(57)【要約】【課題】  吸気管等の内燃機関周辺部材に干渉することなく、燃焼室を区画するシリンダヘッドとシリンダブロック間に対応する各気筒の部位に複数の燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置を構築することを目的とする。【解決手段】  気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁２０を備え、気筒の側方から気筒の燃焼室１０６内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、気筒つまり燃焼室１０６の並ぶ方向に延在するハウジング１０１を有し、ハウジング１０１に燃料噴射弁２０がモジュール化されていることを特徴とする。なお、ハウジング１０１には、燃料噴射弁２０に高圧燃料を供給する高圧発生装置４０がモジュール化されていることが好ましい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、前記気筒の側方から前記気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記気筒の並ぶ方向に延在するハウジングを有し、
前記ハウジングに前記燃料噴射弁がモジュール化されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記ハウジングには、点火装置がモジュール化されており、
前記点火装置は、前記気筒が並ぶ方向に向かってレーザ光を放出する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装置。
【請求項３】
前記レーザ光の焦点位置は、前記各気筒の前記燃焼室内に対応するように可変に調整され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装置。
【請求項４】
前記レーザ光を前記気筒の前記燃焼室内に照射する照射開始時期は、可変に調整可能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装置。
【請求項５】
前記ハウジングには、前記燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧発生装置がモジュール化されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記ハウジングは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項７】
前記燃料噴射弁は、複数個配置されており、前記燃焼室内の略中央部に向けて燃料が噴射されるように、スパイラル状に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項８】
気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、前記気筒の側方から前記気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁は、複数個配置されており、前記燃焼室内の略中央部に向けて燃料が噴射されるように、スパイラル状に配置されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項９】
気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、前記気筒の側方から前記気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射弁から噴射された燃料と空気が混合された混合気に着火する点火装置と、前記気筒の並ぶ方向に延在するハウジングとを備え、
前記ハウジングには、前記点火装置がモジュール化されており、
前記点火装置は、前記気筒が並ぶ方向に向かってレーザ光を放出することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料噴射装置としては、例えば内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴ガソリンエンジン用燃料噴射弁がある。直噴エンジンは成層燃焼が実現できるため、燃費の向上が図れるので、量産化採用される傾向にある。この直噴エンジンの燃焼方法として、ピストン壁に噴霧を沿わせて点火プラグに混合気を導くウォールガイド燃焼と、壁を使わずに噴射された噴霧に直接点火するスプレーガイド燃焼と、大きく分けて二つのコンセプトがある。
【０００３】
また、近年更なる燃費向上、排気ガス有害成分低減の要求がある。スプレーガイド燃焼のコンセプトでは、ピストン壁を使わず気流の影響を受けないため成層燃焼領域の拡大が可能であり、ピストンへの燃料付着が低減できると考えられている。
【０００４】
