(57)【要約】【課題】筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できる燃料噴射装置およびそれを搭載した内燃機関を提供することにある。【解決手段】燃料噴射装置１は、内燃機関２の燃焼室５２に燃料を直接噴射する。燃料噴射装置１は、弁体１１４と、弁体１１４と接触して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部１１９と、弁体とシート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレート１１６を備える。オリフィスプレート１１６は、燃料を噴射する燃料噴射孔１１６Ｄと、燃料を旋回させる旋回室１１６Ｃと、旋回室に燃料を導入する燃料流入通路１１６Ｂを有し、燃料流入通路１１６Ｂの中心軸に対する燃料噴射孔１１６Ｄのオフセット量は、燃料流入通路の幅よりも大きくしている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射装置であって、
燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、
該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、
前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、
前記燃料噴射孔から旋回力を有した湾曲した噴霧を噴射することを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項２】
請求項１記載の燃料噴射装置において、
前記オリフィスプレートは、燃料を噴射する燃料噴射孔と、燃料を旋回させる旋回室と、旋回室に燃料を導入する燃料流入通路を有し、
前記燃料流入通路の中心軸に対して、前記燃料噴射孔の中心はオフセットして配置されるとともに、そのオフセット量は、前記燃料流入通路の幅よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項３】
請求項１記載の燃料噴射装置において、
前記湾曲となる噴霧は、前記燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と前記燃料噴射孔の直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）により、噴霧の到達する位置が可変であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項４】
内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射装置であって、
燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、
該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、
前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、
前記燃料噴射孔から噴射される噴霧は、内燃機関の筒内の上方へ、旋回力を有した噴霧を吸気弁と噴霧の干渉を避けるように噴射される第１群の噴霧と、
内燃機関の筒内の下方へ、旋回力を有した噴霧による複数本の湾曲した噴霧を噴射する第２群の噴霧とからなることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項５】
請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記オリフィスプレートは、燃料を噴射する燃料噴射孔と、燃料を旋回させる旋回室と、旋回室に燃料を導入する燃料流入通路を有し、
前記燃料流入通路の中心軸に対して、前記燃料噴射孔の中心はオフセットして配置されるとともに、
前記第１群の噴霧を噴射する燃料噴射孔におけるオフセット量は、前記第２群の噴霧を噴射する燃料噴射孔のオフセット量よりも小さいこと特徴とする燃料噴射装置。
【請求項６】
請求項５記載の燃料噴射装置において、
前記第２群の噴霧を噴射する燃料噴射孔のオフセット量は、前記燃料流入通路の幅よりも大きいことを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項７】
請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記第１群の噴霧は、旋回力を有した噴霧の衝突噴霧によって形成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項８】
請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記湾曲となる噴霧は、前記燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と前記燃料噴射孔の直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）により、噴霧の到達する位置が可変であることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項９】
請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記オリフィスプレートは、一つの部材の中に、前記燃料噴射孔と、前記旋回室と、前記燃料流入通路が形成されていることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１０】
請求項４記載の燃料噴射装置において、
前記オリフィスプレートは、前記燃料噴射孔及び前記旋回室が形成された第１の部材と、前記燃料流入通路が形成された第２の部材とから構成されることを特徴とする燃料噴射装置。
【請求項１１】
燃焼室に吸気を供給する吸気弁と、前記燃焼室から排気を排出する排気弁と、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する燃焼噴射装置とを有する内燃機関であって、
前記燃料噴射装置は、
燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、
該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、
前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、
前記燃料噴射孔から旋回力を有した湾曲した噴霧を噴射することを特徴とする内燃機関。
【請求項１２】
燃焼室に吸気を供給する吸気弁と、前記燃焼室から排気を排出する排気弁と、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する燃焼噴射装置とを有する内燃機関であって、
前記燃料噴射装置は、
燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、
