JP6023151B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。

従来、内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁の噴孔を、燃料の出口側（即ち、燃料噴射弁の外部側）部分である出口側噴孔の孔径が燃料の入口側（即ち、燃料噴射弁の内部側）部分である入口側噴孔の孔径よりも大きくなるように、入口側噴孔と出口側噴孔との境界の壁面に段差が形成された構成とする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。以下、入口側噴孔と出口側噴孔との境界の壁面にこのような段差が形成された構成の噴孔を「段差付噴孔」と称する場合もある。

また、噴孔の燃料入口側にテーパ部を設けるとともに噴孔の内壁に螺旋溝が設けられた構成の燃料噴射弁も開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−０１４２１６号公報 特開２０１０−０４８２３７号公報

本発明は、複数の段差付噴孔を有し該段差付噴孔から内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、燃料噴霧の特性をより向上させることを目的とする。

本発明は、複数の段差付噴孔を有し該段差付噴孔から内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、出口側噴孔の燃料出口の周縁に、燃料噴射時に該燃料出口の側方から該出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向にガイドする切り欠き部を設けるものである。なお、本明細書においては、出口側噴孔の燃料出口に対し、複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ両側の位置を、燃料出口の「側方」と称する。また、出口側噴孔の燃料出口に対して、複数の噴孔の配置方向を左右方向と定義する。また、出口側噴孔の燃料出口に対して、燃料噴射弁の軸方向における該燃料噴射弁の先端側の方向を下方向と定義し、燃料噴射弁の軸方向における該先端側と反対側の方向を上方向と定義する。

より詳しくは、本発明に係る燃料噴射弁は、ノズル本体の先端部に周上に並ぶように配置された複数の噴孔を有し、該噴孔から内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁であって、前記噴孔において、燃料の出口側部分である出口側噴孔の孔径が燃料の入口側部分である入口側噴孔の孔径よりも大きくなるように、前記入口側噴孔と前記出口側噴孔との境界の壁面に段差が形成されている燃料噴射弁において、少なくとも一部の噴孔において、前記出口側噴孔の燃料出口の周縁における、前記複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ両側方部分の少なくとも一方に、燃料噴射時に前記出口側噴孔の燃料出口の側方から該出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向にガイドする切り欠き部が設けられている。

出口側噴孔の孔径が入口側噴孔の孔径よりも大きくなるように形成された段差付噴孔によれば、入口側噴孔から出口側噴孔に燃料噴霧が噴出した時点で該燃料噴霧の噴霧角（噴
霧の広がり角）が広がり始める。そのため、出口側噴孔の孔径を入口側噴孔の孔径と同一とした場合に比べて各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角をより拡大させることができる。

また、上記のように構成された段差付噴孔によれば、燃料噴射圧が比較的高いときにおいては、該噴孔から燃料が噴射された際に、出口側噴孔内の側壁面付近に圧力降下が生じる。その結果、燃焼室内における出口側噴孔の燃料出口の周囲に存在するガス（空気）が該出口側噴孔内に引き込まれることになる。このような出口側噴孔内へのガスの流入が燃料噴射時に生じることで、燃料噴霧における燃料と空気との混合が促進される。また、燃料噴射時に出口側噴孔内の側壁面付近にガスが流入すると、該ガスによって、各噴孔から噴射された燃料噴霧の中心軸付近に存在する燃料が該中心軸の周囲から拡散することが抑制される。したがって、燃料噴射圧が比較的高いときにおいては、燃料噴霧のペネトレーションも向上させることできる。

ここで、段差付噴孔において、燃料噴射時に出口側噴孔の燃料出口の周囲に存在するガス（空気）が該出口側噴孔内に引き込まれるときには、互いに隣り合う噴孔間に位置する空間に存在するガスは、互いに隣り合う噴孔の両方に引き込まれることになる。しかしながら、これらの噴孔間に位置する空間に存在するガスの容量には限りがある。そのため、燃料出口の側方からは出口側噴孔内に十分な量のガスが流入し難い。

そこで、本発明では、少なくとも一部の噴孔において、出口側噴孔の燃料出口の周縁における、複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ両側方部分の少なくとも一方に、燃料噴射時に出口側噴孔の燃料出口の側方から該出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向にガイドする切り欠き部が設けられている。このような構成によれば、燃料噴射時に出口側噴孔内に流入するガスの流れが出口側噴孔の周方向にガイドされることで、出口側噴孔内においてはガスの旋回流が生じる。そして、燃料出口の側方においては該燃料出口の周縁の接線方向のガスの流れが生じる。このようなガスの流れが生じることで、互いに隣り合う噴孔間の空間に対して上方または下方に存在するガスが該噴孔間の空間に引き込まれることになる。その結果、互いに隣り合う噴孔間の空間に存在していたガスのみならず、該噴孔間の空間の上方または下方に存在していたガスも、燃料出口の側方から出口側噴孔内に流入し易くなる。つまり、燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入が促進されることになる。

