基端側の結合面で開口し、この開口側から奥側のノズル噴孔部４までノズル中心軸（ＣＬ）方向に延びるニードル収容孔（ニードル収容室）３１が設けられている。このニードル収容孔３１の基端側には、ニードル２を往復摺動可能に支持するためのニードルガイド孔３２が設けられている。また、ニードル収容孔３１の中央部には、ニードルガイド孔３２よりも孔径が拡げられた燃料溜まり室３３が設けられている。
燃料溜まり室３３には、サプライポンプまたはコモンレール等の高圧発生部と接続する燃料孔３４から高圧燃料が導入される。また、燃料溜まり室３３内に導入される燃料圧は、ニードル２に対して、ニードル２の開弁方向に付勢する油圧力として作用する。
燃料孔３４は、ノズルボディ３の結合面から燃料溜まり室３３へ斜めに延びる燃料通路である。また、ノズルボディ３は、ニードル２の中径軸部１４の外周との間に、燃料溜まり室３３からノズル噴孔部４へ真っ直ぐに延びる燃料通路（円筒状のクリアランス）３５が形成されている。このクリアランス３５は、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の上流側の燃料流路である。
燃料孔３４は、ノズルボディ３の結合面から燃料溜まり室３３へ斜めに延びる燃料通路である。また、ノズルボディ３は、ニードル２の中径軸部１４の外周との間に、燃料溜まり室３３からノズル噴孔部４へ真っ直ぐに延びる燃料通路（円筒状のクリアランス）３５が形成されている。このクリアランス３５は、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の上流側の燃料流路である。
インジェクタボディには、ノズルボディ３の燃料流路（燃料孔３４）と連通する燃料流路、およびチップパッキンの連通孔を介して、ノズルボディ３のニードル収容孔３１と連通するピストン収容孔（ピストン収容室、スプリング収容室）が形成されている。
ピストン収容孔内には、コマンドピストンおよびリターンスプリングが収容されている。
コマンドピストンは、ニードル２と連動してピストン収容孔内を往復移動するもので、先端側の端面がニードル２の頭部１１に当接している。
リターンスプリングは、コマンドピストンに対して、ニードル２の閉弁方向に付勢する付勢力を発生させるものである。
ピストン収容孔内には、コマンドピストンおよびリターンスプリングが収容されている。
コマンドピストンは、ニードル２と連動してピストン収容孔内を往復移動するもので、先端側の端面がニードル２の頭部１１に当接している。
リターンスプリングは、コマンドピストンに対して、ニードル２の閉弁方向に付勢する付勢力を発生させるものである。
ピストン収容孔には、コマンドピストンの基端側の摺動部を摺動可能に支持するピストンガイド孔が設けられている。このピストン収容孔の先端側に対して反対側には、高圧ポートおよび低圧ポートを有する制御室が設けられている。
制御室は、コマンドピストンとソレノイドバルブとの間に形成された空間である。この制御室の高圧ポートには、燃料系の高圧側に設けられるコモンレールと接続する燃料（供給）流路が連通している。また、制御室の低圧ポートには、燃料リターン配管を介して燃料系の低圧側に設けられる燃料タンク等と接続する燃料リークポートが連通している。
なお、、制御室内に導入される燃料圧は、ニードル２に対して、ニードル２の閉弁方向に付勢する油圧力として作用する。
制御室は、コマンドピストンとソレノイドバルブとの間に形成された空間である。この制御室の高圧ポートには、燃料系の高圧側に設けられるコモンレールと接続する燃料（供給）流路が連通している。また、制御室の低圧ポートには、燃料リターン配管を介して燃料系の低圧側に設けられる燃料タンク等と接続する燃料リークポートが連通している。
なお、、制御室内に導入される燃料圧は、ニードル２に対して、ニードル２の閉弁方向に付勢する油圧力として作用する。
ソレノイドバルブは、コマンドピストンの直上に設けられる制御室内の油圧力を調整（増減）し、ニードル２の開閉動作を制御する電磁制御弁である。このソレノイドバルブは、制御室から燃料リークポートを介して燃料系の低圧側へ燃料を流出（リーク）させる低圧ポートを開閉するスプールバルブ、およびこのスプールバルブを往復摺動可能に収容するバルブボディを備えている。
ソレノイドバルブは、スプールバルブを閉弁方向に駆動する電磁アクチュエータ（ソレニド）と、スプールバルブを閉弁方向に付勢するバルブスプリングとを備えている。
ソレノイドバルブは、スプールバルブを閉弁方向に駆動する電磁アクチュエータ（ソレニド）と、スプールバルブを閉弁方向に付勢するバルブスプリングとを備えている。
ソレノイドは、外部接続用コネクタを備え、エンジン制御ユニット（電子制御装置：ＥＣＵ）から印加されるインジェクタ駆動電流によって通電制御されるように構成されている。
このソレノイドは、コイルボビンの外周に巻装されるコイル、このコイルの内外周に配されるステータコア、およびこのステータコア内を往復移動するアーマチャ等を備えている。
コイルは、電力の供給を受けると（電圧印加または通電されると）、アーマチャをステータコアの磁極面に引き寄せる磁力を発生する。すなわち、コイルへの通電時には、スプールバルブが低圧ポートを開放し、コイルへの通電停止時には、スプールバルブが低圧ポートを閉鎖する。
このソレノイドは、コイルボビンの外周に巻装されるコイル、このコイルの内外周に配されるステータコア、およびこのステータコア内を往復移動するアーマチャ等を備えている。
コイルは、電力の供給を受けると（電圧印加または通電されると）、アーマチャをステータコアの磁極面に引き寄せる磁力を発生する。すなわち、コイルへの通電時には、スプールバルブが低圧ポートを開放し、コイルへの通電停止時には、スプールバルブが低圧ポートを閉鎖する。
ソレノイドの磁気吸引力によってスプールバルブが制御室の低圧ポートが開放すると、制御室内の燃料が低圧ポート、燃料リークポートを介してインジェクタの外部（燃料系の低圧側）へ流出する。これにより、制御室内の燃料圧がニードル開弁圧以下に低下するため、ニードル２がノズルボディ３のノズルシート１６から離脱（リフト）してエンジンの各気筒の燃焼室Ｒ内へ燃料が直接噴射される。
