(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼室内において微粒化された燃料が空気に均一に混合された混合気を生成することができるインジェクタを提供する。【解決手段】筒状のケーシングと、前記ケーシングの先端部に形成されていると共に前記ケーシングの中心軸から外方に向かって放射状に配置され、高圧燃料をエンジンの燃焼室内に噴出する噴出口を有する複数のノズルと、前記複数のノズルへの燃料の供給の調整を行うノズル用弁体と、を備えるインジェクタにおいて、前記複数のノズルは、周方向に沿って順次経路長が長くなるように形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のケーシングと、
前記ケーシングの先端部に形成されていると共に前記ケーシングの中心軸から外方に向かって放射状に配置され、高圧燃料をエンジンの燃焼室内に噴出する噴出口を有する複数のノズルと、
前記複数のノズルへの燃料の供給の調整を行うノズル用弁体と、
を備えるインジェクタにおいて、
前記複数のノズルは、周方向に沿って順次経路長が長くなるように形成されていることを特徴とするインジェクタ。
【請求項２】
前記複数のノズルは、ノズル長が同じノズルが前記ケーシングの中心軸方向において前記ノズル用弁体から順次離隔していくように配置されていることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
【請求項３】
前記複数のノズルは、前記ケーシングの先端部の肉厚を変化させて経路長を変化させるものであることを特徴とする請求項１に記載のインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒内噴射型エンジンに用いられるインジェクタに係り、特に、微粒化して噴霧した燃料と空気とにより均一な混合気を形成することができるインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃焼室内にインジェクタによって燃料を直接噴射するエンジン、すなわち、筒内噴射型エンジンが知られている。この形式のエンジンにおいては、燃焼室内でインジェクタから噴射されて微粒化した燃料と燃焼室内の空気を混合させて混合気を生成し、この混合気を燃焼することが行われている。
【０００３】
インジェクタより噴射される燃料は微粒化されているほど燃焼室内の空気と均一に混合されやすくなることが知られている。そして、微粒化された燃料が空気に均一に混合された混合気は燃焼効率がよい。そのため、インジェクタに供給する高圧燃料の燃料圧力を2000barまで増加させたり、燃焼室内に燃料を噴射するインジェクタの噴出口の数を増やしたり、また、噴出口の形状をテーパ状に形成したりして、燃焼室に噴射する燃料を微粒化することが行われている。
【０００４】
微粒化した燃料は空気と混合し易いが、単に燃料を微粒化して燃焼室内に噴射するだけでは、必ずしも微粒化された燃料が均一に空気に混合されている混合気を生成することはできない。上述の方法では微粒化した燃料が噴射された後に衝突するため、一端微粒化された燃料は徐々に大きくなり、混合気中に不均一燃料が存在することとなってしまう。
【０００５】
そこで、噴出孔から時間差をもって燃料を噴出させ、異なる噴出孔から噴出された燃料同士が衝突して合体するのを防止して、微粒化した燃料を微粒化させたままにする方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０８−２９６５３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる方法によれば、一旦は微粒化した燃料が均一に存在する混合気を生成することができるが、燃焼室内には乱れた気流が存在して混合気中に存在する微粒化された燃料が衝突して、混合気中に燃料が均一に存在しなくなり、結果として燃料の燃焼にムラが生じ、燃料の燃焼効率が低下してしまうという問題が生じる。
【０００７】
本発明の課題は、エンジンの燃焼室内において微粒化された燃料が空気に均一に混合された混合気を生成することができるインジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載のインジェクタは、筒状のケーシングと、前記ケーシングの先端部に形成されていると共に前記ケーシングの中心軸から外方に向かって放射状に配置され、高圧燃料をエンジンの燃焼室内に噴出する噴出口を有する複数のノズルと、前記複数のノズルへの燃料の供給の調整を行うノズル用弁体と、を備えるインジェクタにおいて、前記複数のノズルは、周方向に沿って順次経路長が長くなるように形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、各ノズルから時間差をもって燃料を噴出させることで燃料同士及び空気中を飛翔する燃料により形成される気流同士の干渉を防いで、燃料を微粒化させて雰囲気中に噴出させることができると共に、各ノズルから噴出される微粒化された燃料と混合された空気により生成される混合気によりスワール（渦）状の気流を燃焼室内に作り出すことができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のインジェクタにおいて、前記複数のノズルは、ノズル長が同じノズルが前記ケーシングの中心軸方向において前記ノズル用弁体から順次離隔していくように配置されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、ノズル長が同じノズルが前記ケーシングの中心軸