(57)【要約】【課題】  噴口の燃料噴出側に設けられ開口空間を形成する開口空間形成部材への炭化物の堆積を抑制できる内燃機関の燃料噴射装置を得る。【解決手段】  燃料噴射装置本体１の下面に固着された開口空間形成部材３は、傾斜した内周部３ｂにより上端部３ｃ側から開口部３ｄ側に向かうに従いその径が次第に拡大する円錐台状の開口空間３ｅを形成している。内周部３ｂには、各噴口２に対応して旋回する溝３ｇを形成する溝形成部３ｆが設けられている。溝３ｇに沿って噴射燃料の旋回する流れが生じ開口空間３ｅ内の気体の流れが改善される。従って、澱みが発生するのを少なくでき、また開口空間形成部材への炭化物の堆積を抑制できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に燃料が噴射される噴口を有する燃料噴射装置本体と、上記燃料噴射装置本体の上記噴口の上記燃料の噴出側に設けられ上記噴口側と反対側に開口部を有し開口空間を形成する空間部形成部材と、上記空間部形成部材の内周部に設けられ上記噴口側から上記開口部に向けてその周方向の位置が変化する旋回溝を形成する溝形成部とを備えた内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項２】
上記空間部形成部材は、内周部が円筒状であって径が上記噴口側から上記開口部に向かうに従い次第に拡大する開口空間を形成するものであ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】
上記噴口近傍に設けられ上記開口空間と上記空間部形成部材の外部とを連通する空気導入孔を形成する空気導入孔形成部を有するものであ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４】
上記噴口は複数設けられたものであって、上記空気導入孔形成部は上記噴口に対応して設けられ上記空間部形成部材の外部から上記噴口の近傍へ向う空気導入孔を形成するものであることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置。
【請求項５】
上記空気導入孔形成部は、上記空間部形成部材の開口部側から見て上記溝の旋回方向と同じ方向に上記空間部形成部材の外部から上記噴口の近傍へ向う空気導入孔を形成するものであることを特徴とする請求項４に記載の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】
従来の燃料噴射装置として、噴射孔が開口する弁体ハウジングの先端面に筒状のカバーを対向配置し、カバーには、一端がカバーの先端面に開口し、他端が弁体ハウジングの噴射孔に対応して開口するとともに弁体のニードル部の先端部を挿入し得る混合気形成孔と、一端が混合気形成孔に開口し、他端がカバーの先端面又は外周側面に開口する空気吸入路とを設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、燃料を噴射する噴口の下流部分に円筒状の環状壁部を設けて開口空間を形成し、この開口空間を介して燃焼室と連通するようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
なお、上記混合気形成孔や環状壁部には空気を導入する空気導入孔が設けられている。筒内直噴のガソリンエンジンやディーゼルエンジンでは、燃料噴射装置が燃焼ガスによる加熱で高温になる場合があり、上記のような混合気形成孔や開口空間は、噴射され霧化した燃料の流れの改善、燃料噴射装置の温度上昇の抑制その他の目的で設けられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１８５４３３号公報（段落番号００１０、図３及び図４）
【特許文献２】特開２００３−３９３０号公報（段落番号００６５及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の内燃機関の燃料噴射装置は以上のように構成され、環状壁部にて形成される開口空間は燃焼空間と連通しているが、開口空間は噴口側が閉塞されており、上記燃焼空間から凹設された部分に設けられているため、噴射期間の終盤に噴射された燃料の一部は燃焼空間に到達することなく開口空間に滞留する。滞留した燃料は、燃焼ガスによる加熱などにより熱分解するが、燃焼に必要な空気が十分供給されないため不完全燃焼して一部が炭化物となる。
【０００６】
開口空間内で生成した炭化物の一部は燃焼空間が掃気される際にエンジンの外部に排出され、また一部は次回の燃料噴射の際に燃焼空間に押出されるが、残りは開口空間に滞留する。開口空間に滞留した炭化物は、環状壁部の内壁に付着堆積する。特に複数の噴口を設けて噴射を行う場合は、各噴口から噴射された燃料の流れと流れとの間（以下、噴射燃料流間間隙という）にいずれの噴口から噴射された燃料も通過しない澱みが生じ、噴射された燃料の一部が残留する。これに加えて、燃焼空間の掃気の影響が及ばないので、澱み部分への堆積が顕著になる。