特許文献１の開示による技術では、スプレーガイド燃焼コンセプトの実現手段の一つとして、燃料噴射弁がシリンダブロックに一対設けられ、吸気ポートから排気ポートへ向かう吸排気方向に沿って対向配置されることで、各燃料噴射弁から噴射される燃料（燃料噴流）を燃焼室で互いに衝突させるようにする。
【０００５】
なお、この特許文献１の開示技術に用いられる一対の燃料噴射弁は、燃料噴流を互いに衝突させることで貫徹力を弱められるものであって、それぞれの燃料噴射弁自体はウォールガイド燃焼に適用可能な貫徹力の強いものである。
【特許文献１】特開平１０−１７６６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術は、シリンダブロックあるいはシリンダヘッドに従来の燃料噴射弁を複数個搭載することが難しいという問題がある。例えばシリンダヘッド周りには吸気管および排気管が接続されている等、実際のエンジン周辺部はエンジンの構成部材が入り組み合って配置されているため、燃焼室を区画するシリンダヘッドあるいはシリンダブロックに外部から燃料噴射弁を装着することは難しい。
【０００７】
また、貫徹力の比較的強い燃料噴流を衝突させると、衝突時に生じた燃料の飛沫が飛散燃料となって、ピストン壁等に付着して壁面ウェットを引き起こすおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、吸気管等の内燃機関周辺部材に干渉することなく、燃焼室を区画するシリンダヘッドとシリンダブロック間に対応する各気筒の部位に複数の燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置を構築することを目的とする。
【０００９】
また、別の目的は、吸気管等の内燃機関周辺部材に干渉することなく、燃焼室を区画するシリンダヘッドとシリンダブロック間に対応する各気筒の部位に複数の燃料噴射弁を備えるとともに、燃料と空気とをできるだけ均質に混合することが可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【００１０】
またさらに、別の目的は、吸気管等の内燃機関周辺部材に干渉することなく、燃焼室を区画するシリンダヘッドとシリンダブロック間に対応する各気筒の部位に複数の燃料噴射弁を備えるとともに、燃料と空気の混合気に着火する点火装置と協調した燃焼が可能な内燃機関の燃料噴射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１によると、気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、気筒の側方から気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、気筒の並ぶ方向に延在するハウジングを有し、ハウジングに燃料噴射弁がモジュール化されていることを特徴とする。
【００１２】
これによると、エンジンの各気筒には、気筒の並ぶ方向に延在し、燃料噴射弁をモジュール化して内蔵するモジュール構造体としてのハウジングが装着されている。そのため、燃料噴射装置を実装するスペース確保の困難なエンジン周りの状況に係わらず、燃焼室内に直接噴射可能な燃料噴射弁の実装が容易となる。
【００１３】
本発明の請求項２によると、ハウジングには、点火装置がモジュール化されており、点火装置は、気筒が並ぶ方向に向かってレーザ光を放出することを特徴とする。
【００１４】
これによると、ハウジングには、気筒が並ぶ方向に向かってレーザ光を放出する点火装置がモジュール化されている。そのため、従来の点火装置が各気筒ごとに設けられていたのに比べて、各気筒に共通の一つの点火装置を設けるだけでよいので、点火装置数の低減ができ、したがって構成の簡素化が図れる。
【００１５】
本発明の請求項３によると、レーザ光の焦点位置は、各気筒の燃焼室内に対応するように可変に調整されることを特徴とする。
【００１６】
これによると、レーザ光の焦点位置を、各気筒の燃焼室内に対応するように可変とする構成であるため、多気筒、例えば４気筒の燃焼気筒順に対応した焦点位置に順次切換えることが可能である。
【００１７】
本発明の請求項４によると、レーザ光を気筒の燃焼室内に照射する照射開始時期は、可変に調整可能であることを特徴とする。
【００１８】
これによると、レーザ光の照射開始時期を、燃焼気筒順に対応した照射開始時期に可変に調整することができる。
【００１９】
本発明の請求項５によると、ハウジングには、燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧発生装置がモジュール化されていることを特徴とする。
【００２０】
これによると、ハウジングには、燃料噴射弁がモジュール化されているのに加えて、さらに燃料噴射弁に高圧燃料を供給する高圧発生装置もモジュール化されている。そのため、高圧発生装置をハウジングの外部に配置するのに比べて、高圧発生装置から燃料噴射弁までの高圧燃料の流れ経路を短くすることができる。したがって、高圧燃料の流れ経路を短くした分だけ、その経路内の高圧燃料の無駄容積が低減できるため、高圧発生装置の駆動エネルギーを小さく抑えられ、結果として高圧発生装置の小型化が図れる。
