(57)【要約】【課題】ピストン冠面を介する燃料輸送を行うことなく、燃料噴射弁の取り付け回転角あるいは点火プラグの取付位置などにばらつきがあっても、点火プラグの電極近傍の狭い空間に、着火のための適度な濃度の成層混合気塊を確実に形成し、着火性を向上できる内燃機関の燃料噴射弁（先端面の複数の噴孔を有するもの）を提供する。【解決手段】燃焼室の側部に配置され、先端面の複数の噴孔より燃焼室内に燃料を噴射する筒内直噴式内燃機関の燃料噴射弁７において、前記複数の噴孔を、点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔Ａ１，Ａ２と、点火プラグの電極近傍より下方に噴霧を形成する噴孔Ａ３，Ａ４と、で構成し、点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔Ａ１，Ａ２は、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室の側部に配置され、先端面の複数の噴孔より燃焼室内に燃料を噴射する筒内直噴式内燃機関の燃料噴射弁であって、
前記複数の噴孔を、
点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔と、
該点火プラグの電極近傍より下方に噴霧を形成する噴孔と、で構成し、
前記点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧を形成するように構成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
前記点火プラグの電極近傍に形成される噴霧は、シリンダ軸と直交する方向に広がる噴霧を含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記シリンダ軸と直交する方向に広がる噴霧は、上側に凸の円弧状に広がる噴霧であることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記点火プラグの電極近傍に形成される噴霧は、シリンダ軸と平行な方向に広がる噴霧を含むことを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、スリット状に形成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、真円状の噴孔を一列に並べて構成されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項７】
前記点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、上流側から下流側に開口面積が徐々に拡大するように形成されることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室の側部に配置され、先端面の複数の噴孔より燃焼室内に燃料を噴射する直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁（マルチホールインジェクタ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の燃料噴射弁は、軸心が点火プラグの電極近傍を指向する電極側噴孔と、軸心がピストンを指向するピストン側噴孔とを備え、これにより、電極側噴孔からの燃料噴射によって、成層燃焼時に点火プラグの電極付近に混合気を集めて着火性向上を図り、ピストン側噴孔からの燃料噴射によって、噴霧を燃焼室内に均等に行き渡らせ、均質燃焼の性能向上を図っている。
【特許文献１】特開２００５−９８１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の電極側噴孔は、成層燃焼時に、円錐状の燃料噴霧を小さい噴霧角で噴射すると共に、燃料噴射弁の軸上に設けられていない。このため、燃料噴射弁の取り付け回転角（軸回りの取付角）あるいは点火プラグの取付位置（燃焼室への突き出し量）のばらつきによって、点火プラグの電極近傍の狭い空間に着火のための適度な濃度の成層混合気塊を形成できず、着火性が悪化することがあるという問題点があった。
【０００４】
点火プラグの電極近傍に安定して成層混合気塊を形成するために、特殊形状のピストン冠面を介して燃料を点火プラグの電極付近へ輸送する手段では、複雑な冠面形状によって、Ｓ／Ｖ比が劣化すると共にピストン冠面への燃料付着量が増え、ＨＣ排出量が増加し、燃費性能が悪化する。
本発明は、以上のような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ピストン冠面を介する燃料輸送を行うことなく、燃料噴射弁の取り付け回転角あるいは点火プラグの取付位置などにばらつきがあっても、点火プラグの電極近傍の狭い空間に、着火のための適度な濃度の成層混合気塊を確実に形成し、着火性を向上できる内燃機関の燃料噴射弁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】
【０００５】
このため本発明は、燃焼室の側部に配置され、先端面の複数の噴孔より燃焼室内に燃料を噴射する筒内直噴式内燃機関の燃料噴射弁において、前記複数の噴孔を、点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔と、該点火プラグの電極近傍より下方に噴霧を形成する噴孔と、で構成し、前記点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧を形成するように構成した。
