(57)【要約】【課題】噴射孔２３からの噴流を互いに衝突させて噴霧２４の微粒化を図るとともに、偏平タイプあるいはホロコーンタイプその他自由度の高い各種の噴霧パターンを得て、点火プラグによる着火性ないし点火性に優れ、燃費の向上および排気ガスの低減を図ることができる電磁式燃料噴射弁を提供すること。【解決手段】一対の噴射孔２３による偏平形状の噴霧２４を噴霧ユニット３１とし、噴霧ユニット３１を複数個組み合わせることにより任意の形状の噴霧群３２Ａを形成可能とすることに着目したもので、一対の噴射孔２３から噴射する燃料を衝突させて形成した偏平形状の噴霧２４を噴霧ユニット３１とし、噴霧ユニット３１を形成可能な噴射孔２３の対を複数個設けるとともに、噴霧ユニット３１を複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群３２Ａを形成可能とすることを特徴とする。【選択図】　　　　図４
2004132225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁コイルと、
それぞれの噴射燃料による噴流が互いに衝突するようにした少なくとも一対の噴射孔を形成したノズルボディと、
このノズルボディのシート部にシートするとともに、前記電磁コイルの励磁により前記噴射孔を開閉可能なニードルバルブと、を有し、
前記噴射孔から噴射された燃料による前記噴流を互いに衝突させて噴射するようにした電磁式燃料噴射弁であって、
前記一対の噴射孔から噴射する偏平形状の噴霧を噴霧ユニットとし、この噴霧ユニットを形成可能な前記噴射孔の対を複数個設けるとともに、
この噴霧ユニットを複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群を形成可能とすることを特徴とする電磁式燃料噴射弁。
【請求項２】
前記噴霧ユニットにより、放射状の噴霧群を形成可能とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項３】
前記噴霧ユニットにより、列状の噴霧群を形成可能とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴霧ユニットにより、鈎の手状の噴霧群を形成可能とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項５】
前記噴霧ユニットは、これを互いに非連続状態とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項６】
前記噴霧ユニットは、これを互いに連続状態とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項７】
前記噴霧ユニットにより、前記噴霧群の密度を任意の分布に形成可能とすることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項８】
前記噴霧群のうちの前記噴霧ユニットの噴射方向をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項９】
前記噴霧群のうちの前記噴霧ユニットのペネトレーションをそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【請求項１０】
前記噴霧ユニットに、衝突によらない噴霧を組み合わせることを特徴とする請求項１記載の電磁式燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電磁式燃料噴射弁にかかるもので、とくに燃焼室内にガソリンその他の燃料を直接噴射する方式の筒内燃料直接噴射用の電磁式燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内燃料直接噴射用の電磁式燃料噴射弁における噴霧形態は、渦状ないしは傾斜した溝による燃料のスワール流れを用いたコーン形状（ホロコーン形状、中空円錐状）のものがあるが、燃料の微粒化あるいは空気との混合状態を向上させることには限界があるとともに、着火性についても改善の余地がある。
図２２ないし図２４にもとづき、従来の電磁式燃料噴射弁１について概説する。
図２２は、従来の電磁式燃料噴射弁１およびシリンダー２の概略断面図であって、シリンダー２内の燃焼室３に電磁式燃料噴射弁１が臨んでいる。シリンダー２においてピストン４が上下往復動する。
電磁式燃料噴射弁１から噴射される従来のホロコーン形状の噴霧５は、ピストン４による上昇にともなって燃焼室３内の空気流により点火プラグ６の近傍に誘導され、着火に至る。
