(57)【要約】  本発明の目的は、シリンダ内のある領域向けの噴霧のペネトレーションを低減してエンジン内の摺動抵抗を増やすオイル希釈減少、シリンダライナへの燃料付着等を低減すると同時に、ペネトレーションが増加した噴霧による悪影響を減らすことを目的とする。  複数の噴孔を有し内燃機関のシリンダ３内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記シリンダ内に形成されるタンブル流Ｔの強い領域Ａ２及びＡ６を含む環状の空間Ｔ１に向けて燃料を噴射する大径噴孔ａ２及びａ６と、シリンダ３内に形成されるタンブル流の弱い領域Ａ１，Ａ４，Ａ３，Ａ５を含む空間に向けて燃料を噴射する小径噴孔ａ１，ａ４，ａ３，ａ５とを備える。大径噴孔からの噴霧は、小径噴孔からの噴霧よりも、前記タンブル流に対する貫徹力が大きい。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の噴孔を有し内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記シリンダ内に形成されるタンブル流の強い領域を含む環状の空間に向けて燃料を噴射する第１の噴孔グループと、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の弱い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する第２の噴孔グループとを備え、
前記第１の噴孔グループの噴孔からの噴霧で、貫徹力の最も小さいものの噴霧は、前記第２の噴孔グループの噴孔で、貫徹力が最も大きいものの噴霧よりも、貫徹力が大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記第１の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記第１の噴孔グループの最小の噴孔の噴孔径は、前記第２の噴孔グループの最大の噴孔の噴孔径よりも大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間及び前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項６】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項７】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項８】
請求項５又は７に記載の燃料噴射弁において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項９】
請求項５又は６に記載の燃料噴射弁において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１０】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁全体としての噴射量を維持すべく、すべての噴孔からの噴射量の増減量を合算して燃料噴射弁全体としての噴射量の増減量を算出するとゼロになっていることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１１】
請求項１に記載の燃料噴射弁において、前記第１の噴孔グループの中で噴孔の中で最小の噴射速度は、前記第２の噴孔グループの噴孔の中で最大の噴射速度よりも大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１２】
請求項１に記載の燃料噴射弁を備える内燃機関。
【請求項１３】
複数の噴孔を有する燃料噴射弁を用いて、内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射方法において、
第１の噴孔グループにより、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の強い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する、第１の噴射ステップと、
第２の噴孔グループにより、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の弱い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する、第２の噴射ステップとを備え、
