(57)【要約】【課題】燃料噴霧の点火プラグへの衝突を防止しつつ、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止でき、もって、熱効率の改善とエミッションの低減を達成できる内燃機関の燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料噴射弁から点火プラグ５に向けて断面略ハ字状の燃料噴霧Ｆを噴射し、燃料噴霧Ｆの中央に形成された燃料希薄領域Ｅを点火プラグ５に対応させることで、点火プラグ５への燃料噴霧Ｆの衝突を防止する一方、これにより燃料噴射弁をより水平に近い角度に配置可能として、燃料噴霧Ｆとピストン頂面との空間距離を確保する。【選択図】      図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室の略中央に点火プラグを配設すると共に、該燃焼室の一側に、点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差する燃料噴霧を噴射するように燃料噴射弁を配設し、上記内燃機関の吸気行程において上記燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射して均一燃焼を行う内燃機関の燃料噴射装置において、
上記燃料噴射弁は、上記点火プラグ下方で不連続な扁平状の第１及び第２翼からなる燃料噴霧を形成するように、該第１及び第２翼に対応する複数の噴孔が離間して形成されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室の略中央に点火プラグを配設すると共に、該燃焼室の一側に、点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差する燃料噴霧を噴射するように燃料噴射弁を配設し、上記内燃機関の吸気行程において上記燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射して均一燃焼を行う内燃機関の燃料噴射装置において、
上記燃料噴射弁は、上記点火プラグ下方で不連続な扁平状をなし、且つ、燃料噴射に沿った方向から見て離間し下流で広がる第１及び第２翼からなる燃料噴霧の主流を形成するように、該第１及び第２翼に対応する複数の噴孔が離間して形成されたことを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項３】
上記燃料噴射弁の複数の噴孔は、略ハ字状、又は峰部が不連続な逆Ｖ字状或いは逆Ｕ字状をなすように形成されたことを特徴とする請求項２記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項４】
上記燃料噴射弁の複数の噴孔は、上記第１及び第２翼に対応してそれぞれ複数の噴孔からなる第１及び第２の噴孔群として形成された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。
【請求項５】
上記燃料噴射弁は、上記燃料噴霧流束の第１及び第２翼の各上端が上記点火プラグの下方近傍を通過するように、取付角度または燃料噴霧角が設定された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。
【請求項６】
上記燃焼室には、それぞれ吸気弁により開閉される一対の吸気ポートが開口形成され、両吸気ポートの間に上記燃料噴射弁が配設された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、筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射型火花点火内燃機関（以下、単にエンジンという）の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射型のエンジンでは、筒内での燃焼状態に燃料の噴霧形状が大きく関与することから、適切な燃料噴霧を形成するために種々の提案がなされており、例えば燃料噴射弁として、燃料噴霧を円錐状に拡散させるスワールインジェクタを用いたものがある。当該スワールインジェクタは、燃焼室の略中央の点火プラグを避けた位置に傾斜して配置されるため、燃料噴霧は拡散に伴って下方にも広がり、燃料噴霧の下側とピストン頂面との空間距離が狭くなる傾向がある。
【０００３】