方向においてノズル用弁体から順次離隔していくように配置することで、各ノズルから時間差をもって高圧燃料を噴出することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のインジェクタにおいて、前記複数のノズルは、前記ケーシングの先端部の肉厚を変化させて経路長を変化させるものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、ケーシングのノズルが設けられる部分のケーシングの肉厚を変化させて経路長を変化させることで、各ノズルから時間差をもって高圧燃料を噴出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１乃至請求項３に記載の発明によれば、インジェクタのケーシングの先端部に形成された各ノズルから時間差をもって微粒化された燃料を噴出し、微粒化された燃料が均一に存在する混合気によって燃焼室内においてスワール流を生成してさらに燃料と空気の混合を促進することで燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は図示例に限定されない。図１は、本実施の形態に係るインジェクタの縦方向断面図である。
【００１６】
インジェクタ１には筒状のケーシング２が備えられており、ケーシング２の基端側には、三方電磁弁３が収納されている。三方電磁弁３は、ソレノイド４と基端側に形成された空間である電磁弁収納部５の内部を摺動可能な図示しない弁体により構成されている。
【００１７】
電磁弁収納部５にはケーシング２の先端側に延在する流路６が連通されており、流路６の中途部にはオリフィス９が形成されている。
【００１８】
流路６のケーシング２の先端側には、流路６の径より大きい径の円筒形状の空間である弁体摺動孔１０が形成されている。弁体摺動孔１０には、柱状のピストン１１が弁体摺動孔１０の内壁部に密接しながら摺動自在に収納されている。また、弁体摺動孔１０の内部には、ピストン１１のケーシング２の先端側の面と対向するように弁体摺動孔１０を閉塞するとともに弁体摺動孔１０の内部を摺動可能な平板状の支持板１２が配置されている。また、弁体摺動孔１０には、一端がピストン１１のケーシング２の先端部側の端面に当接し、他端は支持板１２のケーシング２の基端部側の面に当接するようにスパイラルスプリング１３が設けられている。
【００１９】
また、弁体摺動孔１０には、支持板１２のケーシング２の先端側の面に柱状の連結部材１４を介して円柱状のノズルニードル１５が弁体摺動孔１０の壁面に密接して摺動自在に収納されている。ノズルニードル１５の先端にはノズル用弁体１６が形成されている。
【００２０】
弁体摺動孔１０のケーシング２の先端付近には、燃料を貯留するための空間である燃料溜り１９が弁体摺動孔１０と連通して形成されている。そして、ケーシング２の先端部には、高圧燃料をエンジンの燃焼室内に噴出する噴出口を有する複数のノズル２０，２０・・・が形成されており、複数のノズル２０は流路２１により燃料溜り１９と連通させられている。ノズル用弁体１６は流路２１を開閉できるような形状に形成されており、ノズル用弁体１６が開閉されることでノズル２０，２０・・・への燃料の供給を調整するようになっている。ケーシング２の先端には、燃料溜り１９に連通する複数のノズル２０，２０・・・がケーシング２の中心軸からケーシング２の外方に向かって放射状に配置されている。また、ノズル２０，２０・・・は、周方向に沿って順次経路長が長くなるように形成されている。
【００２１】
具体的には、ノズルは、例えば、図２に示すように、ノズル長が同じノズルがケーシング２の中心軸方向においてノズル用弁体１６から順次離隔していくように配置することとしてもよい。
【００２２】
図３は、図２に示すケーシング２の先端部に設けられた各ノズルの噴射口のケーシング２の高さ方向及び周方向における位置を表したものである。図３の縦軸は、噴射口のケーシング２における高さ方向の位置を表し、横軸はケーシング２における円周角における位置を表す。ここに示すように、各ノズルは、ケーシング２の基端部の方向から先端部に近づくにつれてノズル用弁体から離隔するように形成されている。
【００２３】
また、例えば、図４及び図５に示すように、ケーシング２の先端部の肉厚を変化させて経路長を変化させることとしてもよい。このようにノズルを形成することで、図５に示すように経路長の短いノズルから順に高圧燃料が噴出されるようになっている。
【００２４】
また、ケーシング２の基端側の側壁には高圧燃料パイプ２２と連通されているとともに、ケーシング２内に高圧燃料を吸入するための吸入孔２３が形成されており、吸入孔２３は電磁弁収納部５とも連通させられている。また、ケーシング２には、高圧燃料を排出するための排出孔２４が電磁弁収納部５に連通するように形成されている。またさらに、吸入孔２３はケーシング２内に形成された流路２５により燃料溜り１９と連通されている。
【００２５】
ここで、三方電磁弁３の動作について簡単に説明する。ソレノイド４が励磁されていない場合においては、図示しない弁体は排出孔２４を閉鎖すると共に吸入孔２３を開放して高圧燃料パイプ２２と流路６とを連通させるようになっている。これに対して、ソレノイド４が励磁されている場合には、吸入孔２３を閉鎖すると共に、排出孔２４を開放して、排出孔２４と流路６とを連通させるようになっている。
【００２６】
次に本発明の実施の形態の作用について説明する。
【００２７】
