(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの吸気ポートに分岐する吸気管と、前記２つの吸気ポートが前記燃焼室に開口する２つの開口部を開閉する２つの吸気弁と、前記吸気管の断面通路を分割し、前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して板面が平行になるように設けられた空気流動生成板とを備え、前記吸気ポート内の空気流速の速度分布が、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向に、２つのピークを有するポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、
燃料噴射弁から噴射された噴霧の、各吸気弁位置近傍での各流量フラックス分布が、前記空気流動生成板の厚み方向となる、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向においては、噴孔と前記吸気弁の中心とを結ぶ直線をはさんで両側に極大値を持ち、かつ前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向においては、極大値を１つ持つようにし、
前記吸気弁の中心部に噴射される流量と、前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向において各吸気弁の中心に対して他方の吸気弁から離れる側の部分に噴射される流量とが、それぞれ、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向において前記噴孔と前記吸気弁の中心とを結ぶ直線をはさんで両側に生じる極大値部分に噴射される流量よりも少ないことを特徴とするポート噴射式エンジンの燃料噴射弁。
【請求項２】
請求項１に記載のポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、
先端部に複数の噴孔が空けられた多孔板を有し、
前記多孔板の複数の噴孔は、当該多孔板の中心部を通る互いに交差する２つの仮想平面で４つの区域に分割した場合、多孔板の複数の噴孔から噴射された複数のグループの燃料噴霧が多孔板から噴射された後、互いに離れる方向に指向されるよう傾斜角を持って穿孔されており、
また各区域における複数の噴孔は噴射方向前方においてそれぞれ１本の噴霧に纏るよう傾斜角を持って穿孔された少なくとも２個の噴孔を備えていることを特徴とするポート噴射式エンジンの燃料噴射弁。
【請求項３】
請求項２に記載のポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔は前記多孔板の中心に対して同心円状に配置されていることを特徴とするポート噴射式エンジンの燃料噴射弁。
【請求項４】
請求項１に記載のポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、
２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向における各吸気弁位置での各流量フラックス分布の極大位置が、各吸気弁中心に対し他方の吸気弁側にあることを特徴とするポート噴射式エンジンの燃料噴射弁。
【請求項５】
請求項１に記載のポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、
各吸気弁位置での燃料流量において、各吸気弁中心から他方の吸気弁側に噴射される燃料流量の総量が、各吸気弁中心から他方の吸気弁側とは反対側に噴射される燃料流量の総量より多いことを特徴とするポート噴射式エンジンの燃料噴射弁。
【請求項６】