このため吸気行程噴射、特に混合促進やシリンダ壁への噴霧衝突防止等を目的として上死点近くで燃料を噴射する早期噴射を実施した場合には、ピストン頂面への噴霧衝突の割合が増加し、燃料がピストン頂面に液相のまま残存して、熱効率の低下やＨＣ、スート、スモーク等（以下、まとめてエミッションという）の増大を招いてしまうという問題があった。又、この対策としてスワールインジェクタの噴霧角度を狭めると、燃料噴霧と空気との接触面積が減少して混合が悪化するため、全域での熱効率の低下やエミッションの悪化を招くという別の問題が発生してしまう。
【０００４】
一方、スワールインジェクタでは円錐状噴霧の中心部が空気と混合し難いことに着目し、断面逆Ｖ字状の燃料噴霧を形成するようにノズル構造を設定して、均一な混合を図った燃料噴射弁が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特許第３３４３６７２号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載された技術でも上記した問題の解決策とはなり得なかった。
即ち、燃料噴霧は、下方側でピストンとの空間距離に関する制限を受けるだけでなく、上方側でも点火プラグとの間で制限を受けるため、空間距離の確保のために燃料噴射弁をより水平に近い角度に配置すると、燃料噴霧が点火プラグに衝突して燻りを発生させてしまう。従って、点火プラグの燻りを回避するため、当該特許文献１の技術で燃料噴霧を下向きに噴射すると、上記スワールインジェクタと同様にピストン頂面に燃料噴霧が衝突し、熱効率の低下やエミッションの増大を引き起こすという問題は避けられなかった。
【０００７】
本発明の目的は、燃料噴霧の点火プラグへの衝突を防止しつつ、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止でき、もって、熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、内燃機関の燃焼室の略中央に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の一側に、点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差する燃料噴霧を噴射するように燃料噴射弁を配設し、内燃機関の吸気行程において燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射して均一燃焼を行う内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射弁が、点火プラグ下方で不連続な扁平状の第１及び第２翼からなる燃料噴霧を形成するように、第１及び第２翼に対応する複数の噴孔が離間して形成されたものである。
【０００９】
従って、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧は、側面視において点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差し、平面視においては燃焼室の略中央に位置する点火プラグに向けて噴射される。このときの燃料噴霧は、燃料噴射弁の複数の噴孔に対応する不連続な第１及び第２翼からなり、これらの第１及び第２翼の間に形成された燃料が存在しない領域、若しくは燃料希薄な領域が点火プラグに対応するため、点火プラグへの燃料噴霧の衝突が未然に防止される。
【００１０】
よって、燃料噴霧の衝突による点火プラグの燻りを回避した上で、燃料噴霧をより水平に近い角度で噴射することが可能となり、もって、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止可能となる。
又、燃料噴霧の第１及び第２翼は扁平状をなすため、広い面積をもって吸気と接触して良好に混合される。
【００１１】
請求項２の発明は、内燃機関の燃焼室の略中央に点火プラグを配設すると共に、燃焼室の一側に、点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差する燃料噴霧を噴射するように燃料噴射弁を配設し、内燃機関の吸気行程において燃料噴射弁から燃焼室内に直接燃料を噴射して均一燃焼を行う内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射弁が、点火プラグ下方で不連続な扁平状をなし、且つ、燃料噴射に沿った方向から見て離間し下流で広がる第１及び第２翼からなる燃料噴霧の主流を形成するように、第１及び第２翼に対応する複数の噴孔が離間して形成されたものである。
【００１２】