したがって、本発明によれば、燃料噴射圧が比較的高いときにおいて、燃料噴射時により多くのガスを出口側噴孔内に取り込むことが可能となる。そのため、燃料と空気との混合をより促進させることができる。また、各噴孔から噴射された燃料噴霧の中心軸付近に存在する燃料が該中心軸の周囲から拡散することがより抑制されることになる。そのため、燃料噴射圧が比較的高いときに、各噴孔から噴射される燃料噴霧のペネトレーションをより向上させることができる。その結果、燃焼室内に存在する空気のより多くを燃料の燃焼のために利用することが可能となる。

本発明において、切り欠き部は、出口側噴孔の燃料出口の周縁の側方部分において、該側方部分の中央側から該周縁に沿って上方または下方に向かって延び、且つ、その幅が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて徐々に小さくなるとともに、その底面が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて入口側噴孔と出口側噴孔との境界の段差面に徐々に近づく傾斜面（つまり、噴孔内部に向かって傾いている傾斜面）となるように形成されていてもよい。燃料噴射時に燃料出口の側方から出口側噴孔内に流入するガスが、このように形成された切り欠き部に沿って流れることで、該ガスの流れが出口側噴孔の周方向にガイドされることになる。

また、本発明においては、切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔の両方に設けられている場合、該互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた切り欠き部が、燃料噴射時にそれぞれの出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向において互いに逆方向にガイドするように形成されていてもよい。例えば、切り欠き部が上記のように形成されており、且つ、該切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔それぞれの燃料出口の周縁における互いに向き合う側方部分の両方に設けられている場合、互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた切り欠き部が、燃料出口の周縁の側方部分の中央側から該周縁に沿って同方向に向かって延びていてもよい。このような切り欠き部が設けられることで、互いに隣り合う噴孔のそれぞれにおいて、燃料噴射時に出口側噴孔内に流入するガスが該出口側噴孔の周方向において互いに逆方向にガイドされることになる。上記によれば、互いに隣り合う噴孔において、一方の噴孔では左周りの旋回流が生じ、他方の噴孔では右回りの旋回流が生じる。ここで、仮に、互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた切り欠き部が、それぞれの出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向において互いに同方向にガイドするように形成されていた場合、互いに隣り合う噴孔のいずれにおいても同方向の旋回流が生じる。そうなると、互いに隣り合う噴孔間の空間においては、上方から下方へ向かうガスの流れと下方から上方へ向かうガスの流れとの両方が生じることになる。そのため、一の互いに隣り合う噴孔間の空間にその上方および下方の両方からガスを引き込もとする力が作用することになる。この場合、噴孔間の空間の上方から引き込まれるガスと該噴孔間の空間の下方から引き込まれるガスとが互いに衝突することになるため、ガスが流入し難くなる虞がある。これに対し、上記構成では、互いに隣り合う噴孔それぞれの出口側噴孔内においては互いに反対方向の旋回流が生じる。そして、一の互いに隣り合う噴孔間の空間においては、上方から下方へ向かうガスの流れまたは下方から上方へ向かうガスの流れのいずれか一方が生じることになる。そのため、一の噴孔間の空間にはその上方または下方のいずれか一方からガスが引き込まれることになる。したがって、燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入をより促進することができる。

また、本発明においては、切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔の両方に設けられている場合、該互いに隣り合う噴孔のそれぞれにおいて、切り欠き部は、出口側噴孔の燃料出口の周縁における、複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左側または右側のいずれか特定の一方に設けられてもよい。

上記のように、燃料出口の周縁における複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左側または右側のいずれか一方にのみ切り欠き部を設けた場合でも、出口側噴孔内においてはガスの旋回流を生じさせ、燃料出口の側方においては該燃料出口の周縁の接線方向に流れるガスの流れを生じさせることができる。ただし、燃料出口の周縁における左側または右側のいずれか一方にのみ切り欠き部を設ける場合、仮に、互いに隣り合う噴孔において、一方の噴孔では出口側噴孔の燃料出口の周縁の右側部分に切り欠き部が設けられ、他方の噴孔では出口側噴孔の燃料出口の周縁の左側部分に切り欠き部が設けられた構成とすると、互いに隣り合う噴孔それぞれにおける燃料出口の周縁の切り欠き部が設けられていない方の側方部分が互いに向き合う部分が生じることになる。このような部分では、燃料噴射時に出口側噴孔の燃料出口の周囲に存在するガスが該出口側噴孔内に引き込まれる際に、燃料出口の周縁の接線方向に流れるガスの流れが生じ難い。つまり、当該燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入が促進され難くなる。

