JP3753924B2 - 流体噴射ノズルとその流体噴射ノズルを備えた流体噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体噴射弁本体の噴射口から噴射された流体の流れ方向を制御する流体噴射ノズルとその流体噴射ノズルを備えた流体噴射弁に関する。なお、流体噴射弁の代表例としては、例えば車両用のエンジン（内燃機関ともいう）に燃料を噴射して供給する燃料噴射弁を挙げることができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射ノズルには、例えば、特許公開公報（特開平１１−２００９９８号公報参照）により開示されたものがある。その特許公開公報の燃料噴射ノズルについて図２７及び図２８を参照して説明する。図２７は燃料噴射ノズルの周辺部の断面図、図２８は燃料噴射ノズルの一部破断平面図である。図２７に示すように、燃料噴射弁本体１０１は、燃料通路を形成する内壁面に弁座１０３ａ及び噴射口１０３ｂを設けたバルブシート１０３と、弁座１０３ａに当接可能な当接部１０４ａを有するバルブ１０４とを備えている。
【０００３】
燃料噴射弁本体１０１は、バルブ１０４の当接部１０４ａがバルブシート１０３の弁座１０３ａに対し離れること（いわゆる開弁）により、バルブシート１０３の噴射口１０３ｂから燃料を噴射する。また、バルブ１０４の当接部１０４ａがバルブシート１０３の弁座１０３ａに対し当接すること（いわゆる閉弁）により前記燃料の噴射を遮断する。
【０００４】
燃料噴射ノズル１０５は、上下２枚のプレート材１５１，１５３を備える。上側のプレート材１５１は、バルブシート１０３の下流側（図２７における下側）に配置されている。上側のプレート材１５１は、板厚方向に貫通する８個の入口孔部１５１ａを有している（図２８参照）。
【０００５】
図２７に示すように、下側のプレート材１５３は、上側のプレート材１５１の下流側（図２７における下側）に重ねるようにして前記バルブシート１０３に取付けられている。下側のプレート材１５３は、燃料上流側に凹面１５３ｂを有している。凹面１５３ｂは、前記上側のプレート材１５１の燃料下流側の面との間に略円板状の燃料室１５５を形成する。また、下側のプレート材１５３は、板厚方向に貫通する４個の出口孔部１５３ａを有している（図２８参照）。
【０００６】
上記した燃料噴射ノズル１０５では、燃料噴射弁本体１０１の開弁によりバルブシート１０３の噴射口１０３ｂから噴射された燃料が上側のプレート材１５１の入口孔部１５１ａを通って燃料室１５５を通り、出口孔部１５３ａを通じて噴出される。なお、上側のプレート材１５１の入口孔部１５１ａと、燃料室１５５と、下側のプレート材１５３の出口孔部１５３ａは、本明細書でいう「燃料の流れ方向を段階的に制御する孔部」に相当し、本明細書でいう「燃料噴射ノズルの噴孔」を形成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料噴射ノズル１０５によると、燃料室１５５において、上側のプレート材１５１の入口孔部１５１ａを通じて流入した燃料に対し、下側のプレート材１５３の凹面１５３ｂに沿った横方向の流れが形成される。これにより、その燃料室１５５の中央部付近で燃料の流れ同士の衝突が生じ、燃料の流れが乱される。このため、燃料室１５５から出口孔部１５３ａに流れる燃料の勢いが低下され、燃料の微粒化が十分でない。
【０００８】
なお、従来の流体噴射ノズルにおける燃料室を燃料の流れ同士の衝突が生じないように分割したものがある（例えば、ドイツ国特許出願公開明細書（ＤＥ １９７ ０３ ２００ Ａ１中、ＦＩＧ３，ＦＩＧ４参照）。しかしながら、分割された燃料室に対し出口孔部が直角をなしている。このため、燃料の剥離効果が小さく、燃料の微粒化が十分といえない。
【０００９】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、流体の微粒化を促進することのできる流体噴射ノズルとその流体噴射ノズルを備えた流体噴射弁を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、特許請求の範囲の請求項１に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。なお、本明細書でいう「孔部」とは流体の流れ方向を制御する機能を有する孔部をいい、その機能を有しない孔部を含むものではない。また、本明細書でいう「入口側の孔部」とは、長孔部の上流側の孔部をいい、長孔部に入口孔部が直接的連通するものだけでなく、長孔部に入口孔部が間接的に連通するものを含む。また、本明細書でいう「長孔部に対し出口孔部が鋭角をなしている」とは、長孔部の孔自体と出口孔部の孔自体とが鋭角をなし、長孔部から出口孔部への流体の流れの内側に鋭角のエッジ部が形成されることをいう。