該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、
前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、
前記燃料噴射孔から噴射される噴霧は、内燃機関の筒内の上方へ、旋回力を有した噴霧を吸気弁と噴霧の干渉を避けるように噴射される第１群の噴霧と、
内燃機関の筒内の下方へ、旋回力を有した噴霧による複数本の湾曲した噴霧を噴射する第２群の噴霧とからなることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射装置及びそれを搭載した内燃機関に係り、特に、内燃機関の燃焼室内に直接噴射する燃料噴射装置及びそれを搭載した内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃料噴射装置としては、微粒化を促進させるために、旋回力を有しホローコーン状の噴霧を２本噴射する燃料噴射装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する、筒内直接噴射式の燃料噴射装置であって、複数の扁平噴霧を有し、第一の噴霧をシリンダの中心線に直行するように噴射し、第二の噴霧をシリンダの上方側に噴射しピストンや吸気バルブへの燃料付着を抑制するようにした燃料噴射装置が知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６４４９６号公報
【特許文献２】特開２００４−２８０７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、自動車の排ガス規制が強化されてきており、自動車用内燃機関には、特に始動時に有害排出ガスＨＣ（炭化水素）を低減することが求められている。一方で、内燃機関には高出力化が求められており、高出力発生時にはすすが発生することを抑制することが求められている。
【０００６】
未燃燃料成分であるＨＣは、筒内の温度が低い始動時に、火炎の伝播が伝わりにくい壁面等に付着する燃料によって発生する。始動時の未燃燃料成分を減らすためには、火炎の伝播が伝わりにくい壁面等に付着する燃料量を少なくすることが必要である。
【０００７】
均質燃焼時には、吸気弁が開いているときに燃料を噴射するので、吸気弁に燃料が付着することがあり、高負荷の運転条件下などではすすが発生しやすい。高負荷運転時にすすの発生を減らすためには、噴霧が吸気弁等に付着し局所的にリッチになることを抑制する必要がある。
【０００８】
また、高出力を得るためには、多くの空気を取り込んで、より多量の燃料と十分に混合する必要がある。多くの空気を取り込むためには、噴霧は高分散に噴射され、燃料の気化熱によって筒内を冷却して、同体積の空気を取り込んだ場合の密度を高くする必要がある。より燃料の気化状態を良くして燃料と十分に混合するためには、噴霧は微粒化が促進されて空気との接触面積が大きくなっている必要がある。
【０００９】
特許文献１記載のものでは、燃料噴射孔の上流で旋回力を与えられた噴霧を筒内に複数配置することは可能である。しかしながら、筒内に複数の噴霧を配置した場合、噴霧の微粒化を促進するために、旋回力を強くしようとすると噴霧が広がり、吸気弁や筒内壁面に燃料が付着することになる。
【００１０】
また、特許文献２記載のものでは、スリットノズル等で形成される扁平噴霧を用いて微粒化を促進しようとした場合、噴霧の両端が表面張力による収縮を受け厚くなり、粗大粒子群を形成することがある。微粒化された噴霧が噴射される場合は、噴霧は雰囲気空気と噴霧液滴との間の粘性抵抗に比して噴霧液滴の慣性が小さくなるために滞留し易く噴霧のペネトレーションが短くなるが、微粒化が促進されない粗大粒子が含まれる噴霧が噴射される場合は、噴霧液滴の慣性力が大きくなりペネトレーションが長くなる傾向があり、吸気弁や筒内壁面に燃料が付着する。壁面付着を低減するため、噴霧の到達距離（ペネトレーション）を短くするためには燃料噴射孔上流で旋回力を与えた噴霧が有用であるが、ペネトレーションを短くするためには噴霧を広角にする必要があり、この結果吸気弁や筒内壁面に燃料が付着することになる。
【００１１】
すなわち、従来技術においては、筒内に十分に微粒化され、吸気弁や壁面付着を抑制する噴霧を噴射することが容易でなかった。
【００１２】
本発明の第１の目的は、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できる燃料噴射装置およびそれを搭載した内燃機関を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、噴霧の微粒化を促進すると共に、筒内に燃料を直接噴射した場合に吸気弁や筒内壁面に付着する燃料を低減することで排出ガスのＨＣを低減すると共に、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できる燃料噴射装置およびそれを搭載した内燃機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射装置であって、燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、前記燃料噴射孔から旋回力を有した湾曲した噴霧を噴射するようにしたものである。  
かかる構成により、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できるものとなる。
【００１５】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記オリフィスプレートは、燃料を噴射する燃料噴射孔と、燃料を旋回させる旋回室と、旋回室に燃料を導入する燃料流入通路を有し、前記燃料流入通路の中心軸に対して、前記燃料噴射孔の中心はオフセットして配置されるとともに、そのオフセット量は、前記燃料流入通路の幅よりも大きくしたものである。
【００１６】
（３）上記（１）において、好ましくは、前記湾曲となる噴霧は、前記燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と前記燃料噴射孔の直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）により、噴霧の到達する位置が可変となる。
【００１７】
（４）上記第２の目的を達成するために、本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射装置であって、燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、前記燃料噴射孔から噴射される噴霧は、内燃機関の筒内の上方へ、旋回力を有した噴霧を吸気弁と噴霧の干渉を避けるように噴射される第１群の噴霧と、内燃機関の筒内の下方へ、旋回力を有した噴霧による複数本の湾曲した噴霧を噴射する第２群の噴霧とからなるものである。  
