(57)【要約】【課題】  噴孔部へのカーボンデポジットの堆積を効果的に抑えること。【解決手段】  内燃機関のシリンダ内に燃料を直接噴射するための噴孔部６を有する直噴インジェクタ１において、ノズルボディ１０に噴孔部６の冷却を図るための熱電素子２０を配設する。熱電素子２０に電流を流すことにより噴孔部６が冷却され、噴孔部６の周辺の温度が低下するので、カーボンデポジットの生成の原因となる燃料の化学反応速度を低下させ、噴孔部６におけるカーボンデポジットの堆積が有効に阻止される。冷却用の熱電素子３１と電源用の熱電素子３２を直噴インジェクタ１の内部に設け、電源用の熱電素子３２から冷却用熱電素子３１に所要の冷却用電流を供給する構成としてもよい。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のシリンダ内に燃料を直接噴射するための噴孔部を有する直噴インジェクタにおいて、前記噴孔部が形成されているノズルボディに前記噴孔部の冷却を図るための冷却用熱電素子が配設されていることを特徴とする直噴インジェクタ。
【請求項２】
前記冷却用熱電素子の運転のための電力供給源として働く別の熱電素子が配置されている請求項１記載の直噴インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のシリンダ内に燃料を直接噴射するのに用いられる直噴インジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、先端部に噴孔が設けられたノズルボディ内にニードル弁を往復動可能に収容し、該ニードル弁によって上記噴孔を開閉して燃料を噴射するように構成された直噴インジェクタが、例えばコモンレール方式の燃料噴射システム等において用いられている。この種の直噴インジェクタは、内燃機関のシリンダに取り付けられ、噴孔からの燃料を直接シリンダ内に噴射する形態で用いられるため、燃料の燃焼により加熱されたノズルの熱や燃焼時の火炎などにより噴孔部内壁や噴孔部側面に付着した燃料が化学反応を起こして炭化してカーボンデポジットが生成され、時間の経過とともに噴孔部内壁及び噴孔部表面にカーボンデポジットが堆積し、燃料の調量性能や噴霧性能が著しく損なわれるという問題点を有している。
【０００３】
この問題を解決するため、特許文献１には、噴孔部に磁気カーテンを形成してシリンダ内に生じる燃料ガス等が噴孔内部へ進入するのを阻止してカーボンデポジット生成を阻止するようにした構成、及び噴孔部周辺を正に帯電させることにより火炎が噴孔部内へ侵入するのを阻止し、噴孔部周辺での燃料の熱分解を防止してカーボンデポジット生成を阻止するようにした構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−１９５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、最近の燃料直噴システムにあっては、シリンダ内での燃料の点火をインジェクタの噴孔の近くで行う構成が採用されている。このような構成によるとインジェクタの先端部における温度はおおよそ１５０℃程度の高温となるためカーボンデポジットの生成が大幅に促進されるので、噴孔部周辺に磁気カーテンを形成することにより、あるいは噴孔部を正に帯電させることによりカーボンデポジットの生成を所与のレベルに抑えることは難しい。
【０００５】
本発明の目的は、カーボンデポジットの生成を効果的に抑えることができる直噴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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明によれば、内燃機関のシリンダ内に燃料を直接噴射するための噴孔部を有する直噴インジェクタにおいて、前記噴孔部が形成されているノズルボディに前記噴孔部の冷却を図るための熱電素子が配設されていることを特徴とする直噴インジェクタが提案される。
【０００７】
熱電素子に電流を流すことにより噴孔部が冷却され、噴孔部周辺の温度が低下するので、カーボンデポジットの生成の原因となる燃料の化学反応速度を低下させることができる。この結果、噴孔部におけるカーボンデポジットの堆積を有効に阻止できる。
【０００８】
冷却用熱電素子とは、別の熱電素子を設け、この別の熱電素子によって冷却用熱電素子の運転のための電力を供給する構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、噴孔部におけるカーボンデポジットの生成を有効に阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例につき詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本発明による直噴インジェクタの一実施形態を示す図で、直噴インジェクタ１が内燃機関シリンダヘッド１０１に取り付けられている状態が示されている。直噴インジェクタ１は、内燃機関シリンダヘッド１０１内の収容孔１０２内に収容されている。
【００１２】