そこで、上記においては、互いに隣り合う噴孔において、燃料出口の周縁における左側または右側のいずれか一方にのみ切り欠き部を設ける場合、切り欠き部を設ける位置を特定の一方とする。つまり、互いに隣り合う噴孔において、一方の噴孔で燃料出口の周縁の右側部分に切り欠き部が設けられている場合は、他方の噴孔でも燃料出口の周縁の右側部分に切り欠き部が設けられた構成とする。また、互いに隣り合う噴孔において、一方の噴
孔で燃料出口の周縁の左側部分に切り欠き部が設けられている場合は、他方の噴孔でも燃料出口の周縁の左側部分に切り欠き部が設けられた構成とする。このような構成によれば、互いに隣り合う噴孔において、互いに向き合う出口側噴孔の燃料出口の周縁におけるそれぞれの側方部分のいずれか一方には切り欠き部が設けられていることとなる。そのため、燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入を好適なバランスで促進させることができる。したがって、燃料噴射圧が比較的高いときにおける燃料噴霧のペネトレーションをより好適に向上させることができる。

本発明によれば、複数の段差付噴孔を有し該段差付噴孔から内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、燃料噴霧の特性をより向上させることができる。

実施例１に係る内燃機関の概略構成を示す図である。 実施例１に係る燃料噴射弁の概略構成を示す図である。 実施例１に係る燃料噴射弁の先端部の断面図である。 実施例１に係る燃料噴射弁の先端部の斜視図である。 実施例１に係る燃料噴射弁における、燃料噴射圧と各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角との関係を示す図である。 実施例１に係る、燃料噴射圧が比較的高いときの、燃料噴射時における噴孔の燃料出口周辺におけるガス（空気）の流れを説明するための第１の図である。 実施例１に係る、燃料噴射圧が比較的高いときの、燃料噴射時における噴孔の燃料出口周辺におけるガス（空気）の流れを説明するための第２の図である。 実施例１に係る燃料噴射弁における、燃料噴射圧と各噴孔から噴射される燃料噴霧のペネトレーションとの関係を示す図である。 燃料噴射弁における噴孔の構成とスモーク発生量およびＨＣ発生量との関係を示す図である。 実施例１に係る切り欠き部の構成の他の一例を示す図である。 実施例１の変形例に係る、噴孔における切り欠き部の配置を示す図である。 実施例２に係る燃料噴射弁の先端部の斜視図である。 実施例２の変形例に係る燃料噴射弁の先端部の斜視図である。

以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施例１＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの燃料噴射弁に適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。

図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する車両駆動用の４サイクルディーゼルエンジンである。なお、図１においては、便宜上、一の気筒のみ図示している。気筒２には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室３への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。

また、気筒２には、該気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。図
２は、燃料噴射弁１０の概略構成を示す図である。燃料噴射弁１０のノズル本体１０ａの先端部には、８つの噴孔１１が円周上に並ぶように形成されている。気筒２においては、燃焼室３の上壁面の中心付近から、この先端部が該燃焼室３内に突出するように燃料噴射弁１０が設けられている。そして、燃料噴射弁１０の各噴孔から気筒２の径方向に燃料が噴射される。

［噴孔の構成］
ここで、燃料噴射弁１０の各噴孔１１の構成について図３および４に基づいて説明する。図３は、燃料噴射弁１０の先端部の断面図である。図４は、燃料噴射弁１０の先端部の斜視図である。図３に示すように、各噴孔１１は、燃料の出口側（即ち、燃料噴射弁１０の外部側）部分である出口側噴孔１１ｂの孔径Ｄｏｕｔが燃料の入口側（即ち、燃料噴射弁１０の内部側）部分である入口側噴孔１１ａの孔径Ｄｉｎよりも大きくなるように、入口側噴孔１１ａと出口側噴孔１１ｂとの境界の壁面に段差が形成された段差付噴孔である。

