(57)【要約】【課題】高温高圧の燃焼ガスとの接触を少なくすることで、燃焼ガスシールが劣化するのを低減し、燃焼ガスシールのシール効果を持続させることができる筒内直接噴射用の燃料噴射装置を得る。【解決手段】エンジンヘッドに形成された燃料噴射弁用孔２に挿入され、先端部に設けられた燃料噴射口５を介して、燃焼空間３に燃料を直接噴射する燃料噴射弁４と、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に設けられ、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間を封止し燃焼ガスをシールする燃焼ガスシール６とを有する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、燃料噴射口５と燃焼ガスシール６との間で、対向した燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４に設けられ、燃焼空間３から燃焼ガスシール６に向かって流れる燃料の流動抵抗を増大させる第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８を備えたことを特徴とする筒内直接噴射用の燃料噴射装置。【選択図】図２
2007182802.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンヘッドに形成された燃料噴射弁用孔に挿入され、先端部に設けられた燃料噴射口を介して、燃焼空間に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間に設けられ、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間を封止し燃焼ガスをシールする燃焼ガスシールと、
を有する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射口と前記燃焼ガスシールとの間で、対向した前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼空間から前記燃焼ガスシールに向かって流れる前記燃料の流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段を備えたことを特徴とする筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【請求項２】
前記流動抵抗増大手段は、前記燃焼空間から連通して形成された螺旋溝であることを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【請求項３】
前記螺旋溝は、前記燃料噴射弁用孔および前記燃料噴射弁の両方に形成され、双方の螺旋方向が互いに逆向きになっていることを特徴とする請求項２に記載の筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【請求項４】
前記流動抵抗増大手段は、複数個形成された凹みであることを特徴とする請求項１に記載の筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【請求項５】
前記凹みは、前記燃料噴射弁用孔および前記燃料噴射弁の両方に形成され、双方の前記凹みが対向していることを特徴とする請求項４に記載の筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【請求項６】
前記凹みは、前記燃料噴射弁用孔および前記燃料噴射弁の両方に形成され、前記燃料噴射弁の軸方向に双方の前記凹みがずれて配置されていることを特徴とする請求項４に記載の筒内直接噴射用の燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の燃焼空間内に発生する高温高圧の燃焼ガスをシールするために、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間に設けられた燃焼ガスシールを備えた筒内直接噴射用の燃料噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼空間に燃料を直接噴射する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間を封止する燃焼ガスシールが設けられている筒内直接噴射用の燃料噴射装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３０５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものの場合、燃料噴射弁の先端部に設けられた燃料噴射口から燃焼空間に直接燃料を噴射するので、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間に設けられた樹脂の燃焼ガスシールは燃焼空間内の高温高圧の燃焼ガスと接触し、長期間使用すると燃焼ガスシールが劣化してしまい、その結果、燃焼ガスシールのシール効果が低減するという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、高温高圧の燃焼ガスとの接触を少なくすることで、燃焼ガスシールの劣化は低減し、燃焼ガスシールのシール効果は持続することができる筒内直接噴射用の燃料噴射装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、エンジンヘッドに形成された燃料噴射弁用孔に挿入され、先端部に設けられた燃料噴射口を介して、燃焼空間に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間に設けられ、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間を封止し燃焼ガスをシールする燃焼ガスシールとを有する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、前記燃料噴射口と前記燃焼ガスシールとの間で、対向した前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼空間から前記燃焼ガスシールに向かって流れる前記燃料の流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段を備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、高温高圧の燃焼ガスとの接触を少なくすることにより燃焼ガスシールの劣化は低減し、燃焼ガスシールのシール効果は持続することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付してある。
実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第１の螺旋溝および第２の螺旋溝を省略したときの断面図、図２は図１の燃料噴射弁用孔２に第１の螺旋溝７を形成し、燃料噴射弁４に第２の螺旋溝８を形成したときの拡大断面図である。
【０００９】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置のエンジンヘッド１には、燃料噴射弁用孔２が形成されている。この燃料噴射弁用孔２には燃焼空間３に燃料を直接噴射する燃料噴射弁４が挿入されている。
燃料噴射弁４の先端部には燃料が噴射する燃料噴射口５が形成されている。また、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間には、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間を封止し、燃焼空間３の燃焼ガスをシールするリング状の燃焼ガスシール６が設けられている。
【００１０】
燃料噴射弁４の燃料噴射弁用孔２に対向した外周面には、燃焼空間３と連通して、燃料噴射口５の端面から燃焼ガスシール６まで第２の螺旋溝８が形成されている。
燃料噴射弁用孔２の燃料噴射弁４に対向した内周面には、第２の螺旋溝８と対応して、第１の螺旋溝７が形成されている。
