(57)【要約】      （修正有）【課題】ポート壁面等への燃料の付着を好適に抑制する。【解決手段】内燃機関の吸気ポートへ燃料噴霧を行う複数の噴孔を備えたインジェクタ１１であって、前記吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積と、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積とを、相互に異ならせてある。このようなものであれば、インジェクタの噴孔から噴出されポート壁面等へ付着する燃料を好適に抑制することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気ポートへ燃料噴霧を行う複数の噴孔を備えたインジェクタであって、
前記吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積と、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積とを、相互に異ならせてあることを特徴とするインジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気ポートへ向けて燃料噴射を行うインジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両に搭載される内燃機関として、吸気ポートに向けて燃料を噴射するポート噴射用のインジェクタを備えたものが知られている。
【０００３】
インジェクタから噴射される燃料は、その全部が必ず吸気と混じり合って膨張行程における燃焼に供されるわけではなく、その一部が液状化して吸気ポート近傍の内壁面や吸気ポートに配された吸気バルブに付着する、いわゆる「ポートウェット」が発生する。
【０００４】
このポートウェット抑制のために、インジェクタから出される噴霧の広がり方を工夫したものが考えられている。すなわち、従来のインジェクタから出される噴霧は、吸気バルブを中心とする円形状に一様分布するものであったが、下記特許文献１に記載されたインジェクタから出される噴霧は、上下方向の広がりが水平方向の広がりよりも小さくなるような楕円形状に分布するように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１４１４３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、インジェクタから噴出される噴霧は、基本的に均一の粒径となるように管理されているが、吸気ポート内を流れる流体には流速差が生じていることがあり、この場合には、特に流速の遅い側で、燃料と吸気とが均一に混ざらずにムラができてしまう。
【０００７】
詳述すれば、ポートウェットが生じる吸気ポート付近では、タンブル流等の旋回流が流れており、旋回流の内側である吸気ポート付近の下面側に比較的流速の小さい箇所が形成されるとともに、旋回流の外側である吸気ポート付近の上面側に比較的流速の大きい箇所が形成される。このような状況下で、上述したインジェクタから出される噴霧は、流速の遅い吸気ポートの下面側では吸気と均一に混ざりにくいという問題がある。そのため、噴霧粒同士の結合が生じて、各粒径が大きくなってしまい、液状燃料のまま吸気ポートの内壁面等に付着しやすくなる。
【０００８】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ポート壁面等への燃料の付着を好適に抑制することができるインジェクタを提供することを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、内燃機関の吸気ポートへ燃料噴霧を行う複数の噴孔を備えたインジェクタであって、前記吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積と、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数及び／または開口面積とを、相互に異ならせてあることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ポート壁面等への燃料の付着を好適に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる吸気ポート近傍を示す図。
【図２】同実施形態のインジェクタの噴孔を示す底面図。
【図３】図２におけるＸ−Ｘ線断面図。
【図４】同実施形態のインジェクタの噴霧領域を模式的に示す図。
【図５】本発明の変形例にかかるインジェクタの噴孔を示す底面図。
【図６】本発明の他の変形例にかかるインジェクタの噴孔を示す底面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。
【００１３】
本実施形態における内燃機関は、火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート１０近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室１２の天井部に、点火プラグ（図示せず）を取り付けてある。点火プラグは、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。
【００１４】
吸気を供給するための吸気通路は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポート１０へと導く。吸気通路上には、エアクリーナ、電子スロットルバルブ、サージタンク、吸気マニホルドを、上流からこの順序に配置している。
