(57)【要約】【課題】燃焼室内に配置される点火プラグと、燃焼室に燃料を噴射するマルチホールインジェクタと、を備える火花点火式筒内直噴エンジンにおいて、低速低負荷域の着火や燃焼の安定度を高めるため、主噴孔の噴霧貫徹力を確保しつつ、主噴孔から噴射される噴霧の燃料密度を適度に分散しえるようにする。【解決手段】マルチホール型インジェクタ１は、噴射中心が点火プラグ２を指向する主噴孔１０と、噴射中心が主噴孔の噴射中心と異なる方向を指向する副噴孔と、を備えるものであって、副噴孔の噴霧貫徹力が主噴孔１０の噴霧貫徹力よりも小さくなるように設定される一方、主噴孔１０の断面積については、出口部１２の内径を入口部１１の内径よりも大きく設定する。【選択図】図２
2007315276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室内に配置される点火プラグと、燃焼室に燃料を噴射するマルチホールインジェクタと、を備える火花点火式筒内直噴エンジンにおいて、マルチホールインジェクタは、噴射中心が点火プラグを指向する主噴孔と、噴射中心が主噴孔の噴射中心と異なる方向を指向する副噴孔と、を備えるものであって、主噴孔の断面積は、出口部の内径を入口部の内径よりも大きく設定したことを特徴とするマルチホール型インジェクタ。
【請求項２】
主噴孔の断面積は、外側へ向けて扁平な形状に拡大するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチホール型インジェクタ。
【請求項３】
主噴孔の断面積は、外側へ向けて多段的に拡大するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチホール型インジェクタ。
【請求項４】
主噴孔の断面積は、外側へ向けてテーパ状に拡大するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチホール型インジェクタ。
【請求項５】
主噴孔の断面積は、外側へ向けて湾曲状に拡大するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチホール型インジェクタ。
【請求項６】
主噴孔の断面積は、外側へ向けてステップ状に拡大するように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチホール型インジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火花点火式筒内直噴エンジンに好適なマルチホール型インジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、燃費の向上を図るため、燃焼室内に配置される点火プラグと、燃焼室に燃料を噴射するマルチホール型インジェクタと、を備え、点火プラグ周辺に燃料を成層化する、火花点火式筒内直噴エンジンが知られている。
【０００３】
このようなエンジンにおいては、噴射中心が点火プラグを指向する主噴孔と、噴射中心が主噴孔の噴射中心と異なる方向を指向する副噴孔と、を備えるマルチホール型インジェクタが使用され、低速低負荷域においては、点火プラグ周辺に混合気を層状に偏在する状態で燃焼させるべく、圧縮上死点付近で燃料を噴射する一方、回転や負荷が高くなると、燃料室に均一な混合気を生成して燃焼させるべく、吸気行程中期において、燃料を噴射する。
【０００４】
特許文献１においては、噴孔を流れる燃料の流速を変えることにより、同一の噴孔からの燃料の噴射方向を変更しえるようにしたものが開示される。
【特許文献１】特開２００５−０２３８４６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
