(57)【要約】【課題】燃費の悪化を招くことなく、低温時のパイロット噴射による燃料噴霧の着火性を向上可能な燃料噴射システムを提供する。【解決手段】燃料噴射弁２０およびＥＣＵ３０は、メイン噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔２０１から燃焼室１４内に噴射可能、かつ、メイン噴射に先立って行うパイロット噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔２０１から燃焼室１４内に噴射可能である。滞留発生手段４０は、基部４１および延伸部４２を有している。基部４１および延伸部４２は、燃焼室１４を形成する壁面１２１から突出することで、先端部が燃料噴射弁２０の噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の燃焼室（１４）に燃料を噴射供給する燃料噴射システム（１）であって、
噴孔（２０１）を有し、メイン噴射により円錐状の燃料噴霧を前記噴孔から前記燃焼室内に噴射可能、かつ、前記メイン噴射に先立って行うパイロット噴射により円錐状の燃料噴霧を前記噴孔から前記燃焼室内に噴射可能な燃料噴射手段（２０、３０）と、
前記燃焼室を形成する壁面（１２１）から突出することで少なくとも先端部が前記噴孔の軸線（Ｌ）に対し所定角度範囲内に位置可能な突出部（４１、４２、５１、５２、７１、７２、８２）を有する滞留発生手段（４０、５０、６０、７０、８０）と、
を備えることを特徴とする燃料噴射システム。
【請求項２】
前記所定角度範囲は、前記パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射システム。
【請求項３】
前記燃料噴射手段は、前記噴孔を複数（２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８）有し、
前記突出部は、前記壁面から突出することで少なくとも先端部が複数の前記噴孔のうち特定の噴孔（２０１）の軸線（Ｌ）に対し前記所定角度範囲内に位置可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射システム。
【請求項４】
前記特定の噴孔は、その他の噴孔（２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８）より噴孔長が短く設定されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射システム。
【請求項５】
前記特定の噴孔は、その他の噴孔（２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８）より噴孔径が大きく設定されていることを特徴とする請求項３または４に記載の燃料噴射システム。
【請求項６】
前記突出部（４１、４２）は、前記壁面からの突出量が一定であり、複数の穴（４２１）を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項７】
複数の前記穴は、前記突出部の先端側に位置するものほど内径が大きく設定されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料噴射システム。
【請求項８】
前記突出部（８２）は、前記燃焼室の内圧が低いときほど前記壁面からの突出量が大きくなるよう、かつ、前記燃焼室の内圧が高いときほど前記壁面からの突出量が小さくなるよう、前記燃焼室の内圧に応じて前記壁面からの突出量が変化可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【請求項９】
前記突出部（８２）は、周囲の温度が低いときほど前記壁面からの突出量が大きくなるよう、かつ、周囲の温度が高いときほど前記壁面からの突出量が小さくなるよう、周囲の温度に応じて前記壁面からの突出量が変化可能に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射システムに関し、特にパイロット噴射を行う燃料噴射システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼の主となるメイン噴射に先立って微量の燃料を噴射するパイロット噴射を行う燃料噴射システムが知られている。パイロット噴射による燃料噴霧が着火することで、燃焼室における主燃焼が穏やかになる。これにより、急激で温度の高い燃焼が抑制され、騒音が低減するといった効果を期待できる。しかしながら、パイロット噴射による燃料噴霧が着火しなかった場合、未燃ＨＣの増大または主燃焼の失火を招くおそれがある。よって、パイロット噴射による燃料噴霧の着火性、すなわち、着火のし易さの低下を抑制することが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３５８００９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、燃焼室における燃料噴霧の着火性は、燃焼室の温度と燃焼室の局所的な燃料濃度（以下、「局所燃料濃度」という）とによって決まる。