(57)【要約】【課題】簡便な方法でもって、燃料が燃焼室内に良好に拡散するように燃料を噴射する燃料噴射弁を提供する。【解決手段】内燃機関の燃料噴射弁１において、燃料を噴射するための少なくとも２つの噴孔１５ａ、１５ｂを同心円状に複数有し、これら噴孔のうち一方の噴孔が他方の噴孔を画成する内壁面近傍の領域と重なるように２つの噴孔が交差している。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射弁において、燃料を噴射するための少なくとも２つの噴孔を同心円状に複数有し、これら噴孔のうち一方の噴孔が他方の噴孔を画成する内壁面近傍の領域と重なるように２つの噴孔が交差していることを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】
上記噴孔が燃料噴射弁のノズルボディ内に形成されており、噴孔の入口側におけるノズルボディの内壁面に溝が形成され、該溝を画成する壁面から噴孔が延びることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【請求項３】
一方の噴孔の入口または出口のみを閉塞可能な弁を具備することを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射弁が、特開２０００−２５７５３０号公報に開示されている。この燃料噴射弁は燃焼室内に燃料を直接噴射する。このように燃焼室内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁には、燃料を燃焼室内にて良好に燃焼させるために、燃料が燃焼室内に良好に拡散するように燃料を噴射することが要求される。この要求に応えるために、上記公報に記載の燃料噴射弁では、その内部の燃料空間を画成する内壁面から外壁面まで互いに平行に延びる隣接した２つの噴孔が途中で連通路によって連通され、一方の噴孔の出口が閉塞されたまま他方の噴孔の出口のみが開放可能とされている。
【０００３】
この燃料噴射弁において、一方の噴孔の出口を閉塞したまま他方の噴孔の出口のみを開放すると、内部の燃料空間から一方の噴孔に流入した燃料はその出口から流出することができず、連通路を介して他方の噴孔に流入する。ここで、連通路は噴孔に対して垂直に形成されているので、連通路を介して一方の噴孔から他方の噴孔に燃料が流入すると、他方の噴孔内を流れる燃料に旋回力が与えられ、燃料が噴孔の出口から円錐状に広がるように噴射される。このように燃料噴射弁の噴孔から燃料が噴射されると、燃料が燃焼室内にて良好に拡散することとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、燃料噴射弁の噴孔を連通するために上述したような連通路を燃料噴射弁に形成することは困難である。そこで、本発明の目的は、簡便な方法でもって、燃料が燃焼室内に良好に拡散するように燃料を噴射する燃料噴射弁を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、１番目の発明では、内燃機関の燃料噴射弁において、燃料を噴射するための少なくとも２つの噴孔を同心円状に複数有し、これら噴孔のうち一方の噴孔が他方の噴孔を画成する内壁面近傍の領域と重なるように２つの噴孔が交差している。
【０００６】
２番目の発明では、１番目の発明において、上記噴孔が燃料噴射弁のノズルボディ内に形成されており、噴孔の入口側におけるノズルボディの内壁面に溝が形成され、該溝を画成する壁面から噴孔が延びる。
【０００７】
３番目の発明では、１番目の発明において、一方の噴孔の入口または出口のみを閉塞可能な弁を具備する。ここで、弁とは、後述する実施形態において、制御弁に相当する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。図１は、本発明の燃料噴射弁を備えた内燃機関を示している。図１において、１は燃料噴射弁、２はシリンダヘッド、３はシリンダブロック、４はピストン、５は燃焼室、６は吸気弁、７は吸気ポート、８は吸気通路、９は排気弁、１０は排気ポート、１１は排気通路である。本発明の燃料噴射弁１は、燃焼室５内に燃料を直接噴射する。
【０００９】
図２（Ａ）は、第１実施形態の燃料噴射弁の先端部分の部分縦断面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の矢印Ａから見たときの噴孔を示した図である。なお、理解しやすいように、図２（Ａ）において、断面線は省略してある。また、図２（Ｂ）において、実線で示した円形の線は、燃料噴射弁の噴孔の位置関係を分かりやすくするための補助線であって、後述するノズルボディの内壁面上の線である。また、図３は、図２（Ｂ）の矢印Ｂから見たときの一対の噴孔を示した図である。
【００１０】
図２（Ａ）に示したように、燃料噴射弁１はノズルボディ１２とニードル弁１３とを有する。ノズルボディ１２は、大部分では円筒形であるが、先端部分では円錐形である。また、ニードル弁１３も、大部分では円筒形であるが、先端部分では円錐形である。
【００１１】