従って、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧は、側面視において点火プラグの軸線に対して所定角度をもって交差し、平面視においては燃焼室の略中央に位置する点火プラグに向けて噴射される。このときの燃料噴霧は、燃料噴射弁の複数の噴孔に対応する不連続な第１及び第２翼からなり、これらの第１及び第２翼の間に形成された燃料の主流が存在しない領域、若しくは燃料希薄な領域が点火プラグに対応するため、点火プラグへの燃料噴霧の衝突が未然に防止される。
【００１３】
よって、燃料噴霧の衝突による点火プラグの燻りを回避した上で、燃料噴霧をより水平に近い角度で噴射することが可能となり、もって、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止可能となる。
又、燃料噴霧の第１及び第２翼は扁平状をなして広い面積をもって吸気と接触する上に、これらの第１及び第２翼は点火プラグへの燃料噴霧の衝突を防止するために離間しているが下流ほど広がるので、燃料噴霧と吸気との接触面積が更に拡大されて一層良好に混合される。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２において、燃料噴射弁の複数の噴孔が、略ハ字状、又は峰部が不連続な逆Ｖ字状或いは逆Ｕ字状をなすように形成されたものである。
従って、燃料噴射弁の噴孔と対応して、略ハ字状、又は峰部が不連続な逆Ｖ字状或いは逆Ｕ字状の断面形状をなすように燃料噴霧が噴射され、これらの燃料噴霧は不連続な第１及び第２翼から構成されて点火プラグへの燃料噴霧の衝突を防止すると共に、ピストン頂面との空間距離を確保して燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止する一方、第１及び第２翼は扁平状をなすと共に下方ほど広がるため、広い面積をもって吸気と接触して良好に混合される。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１又は２において、燃料噴射弁の複数の噴孔が、第１及び第２翼に対応してそれぞれ複数の噴孔からなる第１及び第２の噴孔群として形成されたものである。
従って、第１及び第２の噴孔群をそれぞれ複数の噴孔により構成するため、各噴孔の径、又はスリットの幅が縮小されて燃料噴霧の微粒化を図ることが可能となる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１又は２において、燃料噴霧流束の第１及び第２翼の各上端が点火プラグの下方近傍を通過するように、燃料噴射弁の取付角度または燃料噴霧角が設定されたものである。
従って、燃料噴霧の第１及び第２翼の各上端は点火プラグの下方近傍を通過し、点火プラグへの燃料噴霧の衝突が一層確実に防止される。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項１又は２において、燃焼室に、それぞれ吸気弁により開閉される一対の吸気ポートが開口形成され、両吸気ポートの間に燃料噴射弁が配設されたものである。
従って、吸気弁の開弁に伴って、吸気ポートを経た吸気は吸気弁の傘部に衝突しながら燃焼室内に流入される。このときの燃焼室内での吸気流の生起状況は、一対の吸気ポートの併設方向、及びそれと直交する方向に応じて異なり、併設方向と直交する方向では、吸気が吸気弁の傘部により吸気側と排気側とに分流されるのに対し、吸気ポートの併設方向では、隣合う吸気ポートの内側で吸気が衝突すると共に、併設方向と直交する方向に対応した下降気流が認められる。
【００１８】
その結果、燃焼室内では主に吸気ポートの併設方向と直交する方向において、吸気側と排気側とに向かう２つの比較的強い吸気流が生起されて、これらの吸気は吸気側及び排気側のシリンダ壁に沿って下降してピストン頂面に流れ込む。これらの吸気流により吸気ポート間の燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が包み込まれるため、燃料噴霧のピストン頂面への接触が抑制されると共に、上方の点火プラグへの接触や側方のシリンダ壁への接触も抑制される。又、吸気側及び排気側からピストン頂面に流れ込んだ吸気流は頂面上で衝突して上昇気流となった後に渦流を形成するため、吸気流の攪拌作用により燃料噴霧との混合がより促進される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
［第１実施形態］
以下、本発明を具体化したエンジンの燃料噴射装置の第１実施形態を説明する。
本実施形態のエンジンは気筒当たり４弁を備えた直列４気筒ガソリンエンジンとして構成されている。図１は当該エンジンの特定気筒におけるヘッド部分の構成を示す断面図であり、図中の上段には平断面が、下段には側断面が相互に関連付けて表されている。以下、同図に従って特定気筒のヘッド部分の構成を説明するが、他の気筒も全く同一構成となっている。