また、バルブスプリングの付勢力によってスプールバルブが制御室の低圧ポートを閉鎖すると、制御室内から燃料系の低圧側への燃料の流出が止まり、コモンレールから高圧ポートを介して、サプライポンプで加圧された高圧燃料が制御室内に導入される。これにより、制御室内の燃料圧がニードル閉弁圧以上に上昇するため、ニードル２がノズルボディ３のノズルシート１６に着座（シート）するため、エンジンの各気筒の燃焼室Ｒ内への燃料噴射が終了する。
また、バルブスプリングの付勢力によってスプールバルブが制御室の低圧ポートを閉鎖すると、制御室内から燃料系の低圧側への燃料の流出が止まり、コモンレールから高圧ポートを介して、サプライポンプで加圧された高圧燃料が制御室内に導入される。これにより、制御室内の燃料圧がニードル閉弁圧以上に上昇するため、ニードル２がノズルボディ３のノズルシート１６に着座（シート）するため、エンジンの各気筒の燃焼室Ｒ内への燃料噴射が終了する。
次に、本実施例のノズルボディ３のノズル噴孔部４の詳細を図１ないし図５に基づいて説明する。
ノズルボディ３のノズル噴孔部４には、ニードル２の弁部１８が着座可能なノズルシート１６を含むノズルシート面１７が設けられている。このノズルシート面１７は、先端側に向かう程、流路断面積が減少する円錐面形状の傾斜面で形成されている。
ニードル２の弁部１８とノズルボディ３のノズルシート面１７との間には、ニードル２のリフト時に円環状のクリアランス３６が形成される。
クリアランス３６は、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の下流側の燃料流路である。なお、クリアランス３６は、ニードル２のリフト時に、ノズルシート面１７とニードル２の弁部１８との間に形成される円環状の燃料流路である。
ノズルボディ３のノズル噴孔部４には、ニードル２の弁部１８が着座可能なノズルシート１６を含むノズルシート面１７が設けられている。このノズルシート面１７は、先端側に向かう程、流路断面積が減少する円錐面形状の傾斜面で形成されている。
ニードル２の弁部１８とノズルボディ３のノズルシート面１７との間には、ニードル２のリフト時に円環状のクリアランス３６が形成される。
クリアランス３６は、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の下流側の燃料流路である。なお、クリアランス３６は、ニードル２のリフト時に、ノズルシート面１７とニードル２の弁部１８との間に形成される円環状の燃料流路である。
ノズル噴孔部４には、ノズルシート面１７よりも燃料流れ方向の下流側に、サックボリュームであるサック室４１が設けられている。このサック室４１は、ノズルボディ３の中心軸方向の先端部に設けられる有底円筒状のサック部（円頂部）４２内に形成されている。このサック部４２の内壁であるサック内周壁面は、球面形状の凹曲面で形成されている。また、サック部４２の外壁であるサック外周壁面は、球面形状の凸曲面で形成されている。
サック室４１は、クリアランス３６と連通するクリアランス（環状流路）３７と複数の噴孔５の各噴孔流路６とを連通すると共に、クリアランス３６にて環状に流れる燃料を集合させて一時的に貯留した後、各噴孔流路６へ分配供給する分配室である。
サック室４１は、クリアランス３６と連通するクリアランス（環状流路）３７と複数の噴孔５の各噴孔流路６とを連通すると共に、クリアランス３６にて環状に流れる燃料を集合させて一時的に貯留した後、各噴孔流路６へ分配供給する分配室である。
ここで、弁部１８のノズルシール２４が、ノズルシート１６に接触した場合には、燃料溜まり室３３およびクリアランス３５とクリアランス３６およびサック室４１との連通状態を遮断する。
また、ニードル２のノズルシール２４がノズルシート１６から離脱（リフト）した場合には、燃料溜まり室３３およびクリアランス３５とクリアランス３６およびサック室４１とが連通状態となり、クリアランス３５、３６から複数の噴孔５の各噴孔流路６と常時連通するサック室４１へ燃料が導入される。
また、ニードル２のノズルシール２４がノズルシート１６から離脱（リフト）した場合には、燃料溜まり室３３およびクリアランス３５とクリアランス３６およびサック室４１とが連通状態となり、クリアランス３５、３６から複数の噴孔５の各噴孔流路６と常時連通するサック室４１へ燃料が導入される。
複数の噴孔５は、ノズル中心軸（ＣＬ）を中心にして半径方向の外側へ向かって放射状に延伸するように設けられている。これらの噴孔５は、エンジンの各燃焼室Ｒ内に円錐状または傘状の燃料噴霧Ｆが効率良く行き渡るように、サック部４２の円周方向に沿って形成されている。また、複数の噴孔５は、ノズルボディ３のサック部４２の円周方向に所定の間隔（等間隔）で複数個（６〜１２個：本例では８個）形成されている。
複数の噴孔５は、ノズル噴孔部４を貫通してサック部４２のサック内周壁面とサック部４２のサック外周壁面とを連通する噴孔流路（内外連通孔）６を備えている。
複数の噴孔５は、ノズル噴孔部４を貫通してサック部４２のサック内周壁面とサック部４２のサック外周壁面とを連通する噴孔流路（内外連通孔）６を備えている。
噴孔流路６は、サック部４２のサック内周壁面で開口した噴孔入口７、およびサック部４２のサック外周壁面で開口した噴孔出口８を備えている。この噴孔流路６は、噴孔入口７から噴孔出口８に向かって流路断面積が変化しないストレート噴孔である。また、噴孔流路６は、噴孔入口７から噴孔出口８に至るまで噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸されている。この噴孔軸（ＨＬ）方向は、ノズル中心軸（ＣＬ）に垂直な平面に対して図示下向きに傾斜している。なお、噴孔軸（ＨＬ）とは、噴孔流路６の中心線方向に真っ直ぐに延びる噴孔軸線のことである。
複数の噴孔５の各噴孔入口７の周縁には、流量係数を高めるための面取り部４３、４４が形成されている。