２つの吸気ポートに分岐する吸気管と、前記２つの吸気ポートが前記燃焼室に開口する２つの開口部を開閉する２つの吸気弁と、前記吸気管の断面通路を上下に分割し、前記２つの吸気ポートの中心を結ぶ直線に対して板面が平行になるように設けられた空気流動生成板と、機関の運転状態に応じて上下に分割された吸気通路の下方吸気通路を閉塞する空気流動制御板とを備え、前記吸気ポート内の空気流速の速度分布が前記２つの吸気ポートの中心を結ぶ直線に対し垂直方向に２つのピークを有するポート噴射式エンジンにおいて、
請求項１に記載の燃料噴射弁を用い、前記燃料噴射弁からの複数の燃料噴霧が、前記空気流動生成板によって吸気管内に発生する空気流れの流速が速くなる、前記各吸気弁の中心から外れた周縁位置を指向して噴射されることを特徴とするポート噴射式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未燃炭化水素（ＨＣ）を低減可能なポート噴射式エンジンとその燃料噴射弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
吸気管内に燃料噴射弁を備えたポート噴射エンジンでは、ポート内に噴射された燃料は吸気弁表面や吸気管壁面に付着し液膜を形成する。エンジンの冷機始動時においては、バルブやポート壁面の温度が低いため、壁面に形成された燃料液膜の気化が遅く、燃焼室内に液相の状態で供給される割合が多くなる。このように液相で燃焼室内に入った燃料の多くは酸化剤である空気との混合が悪いため、燃焼することなく排気管から排出される。これがエンジン始動時における未燃ＨＣの排出の一要因である。始動時の未燃ＨＣを低減するために、燃料噴霧の形態を最適化する技術が知られており、例えば、吸気２バルブエンジンにおいて、２つの吸気弁の内側に燃料の流量を偏らせる技術が「特開２００４−
２２５５９８号公報」に記載されている。この技術では、吸気弁の内側に向けて燃料を多く噴射することで、燃焼室壁面への燃料付着を防止し、未燃ＨＣを低減するものである。
【０００３】
一方、エンジンの燃焼を安定させる目的で、燃焼室内に強い渦流を形成する技術が、例えば「特開２００５−１２０９９４号公報」に記載されている。この技術は、吸気管の断面を上下に分割する板（タンブル生成板）を設け、タンブル生成板の上流端で、上下に分割された通路の下側への空気の流入を制御するバタフライバルブを設ける。バタフライバルブを閉じることで、吸気管の上側のみ空気が流れる結果、燃焼室内に強いタンブル流
（縦渦）が形成される。このタンブルによって、空気と燃料の混合が促進され、またガス流れの乱れ増加によって、燃焼速度が早くなり、燃焼が安定化する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２２５５９８号公報
【特許文献２】特開２００５−１２０９９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなタンブル生成板を設けた場合においては、吸気管内のガス流れが変化するために、最適な噴霧の形態が変化することが考えられる。しかし従来技術においてはタンブル生成板を設置した場合の噴霧形態については勘案されていない。本発明は、
タンブル生成板を設置した吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁を改良して吸気弁の空気流速が速い部分に多くの燃料を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明では、２つの吸気ポートに分岐する吸気管と、前記２つの吸気ポートが前記燃焼室に開口する２つの開口部を開閉する２つの吸気弁と、前記吸気管の断面通路を分割し、前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して板面が平行になるように形成された空気流動生成板