【発明の効果】
【０００６】
以上の構成によって、点火プラグの電極近傍に噴霧を形成する噴孔は、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧を形成するため、燃料噴射弁の取り付け回転角または点火プラグの取付位置にばらつきがあっても、点火プラグの電極近傍の狭い空間に、着火のための適度な濃度の成層混合気塊を確実に形成でき、着火性が向上する。
したがって、複雑形状のピストン冠面を介する点火プラグの電極近傍への燃料輸送を行うことなく、点火プラグの電極近傍に、着火のための適度な濃度の成層混合気を確実に形成できる。これにより、ピストン冠面の形状をフラットにでき、Ｓ／Ｖ比の劣化およびピストン冠面への燃料付着を回避でき、ＨＣ排出量が低減され、燃費性能が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１実施形態を示す燃焼室の正面図、図２は燃料噴射弁の先端面の噴孔配置図である。
筒内直噴式のエンジン１の燃焼室３の上面中央部に、点火プラグ５が配置されている。燃焼室３の側部（吸気側の側部）には、燃焼室３内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁７が斜め下向きに配置されている。
【０００８】
燃料噴射弁７の半球面状の先端面には、図２に示すように、複数の噴孔が形成されている。
先端面の複数の噴孔は、４つのグループ（列）に分けられている。すなわち、上側から、１つの噴孔からなる第１列の噴孔Ａ１と、１つの噴孔からなる第２列の噴孔Ａ２と、２つの噴孔からなる第３列の噴孔Ａ３、Ａ３と、２つの噴孔からなる第４列の噴孔Ａ４、Ａ４とから構成されている。
【０００９】
第１列の噴孔Ａ１は、図１に示すように、点火プラグ５の電極５ａ近傍に噴霧Ｆ１を形成する。ここで、噴孔Ａ１は、シリンダ軸と直交する方向（図示横方向）に細長く延びたスリット状に形成されているため（図２）、噴霧Ｆ１は、シリンダ軸と直交する方向に広がり、噴霧軸と直交する断面が、シリンダ軸と直交する方向に長い細長状に形成される。
第２列の噴孔Ａ２は、図１に示すように、噴霧Ｆ１より下側で、点火プラグ５の電極５ａ近傍に噴霧Ｆ２を形成する。ここで、噴孔Ａ２は、噴孔Ａ１の長手方向に対して直交する方向（図示縦方向）に細長く延びたスリット状に形成されているため（図２）、噴霧Ｆ２は、シリンダ軸と平行な方向に広がり、噴霧軸と直交する断面が、シリンダ軸と平行な方向に長い細長状に形成される。
【００１０】
第３列の噴孔Ａ３、Ａ３は、図１に示すように、点火プラグ５の電極５ａ近傍より下方位置で、第２列の噴孔の噴霧Ｆ２、Ｆ２より更に下側に、噴霧Ｆ３、Ｆ３を形成する。ここで、２つの噴孔Ａ３、Ａ３は、シリンダ軸と直交する方向に間隔をあけて丸孔状に設けられ（図２）、これにより、噴霧Ｆ３、Ｆ３は、円錐状に形成され、噴霧軸と直交する断面は円形状となる。
【００１１】
第４列の噴孔Ａ４、Ａ４は、図１に示すように、点火プラグ５の電極５ａ近傍より下方位置で、かつ第３列の噴孔の噴霧Ｆ３、Ｆ３より更に下側に、噴霧Ｆ４、Ｆ４を形成する。ここで、２つの噴孔Ａ４、Ａ４は、シリンダ軸と直交する方向に間隔（噴孔Ａ３、Ａ３の間隔より大きな間隔）をあけて丸孔状に設けられ（図２）、これにより、噴霧Ｆ４、Ｆ４は、円錐状に形成され、噴霧軸と直交する断面は円形状となる。
【００１２】
また、第３列の２つの噴孔Ａ３、Ａ３の各噴霧軸および第４列の２つの噴孔Ａ４、Ａ４の各噴霧軸は、燃焼室３上方から見て、燃料噴射弁７の先端面と点火プラグ５の電極５ａとを結ぶ線に対し対称に配置し、また、噴孔Ａ４、Ａ４間の距離は、噴孔Ａ３、Ａ３間の距離より大きく、噴孔Ａ４、Ａ４からの各噴霧軸のなす角度は、噴孔Ａ３、Ａ３からの各噴霧軸のなす角度より大きくする。
【００１３】
これにより、各噴霧を燃焼室３内に均等に行き渡らせることができ、特に、均質燃焼時に良好な均質混合気が生成されて燃焼性を高めることができる。
図３（ａ）は、図２のＡ−Ａ線断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の矢視Ｂ−Ｂの図、図３（ｃ）は図３（ａ）の矢視Ｃ−Ｃの図である。
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１列の噴孔Ａ１は、上流端部７ａから下流端部７ｂへ向けて、開口面積（スリットの上下幅）が徐々に拡大している。
【００１４】
ここで、上流端部７ａの開口面積は、通常の真円ストレートな噴孔で形成した場合と同等の開口面積とし、下流端部７ｂのスリットの上下幅は、上記通常の真円ストレートな噴孔で形成した場合の噴孔径と同等の大きさとする。
同様に、第２列の噴孔Ａ２も、図示はしないが、上流端部から下流端部へ向けて、開口面積が徐々に拡大している。
【００１５】
本実施形態によれば、圧縮上死点近傍にて燃料噴射（圧縮行程噴射又は膨張行程噴射）を行うことにより、点火プラグ５の電極５ａ近傍に形成される噴霧Ｆ１は、噴霧軸と直交する断面が、シリンダ軸と直交する方向に長い細長状に形成される。
また、点火プラグ５の電極５ａ近傍に形成される噴霧Ｆ２は、噴霧軸と直交する断面が、シリンダ軸と平行な方向に長い細長状に形成される。
【００１６】