【００２１】
本発明の請求項６によると、ハウジングは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に設けられていることを特徴とする。
【００２２】
これによると、ハウジングは、シリンダヘッドとシリンダブロックとの間に挟まれて、ガスケット自身として、あるいはガスケットと一体化されて実装されることができる。
【００２３】
本発明の請求項７によると、燃料噴射弁は、複数個配置されており、燃焼室内の略中央部に向けて燃料が噴射されるように、スパイラル状に配置されていることを特徴とする。
【００２４】
これによると、各気筒の燃焼室に複数の燃料噴射弁を設けることで、１個当りの燃料噴射弁が噴射する燃料噴射量が少なくなるため、燃料噴流の運動エネルギーが小さくなり、噴霧長つまり貫徹力が抑制される。さらに、これら燃料噴射弁はスパイラル状に配置されることで、噴射された燃料噴流は、燃焼室内の一点に衝突することなく、旋回するごとく集合することが可能である。したがって、燃料噴流の周りの空気に積極的に気流を発生させることが可能であるので、燃焼室内で燃料噴流が空気（気流）とを混合し易くなる。ので、燃料と空気の混合気をできるだけ均質にすることが可能である。
【００２５】
本発明の請求項８によると、気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、気筒の側方から気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射弁は、複数個配置されており、燃焼室内の略中央部に向けて燃料が噴射されるように、スパイラル状に配置されていることを特徴とする。
【００２６】
これによると、複数個の燃料噴射弁を対向配置するのではなく、スパイラル状に配置するので、例え燃料噴射弁が燃焼室を区画するシリンダヘッドあるいはシリンダブロックの外部へ突出する場合があろうとも、従来の燃料噴射弁を対向配置するものに比べて、外部へ突出する突出量を抑えることができる。したがって、内燃機関周辺部材と干渉することなく、燃料噴射弁を装着することが可能である。
【００２７】
さらに、燃料噴射弁をスパイラル状に配置することで、燃料噴射弁から噴射される燃料噴流は、空気の気流を積極的に発生させて燃焼室内で空気（気流）と混合し易くするので、燃料と空気の混合気をできるだけ均質にすることが可能である。
【００２８】
本発明の請求項９によると、気筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え、気筒の側方から気筒の燃焼室内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射装置において、燃料噴射弁から噴射された燃料と空気が混合された混合気に着火する点火装置と、気筒の並ぶ方向に延在するハウジングとを備え、ハウジングには、点火装置がモジュール化されており、点火装置は、気筒が並ぶ方向に向かってレーザ光を放出することを特徴とする。
【００２９】
これによると、従来の点火装置が各気筒ごとに設けられていたものに比べて、各気筒に共通の一つの点火装置を設けるだけでよいので、点火装置数の低減ができる。しかも、気筒の並ぶ方向に延在するハウジング内に点火装置をモジュール化するので、ピストン上部壁面等の壁面ウェットを生じさせないために例えば各燃料噴射弁から燃焼室内の略中央部に噴射された燃料（燃料噴流）と空気の混合気において、従来の気筒の上部つまりシリンダヘッドに点火装置が装着されているものが混合気の周辺部でしか着火できなかったのに比べて、混合気の中心に、点火源としてのレーザ光を当てることが可能である。したがって、点火装置は燃料噴射弁と協調して、燃料と空気を混合し易くするとともに、混合気に中心点火することで燃焼室内の火炎の伝播時間を短くして未燃ガス等有害ガスの低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の内燃機関の燃料噴射装置を、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する燃料噴射装置に適用して、具体化した実施形態を図面に従って説明する。
【００３１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の構成を表す模式的部分縦断面図である。図２は、図１の燃料噴射装置に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。図３は、図２中の燃料噴射弁周りを示す縦断面図である。図４は、図２中の高圧発生装置を示す横断面図である。図５は、図２のモジュール構造体に係わる燃料回路および電気的回路を示す回路図である。図６は、図２の燃料噴射弁の燃料噴射状態を示す模式図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ方向からみた縦断面図である。