噴孔１１において、入口側噴孔１１ａと出口側噴孔１１ｂとの境界となる段差を形成する段差面１２には入口側噴孔１１ａが開口している。噴孔１１から噴射される燃料は、先ず入口側噴孔１１ａを通って出口側噴孔１１ｂに噴出し、次いで出口側噴孔１１ｂの燃料出口から燃焼室３内に噴出する。

また、図４に示すように、各噴孔１１においては、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における二箇所に切り欠き部１３が設けられている。この切り欠き部１３は、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における、複数の噴孔１１の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左右両側（すなわち、燃料出口の周縁における両側方側）に設けられている。そして、一の噴孔１１において燃料出口の周縁の左右両側に設けられた切り欠き部１３のうち、一方は、該燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って上方に向かって延びており、他方は、該燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って下方に向かって延びている。

各切り欠き部１３は、その幅が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて徐々に小さくなるように形成されている。また、各切り欠き部１３は、その底面が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて入口側噴孔１１ａと出口側噴孔１１ｂとの境界の段差面１２に徐々に近づく傾斜面となるように形成されている。図４において、αは、切り欠き部１３の先端部分（最も幅が狭い部分）における接線の、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の上端または下端の接線に対する傾斜角を表している。本実施例では、この傾斜角αは３０〜４５ｄｅｇとなっている。また、図４において、βは、切り欠き部１３の底面の、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁に対する傾斜角を表している。本実施例では、この傾斜角βは１０〜３０ｄｅｇとなっている。

さらに、互いに隣り合う噴孔１１では、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における切り欠き部１３の配置および形状が線対称となっている。つまり、互いに隣り合う噴孔１１のそれぞれの燃料出口の周縁において、互いに向かい合う位置に設けられた切り欠き部１３は、いずれも該周縁に沿って上下方向については同方向に延びている。

［上記噴孔構成の効果］
次に、本実施例に係る噴孔構成の効果について図５から９に基づいて説明する。図５は、一の噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角と燃料噴射圧との関係を示す図である。図５において、破線Ｌ１は、出口側噴孔を広げずにその孔径を入口側噴孔と同一とした従来の噴孔（すなわち、段差が形成されていない噴孔：以下、「ストレート噴孔」と称する場合
もある。）の場合を示しており、一点鎖線Ｌ２は、燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付噴孔の場合を示しており、実線Ｌ３は、本実施例に係る段差付噴孔、即ち、燃料出口に切り欠き部が設けられた段差付噴孔の場合を示している。

従来のストレート噴孔では、燃料出口から燃料噴霧が噴出してから該燃料噴霧の噴霧角が広がり始める。これに対し、段差付噴孔では、燃料出口よりも手前で、入口側噴孔から出口側噴孔に燃料噴霧が噴出した時点で広がり始める。そのため、図５に示すように、段差付噴孔によれば、ストレート噴孔に比べて各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角を拡大させることができる。なお、図５において、切り欠き部が設けられていない段差付噴孔の噴霧角（Ｌ２）と切り欠き部が設けられている段差付噴孔の噴霧角（Ｌ３）とは略同等となっている。このことから、段差付噴孔の燃料出口における切り欠き部の有無は、各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角に対してほとんど影響を与えないと推察される。

図６および７は、燃料噴射圧が比較的高いときの、燃料噴射時における噴孔の燃料出口周辺におけるガス（空気）の流れを説明するための図である。図６および７において、矢印は燃料噴射時におけるガスの流れを表している。また、図８は、燃料噴霧のペネトレーションと燃料噴射圧との関係を示す図である。図８において、破線Ｌ４は、ストレート噴孔の場合を示しており、一点鎖線Ｌ５は、燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付噴孔の場合を示しており、実線Ｌ６は、本実施例に係る段差付噴孔、即ち、燃料出口に切り欠き部が設けられた段差付噴孔の場合を示している。

