JP2006153003A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンに燃料を噴射供給するノズルにおいて、噴孔群２同士が接近しすぎることにより黒煙が増加するのを防止して群数を増やし、エンジンの高出力化を達成することにある。
【解決手段】群間距離Ｃを、複数の噴孔群２から任意に選択した第１噴孔群２Ａに属する単噴孔５の内側開口部２０の外周と、第１噴孔群２Ａに隣り合う第２噴孔群２Ｂに属する単噴孔５の内側開口部２０の外周との距離の最小値として定義し、群内噴孔間距離αを、同一の噴孔群２をなす２つ以上の単噴孔５から任意に選択した２つの単噴孔５の内側開口部２０の外周同士の距離の最小値として定義する。そして、群間距離Ｃを群内噴孔間距離αの０．８倍以上に設定すれば、黒煙が増加するのを防止して群数を増やし、エンジンの高出力化を達成することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関（エンジン）に燃料を噴射供給する燃料噴射ノズルに関する。

〔従来の技術〕
従来より、エンジンに燃料を噴射供給する燃料噴射ノズルは、噴孔が形成されたボディ、および噴孔を開閉する弁体としてのニードルを備える。そして、アクチュエータとしての電磁弁が作動することにより、ニードルが駆動されて噴孔が開放され、これにより、気筒に燃料が噴射供給される。

この燃料噴射ノズルでは、噴射燃料の拡散性を向上するため、２つ以上の単一の噴孔（単噴孔）を近接配置することにより、噴孔群を設けることが行われている（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。すなわち、単噴孔を近接配置して噴孔群とすると、各単噴孔からの噴霧（単噴霧）は互いに衝突干渉する。これにより、噴孔群からの噴霧（群噴霧）が形成されて噴出方向への貫徹力が増大し、噴射燃料の拡散性が向上する。

〔従来技術の不具合〕
近年、エンジンの更なる高出力化の要請により、燃料噴射ノズルでは、単位時間当たりの噴射量（噴射流量）を増やすため、さらに噴孔群数（群数）を増やす検討が進められている。しかし、群数を増やしすぎると、隣り合う噴孔群同士が接近しすぎることによる弊害が顕著になる。

ここで、この問題を説明するにあたり、図１１、図１２に示す隣り合う噴孔群（第１、第２噴孔群）１０１、１０２同士の距離（群間距離）Ｃ、および、同一の噴孔群に属する単噴孔同士の距離（群内噴孔間距離）αを次のとおり定義する。すなわち、第１噴孔群１０１に属する単噴孔１００の内側開口部の外周と、第２噴孔群１０２に属する単噴孔１００の内側開口部の外周との距離の最小値を、群間距離Ｃとして定義し、第１、第２噴孔群１０１、１０２の各々において、２つの単噴孔１００の内側開口部の外周同士の距離の最小値を、群内噴孔間距離αとして定義する。

なお、第１、第２噴孔群１０１、１０２は、３つの単噴孔１００を近接配置させることにより形成されている。また、３つの単噴孔１００は、各々の単噴孔１００のボディの内部表面における開口部（内側開口部）が正三角形をなすように近接配置されている。

このような単噴孔１００の配置において、噴射流量を増やすために群数を増やすと、群間距離Ｃは必然的に小さくなる。この結果、第１、第２噴孔群１０１、１０２の両方に燃料が分配される領域Ｚ（以下、「取り合い領域Ｚ」と呼ぶ）は、群間距離Ｃの縮小とともに拡大する。ここで、図１１は、Ｃ＝αの状態を示すものであり、図１２は、図１１よりも群間距離Ｃが群内噴孔間距離αに対し過剰に縮小された状態を示すものである。

そして、取り合い領域Ｚの拡大に伴い、第１、第２噴孔群１０１、１０２の各々に流入する燃料の圧力も低下するため、燃料の微粒化が促進されにくくなり黒煙が増大する。また、群噴霧同士の距離が狭くなるため、各群噴霧への空気の導入量が少なくなり、さらに黒煙が増大する。
特開平９−８８７６６号公報 特開昭６２−８７６６５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料噴射ノズルにおいて、噴孔群同士が接近しすぎることにより黒煙が増加するのを防止して群数を増やし、エンジンの高出力化を達成することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１に記載の燃料噴射ノズルは、近接する２つ以上の単噴孔からなる複数の噴孔群を有するボディ、ボディの内部に移動自在に収容され複数の噴孔群を開閉する弁体を備え、内燃機関に燃料を噴射するものである。そして、この燃料噴射ノズルによれば、ボディの内部表面における単噴孔の開口部を内側開口部とするとき、複数の噴孔群から任意に選択した第１噴孔群に属する単噴孔の内側開口部の外周と、第１噴孔群に隣り合う第２噴孔群に属する単噴孔の内側開口部の外周との距離の最小値として定義される群間距離をＣとし、同一の噴孔群をなす２つ以上の単噴孔から任意に選択した２つの単噴孔の内側開口部の外周同士の距離の最小値として定義される群内噴孔間距離をαとしたときに、群間距離Ｃは、群内噴孔間距離αの０．８倍以上に設定される。