【０００７】
堆積した炭化物は、燃料噴射の障害物となり、燃料噴射量や噴射された燃料の流れの形状に変化をもたらすほか、堆積した炭化物が不定期に剥離するなどの影響により、燃焼特性が大幅に変動するなどの問題点があった。なお、上記混合気形成孔や環状壁部には空気を導入する導入孔が設けられているが、このような問題点を解決するために充分に機能するものではなかった。
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、噴口の燃料の噴出側に設けられ開口空間を形成する開口空間形成部材への炭化物の堆積を抑制できる内燃機関の燃料噴射装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る内燃機関の燃料噴射装置においては、先端部に燃料が噴射される噴口を有する燃料噴射装置本体と、燃料噴射装置本体の噴口の燃料の噴出側に設けられ噴口側と反対側に開口部を有し開口空間を形成する空間部形成部材と、空間部形成部材の内周部に設けられ噴口側から開口部に向けてその周方向の位置が変化する旋回溝を形成する溝形成部とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明は、先端部に燃料が噴射される噴口を有する燃料噴射装置本体と、燃料噴射装置本体の噴口の燃料の噴出側に設けられ噴口側と反対側に開口部を有し開口空間を形成する空間部形成部材と、空間部形成部材の内周部に設けられ噴口側から開口部に向けてその周方向の位置が変化する旋回溝を形成する溝形成部とを備えたものであるので、旋回溝に沿った流れが生じ開口空間内の気体の流れが改善されて澱みが発生するのを少なくできるとともに、開口空間形成部材への炭化物の堆積を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１及び図２は、この発明を実施するための実施の形態１である内燃機関の燃料噴射装置を示すものであり、図１は要部の一部断面斜視図、図２は平面図である。また、図３は従来の内燃機関の燃料噴射装置における噴射燃料流を説明するための説明図である。図１及び図２において、燃料噴射装置本体１の下面に噴口２が設けられている。噴口２は、この実施の形態では円上に等間隔に６個配設されている。円筒状の燃料噴射装置本体１の下面に空間部形成部材としての開口空間形成部材３が固着されている。円筒状の開口空間形成部材３は、外径が一定の外周部３ａと傾斜した内周部３ｂを有し、図１における上方の上端部３ｃの肉厚が下方の開口部３ｄの肉厚よりも厚くされている。この開口空間形成部材３の内周部３ｂにより上端部３ｃ側から開口部３ｄ側に向かうに従いその径が次第に拡大する円錐台状の開口空間３ｅが形成されている。
【００１１】
内周部３ｂには、各噴口２に対応して旋回溝としての溝３ｇを形成する溝形成部３ｆが６箇所設けられている。溝３ｇは、上端部３ｃにおいては燃料噴射装置本体１の中心から噴口２を通る放射線と内周部３ｂとが交わる部分を始点とし、所定のねじれ角度（溝３ｇの軌跡を径方向に外周部３ａに投影したときの影がなす角度）で図１の下方へ向かい、始点から所定角度変位したところの開口部３ｄを終点とする断面矩形の溝である。当該溝３ｇは、開口部３ｄ側から内周部３ｂを見たとき、噴口側から上記開口部に向けて溝３ｇの周方向の位置が次第に変化する旋回溝となっている。形成開口空間形成部材３は、例えば鉄鋼材料で精密鋳造法により製作する。
【００１２】
動作の説明に先立ち、従来の内燃機関の燃料噴射装置における開口空間形成部材９３内における噴射された燃料の流れを図３について説明する。図３において、開口空間形成部材９３が噴口２を取り囲んで図１の開口空間形成部材３と同様の形状の円錐台状の開口空間９３ｅを形成している。この場合、噴口２から噴射された燃料の流れは噴射燃料流ｊのようになり、噴射燃料流ｊと噴射燃料流ｊとの間に比較的大きな澱みｋが生じやすい。
【００１３】
これに対して、この実施の形態における内燃機関の燃料噴射装置は、次のように動作する。連続した流体の場合、その流体のどの部分においても圧力エネルギーと速度エネルギーと位置エネルギーの合計が常に一定となる。位置エネルギーの差が無視できる場合、噴口２から噴射された速度エネルギーが高い燃料の周辺の圧力エネルギーが低下する。すなわち、噴射された燃料の周辺は負圧気味となり、周辺の気体を噴口２の方へ誘引する作用が生じる。
【００１４】
開口空間形成部材３の内周部３ｂと噴口２が近接する部分では内周部３ｂに沿って周辺の気体が誘引されるが、内周部３ｂに設けた溝３ｇの作用により、誘引された気体は溝３ｇに沿った流れを形成する。上述のように溝３ｇの位置を噴射された燃料の下流側である開口部３ｄに向けて徐々に周方向に変化させて設けると、誘引された気体を図１に矢印で示すような開口空間３ｅの周方向に旋回する流れにすることができる。その結果、従来は澱み部分が形成されていた噴射燃料流間間隙の部分にも気体を流動させることができる。従って、開口空間３ｅ内において噴口２から噴射された燃料の噴射燃料流間間隙に澱みが発生するのを少なくできるとともに、内周部３ｂに炭化物が付着しても旋回流によりすぐに除去されるので炭化物の堆積を抑制できる。