【００３２】
燃料噴射装置１は、内燃機関（エンジン）、特にガソリンエンジンに用いられる。燃料噴射装置１は、図１および図５に示すように、エンジンの燃焼室１０６に直接燃料噴射する燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ）２０と、インジェクタ２０の噴射動作等を制御する制御手段（以下、ＥＣＵと呼ぶ）９０とを含んで構成されている。
【００３３】
インジェクタ２０は、シリンダヘッド１０２とシリンダブロック１００との間に挟持されるハウジング１０１に内蔵されている。具体的には燃焼室１０６はシリンダブロック１００の内周面とシリンダヘッド１０２の内周面とピストン１０４の上端面とで区画されており、燃焼室１０６臨んだ側方位置にインジェクタ２０が配置され、燃焼室１０６に直接燃料を噴射するものである。また、点火装置１０５がシリンダヘッド１０２の略中央上部に配置されており、ピストン１０４壁等の壁を使わずに噴射された燃料噴霧に直接点火するいわゆるスプレーガイド燃焼を実現するものである。
【００３４】
なお、インジェクタ２０の噴射圧力は、１ＭＰａから３０ＭＰａの範囲内の所定の燃料噴射圧である。インジェクタ２０から燃焼室１０６内に噴射する燃料噴霧は、図示しない略中央部に向かって延びる略円錐状等の噴霧形状に形成されている。この噴霧は、略中空円錐状等の薄液膜状体に形成されていてもよい。
【００３５】
ハウジング１０１は、図１に示すように、シリンダヘッドガスケット（図示せず）、あるいはシリンダヘッドガスケットと重ねてシリンダブロック１００とシリンダヘッド１０２との間に実装可能な略板状の構造体である。ハウジング１０１は、例えばガスケットの主な構成部材である炭素系シール材や金属板を用いて構成してもよい。なお、以下本実施形態では、ガスケット１０１はステンレス鋼等の金属板を用いて構成しているものとする。
【００３６】
図２に示すように、ハウジング１０１は、エンジンの気筒つまり燃焼室１０６の並ぶ方向に延在している。このハウジング１０１には、図２に示すように、各気筒に複数（本実施例では２個）のインジェクタ２０と、これらインジェクタ２０に高圧燃料を供給する高圧発生装置４０と、高圧発生装置４０からインジェクタ２０までの高圧燃料の流れ経路（以下、制御燃料通路と呼ぶ）３０とが内蔵されている。
【００３７】
インジェクタ２０は、図１および図２に示すように、気筒毎に一対設けられており、燃焼室１０６の略中央部に向かって燃料（燃料噴流）が噴射されるように対向配置されている。インジェクタ２０は、図３に示すように、燃料圧力（以下、制御燃料の圧力と呼ぶ）変化により開弁および閉弁を行なういわゆる自動弁構造を有する。具体的には、インジェクタ２０は、ハウジング１０１内に往復移動可能な弁部材（以下、ノズルニードル）２１と、ノズルニードル２１の当接部２５に着座可能な弁座２４ａを有する噴射燃料溜め室２４と、ノズルニードル２１の当接部２５側とは反対側にある端部によって区分けされる制御燃料作動室２６ａとスプリング室２６ｂとを備えている。制御燃料作動室２６ａには、図２および図５に示すように、制御燃料通路３０が接続している。また、噴射燃料溜め室２４には、高圧燃料ポンプ８１によって燃料タンク８２（図５参照）から吸上げられ、高圧燃料が圧送される高圧燃料通路５０に接続している。スプリング室２６ｂは、低圧燃料通路６０を経由して低圧側の燃料タンク４２に接続している。なお、制御燃料通路３０、高圧燃料通路５０、および低圧燃料通路６０は、ハウジング１０１内に形成されている。スプリング室２６ｂ内には、圧縮スプリング２２が設けられており、この圧縮スプリング２２は、当接部が弁座２４ａに着座する方向にノズルニードル２１を付勢している。一方、制御燃料作動室２６ａに、高圧発生装置４０で発生した高圧燃料が制御燃料通路３０を経由して導かれると、圧縮スプリング２２の付勢力に抗してノズルニードル２１を反弁座２４ａ側に移動させる。
【００３８】
なお、ここで、ノズルニードル２１の当接部２５とハウジング１０１の弁座２４ａとは、燃料噴射を断続する弁部を構成する。制御燃料作動室２６ａと制御燃料通路３０と高圧発生装置４０は、弁部駆動手段を構成する。弁座２４ａの下流側には図３に示すように噴孔２３を形成する。なお、弁座２４ａの下流側に略有底筒状に形成され、複数の噴孔を有する噴孔プレートであってもよい。なお、本実施形態で説明する弁部構造は、弁座２４ａが燃料流れの方向に向けて縮径する内周面としての円錐面を有しており、ノズルニードル２１の当接部２５が、弁座２４ａの燃料流れの上流側で離座および着座するいわゆる内開弁である。
【００３９】