とを備え、前記吸気ポート内の空気流速の速度分布が、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向に、２つのピークを有するポート噴射式エンジンの燃料噴射弁において、燃料噴射弁から噴射された噴霧の、各吸気弁位置近傍での各流量フラックス分布が、前記空気流動生成板の厚み方向となる、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向においては、噴孔と前記吸気弁の中心とを結ぶ直線をはさんで両側に極大値を持ち、かつ前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向においては、極大値を１つ持つようにし、前記吸気弁の中心部に噴射される流量と、前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向において各吸気弁の中心に対して他方の吸気弁から離れる側の部分に噴射される流量とが、それぞれ、空気の流れ方向に垂直な断面上で前記２つの吸気弁の中心を結ぶ直線に対して垂直となる方向において前記噴孔と前記吸気弁の中心とを結ぶ直線をはさんで両側に生じる極大値部分に噴射される流量よりも少ないことを特徴としている。
上記燃料噴射弁において、先端部に複数の噴孔が空けられた多孔板を有し、前記多孔板の複数の噴孔は、当該多孔板の中心部を通る互いに交差する２つの仮想平面で４つの区域に分割した場合、多孔板の複数の噴孔から噴射された複数のグループの燃料噴霧が多孔板から噴射された後、互いに離れる方向に指向されるよう傾斜角を持って穿孔されており、また各区域における複数の孔は噴射方向前方においてそれぞれ１本の噴霧に纏るよう傾斜角を持って穿孔された少なくとも２個の噴孔を備えているとよい。また、前記複数の孔は前記多孔板の中心に対して同心円状に配置されているとよい。
【０００７】
また、２つの吸気弁の中心を結ぶ直線方向における各吸気弁位置での各流量フラックス分布の極大位置が、各吸気弁中心に対し他方の吸気弁側にあるとよい。また、各吸気弁位置での燃料流量において、各吸気弁中心から他方の吸気弁側に噴射される燃料流量の総量が、各吸気弁中心から他方の吸気弁側とは反対側に噴射される燃料流量の総量より多いとよい。
【０００８】
また、本発明では、２つの吸気ポートに分岐する吸気管と、前記２つの吸気ポートが前記燃焼室に開口する２つの開口部を開閉する２つの吸気弁と、前記吸気管の断面通路を上下に分割し、前記２つの吸気ポートの中心を結ぶ直線に対して板面が平行になるように設けられた空気流動生成板と、機関の運転状態に応じて上下に分割された吸気通路の下方吸気通路を閉塞する空気流動制御板とを備え、前記吸気ポート内の空気流速の速度分布が前記２つの吸気ポートの中心を結ぶ直線に対し垂直方向に２つのピークを有するポート噴射式エンジンにおいて、上記の燃料噴射弁を用い、前記燃料噴射弁からの複数の燃料噴霧が、前記空気流動生成板によって吸気管内に発生する空気流れの流速が速くなる、前記各吸気弁の中心から外れた周縁位置を指向して噴射されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、空気流動生成板が設けられた吸気ポートに燃料を噴射する燃料噴射弁であって、吸気弁上の空気流速が速い部分に、より多くの燃料を供給することのできる燃料噴射弁を提供できる。
【００１０】
より好適な構成によれば、燃料が気化し難い吸気弁の中央部への燃料付着が少なく、また壁面流が少ない燃料噴射弁が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明の燃料噴射弁の二つの実施形態について詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１及び図２は、本発明の二つの実施形態に共通している内燃機関であり、二つの実施形態の燃料噴射弁２０を内燃機関１に装着した状態を示したものである。図１は、内燃機関の縦断面を示したものであり、図２は、内燃機関の上部横断面を模式的に示したものである。