したがって、着火特性が、燃焼室３の形状、ならびにピストン４およびそのキャビティ７の形状や容積、さらには点火プラグ６と電磁式燃料噴射弁１との相対位置関係など多くの要素により決められるため、エンジンの設計が複雑となるという問題がある。また、燃料がピストン４（キャビティ７）および燃焼室３の内壁面に付着するために燃費がかかるとともに排気ガスを低減することが困難であるなど、他の問題を解消する必要があり、さらにコストがかかるという問題がある。
【０００３】
そこで、たとえば、特許文献１、２、３、４などのように、高圧燃料を少なくとも一対の噴射孔から噴射した後に互いに衝突させ、噴霧形状を変更したり、あるいは偏平形状の噴霧として噴射することにより、燃料の微粒化を図るとともに燃焼室３内での空気との混合状態を改善しようとするものがある。
【０００４】
図２３は、基本的には特許文献１などによる電磁式燃料噴射弁１０の要部縦断面図であって、電磁式燃料噴射弁１０は、電磁コイル１１と、リターンスプリング１２と、アーマチュア１３と、ノズルボディ１４と、バルブシート１５と、ニードルバルブ１６と、ニードルガイド１７と、オリフィスプレート１８と、を有する。
ノズルボディ１４の先端部にバルブシート１５を溶接（溶接部１９）し、バルブシート１５の中央凹部にオリフィスプレート１８を溶接（溶接部２０）してある。
【０００５】
バルブシート１５には、ニードルバルブ１６のシート部２１を形成し、その上流側に燃料溜まり室２２を形成するとともに、その下流側に位置しているオリフィスプレート１８に一対の互いに対向する噴射孔２３を形成してある。
【０００６】
一対の噴射孔２３が、所定の傾斜角度（ニードルバルブ１６の軸線１６Ｃに対する傾斜角度、ないし衝突角θ）および相対間隔（ピッチＰ）をもって燃焼室３にのぞいている。
オリフィスプレート１８は、その縦断面が矩形状の円板材料で、加工性が良好な、たとえばＳＵＳ３０４などを採用している。
【０００７】
こうした構成の電磁式燃料噴射弁１０において、電磁コイル１１の励磁によってリターンスプリング１２の付勢力に抗してアーマチュア１３を駆動し、このアーマチュア１３に一体的に駆動するニードルバルブ１６がシート部２１からリフトし、高圧燃料を噴射孔２３を介して燃焼室３に噴射する。
【０００８】
一対の噴射孔２３から噴射するそれぞれの噴射燃料の噴流が燃焼室３内において互いに衝突することにより偏平形状の噴霧２４（ファンスプレイ）を形成する。
具体的には、一対の噴射孔２３からの一対の高圧噴流が、その衝突部分から、これらを含む平面に直角な方向に広がる。すなわち、噴流の衝突方向の正面側は広く、かつ側面側は狭くなるような、およそ小判型形状ないし偏平形状に均一に広がって、上記高圧噴流の衝突により燃料の微粒化が実現するとともに、燃焼室３内の空気との混合が良好に行われる。
この噴霧２４の形状ないし形態は薄くかつ広いため、電磁式燃料噴射弁１の取付け形態によっては、燃焼室３内を上昇してくるピストン４の圧縮時にピストン４の頂面への燃料の付着が抑えられ、排気ガスないしエミッションの悪化を防止可能ではある。
【０００９】
なお、オリフィスプレート１８に噴射孔２３を形成する加工自体は簡単である反面、オリフィスプレート１８のバルブシート１５への溶接作業による溶接部２０にシート部２１が近く、シート部２１の熱変形を避けるために、溶接部２０の溶け込みの程度が制約され、対応可能な燃料圧力には限度があるという問題がある。
さらに、ニードルバルブ１６の先端部とオリフィスプレート１８との間のデッドボリュームが比較的大きく、噴射孔２３近傍への燃料の付着ないし残留にともなうカーボンデポジットの生成の可能性があるという問題がある。
【００１０】
図２４は、基本的には特許文献３などによる電磁式燃料噴射弁２５の要部縦断面図であって、電磁式燃料噴射弁２５は、電磁式燃料噴射弁１０（図２３）におけるオリフィスプレート１８を用いず、バルブシート１５にシート部２１を形成するとともに、バルブシート１５に噴射孔２３を直接形成している。
【００１１】
こうした構成の電磁式燃料噴射弁２５においては、電磁式燃料噴射弁１０（図２３）における溶接部２０より溶接部１９がシート部２１に近くないので、溶け込みの程度を増して、溶接強度を高くし、高圧燃料にも対処可能である。
さらに、ニードルバルブ１６の先端部とバルブシート１５との間のデッドボリュームが比較的少なく、カーボンデポジットの生成の可能性は低い。
【００１２】
ただし、いずれの電磁式燃料噴射弁１０（図２２）および電磁式燃料噴射弁２５（図２４）の場合にも、前記電磁式燃料噴射弁１（図２２）よりは、各種形状の偏平な噴霧２４を形成することができるものの、噴霧２４の形状が偏平形状に限られており、さらに燃焼室３における着火および燃焼特性、さらにピストン４との相互作用の制約を否定することはできず、噴霧形状および設計の自由度などについてまだ十分な解決を見いだしていない。