かかる構成により、噴霧の微粒化を促進すると共に、筒内に燃料を直接噴射した場合に吸気弁や筒内壁面に付着する燃料を低減することで排出ガスのＨＣを低減すると共に、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できるものとなる。
【００１８】
（５）上記（４）において、好ましくは、前記オリフィスプレートは、燃料を噴射する燃料噴射孔と、燃料を旋回させる旋回室と、旋回室に燃料を導入する燃料流入通路を有し、前記燃料流入通路の中心軸に対して、前記燃料噴射孔の中心はオフセットして配置されるとともに、前記第１群の噴霧を噴射する燃料噴射孔におけるオフセット量は、前記第２群の噴霧を噴射する燃料噴射孔のオフセット量よりも小さくしたものである。
【００１９】
（６）上記（５）において、好ましくは、前記第２群の噴霧を噴射する燃料噴射孔のオフセット量は、前記燃料流入通路の幅よりも大きいものである。
【００２０】
（７）上記（４）において、好ましくは、前記第１群の噴霧は、旋回力を有した噴霧の衝突噴霧によって形成されるものである。
【００２１】
（８）上記（４）において、好ましくは、前記湾曲となる噴霧は、前記燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と前記燃料噴射孔の直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）により、噴霧の到達する位置が可変である。
【００２２】
（９）上記（４）において、好ましくは、前記オリフィスプレートは、一つの部材の中に、前記燃料噴射孔と、前記旋回室と、前記燃料流入通路が形成されているものである。
【００２３】
（１０）上記（４）において、好ましくは、前記オリフィスプレートは、前記燃料噴射孔及び前記旋回室が形成された第１の部材と、前記燃料流入通路が形成された第２の部材とから構成されるものである。
【００２４】
（１１）上記第１の目的を達成するために、本発明は、燃焼室に吸気を供給する吸気弁と、前記燃焼室から排気を排出する排気弁と、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する燃焼噴射装置とを有する内燃機関であって、前記燃料噴射装置は、燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、前記燃料噴射孔から旋回力を有した湾曲した噴霧を噴射するようにしたものである。  
かかる構成により、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できるものとなる。
【００２５】
（１２）上記第２の目的を達成するために、本発明は、燃焼室に吸気を供給する吸気弁と、前記燃焼室から排気を排出する排気弁と、前記燃焼室内に直接燃料を噴射する燃焼噴射装置とを有する内燃機関であって、前記燃料噴射装置は、燃料の噴射と停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部と、前記弁体と前記シート部の下流に配置され、燃料を噴射する複数の燃料噴射孔を有するオリフィスプレートを備え、前記燃料噴射孔から噴射される噴霧は、内燃機関の筒内の上方へ、旋回力を有した噴霧を吸気弁と噴霧の干渉を避けるように噴射される第１群の噴霧と、内燃機関の筒内の下方へ、旋回力を有した噴霧による複数本の湾曲した噴霧を噴射する第２群の噴霧とからなるものである。  
かかる構成により、噴霧の微粒化を促進すると共に、筒内に燃料を直接噴射した場合に吸気弁や筒内壁面に付着する燃料を低減することで排出ガスのＨＣを低減すると共に、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できるものとなる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できる。
【００２７】
また、本発明によれば、前記噴霧の微粒化を促進すると共に、筒内に燃料を直接噴射した場合に吸気弁や筒内壁面に付着する燃料を低減することで排出ガスのＨＣを低減すると共に、筒内に高分散に燃料を噴射することで、すすを低減して内燃機関の高出力化を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態による燃料噴射装置の構成について説明する。  
図１は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の構成を示す断面図である。
【００２９】
燃料噴射装置１の先端に位置する、金属材製のノズルパイプ１０１は、直径が小さい小径筒状部２２と直径が大きい大径筒状部２３を備え、両者間は円錐断面部２４により繋がっている。
【００３０】
小径筒状部２２の先の部分にはノズル部が形成される。具体的には、小径筒状部２２の先端部分の内部に形成された筒状部に、燃料を中心に向かってガイドするガイド部材１１５と、燃料をシートするシート部材１１９と、シート部に組み込まれるオリフィスプレート１１６がこの順に配置される。ノズルパイプ１０１とシート部材１１９は、筒状に溶接により固定される。シート部材１１９とオリフィスプレート１１６は、筒状に溶接により固定される。
【００３１】
シート部材１１９は、ガイド部材１１５に面する側に、円錐状の弁座１１９Ａが形成されている。弁座１１９Ａには、プランジャ１１４Ａの先端に設けた弁体１１４Ｂが当接し、オリフィスプレート１１６に燃料を導いたり遮断したりする。
【００３２】
ノズル体の外周には溝９５が形成されており、溝９５に樹脂製のチップシールあるいは金属の周りにゴムが焼き付けられたガスケットで代表されるシール部材がはめ込まれている。
【００３３】
金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３の内周下端部には、可動子１１４のプランジャ１１４Ａをガイドするプランジャガイド１１３が、大径筒状部２３の絞り加工部２５に圧入固定されている。
【００３４】
プランジャガイド１１３は、中央にプランジャ１１４Ａをガイドするガイド孔１２７が設けられており、その周囲に複数個の燃料通路１２６が穿孔されている。さらに、プランジャガイド１１３の中央の上面には、押出し加工により凹部１２５が形成されている。凹部１２５には、ばね１１２が保持される。また、ガイド部材１１５の中央には、ガイド孔が設けられている。ガイド部材１１５のガイド孔に、プランジャ１１４Ａが挿入される。
【００３５】
かくして、細長い形状のプランジャ１１４Ａは、プランジャガイド１１３のガイド孔１２７と、ガイド部材１１５のガイド孔とによって、まっすぐに往復動するようガイドされる。
【００３６】
このように、金属材製のノズルパイプ１０１は、先端部から後端部まで、同一部材で一体に形成されているので部品の管理がやり易く、また組立て作業性が良いものである。
【００３７】
プランジャ１１４Ａの、弁体１１４Ｂが設けられている端部とは反対の端部には、プランジャ１１４Ａの直径より大きい外径を有する頭部１３３の上端面にはスプリング１１０の座面１２９が設けられており、中心にはスプリングガイド用の突起１３１が形成されている。