つまり、着火性を向上させるためには、燃焼室の温度を高くする、または、局所燃料濃度を高くする方法が考えられる。従来の内燃機関でも、暖機後、燃焼室の温度が高い状態においては、パイロット噴射による燃料噴霧の着火性が確保されている。一方、暖機前、燃焼室の温度が低い状態において着火性を確保するためには局所燃料濃度を高くする必要がある。しかしながら、パイロット噴射による燃料噴霧の量は少ないため、局所燃料濃度が所定値以下となり、着火性が低下するという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１に開示された燃料噴射システムでは、内燃機関の温度を監視し、その温度が低い場合は、パイロット噴射による燃料噴霧の量を通常よりも多くすることで局所燃料濃度を高め、着火性を確保しようとしている。しかしながら、パイロット噴射による燃料噴霧の量を増やすと、上死点（ＴＤＣ）近傍以外での発熱量が多くなるため、燃費の悪化につながるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃費の悪化を招くことなく、低温時のパイロット噴射による燃料噴霧の着火性を向上可能な燃料噴射システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射供給する燃料噴射システムであって、燃料噴射手段と滞留発生手段とを備えている。燃料噴射手段は、噴孔を有している。燃料噴射手段は、メイン噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔から燃焼室内に噴射可能、かつ、メイン噴射に先立って行うパイロット噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔から燃焼室内に噴射可能である。滞留発生手段は、突出部を有している。突出部は、燃焼室を形成する壁面から突出することで、少なくとも先端部が燃料噴射手段の噴孔の軸線に対し所定角度範囲内に位置可能である。
【０００８】
本発明では、滞留発生手段の突出部の先端部が、燃料噴射手段の噴孔の軸線に対し所定角度範囲内に位置可能であるため、噴孔から噴射された円錐状の燃料噴霧の一部は、進行方向で突出部に遮られる。これにより、燃料噴霧の一部は、突出部の噴孔側で滞留する。その結果、燃焼室のうち燃料噴霧の滞留した箇所の燃料濃度、すなわち、局所燃料濃度が高くなる。したがって、低温であっても燃料噴霧を着火させることができ、燃料噴霧の着火性を向上することができる。
【０００９】
一般に、メイン噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角よりも、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角のほうが大きい。よって、突出部の突出量、すなわち、突出部の先端の位置を調整すれば、メイン噴射による燃料噴霧には滞留を発生させることなく、パイロット噴射による燃料噴霧に対してのみ滞留を発生させることができる。
また、本発明では、局所燃料濃度を高めることを目的として燃料の噴射量を増大させる必要がないため、燃費の悪化を招くことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による燃料噴射システム、および、それを適用した内燃機関を示す概略図であって、燃料噴射手段によりパイロット噴射を行っている状態を示す図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。
【図３】本発明の第１実施形態による燃料噴射システム、および、それを適用した内燃機関を示す概略図であって、燃料噴射手段によりメイン噴射を行っている状態を示す図。
【図４】本発明の第１実施形態による燃料噴射システムの燃料噴射手段から噴射される燃料噴霧の広がり方を説明するための図であって、（Ａ）はニードルのリフト量が大きいときの図、（Ｂ）はニードルのリフト量が小さいときの図。
【図５】（Ａ）は本発明の第１実施形態による燃料噴射システムの燃料噴射手段から噴射される燃料噴霧の形状を説明するための図、（Ｂ）はパイロット噴射およびメイン噴射の噴霧角の違いを説明するための図。
【図６】（Ａ）は本発明の第１実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。
【図７】本発明の第２実施形態による燃料噴射システムを示す概略図。
【図８】（Ａ）は本発明の第３実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。
【図９】（Ａ）は本発明の第４実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段を示す図、（Ｂ）は（Ａ）を矢印Ｂ方向から見た図、（Ｃ）は（Ａ）を矢印Ｃ方向から見た図。
【図１０】本発明の第５実施形態による燃料噴射システムを示す概略図。