【００１１】
このように構成すると、流体噴射弁本体の開弁により噴射口から噴射された流体は、噴孔の入口孔部及び出口孔部を含む３段以上の孔部を通ることにより流れ方向が段階的に制御されてから噴出される。
しかして、長孔部に流れ込んだ流体がその長孔部を流れることにより、その流体の流れが指向性をもった横方向の流れとされる。
さらに、長孔部に対し出口孔部が鋭角をなしていることにより、流体の前記指向性をもった横方向の流れが長孔部から出口孔部に流れるときに、流体に対する剥離効果が増大される。
したがって、流体に指向性をもった横方向の流れが得られることと、その指向性をもった流体に対する剥離効果が増大されることとの相乗作用によって、流体の微粒化を促進することができる。
【００１２】
請求項２の発明は、特許請求の範囲の請求項２に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、出口孔部に対し長孔部に連通する入口側の孔部がノズル中央側に配置される場合（例えば、前述のドイツ国特許出願公開明細書（ＤＥ １９７ ０３ ２００ Ａ１中、ＦＩＧ３，ＦＩＧ４参照））と比べて、出口孔部をノズル中央側にコンパクトに配置することができる。
【００１３】
請求項３の発明は、特許請求の範囲の請求項４に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、３枚以上のプレート材を重ねることによって、３段以上の孔部を有する噴孔を容易に形成することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、特許請求の範囲の請求項５に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、流体噴射弁本体の噴射口を形成する部材とは別の部材に噴孔の孔部を形成する場合と比べ、前記別の部材を排除して部品点数を削減することができる。なお、流体噴射弁本体の噴射口を形成する部材には１段の孔部に限らず複数段の孔部を形成するものが含まれる。
【００１５】
請求項５の発明は、特許請求の範囲の請求項３に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、噴孔の連通し合う孔部のうち少ない個数の孔部を有する部材の孔あけ数が削減されるので、その部材の生産性を向上することができる。
【００１６】
請求項６の発明は、特許請求の範囲の請求項６に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、長孔部を有する部材と出口孔部を有する部材との組付けにばらつきがあっても、長孔部の孔幅Ｗ内に孔径φｄの出口孔部を対応させることができる。したがって、前記組付けのばらつきに起因する流量のばらつきを低減することができる。
【００１７】
請求項７の発明は、特許請求の範囲の請求項７に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、長孔部から出口孔部に流れる燃料が出口孔部の口縁部の周囲に周り込むことを防止し、流体に対する剥離効果を一層増大させることができる。
【００１８】
請求項８の発明は、特許請求の範囲の請求項８に記載された構成を要旨とする流体噴射ノズルである。このように構成すると、長孔部を有する部材と出口孔部を有する部材との組付けにばらつきがあっても、長孔部の最大幅Ｗａに対し出口孔部の一定幅の有効長さＬの部分を対応させることができる。したがって、前記組付けのばらつきに起因する流量のばらつきを低減することができる。なお、長孔部の最大幅Ｗａとは、出口孔部に連通する長孔部が１個の場合は長孔部の孔幅であり、出口孔部に連通する長孔部が２個の場合は２個の長孔部を含む孔幅であり、出口孔部に連通する長孔部が３個の場合は３個の長孔部を含む孔幅をいう。
【００１９】
請求項９の発明は、特許請求の範囲の請求項９に記載された構成を要旨とする流体噴射弁である。このように構成すると、流体の微粒化を促進することのできる流体噴射ノズルを備えた流体噴射弁を提供することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
実施の形態１を説明する。図１に流体噴射ノズルの周辺部が正断面図で示されている。図１に示すように、燃料噴射弁の主体をなす燃料噴射弁本体１は、バルブボデー２とバルブシート３とバルブ４とを主要構成部品として構成されている。
【００２１】
バルブボデー２は、ほぼ円筒状に形成されており、その先端部（図１における下端部）内にバルブシート３を内蔵している。バルブシート３は、燃料通路を形成する内壁面に形成された円環状の弁座３ａ、及び、その弁座３ａの下方に形成された円形の噴射口３ｂを有している。また、バルブ４は、ニードルバルブからなるもので、バルブシート３内に嵌挿されている。バルブ４は、前記弁座３ａに当接可能な球状の当接部４ａを有している。なお、例えばバルブボデー２は磁性を有するステンレス製であり、バルブシート３及びバルブ４はステンレス製である。
