JP2010151053A - 燃料噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】燃料粒径の微粒化と、噴射方向の制御性とを両立させる。
【解決手段】末広がりの噴孔１１を下流外向き配置としたうえで、噴孔１１の上流側端面の中心軸からの最遠部と下流側端面の中心軸からの最近部との距離ｘと、噴孔１１の中心軸側壁面の長さLとの関係を、ｘ／Ｌ＜０．０５としている。
発明者らの試験により、ｘ／Ｌの値を０．０５以下にすると、燃料の噴射角θ１ｓが噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１に近づき、所望の噴射角θ１に近い噴射角θ１ｓになることが分かった。この試験結果より、本発明はｘ／Ｌ＜０．０５を満たすように構成することで、噴射角θ１ｓを噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１に近づけることができ、ひいては、噴射された燃料の燃焼効率向上を図ることができる。つまり、これによれば、液体燃料を微細化する噴孔１１にて噴射方向の制御性を確保することができるため、微粒化と制御性とを両立させることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、断面積が下流側に向かって大きくなるテーパ形状をしており、かつ内側壁面の角度がニードルおよびハウジングの中心軸から下流側に開くように傾斜した噴孔を、ノズル先端部に有する燃料噴射ノズルに関するものであり、加圧圧送された液体燃料を内燃機関の燃焼室内に直接噴射する筒内直噴用の燃料噴射弁の燃料噴射ノズルに適用して好適である。

下記の特許文献１には、流体噴霧を微粒化する流体噴射ノズルが示されている。これは、噴孔が噴孔軸線を中心に流体出口側に向けて径を拡大しており、噴孔内周面の面積が同一径の噴孔と比較して大きくなっている。さらに、噴孔に流入する燃料は第１の交線を含む噴孔内周面に確実に接触して案内されながら広がる。従って、噴孔から噴射される流体は液柱とならずに広がって液膜となるので、微粒化し易い。

また、下記の特許文献２には、燃料の噴射角ばらつきを低減する燃料噴射弁が示されている。これは、バルブボディとニードルとを備え、バルブボディの内面とニードルの外面との間に、軸方向に延びる環状の第１燃料通路と、第１燃料通路の下流端から環状内側に延びるとともに噴孔と連通する第２燃料通路とが形成され、バルブボディのうち噴孔が形成されている部分の板厚寸法をｔ、噴孔の直径をｄとした場合に、１．２５≦ｔ／ｄ≦４を満たすようにしている。これによれば、噴射角収縮率を１００％に近づけて噴射角αｓを噴孔の傾きαｈに近づけることができる。
特開２００１−３１７４３１号公報 特開２００８−２４８８４４号公報

上記の従来技術は、液体燃料の微細化と噴射方向の制御性とのそれぞれを追求したものであり、内燃機関の性能向上にはどちらも重要である。しかしながら、上記の従来技術はどちらも噴孔に関することであるため、単に組み合せれば微細化と制御性とが両立するという単純なものではない。そこで本発明は、このような従来の技術に着目して成されたものであり、その目的は、微細化と制御性とを両立させることのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、軸方向に移動可能に支持されて先端面の周縁にシート部（３２）を有するニードル（３０）と、ニードル（３０）を収容してシート部（３２）が着座可能な弁座（１３）を内部に有するとともに、燃料を噴射するための噴孔（１１）が形成された噴孔形成部（１２）を先端に有するハウジング（１０）とを備え、噴孔（１１）は、その断面積が下流側に向かって大きくなっているとともに、ハウジング（１０）の中心軸に対して噴孔（１１）の中心軸側の壁面角度（θ１）が下流側で開くように傾斜おり、ニードル（３０）の移動によってシート部（３２）が弁座（１３）から離座することで形成される燃料流入路（３３）から、ニードル（３０）の先端面と噴孔形成部（１２）の内面とで形成される中間流路（３４）を経由して噴孔（１１）から燃料が噴射される燃料噴射ノズルにおいて、
噴孔（１１）の上流側端面の中心軸からの最遠部と下流側端面の中心軸からの最近部との距離（ｘ）と、噴孔（１１）の中心軸側壁面の長さ（L）との関係が、ｘ／Ｌ＜０．０５であることを特徴としている。

