(57)【要約】【課題】噴孔１１の位置に影響されることなく噴孔１１内に良好な液膜Ｅを形成する。【解決手段】燃料流入路３３に、周方向において部分的に断面積が大きくなる窪み部１５を噴孔入口１１ａ周りに設けるとともに、窪み部１５にはシート部３２から噴孔１１へ向かう方向において断面積が大から小へと変化する領域１５ａを設け、この領域１５ａと、噴孔入口１１ａとが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置する。  これにより、燃料流入路３３の流路面積拡大部となる窪み部１５を介して上流のシート部３２側から噴孔１１へ流入する燃料の流れが強化される。噴孔１１へは、上流のシート部３２側からの燃料流れが主流となり、この主流が噴孔１１内の内側壁面に衝突し、テーパ形状の噴孔１１の内壁に沿って薄く延ばされることにより、噴孔１１内には良好な薄い燃料液膜Ｅが形成され、微細化された液体燃料を噴霧することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項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、ノズル全体の中心軸に対して前記噴孔（１１）の中心軸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）から供給される燃料が前記噴孔（１１）から噴射される燃料噴射ノズルにおいて、
前記燃料流入路（３３）に、周方向において部分的に断面積が大きくなる窪み部（１５）を前記噴孔（１１）の入口（１１ａ）周りに設けるとともに、前記窪み部（１５）には前記シート部（３２）から前記噴孔（１１）へ向かう方向において断面積が大から小へと変化する領域（１５ａ）を設け、前記領域（１５ａ）と、前記噴孔（１１）の入口（１１ａ）とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置されていることを特徴とする燃料噴射ノズル。
【請求項２】
前記噴孔（１１）の入口（１１ａ）と前記領域（１５ａ）との交点（Ｘ）が、前記入口（１１ａ）の中心点よりも前記シート部（３２）側の領域に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。
【請求項３】
前記窪み部（１５）の周方向の幅は、前記シート部（３２）側が広く、その幅から前記噴孔（１１）へ向けて狭くなるように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。
【請求項４】
前記窪み部（１５）の中心線と前記噴孔（１１）の中心軸線とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置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。
【請求項５】
前記窪み部（１５）は、前記ハウジング（１０）の前記噴孔形成部（１２）に形成されてい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。
【請求項６】
前記窪み部（１５）は、前記ニードル（３０）に形成されてい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。
【請求項７】
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６のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の燃料噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、かつ中心軸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。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、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。そして、噴孔に流入する流体は、噴孔内周面に確実に接触して案内されながら広がるため、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。
【０００３】
また、下記の特許文献２には、均一なホローコーン噴霧を形成する燃料噴射ノズルが示されている。これは、ノズルボディの内壁面に周溝を形成し、噴孔入口のノズルボディ後端側部分が周溝のノズルボディ先端側部分と重複し、噴孔入口のノズルボディ先端側部分が周溝と重複せず、かつ、周溝のノズルボディ後端側部分が噴孔入口と重複しないように周溝と噴孔とを配置している。これにより、周溝および噴孔内に渦が形成されて、均一なホローコーン噴霧を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１７４３１号公報
【特許文献２】特開２００１−１２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来技術は、液体燃料の微細化と、均一なホローコーン噴霧の形成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、単に両者を組み合せれば微細化も噴霧形成も両方が良好になるという単純なものではない。
【０００６】
図１０は、特許文献１の技術を用いた燃料噴射ノズルを示す拡大部分断面図である。また、図１１は、図１０中のXI矢視図であり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。さらに、図１２の（ａ）は、噴孔１１での燃料流れ（太矢印）を示す拡大部分断面図であり、（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。