【図１１】本発明の第６実施形態による燃料噴射システムを示す概略図であって、（Ａ）は燃料噴射手段によりパイロット噴射を行っている状態を示す図、（Ｂ）は燃料噴射手段によりメイン噴射を行っている状態を示す図。
【図１２】本発明の第７実施形態による燃料噴射システムを示す概略図であって、（Ａ）は燃焼室の温度が低いときに燃料噴射手段によりパイロット噴射を行っている状態を示す図、（Ｂ）は燃焼室の温度が高いときに燃料噴射手段によりパイロット噴射を行っている状態を示す図。
【図１３】本発明の第８実施形態による燃料噴射システムの燃料噴射手段の噴孔を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の複数の実施形態を図に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において、実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射システム、および、それを適用した内燃機関（以下、「エンジン」という。）を図１に示す。
【００１２】
燃料噴射システム１は、例えば車両に搭載されるエンジン１０に適用される。エンジン１０は、例えば軽油を燃料とするディーゼルエンジンであり、シリンダブロック１１、シリンダヘッド１２、ピストン１３等を有している。エンジン１０は、シリンダブロック１１の内壁とシリンダヘッド１２とピストン１３の上端面とにより形成される、容積可変の燃焼室１４を有している。
【００１３】
燃料噴射システム１は、燃料噴射弁２０、電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」という）３０および滞留発生手段４０等を備えている。
燃料噴射弁２０は、ハウジング２１、ニードル２２および電磁駆動部２３等を備えている。
【００１４】
ハウジング２１は、筒状の筒部２４、および、当該筒部２４の一端を塞ぐ底部２５等を有している。これにより、筒部２４の内側に燃料通路２６が形成されている。底部２５には、環状の弁座２７が形成されている。また、底部２５には、弁座２７の筒部２４とは反対側に、複数の噴孔（噴孔２０１〜２０８）が形成されている（図２参照）。なお、図１では、便宜上、噴孔２０１のみ示し、他の噴孔２０２〜２０８の図示を省略している。
【００１５】
燃料噴射弁２０の作動時、燃料通路２６は、燃料で満たされる。燃料噴射弁２０は、ハウジング２１の底部２５側の端部が燃焼室１４に露出するようシリンダヘッド１２に設けられている。
ニードル２２は、棒状に形成されている。ニードル２２は、ハウジング２１の筒部２４の内側、すなわち、燃料通路２６に軸方向に往復移動可能に設けられている。ニードル２２は、一方の端部が弁座２７に当接可能である。ニードル２２は、ハウジング２１内で往復移動することにより、一方の端部が弁座２７から離間、または、弁座２７に当接することで、噴孔２０１〜２０８を開閉可能である。
【００１６】
電磁駆動部２３は、通電によりニードル２２を駆動する。例えば電磁駆動部２３に通電されると、ニードル２２が弁座２７から離間し、燃料通路２６内の燃料が噴孔２０１〜２０８から燃焼室１４内に噴射される。一方、電磁駆動部２３への通電が停止すると、ニードル２２が弁座２７に当接し、噴孔２０１〜２０８からの燃料の噴射が停止する。
【００１７】
ＥＣＵ３０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭおよびＲＡＭ等、ならびに、入出力手段等を備える小型のコンピュータである。ＥＣＵ３０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等に基づき、ＲＯＭ等に記憶されたプログラムに従い車両に搭載された各種機器および装置の駆動を制御する。
【００１８】
ＥＣＵ３０は、燃料噴射弁２０の電磁駆動部２３に接続されている。ＥＣＵ３０は、エンジン１０の運転状態に基づき、電磁駆動部２３への通電を制御する。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、電磁駆動部２３への通電を制御することにより、燃料噴射弁２０の噴孔２０１〜２０８からパイロット噴射およびメイン噴射を行うことができる。ここで、パイロット噴射とは、ピストン１３が上死点に到達する前に微量の燃料を噴射することをいう（図１参照）。また、メイン噴射とは、パイロット噴射の後、ピストン１３が上死点近傍に到達したとき、所定量の燃料を噴射することをいう（図３参照）。メイン噴射に先立ち、パイロット噴射を行うことで、燃焼室１４における主燃焼が穏やかになり、騒音が低減する。
【００１９】
図１に示すように、燃料噴射弁２０からパイロット噴射により燃料が噴射されると、噴射された燃料は円錐状の燃料噴霧となる。また、図３に示すように、燃料噴射弁２０からメイン噴射により燃料が噴射されると、噴射された燃料は円錐状の燃料噴霧となる。ここで、燃料噴射弁２０とＥＣＵ３０とは、特許請求の範囲における「燃料噴射手段」を構成している。
【００２０】
