(57)【要約】【課題】燃料噴射弁の噴霧角を大きくしつつ、吸気ポート内壁に付着する燃料の気化が遅れることを回避する。【解決手段】吸気バルブ１ａ，１ｂの上流側の吸気ポート２ａ，２ｂに燃料噴射弁３を備え、該燃料噴射弁３の主噴霧３１ａ，３１ｂを前記吸気バルブ１ａ，１ｂの傘部に当てると共に、前記主噴霧３１ａ，３１ｂよりも外側の副噴霧３２ａ，３２ｂが、前記吸気バルブ１ａ，１ｂのバルブステム１１が吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部２２よりも下流側で吸気ポート内壁に当たるよう設定した。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気バルブの上流側の吸気ポートに燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁の主噴霧を前記吸気バルブの傘部に当てると共に、前記主噴霧よりも外側の副噴霧が、前記吸気バルブのバルブステムが吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部よりも下流側で吸気ポート内壁に当たるよう設定したことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記主噴霧が、全体の噴霧重量の９５％以下に設定されることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
気筒毎に２つの吸気バルブを備え、各吸気バルブにそれぞれ至る吸気ポートの合流部に前記燃料噴射弁が配置される構成であって、前記２つの吸気バルブの並び方向の外側で前記副噴霧が吸気ポート内壁に当たることを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関し、詳しくは、燃料噴射弁の噴霧パターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関の燃料噴射装置として、特許文献１に開示されるようなものがあった。
【０００３】
このものは、吸気ポートに設けられる燃料噴射弁の燃料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し、かつ、上下方向の噴霧中心を閉弁時の吸気バルブの傘部中心に一致させる構成である。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１４１４３５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、燃料噴射弁の噴霧角を広くすれば燃料噴霧の微粒化を促進させることができるが、噴霧角を広げた結果、吸気バルブの傘部から離れた吸気ポート壁面に燃料が付着すると、ポート壁面に付着した燃料の気化が遅れて壁流となってシリンダ内に流入し、燃焼性を悪化させることがあった。
【０００６】
また、係る吸気ポート壁面への燃料付着を回避しようとすると、吸気ポート形状が制約を受けたり、燃料噴射弁の噴霧角が狭く設定されて、微粒化を充分に促進できなくなることがあった。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、燃料噴霧の吸気ポートへの付着を許容しつつ、付着した噴霧の気化が遅れることを回避できる内燃機関の燃料噴射装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため請求項１に係る発明は、吸気バルブの上流側の吸気ポートに燃料噴射弁を備え、該燃料噴射弁の主噴霧を前記吸気バルブの傘部に当てると共に、前記主噴霧よりも外側の副噴霧が、前記吸気バルブのバルブステムが吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部よりも下流側で吸気ポート内壁に当たるよう設定した。
【０００９】
かかる構成によると、主噴霧は吸気バルブの傘部に向けられるが、該主噴霧の外側の副噴霧は、吸気バルブのバルブステムが吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部よりも下流側で吸気ポート内壁に当たるよう設定される。
【００１０】
従って、主噴霧は、傘部に衝突するときの衝撃と傘部の熱とにより気化が促進される一方、副噴霧は、吸気ポート内壁に付着するものの、付着する部分が吸気バルブからバルブステムまでの比較的高温の部分に限定されるから、気化が遅れることがない。
【００１１】
また、前記断面部よりも下流側で吸気ポート内壁に当たる範囲内で副噴霧を設定できるので、全体的に噴霧角を広げることができるので、燃料噴霧の微粒化を促進でき、副噴霧も気化されやすくなる。
【００１２】
