(57)【要約】【課題】  燃料を燃焼室の特定の領域に噴射することと、燃料を燃焼室に均等に噴射することの両方の機能を実現でき、加工が難しくない燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】  加圧燃料が貯留される燃料ポート（２１）の燃焼室（２）に向いた側が燃料出口としてソレノイド（１５）で往復動される傘型弁（１２）で開閉される。燃料ポート内に傘型弁にシュラウド（３０）が設けられ、シュラウドはアーム（３１）を介してソレノイド（３５）で往復動されるシュラウド駆動軸（３２）に取付けられている。成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁の背面（１２ａ）に接近せしめられ、燃料出口と傘型弁の隙間のシュラウドと反対側の部分から点火栓（３）に向けて燃料が噴射される。均一燃焼をおこなう時にはシュラウドは傘型弁から離間せしめられ燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料が噴射される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒内直接噴射型の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
燃料ポート内に傘型弁に接近及び離間せしめることが可能なシュラウドを設け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁に接近せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁から離間せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料を噴射せしめる、
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
内燃機関が点火栓を有し、
成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるようにシュラウドが設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【請求項３】
筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
傘型弁を回転可能にするとともに、傘型弁の前記燃料出口側に向いた背面に燃料出口と傘型弁の隙間から噴射される燃料を部分的に制限するシュラウドを取付け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないで一定方向にのみ燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させて多方向に燃料を噴射せしめる、
ことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
内燃機関が点火栓を有し、
成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるように傘型弁の回転方向位置が決められている、ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料噴射装置、特に筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関が開発されている。筒内直接噴射型の機関は、成層燃焼を可能にすることが目的であるが常時成層燃焼をおこなうものではなく、ある運転条件では成層燃焼が、ある運転条件では均一燃焼がおこなわれる。成層燃焼では燃料を筒内の特定の領域に噴射することが必要であり、均一燃焼では燃料を筒内に均等に噴射することが必要である。したがって、このような筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関に使用される燃料噴射装置は、燃料を筒内の特定の領域に噴射することと、燃料を筒内に均等に噴射することの両方の機能が求められる。
【０００３】
そこで、特許文献１の燃料噴射装置では先端形状を中心軸に対して非対称に形成したニードル弁を回転させて燃料の噴射方向を変更し上記の２つの噴射の実現を図っている。また、特許文献２の燃料噴射装置ではニードル弁の軸部の外周面と、ニードル弁が内部を往復動するバルブボデイ内の通路の内周面との間に燃料の流れを制御する部材を配置し、この部材を軸方向に移動させて上記の２つの噴射を実現を図っている。
【０００４】
上記の特許文献１、特許文献２の燃料噴射装置は、いずれもニードル弁型のものであって、噴射された燃料の軸方向の速度成分が大きく、なかなか、所望どおりの燃料の噴射を実現できず、その結果、所望の燃焼が得られないという問題がある。また、非常に精密な加工を要し製造コストが高いという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２０５０８８号公報
【特許文献２】特開２００１−１０７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑み、燃料を燃焼室の特定の領域に噴射することと、燃料を燃焼室に均等に噴射することの両方の機能を実現でき、加工が難しくない燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、筒内直接噴射型の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
燃料ポート内に傘型弁に接近及び離間せしめることが可能なシュラウドを設け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁に接近せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁から離間せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料を噴射せしめる、
ようにした燃料噴射装置が提供される。
【０００８】