ノズルボディ１２内には燃料を通すための燃料空間１４が形成されている。ニードル弁１３はこの燃料空間１４内に燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃに沿って往復動可能に収容されている。また、ノズルボディ１２には複数の噴孔１５ａ、１５ｂが形成されている。噴孔１５ａ、１５ｂは燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃから径方向へと直線的に延びる。これら噴孔１５ａ、１５ｂは円形の流路断面を有し、その内径は互いに等しい。これら噴孔は２つの噴孔１５ａ、１５ｂ毎に対をなしている。すなわち、燃料噴射弁１は同心円状に複数対の噴孔１５ａ、１５ｂを有する。噴孔１５ａ、１５ｂは燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃに対して角度をもって延びるが、各対の噴孔１５ａ、１５ｂにおいて、一方の噴孔１５ａが燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃとなす角度は他方の噴孔１５ｂが燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃとなす角度とは異なる。
【００１２】
燃料を噴孔１５ａ、１５ｂ内に取り入れるための噴孔１５ａ、１５ｂの入口１６ａ、１６ｂは、燃料空間１４を画成するノズルボディ１２の内壁面にて開口する。一方、燃料を噴孔１５ａ、１５ｂから噴射するための噴孔１５ａ、１５ｂの出口１７ａ、１７ｂは、ノズルボディ１２の外壁面にて開口する。
【００１３】
ニードル弁１３のリフト量が零であるときには、各噴孔１５ａ、１５ｂの入口１６ａ、１６ｂがニードル弁１３によって閉塞されている。一方、ニードル弁１３がリフトせしめられると、各噴孔１５ａ、１５ｂの入口１６ａ、１６ｂが開放せしめられ、燃料が燃料空間１４から噴孔１５ａ、１５ｂ内にその入口１６ａ、１６ｂを介して流入し、その出口１７ａ、１７ｂから噴射される。
【００１４】
ところで、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは、一方の噴孔１５ａが他方の噴孔１５ｂを画成する内壁面近傍の領域と重なるように交差している。別の云い方をすれば、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは、一方の噴孔１５ａの中心軸線が他方の噴孔１５ｂの中心軸線とは交差しないようにして交差している。さらに別の云い方をすれば、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは、これら噴孔１５ａ、１５ｂの流路断面が部分的にのみ重なるように交差している。そして、各対の噴孔１５ａ、１５ｂ同志がこれらの半径以下の距離に亘って交差していることが好ましい。これによって、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは領域Ｒにおいて互いに連通している。
【００１５】
第１実施形態では、ニードル弁１３がリフトせしめられ、燃料が各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れると、噴孔１５ａ、１５ｂ同志が交差する領域Ｒにおいて、各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料がそれぞれ別の噴孔１５ｂ、１５ａ内を流れる燃料に旋回力を付与する。このため、燃料は各噴孔１５ａ、１５ｂの出口１７ａ、１７ｂから比較的頂角の大きい中空の円錐状でもって広がるように噴射される。これによれば、燃料が燃焼室５内に良好に拡散し、したがって、燃料が燃焼室５内にて良好に燃焼することとなる。
【００１６】
また、第１実施形態では、各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料に旋回力を付与するためには、単に、噴孔１５ａ、１５ｂを互いに交差するように形成するだけでよい。すなわち、第１実施形態によれば、簡便な製造方法によって、各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料に旋回力を付与する構成を形成することができる。なお、一対の噴孔を形成したときに、これら噴孔が交差する領域に、ばりが生じることがあるが、これら噴孔を形成した後に、一方の噴射孔に研磨液を流し込むことによって、ばりは排除される。
【００１７】
また、第１実施形態では、ニードル弁１３はノズルボディ１２内に収容されている。したがって、ニードル弁１３が噴孔１５ａ、１５ｂを閉塞する部位はノズルボディ１２内にある。これに対し、噴孔を閉塞する部位がノズルボディの外周壁面上にある構成では、この部位が燃焼室内に露出していることから、噴孔から燃焼室内に燃料が漏れてしまう可能性が高い。しかしながら、第１実施形態では、噴孔１５ａ、１５ｂを閉塞する部位がノズルボディ１２の内周壁面上にあるので、噴孔１５ａ、１５ｂを介して燃焼室５内に燃料が漏れてしまう可能性は低い。
【００１８】
次に、第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態の燃料噴射弁１を示しており、（Ａ）は図２（Ａ）と同様の図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）と同様の図である。また、図５は、図３と同様の図である。