【００１３】
前記内燃機関１は、シリンダブロック２と、シリンダヘッド９と、前記シリンダブロック２に挿入されたピストン３とを備え、前記シリンダブロック２内には燃焼室４が形成されている。燃焼室４には、シリンダヘッド９に形成された吸気管５と排気管６とが開口しており、該開口部を開閉する二本の吸気弁７Ａ，７Ｂと排気弁８Ａ，８Ｂとがシリンダヘッド９に配置されている。吸気管５の上流には、燃焼室４に吸入する空気の量を調節する図示しない絞り弁１１と本実施形態の燃料噴射弁２０とが配置され、該燃料噴射弁２０は、吸気弁７Ａ，７Ｂに向けて燃料の噴射が可能な位置に配置されていると共に、燃焼室４の中心上部には、点火プラグ１０が設けられている。
【００１４】
吸気管５のほぼ中央断面にはタンブル生成板３０が設けられ、タンブル生成板３０の上流側には、タンブル制御弁３１が設けられている。タンブル生成板３０は吸気管５の通路を上下に分割するもので、その先端位置は、燃料噴射弁２０から噴射される噴霧燃料が当たらない範囲で、できるだけ吸気弁に近い位置に設定される。タンブル制御弁３１は、タンブル生成板３０の下側の通路への空気流入量を制御するバルブであり、図示しないモータによってその開度が調整可能である。
【００１５】
燃料噴射弁２０から噴射される噴霧燃料Ｆは、２方向に分割して伸び、その噴霧燃料Ｆの噴射方向は、一方の噴霧燃料ＦＡは吸気弁７Ａ方向に、他方の噴霧燃料ＦＢは、吸気弁７Ｂ方向にそれぞれ指向されている。噴霧燃料ＦＡ，ＦＢが吸気管５の内壁になるべく当たり難いように噴霧角α２，α３が夫々決定される。
【００１６】
図３，図４は、本発明の第一の実施形態の燃料噴射弁２０のノズル部２１の構成を示したものであり、図３は、燃料噴射弁２０のノズル部２１の縦断面図（図４のＡ−Ａ断面）を示し、図４は、燃料噴射弁２０のノズル部２１の先端側から見た図である。
【００１７】
本実施形態の燃料噴射弁２０の先端のノズル部２１には、多孔プレート１３が、ガイド１４によって弁体１５に固定される。多孔プレート１３には、複数の噴孔１６が穿設されている。ボール弁１７が上下に移動するように設けられ、ボール弁１７が上昇することによってガイド１４とボール弁１７の隙間を燃料が流れて噴孔１６へ流入する。
【００１８】
ここでＸ，Ｙ，Ｚ軸と第１象限から第４象限を図３及び図４に示すように定義する。また噴孔１６と燃料噴射弁２０の中心軸のＸ軸方向への傾き角をθｘ、Ｙ軸方向への傾き角をθｙと定義する。
【００１９】
噴孔１６は各象限に３つずつ穿設されており、これら３つの噴孔１６の傾き角θｘ，
θｙはそれぞれ異なった角度となっている。第１象限について説明すると、噴孔１６ａ，１６ｂ，１６ｃの３つの噴孔が穿設されており、噴孔１６ｃは他の２つの噴孔に比べてＸ軸方向の傾きθｘが大きく、Ｙ軸方向への傾きθｙは小さい。一方、噴孔１６ａは他の２つの噴孔に比べてＸ軸方向の傾きθｘが小さく、Ｙ軸方向への傾きθｙが大きい。噴孔
１６ｂのＸ軸方向の傾きθｘと、Ｙ軸方向の傾きθｙは、噴孔１６ａと噴孔１６ｃの中間である。他の象限の噴孔１６については、第１象限の噴孔を燃料噴射弁２０の中心軸周りに９０毎に回転した、軸対象の形態となっている。
【００２０】
多孔プレート１３は、Ｘ軸がピストンピンと平行になるように燃料噴射弁２０の先端に設けられる。
【００２１】