尚、バルブステムが吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部とは、吸気ポートの中心軸に直交する平面であって、かつ、バルブステムが吸気ポート壁を貫通する点を含む平面である。
【００１３】
請求項２記載の発明では、前記主噴霧が、全体の噴霧重量の９５％以下に設定される構成とした。
かかる構成によると、吸気バルブの傘部に当てられる主噴霧が、全体の噴霧重量の９５％以下に、換言すれば、副噴射が全体の噴霧重量の５％以上に設定される。
【００１４】
これにより、全体の噴霧角の広がりを確保して、燃料噴霧の気化を充分に促進させることができる。
請求項３記載の発明では、気筒毎に２つの吸気バルブを備え、各吸気バルブにそれぞれ至る吸気ポートの合流部に前記燃料噴射弁が配置される構成であって、前記２つの吸気バルブの並び方向の外側で前記副噴霧が吸気ポート内壁に当たる構成とした。
【００１５】
かかる構成によると、気筒毎に吸気バルブが２つ設けられる機関において、吸気バルブの並び方向の外側で副噴霧を吸気ポート内壁に当て、吸気ポートを隔てる隔壁部分側へは噴霧角を広げない。
【００１６】
従って、各吸気ポートに向かう噴霧間の干渉を回避しつつ、噴霧角を広げることができ、かつ、吸気ポートに当たる副噴霧の気化が遅れることがない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
実施形態の燃料噴射装置を示す図１，２において、内燃機関は、気筒毎に２つの吸気バルブ１ａ，１ｂを備える。
【００１８】
気筒毎の吸気ポート２は、シリンダ直前で２つの吸気ポート２ａ，２ｂに分岐し、該吸気ポート２ａ，２ｂのシリンダ側開放端には、バルブシートが形成される。
【００１９】
そして、前記バルブシートに前記吸気バルブ１ａ，１ｂが着座することで、シリンダが密閉され、また、前記吸気バルブ１ａ，１ｂがシリンダ側に変位して、バルブシートから離間することで、シリンダ内への混合気の吸入が行なわれる。
【００２０】
前記吸気ポート２ａ，２ｂは、吸気バルブ１ａ，１ｂの手前で円弧状に屈曲形成され、吸気バルブ１ａ，１ｂのバルブステム１１は、前記円弧状部の外側のポート壁面を貫通して延設される。
【００２１】
前記バルブステム１１は、図示省略したバルブガイドに挿通され、該バルブガイドに案内されて、軸方向に移動する。
前記バルブステム１１の端部には、カムシャフト，ロッカアーム，バルブスプリング等からなる動弁機構が配設され、ピストン位置に応じたタイミングで前記吸気バルブ１ａ，１ｂを開閉駆動する。
【００２２】
前記吸気ポート２ａ，２ｂの分岐部よりも上流側の吸気ポート２の前記バルブステム１１が貫通される側の稜線部分には、外側に向けて突出する噴射弁取り付け部２１が一体的に形成される。
【００２３】
そして、前記噴射弁取り付け部２１に対して、燃料噴射弁３が、２つの吸気バルブ１ａ，１ｂの中心を結んだ線の中央付近をその軸線が指向するように取り付けられる。
【００２４】
前記燃料噴射弁３は、閉弁スプリングによって弁座に向けて付勢される弁体を、電磁コイルの磁気吸引力でリフトさせる電磁式の燃料噴射弁であり、かつ、前記燃料噴射弁３は、前記吸気バルブ１ａ，１ｂそれぞれに向けて燃料を噴射する２方向噴射弁である。
【００２５】
ここで、前記燃料噴射弁３の燃料噴霧は、吸気バルブ１ａ，１ｂの傘部に向かう主噴霧３１ａ，３１ｂと、該主噴霧３１ａ，３１ｂの外側に隣接して形成される副噴霧３２ａ，３２ｂとから構成される。
【００２６】
前記副噴霧３２ａ，３２ｂは、主噴霧３１ａ，３１ｂに対して、吸気バルブ１ａ，１ｂの並び方向の外側に隣接して、換言すれば、吸気ポート２ａ，２ｂを隔てる隔壁の反対側に形成され、かつ、吸気バルブ１ａ，１ｂのバルブステム１１がポート壁を貫通する部分を含む吸気ポート２ａ，２ｂの断面部２２よりも下流側で吸気ポート２ａ，２ｂ内壁に当たるよう設定される。
【００２７】
これにより、主噴霧３１ａ，３１ｂは、吸気バルブ１ａ，１ｂの傘部に到達し、傘部に当たったときの衝撃と傘部の熱によって気化が促進される。
一方、副噴霧３２ａ，３２ｂは、バルブステム１１がポート壁を貫通する部分を含む吸気ポート２ａ，２ｂの断面部２２よりも下流側で吸気ポート２ａ，２ｂ内壁に当たるが、この副噴霧３２ａ，３２ｂが当たる吸気ポート２ａ，２ｂ内壁部分は、吸気バルブ１ａ，１ｂ近傍で比較的温度が高い部分であるから、副噴霧３２ａ，３２ｂの気化が遅れることなく、必要充分な気化促進を図れる。
【００２８】
従って、副噴霧３２ａ，３２ｂが、壁流となってシリンダ内に流れ込むことがない。
また、上記のように、吸気ポート２ａ，２ｂの内壁に当たる副噴霧３２ａ，３２ｂを形成させる構成であれば、燃料噴射弁３の噴霧を全て吸気バルブ１ａ，１ｂの傘部に当てる場合に比べて、全体的な噴霧角を広げることができ、燃料の微粒化を促進できるから、主噴霧３１ａ，３１ｂと共に副噴霧３２ａ，３２ｂも気化されやすくなる。