【００２０】
シリンダブロック１のシリンダ１ａ内には摺動自在にピストン２が嵌挿され、これらのシリンダ１ａ内及びピストン２の頂面とシリンダヘッド３の下面との間には燃焼室４が形成されている。尚、本実施形態では、頂面が平坦なピストン２を用いているが、頂面の形状はこれに限ることはなく、例えば頂面を浅い凹状に形成してもよい。
【００２１】
シリンダヘッド３には燃焼室４内の略中央に臨むように点火プラグ５が配設され、この点火プラグ５を中心として、図中の左方には一対の吸気ポート６（一方のみ図示）の一端側が開口し、図中の右方には同じく一対の排気ポート７（一方のみ図示）の一端が開口している。各吸気ポート６には吸気弁６ａが、各排気ポート７には排気弁７ａがそれぞれ配設され、これらの吸排気弁６ａ，７ａは、図示しないカム軸によりクランク軸の回転に同期して対応するポート６，７を開閉する。
【００２２】
吸気ポート６及び排気ポート７は一般的なエンジンと同様の形状をなしており、図示はしないが、吸気ポート６の他端側はシリンダヘッド３の一側面に開口して、スロットル弁等が備えられた吸気通路と連通し、一方、排気ポート７の他端側はシリンダヘッド３の他側面に開口して、触媒や消音器が備えられた排気通路と連通している。吸気通路からの吸気はスロットル弁で流量調整された後に吸気弁６ａの開弁に伴って吸気ポート６から燃焼室４内に流入される一方、燃焼室４内で燃焼後の排ガスは排気弁７ａの開弁に伴って排気ポート７から排気通路に案内されて、触媒及び消音器を経て外部に排出される。
【００２３】
シリンダヘッド３の両吸気ポート６の間には、燃焼室４の外周側に位置するように燃料噴射弁８が設けられ、燃料噴射弁８は水平より若干先端側を下方に傾斜させた姿勢に保持されて、その先端を点火プラグ５に向けて指向させている。その結果、燃料噴射弁８からは、側面視において点火プラグ５の軸線Ｌに対して所定角度をもって交差し、且つ、平面視においては点火プラグ５の軸線Ｌに向けて燃料噴霧Ｆが噴射される。
【００２４】
図２は燃料噴射弁８のノズル構造を示す図１の上段に対応する平断面図、図３は同じくノズル構造を示す図２のＡ矢視図、図４は図２のＡ矢視から見た燃料噴霧Ｆの断面形状を示す図である。燃料噴射弁８の先端には一対のスリット状をなす噴孔８ａが形成され（所謂マルチスリットタイプ）、図４に示すように、両噴孔８ａは相互に離間して略ハ字状をなしている。このノズル構造により、両噴孔８ａからは噴射方向と直交する方向の断面形状が略ハ字状をなす燃料噴霧Ｆが噴射され、この燃料噴霧Ｆは扁平状をなす第１翼Ｆ１及び第２翼Ｆ２から形成されて、これらの第１翼Ｆ１及び第２翼Ｆ２の間の不連続な箇所（図４の左右方向中央で途切れている箇所）には、燃料がほとんど存在しない燃料希薄領域Ｅが形成されている。
【００２５】
又、噴射後の燃料噴霧Ｆの各翼Ｆ１，Ｆ２は次第に広がり拡散するが、図１の下段に示すように、水平（例えば、シリンダヘッド３の下面）を基準とした燃料噴霧Ｆの下端の稜線角度θ１は３０〜４５°の範囲となるように、同じく水平を基準とした燃料噴霧Ｆの上端の稜線角度θ２は２０〜−１５°（負の場合は燃料噴霧Ｆが水平より上方に拡散することを意味する）の範囲となるように、燃料噴射弁８の取付角度や噴孔８ａの形状等が設定されている。又、図１上段に対応した平断面図で燃料噴霧Ｆの拡散角度ψは５０〜８０°の範囲となるように、同じく各翼Ｆ１，Ｆ２間の離間角度ψ０は５〜２０°の範囲となるように設定されている。
【００２６】
ここで、稜線角度θ１は、ピストン頂面への燃料噴霧Ｆの衝突を防止可能な値として設定されたものであり、所定の燃料噴射時期（換言すれば、ピストン位置）において、燃料噴霧Ｆの下端とピストン頂面との間にある程度の空間距離が確保されるように設定されている。又、稜線角度θ２は、燃料噴霧Ｆの主流上端が点火プラグ５の直下を通過するように設定されている。
【００２７】
又、双方の稜線角度の差（θ１−θ２）が燃料噴霧Ｆの上下方向の拡散角度θ０となるが、当該拡散角度θ０は上記した稜線角度θ１，θ２の設定の結果、例えば一般的な筒内噴射型エンジンに用いられるスワールインジェクタ等と比較して狭く設定されている。
尚、最適な稜線角度θ１は、燃料噴射弁８の取付角度や燃料噴射時期等に応じて異なり、同じく最適な稜線角度θ２は、燃料噴射弁８と点火プラグ５との位置関係等に応じて異なる。又、（ψ−ψ０）は、第１翼Ｆ１の拡散角度ψ１及び第２翼Ｆ２の拡散角度ψ２の総計となるが、拡散角度ψ１，ψ２は必ずしも同じ値でなくてもよい。尚、最適な拡散角度ψ、離間角度ψ０はシリンダボア径や点火プラグサイズに応じて異なる。よって、稜線角度θ１，θ２、拡散角度ψ、離間角度ψ０は必ずしも上記範囲内に限ることはなく、エンジンの仕様に応じて任意に設定できる。