火花点火式筒内直噴エンジンにおいては、ボア径が大きい場合、点火プラグとインジェクタとの距離が長く、主噴孔の噴霧貫徹力を強めることが要求される。しかし、燃料の噴射力を高めると、主噴孔の噴霧貫徹力ばかりでなく、副噴孔の噴霧貫徹力も強まるため、低速低負荷域において、副噴孔からの噴射燃料が圧縮上死点付近にあるピストン冠面やボア壁に付着しやすく、スモークの発生やＨＣの増加を招いてしまう。そのため、副噴孔の噴霧貫徹力を主噴孔の噴霧貫徹力よりも小さく設定する。言い換えれば、主噴孔の噴霧貫徹力のみを大きく設定することが考えられるが、主噴孔から噴射される噴霧が点火プラグ周辺に留まり、噴霧の燃料密度が高くなり、点火プラグ周辺の空燃比がオーバリッチとなり、着火や燃焼の安定性が損なわれ、ＨＣが増加しやすくなる。
【０００６】
この発明は、このような課題に着目してなされたものであり、火花点火式筒内直噴エンジンにおいて、低速低負荷域の着火や燃焼の安定度を高めるため、主噴孔の噴霧貫徹力を確保しつつ、主噴孔から噴射される噴霧の燃料密度を適度に分散しえる、マルチホール型インジェクタの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明は、燃焼室内に配置される点火プラグと、燃焼室に燃料を噴射するマルチホール型インジェクタと、を備える火花点火式筒内直噴エンジンにおいて、マルチホール型インジェクタは、噴射中心が点火プラグを指向する主噴孔と、噴射中心が主噴孔と異なる方向を指向する副噴孔と、を備えるものであって、主噴孔の断面積については、出口部の内径を入口部の内径よりも大きく設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、主噴孔を流れる燃料の噴流は、低速低負荷域において、主噴孔の内面に沿って流れ、内径が入口部よりも大きく出口部により、噴流の断面積が拡がり、燃料の噴射角が拡大する。このため、主噴孔について、入口部の内径（噴孔の口径）を変えずに出口部の内径を大きく設定すると、噴射量は一定のままであるため、全体の空燃比を変えることなく、噴射角が広がることにより、噴霧の燃料密度が適度に分散され、着火に好適な空燃比の混合気塊を点火プラグ周辺に生成しえるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
この発明の実施形態を添付の図面に基づいて説明する。
【００１０】
図１において、３はエンジンの燃焼室であり、シリンダブロック２１とシリンダヘッド２２とピストン３０とから画成される。４１は吸気ポート３１の燃焼室３側の開口部をピストン３０に連動して開閉する吸気バルブであり、４２は排気ポート３２の燃焼室３側の開口部をピストン３０に連動して開閉する排気バルブであり、２は燃焼室３の天井の略中央に配置される点火プラグであり、１は燃焼室３の側方に配置されるマルチホール型インジェクタである。
【００１１】
インジェクタ１は、図示の場合、先端部を燃焼室３の周縁に臨ませてシリンダヘッド２２に組み付けられ、先端部１ａに主噴孔および複数の副噴孔が設けられる。図１において、Ｆ１は主噴孔から噴射される噴霧であり、Ｆ２〜Ｆ４は各副噴孔から噴射される噴霧であり、主噴孔の軸心は点火プラグ２の電極を指向するように設定され、各副噴孔の軸心は主噴孔の軸心と異なる方向を指向するように設定される。図示の場合、各副噴孔の軸心は、主噴孔の軸心に対して下方（ピストン側）をそれぞれ異なる角度方向へ指向するようになっている。
【００１２】
インジェクタ１は、低速低負荷域においては、点火プラグ２の周辺に混合気を層状に偏在する状態で燃焼させるべく、圧縮上死点付近で燃料を先端部１ａの各噴孔から噴射する一方、回転や負荷が高くなると、燃料室３に均一な混合気を生成して燃焼させるべく、吸気行程中期において、燃料を先端部１ａの各噴孔から噴射するのである。
【００１３】
図１に示す、低速低負荷域の圧縮上死点付近において、主噴孔から噴射される噴霧Ｆ１は、点火プラグ３に到達する長さＡ１が確保され、副噴孔から噴射される噴霧Ｆ２〜Ｆ４は、主噴孔からの噴霧Ｆ１に対して下方をそれぞれ異なる角度方向へ指向するが、いずれもピストン３０の冠面に到達しない長さ（Ａ２，Ａ３，Ａ４）に抑えられる。噴孔から噴射される噴霧の長さＡ１〜Ａ４（噴霧貫徹力）は、噴孔の径が一定の場合、各噴孔の有効長に略比例するため、各噴孔の有効長についても、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３＞Ａ４、と同等の関係に設定されるのである。