このように構成される燃料噴射装置では成層燃焼をおこなう時には傘型弁の開弁時にシュラウドが傘型弁に接近して燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には傘型弁の開弁時にシュラウドが傘型弁から離間して燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料が噴射される。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、内燃機関が点火栓を有し、成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるようにシュラウドが設けられている、燃料噴射装置が提供される。
【００１０】
請求項３の発明によれば、筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
傘型弁を回転可能にするとともに、傘型弁の前記燃料出口側に向いた背面に燃料出口と傘型弁の隙間から噴射される燃料を部分的に制限するシュラウドを取付け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないで一定方向にのみ燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させて多方向に燃料を噴射せしめる、
ようにした燃料噴射装置が提供される。
【００１１】
このように構成される燃料噴射装置では成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないのでシュラウドの位置が固定され一定方向からのみ燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁が回転されシュラウドの位置が変わるので燃料が噴射される。
【００１２】
請求項４の発明によれば、請求項３の発明において、内燃機関が点火栓を有し、成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるように傘型弁の回転方向位置が決められている、燃料噴射装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
各請求項に記載の発明によれば、成層燃焼をおこなう時には一定方向にのみ燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には多方向に燃料が噴射される。
また、燃料は弁の傘部の背面に当たって大きく方向を変えるので噴射される燃料の軸方向の速度成分が減少されることも相俟って霧化がよい。また、極めて精密な加工を要するニードルやノズル孔がないので加工も比較的楽である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態の燃料噴射装置１００の構造を、燃料を噴射しない状態で、示す図である。燃料噴射装置１は弁１０を有し、弁１０は弁棒１１の一端に傘部１２を取り付けて成る。弁棒１１の他端には端部フランジ１３が取付けられ、中間部には中間フランジ１４が取付けられている。端部フランジ１３の周囲にはソレノイド１５が配設されている。
燃料噴射装置１００は機関のシリンダヘッド１の内部に配設され弁１０の傘部１２が燃焼室２内に露出されている。そして、燃焼室２には点火栓３が図示されるように取付けられている。
【００１５】
参照符号２０で示されているのは燃料ポートブロックである。燃料ポートブロック２０内部に燃料を一時的に貯留する燃料ポート２１が形成されている。燃料ポート２１には燃料パイプ２４を介して図示しない燃料ポンプから加圧された燃料が送りこまれる。燃料ポート２１の図中下側は開口され燃料出口となる。この燃料出口を弁１０の傘部１２が外側から開閉する。閉弁時には傘部１２の背面１２ａが燃料出口に沿って燃料ポートブロック２０の第１面２２（図中下面）に設けられた弁座２３にリング状に当接している。
【００１６】
燃料ポートブロック２０の第２面２５（図中上面）と弁１０の中間フランジ１４の間に弁リターンスプリング１６が配置され、この弁リターンスプリング１６により弁１０は常時、図中上方に向かって、すなわち閉方向に、付勢されている。
ソレノイド１５に通電されると弁１０は、弁リターンスプリング１６に抗して、図中下方へ移動する。その結果、弁１０の傘部１２の背面１２ａが弁座２３から離間し、両者の間に形成される隙間から燃料が噴射される。
【００１７】
燃料ポート２１内にはシュラウド３０が配設されている。シュラウド３０はアーム３１を介してシュラウド駆動軸３２に取付けられている。図２は図１のII-II線に沿って見た断面図である。図２に示されるようにシュラウド３０は半円筒形を有して、弁棒１１の周囲を略半周にわたって囲むように形成されている。
【００１８】
シュラウド駆動軸３２は弁棒１１と平行に図中上下方向に延伸している。シュラウド駆動軸３２の下半分はアーム３１と共に燃料ポートブロック２０内にあるが、上半分は燃料ポートブロック２０の上方にある。シュラウド駆動軸３２の図中上端には端部フランジ３３が設けられ、その下方には中間フランジ３４が設けられている。端部フランジ３３の周囲にはソレノイド３５が配設されている。
【００１９】
中間フランジ３４と燃料ポートブロック２０の上面２５の間にシュラウドリターンスプリング３６が配設されている。このシュラウドリターンスプリング３６によりシュラウド３０は常時、図中上方に向かって付勢されている。ソレノイド３５に通電されるとシュラウド駆動軸３２は、シュラウドリターンスプリング３６に抗して、図中下方へ移動する。
【００２０】
アーム３１（シュラウド駆動軸３２の下部を含む）の周囲にはアーム３１が移動できるようにアーム３１の容積より大きい空間が形成されている。そこで、この空間に燃料ポート２１の燃料が流れこみ、さらにシュラウド駆動軸３２の周囲のすきまを介して燃料が漏れないように対策がされている。
まず、駆動軸３２の周囲の燃料ポートブロック２０にシール部材３７が設けられている。
【００２１】
そして、シュラウド３０も以下のように形成されている。
アーム３１が図中最も上方に位置せしめられた時にアーム３１の下側に形成される空間の軸方向の寸法より大きくなるようにシュラウド３０はアーム３１の下面よりも下側に延長され、同様に、アーム３１が図中最も下方に位置せしめられた時にアーム３１の上側に形成される空間の軸方向の寸法より大きくなるようにシュラウド３０はアーム３１の上面よりも上側に延長されている。