面取り部４３は、クリアランス３６からサック室４１へ流れ込む燃料の流れ方向の上流側の入口周縁に設けられて、面取り部４４の曲率半径よりも大きい曲率半径の円弧面を有している。
面取り部４４は、クリアランス３６からサック室４１へ流れ込む燃料の流れ方向の下流側の入口周縁に設けられて、面取り部４３の曲率半径よりも小さい曲率半径の円弧面を有している。
面取り部４３は、クリアランス３６からサック室４１へ流れ込む燃料の流れ方向の上流側の入口周縁に設けられて、面取り部４４の曲率半径よりも大きい曲率半径の円弧面を有している。
面取り部４４は、クリアランス３６からサック室４１へ流れ込む燃料の流れ方向の下流側の入口周縁に設けられて、面取り部４３の曲率半径よりも小さい曲率半径の円弧面を有している。
複数の噴孔５は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面において、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの半円弧状の噴孔上壁４５）を備えている。また、複数の噴孔５は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面において、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、各噴孔流路６の下側半分の領域（＋９０ｄｅｇから＋２７０ｄｅｇまでの半円弧状の噴孔下壁４６）を備えている。
なお、噴孔上壁４５は、複数の噴孔５の各噴孔入口７の上側半周縁から各噴孔流路６の上側半周面を通って各噴孔出口８の上側半周縁に至るまで真っ直ぐに延びている。また、噴孔下壁４６は、複数の噴孔５の各噴孔入口７の下側半周縁から各噴孔流路６の下側半周面を通って各噴孔出口８の下側半周縁に至るまで真っ直ぐに延びている。
なお、噴孔上壁４５は、複数の噴孔５の各噴孔入口７の上側半周縁から各噴孔流路６の上側半周面を通って各噴孔出口８の上側半周縁に至るまで真っ直ぐに延びている。また、噴孔下壁４６は、複数の噴孔５の各噴孔入口７の下側半周縁から各噴孔流路６の下側半周面を通って各噴孔出口８の下側半周縁に至るまで真っ直ぐに延びている。
複数の噴孔５は、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の下流側の内壁、本実施例ではサック部４２のサック内周壁面で各噴孔入口７が開口している。また、複数の噴孔５は、各噴孔入口７とは反対側の外壁、本実施例ではサック部４２のサック外周壁面で各噴孔出口８が開口している。
複数の噴孔５の各噴孔入口７は、サック部４２のサック内周壁面において、ノズル中心軸（ＣＬ）を中心とした同一円周上に所定の間隔（等間隔）で配置されている。
各噴孔入口７は、円形状の開口断面を有している。
複数の噴孔５の各噴孔出口８は、サック部４２のサック外周壁面において、ノズル中心軸（ＣＬ）を中心とした同一円周上に所定の間隔（等間隔）で配置されている。
各噴孔出口８は、所定の長さの直径を持ち、各噴孔入口７の開口断面積と同一となる円形状の開口断面を有している。
複数の噴孔５の各噴孔入口７は、サック部４２のサック内周壁面において、ノズル中心軸（ＣＬ）を中心とした同一円周上に所定の間隔（等間隔）で配置されている。
各噴孔入口７は、円形状の開口断面を有している。
複数の噴孔５の各噴孔出口８は、サック部４２のサック外周壁面において、ノズル中心軸（ＣＬ）を中心とした同一円周上に所定の間隔（等間隔）で配置されている。
各噴孔出口８は、所定の長さの直径を持ち、各噴孔入口７の開口断面積と同一となる円形状の開口断面を有している。
ここで、本実施例のノズルボディ３は、図３に示したように、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの噴孔上壁４５）内で、且つ各噴孔流路６の噴孔上壁４５から各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）に向かって突出する突条部５１を備えている。
すなわち、複数の噴孔５の各突条部５１は、各噴孔流路６の噴孔上壁４５の壁面から各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）に対して直交する半径方向の内側に向かって突出している。 また、各突条部５１は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸されている。また、各突条部５１は、各噴孔流路６の全長をＬとした場合、噴孔軸（ＨＬ）方向に０．２Ｌ以上の長さを有し、且つ各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちで所定の範囲内に設けられている。
すなわち、複数の噴孔５の各突条部５１は、各噴孔流路６の噴孔上壁４５の壁面から各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）に対して直交する半径方向の内側に向かって突出している。 また、各突条部５１は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸されている。また、各突条部５１は、各噴孔流路６の全長をＬとした場合、噴孔軸（ＨＬ）方向に０．２Ｌ以上の長さを有し、且つ各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちで所定の範囲内に設けられている。
また、各突条部５１の噴孔軸（ＨＬ）方向における形成範囲（長さ）とは、図４（ａ）に示したように、各噴孔流路６の第１中間位置（０．６５Ｌ）から第２中間位置（０．８５Ｌ）までの範囲内である。
また、各突条部５１の噴孔軸（ＨＬ）方向における形成範囲（長さ）とは、図４（ｂ）に示したように、各噴孔流路６の中間位置（０．８Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの範囲内である。