【００１５】
吸気ポート１０は、ポート噴射用インジェクタ１１の取付部１３を有するとともに、内燃機関の燃焼室１２に接続されるポート出口１４の近傍にて２分岐されている。各ポート出口１４には、開口を開閉するための吸気バルブ１５が配されている。なお、図１では、吸気バルブ１５が閉弁した状態を示しているが、実際には、インジェクタ１１から燃焼室１２に対して燃料が噴霧状に噴射される際、吸気バルブ１５は開弁している。
【００１６】
吸気ポート１０は、インジェクタ１１の噴孔１１１、１１２から吸気ポート１０の出口１４までの間で下向きに屈曲した形状をなしている。すなわち、吸気ポート１０の出口１４付近の上壁１７をポート軸線に対して下向きに傾けることにより、タンブル流を強化するようにしている。しかして、吸気ポート１０の出口１４付近において、吸気ポート１０の下壁１６側での吸気の流速が、上壁１７側での吸気の流速に比べて遅くなっている。なお、図１では、吸気の流れを黒塗り矢印で示している。
【００１７】
以下、本実施形態のインジェクタ１１について詳述する。
【００１８】
インジェクタ１１は、屈曲形状をなす吸気ポート１０の壁面内、具体的には、上壁１７側に配置されている。そのため、吸気の流れの方向とインジェクタ１１から噴射される燃料の噴霧の中心線とは平行ではない。なお、図１では、インジェクタ１１から噴射される燃料の噴霧の中心線を一点鎖線で示している。
【００１９】
インジェクタ１１は、吸気ポート１０への噴霧を行う複数の噴孔１１１、１１２を備えたものであって、例えば８つの噴孔１１１、１１２を有している。８つの噴孔１１１、１１２のうち一方の側の４つの噴孔１１１、１１２を通過した燃料は、一方の吸気バルブ１５１（図４の左側）を介して燃焼室１２に対して噴射され、他方の側の４つの噴孔１１１、１１２を通過した燃料は、他方の吸気バルブ１５２（図４の右側）を介して燃焼室１２に対して噴射される。そして、吸気バルブ１５の中心付近に向けてインジェクタ１１から噴射される燃料の噴霧の領域Ｒは、吸気ポート１０の上壁１７と下壁１６との間でほぼ均等な位置に形成されている。
【００２０】
一方の吸気バルブ１５１に向けて噴射する４つの噴孔１１１、１１２は、吸気ポート１０の上下方向に沿って一定の間隔を開けて１列に並ぶものであり、吸気ポート１０の出口１４の流速が大きい箇所に向けて燃料を噴射する３つの第１の噴孔１１１と、吸気ポート１０の出口１４の流速が小さい箇所に向けて燃料を噴射する１つの第２の噴孔１１２とを備えている。
【００２１】
第１の噴孔１１１は、底面視円形状をなすものであり、インジェクタ１１の軸心方向に沿って延びている。第１の噴孔１１１は、径の大きさがその軸心方向に沿って略一定である。
【００２２】
第２の噴孔１１２は、第１の噴孔１１１と同じ大きさの底面視円形状をなすものであり、インジェクタ１１の軸心に沿った方向に対して一定の角度をなして延びている。第２の噴孔１１２は、径の大きさがその延出方向に沿って略一定である。
【００２３】
すなわち、前記吸気ポート１０の出口１４の流速が小さい箇所に向けて燃料を噴射する１つの第２の噴孔１１２から噴射される噴霧量が、前記流速が大きい箇所に向けて燃料を噴射する３つの第１の噴孔１１１から噴射される噴霧量よりも少なくなるように設定されている。換言すれば、前記流速が小さい箇所に向かう噴霧の単位面積当たりの密度が、前記流速が大きい箇所に向かう噴霧の単位面積当たりの密度よりも小さくなるように設定されている。本実施形態では、各噴孔１１１、１１２から燃料が噴射される方向を設定するべく、第２の噴孔１１２の角度（噴孔１１２の向き）を第１の噴孔１１１の角度（噴孔１１１の向き）と異ならせている。
【００２４】
このようなものであれば、図４に示すように、噴霧の領域Ｒのうち、吸気ポート１０の上壁１７側（燃焼室１２中央側）に燃料が密に噴霧される密の領域Ｒ１を形成するとともに、反対側である吸気ポート１０の下壁１６側に燃料が粗く噴霧される粗の領域Ｒ２を形成することができる。換言すれば、第１の噴孔１１１は、燃料噴射を積極的に行い、密の領域Ｒ１に対して噴霧を行う。一方、第２の噴孔１１２は、燃料噴射を補助的に行い、粗の領域Ｒ２に対して噴霧を行う。
【００２５】
なお、他方の吸気バルブ１５２に向けて噴射する４つの噴孔１１１、１１２は、一方の吸気バルブ１５１に向けて噴射する４つの噴孔１１１、１１２と線対称に配置されたもので、これらの噴孔１１１、１１２と同一の構造及び形状をなす。そのため、同じ部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００２６】
本実施形態では、内燃機関の吸気ポート１０へ燃料噴霧を行う複数の噴孔１１１、１１２を備えたインジェクタ１１であって、前記吸気ポート１０の出口１４の流速が小さい箇所に向かう噴孔１１２の個数と、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔１１１の個数とを、相互に異ならせてあることを特徴とするインジェクタ１１を構成した。
【００２７】
吸気ポート１０の形状やシリンダへの接続角度等でポート出口１４での吸気の流れに強弱が生じるが、その場合に、吸気の旋回の内側であって、流速が遅い、すなわち、吸気の流れの弱い側は、吸気ポート１０に燃料が付着しやすい。しかしながら、本実施形態のように、流速が小さい箇所に向けて燃料を噴射する噴孔１１２が、粗の領域Ｒ２を形成するようなものであるため、弱い流れの吸気と混ざり合うだけの量の燃料が噴射されて、吸気と燃料との混ざり具合にムラが生じにくい。したがって、噴霧粒同士の結合も発生しにくくなり、吸気ポート１０の壁面や吸気バルブ１５に付着する液体燃料の量を低減させることができる。