本発明者らが鋭意検討した結果、無次元数Ｃ／αに対して図９に示すような相関が得られた。ここで、図９（ａ）は、群間距離Ｃを形成する単噴孔に流入する燃料の流量（「特定噴孔流入量」と呼ぶ）と無次元数Ｃ／αとの相関を示すものであり、図９（ｂ）は、群間距離Ｃが群内噴孔間距離αよりも十分に大きいときの黒煙発生量に対する、黒煙発生量の比率（「黒煙増加率」と呼ぶ）と無次元数Ｃ／αとの相関を示すものである。

図９（ａ）に示すように、特定噴孔流入量は、無次元数Ｃ／αが０．８よりも大きい範囲では一定であるが、無次元数Ｃ／αが０．８よりも小さい範囲では、無次元数Ｃ／αが小さいほど（つまり、群間距離Ｃが小さいほど）少なくなる。また、図９（ｂ）に示すように、黒煙増加率は、無次元数Ｃ／αが０．８よりも大きい範囲では一定であるが、無次元数Ｃ／αが０．８よりも小さい範囲では、無次元数Ｃ／αが小さいほど（つまり、群間距離Ｃが小さいほど）大きくなり、指数関数的に大きくなっている。

以上より、群間距離Ｃが群内噴孔間距離αの０．８倍以上に設定されれば、特定噴孔流入量は低下せず、黒煙増加率も増加しない。このため、群間距離Ｃを群内噴孔間距離αの０．８倍以上とする、との条件を満たすように群数を増やせば、黒煙が増加するのを防止してエンジンの高出力化を達成することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２に記載の燃料噴射ノズルによれば、複数の噴孔群は、ボディの内部表面からボディの外部表面に向かい、放射状に互いに離れるように設けられている。
これにより、ボディの外部表面で、噴孔群同士が離れて開口部を形成するので、群噴霧同士が干渉するのを抑制することができる。なお、同一噴孔群に属する単噴孔同士は、互いに平行に配置されていてもよく、内部表面から外部表面に向かい放射状に互いに離れるように配置されていてもよく、内部表面から外部表面に向かい互いに近付くように配置されていてもよい。

〔請求項３の手段〕
請求項３に記載の燃料噴射ノズルによれば、各噴孔群は、近接する２つの単噴孔からなり、群間距離Ｃを３ヶ所以上で定義できる。
群間距離Ｃは、隣り合う噴孔群に属する単噴孔同士の内側開口部間の距離の最小値である。よって、群間距離Ｃをより多くの部位で定義できる、ということは、より多くの部位で、第１噴孔群に属する単噴孔と第２噴孔群に属する単噴孔との距離が最小になっていることを意味する。したがって、群間距離Ｃを定義できる部位が多いほど、隣り合う噴孔群間に存在するデッドスペースが少なくなる。
したがって、群間距離Ｃをより多く定義できるように、群内の単噴孔配置、および噴孔群同士の位置関係を設定すれば、より多くのデッドスペースを削減することができるので、さらに群数を増やすことができる。