【００１３】
とくに、燃料室３内における燃焼のタイプには成層燃焼および均質燃焼があるが、それぞれに対応する各種形状の噴霧を得ることが困難であるという問題がある。
成層燃焼は、電磁式燃料噴射弁１、電磁式燃料噴射弁１０あるいは電磁式燃料噴射弁２５からの噴霧噴霧５あるいは噴霧２４が燃料室３内で層を成し、点火プラグ６に直接導かれて着火可能であり、燃費特性は良好である。
均質燃焼は、燃料室３におけるピストン４の上昇によって、すなわち、上昇するピストン４からの気流により空気と混合されるもので、噴霧５、噴霧２４が空気と混合されて点火プラグ６に導かれ燃焼するもので、噴霧がピストン４に付着することを回避することは困難であり、燃費および排気ガス特性などに問題がある。
従来の電磁式燃料噴射弁１（図２２）、電磁式燃料噴射弁１０（図２３）あるいは電磁式燃料噴射弁２５（図２４）では、成層燃焼あるいは均質燃焼それぞれに適合した噴霧を形成することは困難であるという問題がある。
【００１４】
【特許文献１】
特開平８−１４１３６号公報
【特許文献２】
特開２００１−１０７８２４号公報
【特許文献３】
特許第３１３２２８３号公報
【特許文献４】
特許第３１３２２９６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、ガソリンその他の燃料を微粒化して噴霧することができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００１６】
また本発明は、燃料噴射孔からの噴流を互いに衝突させて、噴霧の微粒化を図ることができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００１７】
また本発明は、偏平タイプあるいはホロコーンタイプその他自由度の高い各種の噴霧パターンを得ることができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００１８】
また本発明は、点火プラグによる着火性ないし点火性に優れた電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００１９】
また本発明は、点火プラグのまわりに噴霧を集めて、燃費の向上および排気ガスの低減を図ることができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００２０】
また本発明は、点火プラグとの相対位置関係の自由度を多く取ることができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００２１】
また本発明は、ピストンの頂面のキャビティ形状に大きく左右されることなく噴霧を形成することができる電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００２２】
また本発明は、成層燃焼あるいは均質燃焼のいずれにも対応可能な電磁式燃料噴射弁を提供することを課題とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、一対の噴射孔による偏平形状の噴霧を噴霧ユニットとすること、およびこの噴霧ユニットを複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群を形成可能とすることに着目したもので、電磁コイルと、それぞれの噴射燃料による噴流が互いに衝突するようにした少なくとも一対の噴射孔を形成したノズルボディと、このノズルボディのシート部にシートするとともに、上記電磁コイルの励磁により上記噴射孔を開閉可能なニードルバルブと、を有し、上記噴射孔から噴射された燃料による上記噴流を互いに衝突させて噴射するようにした電磁式燃料噴射弁であって、上記一対の噴射孔から噴射する偏平形状の噴霧を噴霧ユニットとし、この噴霧ユニットを形成可能な上記噴射孔の対を複数個設けるとともに、この噴霧ユニットを複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群を形成可能とすることを特徴とする電磁式燃料噴射弁である。
【００２４】
上記噴霧ユニットにより、放射状の噴霧群を形成可能とすることができる。
【００２５】
上記噴霧ユニットにより、列状の噴霧群を形成可能とすることができる。
【００２６】
上記噴霧ユニットにより、鈎の手状の噴霧群を形成可能とすることができる。
【００２７】
上記噴霧ユニットは、これを互いに非連続状態とすることができる。
【００２８】
上記噴霧ユニットは、これを互いに連続状態とすることができる。
【００２９】