【００３８】
可動子１１４は、プランジャ１１４Ａが貫通する貫通孔を中央に備えたアンカー１０２を有する。アンカー１０２は、プランジャガイド１１３と対面する側の面の中央にばね受け用の凹部１０２Ａが形成されている。プランジャガイド１１３の凹部１２５と凹部１０２Ａとの間に、ばね１１２が保持されている。
【００３９】
プランジャ１１４Ａの段付き部１１４Ｃの直径より貫通孔１２８の直径の方が小さいので、プランジャ１１４Ａをシート部材１１９の弁座１１９Ａに向かって押付けるスプリング１１０の付勢力もしくは重力の作用下においては、ばね１１２によって保持されたアンカー１０２の上側面に形成された凹所１２３の底面１２３Ａにプランジャ１１４Ａの段付き部１１４Ｃが当接し、両者は係合している。
【００４０】
これにより、ばね１１２の付勢力もしくは重力に逆らう上方へのアンカー１０２の動きあるいは、ばね１１２の付勢力もしくは重力に沿った下方へのプランジャ１１４Ａの動きに対しては、両者は協働して一緒に動くことになる。
【００４１】
しかし、ばね１１２の付勢力もしくは重力に関係なくプランジャを１１４Ａを上方へ動かす力、あるいはアンカー１０２を下方へ動かす力が独立して両者に別々に作用したときは、両者は別々の方向に動こうとする。
【００４２】
このとき、貫通孔１２８の部分でプランジャ１１４Ａの外周面とアンカー１０２の内周面との間の５乃至１５μｍの微小ギャップに存在する流体の膜が両者の異なった方向への動きに対して摩擦を生じ、両者の動きを抑制する。つまり両者の急速な変位に対してブレーキをかける。ゆっくりした動きに対してはほとんど抵抗を示さない。かくして、このような両者の反対方向への瞬間的な動作は短時間の間に減衰する。
【００４３】
ここで、アンカー１０２は、大径筒状部２３の内周面とアンカー１０２の外周面との間ではなく、アンカー１０２の貫通孔１２８の内周面とプランジャ１１４Ａの外周面とによって中心位置が保持されている。そして、プランジャ１１４Ａの外周面はアンカー１０２が、単独で軸方向に移動するときのガイドとして機能している。
【００４４】
アンカー１０２の下端面は、プランジャガイド１１３の上端面に対面しているが、ばね１１２が介在していることで両者が接触することはない。
【００４５】
アンカー１０２の外周面と金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３の内周面との間には、サイドギャップ１３０が設けられている。サイドギャップ１３０は、アンカー１０２の軸方向の動きを許容するために、貫通孔１２８の部分においてプランジャ１１４Ａの外周面とアンカー１０２の内周面との間に形成される５乃至１５μｍの微小ギャップより大きな、たとえば０.１ｍｍ程度にしてある。あまり大きくすると磁気抵抗が大きくなるので、このギャップは磁気抵抗との兼ね合いで決定される。
【００４６】
金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３の内周部には、固定コア１０７が圧入される。固定コア１０７の上端部には燃料導入部１０８があり、ノズルパイプ１０１の大径筒状部２３と固定コア１０７との圧入接触位置で溶接接合されている。この溶接接合により金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３の内部と外気との間に形成される燃料漏れ隙間が密閉される。
【００４７】
燃料導入部１０８と固定コア１０７は、中心にプランジャ１１４Ａの頭部１３３の直径よりわずかに大きい直径ＤＣの貫通孔１０７Ｄが設けられている。燃料導入部１０８の貫通孔は、直径ＤＣよりも大きい。
【００４８】
プランジャ１１４Ａの頭部１３３の上端面に形成された座面１２９には、初期荷重設定用のスプリング１１０の下端が当接している。スプリング１１０の他端が固定コア１０７の貫通孔１０７Ｄの内部に圧入される調整子９４で受け止められることで、頭部１３３と調整子９４の間に固定されている。調整子９４の固定位置を調整することで、スプリング１１０がプランジャ１１４Ａを弁座１１９Ａに押付ける初期荷重を調整することができる。
【００４９】
アンカー１０２のストロークの調整は、ノズルパイプ１０１の大径筒状部２３外周に電磁コイル１０５，ヨーク１０３を装着した後、アンカー１０２をノズルパイプ１０１の大径筒状部２３内にセットし、プランジャ１１４Ａをアンカー１０２に挿通した状態で、冶具によりプランジャ１１４Ａを閉弁位置に押下し、電磁コイル１０５へ通電したときの可動子１１４のストロークを検出しながら、固定コア１０７の圧入位置を決定することで可動子１１４のストロークを任意の位置に調整できる。
【００５０】
金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３の外周には、カップ状のヨーク１０３が固定されている。カップ状のヨーク１０３の底部には、中央に貫通孔が設けられており、貫通孔には金属材製のノズルパイプ１０１の大径筒状部２３が挿通している。
【００５１】
カップ状のヨーク１０３によって形成される筒状空間内には、環状若しくは筒状の電磁コイル１０５が配置されている。電磁コイル１０５は、半径方向外側に向かって開口する断面がＵ字状の溝を持つ環状のコイルボビン１０４と、環状の電磁コイル１０５とから構成されている。電磁コイル１０５は、コイルボビン１０４の溝の中に巻きつけられた銅線で形成される。
【００５２】
導体９３Ｃの先端部に形成されたコネクタ９３Ａには、バッテリ電源より電力を供給するプラグが接続され、図示しないコントローラによって通電，非通電が制御される。導体９３Ｃは、電磁コイル１０５に電気的に接続されている。
【００５３】
電磁コイル１０５に通電中は、磁気回路を通る磁束によって磁気吸引ギャップ１３６において可動子１１４のアンカー１０２と固定コア１０７との間に磁気吸引力が発生し、アンカー１０２がスプリング１１０の設定荷重を超える力で吸引されることで上方へ動く。このときアンカー１０２は段付き部１１４Ｃと係合して、プランジャ１１４Ａと一緒に上方へ移動し、アンカー１０２の上端面が固定コア１０７の下端面に衝突するまで移動する。
【００５４】
その結果、プランジャ１１４Ａの先端の弁体１１４Ｂが弁座１１９Ａより離間し、燃料が燃料通路１１８を通り、オリフィスプレート１１６を通り燃焼室内に噴出する。
【００５５】
電磁コイル１０５への通電が断たれると、磁気回路の磁束が消滅し、磁気吸引ギャップ１３６における磁気吸引力も消滅する。この状態では、プランジャ１１４Ａの頭部１３３を反対方向に押す初期荷重設定用のスプリング１１０のばね力がばね１１２の力に打ち勝って可動子１１４全体（アンカー１０２，プランジャ１１４Ａ）に作用する。
【００５６】
その結果、磁気吸引力を失った可動子１１４のアンカー１０２は、スプリング１１０のばね力によって、弁体１１４Ｂが弁座に接触する閉位置に押し戻される。このとき、段付き部１１４Ｃがアンカー１０２の凹所の底面１２３Ａに当接してアンカー１０２をばね１１２の力に打ち勝って、プランジャガイド１１３側へ移動させる。