高圧発生装置４０は、図４に示すように、ピエゾ素子（以下、ピエズスタックと呼ぶ）４１の伸長により制御燃料通路３０内に高圧燃料を発生させ、収縮により高圧燃料を基の低圧燃料に戻す。具体的には、ピエゾスタック４１は、複数層からなる圧電体層の層間に内部電極層を交互に正負となるように形成されるよう構成されている。これら複数層に積層されたピエゾスタック４１は、伸縮自在なベローダイヤフラム等のケーシング４２内に液密に封止されている。ピエゾスタック４１には外部電極としてのリード線４１ａが接合している。またピエゾスタック１２には、ピエゾスタック１２を収容するケーシング４１の端部自体にコイルスプリング４３が付勢しており、この付勢力によってピエゾスタック１２の圧縮方向に予荷重が与えられている。また、この端部は、制御燃料通路３０の開口部４６内を摺動可能なピストン４４と接続している。
【００４０】
なお、ピエゾスタック１２の外部電極４１ａ側は、ガスケット等のシール部材４８を介してハウジング１０１に着脱可能なフランジ部４９が設けられている。
【００４１】
なお、ここで、ピエゾスタック４１と、ケーシング４２と、コイルスプリング４３と、ピストン４４とは、ピエゾアクチュエータを構成する。また、高圧発生装置４０は、制御燃料通路３０内の燃料を高圧燃料と低圧燃料とに切換える制御燃料圧切換手段を構成する。
インジェクタ２０と高圧発生装置４０とハウジング１０１とは、モジュール構造体１０を構成する。
【００４２】
ここで、モジュール構造体１０に係わる燃料回路および電気的回路について図５に従って説明する。図５は４気筒エンジンの場合を示す。燃焼気筒順に各気筒毎に設けてあるインジェクタ２０を燃焼室１０６内に噴射させるため、高圧発生装置４０は気筒数に対応して４個を備えている。高圧発生装置４０に接続する制御燃料通路３０は、気筒毎に設けられた一対のインジェクタ２０に分岐して連通している。気筒とインジェクタと制御燃料通路との関係を便宜上、図５中の気筒の左から右に向かって、添え字をａ（１気筒目）、ｂ（２気筒目）、ｃ（３気筒目）、ｄ（４気筒目）として区別をする。なお、高圧燃料通路５０、低圧燃料通路６０は、気筒に係わらず共通の一つのものである。また、ＥＣＵ９０は、各高圧発生装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄに接続し、高圧燃料ポンプ８１の電動モータ部に接続している。ＥＣＵ９０は、バッテリ等の電源を用いて、高圧ポンプ８１への通電期間等を制御することで、安定した高圧燃料を供給する。また、ＥＣＵ９０は、図示しない駆動用制御回路（ＥＤＵ）を介してバッテリ電源圧をピエゾスタック４１が動作可能な高圧状態に昇圧して、各高圧発生装置４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄへ高圧状態の駆動電圧の通電開始および通電停止を行なうことで、インジェクタ２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄからの燃料噴射の噴射開始時期、噴射期間等を制御する。なお、ＥＣＵ９０は、図示しないリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、入力ポート、出力ポートを相互に双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。
【００４３】
上述の構成を有する燃料噴射装置１、特にモジュール構造体１０の作動について以下説明する。高圧燃料ポンプ８１に電流供給すると、燃料タンク８２から燃料を吸上げ、高圧燃料通路５０を経由して、所定の供給燃料圧の高圧燃料がインジェクタ２０の高圧燃料溜め室２４へ供給される。ＥＤＵによりピエゾスタック４１が動作可能な駆動電圧に昇圧する。そして、ＥＣＵ９０の制御によりＥＤＵの駆動電圧をピエゾスタック４１へ通電開始すると、ピエゾスタック４１が伸長する。ピエゾスタック４１が伸長すると、高圧発生装置４０のピストン４４が制御燃料通路３０を圧縮する方向に移動し、制御燃料通路３０が低圧燃料から高圧燃料へ切換わる。制御燃料通路３０が高圧燃料に切換わると、燃焼気筒順の気筒に対応したインジェクタ２０が開弁し、高圧燃料が噴射２３を通して噴射される。
【００４４】
燃焼気筒順の気筒において、一対のインジェクタ２０から噴射された燃料（燃料噴流）２７は、燃焼室１０６内の略中央部の一点から所定距離ずらされて集合するように噴射される。従来の燃料噴流を一点に衝突させる技術では、衝突時に燃料噴流の貫徹力が弱められる。また、衝突時に生じる飛散燃料によって壁面ウェットを引き起こすおそれがあった。これに対して、本実施形態では、燃焼室の一点に衝突するのではなく、一点から所定距離ずらされて集合するので、燃焼室内で互いに相対移動する燃料噴霧同士の間で旋回気流が生じ、空気と燃料噴霧の混合がし易くなる（図６（ｂ）参照）。
【００４５】
ＥＣＵ９０の制御によりＥＤＵの駆動電圧のピエゾスタック４１への通電を停止すると、ピエゾスタック４１は収縮して、制御燃料通路３０が高圧燃料から低圧燃料に切換わる。ノズルニードル２１が、圧縮スプリング２２により弁座２４ａに向けて押付けられ、インジェクタ２０は閉弁し、燃料噴霧が遮断される。高圧発生装置４０への駆動電圧の通電期間を調節することにより、インジェクタ２０から噴射される燃料噴霧の燃料噴射量が調節される。