図４（Ａ）に示すように、ニードル２２のリフト量が大きいとき、燃料通路２６の燃料は、弁座２７とニードル２２との間を円滑に流れる。そのため、噴孔２０１（２０２〜２０８）から噴射される燃料が形成する燃料噴霧の広がりの程度は小さくなる。一方、図４（Ｂ）に示すように、ニードル２２のリフト量が小さいとき、弁座２７とニードル２２との間の距離は小さくなる。そのため、弁座２７とニードル２２との間を通過した燃料の流れに乱れが生じ、噴孔２０１から噴射される燃料が形成する燃料噴霧の広がりの程度は大きくなる。
【００２１】
図５（Ａ）に示すように、噴孔２０１から噴射された燃料は、円錐状の燃料噴霧となる。このときの燃料噴霧の広がりの角度を「噴霧角」という。ここで、噴孔２０１の軸線Ｌは、円錐状の燃料噴霧の中心と略一致する。図４に基づき説明したように、ニードル２２のリフト量が大きいとき噴射される燃料噴霧の噴霧角は小さくなり、ニードル２２のリフト量が小さいとき噴射される燃料噴霧の噴霧角は大きくなる。
【００２２】
図５（Ｂ）では、燃料通路２６が所定圧のときの、１回のメイン噴射による燃料噴霧の噴霧角と時間との関係を実線で示し、１回のパイロット噴射による燃料噴霧の噴霧角と時間との関係を破線で示している。図５（Ｂ）に示すように、メイン噴射では、燃料噴霧の噴霧角が小さい期間が長い。一方、パイロット噴射では、１回の噴射に要する時間（噴射期間）が短く、終始、噴霧角が大きい。これは、メイン噴射では所定量の燃料を噴射するため、１回の噴射期間あたりのニードル２２のリフト量が大きい期間が長く、パイロット噴射では微量の燃料を噴射するため、１回の噴射期間あたりのニードル２２のリフト量が小さい期間が長いことによって生じる現象である。
【００２３】
また、噴孔による整流効果の影響で、一般に、噴孔の長さ、つまり、噴孔長が短いほど、噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角は大きくなる。また、噴孔の径、つまり、噴孔径が大きいほど、噴孔から噴射される燃料噴霧の噴霧角は大きくなる。
図２に示すように、本実施形態では、噴孔２０１は、その他の噴孔２０２〜２０８より噴孔長が短く設定されている。そのため、噴孔２０１から噴射される燃料噴霧の噴霧角は、他の噴孔２０２〜２０８から噴射される燃料噴霧の噴霧角よりも大きくなる。なお、図２では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧を示している。
【００２４】
滞留発生手段４０は、例えばステンレスや炭素鋼等の金属により形成されている。図６に示すように、滞留発生手段４０は、基部４１および延伸部４２を有している。基部４１は、略円盤状に形成されている。延伸部４２は、基部４１の一方の面から軸方向に延びるようにして形成されている。延伸部４２は、円筒状の部材を軸に沿って半分に割ったような形状である。延伸部４２は、複数の穴４２１を有している。複数の穴４２１は、延伸部４２の先端側、すなわち、延伸部４２の基部４１とは反対側に位置するものほど内径が大きく設定されている。
【００２５】
図１に示すように、滞留発生手段４０は、基部４１がシリンダヘッド１２に固定されるようにして燃焼室１４に設けられている。また、滞留発生手段４０は、延伸部４２の内壁が燃料噴射弁２０の噴孔２０１を向くよう、燃料噴射弁２０の近傍に設けられている。また、滞留発生手段４０は、延伸部４２の先端が噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置するよう設けられている。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である（図１および２参照）。ここで、基部４１および延伸部４２は、特許請求の範囲における「突出部」に対応している。
なお、滞留発生手段４０の延伸部４２の先端は、噴孔２０１の軸線Ｌに対し、メイン噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角の外側に位置している（図３参照）。
【００２６】
上記構成により、パイロット噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、シリンダヘッド１２側の一部が、進行方向で延伸部４２に遮られる（図１参照）。これにより、燃料噴霧の一部は、延伸部４２の内壁側、すなわち、噴孔２０１側で滞留する。燃料噴霧の一部が滞留すると、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。その結果、エンジン１０の始動直後等、低温であっても燃料噴霧を着火させることができる。
【００２７】
一方、メイン噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、滞留発生手段４０に遮られることなく、燃焼室１４内を進行する。よって、燃料噴霧は、進行速度が低下しないため、気化が十分に行われる。したがって、滞留発生手段４０を設置しても、スモーク発生量の増大を招くことはない。
【００２８】
また、仮に、メイン噴射により噴射された燃料噴霧が滞留発生手段４０の延伸部４２に遮られたとしても、進行速度の大きい燃料噴霧は、延伸部４２に形成された複数の穴４２１を通過する。そのため、燃料噴霧の進行速度の低下を抑制することができる。なお、複数の穴４２１は、延伸部４２の先端側に位置するものほど内径が大きいため、延伸部４２の先端側に位置するものほど燃料噴霧が通過し易い。