【００５７】
弁体１１４Ｂが弁座に勢い良く衝突すると、プランジャ１１４Ａはスプリング１１０を圧縮する方向へ跳ね返る。しかし、アンカー１０２はプランジャ１１４Ａとは別体であるため、プランジャ１１４Ａはアンカー１０２から離れてアンカー１０２の動きとは反対方向に動こうとする。このとき、プランジャ１１４Ａの外周とアンカー１０２の内周との間には流体による摩擦が発生し、跳ね返るプランジャ１１４Ａのエネルギが、いまだ慣性力によって反対方向（弁の閉じ方向）に移動しようとしているアンカー１０２の慣性質量によって吸収される。
【００５８】
跳ね返り時には、慣性質量の大きなアンカー１０２がプランジャ１１４Ａから切り離されるので、跳ね返りエネルギ自体も小さくなる。また、プランジャ１１４Ａの跳ね返りエネルギを吸収したアンカー１０２は、自らの慣性力がその分だけ減少するので、ばね１１２を圧縮するエネルギが減少して、ばね１１２の反発力が小さくなり、アンカー１０２自体の跳ね返り現象によってプランジャ１１４Ａが開弁方向に動かされる現象は発生し難くなる。
【００５９】
かくして、プランジャ１１４Ａの跳ね返りは最小限に抑えられ、電磁コイル１０５への通電が断たれた後に弁が開いて、燃料が不作為に噴射される、いわゆる二次噴射現象が抑制される。
【００６０】
次に、図２〜図４を用いて、本実施形態による燃料噴射装置における、燃料の燃料流れおよび噴霧形成について説明する。  
図２は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の先端部の拡大図である。図２（Ａ）は拡大断面であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ−Ａ矢視図である。図３は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置における第１の燃料噴射孔への燃料の流れ込みと燃料噴射孔入口での気液の形状の説明図である。図４は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置における第２の燃料噴射孔への燃料の流れ込みと燃料噴射孔入口での気液の形状の説明図である。なお、図２〜図４において、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００６１】
図２（Ａ）は、弁体１１４Ｂが弁座１１９Ａから微小量リフトした状態を示している。通常リフト量は、２０乃至１００μｍ程度に設定されている。ガイド部材１１５には、ノズルパイプ１０１及びシート部材１１９と接する箇所１１５ａと、ノズルパイプ１０１及びシート部材１１９と隙間を有する箇所１１５ｂがある。燃料は燃料通路１１８に達した後、ガイド部材１１５とノズルパイプ１０１の隙間及びシート部材１１９との隙間を通り、燃料流れ１２０のように弁座１１９Ａに至る。
【００６２】
弁座１１９Ａを通過した燃料は、図２（Ｂ）に示される、オリフィスプレート１１６の燃料流入口１１６Ａに流入し、複数ある燃料通路１１６Ｂａ，１１６Ｂｂ，１１６Ｂｃに分配され、旋回室１１６Ｃａ，１１６Ｃｂ，１１６Ｃｃにて燃料に旋回力が加えられ、燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃより噴射される。
【００６３】
また、燃料流路１１６Ｂｂの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂの中心の距離（オフセット距離）Ｌｏ２は、燃料流路１１６Ｂａの中央と燃料噴射孔１１６Ｄａの中心の距離Ｌｏ１よりも短く設定されている。なお、燃料流路１１６Ｂｃの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｃの中心の距離（オフセット距離）は、燃料流路１１６Ｂｂの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂの中心の距離（オフセット距離）Ｌｏ２と等しく設定されている。一例を挙げると、例えば、燃料通路１１６Ｂａ，１１６Ｂｂ，１１６Ｂｃの幅が０．３５μｍで、旋回室１１６Ｃａ，１１６Ｃｂ，１１６Ｃｃの直径が１．４μｍで、燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃの直径が０．３５μｍの場合、距離Ｌｏ２は、例えば、０．５２５μｍに設定され、距離Ｌｏ１は、例えば、０．３５μｍに設定している。なお、距離Ｌｏ２は、燃料流路の幅よりも大きくなるようにオフセットしている。
【００６４】
本実施形態では、燃料通路１１６Ｂａ，１１６Ｂｂ，１１６Ｂｃ、旋回室１１６Ｃａ，１１６Ｃｂ，１１６Ｃｃ、燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃが一体の部品としてドリルあるいはエンドミル等の切削加工等により形成されている。このように燃料通路１１６Ｂａ，１１６Ｂｂ，１１６Ｂｃ、旋回室１１６Ｃａ，１１６Ｃｂ，１１６Ｃｃ、燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃが一体で形成されることで組立て性が良く、燃料通路と燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃ等の位置ずれを起こさずに加工することが可能になり、高精度に形成し易いものである。
【００６５】
次に、図３を用いて、燃料通路１１６Ｂａ−旋回室１１６Ｃａ−燃料噴射孔１１６Ｄａにおける燃料流れ及び噴霧形成を説明する。図３（Ａ）は、燃料流れを示しており、図３（Ｂ）は、形成される噴霧を示している。なお、燃料通路１１６Ｂｃ−旋回室１１６Ｃｃ−燃料噴射孔１１６Ｄｃにおける燃料流れ及び噴霧形成も同様である。
【００６６】
図３（Ａ）に示すように、燃料通路１１６Ｂａを流れてきた燃料は、旋回室１１６Ｃａを通り燃料噴射孔１１６Ｄａへ燃料流れの経路１６ａのように流入する。このことは、数値流体シミュレーションの結果などから検証できる。この様な流れが起きた場合、燃料噴射孔１１６Ｄａの内部周方向に燃料速度の不均一性が生じ、燃料噴射孔出口１１６Ｅａには燃料流速の速い部分１７ａが生じる。
【００６７】
次に、図３（Ｂ）に示すように、燃料噴射孔出口１１６Ｅａに生じた燃料流速の速い部分１７ａは、旋回方向の速度成分によって噴射孔のほぼ接線方向に噴射されるために燃料噴射孔出口１１６Ｅａから約９０度回転し、噴霧の噴射方向と直交する断面をレーザ装置等で観察すると湾曲形噴霧１８ａの様になる。
【００６８】
この様に、燃料流入速度の速い部分１７ａが燃料噴射孔出口１１６Ｅａから噴射され、湾曲形噴霧１８ａが形成されることにより、湾曲形噴霧１８ａを仮に円形の噴霧として噴射した場合の円形輪郭２０ａの大きさが、湾曲形噴霧１８ａを囲んだ四角２１ａに接する円形輪郭１９ａよりも大きくなり、同一範囲に噴射する場合の旋回力を強くすることができ、旋回力を強くすることが可能となるために微粒化が促進され、ペネトレーションを短くした噴霧にすることができる。
【００６９】