段差付噴孔１１によれば、燃料噴射圧が比較的高いときにおいては、該噴孔１１から燃料が噴射された際に、出口側噴孔１１ｂ内の側壁面付近に圧力降下が生じる。その結果、図６に示すように、燃焼室３内における出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周囲に存在するガスが該出口側噴孔１１ｂ内に引き込まれることになる。燃料噴射時に、このような出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入が生じることで、燃料噴霧における燃料と空気との混合を促進されることになる。また、燃料噴射時に出口側噴孔１１ｂ内の側壁面付近にガスが流入すると、該ガスが噴孔１１から噴射される燃料噴霧をその周囲から抑え込むように作用する。そのため、各噴孔１１から噴射された燃料噴霧の中心軸付近に存在する燃料が該中心軸の周囲から拡散することが、該ガスによって抑制される。そのため、燃料噴霧の中心軸部分が有する噴射方向に作用する運動エネルギが維持され易くなる。その結果、燃料噴霧のペネトレーションが大きくなる。したがって、燃料噴射圧が比較的高いときにおいては、上記のように、各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角をストレート噴孔に比べて拡大させつつも、図８に示すように、燃料噴霧のペネトレーションもストレート噴孔に比べて向上させることできる。このとき、燃料噴射圧が高いほど、圧力降下に起因して出口側噴孔内に流入するガスの量が多くなる。そのため、ストレート噴孔の場合に対するペネトレーションの向上幅は燃料噴射圧が高いほど大きくなる。

また、図８に示すように、本実施例によれば、段差付噴孔１１の燃料出口の周縁に上記のような切り欠き部１３を設けることで、該切り欠き部が設けられていない段差付噴孔よりもさらに高燃料噴射圧時におけるペネトレーションを向上させることができる。この理由について以下に説明する。

上記のように、本実施例では、ノズル本体１０ａの先端部において複数の段差付噴孔が円周上に並んで配置されている。この場合、燃料噴射時に出口側噴孔の燃料出口の周囲に存在するガス（空気）が該出口側噴孔内に引き込まれるときには、互いに隣り合う噴孔間に位置する空間（図７において斜線で示す領域）に存在するガスは、互いに隣り合う噴孔の両方に引き込まれることになる。しかしながら、これらの噴孔間に位置する空間に存在するガスの容量には限りがある。そのため、燃料出口に切り欠き部が設けられていなかった場合は、燃料出口の上方および下方に比べて燃料出口の側方からは出口側噴孔内に十分
な量のガスが流入し難い。

これに対し、本実施例においては、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁に上記のような切り欠き部１３が設けられているために、燃料噴射時に燃料出口の側方から出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスが該切り欠き部１３に沿って流れることになる。このとき、出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスは、切り欠き部１３における幅の大きい方から小さい方に向かって流れる。つまり、燃料出口の側方から出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスの流れが切り欠き部１３によって出口側噴孔１１ｂの周方向にガイドされることになる。

そして、出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスの流れが出口側噴孔１１ｂの周方向にガイドされることで、図７に示すように、出口側噴孔１１ｂ内においてはガスの旋回流が生じ、さらに、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の側方においては該燃料出口の周縁の接線方向のガスの流れが生じる。このようなガスの流れが生じることで、互いに隣り合う噴孔間の空間に対して上方または下方に存在するガスが該噴孔間の空間に引き込まれることになる。その結果、互いに隣り合う噴孔間の空間に存在していたガスのみならず、該噴孔間の空間の上方または下方に存在していたガスも、燃料出口の側方から出口側噴孔１１ｂ内に流入し易くなる。つまり、燃料出口の側方からの出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入が促進されることになる。

さらに、上述したように、本実施例においては、互いに隣り合う噴孔１１での出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における切り欠き部１３の配置および形状は線対称となっている。そのため、互いに隣り合う噴孔１１においては、該互いに隣り合う噴孔１１のそれぞれに設けられた切り欠き部１３によって、それぞれの出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスの流れが該出口側噴孔１１ｂの周方向において互いに逆方向にガイドされる。これにより、互いに隣り合う噴孔１１において、一方の噴孔では左周りの旋回流が生じ、他方の噴孔では右回りの旋回流が生じる。そして、一の互いに隣り合う噴孔間の空間においては、上方から下方へ向かうガスの流れまたは下方から上方へ向かうガスの流れのいずれか一方が生じることになる。つまり、互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた切り欠き部が、それぞれの出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向において互いに同方向にガイドするように形成された場合のように、一の互いに隣り合う噴孔間の空間において、上方から下方へ向かうガスの流れと下方から上方へ向かうガスの流れとの両方が生じることを避けることができる。そのため、一の噴孔間の空間にはその上方または下方のいずれか一方からガスが引き込まれることになる。したがって、ガスの流入が阻害され難くなるために、燃料出口の側方からの出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入がより促進される。

上記のように、本実施例によれば、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁に切り欠き部１３を設けることで、燃料出口の側方からの出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入が促進されることになる。そのため、燃料噴射時により多くのガスを出口側噴孔１１ｂ内に取り込むことが可能となる。そのため、燃料と空気との混合をより促進させることができる。また、各噴孔１１から噴射される燃料噴霧の中心軸付近に存在する燃料が該中心軸の周囲から拡散することがより抑制されることになる。そのため、図８に示すように、切り欠き部が設けられていない段差付噴孔よりもさらに、高燃料噴射圧時における燃料噴霧のペネトレーションを向上させることができる。