上記噴霧ユニットにより、上記噴霧群の密度を任意の分布に形成可能とすることができる。
【００３０】
上記噴霧群のうちの上記噴霧ユニットの噴射方向をそれぞれ異ならせることができる。
【００３１】
上記噴霧群のうちの上記噴霧ユニットのペネトレーションをそれぞれ異ならせることができる。
【００３２】
上記噴霧ユニットに、衝突によらない噴霧を組み合わせることができる。
【００３３】
上記噴射孔自体の構成ないし形状は任意である。
【００３４】
本発明による電磁式燃料噴射弁においては、一対の噴射孔による偏平形状の噴霧を噴霧ユニットとするとともに、この噴霧ユニットを複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群を形成可能とするようにしたので、噴霧ユニットの組み合わせパターンにより、任意の噴霧形状を有する噴霧群を形成することができる。
したがって、噴霧の衝突による噴霧パターンの自由度を高くし、直噴エンジンの要求特性に合わせた、三角形状、四角形状、六角形状あるいは八角形状などの放射形状、列形状、鈎の手形状その他任意の噴霧パターンを形成可能である。
かくして、燃料の微粒化とともに、燃料室におけるピストンの形状、電磁式燃料噴射弁とピストンおよび点火プラグとの相互位置に応じて、要請される噴霧パターンを任意に形成することが可能となり、点火プラグの近傍に理想的な混合状態の燃料噴霧を噴射することができ、点火プラグおよびキャビティを燃料により濡らすことなく着火性を良好なものとし、燃費および燃焼特性を改善するとともに、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）や一酸化炭素（ＣＯ）その他の排気ガスの低減も可能である。
しかも、噴射孔からの噴射流量を変えることなく噴霧形状を自由に変えられるので、ピストン、点火プラグおよびキャビティなどに応じて噴霧形状の設計の自由度を増し、成層燃焼あるいは均質燃焼のいずれにも対応可能で、エンジン特性に応じた種々の要請に適合することが容易である。
【００３５】
なお、バルブシートの先端部に噴射孔を直接加工するので、ニードルバルブの先端部とバルブシートとの間のデッドボリュームを少なくして、カーボンデポジットの生成を抑制することができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態による電磁式燃料噴射弁３０を図１ないし図２１にもとづき説明する。ただし、図２２ないし図２４と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図１は、電磁式燃料噴射弁３０の要部断面図であり、電磁式燃料噴射弁３０は、既述の電磁式燃料噴射弁１（図２２）、電磁式燃料噴射弁１０（図２３）および電磁式燃料噴射弁２５（図２４）と同様に、バルブシート１５の先端部に噴射孔２３の対を形成し、偏平形状の噴霧２４を噴射可能としている。
ただしこの噴射孔２３の対を複数個任意のパターンで配置することにより、後述するように、偏平形状の噴霧２４を噴霧ユニット３１としてこれらを組み合わせ、各種の噴霧パターンを得る。
【００３７】
図２は、バルブシート１５における噴射孔２３部分の要部拡大断面図であって、噴霧２４の噴霧形状およびペネトレーションに関連する要素は、噴射孔２３からの噴射燃料のそれぞれの衝突角θ１、θ２、ピッチＰ１、Ｐ２、ならびに偏向角α（図１）および噴霧角β（図１）などのパラメーターがある。
【００３８】
図３は、衝突角θ１、θ２、噴霧角βおよびペネトレーションの関係を既述した図表である。
衝突角θ１、θ２は、それぞれの噴射孔２３の傾斜角度と同等である。
偏向角αは、噴霧２４のニードルバルブ１６の軸線１６Ｃからの傾斜角度である（図１参照）。
噴霧角βは、偏平形状の噴霧２４の広がり角度を示す（図１参照）。
図３に示すように、衝突角θ１、θ２が大きいほど、そして噴霧角βが大きいほど、ペネトレーションは小さい。また、衝突角θ１、θ２が小さいほど、そして噴霧角βが小さいほど、ペネトレーションは大きい。なお、噴射孔２３の孔径を大きくするほど、噴射流量およびペネトレーションは大きくなる。
したがって、衝突角θ１、θ２および噴霧角βさらに孔径などを調節することにより、任意のペネトレーションを得ることができる。
衝突角θ１、θ２が大きくなると、噴霧２４が開き、より偏平形状となる。ピッチＰ１、Ｐ２が狭いほど、噴霧２４が開き、より偏平形状となる
またピッチＰ１、Ｐ２は、噴霧形状に影響を与えるとともに、これを小さくすると、噴射孔２３のまわりのカーボンデポジットの生成を抑制することができる。
【００３９】
本発明においては、上記一対の噴射孔２３による偏平形状の噴霧２４をひとつの噴霧ユニット３１とするとともに、この噴霧ユニット３１を複数個組み合わせることにより、すなわち、一対の噴射孔２３を複数個組み合わせることにより、任意の形状の噴霧群を形成可能とするものである。