また、図２に示した燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と燃料噴射孔の径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）を変えることで、燃料は燃料噴射孔１１６Ｄａの内部で旋回しているために燃料噴射孔出口１１６Ｅａにおける燃料流速の早い箇所が変わり、噴射された噴霧の到達する周方向位置を制御することができる。よって、所定の周方向位置に微粒化が促進された噴霧を到達させることができる。ここで、噴霧の周方向位置とは、燃料噴射孔１１６Ｄａの軸を中心とした回転方向の位置を意味する。
【００７０】
同様の現象は、燃料流路１１６Ｂｃ、旋回室１１６Ｃｃ、燃料噴射孔１１６Ｄｃで起こる。この結果、燃料噴射孔１１６Ｄｃから噴射された燃料は微粒化が促進され、ペネトレーションが短い噴霧になる。
【００７１】
次に、図４を用いて、燃料通路１１６Ｂｂ−旋回室１１６Ｃｂ−燃料噴射孔１１６Ｄｂにおける燃料流れ及び噴霧形成を説明する。図４（Ａ）は、燃料流れを示しており、図４（Ｂ）は、形成される噴霧を示している。
【００７２】
燃料流路１１６Ｂｂ、旋回室１１６Ｃｂ、燃料噴射孔１１６Ｄｂにおいては、燃料流路１１６Ｂｂの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂの中心の距離（オフセット距離）Ｌｏ２が、燃料流路１１６Ｂａの中央と燃料噴射孔１１６Ｄａの中心の距離Ｌｏ１よりも短いものである。
【００７３】
図４（Ａ）に示すように、燃料通路１１６Ｂｂを流れてきた燃料は、旋回室１１６Ｃｂを通り燃料噴射孔１１６Ｄｂへ燃料流れの経路１６ｂのように流入する。このことは、数値流体シミュレーションの結果などから検証できる。この様な流れが起きた場合、燃料噴射孔１１６Ｄａの内部周方向に燃料速度の不均一性が生じ、燃料噴射孔出口１１６Ｅａには燃料流速の速い部分１７ｂが生じる。
【００７４】
次に、図４（Ｂ）に示すように、燃料噴射孔出口１１６Ｅｂに生じた燃料流速の速い部分１７ｂは、旋回方向の速度成分によって噴射孔のほぼ接線方向に噴射されるために燃料噴射孔出口１１６Ｅｂから約９０度回転し、噴霧の噴射方向と直交する断面をレーザ装置等で観察すると、円形の中実噴霧１８ｂの様になる。
【００７５】
これは、燃料流路１１６Ｂｂの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂの中心の距離（オフセット距離）Ｌｏ２が、燃料流路１１６Ｂａの中央と燃料噴射孔１１６Ｄａの中心の距離Ｌｏ１よりも短いため、旋回室１１６Ｃｂ内の燃料の持つ角運動量が小さくなり、噴霧断層が中実の略円形の形状となる。しかし、燃料は角運動量によって液膜を形成して微粒化する。すなわち、液膜微粒化の形態をとらせることができるため、粗大粒子の発生が抑制され、微粒化性能が損なわれることはないものである。
【００７６】
また、燃料流路１１６Ｂｂの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂの中心の距離（オフセット距離）が燃料流路１１６Ｂａの中央と燃料噴射孔１１６Ｄａの中心の距離に比べて短い（Ｌｏ２＜Ｌｏ１）ので、旋回室１１６Ｃｂ内の燃料の持つ角運動量が小さくなり、燃料噴射孔１１６Ｄｂから噴射された燃料の噴霧角が狭くなる。そのため、接線方向に対して軸方向の速度成分が大きくなるために、燃料噴射孔１１６Ｄｂに対して燃料が中央に密集して噴射される。
【００７７】
広角に噴射された噴霧は、より多くの空気を巻き込んで接触することになるため、燃料噴射孔から噴射された燃料速度の減衰し易くなりペネトレーションが短くなる。しかし、図４（Ｂ）のように、燃料噴射孔１１６Ｄｂから噴射された燃料の中央の密集度が増した噴霧の場合には、巻き込む雰囲気空気が少なくなり、雰囲気空気に奪われる運動エネルギが小さくなるために燃料噴射孔１１６Ｄｂから噴射された後の噴霧速度の減衰し難くなり、ペネトレーションが長くなる。
【００７８】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成及び燃料噴霧形状について説明する。  
図５は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成を示す縦断面図である。図６は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の燃料噴霧形状の説明図である。図６は、図５のＢ−Ｂ矢視図である。
【００７９】
図５に示すように、内燃機関２は、外部から空気を取り込む経路となる吸気管５６と吸気の開閉弁となる吸気弁５７と、燃料噴射装置１が噴霧１８ａ，１８ｂ，１８ｃを燃焼室５２に直接噴射して混合気の形成と燃焼を行う燃焼室５２と、燃焼室５２の混合気を圧縮するシリンダ５３と、圧縮された混合気に点火する点火プラグ５４と、燃焼された排気ガスが排気管５９に排出されるための開閉弁となる排気弁５８とから構成される。
【００８０】
なお、図６に示すように、吸気弁は、２個の吸気弁５７Ａ，５７Ｂからなる。従って、図５の吸気管５６も、２個備えられている。また、排気弁５８も２個備えられている。燃料噴射装置１は、図６から理解されるように、２個の吸気弁５７Ａ，５７Ｂの間の位置であって、燃焼室５２の内部に直接燃料を噴射できる位置に配置されている。
【００８１】
図５に示すように、図２及び図４に示した燃料噴射孔１１６Ｄｂより噴射される噴霧１８ｂは、燃焼室５２の内部の上方に吸気弁５７との干渉を避けるように噴射されて、第１の噴霧群を形成する。図２及び図３に示した燃料噴射孔１１６Ｄａより噴射される噴霧１８ａ、燃料噴射孔１１６Ｄｃより噴射される噴霧１８ｃは、燃焼室５２の内部の下方に湾曲状に噴射されて第２の噴霧群を形成する。
【００８２】
この様に燃料を噴射することにより、燃焼室５２の上方へ噴射した第１の噴霧群は、旋回力が弱く角運動量が少ないため、噴霧角の小さな断面形状となるため、吸気弁５７との干渉を避けることができ、吸気弁５７への付着が低減される。
【００８３】
また、燃焼室５２の内部の下方に湾曲状に噴射される第２の噴霧群は、湾曲形噴霧を仮に円形にした場合の円形輪郭２０ａの大きさが、湾曲形噴霧を囲んだ四角２１ａに接する円形輪郭１９ａよりも大きくなり、旋回を強くすることができるため、旋回力を強くして噴射することとなるので微粒化が促進される。かつ、ペネトレーションを短くすることができ、燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と燃料噴射孔の径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）により噴霧の到達する周方向位置を制御することが可能なため、ピストンや燃焼室の壁面に付着する燃料が低減される。これと、同時に微粒化が促進された噴霧を燃焼室５２内に高分散に噴射することが可能になる。
【００８４】
第２の燃料噴霧群により、筒内に燃料を高分散に噴射することが可能になり、すすの発生を低減して、出力を向上することができる。
【００８５】