図９は、燃料噴射弁における噴孔の構成とスモーク発生量およびＨＣ発生量との関係を示す図である。図９において、横軸は、内燃機関１における高負荷運転時（即ち、高燃料噴射圧時）のスモークの発生量を表しており、縦軸は、内燃機関１における低負荷運転時（即ち、低燃料噴射圧時）のＨＣ発生量を表している。また、丸印（○）はストレート噴孔の場合を示しており、四角印（□）は燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付
噴孔の場合を示しており、三角印（△）は、本実施例に係る段差付噴孔、即ち、燃料出口に切り欠き部が設けられた段差付噴孔の場合を示している。

上述したように、段差付噴孔によれば、ストレート噴孔に比べて一の噴孔から噴射される噴燃料噴霧の噴霧角を拡大することができる。これにより、燃料の微粒化がより促進されることになる。また、図８に示すように、段差付噴孔おいて、燃料噴霧のペネトレーションが大きくなるのは、高燃料噴射圧時であって、低燃料噴射圧時においては、燃料噴霧のペネトレーションの増大は抑制される。したがって、段差付噴孔によれば、低負荷運転時における燃料のボア壁面への付着を抑制することができる。その結果、図９に示すように、ストレート噴孔に比べて低負荷運転時におけるＨＣ発生量を減少させることが可能となる。なお、上述したように、段差付噴孔の燃料出口における切り欠き部の有無は、各噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角に対してほとんど影響を与えないことから、図９に示すように、燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付噴孔と、本実施例に係る段差付噴孔（燃料出口に切り欠き部が設けられた段差付噴孔）とでは、低負荷運転時におけるＨＣ発生量は略同等となっている。

また、上述したように、段差付噴孔によれば、ストレート噴孔に比べて高燃料噴射圧時における噴燃料噴霧のペネトレーションを向上させることができる。これにより、燃料の燃焼時における燃焼室３内の空気利用率を向上させることができる。その結果、図９に示すように、ストレート噴孔に比べて高負荷運転時におけるスモークの発生量を減少させることが可能となる。また、図８に示すように、本実施例に係る段差付噴孔（燃料出口に切り欠き部が設けられた段差付噴孔）によれば、燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付噴孔に比べて、高燃料噴射圧時の燃料噴霧のペネトレーションをより高めることができる。そのため、図９に示すように、本実施例に係る段差付噴孔の場合は、燃料出口に切り欠き部が設けられていない段差付噴孔の場合よりも、さらに高負荷運転時におけるスモークの発生量が小さくなっている。

なお、本実施例においては、図１０に示すように、切り欠き部１３の側壁面と底面とがなす角度γが６０〜７０ｄｅｇとなるように、該切り欠き部１３を形成してもよい。切り欠き部１３の側壁面と底面とがなす角度γをこのような範囲の角度とすることで、燃料出口の側方からガスが該切り欠き部１３に流れ込み易くなると同時に、該切り欠き部１３に一旦流れ込んだガスが流れ出難くなる。そのため、高燃料噴射圧時により多くのガスを出口側噴孔１１ｂ内に取り込み易くなる。

［変形例］
上記実施例１に係る構成では、各噴孔１１において、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における二箇所に切り欠き部１３が設けられている。しかしながら、図１１に示すように、各噴孔１１において、切り欠き部１３を一箇所にのみ設ける構成としてもよい。この場合においても、切り欠き部１３は、互いに隣り合う噴孔１１それぞれの燃料出口の周縁における互いに向き合う側方部分の両方に設けられる。そして、互いに向かい合う位置に設けられた切り欠き部１３は、いずれも該周縁に沿って上下方向については同方向（図１１では下方）に延びている。

このように、出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における複数の噴孔１１の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左側または右側のいずれか一方にのみ切り欠き部１３を設けた場合でも、出口側噴孔１１ｂ内においてはガスの旋回流を生じさせ、燃料出口の側方においては該燃料出口の周縁の接線方向に流れるガスの流れを生じさせることができる。そして、図１１のように切り欠き部１３を設けた場合、上記実施例１と同様、互いに隣り合う噴孔１１での出口側噴孔１１ｂの燃料出口の周縁における切り欠き部１３の配置および形状は線対称となっている。そのため、互いに隣り合う噴孔１１においては、それぞれに設
けられた切り欠き部１３によって、それぞれの出口側噴孔１１ｂ内に流入するガスの流れが該出口側噴孔１１ｂの周方向において互いに逆方向にガイドされる。したがって、上記実施例１と同様、出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入が阻害され難くなるために、燃料出口の側方からの出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入をより促進することができる。