ここで、２つの単噴孔から噴孔群が形成されている場合、従来の群間距離Ｃの定義数の最大値は２である。そこで、２つの単噴孔から噴孔群が形成されている燃料噴射ノズルにおいて、群間距離Ｃを３ヶ所以上で定義できるように噴孔群を設ければ、従来よりもデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。この結果、２つの単噴孔から噴孔群が形成されている燃料噴射ノズルにおいて、従来よりも、デッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４に記載の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は、近接する３つ以上の単噴孔からなり、同一の噴孔群に属する単噴孔の数をＮとすると、群間距離Ｃを、（Ｎ−１）ヶ所以上で定義できる。
３つ以上の単噴孔から噴孔群が形成されている場合、同一の噴孔群に属する単噴孔の数をＮとすると、従来の群間距離Ｃの定義数の最大値は（Ｎ−２）である。そこで、３つ以上の単噴孔から噴孔群が形成されている燃料噴射ノズルにおいて、群間距離Ｃを（Ｎ−１）ヶ所以上で定義できるように噴孔群を設ければ、従来よりもデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。この結果、３つ以上の単噴孔から噴孔群が形成されている燃料噴射ノズルにおいて、従来よりも、デッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５に記載の燃料噴射ノズルでは、第１噴孔群に属する単噴孔の配置と、第２噴孔群に属する単噴孔の配置とが回転対称である。
これにより、第１噴孔群に対する第２噴孔群の回転角を自在に設定することで、隣り合う噴孔群間に存在するデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６に記載の複数の噴孔群には、軸方向にずらして設けられているものがある。
これにより、隣り合う噴孔群同士の軸方向における配置を自在に設定することで、隣り合う噴孔群間に存在するデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

〔請求項７の手段〕
請求項７に記載の第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられている。
これにより、隣り合う噴孔群同士は、全て、互いに軸方向にずれて配置される。このため、ボディの全周においてデッドスペースを削減することができる。また、第１噴孔群による群噴霧と第２噴孔群による群噴霧との距離を狭くすることなく、群数を増やすことができる。このため、各群噴霧への空気の導入量を減らすことなく群数を増やすことができる。

〔請求項８の手段〕
請求項８に記載の燃料噴射ノズルでは、噴孔群が２つの単噴孔からなり、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、第１噴孔群と第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）またはβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有する。
噴孔群が２つの単噴孔からなる場合、デッドスペースは、β＝０．５×（α＋ｄ）のときに極小となり、さらにβ≧１．５×（α＋ｄ）のときにはβが大きいほどデッドスペースを削減できる。よって、このような関係を有するように噴孔群を設けることにより、デッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

〔請求項９の手段〕
請求項９に記載の燃料噴射ノズルでは、噴孔群が４つの単噴孔からなり、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、第１噴孔群と第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）またはβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有する。
噴孔群が４つの単噴孔からなる場合も、デッドスペースは、β＝０．５×（α＋ｄ）のときに極小となり、さらにβ≧１．５×（α＋ｄ）のときにはβが大きいほどデッドスペースを削減できる。よって、このような関係を有するように噴孔群を設けることにより、デッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

最良の形態１の燃料噴射ノズルは、近接する３つの単噴孔からなる複数の噴孔群を有するボディ、ボディの内部に移動自在に収容され複数の噴孔群を開閉する弁体を備え、内燃機関に燃料を噴射するものである。そして、この燃料噴射ノズルによれば、ボディの内部表面における単噴孔の開口部を内側開口部とするとき、複数の噴孔群から任意に選択した第１噴孔群に属する単噴孔の内側開口部の外周と、第１噴孔群に隣り合う第２噴孔群に属する単噴孔の内側開口部の外周との距離の最小値として定義される群間距離をＣとし、同一の噴孔群をなす３つの単噴孔から任意に選択した２つの単噴孔の内側開口部の外周同士の距離の最小値として定義される群内噴孔間距離をαとしたときに、Ｃ＝αに設定され、群間距離Ｃは３ヶ所で定義できる。
また、複数の噴孔群は、ボディの内部表面からボディの外部表面に向かい、放射状に互いに離れるように設けられている。
また、第１噴孔群に属する単噴孔の配置と、第２噴孔群に属する単噴孔の配置とは、回転対称である。

最良の形態２の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は３つの単噴孔からなり、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとの関係はＣ＝αに設定され、群間距離Ｃは２ヶ所で定義できる。また、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向に２段階にずらして設けられている。

最良の形態３の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は３つの単噴孔からなり、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとの関係はＣ＝αに設定され、群間距離Ｃは２ヶ所で定義できる。また、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向に３段階にずらして設けられている。

最良の形態４の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は３つの単噴孔からなり、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとの関係はＣ＝αに設定され、群間距離Ｃは３ヶ所で定義できる。また、第１噴孔群に属する単噴孔の配置と、第２噴孔群に属する単噴孔の配置とは、回転対称である。また、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられている。

最良の形態５の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は２つの単噴孔からなり、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとの関係はＣ＝αに設定され、群間距離Ｃは３ヶ所で定義できる。また、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、第１噴孔群と第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。

最良の形態６の燃料噴射ノズルによれば、噴孔群は４つの単噴孔からなり、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとの関係はＣ＝αに設定され、群間距離Ｃは３ヶ所で定義できる。また、第１噴孔群と第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、第１噴孔群と第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。