また、各突条部５１の噴孔軸（ＨＬ）方向における形成範囲（長さ）とは、図４（ｃ）に示したように、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔流路６の中間位置（０．７Ｌ）までの範囲内である。
なお、各突条部５１は、噴孔軸（ＨＬ）方向に０．２Ｌ以上の長さを有するものであれば噴孔軸（ＨＬ）方向における長さは任意である。また、突条部５１の長さが、０．２Ｌよりも小さい場合には、キャビティ前縁へのリエントラントジェットの到達を阻止する効果が少ない。
また、各突条部５１の噴孔軸（ＨＬ）方向における形成範囲（長さ）とは、図４（ｂ）に示したように、各噴孔流路６の中間位置（０．８Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの範囲内である。
また、各突条部５１の噴孔軸（ＨＬ）方向における形成範囲（長さ）とは、図４（ｃ）に示したように、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔流路６の中間位置（０．７Ｌ）までの範囲内である。
なお、各突条部５１は、噴孔軸（ＨＬ）方向に０．２Ｌ以上の長さを有するものであれば噴孔軸（ＨＬ）方向における長さは任意である。また、突条部５１の長さが、０．２Ｌよりも小さい場合には、キャビティ前縁へのリエントラントジェットの到達を阻止する効果が少ない。
また、各突条部５１は、図４（ｄ）に示したように、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、図５（ａ）に示したように、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面形状が円弧形状を呈する。これらの突条部５１の内周面および外周面は、各噴孔流路６の中心を曲率半径の中心（同心）とする円弧面（凹曲面および凸曲面）である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−３０ｄｅｇから＋３０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−３０ｄｅｇから＋３０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、図５（ｂ）に示したように、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面形状が円弧形状を呈する。これらの突条部５１の内周面および外周面は、各噴孔流路６の中心を曲率半径の中心（同心）とする円弧面（凹曲面および凸曲面）である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−１５ｄｅｇから＋１５ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−１５ｄｅｇから＋１５ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、各噴孔流路６の半径方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、図５（ｃ）に示したように、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面形状が円弧形状を呈する。これらの突条部５１の内周面および外周面は、各噴孔流路６の中心を曲率半径の中心（同心）とする円弧面（凹曲面および凸曲面）である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−２０ｄｅｇから＋２０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、上下方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−２０ｄｅｇから＋２０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、上下方向に平行な平面である。
また、各突条部５１は、図５（ｄ）に示したように、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面形状が三角形状を含む多角形状を呈する。
これらの突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−１０ｄｅｇから＋１０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、上下方向に平行な平面である。
なお、各突条部５１の円周方向の長さは、各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの円弧状領域）内であれば任意である。
これらの突条部５１は、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−１０ｄｅｇから＋１０ｄｅｇまでの円弧状領域）内の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出している。
そして、各突条部５１の突出量は、ｈである。また、各突条部５１の円周方向の両端面は、上下方向に平行な平面である。
なお、各突条部５１の円周方向の長さは、各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの円弧状領域）内であれば任意である。
そして、各突条部５１は、各噴孔流路６の噴孔径をＤ、および各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの突出量をｈとしたとき、
Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％
の関係を満足している。
また、断面円形状の噴孔出口８の開口径をＤｅｘとしたとき、
０．０８ｍｍ≦Ｄｅｘ≦０．１６ｍｍ
の関係を満足している。