【００２２】
前記バルブ４は、軸方向（図１において上下方向）の開閉によりバルブシート３の噴射口３ｂからの燃料の噴射を断続する。すなわち、バルブ４の当接部４ａがバルブシート３の弁座３ａに対し離れること（いわゆる開弁）により、バルブシート３の噴射口３ｂから燃料を噴射する。また、バルブ４の当接部４ａがバルブシート３の弁座３ａに対し当接すること（いわゆる閉弁）により前記燃料の噴射を停止する。この燃料噴射弁本体１は、周知のものとほとんど同一構成であるから、その詳細な説明については省略する。
【００２３】
前記バルブシート３の下流側（図１における下側）には、噴射口３ｂから噴射された燃料を微粒化するための燃料噴射ノズル５が配置されている。図１の部分拡大図が図２に示されている。なお、本明細書においては、燃料噴射弁本体１に燃料噴射ノズル５を備えたものが燃料噴射弁に相当する。
【００２４】
図２に示すように、燃料噴射ノズル５は、積層状をなす３枚のステンレス製のプレート材５１，５２，５３を備えている。なお説明の都合上、上流側のプレート材５１を第１のプレート材、中央のプレート材５２を第２のプレート材、下流側のプレート材５３を第３のプレート材と称する。なお、各プレート材５１，５２，５３はそれぞれ円板状に形成されている。
【００２５】
３枚のプレート材５１，５２，５３は積層状に重ねられている。燃料噴射ノズル５の外周部には、図１に示すように、上方に折り曲げられた嵌合片部５ｂが形成されている。その嵌合片部５ｂは、前記バルブシート３の下端部（図１において下端部）に嵌合されている。バルブシート３の下端面には第１のプレート材５１が接面される。
【００２６】
図１に示すように、前記第３のプレート材５３の下端面には、ほぼリング状をなすステンレス製のプレートホルダー５４が配置されている。プレートホルダー５４は、断面ほぼＬ字状に形成されている。プレートホルダー５４の一方の片部５４ａは、前記バルブシート３に対し前記３枚のプレート材５１，５２，５３を間にして例えばレーザー溶接により取り付けられている。また、プレートホルダー５４の他方の片部５４ｂは、一方の片部５４ａの外周部から図１において下方に折り曲げられており、前記バルブボデー２に対し例えばレーザー溶接により取り付けられている。
【００２７】
ところで、前記燃料噴射ノズル５は、図２に示すように、噴孔５ａを有している。噴孔５ａは、燃料噴射弁本体１の噴射口３ｂから噴射された燃料の流れ方向を段階的に制御するもので、次に述べるように構成されている。
【００２８】
燃料噴射ノズル５の噴孔５ａは、第１のプレート材５１に形成された入口孔部５１ａと、第２のプレート材５２に形成された長孔部５２ａと、第３のプレート材５３に形成された出口孔部５３ａとによって形成されている。図３に図２の要部拡大図が示され、図４に図２のＩＶ−ＩＶ線断面図が示されている。また、図５に第１のプレート材５１の部分平面図、図６に第２のプレート材５２の部分平面図、図７に第３のプレート材５３の部分平面図が示されている。なお、第２のプレート材５２の長孔部５２ａは、本明細書でいう「出口孔部に一端部が連通する孔部」に相当する。また、第１のプレート材５１の入口孔部５１ａは本明細書でいう「入口側の孔部」に相当する。
【００２９】
第１のプレート材５１を説明する。図５において、第１のプレート材５１には、入口孔部５１ａが縦方向に４個ずつ所定間隔を隔てて並ぶ左右２列の８個と、左右両端に１個ずつの計１０個配置されている。入口孔部５１ａは、円形状をなしており、第１のプレート材５１を板厚方向に貫通している（図３参照）。また入口孔部５１ａは、前記噴射口３ｂ（図１参照）内に収まるように配置されている。また図５に示すように、左右両端に位置する入口孔部５１ａは、平面において噴射口３ｂの内周面に内接する状態で形成されている。また、左右２列の上下両端に位置する入口孔部５１ａは、平面において噴射口３ｂの内周面から少し離れて形成されている。
【００３０】
次に、第２のプレート材５２を説明する。図６において、第２のプレート材５２には、長孔部５２ａが前記入口孔部５１ａと同様に計１０個配置されている。長孔部５２ａは、ノズル軸線Ｌ１（図１参照）に交差する方向、例えば図５においてほぼ左右方向に延びるほぼ長細状に形成されており、第２のプレート材５２を板厚方向に貫通している（図３参照）。また、左右２列に位置する長孔部５２ａは、それぞれノズル中央側に向けて傾斜している。なお、長孔部５２ａの外端部５２ｂ及び内端部５２ｃは、ほぼ円弧状に形成されている。上記した各長孔部５２ａの外端部５２ｂは、前記第１のプレート材５１の各入口孔部５１ａと連通する（図３及び図４参照）。なお、長孔部５２ａの外端部５２ｂが上流側の端部に相当し、その内端部５２ｃが下流側の端部に相当する。