本実施形態の燃料噴射弁２０は、内燃機関の排気行程において、該燃料噴射弁２０から燃料が噴射されると、噴孔１６がＸ軸に対して＋方向と−方向に夫々向かうように噴孔が穿設されているため、２方向に向かう噴霧燃料ＦＡ，ＦＢが生成される。また、噴孔１６のＹ軸方向への傾きが、第１，２象限では＋方向、第３，４象限では−方向に夫々向かうように噴孔が穿設されているため、吸気弁の傘部の中心付近では燃料流量が少なく、その上下で流量にピーク位置が存在する。そのため、噴射された燃料が吸気弁７の傘部に付着すると、吸気弁７の傘部の中心付近に形成される燃料液膜は、傘部の上下に形成される燃料液膜に比べ薄くなっている。
【００２２】
図５は、本実施形態の燃料噴射弁２０を用いて燃料を噴射した場合の噴霧燃料の一つの噴霧状態を示したものである。
【００２３】
該噴霧状態において、図５の噴霧燃料Ｆ（ＦＡ，ＦＢ）の流量分布は、噴射された燃料が図５（ａ）のノズル下１００mmのＡ−Ａ断面を通過した時の流量割合の等値線と、Ｂ−Ｂ断面におけるＹ軸方向の流量フラックス（単位面積当たり流量）を示している。図５
（ｂ）に示されているように、噴霧燃料ＦＡ，ＦＢの流量分布は、Ｙ軸に対してほぼ対称になっている。また、噴霧燃料ＦＡ，ＦＢの各々の中心（Ｂ−Ｂ）断面における流量は、中心部が低くその両側にピークがある凹型の分布となっている。両側のピーク流量をそれぞれＰ１，Ｐ３、中心部の流量をＰ２とすると、例えばＰ１，Ｐ３はＰ２の１.５ 倍である。
【００２４】
次に、本実施形態の燃料噴射弁２０を用いた内燃エンジンの動作時の状態について説明する。運転条件は、始動直後のエンジン回転数が１２００ｒ／min の低負荷運転である。そのため燃料噴射量は少なく、空燃比をガソリンの理論混合比である約１５に合わせるため吸入空気量が少なくなる様に絞り弁の開度は少なくしている。
【００２５】
またタンブル制御弁は開、すなわちタンブル生成板３０の上下通路両方に空気が流れるように設定している。
【００２６】
燃料は、排気行程中に噴射され、少なくとも吸気弁７が開く前に燃料を噴き終わる時期に燃料噴射が開始される。このタイミングで燃料が噴射されると吸気管５内には、殆ど空気流動は無いために噴霧燃料Ｆは、乱されることはなく、殆ど吸気弁７の傘部に付着し液膜を形成する。図６は燃料を噴き終わった直後の吸気弁７の液膜ＦＬの形成状況を示した図である。噴射弁から噴射される燃料の流量分布は、前記のように、吸気弁の中心部分が少なく、吸気弁の吸気側、排気側（吸気弁中心に対して＋Ｙ方向と−Ｙ方向）の流量が多くなっているため、吸気弁７の中心部の液膜量は少なく、吸気弁７の中心部から＋Ｙ方向と−Ｙ方向の液膜量は中心部に比べ多くなっている。
【００２７】
吸気行程に入り吸気弁７が開き始めると、ピストン３が下降することにより吸気管５より燃焼室４の圧力が下がり、空気が吸入される。吸気管５には、その中央断面付近にタンブル生成板３０があるため、空気はタンブル生成板３０の上側と下側に分かれて流れる。このときタンブル生成板３０の表面にせん断応力が働くため、タンブル生成板３０の表面近傍ではガスの速度が低下する。また、吸気管５の壁面でも同様にせん断力が働くため、タンブル生成板３０の上下通路のガス流はそれぞれ凸型の速度分布となる。
【００２８】
図１２は、吸気行程中の吸気管５の速度分布を示している。タンブル生成板３０の設置部分を空気が通過した後も、直ぐには運動量の拡散が進まないため、タンブル生成板３０の下流においても上下方向に２つのピークを持つ速度分布が維持される。図７は吸気弁７に向かって流入するガスの速度ベクトルを表している。ベクトルの長さはガスの速度を表している。図７に示すように吸気弁７の中心部の液膜表面を流れる空気流速は遅く、吸気弁７の中心から±Ｙ方向に生成された液膜表面を流れる空気流速は速くなる。
【００２９】
吸気弁７上の液膜ＦＬは空気の流れによって、蒸発が気化される。液膜の気化速度は
（１）式で表される。
【００３０】
（数１）
ｍv ＝Ｋ・Ｓ・（ρs−ρ∞）                           （１）
ここに、ｍv ：気化速度（kg／ｓ），Ｋ：物質伝達率（ｍ／ｓ），Ｓ：液膜の表面積，