〔実施例１の構成〕
実施例１の燃料噴射ノズル１（以下、ノズル１と呼ぶ）の構成を図１ないし図３を用いて説明する。
ノズル１は、図１に示すように、複数の噴孔群２を有するボディ３、ボディ３の内部に移動自在に収容され複数の噴孔群２を開閉する弁体としてのニードル４を備え、ノズルホルダ（図示せず）に保持されて、ＥＣＵからの指令に応じて作動する電磁弁（図示せず）とともに燃料噴射弁を構成する。この燃料噴射弁は、例えば、多気筒ディーゼルエンジン（図示せず：以下、単にエンジンと呼ぶ）の各気筒に搭載され気筒内に燃料を噴射供給するために用いられる。

ここで、噴孔群２とは、２つ以上の単噴孔５を近接配置することにより形成されたものであり、単噴孔５の径小化と孔数増加により燃料の微粒化を促進するとともに、単噴孔５を近接配置することにより各単噴孔５からの単噴霧を互いに衝突干渉させて群噴霧を形成し、噴出方向への貫徹力を増大することを目的とするものである。

なお、ノズル１から噴射される燃料は、周知の噴射ポンプ（図示せず）により高圧化して吐出されたものであり、周知のコモンレール（図示せず）を介して燃料噴射弁に供給される。そして、電磁弁が作動すると、噴孔群２を開放する方向にニードル４が駆動され、燃料の噴射供給が行われる。また、電磁弁が作動を止めると、噴孔群２を閉鎖する方向にニードル４が駆動され、燃料の噴射供給が停止する。

ボディ３は、コモンレールから燃料を導く燃料供給路８、燃料供給路８を介して、常時、コモンレールから燃料の供給を受ける燃料溜り９、軸方向に設けられニードル４の本体部１０を収容するとともに燃料溜り９から噴孔群２までの燃料通路１１を形成するガイド孔１２、本体部１０を軸方向に摺動自在に支持する摺動孔１３などを有する。

また、ガイド孔１２の先端側（すなわち、反燃料溜り９側）には、先端に向かい縮径するように円錐状のシート面１６が設けられ、このシート面１６にニードル４のシート部１７が着座および離座を繰り返す。さらに、シート面１６の先端側にはサック室１８が凹設され、このサック室１８を形成する内周面１９に、噴孔群２が開口している。これにより、シート部１７がシート面１６から離座すると噴孔群２が開放され、燃料の噴射が開始される。また、シート部１７がシート面１６に着座すると噴孔群２が閉鎖され、燃料の噴射が停止される。

複数の噴孔群２は、図２（ａ）に示すように等角度ごとに放射状に設けられ、ボディ３の内部表面（つまり、内周面１９）からボディ３の外部表面（以下、外周面２１とする）に向かい、放射状に互いに離れるように設けられている。また、同一の噴孔群２に属する単噴孔５同士は、互いに平行に配置されている。

また、各単噴孔５は、図２（ｂ）に示すように外周に向かい先端を指向するように設けられている。すなわち、内周面１９における単噴孔５の開口部を内側開口部２０とし、外周面２１における開口部を外側開口部２２とすると、外側開口部２２は、内側開口部２０よりも先端側に開口している。なお、内側開口部２０の内径と、外側開口部２２の内径とは等しい（以下、内側開口部２０の内径、および外側開口部２２の内径を開口部内径ｄと呼ぶ）。

ニードル４は、図１に示すように、略円柱状の本体部１０と、本体部１０の先端に形成された先端部２４とからなる。本体部１０の外周面２５は、ガイド孔１２とともに燃料通路１１を形成する。また、本体部１０の後端寄りの部分は、摺動孔１３に摺接する摺動軸部２６をなす。先端部２４は、先端に向かい円錐状に縮径する２つの円錐面２７、２８を有し、円錐面２７、２８が交わって形成される稜線が、シート部１７をなす。

〔実施例１の特徴〕
実施例１のノズル１の特徴を、図２および図３を用いて説明する。
実施例１の噴孔群２は３つの単噴孔５からなり、同一の噴孔群２では、図３に示すように、内側開口部２０が正三角形３１をなすように、各単噴孔５が配置されている。

ここで、上方に頂点が突出する正三角形３１をなす噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、第１噴孔群２Ａに隣り合い、下方に頂点が突出する正三角形３１をなす噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。
また、第１噴孔群２Ａをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃとし、第２噴孔群２Ｂをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′とする。