【００３１】
次に、第３のプレート材５３を説明する。図７において、第３のプレート材５３には、出口孔部５３ａが前記入口孔部５１ａ及び長孔部５２ａと同様に計１０個配置されている。出口孔部５３ａは、円形状に形成されており、第３のプレート材５３を板厚方向に貫通している（図３参照）。また、出口孔部５３ａは、図３に示すように、燃料の噴出方向下流（図３において下方）にむけてノズル軸線Ｌ１から遠ざかる方向に例えば４０°の傾斜角θ１で傾斜している。上記した各出口孔部５３ａは、前記第２のプレート材５２における長孔部５２ａの内端部５２ｃと連通する（図３及び図４参照）。
【００３２】
また、出口孔部５３ａは、前に述べたように、ノズル軸線Ｌ１に対し傾斜角θ１をもって傾斜している（図３参照）。これにより、出口孔部５３ａが長孔部５２ａに対し鋭角をなしており、ほぼ折り返し状をなしている。また、図９に断面図で示すように、長孔部５２ａから出口孔部５３ａへの燃料の流れ（図３中、矢印参照）の内側に傾斜角θ２（本例の場合、９０°−θ１＝５０°）のエッジ部５３ｂが形成されている。なお、エッジ部５３ｂの傾斜角θ２は、鋭角すなわち直角よりも小さい角度であれば良い。
【００３３】
なお、前記第１のプレート材５１の入口孔部５１ａ、第２のプレート材５２の長孔部５２ａ、第３のプレート材５３の出口孔部５３ａは、それぞれのプレート材５１，５２，５３に対するプレス加工によって形成されている。また、第３のプレート材５３の板厚は、噴射する燃料に指向性を付与するのに必要な出口孔部５３ａの長さを稼ぐことのできる大きさに設定される。なお、各プレート材５１，５２，５３のそれぞれ板厚は例えば同一に設定される。
【００３４】
さらに、長孔部５２ａと出口孔部５３ａは、次の寸法関係をもって形成されている。図８に燃料噴射ノズルの要部平面図、図９に図８のＩＸ−ＩＸ線断面図が示されている。図８及び図９において、長孔部５２ａの孔幅Ｗ（内端部５２ｃの半径Ｒの２倍に相当する）と出口孔部５３ａの孔径φｄとが、
Ｗ−Ｔ≧φｄ
Ｗ≦３φｄ
の条件を満たす値に設定されている。ここで、Ｔは、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３との組付けによるプレート材相互のばらつきの公差（図示されない）である。
【００３５】
なお、入口孔部５１ａの孔径φｄ１（図９参照）は、
φｄ１−Ｔ≧Ｗ
の条件を満たす値に設定されている。
【００３６】
また、入口孔部５１ａと出口孔部５３ａとのオフセット量Ｓは、例えば図１０の特性線図に基づいて設定されている。図１０において、横軸は入口孔部５１ａと出口孔部５３ａとのオフセット量Ｓ（ｍｍ）を示し、縦軸は噴霧粒径ＳＭＤ（μｍ）を示している。図１０中、点線は従来のインジェクタの噴霧粒径ＳＭＤ（μｍ）のレベルを示し、実線が本実施の形態による噴霧粒径ＳＭＤ（μｍ）の実験結果をまとめたものである。図１０から明らかなように、オフセット量Ｓが小さすぎると噴霧粒径ＳＭＤが大きくなり、所定値以上で一定となる。
【００３７】
なお、本実施の形態の場合、燃料噴射ノズル５を備えた燃料噴射弁は、ノズル軸線Ｌ１（図１参照）の上方が天上に向くようにしてエンジンに搭載される。このようにエンジンに搭載すると、燃料噴射ノズル５の噴孔５ａ内から燃料ベーパが上方へ抜けやすくなるため、燃料噴射弁の高温に対する性能を向上することができる。
【００３８】
上記した燃料噴射ノズル５によると、燃料噴射弁本体１の開弁により噴射口３ｂから噴射された燃料は、噴孔５ａの３段の孔部５１ａ，５２ａ，５３ａを通ることにより流れ方向が段階的に制御（図３中、矢印参照）されてから噴出（図３中、二点鎖線Ｆ参照）される。
【００３９】
しかして、長孔部５２ａに流れ込んだ燃料がその長孔部５２ａを流れることにより、その燃料の流れが指向性をもった横方向の流れ（図８中、矢印参照）とされる。
さらに、長孔部５２ａに対し出口孔部５３ａが鋭角をなしていることにより、燃料の前記指向性をもった横方向の流れが長孔部５２ａから出口孔部５３ａに流れるときに、燃料に対する剥離効果が増大される（図３中、二点鎖線Ｆ１参照）。燃料に対する剥離効果は、燃料の流れの内側に位置するエッジ部５３ｂによって付与される。
したがって、燃料に指向性をもった横方向の流れが得られることと、その指向性をもった燃料に対する剥離効果が増大されることとの相乗作用によって、燃料の微粒化を促進することができる。なお、実験によって、本実施の形態の燃料噴射ノズル５が従来の燃料噴射ノズルよりも噴霧粒径を３０〜３５％程度小さいことが確認された。また、図８中、符号Ｙが付された矢印は、長孔部５２ａから出口孔部５３ａに流れる燃料のうちの一部が出口孔部５３ａの口縁部の周囲に周り込む状態を示している。
【００４０】