前記第１の噴孔グループの噴孔からの噴霧で、貫徹力の最も小さいものの噴霧は、前記第２の噴孔グループの噴孔で、貫徹力が最も大きいものの噴霧よりも、貫徹力が大きいことを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記第１の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項１５】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記第１の噴射ステップと前記第２の噴射ステップは同時に行われることを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間及び前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の燃料噴射方法において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射することを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項２０】
請求項１７又は１９に記載の燃料噴射方法において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射方法。
【請求項２１】
請求項１７又は１８に記載の燃料噴射方法において、前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含むことを特徴とする燃料噴射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異孔径の噴射口を備える燃料噴射弁、この燃料噴射弁を備える内燃機関、及びこの燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なガソリンエンジン用の燃料噴射弁は、複数の噴孔を有し、一つの燃料噴射弁に形成される複数の噴孔の径は同一である。シリンダ内の気流に対する噴霧のペネトレーションは、個々の噴孔からの噴霧の運動量に依存しており、同一径の噴孔からの噴霧の運動量は同じとなるため、個々の噴霧のペネトレーションは同じであった。なお、ペネトレーションとは、噴霧の到達距離のことであるが、必ずしも最終到達距離を示すわけではなく、ある時間での噴霧が到達している距離のことを示すことが多い。ペネトレーションと貫徹力の関係性に関しては、ペネトレーションは噴霧の到達距離であるが、その到達距離は貫徹力もしくは噴霧初期の運動量が周りの流体により減速されることによって決定されるので、貫徹力とペネトレーションの間には強い相関関係がある。【０００３】
一方、特開２００４−２３２５８３号公報には、内燃機関において、燃料噴射弁からキャビティ内に非対称に燃料を噴射するものが開示されている。その図３に示されるように、多噴孔のマルチホール噴射弁において異孔径の噴孔を備えおり、吸気側を指向する噴孔の数を多くしたり噴孔径を大きくする一方、排気側を指向する噴孔の数を少なくしたり噴孔径を小さくする。また、この燃焼噴射弁は、シリンダヘッドの中央に配置されるセンターマウント配置をとっている。【０００４】
さらに、特開２００４−２３２５８３号公報に記載の内燃機関では、シリンダ内で吸気側と排気側とで非対称となるタンブル流の流れに合わせて、吸気側と排気側で非対称に燃料を噴射することにより、タンブル流動の作用により均質な混合気を生成しようというものである（段落［００１９］参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２３２５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した一般的な燃料噴射弁では、シリンダ内の各領域に対して、複数の噴孔から同一のペネトレーションで燃料が噴霧されるため、シリンダ内側面のシリンダライナや、シリンダ内底面のピストン冠面に向かう噴霧の中にはタンブル流の弱い部分を貫通して、これらに到達する噴霧がある。そのような噴霧は、エンジン内の摺動抵抗を増やすオイル希釈や、シリンダライナへの燃料付着や、すすの排出に関連するピストン冠面への燃料付着を生じるおそれがあった。なお、シリンダライナーやピストン冠面に到達する噴霧のペネトレーションを小さくするためにその噴孔の流量を減らすと、１燃焼あたりの全体的な噴射量が足りなくなり、十分なトルクを得られなくなったり、ＮＯＸの排出量が増加したりするおそれが生じる。【０００７】