ρs ：液膜表面の飽和蒸気密度（kg／ｍ3），ρ∞：空気中の蒸気密度（kg／ｍ3）
【００３１】
（１）式の物質伝達率Ｋは流速の関数であり、例えば（２）式によって表される。
【００３２】
【数２】
0004521334.tif 000002
ここに、ｄ：吸気管の直径（ｍ），Ｄ：拡散係数（ｍ2／ｓ），Ｖg：空気の速度（ｍ／ｓ），Ｖf：液膜の速度（ｍ／ｓ），ν：空気の動粘性係数（ｍ2／ｓ），Ｓｃ：シュミット数
【００３３】
（１）式，（２）式より、空気の速度が速いほど液膜の蒸発速度は大きくなることが示されている。従って、流速の遅い吸気弁中心付近の液膜の気化速度は遅く、吸気弁中心から±Ｙ方向に生成された液膜の気化速度は速くなる。即ち本実施形態の燃料噴射弁を使用した場合は、気化効率の高い、吸気弁７の中心から±Ｙ方向に離れた位置に多くの液膜を形成し、気化効率の悪い吸気弁中心部の液膜量を少なくすることで、液膜全体の気化速度を向上することができる。これによって、従来に比べ液膜の状態で燃焼室内に流入する燃料を減らすことができ、未燃ＨＣの低減が図れる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明の第二の実施形態の燃料噴射弁について説明する。本実施形態の燃料噴射弁が用いられる内燃エンジンの構成は、第一の実施形態と同じである。図８，図９は、本発明の第二の実施形態の燃料噴射弁２０のノズル部２１の構造を示したものであり、図８は、燃料噴射弁２０の中心を通るノズル部２１の縦断面図を示し、図９は、燃料噴射弁
２０のノズル部２１の先端側から見た図である。
【００３５】
燃料噴射弁２０のノズル部２１の先端には、多孔プレート１３が、ガイド１４によって弁体１５に固定される。多孔プレート１３には、複数の噴孔１６が穿設されている。ボール弁１７が上下に移動するように設けられ、ボール弁１７が上昇することによってガイド１４とボール弁１７の隙間を燃料が流れて噴孔１６へ流入する。
【００３６】
噴孔１６は、燃料噴射弁２０の中心軸に対して傾斜した軸方向に向けて穿設されており、図８，図９において、それぞれＸ軸，Ｙ軸，Ｚ軸，第１象限から第４象限を定義する。
【００３７】
噴孔１６ａのＹ軸方向への傾き角θｙは０であり、Ｘ軸方向へ傾きを持っている。一方、噴孔１６ｂ，１６ｃはＸ軸，Ｙ軸両方への傾きがある。噴孔１６ｃのＹ方向への傾き角θｙは噴孔１６ｂのθｙに比べて小さく、一方、噴孔１６ｃのＸ方向への傾き角θｘは噴孔１６ｂのθｘに比べて大きくなっている。また、第２象限の噴孔１６ｄ,１６ｅ,１６ｆは第１象限の噴孔１６ｃ，１６ｂ，１６ａに対して、Ｙ−Ｚ平面に対称となっている。第３象限，第４象限の噴孔は第１象限，第２象限の噴孔に対し、Ｘ−Ｚ平面に対称となっている。
【００３８】
多孔プレート１３は、Ｘ軸がピストンピンと平行になるように燃料噴射弁２０の先端に設けられる。
【００３９】
図１０は、本実施形態の燃料噴射弁２０を用いて燃料を噴射した場合の噴霧燃料の噴霧状態を示したものである。
【００４０】
該噴霧状態において、図１０の噴霧燃料Ｆの流量分布は、噴射された燃料が図１０(ａ)のノズル下１００mmのＡ−Ａ断面を通過した時の流量割合を示している。図１０（ｂ）に示されているように、噴霧燃料ＦＡ，ＦＢの流量分布は、ほぼ対称になっており、各々の噴霧はＣ型の形状となる。
【００４１】
Ｂ−Ｂ断面の流量フラックスは、中心部が小さく、その両側にピーク値を持つ分布となっており、本発明の第１の実施例と同様の分布である。
【００４２】
一方、Ｃ−Ｃ断面の流量フラックスは、中心部が殆どゼロで、その両側にＰ４，Ｐ５の二つのピークを持つ分布であり、Ｐ４，Ｐ５はバルブ中心より内側になっている。
【００４３】
または、図１１に示すように、噴霧ＦＡと噴霧ＦＢの中心位置ａ，吸気バルブ中心位置ｂ，噴霧最外側位置ｃとしたとき、ａ−ｂ間の噴霧流量積算が、ｂ−ｃ間の噴霧流量積算より大きい。