【００２８】
さらに、このようなポートウェットの抑制により、空燃比の精度も向上するため、排気の悪化等を抑制することができるとともに、内燃機関の燃費の低下も防止することができる。
【００２９】
逆に、吸気の旋回の外側であって、流速が速い、すなわち、吸気の流れの強い側は、当該吸気にのって燃料が燃焼室１２へと運ばれやすい。そのため、本実施形態では、流速が大きい箇所に向けて燃料を噴射する噴孔１１１を、密の領域Ｒ１を形成するようなものとしている。したがって、タンブル流による混合気の撹拌が強化され、吸気と燃料とを均一に混ぜて、燃焼を安定させることができる。
【００３０】
特に、本実施形態では、噴孔１１１と噴孔１１２との割合が３：１であり、噴霧の領域Ｒ全体における各領域Ｒ１、Ｒ２の分布の割合が、粗の領域Ｒ２より密の領域Ｒ１の方が大きくなるように設定してある。そのため、全体として燃料噴射量が適切なものとなるように調整しやすい。すなわち、粗の領域Ｒ２は、ポートウェットを減らすためのものであるため、限られた範囲のみに設定するのが好ましい。
【００３１】
また、従来のインジェクタはポートウェットを抑制すべく、噴霧の上下方向の広がりを水平方向の広がりよりも小さくなるように楕円形状に分布するようにしており、吸気と燃料との混ざり具合が悪くなるという問題があったが、本実施形態のものは、噴霧の上下方向の広がりを無用に抑えることなく、ポートウェットの抑制も実現することができる。
【００３２】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。
【００３３】
流速の違う複数箇所の噴射量を相互に異ならせる方法としては、上述したような、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数よりも少なくして、流速が小さい箇所に向かう噴孔の角度（噴孔の向き）を変えるものの他にも、様々な態様が考えられる。
【００３４】
一例としては、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の開口面積を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の開口面積よりも小さくするものが考えられる。なお、噴孔の開口は、互いに相似形状として大きさを異ならせる場合や、互いに異なる形状として大きさを異ならせる場合がある。
【００３５】
また、他の一例としては、図５に示すように、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数及び開口面積を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数及び開口面積よりも少なく／小さくするものが考えられる。なお、図５では、上述した実施形態に対応する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３６】
さらに他の例としては、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数よりも多くして、かつ、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の開口面積を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の開口面積よりも小さくしたものや、これとは逆に、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の個数を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の個数よりも少なくして、かつ、吸気ポートの出口の流速が小さい箇所に向かう噴孔の開口面積を、前記流速が大きい箇所に向かう噴孔の開口面積よりも大きくしたもの等も考えられる。
【００３７】
また、噴孔の配置方法は、上述した実施形態のように並列に噴孔が並んだものに限られず、例えば、図６に示すような円環状に並んだものの他、種々変更可能である。なお、図６では、上述した実施形態に対応する部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３８】
さらに、上述した実施形態では、１気筒に複数の吸気ポートを持ち、単一のインジェクタで各吸気ポートに燃料噴射する場合について説明したが、各吸気ポートに対して密の領域と粗の領域とが形成されるように噴霧されるものであればどのようなものであってもよく、例えば、１気筒に単一の吸気ポートを持ち、単一のインジェクタで当該吸気ポートに燃料噴射するものや、１気筒に複数の吸気ポートを持ち、複数のインジェクタで各吸気ポートに燃料噴射するもの等種々変更可能である。
【００３９】
その他、各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、車両に搭載されるインジェクタに利用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１０…吸気ポート
１１…インジェクタ
１１１、１１２…噴孔
１４…出口
【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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