また、第１の燃料噴霧群により、吸気弁を避けた噴霧と微粒化されかつペネトレーションが短い噴霧により、吸気弁、ピストンや壁面に付着する燃料が低減され、有害排出ガス（ＨＣ）を低減できる。
【００８６】
なお、以上の説明では、燃焼室の内部の下方に噴霧する２本の湾曲形噴霧１８ａ、１８ｃは同一形状としたが、左右非対称であってもよいものであり、噴霧の微粒化を促進すると共に、吸気弁や筒内壁面に燃料を付着させること無く排気を低減することが可能となり、かつ筒内に高分散に燃料を噴射することで内燃機関の高出力化を達成できるという効果を損なうものではない。
【００８７】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関からの有害排出ガスＨＣの低減を図ることができると同時に、すすの発生を低減しながら、内燃機関の出力を向上することができる。
【００８８】
次に、図７〜図９を用いて、本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による燃料噴射装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態による燃料噴射装置の先端部の断面形状も、図２（Ａ）と同様である。
【００８９】
最初に、図７を用いて、本実施形態による燃料噴射装置の先端の燃料通路及び燃料噴射孔の構成について説明する。  
図７は、本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置の先端の燃料通路及び燃料噴射孔の構成を示す平面図である。
【００９０】
本実施形態の燃料噴射装置は、図１〜図７にて説明した第１の実施形態における図２のオリフィスプレート１１６の燃料通路及び噴射孔形状をオリフィスプレート１１６Ｘのように変更したものであり、燃料噴射装置自体の構造駆動方法等に変更はないものである。
【００９１】
本実施形態のオリフィスプレート１１６Ｘにおいて、燃料通路１１６Ｂａ，１１６Ｂｃ、旋回室１１６Ｃａ，１１６Ｃｃ、燃料噴射孔１１６Ｄａ，１１６Ｄｃは、図２（Ｂ）に示したものと同様である。しかし、図２（Ｂ）における燃料通路１１６Ｂｂ、旋回室１１６Ｃｂ、燃料噴射孔１１６Ｄｂに代えて、燃料流入口１１６Ａから燃料が流れ込む燃料通路１１６Ｂｂ１，１１６Ｂｂ２、流れ込んだ燃料が旋回する旋回室１１６Ｃｂ１、Ｃｂ２、及び燃料が噴射される燃料噴射孔１１６Ｄｂ１、１１６Ｄｂ２を有している。そして、燃料噴射孔１１６Ｄｂ１と燃料噴射孔１１６Ｄｂ２の中心間距離が、燃料噴射孔１１６Ｄａと燃料噴射孔１１６Ｄｃの中心間距離よりも近接するように燃料流路部が形成されている。
【００９２】
また、燃料流路１１６Ｂａの中央と燃料噴射孔１１６Ｄａの中心の距離（オフセット距離）及び燃料流路１１６Ｂｃの中央と燃料噴射孔１１６Ｄｃの中心の距離（オフセット距離）は、図２（Ｂ）と同様に、Ｌｏ１としたとき、燃料流路１１６Ｂｂ１の中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂ１の中心の距離（オフセット距離）及び燃料流路１１６Ｂｂ２の中央と燃料噴射孔１１６Ｄｂ２の中心の距離（オフセット距離）も、同じくＬｏ１としている。
【００９３】
燃料通路１１６Ｂｂ１を流れた燃料は、旋回室１１６Ｃｂ１で旋回し、燃料噴射孔１１６Ｄｂ１に流入する。図３を用いて説明した作用効果と同様に、燃料噴射孔出口では燃料噴射孔１１６Ｄａの周方向の燃料流速に不均一性が生じ、燃料噴射孔出口からは湾曲した噴霧が噴射される。燃料通路１１６Ｂｂ２を流れる燃料は、燃料通路１１６Ｂａ２を流れる場合と同様に、旋回室１１６Ｃｂ２で旋回し、燃料噴射孔１１６Ｄｂ２に流入し噴射される。
【００９４】
次に、図８を用いて、本実施形態による燃料噴射装置によって噴射される燃料噴霧の形状について説明する。  
図８は、本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置によって噴射される燃料噴霧の形状の説明図である。
【００９５】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、燃料噴射孔１１６Ｄｂ１及び１１６Ｄｂ２より噴射された噴霧を、燃料噴射装置の弁体の軸と直交する断面において噴霧を該燃料噴射装置の側より眺めた燃料噴射孔近傍の図である。図８（ｃ）は上記噴霧を軸方向から眺めた図である。
【００９６】
図７の燃料噴射孔１１６Ｄｂ１からは、図８（Ａ）に示す噴霧１８ｂ１が噴射され、図７の燃料噴射孔１１６Ｄｂ２からは、図８（Ａ）に示す噴霧１８ｂ２が噴射される。各々の噴霧１８ｂ１，１８ｂ２は、それぞれ旋回室１１６Ｃｂ１，１１６Ｃｂ２内の燃料の持つ角運動量によって液膜を形成して微粒化している。燃料噴射孔１１６Ｄｂ１と１１６Ｄｂ２は近接して配置されているため、噴霧１８ｂ１と１８ｂ２が噴霧衝突部１５７ａにて衝突する。噴霧衝突部１５７ａでは、既に分裂して微粒化された噴霧が衝突して噴霧の密集度が増し、噴霧の衝突によって各燃料噴射装置弁体に対する噴霧の軸方向速度ベクトルが合成されることにより、噴霧の直進力が増加する。この効果により、噴霧１８ｂ１，１８ｂ２の衝突していない部分が、密集度が高く直進力の強い噴霧衝突部１５７ａに誘引され、結果として中実噴霧１５９ａになる。また、噴霧を軸方向から眺めた場合、噴霧の衝突部１５７が形成されると共に、噴霧１５９が噴射される。噴霧衝突部１５７ａでは、直進力が強くなるために、噴霧１５９の噴霧到達距離（ペネトレーション）Ｐは、衝突させずに噴射した場合の噴霧１５８のペネトレーションＰ’よりも長くなる。ここで、既に微粒化された噴霧が衝突するので、噴霧衝突部１５７ａの微粒化性能は衝突する前の状態に維持される。このように微粒化後に衝突が起こる現象は、燃料噴射孔近傍を拡大して噴霧の液膜からの分裂過程を撮影した観察結果などによって検証できる。
【００９７】
以上のように、２つの湾曲形状の微細噴霧を衝突させることで、噴霧の微粒化性能を維持したままペネトレーションを長くすることが可能になり、噴霧形成の自由度が増す。
【００９８】
次に、図９を用いて、本実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成及び燃料噴霧形状について説明する。  
図９は、本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成を示す縦断面図である。なお、図５と同一符号は、同一部分を示している。
【００９９】
本実施形態では、燃料噴射装置１から燃焼室上方に噴射される噴霧１５９が、衝突しない単独の噴霧１５８の微粒化性能を維持しながら、噴霧１５８よりもペネトレーションを長くできることを利用し、排気弁５８の近くの領域６０に向けて噴射されている。
【０１００】