【００１４】
これにより、副噴孔の噴霧貫徹力が主噴孔の噴霧貫徹力よりも小さくなるように設定されるので、低速低負荷域において、副噴孔から噴射される燃料が圧縮上死点付近にあるピストン３０の冠面やボア壁に付着するのを防止しつつ、主噴孔に必要な噴霧貫徹力を確保することが可能となる。噴霧貫徹力が強まると、噴霧の燃料密度が高くなる傾向がある。このため、主噴孔については、必要な噴霧貫徹力を確保しつつ、噴霧の燃料密度を適度に分散しえるように構成される。
【００１５】
図２の場合、主噴孔１０は、入口部１１と出口部１２とからなり、出口部１２の内径ｄ１が入口部１１の内径Ｄよりも大きく設定される。入口部１１および出口部１２は、互いに同軸上を内径Ｄ，ｄ１が一定の流路に形成され、これらの境に段差（内径の差）が設定される。
【００１６】
Ｄ＜ｄ１のため、主噴孔１０を流れる燃料の噴流は、低速低負荷域において、主噴孔１０の内面に沿って流れ、内径ｄ１が入口部１１の内径Ｄよりも大きく出口部１２により、噴流の断面積が拡がり、燃料の噴射角が拡大する。このため、主噴孔１０について、入口部の内径Ｄを変えず、出口部１２の内径ｄ１を入口部１１の内径Ｄよりも大きく設定すると、噴射量は一定のままであるため、全体の空燃比を変えることなく、噴射角が広がることにより、噴霧の燃料密度が適度に分散され、着火および燃料に好適な空燃比の混合気塊を点火プラグ３の周辺に生成しえるのである。
【００１７】
図３の場合、主噴孔１０は、入口部１１と出口部１２とからなり、出口部１２の内径ｄ２が入口部１１の内径Ｄよりも大きく設定される。入口部１１は内径Ｄが一定の流路に形成され、出口部１２は内径ｄ２が入口部１１との境（内径Ｄ）へ向けてテーパ角ａをもって縮径する流路に形成される。
【００１８】
主噴孔１０を流れる燃料の噴流は、低速低負荷域において、主噴孔１０の内面に沿って流れ、入口部１１からその内径Ｄを内径ｄ２へテーパ角ａをもって拡大する出口部１２により、噴流の断面積が円滑に拡がると共に、テーパ角ａにより、図２の場合よりも、噴射角が大きくなり、噴霧の燃料密度の分散も早められることになる。
【００１９】
図４の場合、主噴孔１０は、入口部１１と出口部１２とからなり、出口部１２の内径ｄ３が入口部１１の内径Ｄよりも大きく設定される。入口部１１は内径Ｄが一定の流路に形成され、出口部１２は内径ｄ３が入口部１１との境（内径Ｄ）へ向けて湾曲Ｒをもって縮径する流路に形成される。
【００２０】
主噴孔１０を流れる燃料の噴流は、低速低負荷域において、主噴孔１０の内面に沿って流れ、入口部１１からその内径Ｄを内径ｄ３へ湾曲Ｒをもって拡大する出口部１２により、図３の場合よりも、噴流が円滑に拡がると共に噴射角が大きくなり、噴霧の燃料密度の分散も早められることになる。
【００２１】
図２〜図４において、ｄ１〜ｄ３は、内径Ｄの入口部１１から距離Ｌの位置にある出口部の内径であり、従来（内径Ｄが入口から出口まで一定の噴孔）の噴霧角をα、図２〜図３の噴霧角をそれぞれα１，α２，α３とすると、Ｄ＜ｄ１＜ｄ２＜ｄ３、α＜α１＜α２＜α３、の関係がある。
【００２２】
図５〜図８は、主噴孔１０に係る別の変形例を表すものであり、出口部１２の断面積は、外側（出口）へ向けて多段的に拡大される。入口部１１は、内径Ｄが一定に設定される。
【００２３】
図５の場合、出口部１２は、内径ｄｓが一定の流路部分１２ａと、その内径ｄｓを出口の内径ｄｔへ所定のテーパ角をもって拡大する流路部分１２ｂと、から形成される。図６の場合、出口部１２は、内径ｄｓが一定の流路部分１２ａと、その内径ｄｓを出口の内径ｄｔへ湾曲Ｒをもって拡大する流路部分１２ｂと、から形成される。
【００２４】
図７の場合、出口部１２は、入口部１１の内径Ｄを出口へテーパ角ａ１をもって拡大する流路部分１２ａと、これをテーパ角ａ２をもってさらに拡大する流路部分１２ｂと、から形成される。図８の場合、入口部１１の内径Ｄを出口へテーパ角ａをもって拡大する流路部分１２ａと、これを所定の湾曲Ｒをもってさらに拡大する流路部分１２ｂと、から形成される。
【００２５】