【０００７】
噴孔１１の形状は、噴射方向沿って断面積が増大するテーパ形状となっている。シート部３２側から流入した燃料は、図１２に示すように、弁座１３面とニードル３０の先端面とで形成される燃料流入路３３を通って噴孔入口１１ａから噴孔１１内に流入し、噴孔１１の内側壁面に衝突して噴孔１１の内面を周方向に広がることで液膜Ｅを形成する。
【０００８】
そして、燃料が液膜Ｅの状態にて高速で噴射されると、液柱状態で噴射されるよりも表面積が大きい分、空気とのせん断力が増大して噴射燃料が微粒化される。すなわち、より薄い液膜Ｅを形成して、より高速に噴射するほど、微粒化が促進される。しかしこれは、理想の状態であり、噴孔１１の位置によって次に記すような問題が生じる。
【０００９】
まず、図１３の（ａ）は、噴孔１１間の距離（図１１に示すＬ）が近い場合の噴孔入口１１ａ周りでの燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成状態を示す模式図である。噴孔１１をニードル３０のシート部３２から離れた下流側に配置して、噴孔１１間の距離Lおよび噴孔１１下流側のサック部（図１３中の１点鎖線領域）の容積を小さくした配置である。
【００１０】
この場合、図１３に示すように、噴孔１１には、上流のシート部３２側からの燃料流れが主流となり、噴孔１１内には薄く良好な液膜Ｅが形成される。しかしながら、噴孔１１をシート部３２から離れた位置として、シート部３２から噴孔１１までの距離を長くしたことにより、その間での圧力損失が増大して噴射速度が低下し、思うように微粒化されないという問題が生じる。
【００１１】
一方、図１４の（ａ）は、噴孔１１間の距離が遠い場合の噴孔入口１１ａ周りでの燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成状態を示す模式図である。噴孔１１をシート部３２に近づけた上流側に配置して、噴孔１１間の距離Lおよび噴孔１１下流側のサック部（図１４中の１点鎖線領域）の容積を大きくした配置である。
【００１２】
シート部３２から噴孔１１までの間での圧力損失が低減し、噴射速度の向上が見込める。しかしながら、図１４に示すように、シート部３２から流れてきた燃料は、直接噴孔１１に流入するものだけではなく、噴孔（１１）間を通り抜けてノズル先端側へと流れ落ち、ノズル先端側から周り込んで噴孔（１１）へ流入する燃料流れも多くなることから、薄く良好な液膜Ｅの形成が阻害されて微粒化効果が得られなくなるという問題が生じる。
【００１３】
上記した問題に対して、図１５は、図１０の燃料噴射ノズルに、特許文献２の技術を組み合せた場合の拡大部分断面図である。また、図１６は、図１５中のXVI矢視図であり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。このように、テーパ状の噴孔１１の入口１１ａに周溝１４を形成した場合、噴孔１１の上流側の流路面積が拡大するため、シート部３２側から直接噴孔１１に流入する燃料流れが増大するが、同時に、噴孔１１間を流れる燃料流れも増大させるため、結果、図１４で示した流れと同様に、噴孔１１内で充分な液膜Ｅの形成が望めないということが分かった。
【００１４】
本発明は、このような検討結果より成されたものであり、その目的は、噴孔の位置に影響されることなく噴孔内に良好な液膜を形成して、微細化された液体燃料を噴霧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。なお、上記の説明に用いた図１０〜図１６の中で説明していない符合は、後述の実施例中で説明する符合と対応しているため、ここでの説明は省略する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
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、ノズル全体の中心軸に対して噴孔（１１）の中心軸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）から供給される燃料が噴孔（１１）から噴射される燃料噴射ノズルにおいて、
燃料流入路（３３）に、周方向において部分的に断面積が大きくなる窪み部（１５）を噴孔（１１）の入口（１１ａ）周りに設けるとともに、窪み部（１５）にはシート部（３２）から噴孔（１１）へ向かう方向において断面積が大から小へと変化する領域（１５ａ）を設け、この領域（１５ａ）と、噴孔（１１）の入口（１１ａ）とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置されていることを特徴としている。
【００１６】
この請求項１に記載の発明によれば、窪み部（１５）を噴孔（１１）毎に対応させて設けるとともに、燃料流入路（３３）中での流路面積拡大部となるその窪み部（１５）を、噴孔（１１）の入口（１１ａ）の上流側であるシート部（３２）側にだけ設けることにより、窪み部（１５）を介して上流のシート部（３２）側から噴孔（１１）へ流入する燃料の流れがより強化されるとともに、噴孔（１１）の間をノズル先端側へと流れ落ち、ノズル先端側から周り込んで噴孔（１１）へ流入する燃料流れは抑制することができる。
【００１７】
これらから、噴孔（１１）へは、上流のシート部（３２）側からの燃料流れが主流となり、この主流が噴孔（１１）内の内側壁面に衝突し、テーパ形状の噴孔（１１）の内壁に沿って薄く延ばされることにより、噴孔（１１）内には良好な薄い燃料液膜（Ｅ）が形成され、微細化された液体燃料を噴霧することができる。また、この作用を、噴孔（１１）の位置に影響されることなく発揮させることができる。