＜実施例２＞
図１２は、本実施例に係る燃料噴射弁の先端部の斜視図である。なお、図１２において、矢印は燃料噴射時におけるガスの流れを表している。本実施例に係る燃料噴射弁１０の各噴孔１４は、実施例１と同様、出口側噴孔１４ｂの孔径が入口側噴孔１４ａの孔径よりも大きくなるように、入口側噴孔１４ａと出口側噴孔１４ｂとの境界の壁面に段差が形成された段差付噴孔である。各噴孔１４において、入口側噴孔１４ａと出口側噴孔１４ｂとの境界となる段差を形成する段差面１５には入口側噴孔１４ａが開口している。そして、本実施例では、各噴孔１４における出口側噴孔１４ｂの燃料出口の周縁において、切り欠き部１６が一箇所にのみ設けられている。

本実施例においては、図１２に示すように、切り欠き部１６が、出口側噴孔１４ｂの燃料出口の周縁における、複数の噴孔１４の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ両側方部のうちの正面から見て左側に設けられている。また、各切り欠き部１６は、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って下方に向かって延びている。なお、各切り欠き部１６自体の構成は、実施例１に係る切り欠き部１１の構成と同様である。つまり、各切り欠き部１６は、その幅が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて徐々に小さくなるように形成されている。また、各切り欠き部１６は、その底面が、燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて入口側噴孔１４ａと出口側噴孔１４ｂとの境界の段差面１５に徐々に近づく傾斜面となるように形成されている。

本実施例に係る噴孔構成においても、燃料噴射圧が比較的高いときは、噴孔１４から燃料が噴射された際に、出口側噴孔１４ｂ内の側壁面付近における圧力降下に起因して、燃焼室３内における出口側噴孔１４ｂの燃料出口の周囲に存在するガスが該出口側噴孔１４ｂ内に引き込まれる。そして、このときに、燃料出口における切り欠き部１６が設けられている方の側方から出口側噴孔１４ｂ内に流入するガスの流れは、該切り欠き部１６によって出口側噴孔１４ｂの周方向にガイドされることになる。これにより、図１２に示すように、出口側噴孔１４ｂ内においてはガスの旋回流が生じ、さらに、出口側噴孔１４ｂの燃料出口の側方においては該燃料出口の周縁の接線方向のガスの流れが生じる。したがって、実施例１に係る噴孔構成の場合と同様、燃料出口の側方からの出口側噴孔１１ｂ内へのガスの流入が促進されることになる。よって、本実施例に係る噴孔構成によっても実施例１と同様の効果を奏することができる。

ただし、本実施例では、燃料出口側噴孔の燃料出口の周縁における、複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左側部分または右側部分のいずれか一方にのみ切り欠き部を設ける場合、その位置を特定の一方のみとする。即ち、全ての噴孔において、切り欠き部を設ける位置を、燃料出口の周縁における左側部分で統一、または、燃料出口の周縁における右側部分で統一する（図１２では燃料出口の周縁における左側部分で統一）。ここで、仮に、互いに隣り合う噴孔において、一方の噴孔では出口側噴孔の燃料出口の周縁の右側部分に切り欠き部が設けられ、他方の噴孔では出口側噴孔の燃料出口の周縁の左側部分に切り欠き部を設けられた構成とすると、互いに隣り合う噴孔それぞれにおける燃料出口の周縁の切り欠き部が設けられていない方の側方部分が互いに向き合う部分が生じることになる。このような部分では、燃料噴射時に出口側噴孔の燃料出口の周囲に存在するガスが該出口側噴孔内に引き込まれる際に、該ガスの流れが燃料出口の周方向にガイドされないことになる。そのため、燃料出口の周縁の接線方向に流れるガスの流れが生じない
。その結果、当該燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入が促進されないことになる。しかしながら、上記のように、全ての噴孔において、切り欠き部を設ける位置を、燃料出口の周縁における左側部分で統一、または、燃料出口の周縁における右側部分で統一することで、互いに隣り合う噴孔において、互いに向き合う出口側噴孔の燃料出口の周縁におけるそれぞれの側方部分のいずれか一方には切り欠き部が設けられていることとなる。そのため、互いに隣り合う噴孔において、互いに向き合う出口側噴孔の燃料出口の周縁におけるそれぞれの側方部分のいずれにおいても、出口側噴孔内に流入するガスの流れが燃料出口の周方向にガイドされない状態が生じることを避けることができる。したがって、燃料出口の側方からの出口側噴孔内へのガスの流入を好適なバランスで促進させることができる。よって、燃料噴射圧が比較的高いときにおける燃料噴霧のペネトレーションをより好適に向上させることができる。