【００４０】
たとえば、図４ないし図９は、放射状の噴霧群を示している。
図４は、電磁式燃料噴射弁３０の下流側（下側）すなわち、燃料室３側から噴射孔２３および噴霧２４を見た底面図であって、三対の噴射孔２３による３個の噴霧２４すなわち噴霧ユニット３１により、噴射方向に直角な断面が三角形状の噴霧群３２Ａ、３２Ｂを形成している。
この噴霧群３２Ａ、噴霧群３２Ｂの形成形態としても、それぞれの対の噴射孔２３の相対位置および傾斜状態、孔径などを選択し、すなわち、噴射孔２３に関する上述の各種パラメーターを適宜設計選択して、噴射孔２３からの噴霧２４を調節することにより、図４（１）のように、それぞれの噴霧ユニット３１がわずかに離れている噴霧群３２Ａの場合と、図４（２）のように、それぞれの噴霧ユニット３１の端部が接触して連続状態となっている噴霧群３２Ｂの場合と、を任意に形成可能である。
図４（１）に示す噴霧群３２Ａの構成は、一対の噴射孔２３からの噴霧をそれほど広げずに噴霧ユニット３１を形成する。
図４（２）に示す噴霧群３２Ｂの構成は、一対の噴射孔２３からの噴霧を広げて、それぞれの噴霧ユニット３１の端部を接触させて連続状態とする。
【００４１】
図５は、電磁式燃料噴射弁３０を燃料室３に臨ませた概略断面図であって、電磁式燃料噴射弁３０による、たとえば噴霧群３２Ａ（噴霧群３２Ｂ）の形状およびペネトレーションを制御して、これを点火プラグ６に直接近づけることができ、いわゆるスプレーガイドタイプの着火方式を実現することができる。
したがって、図２２に示した従来の電磁式燃料噴射弁１の場合のように、燃料室３内のピストン４の上昇による燃焼室３内空気流によって噴霧５を点火プラグ６に近づける、いわゆるピストンガイドタイプの着火方式の場合とは異なり、噴霧群３２Ａ（噴霧群３２Ｂ）が霧状のまま点火プラグ６により直接着火されることになって、着火性を向上させることができる。
しかも、噴射された噴霧燃料がピストン４の上面やシリンダー２の内壁面に付着することを防止することができるので、燃費を向上させるとともに排気ガスを抑制することが可能となる。
【００４２】
図６は、四対の噴射孔２３による四角形状の噴霧群３３Ａ、３３Ｂを示す、図４と同様の底面図で、図６（１）は、不連続状態の四角形状の噴霧群３３Ａを示し、図６（２）は、連続状態の四角形状の噴霧群３３Ｂを示している。
もちろん、噴射孔２３およびそのパラメーターを適宜選択することにより、これら噴霧群３３Ａ、噴霧群３３Ｂの矩形状を正方形状、長方形状、菱形状あるいは平行四辺形状など任意のものとすることができる。
【００４３】
図７は、図６の場合と同様に、四対の噴射孔２３による放射状の噴霧群３４を示す斜視図であって、噴霧群３４は、二対の噴射孔２３から互いに対向する位置に噴射された長い噴霧ユニット３４Ａ（噴霧ユニット３１）と、他の二対の噴射孔２３から互いに対向する位置に噴射された短い噴霧ユニット３４Ｂ（噴霧ユニット３１）と、を有している。
すなわち噴霧群３４においては、これら長い噴霧ユニット３４Ａおよび短い噴霧ユニット３４Ｂのそれぞれの噴射方向を異ならせることにより、点火プラグ６を取り囲むように噴射されている。
このように本発明においては、噴霧群のうちの噴霧ユニット３１の噴射方向およびペネトレーションを異ならせることができる。
【００４４】
図８は、六対の噴射孔２３による六角形状の噴霧群３５Ａ、３５Ｂを示す、図４と同様の底面図で、図８（１）は、不連続状態の六角形状の噴霧群３５Ａを示し、図８（２）は、連続状態の六角形状の噴霧群３５Ｂを示している。
【００４５】
図９は、八対の噴射孔２３による八角形状の噴霧群３６Ａ、３６Ｂを示す、図４と同様の底面図で、図９（１）は、不連続状態の八角形状の噴霧群３６Ａを示し、図９（２）は、連続状態の八角形状の噴霧群３６Ｂを示している。
以下同様にして、噴射孔２３の対の数を任意に調節することにより、さらに噴射孔２３の各種形態の選択により、任意のタイプのホロコーン状の噴霧群を形成し、エンジンからの噴霧に関する要請に対応することができる。
なお、噴射孔２３の数が多いほど、その孔径を小さくすることができ、流量を一定範囲に得ることができる。
【００４６】
上述の放射状の噴霧を形成することにより、従来の電磁式燃料噴射弁１がスワールによりホロコーン状の噴霧５を作っていたものを、複数対の噴射孔２３からの衝突噴霧２４により形成することができるとともに、噴射孔２３の数が多いほど円錐形状に近づけることができる。