【００１９】
第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、噴孔１５ａ、１５ｂは径方向からずれた形で直線的に延びる。また、第２実施形態では、第１実施形態と同様に、噴孔１５ａ、１５ｂは、燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃに対して角度をもって延びるが、各噴孔１５ａ、１５ｂが燃料噴射弁１の長手中心軸線Ｃとなす角度はほぼ等しくなっている。
【００２０】
第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは、一方の噴孔１５ａが他方の噴孔１５ｂを画成する内壁面近傍の領域と重なるように交差しており、領域Ｒにおいて互いに連通している。したがって、ニードル弁１３がリフトせしめられ、燃料が各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れると、噴孔１５ａ、１５ｂ同志が交差する領域Ｒにおいて、各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料がそれぞれ別の噴孔１５ｂ、１５ａ内を流れる燃料に旋回力を付与する。このため、燃料は各噴孔１５ａ、１５ｂの出口１７ａ、１７ｂから比較的頂角の大きい中空の円錐状でもって広がるように噴射される。これによれば、燃料が燃焼室５内に良好に拡散し、したがって、燃料が燃焼室５内にて良好に燃焼することとなる。また、第２実施形態によれば、第１実施形態と同様に、簡便な製造方法によって、各噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料に旋回力を付与する構成を形成することができる。
【００２１】
また、第２実施形態では、各対の噴孔１５ａ、１５ｂが互いにほぼ平行に延びているので、ほぼ一定の噴射方向（拡散方向）へ各対の噴孔１５ａ、１５ｂから燃料を噴射させることができる。すなわち、第２実施形態によれば、比較的狭い領域に集中して各対の噴孔１５ａ、１５ｂから燃料を噴射することができる。したがって、第２実施形態において、燃料の燃焼にとって最適な領域にのみ集中して燃料が噴射されるようにすることができる。
【００２２】
次に、第３実施形態について説明する。図６は、第３実施形態の燃料噴射弁１を示しており、（Ａ）は図２（Ａ）と同様の図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）と同様の図である。第３実施形態では、ノズルボディ１２の燃料空間１４を画成する内壁面に溝１８が形成されている。これら溝１８はノズルボディ１２の外壁面に向かって延び、各噴孔１５ａ、１５ｂに対応して形成されている。したがって、各噴孔１５ａ、１５ｂの入口１６ａ、１６ｂは溝１８を画成する壁面にて開口する。
【００２３】
これによれば、各対の噴孔１５ａ、１５ｂが交差する角度を大きく設定することができる。各対の噴孔１５ａ、１５ｂが交差する角度が９０°に近づくほど、噴孔１５ａ、１５ｂ内を流れる燃料がそれぞれ別の噴孔１５ｂ、１５ａ内を流れる燃料に付与する旋回力は大きくなる。すなわち、第３実施形態によれば、燃料に付与される旋回力が大きくなる。なお、第３実施形態の噴孔の残りの構成は、第２実施形態の噴孔の構成と同様である。
【００２４】
次に、第４実施形態について説明する。図７は、第４実施形態の燃料噴射弁１を示しており、（Ａ）は図２（Ａ）と同様の図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）と同様の図である。第４実施形態では、燃料噴射弁１はノズルボディ１２の外壁面上を摺動可能な制御弁１９を有する。制御弁１９が図７（Ａ）に示した位置にあるときには、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは両方とも出口１７ａ、１７ｂが開放されている。したがって、この場合、ニードル弁１３がリフトせしめられると、燃料は各対の噴孔１５ａ、１５ｂの両方に流入し、符号Ｆで示したように、これら両噴孔１５ａ、１５ｂから噴射される。
【００２５】
一方、制御弁１９が図７（Ｂ）に示した位置にあるときには、各対の噴孔１５ａ、１５ｂのうち一方の噴孔１５ｂの出口１７ｂのみが開放されており、他方の噴孔１５ａの出口１７ａは制御弁１９によって閉塞されている。したがって、この場合、ニードル弁１３がリフトせしめられると、燃料は各対の噴孔１５ａ、１５ｂの両方に流入するが、符号Ｆで示したように、一方の噴孔１５ｂのみから噴射される。これによれば、他方の噴孔１５ａ内を流れる燃料はほとんど全て一方の噴孔１５ｂ内を流れる燃料に旋回力を付与するために用いられるので、燃料に付与される旋回力がより大きくなる。
【００２６】
また、一方の噴孔１５ｂの出口１７ｂのみを開放した状態で燃料を噴射する場合、燃料噴射弁１から噴射するトータルの燃料量が少なくても、噴孔１５ｂ内を流れる燃料の流速は速い。したがって、これによれば、噴孔１５ｂの出口１７ｂから噴射される燃料の速度が速いので、噴射された燃料は燃焼室５内にて良好に拡散することとなる。