ここで、図５に示す噴孔（１１）の中心軸側壁面の角度（θ１）と噴射角（θ１ｓ）との比（θ１ｓ／θ１）を噴射角収縮率と定義して説明すると、本発明の発明者らによる試験により、ｘ／Ｌの値を小さくすると、ｘ／Ｌ＝０．０５を境に噴射角収縮率は１（つまりは１００％）に近づくことが分かった（図８参照）。そして、噴射角収縮率が１に近いということは、燃料の噴射角（θ１ｓ）が噴孔（１１）の中心軸側壁面の角度（θ１）に近づくことを意味し、換言すれば、所望の噴射角（θ１）に近い噴射角（θ１ｓ）となっていることを意味する。

この試験結果に鑑み、本発明はｘ／Ｌ＜０．０５を満たすように構成されているので、噴射角収縮率を１に近づけて噴射角（θ１ｓ）を噴孔（１１）の中心軸側壁面の角度（θ１）に近づけることができ、ひいては、噴射された燃料の燃焼効率向上を図ることができる。つまり、この請求項１に記載の発明によれば、液体燃料を微細化するために末広がりの噴孔（１１）を下流外向き配置としたうえで、噴射方向の制御性を確保することができるため、微粒化と制御性とを両立させることができる。

さらに、本発明によれば、噴射角収縮率を１に近づけることができるので、噴孔（１１）内を流通する燃料が噴孔（１１）内の偏った部分を流通してしまうことを抑制できる。その結果、噴孔（１１）内にて燃料があまり流通せずにデポジットが溜まり易くなる部分の発生を抑制できるといった効果も発揮される。なお、デポジットとは、残留した未燃焼燃料が燃焼以外の化学反応を起こしたり、燃料中の不純物が析出したりすることによって生じる堆積物のことである。

また、請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、噴孔（１１）の中心軸側壁面の長さ（L）と、噴孔（１１）の最小直径（ｄ）との関係が、１．６≦Ｌ／ｄ≦３．８であることを特徴としている。

ここで、図９は、本発明の発明者らによる試験により、燃料圧力を２０ＭＰａ、噴孔（１１）の中心軸側壁面の角度（θ１）を４０°とし、噴孔（１１）の中心軸側壁面の長さ（L）と噴孔（１１）の最小直径（ｄ、図３参照）との比であるＬ／ｄを変化させたときの噴射角収縮率（θ１ｓ／θ１）の変化を示すものである。この試験結果より、噴射方向の制御性を確保するためには、Ｌ／ｄ≧１．６が必要であることが分かる。

一方、本発明の噴孔（１１）の形状は、末広がりのテーパ形状であり、噴孔（１１）の円周長は下流側ほど大きくなるため、Ｌ／ｄを大きくすると、液膜（Ｅ）の拡がりが向上し、液膜（Ｅ）の厚さは薄くなっていく。その反面、噴孔壁との摩擦の影響が大きくなり、噴射速度が低下して微粒化効果が得られなくなる（図１０（ｂ）、（ｃ）参照）。

図１０は、燃料圧力を１、５、２０、８０ＭＰａと変化させ、噴孔（１１）の下流側への拡がり角度（θ２、図２参照）を２５°とし、Ｌ／ｄに対する噴孔出口部の液膜厚さ（図１０（ａ））、噴射速度（図１０（ｂ））および粒径（図１０（ｃ））の変化を調べた結果である。なお、各計測値は、Ｌ／ｄ＝２の時の値を１とした比率で表している。また、液膜厚さ、および噴射速度は、燃料圧力２０ＭＰａだけのデータを示す。