排気弁近くの領域６０は、燃焼後高温になった排気が通るため、燃焼室５２内で高温になりやすい領域である。領域６０に噴霧１５９を到達させられるため、燃料の気化により領域６０は冷却される。燃料による冷却効果により、排気弁近くの領域６０の温度の過上昇を抑止して、筒内で火炎が伝播することで未着火部の圧力が上昇して未燃混合気の温度が上昇し、火炎の伝播が完了する前に着火してしまう異常燃焼（ノッキング）を抑制することができる。この結果、内燃機関の設計段階において、圧縮率を向上した設計をすることができ、出力を向上し、燃費を低減することができるようになる。小型軽量のエンジンで大出力を得易くなる。
【０１０１】
また、過給機を用いて圧縮した空気を多量に吸入する過給機付き内燃機関の場合には、過給しない場合よりも大量の圧縮して高温になっている空気を送り込み、燃焼させる燃料と空気の量が増えることで発生する熱量が増えてエンジン温度が高くなりやすいが、本実施形態の燃料噴射装置を用いると、燃焼室５２内で高温になりやすい排気弁の近くの領域６０に衝突しない単独の噴霧１５８の微粒化性能を維持しながら噴霧１５８よりもペネトレーションが長い噴霧１５９を到達させられるため、噴霧された燃料の気化により上記領域は冷却される。また、燃焼室内でより多くの燃料と空気を混合させ燃焼により発生する熱量が多くなる場合にも、筒内を冷却する効果があるために、未燃混合気の温度が上昇して火炎が伝播する前に着火してしまう異常燃焼を防ぐことが可能になり、過給圧を上げても内燃機関を運転することが可能になり、内燃機関の高出力化をし易い。
【０１０２】
なお、本実施形態においても、衝突させる噴霧の向きは、第１の実施形態と同様に、燃料噴射孔の長さ（Ｌ）と燃料噴射孔の径（Ｄ）の比（Ｌ／Ｄ）によって変更が可能である。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関からの有害排出ガスＨＣの低減を図ることができると同時に、すすの発生を低減しながら、内燃機関の出力を向上することができる。また、圧縮比を上げることができるようになるのでより出力を向上し、燃費を低減することができるようになる。
【０１０４】
次に、図１０を用いて、本発明の第３の実施形態による燃料噴射装置の構成及び動作について説明する。なお、本実施形態による燃料噴射装置の全体構成は、図１に示したものと同様である。
【０１０５】
図１０は、本発明の第３の実施形態による燃料噴射装置の部の拡大図である。図１０（Ａ）は拡大断面であり、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＣ−Ｃ矢視図であり、図１０（Ｃ）は図１０（Ａ）のＥ−Ｅ矢視図である。
【０１０６】
本実施形態のオリフィスプレートは、図２のオリフィスプレート１１６を、第１のプレートである燃料流路形成部１１６Ｙと、第２のプレートである燃料噴孔形成部１１６Ｚに分割した物であり、燃料噴射装置自体の構造及び駆動方法等に変更は無いものである。
【０１０７】
燃料シート部材１１９の下流に、燃料流入口１１６Ａ，燃料通路１１６Ｂ，旋回室１１６Ｃ及びピン貫通孔１６８により構成される燃料通路形成部１１６Ｙと、その更に下流に燃料噴射孔１１６Ｄ及びピン貫通孔１６８により構成される燃料噴射孔形成部１１６Ｚが配設されている。
【０１０８】
燃料通路形成部１１６Ｙと燃料噴射孔形成部１１６Ｚは、それぞれのピン貫通孔１６８に通されるピン１６７によって位置決めされる。
【０１０９】
この様にピン１６７を用いた構成にすることによって、燃料シート部材１１９の下流から燃料が噴射されるまでの燃料の経路となる、燃料流入口１１６Ａ、燃料通路１１６Ｂ，旋回室１１６Ｃ及び燃料噴射孔１１６Ｄを同一部品ではなく、燃料流入口１１６Ａ、燃料通路１１６Ｂ，旋回室１１６Ｃより構成される燃料通路形成部１１６Ｙと、燃料噴射孔１１６Ｄより構成される燃料噴射孔形成部１１６Ｚを分割して製作することが可能になる。それにより、複雑な加工を必要とする燃料通路形成部１１６Ｙをパンチ成形により製作することが可能になる。
【０１１０】
パンチ成形に代表される塑性加工による加工では、型を作ることで精度良く部品を大量生産することができる。また、流体通路の形成のための複雑な加工を要しないので、短時間で加工を完了することができるので、低コスト化を達成できる。
【０１１１】
以上説明したように、本実施形態によれば、内燃機関からの有害排出ガスＨＣの低減を図ることができると同時に、すすの発生を低減しながら、内燃機関の出力を向上することができる。また、低コスト化できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の先端部の拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置における第１の燃料噴射孔への燃料の流れ込みと燃料噴射孔入口での気液の形状の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置における第２の燃料噴射孔への燃料の流れ込みと燃料噴射孔入口での気液の形状の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第１の実施形態による燃料噴射装置の燃料噴霧形状の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置の先端の燃料通路及び燃料噴射孔の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置によって噴射される燃料噴霧の形状の説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態による燃料噴射装置を搭載した内燃機関の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態による燃料噴射装置の部の拡大図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１…燃料噴射装置
２…内燃機関
１８ａ…湾曲形噴霧
１９ａ…湾曲噴霧を囲む四角に接する円形輪郭
２０ａ…湾曲形円形とした場合の円形輪郭
２１ａ…湾曲噴霧を囲む四角
５２…燃焼室
５３…シリンダ
５４…点火プラグ
５６…吸気管
５７…吸気弁
５８…排気弁
５９…排気管
９４…調整子
１０１…ノズルパイプ
１０２…アンカー
１０５…電磁コイル
１０７…コア
１１０…スプリング
１１２…バネ
１１３…ロッドガイド
１１４…弁体
１１５…ガイド部材
１１６…オリフィスプレート
１１６Ａ…燃料流入口
１１６Ｂａ，１１６Ｂｂ，１１６Ｂｃ…燃料通路
１１６Ｃａ，１１６Ｃｂ，１１６Ｃｃ…旋回室
１１６Ｄａ，１１６Ｄｂ，１１６Ｄｃ…燃料噴射孔
１１９…シート部材
【図１】
2008280981.tif 000003
【図２】
2008280981.tif 000004
【図３】
2008280981.tif 000005
【図４】
2008280981.tif 000006
【図５】
2008280981.tif 000007
【図６】
2008280981.tif 000008
【図７】
2008280981.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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