また、第１噴孔群２Ａに属する単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃの内側開口部２０の外周と、第２噴孔群２Ｂに属する単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′の内側開口部２０の外周との距離の最小値を、群間距離Ｃと定義する。また、図２（ａ）に示すように、同一の噴孔群２をなす単噴孔５から任意に選択した２つの単噴孔５の内側開口部２０の外周同士の距離の最小値を、群内噴孔間距離αとして定義する。

単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃの配置と、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′の配置とは、回転対称である。すなわち、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃを６０°回転させ、さらに平行移動させることにより、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃを、各々、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′に一致させることができる。

また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。そして、群間距離Ｃは３ヶ所で定義される。すなわち、図３（ｂ）に示すように、単噴孔５ａと単噴孔５ｂ′との間、単噴孔５ｃと単噴孔５ｂ′との間、および単噴孔５ｃと単噴孔５ｃ′との間の３ヶ所で、群間距離Ｃが定義される。

〔実施例１の作用〕
実施例１のノズル１の作用を、図１を用いて説明する。
ＥＣＵからの指令により電磁弁が作動すると、ニードル４は噴孔群２を開放する方向に駆動される。すなわち、電磁弁が作動すると、シート部１７がシート面１６から離座して噴孔群２と燃料通路１１とが連通状態となる。これにより、コモンレールに蓄えられた高圧燃料が気筒内に噴射供給される。電磁弁が作動を停止すると、ニードル４は噴孔群２を閉鎖する方向に駆動される。すなわち、電磁弁が作動を停止すると、シート部１７がシート面１６に着座して噴孔群２と燃料通路１１との間が遮断される。これにより、高圧燃料の気筒内への噴射供給が停止される。

〔実施例１の効果〕
実施例１のノズル１は、複数の噴孔群２を有するボディ３、ボディ３の内部に移動自在に収容され複数の噴孔群２を開閉する弁体としてのニードル４を備える。そして、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとが、Ｃ＝αに設定されている。

本発明者らが鋭意検討した結果、無次元数Ｃ／αに対して図９に示すような相関が得られている（なお、図９に示された「特定噴孔流入量」、「黒煙増加率」の定義は上記のとおりである）。これらの相関によれば、図９（ａ）に示すように、特定噴孔流入量は、無次元数Ｃ／αが０．８よりも大きい範囲では一定であるが、無次元数Ｃ／αが０．８よりも小さい範囲では、無次元数Ｃ／αが小さいほど（つまり、群間距離Ｃが小さいほど）少なくなる。また、図９（ｂ）に示すように、黒煙増加率は、無次元数Ｃ／αが０．８よりも大きい範囲では一定であるが、無次元数Ｃ／αが０．８よりも小さい範囲では、無次元数Ｃ／αが小さいほど（つまり、群間距離Ｃが小さいほど）大きくなり、指数関数的に大きくなっている。

以上より、群間距離Ｃが群内噴孔間距離αの０．８倍以上に設定されれば、特定噴孔流入量は低下せず、黒煙増加率も増加しない。このため、Ｃ＝αに設定すれば、黒煙が増加するのを防止してエンジンの高出力化を達成することができる。

また、ノズル１では、群間距離Ｃを３ヶ所で定義できる。
群間距離Ｃは、互いに隣り合う噴孔群２（第１、第２噴孔群２Ａ、２Ｂ）に属する単噴孔５同士の内側開口部２０間の距離の最小値である。よって、群間距離Ｃをより多くの部位で定義できる、ということは、より多くの部位で、第１噴孔群２Ａに属する単噴孔５と第２噴孔群２Ｂに属する単噴孔５との距離が最小になっていることを意味する。したがって、群間距離Ｃを定義できる部位が多いほど、隣り合う噴孔群２間に存在するデッドスペースが少なくなる。

したがって、群間距離Ｃをより多く定義できるように、群内の単噴孔５の配置、および噴孔群２同士の位置関係を設定すれば、より多くのデッドスペースを削減することができるので、さらに群数を増やすことができる。
ここで、３つ以上の単噴孔５から噴孔群２が形成されている場合、同一の噴孔群２に属する単噴孔５の数をＮとすると、従来の群間距離Ｃの定義数の最大値は（Ｎ−２）である。そこで、３つ以上の単噴孔５から噴孔群２が形成されているノズル１において、群間距離Ｃを（Ｎ−１）ヶ所以上で定義できるように噴孔群２を設ければ、さらに、従来よりもデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

そして、実施例１のノズル１によれば、噴孔群２は３つの単噴孔５から形成されているので、上記のように群間距離Ｃを３ヶ所で定義できるようにすれば、従来よりも、さらにデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