第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８の螺旋方向は互いに逆向きになっている。
第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８は、燃焼空間３から燃焼ガスシール６に向かって流れる燃料ガスの流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段をそれぞれ構成している。
【００１１】
第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８の深さは数１００μｍ程度である。
【００１２】
燃料噴射口５の近傍の燃焼空間３に面したエンジンヘッド１には、燃焼空間３内の燃料を点火する点火プラグ９が設けられている。
【００１３】
次に、実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の動作について説明する。
燃料噴射弁４を用いて燃料を燃焼空間３に直接噴射して燃焼を行う内燃機関では、燃焼空間３に空気を吸引する過程や、燃焼空間３に吸引した空気をピストン（図示せず）で圧縮する行程に燃料噴射弁４から燃料を噴射して、点火プラグ９の放電エネルギーにより蒸発した燃料を発火させる。
【００１４】
発火により燃焼空間３の空気と燃料が高温高圧の燃焼ガスに変化すると、燃焼空間３の高温高圧の燃焼ガスは燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間の隙間空間に流入する。
その結果、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８には燃焼空間３から燃焼ガスが流入し、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８により燃焼ガスに旋回力が作用する。
【００１５】
通常、気体に旋回力が作用すると、当初は流れに乱れが生じて流動抵抗が増大するが、流動抵抗となる渦などが安定すると、流動抵抗が減少して、円滑な流動へ移行する。一方、内燃機関の内部のように高回転数のサイクルで流れが変化する場合（軸回転数３０００ｒｐｍでは、１秒間に２５回の燃焼ガスの入れ替わりが発生する）、気体に乱れが発生すると流動抵抗が増大し、円滑な流れに移行する前に再び気体の流れ方向が変わってしまう。その結果、常に乱れが発生した状態となり、流動抵抗が増大した状態が維持される。
【００１６】
このことから、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８に流入する燃焼ガスには、高い流動抵抗が作用し、高温高圧の燃焼ガスが燃焼ガスシール６に到達するまでに時間の遅れが生じるので、その間に燃焼空間３における燃焼ガスの圧力が低下し始め、燃焼ガスは燃焼ガスシール６に十分到達する前に再び燃焼空間３に引き戻される。
【００１７】
以上説明したように、実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、燃料噴射口５から燃焼ガスシール６までの間で、対向した燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４には、燃焼空間３から連通して第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８が形成されているので、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れに乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール６に到達する高温高圧の燃焼ガスの量が減少し、燃焼ガスシール６の劣化は低減し、燃焼ガスシール６のシール効果は持続することができる。
【００１８】
また、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８は、双方の螺旋方向が互いに逆向きになっているので、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れには、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール６に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール６の劣化は低減し、燃焼ガスシール６のシール効果は持続することができる。
【００１９】
図３は実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔２には第１の螺旋溝７が形成されておらず、燃料噴射弁４には第２の螺旋溝８が形成されている。
その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２０】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第２の螺旋溝８のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
【００２１】
図４は実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔２には第１の螺旋溝７が形成されており、燃料噴射弁４には、第２の螺旋溝８が形成されていない。
その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２２】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第１の螺旋溝７のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
【００２３】
なお、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８が燃焼空間３と連通して燃料噴射口５の端面から燃焼ガスシール６まで形成されているとして説明したが、勿論このものに限らず、流動抵抗は燃焼ガスの流入部分でより高くなるため、燃焼空間３の近傍にのみ形成させたものであってもよい。
【００２４】
また、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第１の螺旋溝７および第２の螺旋溝８の深さについては、燃焼ガスシール６に近づくにつれて浅くさせたものであってもよい。
【００２５】
実施の形態２．
図５は実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第１の凹み１０および第２の凹み１１を形成したときの拡大断面図である。
【００２６】
燃料噴射弁用孔２の燃料噴射弁４に対向した内周面には、燃焼空間３から燃焼ガスシール６まで複数個の第１の凹み１０が形成されている。
一方、燃料噴射弁４の燃料噴射弁用孔２に対向した外周面には、燃料噴射口５の端面から燃焼ガスシール６まで複数個の第２の凹み１１が形成されている。
第１の凹み１０と第２の凹み１１は、燃料噴射弁４の軸線方向および周方向に沿って互いに離れて配置されているので、図６では第２の凹み１１のみが示されており、第１の凹み１０は示されていない。
第１の凹み１０および第２の凹み１１は流動抵抗増大手段をそれぞれ構成している。
【００２７】
第１の凹み１０および第２の凹み１１の深さは数１００μｍ程度である。
その他の構成は、実施の形態１と同じである。
【００２８】
次に、実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の動作について説明する。
燃焼空間３の空気と燃料が高温高圧の燃焼ガスに変化するまでは、実施の形態１と同じである。
【００２９】
まず、図６に示すように、燃焼空間３の高温高圧の燃焼ガスは燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間の隙間空間１２に流入する。
次に、隙間空間１２に流入する燃焼ガスの流れ１３は早いので、ベルヌーイの定理により、燃焼ガスの流れ１３は第２の凹み１１の側近を通過する際に第２の凹み１１に残留していた燃焼ガスを吸引する。