直噴インジェクタ１は、ノズルホルダ２の先端にノズル３がリテイニングナット４によって固定されて成り、ノズルホルダ２の後端部に設けられた燃料供給部５を介して図示しない燃料ポンプから燃料がノズル３に供給され、ノズル３の噴孔部６から燃料がシリンダ内に直接噴射される構成となっている。符号７で示されるのは電源Ｅと接続される電気コネクタであり、電気コネクタ７を介して直噴インジェクタ１内に所要の電力を供給できる構成となっている。
【００１３】
図２は、図１のノズル３の要部断面図である。ノズルボディ１０のニードルガイド部８内にはニードル弁１１がその軸方向に運動可能なように収容されている。ニードル弁１１の先端には燃料を噴射するための噴孔部６が形成されており、ニードル弁１１は、閉弁時には弁座１３に着座し、開弁時には弁座１３から離座する。燃料供給部５からの燃料は、ニードルガイド部８内の燃料通路９を介して、ニードル弁１１の先端部付近に設けられている燃料溜まり室１２に貯溜される構成となっている。
【００１４】
燃料をシリンダ内へ噴射する場合には、ニードル弁１１の上方に設けられた電磁弁（図示せず）によりニードル弁１１を上方向にリフトし、ノズルボディ１０の弁座１３からニードル弁１１を離座する。ニードル弁１１の離座により燃料溜まり室１２に貯溜されていた燃料は、ニードル弁１１と弁座１３との間（燃料通路）を通って噴孔部６に流入し、燃料がシリンダ（燃焼室）内へ噴射される。
【００１５】
噴孔部６から噴射される燃料がシリンダ内で燃焼した時に生じる熱のため燃料が化学反応を起こして炭化され噴孔部６にカーボンデポジットが生成されることになるが、噴孔部６の温度を低下させることによってカーボンデポジットの生成を抑えるようにするため、直噴インジェクタ１においては、噴孔部６の近傍に熱電素子２０が配設されている。本実施の形態では、熱電素子２０はリング状の形態を有しており、ニードル弁１１の先端部を囲むようにしてノズルボディ１０内に埋設されている。熱電素子２０は、例えば、ｐ型半導体素子とｎ型半導体素子とから成るベルチェ効果を利用した適宜の素子を利用することができる。
【００１６】
熱電素子２０は配線Ｌ１、Ｌ２によって電源Ｅに接続されており、電源Ｅから熱電素子２０に冷却用の電流を供給することができる。熱電素子２０に冷却用の電流が流されると熱電素子２０の温度が低下し、シリンダ内で燃料が燃焼している場合にも、噴孔部６を周囲の燃焼温度よりも低い温度に保つことができる。
【００１７】
なお、配線Ｌ１、Ｌ２は、ノズルボディ１０内に配線用の通路を設けておき、この配線用の通路を通して電気コネクタ７に接続する適宜の形態で配線する等の構成とすることができる。また、電源Ｅと電気コネクタ７との間には、冷却用電流をオン、オフするためのスイッチを設けることもできる。
【００１８】
直噴インジェクタ１は以上のように構成されているので、直噴インジェクタ１が燃料噴射動作を行っている期間中熱電素子２０に電源Ｅから冷却用電流を流すことにより、噴孔部６付近の温度をその周囲温度よりも低下させることができる。この結果、噴孔部６付近の温度をその時の燃料の燃焼温度よりも低くすることができ、噴孔部６付近での燃料の化学変化を抑え、カーボンデポジットの噴孔部６付近での堆積量を減少させることができる。
【００１９】
上記実施の形態では、熱電素子２０を冷却用の熱電素子として設け、熱電素子２０の運転用の電気的エネルギーを外部から供給する構成とした。しかし、直噴インジェクタ１内に別の熱電素子を設け、この別の熱電素子から熱電素子２０の運転のための電気エネルギーを供給する構成とすることもできる。
【００２０】
図３には、そのような構成に用いられる熱電素子ユニット３０の一実施形態が示されている。熱電素子ユニット３０は、いずれも円環状となっている、冷却用熱電素子３１及び電源用熱電素子３２を円環状断熱部材３３によって図示の如く一体化したもので、この熱電素子ユニット３０は図２に示した熱電素子２０の代わりにノズルボディ１０に配設される。冷却用熱電素子３１と電源用熱電素子３２とは電気的に接続され、直噴インジェクタ１からの噴時燃料の燃焼により生じた熱を利用して生じる電源用熱電素子３２の起電力により冷却用熱電素子３１に電流を流すことができる構成となっている。
【００２１】
この構成によれば、外部からの電源供給が不要となるので、構成が著しく簡単となり、取り扱いにも便利である。なお、電源用熱電素子３２は必ずしも冷却用熱電素子３１と一体にする必要はなく、別付の配置としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による直噴インジェクタの一実施形態を示す図。
【図２】図１のノズルの要部断面図。
【図３】図２の熱電素子に代えて用いることができる熱電素子ユニットの斜視図。
【符号の説明】
【００２３】
１    直噴インジェクタ
２    ノズルホルダ
３    ノズル
４    リテイニングナット
５    燃料供給部
６    噴孔部
７    電気コネクタ
８    ニードルガイド部
９    燃料通路
１０    ノズルボディ
１１    ニードル弁
１２    燃料溜まり室
１３    弁座
２０    熱電素子
３０    熱電素子ユニット
３１    冷却用熱電素子
３２    電源用熱電素子
３３    円環状断熱部材
Ｅ    電源
Ｌ１、Ｌ２    配線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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