しかも、バルブシート１５への円形孔加工により噴射孔２３を形成し、噴霧ユニット３１を得ることができ、噴射孔２３が丸孔なので、その実現が容易であるとともに、噴霧ユニット３１の形状が安定しており、孔形や衝突角度に多少のばらつきがあっても、安定した特性を確保可能であって、量産時にばらつきの少ない特性の電磁式燃料噴射弁３０を製作することができる。
噴射される燃料の流量は、従来のスワールタイプの電磁式燃料噴射弁１の場合には、噴霧角度θやペネトレーションを変えると流量も変化してしまうが、本発明においては噴射孔２３の孔径だけが流量に影響するので、流量が一定で、噴霧角度θ１、θ２およびペネトレーションを任意に設定することができる。
なお、衝突による噴霧ユニット３１を用いるので、バルブシート１５の強度を損なうことなく、噴霧群３２Ｂ（図４（２））、噴霧群３３Ｂ（図６（２））、噴霧群３５Ｂ（図８（２））および噴霧群３６Ｂ（図９（２））のような連続した噴霧を得ることができる。
【００４７】
さらに本発明においては、図１１ないし図１５に示すように、複数の噴霧ユニット３１により、列状の噴霧群を形成することができる。
図１０は、従来の任意のタイプの電磁式燃料噴射弁１（図２２を参照）による偏平形状の噴霧４０およびこの噴霧４０とピストン４との関係を示す説明図であって、図１０（１）は、偏平形状の噴霧４０の説明図、図１０（２）は、偏平形状の噴霧４０を噴射した状態のピストン４部分の縦断面図、図１０（３）は、偏平形状の噴霧４０を噴射した状態のピストン４部分の横断面図である。
図１０（１）に示す偏平形状の噴霧４０は、一般的には、電磁式燃料噴射弁１の噴孔開口部を断面偏平形状とすることによってこれを形成するが、とくに図１０（３）に示すように、単純なファンスプレイタイプの偏平形状の噴霧４０の端部４０Ａがピストン４のキャビティ７をこえてピストン４の頂部に付着し、燃費および排気ガス特性を低下させてしまうという問題がある。
【００４８】
このような問題は、本発明による電磁式燃料噴射弁３０の噴霧ユニット３１による噴霧群５０により解決可能である。
すなわち、図１１は、本発明の電磁式燃料噴射弁３０による偏平形状の噴霧５０およびこの噴霧５０とピストン４との関係を示す説明図で、図１１（１）は、偏平形状の噴霧群５０の説明図、図１１（２）は、噴霧群５０を噴射した状態のピストン４部分の縦断面図、図１１（３）は、噴霧群５０を噴射した状態のピストン４部分の横断面図である。
図１１（１）に示す噴霧群５０は、一対の噴射孔２３の一方の孔径を他方の孔径よりわずかに小さくして衝突させることにより噴霧２４（噴霧ユニット３１）を形成すれば、中央噴霧ユニット５０Ａの両端部が競り上がり部５０Ｂとなって、競り上がり部５０Ｂがピストン４に接触することがない。
もちろん、中央噴霧ユニット５０Ａ、およびその両端部における競り上がり部５０Ｂを三対の噴射孔２３からの噴霧ユニット３１により構成することもできる。
【００４９】
こうした構成の噴霧群５０を形成すれば、とくに図１１（３）に示すように、この噴霧群５０の競り上がり部５０Ｂがピストン４のキャビティ７をこえてピストン４の頂部に付着することなく、霧状のまま噴霧群５０は点火プラグ６に近づいて着火することができる。
【００５０】
図１２は、他の噴霧群５１を示す説明図であって、図１２（１）は、噴霧群５１の説明図、図１２（２）は、噴霧群５１を個々の噴霧ユニット３１に分解して示す説明図である。
噴霧群５１は、四対の噴射孔２３による噴霧ユニット３１により、中央噴霧ユニット５１Ａと、その両端部に連続状態で位置している膨出部ユニット５１Ｂと、からこれを構成する。
とくに、図１２（２）に示すように、中央噴霧ユニット５１Ａおよび膨出部ユニット５１Ｂについてそれぞれの噴射孔２３の衝突角を変えてある。
すなわち中央噴霧ユニット５１Ａについては、衝突角を小さくして狭い噴霧ユニット３１を得て噴射燃料の密度を大きくする。膨出部ユニット５１Ｂについては、衝突角を大きくして、広い噴霧ユニット３１を得て噴射燃料の密度を小さくしてある。
こうした構成の噴霧群５１により、エンジンの要請にしたがって着火性を良好なものとすることができる。
【００５１】
図１３は、互いに並列状態にある三列の噴霧ユニット３１による噴霧群５２を示す説明図であって、噴霧群５２は、ピストン４のキャビティ７に向かって噴射する単一の成層燃焼用噴霧ユニット５２Ａ（噴霧ユニット３１）と、燃料室３内に直接噴射するふたつの均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂ（噴霧ユニット３１）と、を有する。
【００５２】