この試験結果より、燃料圧力１ＭＰａといった低圧の状態では、Ｌ／ｄ＞２で急激に粒径が大きくなってしまうが、燃料圧力５ＭＰａ以上の高圧状態であれば、微粒化確保可能な領域は、１≦Ｌ／ｄ≦３．８まで拡大する。この図１０（ｃ）の結果と、先の図９の結果とから、微粒化と制御性との両立可能な範囲は、１．６≦Ｌ／ｄ≦３．８としている（適用燃圧は５ＭＰａ以上）。この請求項２に記載の発明によれば、噴孔（１１）の中心軸側壁面の長さ（L）と最小直径（ｄ）とを設定することにより、微粒化と制御性とを両立させることができる。

また、請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の燃料噴射ノズルにおいて、噴孔（１１）は、ハウジング（１０）に直接形成されていることを特徴としている。この請求項３に記載の発明によれば、部品構成が簡素となって燃料噴射ノズル、ひいては筒内直噴用の燃料噴射弁のコストを抑えることができる。

また、請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料噴射ノズルにおいて、噴孔（１１）は、複数形成されていることを特徴としている。この請求項６に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明では噴孔（１１）の数が１つでも良く、また、本請求項のように複数形成されていても良い。

また、請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料噴射ノズルにおいて、燃焼室（２４）内に燃料を直接噴射する直噴式内燃機関に適用されることを特徴としている。この請求項７に記載の発明によれば、直噴式内燃機関の場合には、吸気管内に燃料を噴射するポート噴射式の場合に比べて、燃料の噴射圧力が高くなる。そしてこのような高圧噴射の場合には、上述した各種効果が顕著に発揮されて好適である。

なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について、図１〜１０を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の燃料噴射ノズルを適用した燃料噴射弁１の構成を示す縦断面図であり、図２は、図１の燃料噴射弁１をエンジン２０に組み付けた状態を示す模式的断面図である。また、図３は、図１の燃料噴射弁１の燃料噴射ノズルを示す拡大断面図であり、図４は、図３のノズルニードル３０側から噴孔１１を見たIV矢視図である。

図２に示すように、本実施形態に係る燃料噴射弁１は、例えば直噴式のガソリンエンジン２０に適用されて、燃焼室２４内に燃料を直接噴射する直噴式の燃料噴射弁１である。燃料噴射弁１は、先端の噴射ノズル部が燃焼室２４内に位置するようにシリンダヘッド２２に取り付けられている。

具体的に燃焼室２４は、シリンダブロック２１の内周面と、シリンダヘッド２２の内周面と、ピストン２３の上端面とで区画されている。そして、噴射ノズル部は、吸気ポート２５のうち吸気バルブ２６により開閉される部分、かつ、吸気バルブ２６の吸気流れ下流側部分に位置しており、吸気ポート２５からの吸気によって形成されるタンブル流（矢印Ｔで示す空気の流れ）に沿った方向に燃料を噴射する。

本実施形態の燃料噴射弁１は、図１に示すように、その外郭が、「ハウジング」としてのハウジング１０、筒部材４０、および、コネクタ７０などによって形成されている。ハウジング１０は、その内部に「ニードル」としてのノズルニードル３０を収容しており、その先端には、噴孔１１が形成されている。本実施形態の噴孔１１は、ハウジング１０の先端部である噴孔形成部１２に直接形成されている。

なお、噴孔形成部１２をハウジング１０とは別の部材で構成しても良い。以下、燃料噴射弁１で、噴孔１１が形成されている側を「先端側」、その反対側を「基端側」と言う。噴孔形成部１２には、先端側へいくほど径が小さくなる傾斜内周面を有している。この傾斜内周面は、ノズルニードル３０が着座可能な弁座１３を構成している。

筒部材４０は、筒状を呈しており、ハウジング１０の基端側に挿入され、溶接により固定されている。筒部材４０は、先端側から順に配置された、第１磁性筒部４１、非磁性筒部４２および第２磁性筒部４３により構成されている。非磁性筒部４２は、第１磁性筒部４１と第２磁性筒部４３との磁気的短絡を防止している。この筒部材４０の内部には、可動コア５０と、固定コア５１とが配置されている。