【００１５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２を図４について説明する。図４は、本発明の実施の形態２の燃料噴射装置の構成を示すもので、図４（ａ）は一部断面平面図、図４（ｂ）は空気導入口形成部の拡大図である。図４において、開口空間形成部材１３の上端部１３ａに切欠き１３ｊが設けられ、この切欠き１３ｊと噴射装置本体１とにより空気導入孔形成部１５が形成されている。空気導入孔形成部１５により、噴口２の近傍に開口空間３ｅと開口空間形成部材１３の外部の燃焼空間とを開口空間３ｅの径方向に連通する空気導入孔１６が形成されている。その他の構成については、図１に示した実施の形態１と同様のものであるので、相当するものに同じ符号を付して説明を省略する。
【００１６】
次に、その動作を説明する。開口空間形成部材１３の内周部３ｂに溝形成部３ｆを設けて噴射により誘引された気体を旋回させる動作は、実施の形態１と同様である。この実施の形態２においては、噴口２の近傍に開口空間３ｅの奥の方の部分と開口空間形成部材１３の外側の燃焼空間とを連通する空気導入孔１６を設けたため、高速で噴射される燃料の作用により噴口２の近傍に発生する負圧と燃焼空間との圧力差により、空気導入孔１６を通って燃焼空間の気体が開口空間３ｅ内に流入する。
【００１７】
その結果、より多くの気体が溝３ｇの近傍にも誘引され、噴射された燃料の流れが一層改善され、噴射燃料流間間隙に澱みが発生するのを少なくできる。また、このように最外周に配設された噴口２に対応させて噴口２の近傍に空気導入孔１６を空気導入孔形成部１５により形成すると、空気導入孔１６から溝３ｇへ気体の流通抵抗を小さくできるので、効果的に旋回流を生じさせることができる。従って、炭化物の堆積をさらに効果的に防止できる。
【００１８】
また、変形例として、図５の一部断面平面図に示すように、空気導入孔形成部２５により、溝３ｇの旋回方向に開口空間形成部材３の外側から開口空間３ｅに向かうような空気導入孔２６を形成すると、空気導入孔２６から溝３ｇへの気体の流れが円滑になるので、一層澱みの発生を少なくできる。従って、炭化物の堆積を一層効果的に防止できる。
【００１９】
さらに、他の変形例として、図６の一部断面平面図に示すように、空気導入孔３６を噴口２及び溝３ｇとは異なる放射線上の位置例えば噴口２と噴口２との中間に開口させるように空気導入孔形成部３５を構成した場合でも、噴口２及び溝３ｇ近傍への気体の供給を増加させ、噴射される燃料の流れを改善することができる。
【００２０】
なお、上記各実施の形態においては、空気導入孔形成部は開口空間形成部材の上端部に設けた切欠きと噴射装置本体とにより構成されるものを示したが、これに限られるものでなく、例えば開口空間形成部材に開口空間形成部材を径方向に貫通する貫通孔を形成する貫通孔形成部を設けたものであっても同様の効果を奏する。また、開口空間形成部材は円錐台状の開口空間を形成するものに限定されるものではなく、直線円筒状やその他の形状の開口空間を形成するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１の内燃機関の燃料噴射装置の要部を示す一部断面斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１の内燃機関の燃料噴射装置の要部を示す平面図である。
【図３】従来の内燃機関の燃料噴射装置における噴射燃料流を説明するための説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２の内燃機関の燃料噴射装置の構成を示すもので、図４（ａ）は一部断面平面図、図４（ｂ）は空気導入口形成部の拡大図である。
【図５】図４に示した内燃機関の燃料噴射装置の変形例を示す一部断面平面図である。
【図６】図４に示した内燃機関の燃料噴射装置の他の変形例を示す一部断面平面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  燃料噴射装置本体、２  噴口、３  開口空間形成部材、３ａ  外周部、
３ｂ  内周部、３ｃ  上端部、３ｄ  開口部、３ｅ  開口空間、３ｆ  溝形成部、
３ｇ  溝、１３，２３，３３  開口空間形成部材、１５  空気導入孔形成部、
１６  空気導入孔。
【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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