図１を用いてより具体的に説明する。直噴エンジン等の内燃機関のレイアウト検討では、図１に示す燃料噴射弁１１ｂようなサイドマウントの際に、燃料噴射弁１１ｂからの噴霧方向をより上方に向けるか、又は図１に示す燃料噴射弁１１ａの配置のようなセンターマウントの際に、一方の側壁に対する角度を大きく設定すると、シリンダ内側面のシリンダライナへの燃料付着が多くなってエンジンオイルの希釈が大きくなる。【０００８】
サイドマウントの際に燃料噴射弁１１ｂからの噴霧方向を下に向けるか、又はセンターマウントの際にピストン摺動方向との角度を小さく設定すると、ピストン冠面への燃料付着が多くなり、壁面付近に燃料濃度の濃い混合気を形成するので、不完全燃焼によるすすの排出量が増加し、トレードオフの関係と考えられてきた。さらに噴孔径を変えてペネトレーションをコントロールできるようになっても、ペネトレーションを減らせる噴霧がある反面、１燃焼あたりの燃料量を一定に保つために増やさないといけない噴霧もあり、同じトレードオフの関係に支配されると考えられてきた。【０００９】
また、特開２００４−２３２５８３号公報の場合には、ペネトレーションの強い噴霧の悪影響を軽減することを目的としていないため、上記課題を解決できない。【００１０】
本発明の目的は、シリンダ内のある領域（シリンダライナやピストン冠面）向けの噴霧のペネトレーションを低減することにより、エンジン内の摺動抵抗を増やすオイル希釈減少、シリンダライナやピストン冠面への燃料付着等を低減すると同時に、ペネトレーションが増加した噴霧による悪影響を減らすことである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明によれば、複数の噴孔を有し内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の強い領域を含む環状の空間に向けて燃料を噴射する第１の噴孔グループと、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の弱い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する第２の噴孔グループとを備え、前記第１の噴孔グループの噴孔からの噴霧で、貫徹力の最も小さいものの噴霧は、前記第２の噴孔グループの噴孔で、貫徹力が最も大きいものの噴霧よりも、貫徹力が大きい。【００１２】
前記第１の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記第１の噴孔グループの最小の噴孔の噴孔径は、前記第２の噴孔グループの最大の噴孔の噴孔径よりも大きい。前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間及び／又は前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射する。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。【００１３】
前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記燃料噴射弁全体としての噴射量を維持すべく、すべての噴孔からの噴射量の増減量を合算して燃料噴射弁全体としての噴射量の増減量を算出するとゼロになっている。前記第１の噴孔グループの中で噴孔の中で最小の噴射速度は、前記第２の噴孔グループの噴孔の中で最大の噴射速度よりも大きい。内燃機関が前記燃料噴射弁を備える。【００１４】
また、本発明によれば、内燃機関のシリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射方法において、第１の噴孔グループにより、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の強い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する、第１の噴孔ステップと、第２の噴孔グループにより、前記シリンダ内に形成されるタンブル流の弱い領域を含む空間に向けて燃料を噴射する、第２の噴孔ステップとを備え、前記第１の噴孔グループの噴孔からの噴霧で、貫徹力の最も小さいものの噴霧は、前記第２の噴孔グループの噴孔で、貫徹力が最も大きいものの噴霧よりも、貫徹力が大きい。前記燃料噴射方法において、前記第１の噴孔ステップと前記第２の噴孔ステップは同時に行われる。前記燃料噴射方法において、前記空間が複数形成され、前記第２の噴孔グループは、前記複数の空間の間及び／又は前記複数の空間の外側に形成されるタンブル流の弱い空間に向けて燃料を噴射する。