上記したように、燃料噴射ノズル５の噴孔５ａから噴射される燃料の微粒化が促進されることにより、燃料が広範囲に渡って空気と混合しやすく燃料の燃焼効率が増大するので、排気ガス中に排出される有害物質および燃料消費量を低減することができる。
【００４１】
また、長孔部５２ａの入口側の孔部すなわち入口孔部５１ａに対し出口孔部５３ａがノズル中央側に配置されている。これにより、出口孔部５３ａに対し入口孔部５１ａがノズル中央側に配置される場合（例えば、前述のドイツ国特許出願公開明細書（ＤＥ １９７ ０３ ２００ Ａ１中、ＦＩＧ３，ＦＩＧ４参照））と比べて、出口孔部５３ａをノズル中央側にコンパクトに配置することができる。
【００４２】
また、各孔部５１ａ，５２ａ，５３ａをそれぞれ有する３枚のプレート材５１，５２，５３を重ねることによって噴孔５ａが形成されている。これにより、３枚のプレート材５１，５２，５３を重ねることによって、３段の孔部５１ａ，５２ａ，５３ａを有する噴孔５ａを容易に形成することができる。
【００４３】
また、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３の組付けにより相互に連通される長孔部５２ａと出口孔部５３ａとにおいて、プレート材相互のばらつきの公差をＴとしたとき、長孔部５２ａの孔幅Ｗと出口孔部５３ａの孔径φｄとが、
Ｗ−Ｔ≧φｄ
の条件を満たす値に設定されている。これにより、長孔部５２ａを有する第２のプレート材５２と出口孔部５３ａを有する第３のプレート材５３との組付けにばらつきがあっても、長孔部５２ａの孔幅Ｗ内に孔径φｄの出口孔部５３ａを対応させることができる。したがって、前記組付けのばらつきに起因する流量のばらつきを低減することができる。
【００４４】
なお、図１１には長孔部５２ａの孔幅Ｗに対する出口孔部５３ａの孔径φｄの比率（Ｗ／φｄ）と噴霧粒径との関係を示す特性線図が示されている。図１１において横軸は比率（Ｗ／φｄ）を示し、縦軸は噴霧粒径ＳＭＤ（μｍ）を示している。図１１から明らかなように、比率（Ｗ／φｄ）を１（Ｗ＝ｄ）に近づけるほど、噴霧粒径ＳＭＤ（μｍ）が小さくなるため微粒化が良くなる。しかし、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３との組付けの精度上、Ｗ１＝ｄ２とすることが困難なため、比率（Ｗ−Ｔ／φｄ）を１に近づけることにより、燃料の微粒化を図るとよい。
【００４５】
また、燃料噴射ノズル５を備えている燃料噴射弁である。これにより、燃料の微粒化を促進することのできる燃料噴射ノズル５を備えた燃料噴射弁を提供することができる。
【００４６】
［実施の形態２］
実施の形態２を図１２および図１３により説明する。図１２は燃料噴射ノズル５の部分断面図、図１３はバルブシート３の部分下面図である。実施の形態２は、実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態１と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４７】
図１２に示すように、実施の形態２においては、燃料噴射弁本体１の噴射口３ｂを形成する部材（すなわちバルブシート３）の噴射口３ｂの下流側の端面（図１２において下端面）に端板部３ｃを一体に形成している。そして、端板部３ｃに入口孔部５１ａを形成したものである（図１３参照）。なお、図１２に示すように、バルブシート３に第２のプレート材５２を接面した状態で、バルブシート３に第２のプレート材５２及び第３のプレート材５３が実施の形態１と同様に取り付けられている。
【００４８】
上記のように構成すると、バルブシート３とは別の部材（実施の形態１における第１のプレート材５１参照）に対し入口孔部５１ａを形成する場合（実施の形態１参照）と比べ、第１のプレート材５１を排除して部品点数を削減することができる。
【００４９】
［実施の形態３］
実施の形態３を図１４および図１５により説明する。図１４は燃料噴射ノズル５の部分断面図、図１５はバルブシート３の部分下面図である。実施の形態３は、実施の形態２の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態２と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５０】
図１４に示すように、実施の形態３では、燃料噴射弁本体１の端板部３ｃに対し、入口孔部５１ａに加えて長孔部５２ａを一体に形成したものである（図１５参照）。なお、図１４に示すように、バルブシート３に第３のプレート材５３を接面した状態で、バルブシート３に第３のプレート材５３が実施の形態２と同様に取り付けられている。
【００５１】