【００４４】
次に、本実施形態の燃料噴射弁２０を用いた内燃エンジンの動作時の状態について、図１，図２を用いて説明する。運転条件は、始動直後のエンジン回転数が１２００ｒ／min の低負荷運転である。そのため燃料噴射量は少なく、空燃比をガソリンの理論混合比である約１５に合わせるため吸入空気量が少なくなる様に絞り弁の開度は少なくしている。
【００４５】
またタンブル制御弁３１は開、すなわちタンブル生成板３０の上下通路に空気が流れるように設定している。
【００４６】
燃料は、排気行程中に噴射され、少なくとも吸気弁７が開く前に燃料を噴き終わる時期に燃料噴射が開始される。このタイミングで燃料が噴射されると吸気管５内には、殆ど空気流動は無いために噴霧燃料Ｆは、乱されることはなく、殆ど吸気弁７の傘部に付着し液膜を形成する。流量分布は、前記のように、吸気弁７の中心部分が少なく、吸気弁７の吸気側，排気側（吸気弁中心に対して＋Ｙ方向と−Ｙ方向）の流量が多くなっている。また、２つの吸気弁７Ａ，７Ｂの内側の流量が多く、外側が少なくなっている。このため、吸気弁７の中心部から外側（燃焼室中心から見て外方向）の液膜量は少なく、吸気弁７の中心部から＋Ｙ方向と−Ｙ方向の液膜量と、２つの吸気弁７Ａ，７Ｂの内側方向（燃焼室中心方向）の液膜量は多くなっている。
【００４７】
吸気行程に入り吸気弁７が開き始めると、ピストン３が下降することにより吸気管５より燃焼室４の圧力が下がり、空気が吸入される。吸気管５には、その中央断面付近にタンブル生成板３０があるため、空気はタンブル生成板３０の上側と下側に分かれて流れる。このときタンブル生成板３０の表面にせん断応力が働くため、タンブル生成板３０の表面近傍ではガスの速度が低下する。また、吸気管５の壁面でも同様にせん断力が働くため、タンブル生成板３０の上下通路を流れるガス流はそれぞれ凸型の速度分布となる。
【００４８】
図１２は吸気行程中の吸気管５内の空気の速度分布を示している。
【００４９】
タンブル生成板３０の設置部分を空気が通過した後も、直ぐには運動量の拡散が進まないため、タンブル生成板３０の下流においても上下方向に２つのピークを持つ速度分布が維持される。即ち、吸気弁７の中心部の液膜表面を流れる空気流速は遅く、吸気弁７の中心から±Ｙ方向に生成された液膜表面を流れる空気流速は速くなる。これにより吸気弁７の中心から±Ｙ方向に生成された液膜の気化が促進される。
【００５０】
一方、吸気弁７の内側（燃焼室中心側）に生成された液膜の挙動について図１３を用いて説明する。図１３は、吸気行程中のエンジンを排気側から見た図である。前述のように、本実施例においては吸気弁７の内側の液膜量が吸気弁７の外側に比べて多くなっている。吸気行程では、吸気管５からの空気は吸気弁７の全周から燃焼室内に入る。本実施例の吸気２弁のエンジンでは１つの吸気弁、例えば７Ａの内側から入った空気は、相対するもう１つの吸気弁、例えば７Ｂから入った空気と衝突し、両方からの空気流が合わさって、強い空気流れＧＦとなって燃焼室内を下降する。吸気弁７の内側に生成された液膜ＦＬの一部は、吸気弁７の内側を流れるガス流によって燃焼室内に液相状態で流入するが、この強い空気流れＧＦによって、微粒化，気化が促進され、燃焼室内でガス化する。また、吸気弁７の内側から入った液膜は、燃焼室の壁面からの距離が遠く、また流れＧＦの方向が燃焼室の軸方向であるため、燃焼室の壁面には付着しにくい。これに対して、吸気弁７の外側から入った液膜は、燃焼室壁面との距離が近く、また、その流れ方向が燃焼室壁面に向いているため、燃焼室壁面に衝突しやすい。燃焼室の壁面に衝突した液相の燃料は、壁流を形成するため気化が悪く、燃焼することなく排気され未燃ＨＣとなりやすい。
【００５１】