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も大きい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。前記第２の噴孔グループは、前記空間の環を含む円形面に対する角度が最も小さい噴射中心軸線を持つ噴孔を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の装置や方法によれば、シリンダ内のある領域（シリンダライナやピストン冠面）向けの噴霧のペネトレーションを低減することにより、オイル希釈減少、シリンダライナやピストン冠面への燃料付着等を低減すると同時に、増加したペネトレーションの噴霧を流動性の高い領域に向けることにより、全体として噴射量を維持して燃焼効率を適切に制御することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の前提となる内燃機関の模式図である。
【図２】図１の内燃機関をＡ方向から見た模式図である。
【図３】本発明に係る燃料噴射弁に適用可能な噴孔の形状を示す平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る内燃機関をＡ方向から見た模式図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る内燃機関をＡ方向から見た模式図である。
【図６】図４の内燃機関内での噴霧形状を示す模式図である。
【図７】図５の内燃機関内での噴霧形状を示す模式図である。
【図８】図１の空間Ｔ１の立体形状を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る燃料噴射弁による非対称噴霧を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の燃料噴射弁、その燃料噴射弁を備える内燃機関、及びその燃料噴射弁を用いた燃料噴射方法に係る実施形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１８】
本発明の実施形態では、一つの燃料噴射弁において、特定の領域に向けられる複数の噴孔の径を変えることにより、噴孔ごとの噴射量を変えて、ペネトレーションコントロールを可能とした。ただし、一つの燃料噴射弁全体での噴射量は一定に維持する必要があるため、ペネトレーション（貫徹力）を増やす第１の噴孔グループと、ペネトレーション（貫徹力）を減らす第２の噴孔グループとを設けることとした。
【００１９】
図１に本実施形態の前提となる内燃機関１の概念図を示す。内燃機関１は、シリンダ３と、シリンダ内に設けられるピストン５と、シリンダ３内へ吸気するためにシリンダヘッド３ａに接続される複数の吸気マニホルド７と、複数の吸気マニホルド７を開閉して吸気を制御する複数の吸気バルブ７ａと、ピストン３から排気するためにシリンダヘッド３ａに接続される複数の排気マニホルド９と、複数の排気マニホルド９を開閉してシリンダ３からの排気を制御する複数の排気バルブ９ａとを備える。なお、点火プラグは図示していないが、燃料噴射弁１１ａ又は１１ｂの近傍に配置される。
【００２０】
燃料噴射弁の配置としては、図１に示すように、センターマウントの場合には、シリンダヘッド３ａ頂部に燃料噴射弁１１ａが配置され、サイドマウントの場合には、燃料噴射弁１１ｂがシリンダ３上部に配置される。以下、本実施形態では、燃料噴射弁がサイドマウントとした場合を説明するが、センターマウントとした場合にも、本発明は適用可能である。図１の状態では、吸気バルブ７ａが開放し且つ排気バルブ９ａが閉鎖しており、吸気マニホルド７から吸気された空気が、シリンダ３内で縦渦となるタンブル流Ｔを形成する。さらに図１において、仮想的にタンブル流Ｔの環を含む環状の空間Ｔ１を設定する。図示しないが環状の空間Ｔ１の中心軸は、ピストンの摺動方向に対して垂直である。
【００２１】
図２は図１の矢印Ａの角度からシリンダ３を見た概念図である。図２において、排気マニホルド９、排気バルブ９ａ、燃料噴射弁１１ａ又は１１ｂは省略している。図２の斜線で示す領域は、タンブル流Ｔが強く形成される空間Ｔ１を示しており、２つの吸気マニホルド７に対応して、２つの空間Ｔ１が環状（円盤状）に形成されており、２つの空間Ｔ１は、平行に並んでおり両者の間には流動が弱い領域が形成される。なお、空間Ｔ１は、図８に示すように、円形平面Ｔ２と環状曲面Ｔ３とを含み、仮想的に円盤形状となる。
【００２２】
本実施形態において、タンブル流は、図１や図２に示すように、縦方向に回転する環状の空間に含まれており、本発明に係る燃料噴射弁の個々の噴孔は、概略的には環状の空間Ｔ１の環状曲面Ｔ３に向かって衝突するように噴射される。