【００２９】
なお、パイロット噴射により噴射された燃料噴霧は、進行速度が小さいため、複数の穴４２１を通過し難い。よって、延伸部４２が、パイロット噴射による燃料噴霧の一部に滞留を発生させる効果は確保されている。
このように本実施形態では、滞留発生手段４０は、メイン噴射による燃料噴霧に与える影響を最小限に抑えつつ、パイロット噴射による燃料噴霧の一部に滞留を効果的に発生させることができる。
【００３０】
以上説明したように、（１）本実施形態は、燃料噴射手段としての燃料噴射弁２０およびＥＣＵ３０と滞留発生手段４０とを備えている。燃料噴射弁２０およびＥＣＵ３０は、メイン噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔２０１〜２０８から燃焼室１４内に噴射可能、かつ、メイン噴射に先立って行うパイロット噴射により円錐状の燃料噴霧を噴孔２０１〜２０８から燃焼室１４内に噴射可能である。滞留発生手段４０は、突出部としての基部４１および延伸部４２を有している。基部４１および延伸部４２は、燃焼室１４を形成する壁面１２１から突出することで、先端部が燃料噴射弁２０の噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置している。
【００３１】
本実施形態では、滞留発生手段４０の延伸部４２の先端部が、燃料噴射弁２０の噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置しているため、噴孔２０１から噴射された円錐状の燃料噴霧の一部は、進行方向で延伸部４２に遮られる。これにより、燃料噴霧の一部は、延伸部４２の噴孔２０１側で滞留する。その結果、燃焼室１４のうち燃料噴霧の滞留した箇所の燃料濃度、すなわち、局所燃料濃度が高くなる。したがって、低温であっても燃料噴霧を着火させることができ、燃料噴霧の着火性を向上することができる。
【００３２】
一般に、メイン噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角よりも、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角のほうが大きい。よって、基部４１および延伸部４２の突出量、すなわち、延伸部４２の先端の位置を調整すれば、メイン噴射による燃料噴霧には滞留を発生させることなく、パイロット噴射による燃料噴霧に対してのみ滞留を発生させることができる。
また、本実施形態では、局所燃料濃度を高めることを目的として燃料の噴射量を増大させる必要がないため、燃費の悪化を招くことがない。
【００３３】
（２）また、本実施形態では、前記所定角度範囲は、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である。そのため、滞留発生手段４０によって、メイン噴射による燃料噴霧には滞留を発生させることなく、パイロット噴射による燃料噴霧に対してのみ滞留を発生させることができる。
（３）また、本実施形態では、燃料噴射弁２０は、噴孔を複数（２０１〜２０８）有している。基部４１および延伸部４２は、燃焼室１４を形成する壁面１２１から突出することで先端部が複数の噴孔２０１〜２０８のうち特定の噴孔２０１の軸線Ｌに対し前記所定角度範囲内に位置している。このように、噴孔が複数形成されている場合、全ての噴孔に対応するよう滞留発生手段４０を設ける必要はない。複数の噴孔のうち特定の噴孔に対応してのみ滞留発生手段４０を設けることで、上述の着火性を向上する効果を奏することができる。
【００３４】
（４）また、本実施形態では、特定の噴孔２０１は、その他の噴孔２０２〜２０８より噴孔長が短く設定されている。そのため、噴孔２０１から噴射される燃料噴霧の噴霧角は、他の噴孔２０２〜２０８から噴射される燃料噴霧の噴霧角より大きくなる。本実施形態では滞留発生手段４０が噴孔２０１に対応するよう設けられているため、滞留発生手段４０によって、燃料噴霧の滞留を効果的に発生させることができる。
【００３５】
（５）また、本実施形態では、基部４１および延伸部４２は、燃焼室１４を形成する壁面１２１からの突出量が一定であり、複数の穴４２１を有している。そのため、仮に、メイン噴射により噴射された燃料噴霧が滞留発生手段４０の延伸部４２に遮られたとしても、進行速度の大きい燃料噴霧は、延伸部４２に形成された複数の穴４２１を通過する。そのため、燃料噴霧の進行速度の低下を抑制することができる。したがって、滞留発生手段４０を設置しても、スモーク発生量の増大を招くことはない。
【００３６】
（６）また、本実施形態では、複数の穴４２１は、延伸部４２の先端側に位置するものほど内径が大きく設定されている。そのため、延伸部４２の先端側に位置する穴４２１ほど燃料噴霧が通過し易く、延伸部４２の基部４１側に位置する穴４２１ほど燃料噴霧が通過し難い。これにより、延伸部４２の先端側ではメイン噴射の燃料噴霧に与える影響を抑えつつ、延伸部４２の基部４１側ではパイロット噴射の燃料噴霧に効果的に滞留を発生させることができる。