このように構成すると、バルブシート３とは別の部材（実施の形態１における第１のプレート材５１及び第２のプレート材５２参照）に対し入口孔部５１ａ及び長孔部５２ａを形成する場合（実施の形態１参照）と比べ、第１のプレート材５１及び第２のプレート材５２を排除して部品点数を削減することができる。
【００５２】
［実施の形態４］
実施の形態４を図１６により説明する。図１６は燃料噴射ノズル５の図４に対応する部分断面図である。実施の形態４は、実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態１と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５３】
図１６に示すように、実施の形態４では、実施の形態１の第１のプレート材５１における左右２列の各４個の入口孔部５１ａ（図４参照）が、縦に２個ずつ連続した形の長細状の入口孔部（符号、５１Ａを付す）として同プレート材５１に形成されている。すなわち、各入口孔部５１Ａには、第２のプレート材５２におけるそれぞれ２個ずつの長孔部５２ａが連通されている。
【００５４】
このように構成すると、噴孔５ａの連通し合う入口孔部５１Ａと長孔部５２ａが互いに異なる個数となっているので、少ない個数の入口孔部（５１Ａ，５１ａ）を有する第１のプレート材５１に対する孔あけ数が削減されるので、そのプレート材５１の生産性を向上することができる。なお、本実施の形態を実施の形態２（図１２参照）に適用した場合には、バルブシート３の生産性を向上することができる。また、１個の入口孔部に３個以上の長孔部５２ａを連通することもできる。
【００５５】
［実施の形態５］
実施の形態５を説明する。図１７は燃料噴射ノズル５の図４に対応する部分断面図、図１８は第３のプレート材５３の部分平面図である。実施の形態５は、実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態１と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５６】
図１７に示すように、実施の形態５では、実施の形態１の第３のプレート材５３における左右２列の計４個の出口孔部５３ａ（図４参照）が、縦に２個ずつ連続した形の長細状の出口孔部（符号、５３Ａを付す）として同プレート材５３に形成されている（図１８参照）。すなわち、各出口孔部５３Ａには、第２のプレート材５２におけるそれぞれ２個ずつの長孔部５２ａが連通されている。また、出口孔部５３Ａ及び５３ａは、長孔部５２ａに対し交差する方向に関して一定幅Ｗｂを有している。
【００５７】
このように構成すると、噴孔５ａの連通し合う出口孔部５３Ａと長孔部５２ａが互いに異なる個数となっているので、少ない個数の出口孔部（５３Ａ，５３ａ）を有する第３のプレート材５３に対する孔あけ数が削減されるので、そのプレート材５３の生産性を向上することができる。
【００５８】
また、出口孔部５３Ａ，５３ａが長孔部５２ａに対し交差する方向に関して一定幅Ｗｂを有している。これにより、長孔部５２ａから出口孔部５３Ａ，５３ａに流れる燃料が出口孔部５３ａの口縁部の周囲に周り込むこと（図８中、矢印Ｙ参照）を防止し、燃料に対する剥離効果を一層増大させることができる。
【００５９】
さらに、長孔部５２ａと出口孔部５３ａは、次の寸法関係をもって形成されている。図１９に燃料噴射ノズルの要部平面図、図２０に図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。図１９及び図２０において、長孔部５２ａの最大幅Ｗａ（＝Ｗ）と出口孔部５３ａの一定幅Ｗｂの有効長さＬとが、
Ｗａ≦Ｌ＋Ｔａ
の条件を満たす値に設定されている。ここで、Ｔａは、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３との組付けによるプレート材相互のばらつきの公差（図示されない）である。
【００６０】
同様に、長孔部５２ａと出口孔部５３Ａは、次の寸法関係をもって形成されている。図１７及び図１８において、長孔部５２ａの最大幅（出口孔部５３Ａに連通する２個の長孔部５２ａを含む最大幅）Ｗａと出口孔部５３Ａの一定幅Ｗｂの有効長さＬとが、
Ｗａ≦Ｌ＋Ｔａ
の条件を満たす値に設定されている。
【００６１】
このように構成すると、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３との組付けにばらつきがあっても、長孔部５２ａの最大幅Ｗａに対し出口孔部５３Ａ，５３ａの一定幅Ｗｂの有効長さＬの部分を対応させることができる。したがって、前記組付けのばらつきに起因する流量のばらつきを低減することができる。なお、実験によって、本実施の形態の燃料噴射ノズル５が実施の形態１の燃料噴射ノズルよりも噴霧粒径を２０〜３０％程度小さいことが確認された。
【００６２】
［実施の形態６］