複数の噴孔群２は、内周面１９から外周面２１に向かい、放射状に互いに離れるように設けられている。
これにより、第１噴孔群２Ａの外側開口部２２と、第２噴孔群２Ｂの外側開口部２２とが互いに離れて配置され、第１噴孔群２Ａからの群噴霧と第２噴孔群２Ｂからの群噴霧とは互いに離れる方向に形成される。この結果、群噴霧同士の干渉を抑制することができる。

また、ノズル１では、第１噴孔群２Ａに属する単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃの配置と、第２噴孔群２Ｂに属する単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′の配置とが回転対称である。
これにより、第１、第２噴孔群２Ａ、２Ｂ間に存在するデッドスペースを、さらに削減することができる。

〔実施例２の特徴〕
実施例２のノズル１の特徴を、図４を用いて説明する。
実施例２の噴孔群２では、正三角形３１のすべてが下方に頂点が突出するように単噴孔５が配置されている。また、隣り合う噴孔群２同士は、軸方向にずらして設けられている。すなわち、噴孔群２は、上下２段の周上に交互に設けられている。

ここで、上段の周上に設けられた噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、第１噴孔群２Ａに隣り合い、下段の周上に設けられた噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。そして、第１噴孔群２Ａをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃとし、第２噴孔群２Ｂをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′とすると、群間距離Ｃは、単噴孔５ａと単噴孔５ｂ′との間、単噴孔５ｃと単噴孔５ｂ′との間の２ヶ所で定義される。
また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。
なお、第１噴孔群２Ａと第２噴孔群２Ｂとの間における軸方向のずらし量βは、群内噴孔間距離αおよび開口部内径ｄとの間にβ＝ｃｏｓ３０°×（α＋ｄ）の関係を有する。

〔実施例２の効果〕
実施例２の噴孔群２は、上下２段の周上に交互に設けられている。
これにより、ボディ３の全周において、隣り合う噴孔群２間に存在するデッドスペースを削減することができる。また、第１噴孔群２Ａによる群噴霧と第２噴孔群２Ｂによる群噴霧との距離を狭くすることなく、群数を増やすことができる。このため、各群噴霧への空気の導入量を減らすことなく群数を増やすことができる。

実施例３の噴孔群２では、図５に示すように、正三角形３１のすべてが下方に頂点が突出するように単噴孔５が配置されている。また、噴孔群２は、上中下３段の周上に、上段→中段→下段→中段→上段の順にずらして設けられている。ここで、隣り合う２つの噴孔群２の内、図５（ｂ）に示すように、上側に設けられる噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、下側に設けられる噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。そして、第１噴孔群２Ａをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃとし、第２噴孔群２Ｂをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′とすると、群間距離Ｃは、単噴孔５ａと単噴孔５ｂ′との間、単噴孔５ｃと単噴孔５ｂ′との間の２ヶ所で定義される。
また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。
なお、ずらし量βは、上段と中段との間、および中段と下段との間の両方とも、群内噴孔間距離αおよび開口部内径ｄとの間にβ＝ｃｏｓ３０°×（α＋ｄ）の関係を有する。

実施例４の噴孔群２は、図６に示すように、上下２段の周上に交互に設けられるとともに、上段に設けられる噴孔群２における単噴孔５の配置と、下段に設けられる噴孔群２における単噴孔５の配置とは、回転対称である。

ここで、上段の周上に設けられた噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、第１噴孔群２Ａに隣り合い、下段の周上に設けられた噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。そして、第１噴孔群２Ａをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃとし、第２噴孔群２Ｂをなす３つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′とする。ここで、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃを６０°回転させ、さらに平行移動させることにより、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃを、各々、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′に一致させることができる。

また、群間距離Ｃは、単噴孔５ａと単噴孔５ｂ′との間、単噴孔５ｃと単噴孔５ｂ′との間、および単噴孔５ｃと単噴孔５ｃ′との間の３ヶ所で定義される。
また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。
なお、ずらし量βは、群内噴孔間距離αおよび開口部内径ｄとの間にβ＝ｃｏｓ３０°×（α＋ｄ）の関係を有する。