【００３７】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による燃料噴射システムについて図７に基づき説明する。第２実施形態は、物理的な構成は第１実施形態とほぼ同様であるものの、滞留発生手段４０の配置の仕方が第１実施形態と異なる。
【００３８】
図７に示すように、第２実施形態では、滞留発生手段４０は、基部４１の軸Ａｘが、シリンダヘッド１２の壁面１２１に垂直な仮想直線Ｖ１に対し所定角度傾斜するよう設けられている。これにより、滞留発生手段４０によって発生する燃料噴霧の滞留の程度を調整することができる。
【００３９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段について図８に基づき説明する。第３実施形態は、滞留発生手段の形状が第１実施形態と異なる。
【００４０】
第３実施形態では、滞留発生手段５０は、基部５１および延伸部５２を有している。基部５１は、矩形の板状に形成されている。延伸部５２は、基部５１の一方の面から面に垂直な方向に四角柱状に延びるようにして形成されている。延伸部５２は、基部５１の一方の面に垂直な仮想直線Ｖ２に対し傾斜する傾斜面５２１を有している。また、延伸部５２は、軸が仮想直線Ｖ２と平行な円筒状の第１曲面５２２を有している。さらに、延伸部５２は、軸が仮想直線Ｖ２と直交する円筒状の第２曲面５２３を有している。
【００４１】
第３実施形態では、滞留発生手段５０は、基部５１がシリンダヘッド１２に固定されるようにして燃焼室１４に設けられる。また、滞留発生手段５０は、延伸部５２の第１曲面５２２が燃料噴射弁２０の噴孔２０１を向くよう、燃料噴射弁２０の近傍に設けられる。また、滞留発生手段５０は、延伸部５２の先端が噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置するよう設けられる。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である。
基部５１および延伸部５２は、特許請求の範囲における「突出部」に対応している。
【００４２】
第３実施形態の滞留発生手段５０によっても、噴孔２０１から噴射された円錐状の燃料噴霧の一部を進行方向で遮ることができる。これにより、燃料噴霧の一部は、延伸部５２の噴孔２０１側で滞留する。その結果、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。したがって、第１実施形態と同様、低温であっても燃料噴霧を着火させることができ、燃料噴霧の着火性を向上することができる。
また、第３実施形態の滞留発生手段５０は、第１実施形態の滞留発生手段４０と比べ、形状が単純である。よって、加工が簡単のため、製造コストを低減することができる。
【００４３】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段について図９に基づき説明する。第４実施形態は、滞留発生手段の形状が第１実施形態および第３実施形態と異なる。
【００４４】
第４実施形態では、滞留発生手段６０は、円柱状の部材を軸に平行な仮想平面で切断することにより得られる形状である。よって、滞留発生手段６０は、軸に平行な平面６１を有している。
滞留発生手段６０は、一方の端部がシリンダヘッド１２に固定されるようにして燃焼室１４に設けられる。また、滞留発生手段６０は、平面６１が燃料噴射弁２０の噴孔２０１を向くよう、燃料噴射弁２０の近傍に設けられる。また、滞留発生手段６０は、先端が噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置するよう設けられる。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である。
滞留発生手段６０は、特許請求の範囲における「突出部」に対応している。
【００４５】
第４実施形態の滞留発生手段６０によっても、噴孔２０１から噴射された円錐状の燃料噴霧の一部を進行方向で遮ることができる。これにより、燃料噴霧の一部は、平面６１の噴孔２０１側で滞留する。その結果、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。したがって、上述の実施形態と同様、低温であっても燃料噴霧を着火させることができ、燃料噴霧の着火性を向上することができる。
【００４６】
また、第４実施形態の滞留発生手段６０は、第１実施形態の滞留発生手段４０および第３実施形態の滞留発生手段５０と比べ、形状が単純である。よって、加工が簡単のため、製造コストをさらに低減することができる。
【００４７】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態による燃料噴射システムの滞留発生手段について図１０に基づき説明する。第５実施形態は、滞留発生手段の形状等が第１〜４実施形態と異なる。
【００４８】