即ち本発明の第２の実施例では、吸気弁７上の液膜を吸気弁中心から±Ｙ方向に多く生成することで、第１の実施例と同様の効果を得つつ、吸気弁７の内側の液膜を多く生成することで、燃焼室の壁流生成を抑制すると共に、吸気弁７の内側を通って燃焼室内に入る高速のガス流を利用して吸気弁内側の液膜の気化を促進できる。これによって未燃ＨＣの排出が抑制できる。
【００５２】
以上、本発明の二つの実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の精神を逸脱することなく、設計において種々の変更ができるものである。
【００５３】
また、本発明の燃料噴射弁のノズル部は、前記図３と図４、及び、図８と図９に示した具体的なノズル部構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明に記載された発明の精神を逸脱しない範囲で、変更できるものである。
【００５４】
以上の説明から理解できるように、以上の実施例によればタンブル生成板が吸気管に設けられた場合において、本実施例の燃料噴射弁は、吸気行程において吸気弁上の空気流速が速い部分に、より多くの燃料を供給することで、空気流動による気化を効率的に行うことが可能であり、未燃ＨＣの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の第一の実施形態の燃料噴射弁を配置した内燃機関の縦断面図。
【図２】図１の実施形態の内燃機関の上部横断面を模式的に示した図。
【図３】図１の実施形態の燃料噴射弁のノズル部の縦断面図。
【図４】図３の燃料噴射弁のノズル部の多孔プレートを示す図。
【図５】図１の実施形態の燃料噴射弁であって、燃料を噴射した場合の噴霧燃料の噴霧状態を示したものであり、（ａ）は、噴霧燃料Ｆの流量分布状態を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ａ−Ａの噴霧燃料Ｆの流量分布状態を示した図。
【図６】本発明の第一の実施形態における吸気弁の液膜状態を表す図。
【図７】本発明の第一の実施形態における吸気弁の空気速度ベクトルを表す図。
【図８】本発明の第二の実施形態の燃料噴射弁のノズル部の縦断面図。
【図９】図８の燃料噴射弁のノズル部の多孔プレートを示す図。
【図１０】図８の第二の実施形態の燃料噴射弁であって、燃料を噴射した場合の噴霧燃料の噴霧状態を示したものであり、（ａ）は、噴霧燃料Ｆの流量分布状態を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ａ−Ａの噴霧燃料Ｆの流量分布状態を示した図。
【図１１】図８（ａ）の断面Ａ−Ａの流量積算量を示した図。
【図１２】本発明を適用する内燃機関の吸気行程における吸気管内の速度分布を示す図。
【図１３】図１２を排気側から見た模式図。
【符号の説明】
【００５６】
１…内燃機関、２…シリンダブロック、３…ピストン、４…燃焼室、５…吸気管、７…吸気弁、８…排気弁、９…シリンダヘッド、１３…多孔プレート、１４…ガイド、１５…弁体、１６…噴孔、１７…ボール弁、２０…燃料噴射弁、２１…ノズル部、３０…タンブル生成板。
【図１】
0004521334.tif 000003
【図２】
0004521334.tif 000004
【図３】
0004521334.tif 000005
【図４】
0004521334.tif 000006
【図５】
0004521334.tif 000007
【図６】
0004521334.tif 000008
【図７】
0004521334.tif 000009
【図８】
0004521334.tif 000010
【図９】
0004521334.tif 000011
【図１０】
0004521334.tif 000012
【図１１】
0004521334.tif 000013
【図１２】
0004521334.tif 000014
【図１３】
0004521334.tif 000015