〔実施例５の特徴〕
実施例５の噴孔群２は、図７に示すように、軸方向に配列した２つの単噴孔５からなり、上下２段の周上に交互に設けられている。
ここで、上段に設けられる噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、下段に設けられる噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。そして、第１噴孔群２Ａをなす２つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂとし、第２噴孔群２Ｂをなす２つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′とすると、群間距離Ｃは、単噴孔５ａと単噴孔５ａ′との間、単噴孔５ｂと単噴孔５ａ′との間、および単噴孔５ｂと単噴孔５ｂ′との間の３ヶ所で定義される。
また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。
なお、ずらし量βは、群内噴孔間距離αおよび開口部内径ｄとの間にβ＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。

〔実施例５の効果〕
実施例５のノズル１では、群間距離Ｃを３ヶ所で定義できる。
２つの単噴孔５から噴孔群２が形成されている場合、従来の群間距離Ｃの定義数の最大値は２である。そこで、２つの単噴孔５から噴孔群２が形成されているノズル１において、群間距離Ｃを３ヶ所以上で定義できるように噴孔群２を設ければ、さらに従来よりもデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。
そこで、上記のように群間距離Ｃを３ヶ所で定義できるようにすれば、従来よりも、さらにデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

また、ノズル１では、噴孔群２が２つの単噴孔５からなり、ずらし量βは、β＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。
噴孔群２が２つの単噴孔５からなる場合、デッドスペースは、β＝０．５×（α＋ｄ）の時に極小となる。よって、β＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有するように噴孔群２を設けることにより、デッドスペースを削減することができる。
なお、噴孔群２が２つの単噴孔５からなる場合、ずらし量βがβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有するときには、βが大きいほどデッドスペースを削減できる。よって、β≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有するように噴孔群２を設けても、デッドスペースを削減することができる。

〔実施例６の特徴〕
実施例６の噴孔群２は、図８に示すように、４つの単噴孔５からなり、同一の噴孔群２では、内側開口部２０が正方形３４をなすように、各単噴孔５が配置されている。また、正方形３４は、上下２段の周上に交互に設けられ、噴孔群２は、内部表面において上下２段の周上に交互に開口する。
ここで、内部表面において上段に開口する噴孔群２を第１噴孔群２Ａとし、下段に開口する噴孔群２を第２噴孔群２Ｂとする。そして、第１噴孔群２Ａをなす４つの単噴孔５を、単噴孔５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄとし、第２噴孔群２Ｂをなす４つの単噴孔５を、単噴孔５ａ′、５ｂ′、５ｃ′、５ｄ′とすると、群間距離Ｃは、単噴孔５ｂと単噴孔５ａ′との間、単噴孔５ｃと単噴孔５ａ′との間、および単噴孔５ｃと単噴孔５ｄ′との間の３ヶ所で定義される。
また、群間距離Ｃおよび群内噴孔間距離αは、Ｃ＝αの関係を有する。
なお、ずらし量βは、群内噴孔間距離αおよび開口部内径ｄとの間にβ＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。

〔実施例６の効果〕
実施例６のノズル１では、噴孔群２が４つの単噴孔５からなり、群間距離Ｃは３ヶ所で定義できる。
４つの単噴孔５から噴孔群２が形成されている場合、従来の群間距離Ｃの定義数の最大値は２である。そこで、４つの単噴孔５から噴孔群２が形成されているノズル１において、群間距離Ｃを３ヶ所で定義できるように噴孔群２を設ければ、さらに従来よりもデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。この結果、４つの単噴孔５から噴孔群２が形成されている場合において、従来よりも、さらにデッドスペースを削減して群数を増やすことができる。

また、ノズル１によれば、ずらし量βは、β＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有する。
噴孔群２が４つの単噴孔５からなる場合、デッドスペースは、β＝０．５×（α＋ｄ）の時に極小となる。よって、β＝０．５×（α＋ｄ）の関係を有するように噴孔群２を設けることにより、デッドスペースを削減することができる。
なお、噴孔群２が４つの単噴孔５からなる場合、ずらし量βがβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有するときには、βが大きいほどデッドスペースを削減できる。よって、β≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有するように噴孔群２を設けても、デッドスペースを削減することができる。

〔変形例〕
実施例１ないし実施例６のノズル１は、群間距離Ｃと群内噴孔間距離αとが等しいもの（つまり、Ｃ＝α）であったが、図１０に示すように、群間距離Ｃが群内噴孔間距離αよりも大きいもの（つまり、Ｃ＞α）であってもよく、Ｃ／α≧０．８を満たす範囲で群間距離Ｃが群内噴孔間距離αよりも小さいものであってもよい。
なお、エンジンの高出力化の観点から、群間距離Ｃは群内噴孔間距離αの２倍以下に設定するのが好ましく、より好ましくは１．８倍以下、さらに好ましくは１．５倍以下、さらに好ましくは１．２倍以下に設定するのがよい。