【００２８】
ここで、燃料噴霧Ｆの主流とは、図１上段の平断面図のψ１，ψ２の角度範囲、且つ、図１下段の側断面図の拡散角度θ０の角度範囲にある燃料噴霧を意味する。
一方、燃料噴射弁８に供給される燃料圧は、上記スワールインジェクタ等に適用される燃料圧（５〜８ＭＰａ程度）に比較して高く設定され、例えば１２〜２０ＭＰａに設定されている。
【００２９】
以上のように構成されたエンジンは図示しないＥＣＵ（電子制御ユニット）により総合的に制御される。燃料噴射制御については、本実施形態のエンジンでは運転領域に関わらず常に吸気行程で燃料噴射を実行しており、噴射した燃料噴霧Ｆを吸気と十分に混合させて燃焼に供する均一燃焼を実現している。そこで、この均一燃焼時において、上記稜線角度θ１，θ２、拡散角度θ０，ψ１，ψ２、離間角度ψ０（これらを燃料噴霧角と総称する）に基づいて行われる燃料噴霧Ｆの移送状況を図５〜１０に従って説明する。
【００３０】
図５は噴射中の燃料噴霧Ｆを示す図、図６は拡散初期の燃料噴霧Ｆを示す図、図７は拡散終期の燃料噴霧Ｆを示す図であり、図１と同じく各図中の上段には平断面が、下段には側断面が表されている。又、図８は図５のＢ矢視から見た側断面図、図９は図６のＣ矢視から見た側断面図、図１０は図７のＤ矢視から見た側断面図である。
【００３１】
まず、燃料噴射に先行して排気行程の終了直前に吸気弁６ａが開弁され始め、その後に吸気行程に移行し、図５，８に示すように排気弁７が閉弁されて所定のクランク角に達すると、燃料噴射弁８から燃料が噴射される。上記のように噴射された燃料噴霧Ｆは、断面略ハ字状をなしながら下端及び上端の稜線角度θ１，θ２、及び左右の拡散角度ψ１，ψ２、離間角度ψ０に沿って次第に拡散する。燃料噴霧Ｆは扁平状の断面略ハ字状をなすため、広い面積をもって吸気と接触して良好に混合される。又、燃料圧が比較的高く設定されて燃料噴霧Ｆが微粒化されていることも、燃料噴霧Ｆと吸気との混合促進に貢献する。
【００３２】
図６，９に示すように、燃料噴射の終了後も燃料噴霧Ｆは拡散し続けるが、上記稜線角度θ１の設定に基づいて燃料噴霧Ｆの下端とピストン頂面との空間距離が確保されるため、燃料噴霧Ｆのピストン頂面への衝突が未然に防止される。又、噴射後の燃料噴霧Ｆの上端は上記稜線角度θ２に基づいて点火プラグ５の直下を通過するが、図８，９から明らかなように、このとき拡散角度ψで噴射された燃料噴霧Ｆの中央には、燃料希薄領域Ｅが離間角度ψ０をもって形成されて点火プラグ５に対応するため、点火プラグ５への燃料噴霧Ｆの衝突が未然に防止される。
【００３３】
このとき、噴射された燃料噴霧Ｆの主流の動圧によって主流の周囲に慣性で誘発された空気流が生じ、この空気流に運動量を喪失した燃料微粒子が取り込まれて点火プラグ５側にも拡散してくるが、これらの噴霧は十分に微粒化しているので気化し易く、点火プラグ５の燻りを引き起こすことはない。
一方、燃料噴射と並行して燃焼室４内には吸気弁６ａの開弁に伴って吸気が流入される。吸気は吸気弁６ａの傘部に衝突しながら燃焼室４内に流入されるが、一対の吸気ポート６が併設されているため、吸気ポート６の併設方向、及びそれと直交する方向では、燃焼室４内での吸気流の生起状況が異なる。
【００３４】
即ち、吸気ポート６の併設方向と直交する方向（図６の左右方向）では、吸気は吸気弁６ａの傘部により吸気側と排気側とに分流されるのに対し、吸気ポート６の併設方向（図９の左右方向）では、隣合う吸気ポート６の内側で吸気が衝突すると共に、併設方向と直交する方向に対応した下降気流が認められる。その結果、図６に矢印で示すように、燃焼室４内では主に吸気側と排気側とに向かう２つの比較的強い吸気流が生起されて、これらの吸気は吸気側及び排気側のシリンダ壁に沿って下降してピストン頂面にそれぞれ流れ込む。
【００３５】
図７，１０に示すように、噴射終了後、時間の経過と共に運動量を喪失した燃料噴霧Ｆは吸気と混合しながら更に拡散するが、ピストン頂面に流れ込んだ吸気が遮断作用を奏するため、この拡散中においても燃料噴霧Ｆのピストン頂面への接触が抑制される。又、燃料噴霧Ｆ全体が吸気流に包み込まれた状態となるため、ピストン頂面のみならず上方の点火プラグ５への接触や側方のシリンダ壁への接触も抑制される。そして、ピストン頂面に流れ込んだ吸気は頂面略中央で衝突して上昇気流を生起しながら更に燃料噴霧Ｆと混合し、燃焼室内に均一な混合気を形成する。その後、エンジンは吸気行程から圧縮行程に移行し、圧縮上死点近傍で点火プラグ５により混合気が点火されて均一燃焼が実現される。
【００３６】