可動コア５０は、磁性材料で円筒状に形成されており、ノズルニードル３０の基端側の端部３１と溶接により固定されている。これにより、可動コア５０は、ノズルニードル３０とともに往復移動する。また、可動コア５０は、その内側および外側を連通する燃料流入路である流出孔５２を有している。

一方、固定コア５１も、可動コア５０と同様、磁性材料であり、円筒状に形成されている。固定コア５１は、筒部材４０に対して溶接固定されている。この固定コア５１は、可動コア５０と向き合うようにして可動コア５０の基端側に配置されている。このような固定コア５１の内部に圧入固定されるのが、アジャスティングパイプ５３である。アジャスティングパイプ５３は、筒状であり、その内部に、燃料流入路を有している。

アジャスティングパイプ５３の先端側には、スプリング５４が配置されている。スプリング５４は、その一端がアジャスティングパイプ５３に接続され、他端が可動コア５０に接続されている。かかる構成により、可動コア５０は、スプリング５４によって、先端側へ付勢されることになる。なお、アジャスティングパイプ５３の圧入量を調整することにより、可動コア５０に加わるスプリング５４の荷重を変更できる。

インレット６０は、燃料噴射弁１の基端部に位置し、供給口６１および導入通路６２を形成している。また、導入通路６２の途中には、フィルタ６３が配置されている。このフィルタ６３により、燃料噴射弁１に供給される燃料中の異物が除去される。そして、導入通路６２から流入した燃料は、アジャスティングパイプ５３内、可動コア５０内、流出孔５２、ノズルニードル３０の周囲を順次通過する。これにより、噴射ノズル部の内側空間に燃料が充満される。

コネクタ７０は、樹脂製であり、コイル７１、スプール７２、ターミナル７３を有する。コイル７１は、スプール７２に巻回されており、コネクタ７０に埋設されている。また、ターミナル７３は、コイル７１と電気的に接続されている。これにより、ターミナル７３を通じてコイル７１へ通電すると、可動コア５０と固定コア５１との間に磁気吸引力が働き、スプリング５４の付勢力に抗して可動コア５０が固定コア５１側に吸引される。結果として、ノズルニードル３０が基端側へ移動して、その先端部が弁座１３から離座すると、噴射ノズル部の内部に充満した燃料が、噴孔１１から外部へ噴射される。

次に、本実施形態での噴孔１１の配置と形状について説明する。図３に示すように、噴孔１１は、入口１１ａから出口１１ｂへ向かうにつれて、燃料噴射弁１の中心軸から遠ざかるように傾斜させて（本発明で言う噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１で）配置されている。また、噴孔１１は、入口１１ａから出口１１ｂへ向かうにつれて、その断面積が大きくなるテーパ角度（本発明で言う噴孔１１の下流側への拡がり角度）θ２のテーパ孔となっている（図３、図４参照）。

なお、噴孔１１は、図４に示すように、入口１１ａおよび出口１１ｂが楕円形となり、この楕円の中心が所定の円上に並ぶように複数（本実施形態では６つ）形成されている。また、中心軸から径外方向に見た場合、径外方向に噴孔１１が並べて配置されることはない。すなわち、噴孔１１が配置される範囲は重ならないようになっている。

ノズルニードル３０は、先端面３０ａの周縁に、円錐面で形成されるシート部３２を有している。ここで、ノズルニードル３０は、全体の中心軸に沿って軸方向へ移動するが、ノズルニードル３０が先端側へ移動すると、シート部３２が弁座１３に当って接触する。これにより、ノズルニードル３０の周縁からの燃料の流入が禁止されて、燃料噴射が停止される。