実施の形態６を図２１〜図２２により説明する。図２１は燃料噴射ノズル５の図４に対応する部分断面図、図２３は第３のプレート材５３の部分平面図である。実施の形態６は、実施の形態５の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態５と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００６３】
図２１に示すように、実施の形態６では、実施の形態５（図１７参照）の第３のプレート材５３における左右２列の計４個の出口孔部５３ａが、縦に１個ずつ連続した形の長細状の出口孔部（符号、５３Ｂを付す）として同プレート材５３に形成されている（図２２参照）。図２１に示すように、各出口孔部５３Ｂには、第２のプレート材５２における各列それぞれ４個ずつの長孔部５２ａが連通されている。また、出口孔部５３Ｂ及び５３ａは、長孔部５２ａに対し交差する方向に関して一定幅Ｗｂを有している。
【００６４】
また、実施の形態５と同様に、長孔部５２ａと出口孔部５３Ｂは、図２１及び図２２に示すように、長孔部５２ａの最大幅（出口孔部５３Ｂに連通する２個の長孔部５２ａを含む最大幅）Ｗａと出口孔部５３Ａの一定幅Ｗｂの有効長さＬとが、
Ｗａ≦Ｌ＋Ｔａ
の条件を満たす値に設定されている。なお、Ｔａは、第２のプレート材５２と第３のプレート材５３との組付けによるプレート材相互のばらつきの公差（図示されない）である。
【００６５】
［実施の形態７］
実施の形態７を図２３〜図２６により説明する。図２３は燃料噴射ノズル５の部分平面図、図２４は第１のプレート材５１の部分平面図、図２５は第２のプレート材の部分平面図、図２６は第３のプレート材５３の部分平面図である。実施の形態７は、実施の形態４（図１６参照）の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態４と実質的に同一部分に同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００６６】
図２３に示すように、実施の形態７では、実施の形態４（図１６参照）の第１のプレート材５１における左右の各５個の入口孔部５１ａが、各列１個ずつ湾曲する連続した形のほぼ長円状の入口孔部（符号、５１Ｂを付す）として同プレート材５１に形成されている（図２４参照）。また、図２３に示すように、各入口孔部５１Ｂには、第２のプレート材５２におけるそれぞれ５個ずつの長孔部５２ａ（図２５参照）が連通されている。なお、各長孔部５２ａには、第３のプレート材５３におけるそれぞれの出口孔部５３ａ（図２６参照）が連通されている。また、入口孔部５１Ｂを形成したことにより、第２のプレート材５２の長孔部５２ａの位置及び傾き、第３のプレート材５３の出口孔部５３ａの位置に若干変更が加えられている（図２５及び図２６参照）。
【００６７】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、燃料に限らず、その他の燃料の燃料噴射ノズル５及び燃料噴射弁として適用することができる。また、一つのプレート材に、相互に連通する２つの孔部、例えば入口孔部５１ａと長孔部５２ａ、又は、長孔部５２ａと出口孔部５３ａとを同時に形成しても良い。また、３段以上の孔部からなる噴孔を形成するために、孔部を有するプレート材を使用したが、プレート材を使用しないで前記噴孔を形成することも可能である。また、上記実施の形態では、噴孔５ａを３段の孔部５１ａ，５２ａ，５３ａによって形成したが、その噴孔５ａを４段以上の孔部によって形成してもよい。また、入口孔部５１ａ、長孔部５２ａ、出口孔部５３ａの個数、形状は上記実施の形態のものに限定されるものではなく、適宜変更することができる。また、上記した実施の形態では、長孔部５２ａに連通する入口孔部５１ａに対し出口孔部５３ａをノズル中央側に配置したが、出口孔部５３ａに対し入口孔部５１ａをノズル中央側に配置した場合には、第２のプレート材５２の長孔部５２ａとバルブシート３の噴射口３ｂとの重なり関係によって入口孔部５１ａを形成することにより、第１のプレート５１を排除することができる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の流体噴射ノズルとその流体噴射ノズルを備えた流体噴射弁によれば、流体に指向性をもった横方向の流れが得られることと、その指向性をもった流体に対する剥離効果が増大されることとの相乗作用によって、流体の微粒化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す流体噴射ノズルの周辺部の正断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】第１のプレート材の部分平面図である。
【図６】第２のプレート材の部分平面図である。