【００２７】
また、燃料は内燃機関の圧縮行程後期に燃料噴射弁１から噴射されるが、燃料噴射の初期段階において噴射された燃料は、いわゆる、予混合燃焼する。一般的に、この予混合燃焼する燃料が多いと、内燃機関から生じる騒音が大きくなる。ここで、第４実施形態では、一方の噴孔１５ａの出口１７ａ、１７ｂを閉塞した状態で燃料を噴射することができる。この場合、両方の噴孔１５ａ、１５ｂの出口１７ａ、１７ｂを開放した状態で燃料を噴射する場合に比べて、燃料噴射の初期段階において噴孔１５ｂから噴射される燃料量は少ない。したがって、これによれば、予混合燃焼する燃料が少なくなるので、内燃機関から生じる騒音が小さくなる。
【００２８】
なお、第４実施形態の噴孔の構成は、第２実施形態の噴孔の構成と同様である。
【００２９】
次に、第５実施形態について説明する。図８は、第５実施形態の燃料噴射弁１を示しており、（Ａ）は図２（Ａ）と同様の図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）と同様の図である。第５実施形態では、燃料噴射弁１はノズルボディ１２の内周壁面上を摺動可能な制御弁１９を有する。制御弁１９が図８（Ａ）に示した位置にあるときには、各対の噴孔１５ａ、１５ｂは両方とも入口１６ａ、１６ｂが開放されている。したがって、この場合、ニードル弁１３がリフトせしめられると、燃料は各対の噴孔１５ａ、１５ｂの両方に流入し、符号Ｆで示したように、これら両噴孔１５ａ、１５ｂから噴射される。
【００３０】
一方、制御弁１９が図８（Ｂ）に示した位置にあるときには、各対の噴孔１５ａ、１５ｂのうち一方の噴孔１５ａの入口１６ａのみが開放されており、他方の噴孔１５ｂの入口１６ｂは制御弁１９によって閉塞されている。したがって、この場合、ニードル弁１３がリフトせしめられると、燃料は一方の噴孔１５ａにのみ流入する。これによれば、他方の噴孔１５ｂ内を燃料は流れていないので、一方の噴孔１５ａ内を流れる燃料には何ら旋回力は付与されない。このため、一方の噴孔１５ａ内に流入した燃料は比較的頂角の小さい円錐状でもって出口１７ａから噴射される。したがって、一方の噴孔１５ａから噴射される燃料は、高い貫徹力を有する。すなわち、一方の噴孔１５ａから噴射される燃料は、一定の方向に沿って比較的遠くの位置まで到達する。これは多くの燃料を噴射する必要がある比較的高負荷の運転条件に適用される。
【００３１】
また、第５実施形態では、制御弁１９はノズルボディ１２内に収容されている。したがって、制御弁１９が噴孔１５ａ、１５ｂを閉塞する部位はノズルボディ１２内にある。このため、噴孔１５ａ、１５ｂを介して燃焼室５内に燃料が漏れてしまう可能性は低い。
【００３２】
なお、一方の噴孔１５ａ内に流入した燃料の一部は、噴孔１５ａ、１５ｂ同志が連通する領域Ｒを介して他方の噴孔１５ｂ内に流入する。このように他方の噴孔１５ｂ内に流入した燃料には旋回力が付与されるので、比較的頂角の大きい中空の円錐状でもってこの噴孔１５ｂの出口１７ｂから噴射される。また、第５実施形態の噴孔の構成は、第２実施形態の噴孔の構成と同様である。
【００３３】
なお、上述した実施形態では、２対の噴孔を有する燃料噴射弁について説明したが、３対以上の噴孔を有する燃料噴射弁にも、本発明は適用可能である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、燃料が各噴孔内を流れると、噴孔同志が交差する領域において、一方の噴孔内を流れる燃料が他方の噴孔内を流れる燃料に旋回力を付与するので、燃料は各噴孔の出口１７ａ、１７ｂから比較的頂角の大きい円錐状でもって広がるように噴射される。これによれば、燃料が燃焼室５内に良好に拡散する。また、本発明によれば、各噴孔内を流れる燃料に旋回力を付与するためには、単に、噴孔を互いに交差するように形成するだけでよい。すなわち、簡便な製造方法によって、各噴孔内を流れる燃料に旋回力を付与する構成を形成することができる。
【００３５】
このように、本発明によれば、簡便な方法でもって、燃料が燃焼室５内に良好に拡散するように燃料を噴射する燃料噴射弁が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃料噴射弁を備えた内燃機関を示した図である。
【図２】第１実施形態の燃料噴射弁を示した図である。
【図３】第１実施形態の燃料噴射弁の一対の噴孔を示した図である。
【図４】第２実施形態の燃料噴射弁を示した図である。
【図５】第２実施形態の燃料噴射弁の一対の噴孔を示した図である。
【図６】第３実施形態の燃料噴射弁を示した図である。
【図７】第４実施形態の燃料噴射弁を示した図である。
【図８】第５実施形態の燃料噴射弁を示した図である。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁
１２…ノズルボディ
１３…ニードル弁
１４…燃料空間
１５ａ、１５ｂ…噴孔
１６ａ、１６ｂ…噴孔の入口
１７ａ、１７ｂ…噴孔の出口
【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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