反対に、ノズルニードル３０が基端側へ移動すると、シート部３２と弁座１３との間に燃料流入路３３が形成される。燃料流入路３３から先端側へ流入する燃料は、ノズルニードル３０の先端面３０ａと噴孔形成部１２の内面１２ａとの間に形成される中間流路３４を経由して、噴孔１１へと導かれる。これにより、噴孔１１から燃料が噴射される。

図５（ａ）は、燃料流れを示す噴孔１１の拡大断面図であり、図５（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成を説明する模式図である。噴孔１１内に流入した燃料は、図５（ａ）に示すように、噴孔１１の中心軸側壁面に図中のＳ部あたりで衝突し、後はこの壁面に沿って流れつつ、噴孔１１の内周方向に広がることで液膜Ｅを形成してゆく。

そして、燃料が薄い液膜状態で噴射されると、その表面積が増大するため、空気との専断力が増大して微粒化が促進される。また、その噴射方向も、噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１に沿って噴射角θ１ｓが略同等（θ１ｓ＝θ１）となって噴射されている。このように、噴孔１１の配置や形状を最適なものとすれば、燃料粒径の微粒化、および噴射方向の制御性がともに良い状態が得られる。

これに対して、図６および図７は、同じく燃料流れを示す噴孔１１の拡大断面図であるが、噴射方向の制御性の悪い状態を示している。例えば図６に示すように、噴孔１１の中心軸側壁面の長さＬが図５と同じであっても、その中心軸側壁面の角度θ１が小さいと、噴射方向の制御性が悪化（θ１ｓ＜θ１）となってしまう。

これは、図６に示すように、中心軸側壁面の角度θ１が小さくなると、噴孔１１の上流側端面の中心軸からの最遠部と下流側端面の中心軸からの最近部距離ｘが大きくなり、燃料が衝突するＳ部の位置が下流側となり、燃料が沿って流れる距離が短くなって噴射方向の制御性が悪化するものと思われる。

また、図７に示すように、噴孔１１の最小直径ｄ（図３参照）に対する噴孔１１の中心軸側壁面の長さＬの比（Ｌ／ｄ）が小さくなると、燃料が沿って流れる中心軸側壁面の距離が短くなり、充分な液膜Ｅの形成ができなくなるとともに、噴射角θ１ｓ＜θ１となり、噴射方向の制御性が悪化してしまう。

そこで発明者らは、このように重要となる噴孔１１の配置や形状を最適にできるように、試験による確認を行った。まず図８は、燃料圧力を２０ＭＰａ、上記したＬ／ｄを２とし、中心軸側壁面の角度θ１、つまりは上記したｘとＬとの比（ｘ／Ｌ）を変化させたときの噴射方向の制御性（噴射角収縮率θ１ｓ／θ１）との関係を示した特性図である。この図に示されるように、ｘ／Ｌの値を小さくすると、ｘ／Ｌ＝０．０５を境に前述した噴射角収縮率は１（つまりは１００％）に近づくことが分かった。つまり、噴射方向の制御性を確保するためには、ｘ／Ｌ＜０．０５が必要である。

次に図９は、Ｌ／ｄと噴射方向の制御性との関係を示した特性図である。これは、燃料圧力を２０ＭＰａ、噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１を４０°とし、噴孔１１の中心軸側壁面の長さLと噴孔１１の最小直径ｄとの比であるＬ／ｄを変化させたときの噴射角収縮率θ１ｓ／θ１の変化を示すものである。この試験結果より、噴射方向の制御性を確保するためには、Ｌ／ｄ≧１．６が必要であることが分かった。

また、図１０は、燃料圧力を１、５、２０、８０ＭＰａと変化させ、噴孔１１のテーパ角度θ２を２５°とし、Ｌ／ｄに対する（ａ）液膜厚さ、（ｂ）噴射速度、（ｃ）粒径との関係を示した特性図である。なお、各計測値は、Ｌ／ｄ＝２の時の値を１とした比率で表している。また、液膜厚さ、および噴射速度は、燃料圧力２０ＭＰａだけのデータを示している。