【００２３】
図３は本実施形態に係る燃料噴射弁１１ａ又は１１ｂの噴射ノズルの噴射面の概念図である。噴射ノズルの噴射面には、複数の噴孔がその円周にそって等間隔で配置されている。本実施形態では、複数の噴孔から同時に燃料が噴射される。図３（ａ）の場合には、時計の文字盤の配置でいうと、１２時、２時、４時、６時、８時、１０時の位置に噴孔が配置されている。この場合には、２時及び１０時の２つの位置の噴孔ａ６及びａ２がより大径で、他の４つの位置の噴孔ａ１、ａ５、ａ４、ａ３がより小径である。図３（ａ）では、噴孔ａ６及びａ２が第１の噴孔グループを構成し、噴孔ａ１、ａ５、ａ４、ａ３が第２の噴孔グループを構成する。
【００２４】
図３（ｂ）の場合には、１時、３時、５時、７時、９時、１１時の位置に噴孔が配置されている。この場合には、１時及び１１時の２つの位置の噴孔ｂ２及びｂ６がより大径であり、他の４つの位置の噴孔ｂ１、ｂ３、ｂ４、ｂ５がより小径である。図３（ｂ）では、噴孔ｂ２及びｂ６が第１の噴孔グループを構成し、噴孔ｂ１、ｂ３、ｂ４、ｂ５が第２の噴孔グループを構成する。
【００２５】
図３（ｃ）の場合には、１時、３時、５時、７時、９時、１１時の位置に噴孔が配置されている。この場合には、１時、５時、７時、１１時の４つの位置の噴孔ｃ６、ｃ４、ｃ３、ｃ１がより大径であり、他の２つの位置の噴孔ｃ２、ｃ５がより小径である。図３（ｃ）では、噴孔ｃ６、ｃ４、ｃ３、ｃ１が第１の噴孔グループを構成し、噴孔ｃ２、ｃ５が第２の噴孔グループを構成する。なお、図３（ａ）、（ｃ）は噴孔からの噴霧方向が対称の例であり、図３（ｂ）は噴孔からの噴霧方向が立体交差する（ねじれの位置となる）ような非対称の例であるが、本発明はこれらに限定されず任意の対称及び／又は非対称の噴霧方向を含んでもよい。このような非対称噴霧は、例えば図９の燃料噴射弁の拡大斜視図に示すように、噴霧領域Ａ１及びＡ４が、燃料噴射弁１１ａ（１１ｂ）の２つの噴孔からねじれた状態で形成される。
【００２６】
図４は、図３（ａ）及び（ｂ）の噴孔レイアウトに対応して形成される噴射領域を示している。図４は図２と同様の角度からみた模式図である。図３（ａ）の大径噴孔ａ２、ａ６には図４の噴射領域Ａ２、Ａ６が対応し、図３（ａ）の小径噴孔ａ１、ａ５、ａ４、ａ３には、ぞれぞれ図４の噴射領域Ａ１、Ａ５、Ａ４、Ａ３が対応する。図４に示すように、タンブル流動が強い領域Ａ２及びＡ６には、大径噴孔ａ２、ａ６からペネトレーションが大きい燃料が噴射され、タンブル流動が弱い領域Ａ１、Ａ４、Ａ３、Ａ５には、小径噴孔ａ１、ａ４、ａ３、ａ５からペネトレーションが小さい燃料が噴射される。
【００２７】
図３（ｂ）の大径噴孔ｂ２、ｂ６には、図４の噴射領域Ａ２、Ａ６が対応し、図３（ｂ）の小径噴孔ｂ１、ｂ３、ｂ４、ｂ５には、ぞれぞれ図４の領域Ａ１、Ａ３、Ａ４、Ａ５が対応する。図４に示すように、タンブル流動が強い領域Ａ２及びＡ６には、大径噴孔ｂ２、ｂ６からペネトレーションが大きい燃料が噴射され、タンブル流動が弱い領域Ａ１、Ａ４、Ａ３、Ａ５には、小径噴孔ｂ１、ｂ４、ｂ３、ｂ５からペネトレーションが小さい燃料が噴射される。
【００２８】
図５は、図３（ｃ）の噴孔レイアウトに対応して形成される噴射領域を示している。図５は図２と同様の角度からみた模式図である。図３（ｃ）の大径噴孔ｃ１、ｃ３、ｃ６、ｃ４には図４の噴射領域Ａ１、Ａ３、Ａ６、Ａ４が対応し、図３（ｃ）の小径噴孔ｃ２、ｃ３には、ぞれぞれ図５の領域Ａ２、Ａ３が対応する。図５に示すように、タンブル流動が強い領域Ａ１、Ａ３、Ａ４、Ａ６には、大径噴孔ｃ１、ｃ３、ｃ４、ｃ６からペネトレーションが大きい燃料が噴射され、タンブル流動が弱い領域Ａ２、Ａ５には、小径噴孔ｃ２、ｃ５からペネトレーションが小さい燃料が噴射される。
【００２９】
図６は、図４の噴射形状を示すために図４の側面から見た図である。図６ではタンブル流は図示していない。図６に示される領域Ａ２が、流量が多くタンブル流に対するペネトレーションが大きい噴霧形状を示す。図７は、図５の噴射形状を示すために図５の側面から見た図である。図７ではタンブル流は図示していない。図７に示される領域Ａ１、Ａ３が、流量が多くタンブル流に対するペネトレーションが大きい噴霧形状を示す。図６及び図７に示すように、噴霧形状は、全体として円錐状形状であり、図示していないが、各円錐形状は噴射中心軸線を備えている。図４及び図６に示す領域Ａ３（Ａ５）の形状の噴射中心軸線は、他の形状Ａ１、Ａ４、Ａ２、Ａ６の噴射中心軸線に比べて、空間Ｔ１に含まれる円形面Ｔ２に対する角度が最も大きくなる。図５及び図７に示す領域Ａ２（Ａ５）の形状の噴射中心軸線は、他の形状Ａ１、Ａ３、Ａ４、Ａ６の噴射中心軸線に比べて、空間Ｔ１に含まれる円形面Ｔ２に対する角度が最も大きくなる。