［変形例］
尚、燃料出口側噴孔の燃料出口の周縁における左側部分または右側部分のいずれか特定の一方にのみ切り欠き部を設ける場合、該切り欠き部が燃料出口の周縁に沿って延びる方向は統一されていなくてもよい。例えば、図１３に示すように、切り欠き部１６を設ける位置を燃料出口の周縁における左側部分に統一しつつ、切り欠き部１６が燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って下方に向かって延びている噴孔１４と、切り欠き部１６が燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って上方に向かって延びている噴孔１４とが交互に並んで配置されるような構成としてもよい。

＜他の実施例＞
本発明においては、必ずしも、燃料噴射弁に設けられた複数の段差付噴孔の全てに上述したような切り欠き部を設ける必要はない。例えば、一部の噴孔において高燃料噴射圧時の燃料噴霧のペネトレーションを他の噴孔よりも大きくする必要がある場合に、該一部の噴孔の燃料出口の周縁にのみ切り欠き部を設けてもよい。

また、複数の段差付噴孔を有する燃料噴射弁において、一部の噴孔には上記実施例１のように燃料出口の周縁の両側方部分に切り欠き部を設け、他の一部の噴孔には上記実施例２のように燃料出口の周縁の左側部分または右側部分のいずれか一方にのみ切り欠き部を設けた構成を採用することもできる。

また、本発明に係る切り欠き部の形状は、燃料出口の側方から出口側噴孔に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向にガイドすることが可能であれば、上記実施例１及び２における切り欠き部１３，１６の形状に限られるものではない。

１・・・内燃機関
２・・・気筒
１０・・燃料噴射弁
１０ａ・・ノズル本体
１１，１４・・噴孔
１１ａ，１４ａ・・入口側噴孔
１１ｂ，１４ｂ・・出口側噴孔
１２，１５・・段差面
１３，１６・・切り欠き部

Claims (4)

1. ノズル本体の先端部に周上に並ぶように配置された複数の噴孔を有し、該噴孔から内燃機関の気筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁であって、
   前記噴孔において、燃料の出口側部分である出口側噴孔の孔径が燃料の入口側部分である入口側噴孔の孔径よりも大きくなるように、前記入口側噴孔と前記出口側噴孔との境界の壁面に段差が形成されている燃料噴射弁において、
   少なくとも一部の噴孔において、前記出口側噴孔の燃料出口の周縁における、前記複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ両側方部分の少なくとも一方に、燃料噴射時に前記出口側噴孔の燃料出口の側方から該出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向にガイドする切り欠き部が設けられていて、
   前記切り欠き部は、前記出口側噴孔の燃料出口の周縁の側方部分において、該側方部分の中央側から該周縁に沿って上方または下方に向かって延び、且つ、その幅が、前記燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて徐々に小さくなるとともに、その底面が、前記燃料出口の周縁における側方部分の中央側から該周縁に沿って離れるにつれて前記入口側噴孔と前記出口側噴孔との境界の段差面に徐々に近づく傾斜面となるように形成されている燃料噴射弁。
2. 前記切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔の両方に設けられており、
   該互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた前記切り欠き部が、燃料噴射時にそれぞれの出口側噴孔内に流入するガスの流れを該出口側噴孔の周方向において互いに逆方向にガイドするように形成されている請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔のそれぞれの前記燃料出口の周縁における互いに向き合う側方部分の両方に設けられており、
   該互いに隣り合う噴孔のそれぞれに設けられた前記切り欠き部が、前記燃料出口の周縁の側方部分の中央側から該周縁に沿って同方向に向かって延びている請求項１に記載の燃料噴射弁。
4. 前記切り欠き部が、互いに隣り合う噴孔の両方に設けられており、
   該互いに隣り合う噴孔のそれぞれにおいて、前記切り欠き部は、前記出口側噴孔の燃料出口の周縁における、前記複数の噴孔の配置方向に沿って該燃料出口を挟んだ左側または右側のいずれか特定の一方に設けられている請求項１に記載の燃料噴射弁。

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