【００１８】
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）の入口（１１ａ）と領域（１５ａ）との交点（Ｘ）が、入口（１１ａ）の中心点よりもシート部（３２）側の領域に位置するように配置されていることを特徴としている。この請求項２に記載の発明によれば、入口（１１ａ）の中心点よりも上流側だけで窪み部（１５）と連通させることにより、効率良く上流側から噴孔（１１）に直接流入する流れだけを強化させることができる。
【００１９】
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、窪み部（１５）の周方向の幅は、シート部（３２）側が広く、その幅から噴孔（１１）へ向けて狭くなるように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、窪み部（１５）内に流入した燃料をスムーズに集めて、噴孔（１１）の入口（１１ａ）へ導くことができる。
【００２０】
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、窪み部（１５）の中心線と噴孔（１１）の中心軸線とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置されていることを特徴としている。この請求項４に記載の発明によれば、窪み部（１５）の効果を効率良く発揮させることができるうえ、燃料の流れをスムーズにすることができる。
【００２１】
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、窪み部（１５）は、ハウジング（１０）の噴孔形成部（１２）に形成されていることを特徴としている。この請求項５に記載の発明によれば、噴孔（１１）と窪み部（１５）とを同じ噴孔形成部（１２）に形成してしまうことで、位置合せを不要とすることができる。
【００２２】
また、請求項６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、窪み部（１５）は、ニードル（３０）に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、窪み部（１５）は噴孔（１１）の上流側であれば、ニードル（３０）側に形成されていても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６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。本発明は、噴孔（１１）の数が１つでも上述した効果を発揮するが、本請求項のように複数形成されていても良い。
【００２４】
また、請求項８に記載の発明では、請求項１ないし７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８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、後述する実施例に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の燃料噴射ノズルを適用した燃料噴射弁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２】図１の燃料噴射弁１の構成を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施例における燃料噴射ノズルであり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。
【図４】図３中のIV−IV部分断面図である。
【図５】（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５とが重ならない場合の噴孔１１での燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。
【図６】（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５とが適度に重なった場合の噴孔１１での燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。
【図７】（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５とが深く重なった場合の噴孔１１での燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施例における燃料噴射ノズルであり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。
【図９】図８中のIX−IX部分断面図である。
【図１０】特許文献１の技術を用いた燃料噴射ノズルを示す拡大部分断面図である。
【図１１】図１０中のXI矢視図であり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。
【図１２】（ａ）は、噴孔１１での燃料流れ（太矢印）を示す拡大部分断面図であり、（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。
【図１３】（ａ）は、噴孔１１間の距離が近い場合の噴孔入口１１ａ周りでの燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成状態を示す模式図である。
【図１４】（ａ）は、噴孔１１間の距離が遠い場合の噴孔入口１１ａ周りでの燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの形成状態を示す模式図である。