なお、突条部５１の突出量（ｈ）が、（Ｄ×５％）よりも小さい場合には、キャビティ前縁へのリエントラントジェットの到達を阻止する効果が少ない。また、突条部５１の突出量（ｈ）が、（Ｄ×１５％）よりも大きい場合には、突条部５１を有していない噴孔流路６の噴孔径に対して突条部５１を有する噴孔流路６の噴孔径が急変（急縮小）となるので、突条部５１を有する噴孔流路６を通過する燃料の圧力損失が大きくなったり、燃料の流れに乱れが生じたりして燃料流量が減少する。
Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％
の関係を満足している。
また、断面円形状の噴孔出口８の開口径をＤｅｘとしたとき、
０．０８ｍｍ≦Ｄｅｘ≦０．１６ｍｍ
の関係を満足している。
なお、突条部５１の突出量（ｈ）が、（Ｄ×５％）よりも小さい場合には、キャビティ前縁へのリエントラントジェットの到達を阻止する効果が少ない。また、突条部５１の突出量（ｈ）が、（Ｄ×１５％）よりも大きい場合には、突条部５１を有していない噴孔流路６の噴孔径に対して突条部５１を有する噴孔流路６の噴孔径が急変（急縮小）となるので、突条部５１を有する噴孔流路６を通過する燃料の圧力損失が大きくなったり、燃料の流れに乱れが生じたりして燃料流量が減少する。
［実施例１の作用］
次に、本実施例の燃料噴射ノズル１を備えたインジェクタの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
次に、本実施例の燃料噴射ノズル１を備えたインジェクタの作用を図１ないし図５に基づいて簡単に説明する。
ここで、ソレノイドバルブのコイルへの通電が停止している場合には、ニードル２の弁部１８がノズルシート面１７のノズルシート１６に着座しているため、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の上流側の燃料溜まり室３３およびクリアランス３５とノズルシート１６よりも燃料流れ方向の下流側のクリアランス３６およびサック室４１との連通が遮断されている。
したがって、燃料噴射ノズル１は、ニードル２が閉弁した閉弁（全閉）状態となり、複数の噴孔５の各噴孔出口８からエンジンの各気筒に形成される燃焼室Ｒ内への燃料噴射が成されない。
したがって、燃料噴射ノズル１は、ニードル２が閉弁した閉弁（全閉）状態となり、複数の噴孔５の各噴孔出口８からエンジンの各気筒に形成される燃焼室Ｒ内への燃料噴射が成されない。
一方、ＥＣＵの制御指令によりソレノイドバルブのコイルが通電されると、コイルに磁力が発生し、アーマチャがステータコアの磁極面に引き寄せられる。これにより、電磁弁のスプールバルブが制御室の低圧ポートを開放するため、制御室内の燃料が低圧ポートおよび燃料リークポートを介してインジェクタの外部（燃料系の低圧側）へ流出する。これによって、制御室内の燃料圧は、リターンスプリングの付勢力等により決まるニードル開弁圧以下に素早く低下するため、ニードル２がノズルボディ３のノズルシート１６から離脱（リフト）する。
ここで、ニードル２のリフト量が比較的小さい場合には、ニードル２の弁部１８とノズルボディ３のノズルシート面１７との間に形成される環状のクリアランス３６の流路断面積が比較的に小さい。このため、ノズルシート１６よりも上流側のクリアランス３５からクリアランス３６、３７を通ってサック室４１内に流れ込む燃料の流速が速くなる。よって、複数の噴孔５の各噴孔流路６内に流入する燃料流れに剥離が生じ、各噴孔流路６の上流端である各噴孔入口７の噴孔上壁付近に形成される負圧場（減圧部）にてキャビテーション（気泡）が発生する。
一方、サック室４１から各噴孔流路６内に流入した燃料は、各噴孔流路６の噴孔下壁４６に沿うようにして流れる燃料流と、キャビテーション後縁に回り込んで各噴孔流路６の噴孔上壁４５に再付着する燃料流とに分かれる。
そして、各噴孔流路６内に流入した燃料は、各噴孔流路６の噴孔上壁４５および噴孔下壁４６に沿うようにして各噴孔出口８からエンジンの燃焼室Ｒ内へ噴射される。
そして、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、複数の噴孔５の各噴孔入口７の周縁に面取り部４３、４４を形成しているので、サック室４１の上流側のクリアランス３７から各噴孔流路６内に流入する燃料流れの曲がり損失を低減することができる。これにより、各噴孔流路６を流れる燃料の流速の増速およびこれに基づく燃料噴霧Ｆの微粒化が促進される。
そして、各噴孔流路６内に流入した燃料は、各噴孔流路６の噴孔上壁４５および噴孔下壁４６に沿うようにして各噴孔出口８からエンジンの燃焼室Ｒ内へ噴射される。
そして、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、複数の噴孔５の各噴孔入口７の周縁に面取り部４３、４４を形成しているので、サック室４１の上流側のクリアランス３７から各噴孔流路６内に流入する燃料流れの曲がり損失を低減することができる。これにより、各噴孔流路６を流れる燃料の流速の増速およびこれに基づく燃料噴霧Ｆの微粒化が促進される。
［実施例１の効果］
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、ノズルボディ３のノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域内で、且つ各噴孔流路６の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出し、且つ噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる突条部５１を設けている。
そして、複数の噴孔５の各突条部５１は、図３および図４に示したように、複数の噴孔５の各噴孔流路６の全長をＬとした場合、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（各噴孔流路６の噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