まず、三方電磁弁３のソレノイド４が励磁されていない場合について説明する。この場合、三方電磁弁３の図示しない弁体は、排出孔２４を閉鎖すると共に吸入孔２３を開放して高圧燃料パイプ２２と流路６は連通する。そのため、高圧燃料パイプ２２より案内されてきた高圧燃料は、吸入孔２３及び電磁弁収納部５を通過した後に流路６よりピストン１１の電磁弁収納部５側の端面に案内される。この際、流路６にはオリフィス９が形成されているので、高圧燃料の流量はオリフィス９により調整される。
【００２８】
ピストン１１の上端に案内された高圧燃料はピストン１１をケーシング２の先端の方向に押圧し、押圧されたピストン１１は、さらにスパイラルスプリング１３を押圧する。ピストン１１に押圧されたスパイラルスプリング１３は、支持板１２をケーシング２の先端の方向に付勢する。
【００２９】
スパイラルスプリング１３に付勢された支持板１２は、支持板１２に連結されているノズルニードル１５をケーシング２の先端の方向に押圧する。そのため、ノズルニードル１５の先端に取り付けられているノズル用弁体１６は、燃料溜り１９とノズル２０，２０・・・をつなぐ流路２１を閉鎖する。この場合においても、高圧燃料は、高圧燃料パイプ２２及び流路２５を通じて燃料溜り１９に供給されてはくるが、燃料溜り１９とノズル２０，２０・・・をつなぐ流路２１はノズル用弁体１６によりは閉鎖されているため、燃料噴射は停止されている状態となる。
【００３０】
次に、三方電磁弁３のソレノイド４が励磁されている場合について説明する。この場合、三方電磁弁３の図示しない弁体は、吸入孔２３を閉鎖するとともに、排出孔２４を開放して、排出孔２４と流路６とを連通させる。
【００３１】
吸入孔２３が閉鎖されているため、高圧燃料パイプ２２を案内されてくる高圧燃料は、流路２５を通じて燃料溜り１９に案内される。燃料溜り１９には、燃料溜り１９が高圧燃料で満たされた後もさらに流路２５を通じて高圧燃料が供給されてくるため、高圧燃料の作用圧力によって流路２１を閉鎖しているノズル用弁体１６及びノズル用弁体１６が形成されたノズルニードル１５に対しては電磁弁収納部５の方向への押し上げ力が働く。
【００３２】
ここで、ケーシング２の吸入孔２３は閉鎖されているので、流路６を通じて弁体摺動孔１０の内部に高圧燃料が供給されてくることはない。そのため、ピストン１１、スパイラルスプリング１３からノズルニードル１５に対して働いていたノズルニードル１５をケーシング２の先端の方向に押圧する力は消滅している。よって、高圧燃料の作用圧力がノズルニードル１５弁体摺動孔１０の壁面の間に生ずる摩擦力を上回った時に、ノズル用弁体１６及びノズルニードル１５は、ケーシング２の基端の側に移動を開始する。
【００３３】
この際、ノズルニードル１５を介してスパイラルスプリング１３も収縮方向に押圧されるため、ピストン１１はスパイラルスプリング１３の収縮方向に働く付勢力に押圧されて、ケーシング２の基端部の側に移動を開始する。しかし、弁体摺動孔１０と連通する流路６の径は、弁体摺動孔１０の径より小さいため、ピストン１１は弁体摺動孔１０と流路６の連通している部分に形成された壁面にその移動を規制されて停止する。
【００３４】
そして、弁体摺動孔１０の内部にあった燃料はピストン１１により流路６に押し出され、流路６を通過する際にオリフィス９によりピストン１１に押されて生じた勢いを減少させられた後に電磁弁収納部５を通過して排出孔２４より排出される。
【００３５】
ノズル用弁体１６がケーシング２の基端部の側に移動することで流路２１は開放され、燃料溜り１９とノズル２０，２０・・・は連通する。そのため、ノズル用弁体１６により閉鎖されていたノズル２０，２０・・・は開放され、ノズル用弁体１６に近接するノズルから順次高圧燃料が噴出され、噴射され微粒化した燃料は空気と混合して混合気を形成する。
【００３６】
この際、高圧燃料は弁体からの経路長が短いノズルから順次噴射される。各ノズルから噴射される高圧燃料は時間差をもって噴射されるので、隣接するノズルから噴射される燃料同士の衝突は減少する。また、一のノズルから燃料を噴射することにより生じる気流は他のノズルから燃料が噴射されることにより生じる気流により干渉される時間が減少するため、各ノズルから噴射される燃料と気流とによる生成される混合気によって、図５に示すように燃料の噴射されるノズルの並んでいるＡ方向に回転するスワール流が形成される。
【００３７】
以上のように、本実施の形態に係る発明によれば、インジェクタ１のケーシング２の先端部に形成された各ノズルから時間差をもって微粒化された燃料を噴出し、微粒化された燃料が均一に存在する混合気によって燃焼室内においてスワール流を形成してさらに燃料と空気の混合を促進することで燃料の燃焼効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態に係るインジェクタの縦方向断面図である。
【図２】インジェクタのケーシングに形成されるノズルの一例を表す断面図である。
【図３】図２に表したノズルの位置関係を表す図である。
【図４】インジェクタのケーシングに形成されるノズルの一例を表す断面図である。
【図５】図４に表したノズルをインジェクタの先端方向から見た概略透視図である。
【符号の説明】
【００３９】
１     インジェクタ
２     ケーシング
３     三方電磁弁
４     ソレノイド
５     電磁弁収納部
９     オリフィス
１０   弁体摺動孔
１１   ピストン
１３   スパイラルスプリング
１５   ノズルニードル
１６   ノズル用弁体
２０   ノズル
【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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