以上のように本実施形態のエンジンの燃料噴射装置では、燃料噴射弁８から断面略ハ字状をなす燃料噴霧Ｆを噴射するようにしたため、燃料噴霧Ｆの中央に形成された燃料希薄領域Ｅが点火プラグ５に対応して、燃料噴霧Ｆの点火プラグ５への衝突を未然に防止できる。よって、燃料噴霧Ｆの衝突による点火プラグ５の燻りを回避した上で、例えば断面逆Ｖ字型の燃料噴霧Ｆを形成する特許文献１の技術に比較して、燃料噴射弁８をより水平に近い角度に配置可能となる。
【００３７】
その結果、燃料噴霧Ｆの下端とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧Ｆのピストン頂面への衝突を防止でき、もって、熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。又、空間距離を確保できることで燃料噴射時期を早めることが可能となり、結果として混合促進やシリンダ壁への噴霧衝突防止等の早期噴射による利点を得ることができる。
【００３８】
又、扁平状で断面略ハ字状をなす燃料噴霧Ｆにより広い面積をもって吸気と接触させ、しかも、高い燃料圧により燃料噴霧Ｆを微粒化しているため、燃料噴霧Ｆと吸気との混合を促進でき、この要因も上記熱効率の改善とエミッションの低減に貢献することになる。
更に、燃料噴霧Ｆの上端が点火プラグの直下を移送されるように稜線角度θ２を設定したため、上記燃料希薄領域Ｅによる作用と相俟って、燃料噴霧Ｆが点火プラグ５に衝突する事態を一層確実に防止することができる。
【００３９】
一方、エンジンを吸気２弁の構成とし、両吸気弁６ａの間に燃料噴射弁８を配設したため、吸気弁６ａの傘部を利用して吸気弁６ａの配列方向と直交する方向に向かう２つの比較的強い吸気流を生起でき、それらの吸気流により燃料噴霧Ｆを包み込むことで、拡散中の燃料噴霧Ｆのピストン頂面、点火プラグ５、シリンダ壁への接触を確実に抑制できる上に、吸気流の攪拌作用により燃料噴霧Ｆとの混合をより促進できる。よって、上記熱効率の改善とエミッションの低減を一層確実なものとすることができる。
【００４０】
又、燃料噴射弁８の構成は、一般的なものに比較して噴孔８ａの形状が異なるだけであり、例えば燃料噴霧を円錐状に拡散させるための構造と要するスワールインジェクタと比較して、非常に安価に製造できるという利点もある。
［第２実施形態］
次に、本発明を具体化したエンジンの燃料噴射装置の第２実施形態を説明する。尚、本実施形態の燃料噴射装置は、第１実施形態における燃料噴射弁８の噴孔８ａの形状を変更したものであり、その他の構成は同一である。よって、共通の構成部分は同一部材番号を付して説明を省略し、相違点を重点的に説明する。
【００４１】
図１１は本実施形態の燃料噴射弁のノズル構造を示す図、図１２は燃料噴霧Ｆの断面形状を示す図であり、各図は上記第１実施形態の図３，４と対応して示されている。
これらの図に示すように、本実施形態の燃料噴射弁８では、スリット状をなす一対の噴孔１１が相互に離間して一直線状に形成されている。この場合でも燃料噴霧Ｆは噴孔１１と対応する断面形状で噴射され、扁平状をなす第１翼Ｆ１及び第２翼Ｆ２との間に燃料希薄部Ｅが形成される。よって、燃料噴射時には燃料希薄領域Ｅが点火プラグ５に対応して、点火プラグ５への燃料噴霧Ｆの衝突が未然に防止され、重複する説明はしないが、上記第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４２】
燃料噴射弁８の噴孔の形状はその他にも種々に変更可能であり、例えば図１３に示すように、峰部が不連続な逆Ｖ字状の噴孔１２を形成したり、或いは図１４に示すように、峰部が不連続な逆Ｕ字状の噴孔１３を形成したりしてもよい。図示はしないが、これらの場合でも燃料噴霧Ｆは噴孔１２，１３と対応する断面形状で噴射されるため、第１翼Ｆ１及び第２翼Ｆ２の間に燃料希薄部Ｅが形成されて、上記第１及び第２実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００４３】
又、図１５に示すように、左右にスリット状の噴孔１４を一対ずつ併設してもよく、このように構成した場合には、併設した噴孔１４から噴射された燃料噴霧Ｆが衝突しながら合流するため、より扁平な第１翼Ｆ１及び第２翼Ｆ２が形成され、接触面積の増大に伴って吸気との混合を一層促進できる。
一方、図１６，１７に示すように、左右の噴孔を、複数の噴孔１６ａ，１７からなる第１及び第２の噴孔群１６，１７として形成してもよい（所謂マルチホールタイプ）。図１６の噴孔群１６は、図３のスリット状の噴孔８ａと同様の機能を奏し、図１７の噴孔群１７は、図１５のスリット状の噴孔１４と同様の機能を奏するが、これらのスリット状の噴孔８ａ，１５に比較して各噴孔１６ａ，１７ａの径が縮小されるため、燃料噴霧Ｆを微粒化して吸気との混合を一層促進できる。