そして、各噴孔流路６の噴孔径をＤ、および各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの突出量をｈとしたとき、Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％の関係を満足するように各突条部５１が設けられている。
また、断面円形状の噴孔出口８の開口径をＤｅｘとしたとき、０．０８ｍｍ≦Ｄｅｘ≦０．１６ｍｍの関係を満足するように各突条部５１が設けられている。
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、ノズルボディ３のノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域内で、且つ各噴孔流路６の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出し、且つ噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる突条部５１を設けている。
そして、複数の噴孔５の各突条部５１は、図３および図４に示したように、複数の噴孔５の各噴孔流路６の全長をＬとした場合、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（各噴孔流路６の噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
そして、各噴孔流路６の噴孔径をＤ、および各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの突出量をｈとしたとき、Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％の関係を満足するように各突条部５１が設けられている。
また、断面円形状の噴孔出口８の開口径をＤｅｘとしたとき、０．０８ｍｍ≦Ｄｅｘ≦０．１６ｍｍの関係を満足するように各突条部５１が設けられている。
これによって、燃料噴射ノズル１のノズルボディ３のノズル噴孔部４に設けられる複数の噴孔５の各噴孔流路６内に発生するキャビティ前縁、つまり各噴孔入口７へのリエントラントジェットの到達を阻止することが可能となる。これにより、複数の噴孔５の各噴孔流路６内において、ノズルボディ３のノズル噴孔部４に設けられる複数の噴孔５の各噴孔出口８からエンジンの各気筒に形成される燃焼室Ｒ内に直接噴射される燃料の噴射期間において周期的に各噴孔流路６内に発生する雲状のクラウドキャビテーションの発生を防止することができる。
したがって、複数の噴孔５の各噴孔流路６内で発生するクラウドキャビテーションを要因とする複数の噴孔５の各噴孔流路６の壁面（特に噴孔上壁４５や噴孔下壁４６の壁面）の損傷（キャビテーションエロージョン）を防止することができる。これにより、正常な燃料噴射を実施できるので、燃料の噴射量およびその制御性を向上することができる。
したがって、複数の噴孔５の各噴孔流路６内で発生するクラウドキャビテーションを要因とする複数の噴孔５の各噴孔流路６の壁面（特に噴孔上壁４５や噴孔下壁４６の壁面）の損傷（キャビテーションエロージョン）を防止することができる。これにより、正常な燃料噴射を実施できるので、燃料の噴射量およびその制御性を向上することができる。
［実施例２の構成］
図６および図７は、本発明を適用した内燃機関（エンジン）の気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル（実施例２）を示したものである。
ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
図６および図７は、本発明を適用した内燃機関（エンジン）の気筒に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズル（実施例２）を示したものである。
ここで、実施例１と同じ符号は、同一の構成または機能を示すものであって、説明を省略する。
本実施例の燃料噴射ノズル１は、実施例１と同様に、ニードル２をその往復移動方向に嵌挿支持するミニサックタイプのノズルボディ３とを備えている。
ノズルボディ３は、図６および図７に示したように、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの噴孔上壁４５）内で、且つ各噴孔流路６の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出する突条部５２〜５５を備えている。
突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸されている。
また、突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の全長をＬとした場合、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（各噴孔流路６の噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
そして、突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の噴孔径をＤ、および各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの突出量をｈとしたとき、
Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％
の関係を満足している。
ノズルボディ３は、図６および図７に示したように、ノズル中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、複数の噴孔５の各噴孔流路６の上側半分の領域（−９０ｄｅｇから＋９０ｄｅｇまでの噴孔上壁４５）内で、且つ各噴孔流路６の噴孔上壁４５から各噴孔流路６に向かって突出する突条部５２〜５５を備えている。
突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の噴孔軸（ＨＬ）方向に延伸されている。