【００４６】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）エンジンの気筒の側方つまり燃焼室１６の側方から直接燃料噴射するものであって、燃焼室１０６の並ぶ方向に延在し、インジェクタ２０をモジュール化して内蔵するモジュール構造体としてのハウジング１０１が、エンジンの気筒に装着されている。そのため、燃料噴射装置１を実装するスペース確保の困難なエンジン周りに係わらず、燃焼室１０６内に直接噴射可能なインジェクタ２０の実装が容易となる。
【００４７】
（２）なお、ハウジング１０１は、各気筒を構成するシリンダヘッド１０２とシリンダブロック１００との間に設けられている。そのため、ハウジング１０１は、シリンダヘッド１０２とシリンダブロック１００との間に挟まれて、シリンダヘッドガスケット自身として、あるいはそのガスケットと一体化されて実装されることができる。
【００４８】
（３）ハウジング１０１には、インジェクタ２０がモジュール化されているのに加えて、さらにインジェクタ２０に高圧燃料を供給する高圧発生装置４０もモジュール化されている。そのため、高圧発生装置４０をハウジング１０１の外部に配置するのに比べて、高圧発生装置４０からインジェクタ２０までの高圧燃料の流れ経路を短くすることができる。したがって、高圧燃料の流れ経路を短くした分だけ、その経路内の高圧燃料の無駄容積が低減できるため、高圧発生装置４０の駆動エネルギーを小さく抑えられ、結果として高圧発生装置４０の小型化が図れる。
【００４９】
（４）インジェクタ２０は、燃焼室１０６内の略中央部に向けてインジェクタ２０から燃料噴流が噴射されるように気筒当りに２個配置されており、これらインジェクタ２０からの燃料噴流は、略中央部の一点から所定距離ずらされて集合するように噴射されている。
【００５０】
これによると、各気筒の燃焼室１０６に２個のインジェクタ２０を設けることで、１個当りのイネジエクタ２０が噴射する燃料噴射量が少なくなるため、燃料噴流の運動エネルギーが小さくなり、噴霧長つまり貫徹力が抑制される。さらに、これらインジェクタ２０から噴射された燃料噴流は燃焼室１０６の一点に衝突するのではなく、一点から所定距離ずらされて集合するので、燃焼室１０６内で互いに相対運動する燃料噴霧に旋回気流が生じ、燃料噴霧と空気（気流）が混合し易くなる。略中央部を中心として内部がリッチで外へいくほどリーンとなるいわゆる成層の混合気の形成も可能となる（図１参照）。
【００５１】
（５）図６（ｂ）に示す燃焼室１０６の縦方向の旋回気流の発生を利用することで、インジェクタ２０が低貫徹力であるものであっても、燃料（燃料噴霧）と空気（気流）の混合がし易くなる。なお、略中央部の一点Ｏから所定距離δだけ垂直面方向（図６（ｂ）では平面方向）にずれされて燃料噴流が集合する。
【００５２】
（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
【００５３】
第２の実施形態では、インジェクタの弁部構造を、第１の実施形態で説明した内開弁に代えて、図７に示すように、外開弁とする。図７は、本実施形態に係わる燃料噴射弁周りを示す縦断面図である。
【００５４】
図７に示すように、弁座１２４ａが燃料流れの方向に向けて拡径する内周面としての円錐面を有している。ノズルニードル１２１の当接部１２５が、弁座１２４ａの燃料流れの下流側で離座および着座するいわゆる外開弁である。なお、このインジェクタ１２０は、ハウジング１０１内に往復移動可能なノズルニードル１２１と、ノズルニードル１２１の当接部１２５に着座可能な弁座１２４ａを有する噴射燃料溜め室１２４と、ノズルニードル１２１の当接部１２５側とは反対側にある端部によって区分けされる制御燃料作動室１２６とを備えている。制御燃料作動室１２６には、制御燃料通路３０が接続している。また、噴射燃料溜め室１２４には、高圧燃料ポンプ８１によって燃料タンク８２から吸上げられ、高圧燃料が圧送される高圧燃料通路５０に接続している。
【００５５】
この様な構成であっても、第１の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００５６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態では、図８に示すように、燃焼室の横方向（径方向）の旋回気流を発生するインジェクタ２０の配置に設定する。図８は、本実施形態に係わる燃料噴射弁の燃料噴射状態を示す模式的平面図である。
【００５７】