さらに、燃焼ガスの吸引により、減圧された第２の凹み１１に後流の燃焼ガスが引き込まれ、第２の凹み１１近傍の燃焼ガスの流れ１３は、第２の凹み１１に沿った流線となる。
その結果、燃焼ガスの流れ１３の第２の凹み１１の下流部近傍には渦１４が発生し、燃焼ガスの流れ１３の反第２の凹み１１側には渦１５が発生する。
【００３０】
この渦１４、１５により燃焼ガスの流れ１３の流動抵抗は増大し、高温高圧の燃焼ガスが燃焼ガスシール６に到達するまでに時間の遅れが生じ、その間に燃焼空間３における燃焼ガスの圧力が低下し始めるので、燃焼ガスは燃焼ガスシール６に十分到達する前に再び燃焼空間３に引き戻される。
【００３１】
以上説明したように、実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、燃料噴射口５と燃焼ガスシール６との間で、対向した燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４には、複数個の第１の凹み１０および第２の凹み１１が形成されているので、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ１３に乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール６に到達する高温高圧の燃焼ガスの量が減少し、燃焼ガスシール６の劣化は低減し、燃焼ガスシール６のシール効果は持続することができる。
【００３２】
なお、図７に示すように、第１の凹み１０と第２の凹み１１が互いに対向して配置されたものであってもよい。
この場合、第１の凹み１０および第２の凹み１１の下流部近傍に燃焼ガスの流れ１３の渦１４が発生し、燃焼ガスの流れ１３を挟み込むようになる。また、第１の凹み１０と第２の凹み１１との間の中心付近には、第１の凹み１０による渦と第２の凹み１１による渦とが互いに激突している渦１５が発生する。
【００３３】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第１の凹み１０および第２の凹み１１が互いに対向しているので、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ１３には、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール６に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール６の劣化は低減し、燃焼ガスシール６のシール効果はさらに持続することができる。
【００３４】
また、図８に示すように、燃料噴射弁４の軸方向に第１の凹み１０と第２の凹み１１とが互いにずれて配置されたものであってもよい。
この場合、第２の凹み１１の下流部近傍には燃焼ガスの流れ１３の渦１４が発生し、燃焼ガスの流れ１３の反第１の凹み１０側には渦１５が発生する。さらに、渦１４、１５は第１の凹み１０からも影響を受け、さらに大きな渦となる。
【００３５】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、燃料噴射弁４の軸方向に第１の凹み１０と第２の凹み１１とは互いにずれて配置されているので、燃料噴射弁用孔２と燃料噴射弁４との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ１３には、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール６に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール６の劣化は低減し、燃焼ガスシール６のシール効果はさらに持続することができる。
【００３６】
図９は実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置には、燃料噴射弁用孔２に第１の凹み１０が形成されておらず、燃料噴射弁４には第２の凹み１１が形成されている。
その他の構成は、実施の形態２と同じである。
【００３７】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第２の凹み１１のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
【００３８】
図１０は実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置のさらなる他の例を示す拡大断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔２には第１の凹み１０が形成されており、燃料噴射弁４には第２の凹み１１が形成されていない。
その他の構成は、実施の形態２と同じである。
【００３９】
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第１の凹み１０のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
【００４０】
なお、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第１の凹み１０および第２の凹み１１が燃料噴射口５の端面から燃焼ガスシール６まで形成されているとして説明したが、勿論このものに限らず、流動抵抗は燃焼ガスの流入部分でより高くなるため、燃焼空間３の近傍にのみ形成させたものであってもよい。
【００４１】
また、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第１の凹み１０および第２の凹み１１の深さについては、燃焼ガスシール６に近づくにつれて浅くさせたものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第１の螺旋溝および第２の螺旋溝を省略したときの断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁用孔に第１の螺旋溝を形成し、燃料噴射弁に第２の螺旋溝を形成したときの要部拡大図である。
【図３】実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
【図４】実施の形態１に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置のさらに他の例を示す要部断面図である。
【図５】実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第１の凹みおよび第２の凹みを形成したときの要部断面図である。
【図６】図５の第２の凹みと燃料噴射弁用孔の側面とを示した断面図である。
【図７】図５の第１の凹みと第２の凹みが対向しているときの断面図である。
【図８】図５の第１の凹みと第２の凹みが互いにずれて配置されているときの断面図である。
【図９】実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
【図１０】実施の形態２に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置のさらに他の例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  エンジンヘッド、２  燃料噴射弁用孔、３  燃焼空間、４  燃料噴射弁、５  燃料噴射口、６  燃焼ガスシール、７  第１の螺旋溝、８  第２の螺旋溝、９  点火プラグ、１０  第１の凹み、１１  第２の凹み、１２  隙間空間、１３  燃焼ガスの流れ、１４  渦、１５  渦。
【図１】
2007182802.tif 000003
【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】
2007182802.tif 000009
【図８】
2007182802.tif 000010
【図９】
2007182802.tif 000011
【図１０】
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