また、突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の全長をＬとした場合、各噴孔流路６の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から各噴孔出口８の位置（１．０Ｌ）までの領域のうちの所定の範囲（各噴孔流路６の噴孔軸方向の長さが０．２Ｌ以上）内に設けられている。
そして、突条部５２〜５５は、各噴孔流路６の噴孔径をＤ、および各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの突出量をｈとしたとき、
Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％
の関係を満足している。
複数の噴孔５の各噴孔入口７は、図６に示したように、互いに直交する長軸と短軸を持つ長円（長孔）形状の開口断面を有している。
突条部５２、５３は、各噴孔出口８の開口断面積をＡｅｘとしたとき、
０．００５ｍｍ2 ≦Ａｅｘ≦０．０２ｍｍ2
の関係を満足している。
また、複数の噴孔５の各噴孔入口７は、図７に示したように、互いに直交する長軸と短軸を持つ楕円（長孔）形状の開口断面を有している。
突条部５４、５５は、各噴孔出口８の開口断面積をＡｅｘとしたとき、
０．００５ｍｍ2 ≦Ａｅｘ≦０．０２ｍｍ2
の関係を満足している。
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、実施例１と同様な効果を奏する。
突条部５２、５３は、各噴孔出口８の開口断面積をＡｅｘとしたとき、
０．００５ｍｍ2 ≦Ａｅｘ≦０．０２ｍｍ2
の関係を満足している。
また、複数の噴孔５の各噴孔入口７は、図７に示したように、互いに直交する長軸と短軸を持つ楕円（長孔）形状の開口断面を有している。
突条部５４、５５は、各噴孔出口８の開口断面積をＡｅｘとしたとき、
０．００５ｍｍ2 ≦Ａｅｘ≦０．０２ｍｍ2
の関係を満足している。
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズル１においては、実施例１と同様な効果を奏する。
［変形例］
本実施例では、本発明の燃料噴射ノズルを、サプライポンプまたはコモンレールから導入された高圧燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料噴射ノズル１に適用して例を説明したが、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燃料溜まり室の内部に直接燃料が圧送され、燃料溜まり室の燃料圧（ノズル開弁力）がスプリング（バネ）の付勢力（閉弁方向の軸力：ノズル閉弁力）よりも上回るとニードルが開弁して、直接噴射式の内燃機関（エンジン）の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射ノズルに適用しても良い。
本実施例では、本発明の燃料噴射ノズルを、サプライポンプまたはコモンレールから導入された高圧燃料をエンジンの燃焼室内に直接噴射する燃料噴射ノズル１に適用して例を説明したが、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燃料溜まり室の内部に直接燃料が圧送され、燃料溜まり室の燃料圧（ノズル開弁力）がスプリング（バネ）の付勢力（閉弁方向の軸力：ノズル閉弁力）よりも上回るとニードルが開弁して、直接噴射式の内燃機関（エンジン）の燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射ノズルに適用しても良い。
本実施例では、ニードルを開閉駆動するアクチュエータとして、ニードル２と連動するコマンドピストンの直上に設けられる制御室内の燃料圧を調整（増減）し、ニードル２の開閉動作を制御するソレノイドバルブを採用しているが、ニードル２と連動するコマンドピストンの直上に設けられる制御室内の燃料圧を調整（増減）し、ニードル２の開閉動作を制御するピエゾアクチュエータを採用しても良い。
また、燃料噴射ノズル１のニードル２を、ソレノイドアクチュエータやピエゾアクチュエータの駆動力によって直接駆動しても良い。
また、ニードル２のリフト量を、ニードルリフト量が比較的小さな第１の状態と、ニードルリフト量が比較的大きな第２の状態とに変更可能なニードルリフト量可変機構を採用しても良い。
また、燃料噴射ノズル１のニードル２を、ソレノイドアクチュエータやピエゾアクチュエータの駆動力によって直接駆動しても良い。
また、ニードル２のリフト量を、ニードルリフト量が比較的小さな第１の状態と、ニードルリフト量が比較的大きな第２の状態とに変更可能なニードルリフト量可変機構を採用しても良い。
本実施例では、複数の噴孔５の各噴孔入口７を、サック部４２のサック内周壁面で開口しているが、複数の噴孔５の各噴孔入口７を、ノズルボディ３のノズルシート１６よりも燃料流れ方向の上流側の燃料流路（クリアランス）３５と連通する環状流路３７の周囲を周方向に取り囲む円錐面形状のノズルシート面１７と同一平面内で開口しても良い。すなわち、各噴孔入口７を、ノズルシート１６よりも燃料流れ方向の下流側のノズルシート面１７で開口させても良い。
本実施例では、燃料噴射ノズル１の噴孔出口８から燃焼室Ｒに燃料を直接噴射する内燃機関として、ディーゼルエンジン等のエンジンを採用しているが、内燃機関として、ガソリンエンジン等のエンジンを採用しても良い。
また、燃料噴射ノズル１のノズルボディ３のサック部４２の円周方向に所定の間隔（等間隔）で複数形成される噴孔５の各噴孔流路６内に設けられる各突条部５１〜５５の形状を全て一緒にする必要はなく、適宜形状を変更しても良い。
また、燃料噴射ノズル１のノズルボディ３のサック部４２の円周方向に所定の間隔（等間隔）で複数形成される噴孔５の各噴孔流路６内に設けられる各突条部５１〜５５の形状を全て一緒にする必要はなく、適宜形状を変更しても良い。