【００２９】
即ち、噴霧角を大きくすれば、燃料の微粒化を促進させることができるが、噴霧角を大きくした結果、バルブステム１１がポート壁を貫通する部分を含む吸気ポート２ａ，２ｂの断面部２２よりも上流側に噴霧が当たるようになってしまうと、その付着燃料の気化が遅れ壁流となってシリンダ内に流れ込むことになってしまう。
【００３０】
そこで、本実施形態では、バルブステム１１がポート壁を貫通する部分を含む吸気ポート２ａ，２ｂの断面部２２よりも下流側に噴霧が当たる範囲で、噴霧角を大きくし、気化の遅れや壁流の発生を防止するようにしてある。
【００３１】
ここで、主噴霧３１ａ，３１ｂの重量割合は、全体の噴射重量の９５％以下に設定することが好ましい。
即ち、主噴霧３１ａ，３１ｂの重量割合が、９５％を超える場合には、吸気バルブ１ａ，１ｂにのみ燃料噴霧を当てる構成に対して変わりが殆どなく、噴霧角の拡大による気化性の改善が得られない。
【００３２】
これに対し、主噴霧３１ａ，３１ｂの重量割合を９５％以下とすれば、全体の噴霧角の広がりを確保して、燃料噴霧の気化を充分に促進させることができる。
また、上記のように、気筒毎に設けられる２つの吸気バルブバルブ１ａ，１ｂに対応して、分岐延設される２つの吸気ポート２ａ，２ｂが設けられる構成において、バルブ傘部に当たる主噴霧３１の外側の副噴霧３２を、吸気ポート２ａ，２ｂを隔てる隔壁の反対側に形成させるから、各吸気ポート２ａ，２ｂに向かう噴霧の干渉を回避できる。
【００３３】
また、前記隔壁付近の噴霧は、噴霧壁に略沿って進むことになり、噴霧方向の僅かなばらつきで、付着箇所が上下流方向に大きく変化するから、隔壁側に噴霧を広げて副噴霧３２を形成する構成とした場合に、所期の気化性能を安定的に得ることができない。
【００３４】
これに対し、隔壁とは反対側では、噴霧外縁がポート壁面に交差する方向に進むから、付着箇所が上下流方向に大きく変化することが回避され、バルブステム１１がポート壁を貫通する部分を含む吸気ポート２ａ，２ｂの断面部２２よりも下流側に確実に副噴霧３２を当てることができる。
【００３５】
尚、副噴霧３２の気化性をより向上させるべく、副噴霧３２の粒径を主噴霧３１の粒径よりも小さくしても良い。
前記粒径の設定は、燃料噴射弁３において、副噴霧３２を形成する噴孔の大きさを、主噴霧３１を形成する噴孔の大きさよりも小さくすることで実現でき、主噴霧３１に対する副噴霧３２の位置は、前記噴孔の配置で設定される。
【００３６】
また、上記実施形態では、気筒毎に２つの吸気バルブを備える機関の例を示したが、気筒毎に吸気バルブが１つだけ設けられる機関にも適用できる。
吸気バルブが各気筒に１つだけ備えられる機関の場合に、主噴霧の全周を囲むように副噴霧を形成させても良いし、吸気ポートの形状によっては、副噴霧を一部のみに限定して形成させても良い。
【００３７】
ここで、上記実施形態から把握し得る請求項以外の技術思想について、以下にその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
前記副噴霧の粒径を前記主噴霧の粒径よりも小さくしたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【００３８】
かかる構成によると、副噴霧の粒径が小さいので、副噴霧の気化性がより向上し、より気化が促進される。
（ロ）請求項１〜３のいずれか１つに記載の内燃機関の燃料噴射装置において、
主噴霧の外周の一部に副噴霧を形成することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【００３９】
かかる構成によると、バルブステムが吸気ポート壁を貫通する部分を含む吸気ポートの断面部よりも上流側の吸気ポート内壁に副噴霧が当たることや、噴霧同士の干渉を回避しつつ、極力噴霧角を拡大させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における燃料噴射装置を示す上面断面図。
【図２】実施形態における燃料噴射装置を示す側面断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ…吸気バルブ、２ａ，２ｂ…吸気ポート、１１…バルブステム、３…燃料噴射弁、２１…噴射弁取り付け部、２２…断面部、３１ａ，３１ｂ…主噴霧、３２ａ，３２ｂ…副噴霧
【図１】
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【図２】
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