【図１５】図１０の燃料噴射ノズルに、特許文献２の技術を組み合せた場合の拡大部分断面図である。
【図１６】図１５中のXVI矢視図であり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第１実施例）
以下、本発明の実施例について、図１〜７を用いて詳細に説明する。まず、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り、図２は、図１の燃料噴射弁１の構成を示す縦断面図である。図１に示すように、本実施例に係る燃料噴射弁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。
【００２７】
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。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。
【００２８】
次に、図２に示すように、本実施例の燃料噴射弁１は、外殻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、その内部にノズルニードル（本発明で言うニードル）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。本実施例の噴孔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。
【００２９】
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たものであっても良い。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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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の荷重を変更することができる。
【００３４】
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。
【００３５】
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に巻かれており、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。
【００３６】
次に、本実施例での噴射ノズル部について説明する。図３は、本発明の第１実施例における燃料噴射ノズルであり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。また、図４は、図３中のIV−IV部分断面図である。これらの図に示すように、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孔となっている。
【００３７】
なお、噴孔１１は、図３に示すように、入口１１ａおよび出口１１ｂの中心が所定の円上に並ぶように複数（本実施例では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。
【００３８】
ノズルニードル３０は、円錐面で形成される先端面の周縁に、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遮断されて、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。この燃料流入路３３から先端側へ流入する燃料が、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。
【００３９】
次に、本実施例での特徴的な構成について説明する。本実施例では、図３および図４に示すように、燃料流入路３３に、周方向において部分的に断面積が大きくなる窪み部１５をそれぞれの噴孔１１周りに設けている。この窪み部１５は、図３に示すように、周方向の幅がシート部３２側で広く、そこから噴孔１１へ向かって狭くなるよう、略扇状に形成されている。そして、この扇状の窪み部１５の中心線と、噴孔１１の中心軸線とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置されている。
【００４０】
本実施例では、このような窪み部１５を、噴孔形成部１２内面の噴孔入口１１ａ周りに、放電加工によって直接形成している。そして、この窪み部１５には、シート部３２から噴孔１１へ向かう方向において断面積が大から小へと変化する領域１５ａを設けるとともに、この領域１５ａと、噴孔入口１１ａとが重なるように配置されている。なお、この窪み部１５の効果を充分に発揮するためには、その重なり方も重要となってくる。
【００４１】
まず、図５の（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５（つまりは領域１５ａ）とが重ならない場合の噴孔１１での燃料流れを矢印で示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。このように配置した場合、窪み部１５により噴孔１１上流側の流路面積が拡大するが、窪み部１５と噴孔入口１１ａとが重なって連なっておらず、シート部３２からの燃料流れが再度絞られてしまうため、シート部３２側から噴孔入口１１ａへ直接流入する燃料流れを促進する効果が得られない。
【００４２】
また一方、図７の（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５とが深く重なった場合の噴孔１１での燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。図７（ａ）に示すように、噴孔１１上流側の流路面積拡大により、噴孔１１へ流入する流れが強化される。