また、複数の噴孔５の各噴孔流路６の噴孔上壁４５からの各突条部５１〜５５の突出量（ｈ）は、最も噴孔出口８側に位置する部分が所定の範囲（Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％）内にあれば突出量（ｈ）は任意である。また、各突条部５１〜５５の噴孔入口７側の先端（上流端）から噴孔出口８側の後端（下流端）に向かって順次高くなるように各突条部５１〜５５の頂き面を傾斜させても良い。つまり各突条部５１〜５５の頂き面を傾斜面、凸曲面、凹曲面としても良い。また、各突条部５１〜５５の噴孔入口７側の先端（上流端）を各噴孔流路６の噴孔上壁４５と一致させて段差を無くしても良い。
また、各突条部５１〜５５の頂き面を階段状に形成しても良い。
また、各突条部５１〜５５の頂き面を階段状に形成しても良い。
１ 燃料噴射ノズル
２ ニードル
３ ノズルボディ
５ 噴孔
６ 噴孔流路
７ 噴孔入口
８ 噴孔出口
１６ ノズルシート
３１ ニードル収容孔（ニードル収容室）
５１ 突条部
２ ニードル
３ ノズルボディ
５ 噴孔
６ 噴孔流路
７ 噴孔入口
８ 噴孔出口
１６ ノズルシート
３１ ニードル収容孔（ニードル収容室）
５１ 突条部
Claims (6)
- （ａ）往復移動可能なニードル（２）と、
（ｂ）このニードル（２）を往復移動可能に収容する収容室（３１）、この収容室（３１）を形成する内壁に設けられて、前記ニードル（２）が着座可能な環状のノズルシート（１６）、およびこのノズルシート（１６）よりも燃料流れ方向の下流側の内壁で噴孔入口（７）が開口した噴孔（５）を有するノズルボディ（３）と
を備え、
前記ノズルシート（１６）から前記ニードル（２）がリフトすると、前記収容室（３１）内から前記噴孔（５）を通って燃料を噴射する燃料噴射ノズルにおいて、
前記噴孔（５）は、前記ノズルボディ（３）の中心軸（ＣＬ）方向の先端側に設けられて、前記噴孔入口（７）から前記ノズルボディ（３）の外壁で開口した噴孔出口（８）まで噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる噴孔流路（６）を有し、
前記ノズルボディ（３）は、前記中心軸（ＣＬ）方向を上下方向とした場合、前記噴孔流路（６）の上側半分の領域内で、且つ前記噴孔流路（６）の噴孔上壁（４５）から前記噴孔流路（６）の噴孔軸（ＨＬ）に向かって突出し、且つ前記噴孔軸（ＨＬ）方向に延びる突条部（５１〜５５）を有し、
前記突条部（５１〜５５）は、前記噴孔流路（６）の全長をＬとした場合、前記噴孔流路（６）の全長の半分の位置（０．５Ｌ）から前記噴孔出口（８）の位置（１．０Ｌ）までの領域に設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記突条部（５１〜５５）は、前記噴孔軸（ＨＬ）方向に０．２Ｌ以上の長さを有していることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 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、
前記突条部（５１〜５５）は、
前記噴孔流路（６）の噴孔径をＤ、
前記噴孔流路（６）の噴孔上壁（４５）からの突出量をｈとしたとき、
Ｄ×５％≦ｈ≦Ｄ×１５％
の関係を満足することを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項１ないし請求項３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、
前記噴孔入口（７）または前記噴孔出口（８）は、円形状の開口断面を有し、
前記噴孔出口（８）の開口径をＤｅｘとしたとき、
０．０８ｍｍ≦Ｄｅｘ≦０．１６ｍｍ
の関係を満足することを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 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、
前記噴孔入口（７）または前記噴孔出口（８）は、互いに直交する長軸と短軸を持つ長孔形状の開口断面を有し、
前記噴孔出口（８）の開口断面積をＡｅｘとしたとき、
０．００５ｍｍ2 ≦Ａｅｘ≦０．０２ｍｍ2
の関係を満足することを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 請求項１ないし請求項５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、
前記突条部（５１〜５５）は、前記噴孔軸（ＨＬ）方向に対して垂直な断面形状が円弧形状または多角形状を呈することを特徴とする燃料噴射ノズル。
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|---|---|---|---|---|
| JPH0424657U (ja) * | 1990-06-22 | 1992-02-27 | ||
| JPH0681750A (ja) * | 1992-07-06 | 1994-03-22 | Robert Bosch Gmbh | ディーゼル内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルおよび該燃料噴射ノズルの製造法 |
| JP2011220285A (ja) * | 2010-04-13 | 2011-11-04 | Isuzu Motors Ltd | 燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関 |
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2015
- 2015-02-12 JP JP2015025193A patent/JP6398769B2/ja not_active Expired - Fee Related
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