図５〜図８においては、出口部１２の断面積が外側（出口）へ向けて多段的に拡大されるため、出口部１２を流れる燃料の噴流が抵抗なく円滑に拡がり、噴霧角を効率よく拡大させることができる。
【００２６】
図９〜図１１は、主噴孔１０に係る別の変形例を表すものであり、出口部１２の断面積は、扁平な形状に拡大される。入口部１１は、内径Ｄが一定の円形断面に設定される。
【００２７】
図９において、（ａ）は主噴孔１０の縦（垂直）断面であり、（ｂ）は主噴孔１０の横（水平）断面であり、出口部１２は、断面積が一定の流路に設定され、その断面形状（噴孔１０の軸心と直交する断面の形状）は、長軸ｄｈ，短軸ｄｒ、の楕円型に形成される。
【００２８】
図１０において、（ａ）は主噴孔１０の縦（垂直）断面であり、（ｂ）は主噴孔１０の横（水平）断面であり、出口部１２は、断面積が外側へ縦横に異なる角度ａｖ，ａｈを持って拡大することにより、楕円型の断面形状に形成される。
【００２９】
図１１において、（ａ）は主噴孔を外側から軸心方向を直視する図であり、（ｂ）は（ａ）中のｘ−ｘ断面図であり、（ｃ）は同じくｙ−ｙ断面図である。出口部１２は、断面積が横方向のみテーパ角ａｈをもって出口へ拡大される。つまり、出口部１２は、横方向へ扁平に拡がる楕円型の断面形状に設定される。
【００３０】
図９〜図１１においては、出口部１２の断面積を水平方向へ扁平に拡がる形状に設定することにより、主噴孔１０を流れる噴流の断面積が円形から楕円型に拡がり、噴霧も水平方向へ扁平に拡がるため、インジェクタ１を取り付ける際のロバスト性を向上させることにつながるほか、噴霧の燃料密度が適度に分散され、点火プラグ２の電極に燃料が付着するのを有効に防止しえるのである。
【００３１】
図示（図２〜図１１）の噴孔形状については、主噴孔のみでなく、噴霧角の拡大を図る上から、副噴孔への適用も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】火花点火式直噴エンジンの概要構成図である。
【図２】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図３】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図４】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図５】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図６】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図７】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図８】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図９】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図１０】主噴孔の構成を例示する断面図である。
【図１１】主噴孔の構成を例示する説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  マルチホール型インジェクタ
２  点火プラグ
３  燃焼室
１０  主噴孔
１１  主噴孔の入口部
１２  主噴孔の出口部
２０  エンジン
Ｆ１  主噴孔からの噴霧
Ｆ２〜Ｆ４  副噴孔からの噴霧
【図１】
2007315276.tif 000003
【図２】
2007315276.tif 000004
【図３】
2007315276.tif 000005
【図４】
2007315276.tif 000006
【図５】
2007315276.tif 000007
【図６】
2007315276.tif 000008
【図７】
2007315276.tif 000009
【図８】
2007315276.tif 000010
【図９】
2007315276.tif 000011
【図１０】
2007315276.tif 000012
【図１１】
2007315276.tif 000013