実施例１ないし実施例６のノズル１では、噴孔群２を形成する単噴孔５の数は２ないし４であったが、これらに限定されず５以上の単噴孔５を近接配置させて噴孔群５を形成してもよい。

また、実施例１ないし実施例４、および実施例６のノズル１では、噴孔群２を形成する単噴孔５が正多角形の頂点に配置されていたが、必ずしも正多角形をなすように単噴孔５を配置する必要はない。

また、実施例１ないし実施例６のノズル１によれば、同一の噴孔群２に属する単噴孔５同士は、互いに平行に配置されていたが、内周面１９から外周面２１に向かい放射状に互いに離れるように配置されていてもよく、内周面１９から外周面２１に向かい互いに近付くように配置されていてもよい。

燃料噴射ノズルの断面図である（実施例１）。 （ａ）は、ノズル要部の軸方向に垂直な断面図であり、（ｂ）は、ノズル要部の軸方向に沿う片側断面図である（実施例１）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例１）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例２）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例３）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例４）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例５）。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（実施例６）。 （ａ）は無次元数Ｃ／αと特定噴孔流入量との相関図であり、（ｂ）は無次元数Ｃ／αと黒煙増加率との相関図である。 （ａ）は、ノズルの内部表面における噴孔群の配置を示す展開図であり、（ｂ）は、群間距離Ｃを示す説明図である（変形例）。 群間距離Ｃが群内噴孔間距離αと等しいときの取り合い領域Ｚを示す説明図である。 群間距離Ｃが群内噴孔間距離αに対し過剰に小さいときの取り合い領域Ｚを示す説明図である。

符号の説明

１ ノズル（燃料噴射ノズル）
２ 噴孔群
２Ａ 第１噴孔群
２Ｂ 第２噴孔群
３ ボディ
４ ニードル（弁体）
５ 単噴孔
１９ 内周面（内部表面）
２０ 内側開口部
２１ 外周面（外部表面）
Ｃ 群間距離
ｄ 開口部内径（内側開口部）
α 群内噴孔間距離
β ずらし量

Claims (9)

1. 近接する２つ以上の単噴孔からなる複数の噴孔群を有するボディ、このボディの内部に移動自在に収容され前記複数の噴孔群を開閉する弁体を備え、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射ノズルにおいて、
   前記ボディの内部表面における前記単噴孔の開口部を内側開口部とするとき、
   前記複数の噴孔群から任意に選択した第１噴孔群に属する単噴孔の前記内側開口部の外周と、前記第１噴孔群に隣り合う第２噴孔群に属する単噴孔の前記内側開口部の外周との距離の最小値として定義される群間距離をＣとし、
   同一の噴孔群をなす前記２つ以上の単噴孔から任意に選択した２つの単噴孔の前記内側開口部の外周同士の距離の最小値として定義される群内噴孔間距離をαとしたときに、
   群間距離Ｃは、群内噴孔間距離αの０．８倍以上に設定され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、
   前記複数の噴孔群は、前記ボディの内部表面から前記ボディの外部表面に向かい、放射状に互いに離れるように設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
3. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔群は、近接する２つの単噴孔からなり、群間距離Ｃを３ヶ所以上で定義できることを特徴とする燃料噴射ノズル。
4. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔群は、近接する３つ以上の単噴孔からなり、同一の噴孔群に属する前記単噴孔の数をＮとすると、群間距離Ｃを、（Ｎ−１）ヶ所以上で定義でき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に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記第１噴孔群に属する単噴孔の配置と、前記第２噴孔群に属する単噴孔の配置とは、回転対称であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
6. 請求項１ないし請求項４に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記複数の噴孔群には、軸方向にずらして設けられているものがあることを特徴とする燃料噴射ノズル。
7. 請求項６に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記第１噴孔群と前記第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
8. 請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔群は、２つの単噴孔からなり、
   前記第１噴孔群と前記第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、
   前記第１噴孔群と前記第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、前記内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）またはβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有す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、
   前記噴孔群は、４つの単噴孔からなり、
   前記第１噴孔群と前記第２噴孔群とは、軸方向にずらして設けられ、
   前記第１噴孔群と前記第２噴孔群との間における軸方向のずらし量βは、前記内側開口部の内径をｄとするとβ＝０．５×（α＋ｄ）またはβ≧１．５×（α＋ｄ）の関係を有することを特徴とする燃料噴射ノズル。

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