こうした構成の噴霧群５２を形成すれば、噴霧形状の自由度を大きくすることができ、とくに成層燃焼用噴霧ユニット５２Ａの密度を小さくすれば、点火プラグ６にこれを近づけても、点火プラグ６にかぶって着火性が悪化することはない。また、均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂの密度を大きくして、点火プラグ６から均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂを離すことにより、良好な着火性を得ることができる。
とくに、成層燃焼用噴霧ユニット５２Ａがピストン４のキャビティ７内に入って燃料室３内の点火プラグ６に導かれて成層燃焼を行い、均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂがキャビティ７を通過して、シリンダー２の反対側の内壁面に向かって均質燃焼を行うというように、成層燃焼用噴霧ユニット５２Ａと均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂとの役割分担を実現し、どちらの燃焼にも適した噴霧を実現し、均質燃焼から成層燃焼までそれぞれ良好な燃焼を得ることが容易である。
このように密度の異なる噴霧ユニット３１を組み合わせることにより、噴霧群５２の密度を任意の分布に形成可能である。
【００５３】
図１４は、他の噴霧群５３を示す説明図で、噴霧群５３は、噴霧群５２（図１３）の均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂを連続状態としている。
【００５４】
図１５は、他の噴霧群５４を示す説明図で、噴霧群５４は、成層燃焼用噴霧ユニット５２Ａをふたつ、均質燃焼用噴霧ユニット５２Ｂをみっつとした構成である。
【００５５】
上述のような列状の噴霧群を形成すれば、シリンダー２の内壁面やキャビティ７に燃料ないし噴霧の付着がないので、燃費および排気ガス特性を改善することができる。
【００５６】
図１６は、従来の任意のタイプの電磁式燃料噴射弁１（図２２を参照）による偏平形状の噴霧５およびこの噴霧５とピストン４との関係を示す縦断面図であって、電磁式燃料噴射弁１から噴射された噴霧５をピストン４のキャビティ７により点火プラグ６に強制的に近づける必要があり、この強制力の手段としてキャビティ７を必要な形状に加工する必要があった。
【００５７】
しかしながら本発明によれば、電磁式燃料噴射弁３０からの複数の噴霧ユニット３１により鈎の手状の各種の噴霧群を形成可能としているので、点火プラグ６に噴霧を集めやすく、着火性を改善可能である。
すなわち、図１７は、Ｖ字形状の噴霧群５５の説明図であって、噴霧群５５は八対の噴射孔２３による四本の噴霧ユニット３１をＶ字状に連続することによりこれを形成する。
【００５８】
図１８は、図１６と同様に、噴霧群５５（図１７）とピストン４との関係を示す縦断面図であって、噴霧群５５自体が点火プラグ６に近づいた形状をしているので、ピストン４の頂面を加工して敢えてキャビティ７を設ける必要がなく、ピストン４の構成を単純化することができる。
【００５９】
図１９は、他の噴霧群５６の説明図であって、逆Ｖ字状（山形状）の噴霧群５６は点火プラグ６に対して噴霧群５５（図１７、図１８）とは反対側に形成したものである。
【００６０】
図２０は、他の噴霧群５７の説明図であって、噴霧群５７は、点火プラグ６に対してこれを囲むように矩形状に位置している。
【００６１】
さらに本発明における噴霧群としては、既述のような衝突噴霧と、従来のような衝突なし噴霧との混成でもよい。
すなわち図２１は、他の噴霧群５８の説明図であって、噴霧群５８においては、既述の任意の衝突噴霧群５８Ａに加えて、その中央部あるいは任意の部位からの衝突なしの噴霧ユニット５８Ｂのペネトレーションを異ならせる（長くする）ことにより、衝突なしの噴霧ユニット５８Ｂ部分が点火プラグ６への到達を容易にする形状とすることもできる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、噴射燃料の衝突による噴霧ユニットを任意に組み合わせて噴霧群を形成するようにしたので、任意の形状、密度、ペネトレーションなどを有する各種の噴霧を作成可能であり、エンジンの各種の要請に的確に対応して、燃焼特性および燃費を改善し、排気ガスを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による電磁式燃料噴射弁３０の要部断面図である。
【図２】同、バルブシート１５における噴射孔２３部分の要部拡大断面図である。
【図３】同、衝突角θ１、θ２、噴霧角βおよびペネトレーションの関係を既述した図表である。
【図４】同、電磁式燃料噴射弁３０の下流側（下側）すなわち、燃料室３側から噴射孔２３および噴霧２４を見た底面図である。
【図５】同、電磁式燃料噴射弁３０を燃料室３に臨ませた概略断面図である。