【００４３】
しかしながら、噴孔入口１１ａと窪み部１５との重なりが大きく、その交点Ｘが、噴孔１１の中心軸よりも下流側の領域にまで及ぶと、噴孔入口１１ａが長円状となり、上流側から燃料流れは、噴孔１１の内側壁面に衝突すると言うよりも、噴孔入口１１ａの両側から流れ込む形となる。
【００４４】
また、噴孔入口１１ａが長円状となって深り切れ込まれることにより、燃料はショートカットして流れ、流れ込んだ両側からの燃料の合流点は出口１１ｂの近くとなってしまう。これらにより、噴孔１１内で薄い液膜Ｅが形成される間もなく噴射されるため、微細化の効果が得られない。
【００４５】
これらに対して、図６の（ａ）は、噴孔入口１１ａと窪み部１５とが適度に重なった場合の噴孔１１での燃料流れを示す模式図であり、（ｂ）は、噴孔１１内での液膜Ｅの状態を示す模式図である。このように、噴孔入口１１ａと領域１５ａとの交点Ｘが、噴孔入口１１ａの中心点よりもシート部３２側の領域に位置させるのが適度な重なりとしている。つまり、噴孔入口１１ａの中心点よりも上流側だけで窪み部１５と連通させることにより、効率良く上流側から噴孔１１に直接流入する流れだけを強化させることができる。
【００４６】
次に、本実施例の特徴と、その効果について述べる。まず、燃料流入路３３に、周方向において部分的に断面積が大きくなる窪み部１５を噴孔１１の入口１１ａ周りに設けている。また、その窪み部１５にはシート部３２から噴孔１１へ向かう方向において断面積が大から小へと変化する領域１５ａを設け、この領域１５ａと、噴孔入口１１ａとが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置している。
【００４７】
これによれば、窪み部１５を噴孔１１毎に対応させて設けるとともに、燃料流入路３３中での流路面積拡大部となるその窪み部１５を、噴孔入口１１ａの上流側であるシート部３２側にだけ設けることにより、窪み部１５を介して上流のシート部３２側から噴孔１１へ流入する燃料の流れがより強化される。また、これとともに、噴孔１１の間をノズル先端側へと流れ落ち、ノズル先端側から周り込んで噴孔１１へ流入する燃料流れは抑制することができる。
【００４８】
これらから、噴孔１１へは、上流のシート部３２側からの燃料流れが主流となり、この主流が噴孔１１内の内側壁面に衝突し、テーパ形状の噴孔１１の内壁に沿って薄く延ばされることにより、噴孔１１内には良好な薄い燃料液膜Ｅが形成され、微細化された液体燃料を噴霧することができる。また、この作用を、噴孔１１の位置に影響されることなく発揮させることができる。
【００４９】
また、噴孔入口１１ａと領域１５ａとの交点Ｘが、噴孔入口１１ａの中心点よりもシート部３２側の領域に位置するように配置している。これによれば、噴孔入口１１ａの中心点よりも上流側だけで窪み部１５と連通させることにより、効率良く上流側から噴孔１１に直接流入する流れだけを強化させることができる。
また、窪み部１５の周方向の幅は、シート部３２側が広く、その幅から噴孔１１へ向けて狭くなるように形成されている。これによれば、窪み部１５内に流入した燃料をスムーズに集めて、噴孔入口１１ａへ導くことができる。また、窪み部１５の中心線と噴孔１１の中心軸線とが、ノズル全体の中心軸方向に見て重なるように配置している。これによれば、窪み部１５の効果を効率良く発揮させることができるうえ、燃料の流れをスムーズにすることができる。
【００５０】
また、窪み部１５は、ハウジング１０の噴孔形成部１２に形成されている。これによれば、噴孔１１と窪み部１５とを同じ噴孔形成部１２に形成してしまうことで、位置合せを不要とすることができる。また、噴孔１１は、複数形成されている。これは、噴孔１１の数が１つでも上述した効果を発揮するが、本実施例のように複数形成されていても良い。
【００５１】
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。
【００５２】
（第２実施例）
次に、本発明の第２実施例について説明する。図８は、本発明の第２実施例における燃料噴射ノズルであり、ノズルニードル３０側から噴孔１１を見た図である。また、図９は、図８中のIX−IX部分断面図である。なお、本実施例においては、上述した第１実施例と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。本実施例は、第１実施例で説明した窪み部１５を、ノズルニードル３０に形成したものである。これによれば、窪み部１５は噴孔１１の上流側であれば、ノズルニードル３０側に形成されていても同様の効果を得ることができる。
【００５３】
（その他の実施例）
本発明は上述した実施例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、上述の実施例では、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。
【符号の説明】
【００５４】
１…燃料噴射弁
１０…ハウジング
１１…噴孔
１１ａ…噴孔入口（入口）
１２…噴孔形成部
１３…弁座
１５…窪み部
１５ａ…断面積が大から小へと変化する領域
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
Ｘ…噴孔１１の入口１１ａと領域１５ａとの交点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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