この試験結果より、燃料圧力１ＭＰａといった低圧の状態では、Ｌ／ｄ＞２で急激に粒径が大きくなってしまうが、燃料圧力５ＭＰａ以上の高圧状態であれば、微粒化確保可能な領域は、１≦Ｌ／ｄ≦３．８まで拡大することが分かった。次に、本実施形態の特徴と、その効果について述べる。まず、噴孔１１の上流側端面の中心軸からの最遠部と下流側端面の中心軸からの最近部との距離ｘと、噴孔１１の中心軸側壁面の長さLとの関係を、ｘ／Ｌ＜０．０５としている。

上述で説明したように、本発明の発明者らによる試験により、ｘ／Ｌの値を小さくすると、ｘ／Ｌ＝０．０５を境に噴射角収縮率は１（つまりは１００％）に近づくことが分かった（図８参照）。そして、噴射角収縮率が１に近いということは、燃料の噴射角θ１ｓが噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１に近づくことを意味し、換言すれば、所望の噴射角θ１に近い噴射角θ１ｓとなっていることを意味する。

この試験結果に鑑み、本実施形態はｘ／Ｌ＜０．０５を満たすように構成されているので、噴射角収縮率を１に近づけて噴射角θ１ｓを噴孔１１の中心軸側壁面の角度θ１に近づけることができ、ひいては、噴射された燃料の燃焼効率向上を図ることができる。つまり、これによれば、液体燃料を微細化するために末広がりの噴孔１１を下流外向き配置としたうえで、噴射方向の制御性を確保することができるため、微粒化と制御性とを両立させることができる。

さらに、本発明によれば、噴射角収縮率を１に近づけることができるので、噴孔１１内を流通する燃料が噴孔１１内の偏った部分を流通してしまうことを抑制できる。その結果、噴孔１１内にて燃料があまり流通せずにデポジットが溜まり易くなる部分の発生を抑制できるといった効果も発揮される。

また、噴孔１１の中心軸側壁面の長さLと、噴孔１１の最小直径ｄとの関係を、１．６≦Ｌ／ｄ≦３．８としている。これは、図９で示した発明者らの試験結果より、噴射方向の制御性を確保するためには、Ｌ／ｄ≧１．６が必要であることが分かった。一方、本発明の噴孔１１の形状は、末広がりのテーパ形状であり、噴孔１１の円周長は下流側ほど大きくなるため、Ｌ／ｄを大きくすると、液膜Ｅの拡がりが向上し、液膜Ｅの厚さは薄くなっていく。その反面、図１０（ｂ）、（ｃ）に示すように、噴孔壁との摩擦の影響が大きくなり、噴射速度が低下して微粒化効果が得られなくなる。

この試験結果より、燃料圧力１ＭＰａといった低圧の状態では、Ｌ／ｄ＞２で急激に粒径が大きくなってしまうが、燃料圧力５ＭＰａ以上の高圧状態であれば、微粒化確保可能な領域は、１≦Ｌ／ｄ≦３．８まで拡大する。この図１０（ｃ）の結果と、先の図９の結果とから、微粒化と制御性との両立可能な範囲は、１．６≦Ｌ／ｄ≦３．８としている（適用燃圧は５ＭＰａ以上）。これによれば、噴孔１１の中心軸側壁面の長さLと最小直径ｄとを設定することにより、微粒化と制御性とを両立させることができる。

また、噴孔１１は、ハウジング１０に直接形成されている。これによれば、部品構成が簡素となって燃料噴射ノズル、ひいては筒内直噴用の燃料噴射弁のコストを抑えることができる。また、噴孔１１は、複数形成されている。これによれば、本実施形態では噴孔１１の数が１つでも良いし、複数形成されていても良い。

また、燃焼室２４内に燃料を直接噴射する直噴式内燃機関に適用されている。これによれば、直噴式内燃機関の場合には、吸気管内に燃料を噴射するポート噴射式の場合に比べて、燃料の噴射圧力が高くなる。そしてこのような高圧噴射の場合には、上述した各種効果が顕著に発揮されて好適である。