【図７】第３のプレート材の部分平面図である。
【図８】燃料噴射ノズルの要部平面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。
【図１０】入口孔部と出口孔部とのオフセット量Ｓと噴霧粒径との関係を示す特性線図である。
【図１１】長孔部の孔幅Ｗに対する出口孔部の孔径φｄの比率（Ｗ／φｄ）と噴霧粒径との関係を示す特性線図である。
【図１２】実施の形態２を示す流体噴射ノズルの部分断面図である。
【図１３】バルブシートの部分下面図である。
【図１４】実施の形態３を示す流体噴射ノズルの部分断面図である。
【図１５】バルブシートの部分下面図である。
【図１６】実施の形態４を示す流体噴射ノズルの図４に対応する部分断面図である。
【図１７】実施の形態５を示す流体噴射ノズルの図４に対応する部分断面図である。
【図１８】第３のプレート材の部分平面図である。
【図１９】燃料噴射ノズルの要部平面図である。
【図２０】図１９のＸＸ−ＸＸ線断面図である。
【図２１】実施の形態６を示す流体噴射ノズルの図４に対応する部分断面図である。
【図２２】第３のプレート材の部分平面図である。
【図２３】実施の形態７を示す流体噴射ノズルの部分平面図である。
【図２４】第１のプレート材の部分平面図である。
【図２５】第２のプレート材の部分平面図である。
【図２６】第３のプレート材の部分平面図である。
【図２７】従来例を示す流体噴射ノズルの周辺部の断面図である。
【図２８】流体噴射ノズルの一部破断平面図である。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁本体（流体噴射弁本体）
３ バルブシート
３ｂ 噴射口
５ 燃料噴射ノズル（流体噴射ノズル）
５ａ 噴孔
５１ 第１のプレート材
５１ａ 入口孔部（孔部）
５２ 第２のプレート材
５２ａ 長孔部（孔部）
５３ 第１のプレート材
５３ａ 出口孔部（孔部）
５３ｂ エッジ部

Claims (9)

1. 開弁により流体を噴射口から噴射する流体噴射弁本体に設けられ、前記噴射口から噴射された流体の流れ方向を段階的に制御する入口孔部及び出口孔部を含む３段以上の孔部からなる噴孔を備えている流体噴射ノズルであって、
   前記出口孔部に連通する孔部を、ノズル軸線に交差する方向に延びる長孔部によって形成し、
   前記長孔部の一端部に前記出口孔部が連通され、
   前記長孔部の他端部に入口側の孔部が連通され、
   前記長孔部に対し前記出口孔部が鋭角をなしており、その長孔部から出口孔部への流体の流れの内側に鋭角のエッジ部が形成されている
   ことを特徴とする流体噴射ノズル。
2. 請求項１に記載の流体噴射ノズルであって、長孔部に連通する入口側の孔部に対し出口孔部がノズル中央側に配置されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
3. 請求項１又は２に記載の流体噴射ノズルであって、各孔部をそれぞれ有する３枚以上のプレート材を重ねることによって噴孔が形成されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の流体噴射ノズルであって、流体噴射弁本体の噴射口を形成する部材には、噴孔の孔部が一体に形成されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の流体噴射ノズルであって、噴孔の連通し合う孔部を互いに異なる個数としたことを特徴とする流体噴射ノズル。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の流体噴射ノズルであって、部材相互の組付けにより相互に連通される長孔部と出口孔部とにおいて、部材相互のばらつきの公差をＴとしたとき、長孔部の孔幅Ｗと出口孔部の孔径φｄとが、
   Ｗ−Ｔ≧φｄ
   の条件を満たす値に設定されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
7. 請求項１〜５のいずれかに記載の流体噴射ノズルであって、出口孔部が長孔部に対し交差する方向に関して一定幅を有していることを特徴とする流体噴射ノズル。
8. 請求項７に記載の流体噴射ノズルであって、部材相互の組付けにより相互に連通される長孔部と出口孔部とにおいて、部材相互のばらつきの公差をＴａとしたとき、長孔部の最大幅Ｗａと出口孔部の一定幅の有効長さＬとが、
   Ｗａ≦Ｌ＋Ｔａ
   の条件を満たす値に設定されていることを特徴とする流体噴射ノズル。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の流体噴射ノズルを備えていることを特徴とする流体噴射弁。

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