したがって、図４に示すように、燃料噴射弁７の取り付け回転角のばらつき（図示Ａ，Ｂ）や、点火プラグ５の燃焼室３への突き出し量のばらつき（図示Ｃ）があっても、点火プラグ５の電極５ａ近傍の狭い空間に、着火のための適度な濃度の成層混合気塊を確実に形成でき、着火性が向上し、燃焼性が安定する。
また、第１列の噴孔Ａ１（および第２列の噴孔Ａ２）について、上流端部７ａの開口面積を、通常の真円ストレートな噴孔で形成した場合と同等の開口面積としたことにより、噴孔Ａ１（Ａ２）からの燃料噴射量の増大を抑制し、点火プラグ５の電極５ａ近傍への過度な燃料噴霧の集中を回避しつつ、第３列の噴孔Ａ３、Ａ３および第４列の噴孔Ａ４、Ａ４からの燃料噴射量を確保して、噴霧を燃焼室３内に均等に行き渡らせ、均質燃焼の性能を確保することができる。
【００１７】
一方、噴孔Ａ１（Ａ２）の下流端部７ｂのスリットの上下幅は、上記通常の真円ストレートな噴孔で形成した場合の噴孔径と同等の大きさとすることで、形成される噴霧の厚さを同等として点火プラグ５の燃焼室３への突き出し量（燃料噴射弁７の取り付け回転角）のばらつきによる影響が増大することを抑制できる。
また、このように、点火プラグ５の電極５ａ近傍に形成される噴霧が細長く広げられることで、局所的な円錐状噴霧とした場合と比較し、燃焼性がより安定することも確認された。
【００１８】
以上のようにして、成層燃焼における着火性向上と、均質燃焼の性能の確保を両立できる。
さらに、複雑形状のピストン冠面を介する点火プラグの電極５ａ近傍への燃料輸送を行うことなく、点火プラグ５の電極５ａ近傍に、着火のための適度な濃度の成層混合気を確実に形成できる。これにより、ピストン冠面の形状をフラットにでき、Ｓ／Ｖ比の劣化およびピストン冠面への燃料付着を回避でき、ＨＣ排出量が低減され、燃費性能が向上する。
【００１９】
次に、図５に示す本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁の第２実施形態では、前記第１実施形態の第１列の噴孔Ａ１および第２列の噴孔Ａ２を、スリット状に形成するのに代えて、複数の真円状の噴孔を一列に並べて構成している。
これにより、第１列の各噴孔Ａ１からの噴霧が互いに繋がって、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧塊が形成されると共に、第２列の各噴孔Ａ２からの噴霧も互いに繋がって、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧塊が形成される。
【００２０】
なお、前記第１実施形態と同様の趣旨で、第１列の各噴孔Ａ１および第２列の各噴孔Ａ２は、上流端部において下流端部よりも開口面積を絞るように形成してもよい。
さらに、図６，７に示す本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁の第３実施形態では、スリット状の第１列の噴孔Ａ１を、燃焼室３の上側に凸の円弧状に形成することで（図６）、噴霧Ｆ１を、燃焼室３の上側に凸の円弧状に広がるように形成している（図７）。
【００２１】
これにより、噴霧Ｆ１は、燃焼室３のシリンダ軸方向と直交する方向のみならず、シリンダ軸方向と平行な方向にも広がるように形成され、噴霧Ｆ１に、燃料噴射弁７の取り付け回転角のばらつきだけでなく、点火プラグ５の燃焼室３への突き出し量のばらつきに対しても、点火プラグ５の電極５ａ近傍における噴霧の形成を確保することができる。
また、前記第３実施形態の変形例として、図８に示す本発明に係る第４実施形態のように、第１列の噴孔Ａ１および第２列の噴孔Ａ２を、スリット状に形成するのに代えて、複数の真円状の噴孔を一列に並べて構成し、各噴孔列ごとの噴霧の繋がりによって、噴霧軸と直交する断面が細長状の噴霧塊を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す燃焼室の正面図
【図２】図１に係る燃料噴射弁の先端面の噴孔配置図
【図３】図２に係る第１列の噴孔の詳細図
【図４】本発明の第１実施形態に係る点火プラグの電極近傍に形成される噴霧の噴霧軸と直交する断面図
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁の先端面の噴孔配置図
【図６】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁の先端面の噴孔配置図
【図７】本発明の第３実施形態を示す燃焼室の正面図
【図８】本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁の先端面の噴孔配置図
【符号の説明】
【００２３】
１          エンジン
３          燃焼室
５          点火プラグ
５ａ        電極
７          燃料噴射弁
Ａ１〜Ａ４  第１列〜第４列の噴孔
Ｆ１〜Ｆ４  第１列〜第４列の噴孔の噴霧
【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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【図７】
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【図８】
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