【００２２】
上記のように構成される燃料噴射装置１００が取付けられている機関は運転条件に応じて成層燃焼と均一燃焼をおこなうものである。
図３の（Ａ）は図１の燃料噴射装置１００が成層燃焼をさせるために燃料を点火栓３に向けて噴射する場合を示している。ソレノイド１５に通電され弁１０は図中下方に押し下げられ傘部１２の背面１２ａと弁座２３の間にリング状に隙間が形成されている。一方、ソレノイド３５にも通電されシュラウド３０も図中下方に押し下げられている。
【００２３】
その結果、シュラウド３０に妨げられて、シュラウド３０の側の隙間からは殆ど燃料は噴射されず、大部分の燃料は弁棒１１に関してシュラウド３０と反対側の隙間から噴射される。言い換えれば、特定の方向に燃料を噴射したい場合には、弁棒１１に関して噴射したい方向と反対側にシュラウド３０を配設すればよい。
この実施の形態の場合は点火栓３に向けて燃料を噴射したい。そこで、図２に示されるようにシュラウド３０は弁棒１１に関して点火栓３の位置Ｐと反対側に配置されている。
【００２４】
一方、図３の（Ｂ）は均一燃焼をさせるために燃料を噴射する場合を示している。この場合、勿論、ソレノイド１５に通電され弁１０は図中下方に押し下げられ傘部１２の背面１２ａと弁座２３の間にリング状に隙間が形成されているが、ソレノイド３５は非通電にされシュラウド３０は図中上方に押し上げられている。その結果、燃料の噴射は上述のリング状の隙間から略均等におこなわれる。
【００２５】
図３の（Ａ）の場合も、（Ｂ）の場合も、燃料は弁１０の傘部１２の背面１２ａに当たって大きく方向を変えて噴射され、軸方向の速度成分が小さく、良好に霧化された燃料噴射が得られる。
また、この第１の実施の形態の燃料噴射装置１００は、所謂外開弁型であるので、その製造に当たって、特許文献１、２の装置に要求されるほどの高い精度は必要としない。
【００２６】
次に第２の実施の形態について説明する。
図４が第２の実施の形態の燃料噴射装置２００の構造を示す図である。第２の実施の形態の燃料噴射装置２００の弁１０は、第１の実施の形態と同様な弁棒１１、傘部１２、第１フランジ１３、第２フランジ１４を有しているが、第１フランジ１３の外側（図中上側）にピニオン１７が取付けられている。そして、ピニオン１７に噛合するラック１８が設けられており、ラック１８はラック駆動装置１９により図中左右方向に移動せしめられる。
【００２７】
燃料ポートブロック２０の内部には第１の実施の形態と同様に燃料を一時的に貯留する燃料ポート２１が形成されているが、第１の実施の形態のようなシュラウドは設けられていない。その代わりに、弁１０の傘部１２の背面１２ａにシュラウド３０’が取付けられている。
【００２８】
この第２の実施の形態の燃料噴射装置２００も運転条件に応じて成層燃焼と均一燃焼をおこなうものである。
成層燃焼をおこなう場合にはシュラウド３０’が燃料を噴射したい方向（点火栓３の方向）の反対側にくるように弁１０の角度位置を固定して、ソレノイド１５に通電する。前述したようにソレノイド１５に通電されると弁１０は図中下方に押し下げられ傘部１２の背面１２ａと弁座２３の間にリング状に隙間が形成され、この隙間から燃料が噴射せしめられる。
【００２９】
しかし、シュラウド３０’が設けられている範囲ではこのシュラウド３０’が邪魔板となり、燃料は殆どシュラウド３０’と弁軸１１に関して反対側のシュラウド３０’の設けられていない範囲から噴射される。すなわち、特定の方向に燃料を噴射したい場合には、弁棒１１に関して、その方向と反対側にシュラウド３０’が位置するようにラック駆動装置１８で調節すればよい。この場合は、燃料は点火栓３に向かって噴射したいので、図６の（Ａ）に示すようにシュラウド３０’が弁軸１１に関して点火栓３と反対側にあるようにシュラウド３０’の位置が決定される。
【００３０】
一方、図６の（Ｂ）に示すのは均一燃焼をおこなう場合であって、弁１０の上下移動とともに、弁軸１１を回転させる。弁軸１１が回転すると、それに伴って、シュラウド３０’の角度位置が回転し、それに伴い広い範囲に噴射される。図では弁軸１１を３６０度回転させる場合を示し、それにともなって、燃料が全方向に噴射されることを示している。
【００３１】
この第２の実施の形態も第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、第１の実施の形態よりも構造が簡単であるので、第１の実施の形態よりも容易に製造できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は筒内直接噴射型の内燃機関に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の燃料噴射装置の第１の実施の形態の構造を示す図である。
【図２】図１のII-II線に沿って見た断面図である。
【図３】第１の実施の形態の作動を説明する図で（Ａ）成層燃焼のために点火栓に向けて燃料を噴射せしめる場合を示す。（Ｂ）均一燃焼のために多方向に燃料を噴射せしめる場合を示す。
【図４】本発明の燃料噴射装置の第２の実施の形態の構造を示す図である。
【図５】図４のV−V線に沿って見た断面図である。
【図６】第２の実施の形態の作動を説明する図で（Ａ）成層燃焼のために点火栓に向けて燃料を噴射せしめる場合を示す。（Ｂ）均一燃焼のために多方向に燃料を噴射せしめる場合を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１０    弁
１１    弁軸
１２    傘部
１５    ソレノイド
１７    ピニオン
１８    ラック
１９    ラック駆動装置
２０    燃料ポートブロック
２１    燃料ポート
３０    シュラウド（第１の実施の形態）
３０’    シュラウド（第２の実施の形態）
３１    アーム
３５    ソレノイド
【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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