図８に示すように、各インジェクタ２０は、燃焼室内の略中央部に向けて燃料が噴射されるように、スパイラル状に配置されている。なお、詳しくは、図８に示すように、１気筒当り４個のインジェクタ２０がスパイラル状に配置されることで、これらインジェクタ２０からの燃料噴流は、略中央部の一点Ｏから例えば所定距離δだけ水平面方向にずれされて旋回するがごとく集合する。これにより、燃焼室１０６内で互いに水平面上で相対運動する燃料噴霧に旋回気流が生じ、燃料噴霧と空気（気流）が混合し易くなる。
【００５８】
この旋回気流は、燃焼室１０６の横方向（水平方向）の旋回気流の発生しており、この水平方向の旋回気流を利用することで、インジェクタ２０が低貫徹力であるものであっても、第１の実施形態と同様に、燃料（燃料噴霧）と空気（気流）の混合がし易くなる。その結果、燃料と空気をできるだけ均質に混合することが可能となる（図８参照）。
【００５９】
（第４の実施形態）
第４の実施形態では、第１の実施形態で説明したモジュール構造体１０に、図９および図１０に示すように、点火装置７０もモジュール化して内蔵する。図９は、本実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の構成を表す模式的部分縦断面図である。図１０は、図９の燃料噴射装置に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。
【００６０】
図１０に示すように、モジュール構造体１０には、燃焼室１０６が並ぶ方向に向かってレーザ光７７を放出する点火装置７０がモジュール化されている。具体的には、点火装置７０は、図示しないレーザ発生装置と、レーザ発生装置から発光されたレーザ光を光化学的に伝送する光ファイバ７１と、気筒間つまり燃焼室１０６間の壁内に配置され、レーザ光を導光するプリズム７２とを備えている。なお、プリズム７２を光ファイバ７１に置換えてもよい。
【００６１】
レーザ光７７による燃料２７と空気の混合気ＡＦへの点火方法は、レーザ光７７の照射開始時期を、可変に調整することで行なう。具体的には、レーザ光７７の照射開始時期を、多気筒、例えば４気筒の燃焼気筒順に対応した点火（照射）開始時期に可変に調整する。
【００６２】
なお、他の点火方法として、レーザ光７７の焦点位置を、各気筒の燃焼室内に対応するように可変に調整するものである。レーザ発生装置と光ファイバ７１との間を、ビームスプリッタ（図示せず）を経由して接続する。ビームスプリッタは、凹レンズと凸レンズ等が組み合わされた光学系装置であって、レーザ発振装置の発光するレーザ光を入射すると、焦点を有するレーザ光を光ファイバ８１へ出射する。レーザ光の焦点位置を、各気筒の燃焼室内に対応するように可変とする構成であるため、燃焼気筒順に対応した焦点位置に順次切換えることが可能である。
【００６３】
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）従来の点火装置１０５が各気筒ごとに設けられていたのに比べて、各気筒に共通の一つの点火装置７０を設けるだけでよいので、点火装置数の低減ができ、したがって構成の簡素化が図れる。
【００６４】
（２）レーザ光７７による燃料２７と空気の混合気ＡＦへの点火方法としては、レーザ光７７の照射開始時期を、可変に調整することでできる。気筒内の混合気ＡＦが存在する気筒は、燃焼気筒順に決まるため、燃焼気筒の点火タイミングでレーザ光を全ての気筒の燃焼室１０６に照射しても問題ない。
【００６５】
（３）なお、他の点火方法として、レーザ光７７の焦点位置を、各気筒の燃焼室内に対応するように可変に調整するものでもよい。燃焼気筒に対応した気筒よりさらに先方へレーザ光を放出する無駄を省くことができる。
【００６６】
（４）従来の点火装置１０５を用いた場合では混合気ＡＦの周辺部にしか着火できない（図１参照）のに比べて、レーザ光７７を放出する点火装置７０は、ハウジング１０にモジュール化されているので、燃焼室１０６内の混合気ＡＦのほぼ中心位置にレーザ光７７をあてることが可能である（図９参照）。
【００６７】
（５）例えばピストン上部壁面等の壁面ウェットを生じさせないために各インジェクタ２０から燃焼室１０６内の略中央部に噴射された燃料（燃料噴流）と空気の混合気において、従来のシリンダヘッド１０２に点火装置１０５が装着されているものに比べて、混合気の中心に点火源としてのレーザ光を当てることができるので、点火装置７０はインジェクタ２０と協調して、燃料と空気を混合し易くするとともに、混合気に中心点火することで燃焼室１０６内の火炎の伝播時間を短くして未燃ガス等有害ガスの低減を図ることができる。なお詳しくは、従来の点火装置１０５では、燃焼室１０６の下方向に向かって略半月状にしか火炎を伝播できなかった。これに対して、燃焼室１０６内の略中央部に形成された混合気（図９参照）のほぼ中心で着火させることができるので、着火中心点から略球状に火炎を伝播させられる。その結果、従来の点火装置１０５を用いたものに比べて、燃焼室内全体へ火炎が行きわたる火炎伝播時間を短縮できる。よって従来、火炎伝播時間が長いため発生していた未燃ガス等有害ガスの低減が図れる。