（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の実施形態では、直噴式のガソリンエンジン２０の燃料噴射弁１に本発明の燃料噴射ノズルを適用させているが、これ以外にも、流体を微粒化して所望の噴射角度で噴射したいのであれば、直噴式のディーゼルエンジンに適用させても良いし、吸気ポート２５内に燃料を噴射するポート噴射式の燃料噴射弁１に適用させても良い。

本発明の燃料噴射ノズルを適用した燃料噴射弁１の構成を示す縦断面図である。 図１の燃料噴射弁１をエンジン２０に組み付けた状態を示す模式的断面図である。 図１の燃料噴射弁１の燃料噴射ノズルを示す拡大断面図である。 図３のノズルニードル３０側から噴孔１１を見たIII矢視図である。 （ａ）は、燃料流れを示す噴孔１１の拡大断面図であり、噴射方向の制御性の良い状態を示し、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成を説明する模式図である。 燃料流れを示す噴孔１１の拡大断面図であり、噴射方向の制御性の悪い状態を示す。 燃料流れを示す噴孔１１の拡大断面図であり、噴射方向の制御性の悪い状態を示す。 ｘ／Ｌと噴射方向の制御性との関係を示す特性図である。 Ｌ／ｄと噴射方向の制御性との関係を示す特性図である。 Ｌ／ｄに対する（ａ）液膜厚さ、（ｂ）噴射速度、（ｃ）粒径との関係を示す特性図である。

符号の説明

１…燃料噴射弁
１０…ハウジング
１１…噴孔
１２…噴孔形成部
１３…弁座
２４…燃焼室
３０…ノズルニードル（ニードル）
３２…シート部
３３…燃料流入路
３４…中間流路
ｄ…噴孔１１の最小直径
Ｌ…噴孔１１の中心軸側壁面の長さ
ｘ…噴孔１１の上流側端面の中心軸からの最遠部と下流側端面の中心軸からの最近部との距離
θ１…噴孔１１の中心軸側の壁面角度
θ２…テーパ角度（噴孔１１の下流側への拡がり角度）

Claims (5)

1. 軸方向に移動可能に支持されて先端面の周縁にシート部（３２）を有するニードル（３０）と、
   前記ニードル（３０）を収容して前記シート部（３２）が着座可能な弁座（１３）を内部に有するとともに、燃料を噴射するための噴孔（１１）が形成された噴孔形成部（１２）を先端に有するハウジング（１０）とを備え、
   前記噴孔（１１）は、その断面積が下流側に向かって大きくなっているとともに、前記ハウジング（１０）の中心軸に対して前記噴孔（１１）の前記中心軸側の壁面角度（θ１）が下流側で開くように傾斜おり、
   前記ニードル（３０）の移動によって前記シート部（３２）が前記弁座（１３）から離座することで形成される燃料流入路（３３）から、前記ニードル（３０）の先端面と前記噴孔形成部（１２）の内面とで形成される中間流路（３４）を経由して前記噴孔（１１）から燃料が噴射される燃料噴射ノズルにおいて、
   前記噴孔（１１）の上流側端面の前記中心軸からの最遠部と下流側端面の前記中心軸からの最近部との距離（ｘ）と、前記噴孔（１１）の前記中心軸側壁面の長さ（L）との関係が、ｘ／Ｌ＜０．０５であることを特徴とする燃料噴射ノズル。
2. 前記噴孔（１１）の前記中心軸側壁面の長さ（L）と、前記噴孔（１１）の最小直径（ｄ）との関係が、１．６≦Ｌ／ｄ≦３．８であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
3. 前記噴孔（１１）は、前記ハウジング（１０）に直接形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射ノズル。
4. 前記噴孔（１１）は、複数形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。
5. 燃焼室（２４）内に燃料を直接噴射する直噴式内燃機関に適用されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。

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