【００４４】
以上で実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態では、４弁式の直列４気筒ガソリンエンジンの燃料噴射装置として具体化したが、エンジンの動弁機構を吸排気２弁に変更したり、或いはエンジンの気筒配列を変更したりしてもよい。
又、上記各実施形態では、燃料噴射を吸気行程のみで実行したが、例えばエンジンの運転領域に応じて吸気行程と圧縮行程とで燃料噴射を切換えるように構成し、吸気行程噴射において上記各実施形態と同様の作用効果を得るようにしてもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明の内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料噴霧の点火プラグへの衝突を防止しつつ、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止でき、しかも、燃料噴霧と吸気とを広い接触面積をもって良好に混合でき、もって、熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。
【００４６】
請求項２，３の発明の内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料噴霧の点火プラグへの衝突を防止しつつ、燃料噴霧とピストン頂面との空間距離を確保して、燃料噴霧のピストン頂面への衝突を防止でき、しかも、燃料噴霧と吸気とを一層広い接触面積をもって良好に混合でき、もって、熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。
【００４７】
請求項４の発明の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項１又は２に加えて、燃料噴霧の微粒化により、更なる熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。
請求項５の発明の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項１又は２に加えて、点火プラグへの燃料噴霧の衝突を一層確実に防止して、更なる熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。
【００４８】
請求項６の発明の内燃機関の燃料噴射装置によれば、請求項１又は２に加えて、点火プラグ、シリンダ壁、ピストン頂面への燃料噴霧の接触を確実に抑制できると共に、吸気流の攪拌作用により燃料噴霧との混合をより促進でき、更なる熱効率の改善とエミッションの低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のエンジンのヘッド部分の構成を示す断面図である。
【図２】燃料噴射弁のノズル構造を示す図１の上段に対応する平断面図である。
【図３】同じくノズル構造を示す図２のＡ矢視図である。
【図４】図２のＡ矢視から見た燃料噴霧の断面形状を示す図である。
【図５】噴射中の燃料噴霧を示す図である。
【図６】拡散初期の燃料噴霧を示す図である。
【図７】拡散終期の燃料噴霧を示す図である。
【図８】図５のＢ矢視から見た側断面図である。
【図９】図６のＣ矢視から見た側断面図である。
【図１０】図７のＤ矢視から見た側断面図である。
【図１１】第２実施形態の燃料噴射弁のノズル構造を示す図である。
【図１２】燃料噴霧の断面形状を示す図である。
【図１３】噴孔を逆Ｖ字状に形成した別例を示す図である。
【図１４】噴孔を逆Ｕ字状に形成した別例を示す図である。
【図１５】左右の噴孔を一対のスリット状に形成した別例を示す図である。
【図１６】左右の噴孔を噴孔群として形成した別例を示す図である。
【図１７】左右の噴孔を噴孔群として形成した別例を示す図である。
【符号の説明】
４          燃焼室
５          点火プラグ
６          吸気ポート
６ａ        吸気弁
８          燃料噴射弁
１６，１７  噴孔群
Ｆ          燃料噴霧
Ｆ１        第１翼
Ｆ２        第２翼
８ａ，１１〜１５，１６ａ，１７ａ  噴孔
【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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