【図６】同、四対の噴射孔２３による四角形状の噴霧群３３Ａ、３３Ｂを示す、図４と同様の底面図である。
【図７】同、図６の場合と同様に、四対の噴射孔２３による放射状の噴霧群３４を示す斜視図
【図８】同、六対の噴射孔２３による六角形状の噴霧群３５Ａ、３５Ｂを示す、図４と同様の底面図である。
【図９】同、八対の噴射孔２３による八角形状の噴霧群３６Ａ、３６Ｂを示す、図４と同様の底面図である。
【図１０】従来の任意のタイプの電磁式燃料噴射弁１（図２２を参照）による偏平形状の噴霧４０およびこの噴霧４０とピストン４との関係を示す説明図である。
【図１１】本発明の電磁式燃料噴射弁３０による、偏平形状の噴霧５０およびこの噴霧５０とピストン４との関係を示す説明図である。
【図１２】同、他の噴霧群５１を示す説明図である。
【図１３】同、互いに並列状態にある三列の噴霧ユニット３１による噴霧群５２を示す説明図である。
【図１４】同、他の噴霧群５３を示す説明図である。
【図１５】同、他の噴霧群５４を示す説明図である。
【図１６】従来の任意のタイプの電磁式燃料噴射弁１（図２２を参照）による偏平形状の噴霧５およびこの噴霧５とピストン４との関係を示す縦断面図である。
【図１７】本発明の電磁式燃料噴射弁３０による、Ｖ字形状の噴霧群５５の説明図である。
【図１８】同、図１６と同様に、噴霧群５５（図１７）とピストン４との関係を示す縦断面図である。
【図１９】同、他の噴霧群５６の説明図である。
【図２０】同、他の噴霧群５７の説明図である。
【図２１】同、他の噴霧群５８の説明図である。
【図２２】従来の電磁式燃料噴射弁１およびシリンダー２の概略断面図である。
【図２３】基本的には特許文献１などによる従来の電磁式燃料噴射弁１０の要部縦断面図である。
【図２４】基本的には特許文献３などによる従来の電磁式燃料噴射弁２５の要部縦断面図である。
【符号の説明】
１　電磁式燃料噴射弁（図２２、図１０、図１６）
２　シリンダー
３　燃料室
４　ピストン
５　噴霧
６　点火プラグ
７　ピストン４のキャビティ
１０　電磁式燃料噴射弁（図２３）
１１　電磁コイル
１２　リターンスプリング
１３　アーマチュア
１４　ノズルボディ
１５　バルブシート
１６　ニードルバルブ
１６Ｃ　ニードルバルブ１６の軸線
１７　ニードルガイド
１８　オリフィスプレート
１９　溶接部
２０　溶接部
２１　シート部
２２　燃料溜まり室
２３　噴射孔
２４　偏平形状の噴霧
２５　電磁式燃料噴射弁（図２４）
３０　電磁式燃料噴射弁（実施の形態、図１、図５、図１１、図１３、図１８）３１　偏平形状の噴霧２４による噴霧ユニット
３２Ａ　非連続状態の三角形状の噴霧群（図４（１））
３２Ｂ　連続状態の三角形状の噴霧群（図４（２））
３３Ａ　非連続状態の四角形状の噴霧群（図６（１））
３３Ｂ　連続状態の四角形状の噴霧群（図６（２））
３４　放射状の噴霧群（図７）
３４Ａ　噴霧群３４の長い噴霧ユニット（図７）
３４Ｂ　噴霧群３４の短い噴霧ユニット（図７）
３５Ａ　非連続状態の六角形状の噴霧群（図８（１））
３５Ｂ　連続状態の六角形状の噴霧群（図８（２））
３６Ａ　非連続状態の八角形状の噴霧群（図９（１））
３６Ｂ　連続状態の八角形状の噴霧群（図９（２））
４０　偏平形状の噴霧（図１０）
４０Ａ　偏平形状の噴霧４０の端部（図１０（３））
５０　偏平形状の噴霧群（図１１）
５０Ａ　噴霧群５０の中央噴霧ユニット（図１１（１））
５０Ｂ　噴霧群５０の競り上がり部（図１１（１））
５１　密度を変えた噴霧群（図１２）
５１Ａ　噴霧群５１の中央噴霧ユニット（図１２）
５１Ｂ　噴霧群５１の膨出部ユニット（図１２）
５２　非連続状態の列状の噴霧群（図１３）
５２Ａ　噴霧群５２の成層燃焼用噴霧ユニット
５２Ｂ　噴霧群５２の均質燃焼用噴霧ユニット
５３　連続状態の列状の噴霧群（図１４）
５４　連続状態の列状の噴霧群（図１５）
５５　鈎の手状の噴霧群（図１７、図１８）
５６　鈎の手状の噴霧群（図１９）
５７　矩形状の噴霧群（図２０）
５８　衝突なし噴霧との混成による噴霧群（図２１）
５８Ａ　噴霧群５８の衝突噴霧群
５８Ｂ　噴霧群５８の衝突なしの噴霧ユニット
θ、θ１、θ２　噴射孔２３のニードルバルブ１６の軸線１６Ｃに対する傾斜角度（図２３、図２）
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２　噴射孔２３の相対間隔（ピッチ）（図２３、図２）
α　　噴霧２４のニードルバルブ１６の軸線１６Ｃからの偏向角（図１）
β　　偏平形状の噴霧２４の広がり角度を示す噴霧角（図１）
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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