【００３０】
本発明の実施形態では、複数の噴孔を有する燃料噴射弁において、異孔径とすることを説明したが、異孔径に限らず、噴孔ごとのペネトレーションをコントロールできればいいため、例えば、噴孔ごとに噴射速度を相違させても良い。
【００３１】
本発明の燃料噴射弁は、タンブル流の旋回中心を含む空間Ｔ１に対して、比較的大きなペネトレーションで噴霧するともに、空間Ｔ１の周辺を含む空間に対して、比較的小さなペネトレーションで噴霧する。なお、本実施形態のシリンダヘッド３ａには、吸気ポートが二つある構造とした。このような構造では、図２に示したように、シリンダ内で２つのタンブル流を含む空間Ｔ１に挟まれる中心領域で流れが比較的弱くなり、中心領域の両側が比較的流れが強くなるため、中心領域をさけてその両側の空間Ｔ１に比較的強く噴霧することが有効となる。
【００３２】
本実施形態において、燃料噴射弁全体としてのペネトレーションを維持する必要があるため、第１の噴孔グループにおけるペネトレーションの増加量は、前記第２の噴孔グループにおけるペネトレーションの減少量に対応するように、以下のように設定される。
【００３３】
複数の噴孔全体の合計開口面積から平均開口面積を求める。第１の噴孔グループの噴孔数に平均開口面積をかけて得られる第１の平均開口面積を求める。第２の噴孔グループの噴孔数に平均開口面積をかけて得られる第２の平均開口面積を求める。第１の噴孔グループの合計開口面積から第１の平均開口面積を引いて得られる増加面積値は、第２の平均開口面積から第２の噴孔グループの合計開口面積を引いて得られる減少面積値と対応する（又は一致する）ように設定される。また、増加面積値及び減少面積値は、複数の噴孔全体の合計開口面積の２０乃至４０％とすることができる。
【００３４】
また、本実施形態では、同一径の大径噴孔からなる第１の噴孔グループと、同一径の小径噴孔からなる第２の噴孔グループとから構成したが、このようなグループに限定されな
い。例えば、第１及び第２の噴孔グループにそれぞれ異なる径の噴孔を含むようにすると共に、第１の噴孔グループに含まれる最も小径の噴孔の径を、第２の噴孔グループに含まれる最も大径の噴孔の径よりも大きくしても良い。これによって、第１の噴孔グループの噴孔からの噴霧で、貫徹力の最も小さいものの噴霧は、第２の噴孔グループの噴孔で、貫徹力が最も大きいものの噴霧よりも、貫徹力が大きくなる。
【００３５】
本発明においては、特開２００４−２３２５８３号に記載のものと相違して、タンブル流の回転方向とは無関係である。したがって、本発明における噴霧の方向は、順タンブル流、逆タンブル流のどちらに対しても適用可能である。タンブル流の流れに乗ることは目的とせず、要はタンブル流の激しい領域に対して、多く噴射するように制御する。さらに、本発明は、均質燃焼でも成層燃焼でも適用可能である。
【００３６】
本発明によれば、ペネトレーションが増えてしまう噴霧をシリンダ内への吸気の強い流れに干渉させることにより、微粒子の気化を促進し、そのペネトレーションが強くなった噴霧による壁面への付着を大幅に軽減する。
【００３７】
なお、タンブル流の強い領域に対してペネトレーションを強くしても、空気の流動性が高く噴射燃料はその領域を突き抜けないため、燃料がピストンライナに付着することを防止できる。一方、タンブル流の弱い領域に対してペネトレーションを弱くすると、全体的に噴霧の到達距離が短くなるため、燃料がピストンライナやシリンダ冠面に付着することを防止できる。
【符号の説明】
【００３８】
１    内燃機関
３    シリンダ
３ａ  シリンダヘッド
５    ピストン
７    吸気マニホルド
７ａ  吸気バルブ
９    排気マニホルド
９ａ  排気バルブ
１１ａ，１１ｂ  燃料噴射弁
Ｔ    タンブル流
Ｔ１  空間
Ｔ２  円形面
ａ１〜ａ６  噴孔
ｂ１〜ｂ６  噴孔
ｃ１〜ｃ６  噴孔
Ａ１〜Ａ６  噴射領域
【図１】
2013008692.tif 000003
【図２】
2013008692.tif 000004
【図３】
2013008692.tif 000005
【図４】
2013008692.tif 000006
【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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【国際調査報告】
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