【００６８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態では、図１１に示すように、第４の実施形態で説明した点火装置７０を、スパイラル状に配置した４個のインジェクタ２０を備えた燃料噴射装置に、モジュール化して内蔵する。図１１は、本実施形態に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。なお、図１１において、説明の便宜上、スパイラル状に配置した４個のインジェクタ２０を、反時計周りに添え字（１）、（２）、（３）、および（４）の順で指し示す。
【００６９】
図１１に示すように、モジュール構造体１０には、燃焼室１０６が並ぶ方向に向かってレーザ光７７を放出する点火装置７０がモジュール化されている。各インジェクタ２０（１）〜２０（４）から噴射された４本の燃料噴流は、一点に衝突することなく、旋回するごとく燃焼室内の略中央部に集合する。インジェクタ２０（１）〜２０（４）がスパイラル状に配置されることで燃料噴射時に気流を生じさせるので、燃料（燃料噴流）と空気（気流）の混合をし易くして所定の空燃比の混合気ＡＦが形成される。
【００７０】
この様な構成であっても、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００７１】
以上説明した本実施形態において、１気筒当りに配置するインジェクタ２０の個数を第１、第２、第４の実施形態では２個、第３の実施形態では４個で説明したが、気筒毎に配置されたインジェクタが複数個であり、これら複数個のインジェクタからの燃料噴流が、燃焼室内の略中央部に向けて噴射されるものであり、略中央部の一点からずらされて所定距離に集合するように噴射されるものであれば、インジェクタの個数は３個、あるいは６個等いずれであってもよい。なお、例えば一点からずらされて集合する各燃料噴射を行なうには、インジェクタ２をスパイラル状に配置する等、いずれの一点に衝突することを回避するためのインジェクタ２０の配置であってもよい。
【００７２】
以上説明した本実施形態において、インジェクタ２０の弁部構造を、第１の実施形態では内開弁、第２の実施形態では外開弁で説明したが、制御燃料の圧力を高圧燃料と低圧燃料に切換えることで開弁および閉弁する自動弁構造であれば、いずれのインジェクタ構造であってもよい。
【００７３】
以上説明した本実施形態において、スパイラル状に配置したインジェクタ２０を、モジュール構造体１０に内蔵したものに適用して説明したが、燃焼室１０６を区画するシリンダヘッド１０２あるいはシリンダブロック１００の外部から装着するインジェクタに適用してもよい。インジェクタがシリンダブロック等から外部へ突出することがあろうとも、従来のインジェクタを対向配置するものに比べて、外部へ突出する突出量を抑えることができる。したがって、内燃機関周辺部材と干渉することなく、インジェクタを装着することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の構成を表す模式的部分縦断面図である。
【図２】図１の燃料噴射装置に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。
【図３】図２中の燃料噴射弁周りを示す縦断面図である。
【図４】図２中の高圧発生装置を示す横断面図である。
【図５】図２のモジュール構造体に係わる燃料回路および電気的回路を示す回路図である。
【図６】図２の燃料噴射弁の燃料噴射状態を示す模式図であって、図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ方向からみた縦断面図である。
【図７】第２の実施形態に係わる燃料噴射弁周りを示す縦断面図である。
【図８】第３の実施形態に係わる燃料噴射弁の燃料噴射状態を示す模式的平面図である。
【図９】第４の実施形態の内燃機関の燃料噴射装置の構成を表す模式的部分縦断面図である。
【図１０】図９の燃料噴射装置に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。
【図１１】第５の実施形態に係わるモジュール構造体を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  燃料噴射装置
１０  モジュール構造体
１０１  ハウジング
２０  インジェクタ（燃料噴射弁）
２１  ノズルニードル
２５  当接部
２４ａ  弁座
２４  高圧燃料溜り室
２６ａ  制御燃料作動室
２６ｂ  スプリング室
３０  制御燃料通路
４０  高圧発生装置
５０  高圧燃料通路
６０  低圧燃料通路
９０  ＥＣＵ（制御手段）
１００  シリンダブロック
１０２  シリンダヘッド
１０５  点火装置
１０６  燃焼室
【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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