第５実施形態では、滞留発生手段７０は、グロープラグである。すなわち、本実施形態では、低温時に燃焼室１４の温度を上昇させるために設けたグロープラグを、滞留発生手段７０として用いている。滞留発生手段７０は、基部７１および当該基部７１から延伸する延伸部７２を有している。当該延伸部７２が発熱することにより、グロープラグとしての機能を発揮する。
【００４９】
第５実施形態では、滞留発生手段７０は、基部７１がシリンダヘッド１２に固定されるようにして燃焼室１４に設けられる。また、滞留発生手段７０は、延伸部７２の先端、すなわち、基部７１とは反対側の端部が、噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置するよう設けられる。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である。
基部７１および延伸部７２は、特許請求の範囲における「突出部」に対応している。
【００５０】
第５実施形態の滞留発生手段７０によっても、噴孔２０１から噴射された円錐状の燃料噴霧の一部を進行方向で遮ることができる。これにより、燃料噴霧の一部は、延伸部７２の噴孔２０１側で滞留する。その結果、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。したがって、上述の実施形態と同様、低温であっても燃料噴霧を着火させることができ、燃料噴霧の着火性を向上することができる。
【００５１】
また、第５実施形態の滞留発生手段７０は、グロープラグでもある。したがって、別途グロープラグを設ける場合と比べ、燃焼室１４の占有率を低減できるとともに、部材コストを低減することができる。
【００５２】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態による燃料噴射システムについて図１１に基づき説明する。第６実施形態は、滞留発生手段の形状等が第１〜５実施形態と異なる。
【００５３】
第６実施形態では、滞留発生手段８０は、収容部８１および可動ピン８２を有している。収容部８１は、両端部が塞がれた筒状に形成されている。これにより、収容部８１の内側に内部空間８１１が形成されている。また、収容部８１の一方の端面には、内部空間８１１と外部とを連通する通孔８１２が形成されている。
【００５４】
可動ピン８２は、棒状の本体８２１、および、当該本体８２１の一方の端部に設けられた鍔部８２２を有している。可動ピン８２は、鍔部８２２が内部空間８１１に収容されるとともに本体８２１が通孔８１２に挿通されるようにして設けられている。なお、鍔部８２２の外径は、収容部８１の内径よりやや小さく設定されている。これにより、可動ピン８２は、鍔部８２２が内部空間８１１に収容された状態で収容部８１に対し相対移動可能である。また、鍔部８２２の外径は、通孔８１２の内径より大きいため、可動ピン８２が鍔部８２２とともに内部空間８１１から抜け出ることはない。
【００５５】
第６実施形態では、滞留発生手段８０は、収容部８１がシリンダヘッド１２に埋設されるようにして設けられている。収容部８１の通孔８１２が形成された端面は、燃焼室１４を形成するシリンダヘッド１２の壁面１２１と同一平面上に位置している。これにより、可動ピン８２は、燃焼室１４を形成するシリンダヘッド１２の壁面１２１からの突出量を変化させながら往復移動可能である。
【００５６】
本実施形態では、燃焼室１４の圧力、すなわち、内圧が「内部空間８１１のうち鍔部８２２の本体８２１とは反対側の圧力」より低いとき、可動ピン８２は、重力方向に下降し、シリンダヘッド１２の壁面１２１からの突出量が大きくなる。一方、燃焼室１４の内圧が、「内部空間８１１のうち鍔部８２２の本体８２１とは反対側の圧力」より所定値以上高いとき、可動ピン８２は、重力に逆らうようにして上昇し、シリンダヘッド１２の壁面１２１からの突出量が小さくなる。
【００５７】
可動ピン８２の突出量が最大のとき、可動ピン８２の先端は、噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置する。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である（図１１（Ａ）参照）。ここで、可動ピン８２は、特許請求の範囲における「突出部」に対応している。
【００５８】
図１１（Ａ）に示すように、パイロット噴射は、ピストン１３が上死点に到達する前に行われるため、このとき（パイロット噴射を行うとき）の燃焼室１４の内圧は低い。そのため、このとき、可動ピン８２の突出量は、最大になっている。よって、パイロット噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、シリンダヘッド１２側の一部が、進行方向で可動ピン８２に遮られる。これにより、燃料噴霧の一部は、可動ピン８２の噴孔２０１側で滞留する。燃料噴霧の一部が滞留すると、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。その結果、エンジン１０の始動直後等、低温であっても燃料噴霧を着火させることができる。
【００５９】
図１１（Ｂ）に示すように、メイン噴射は、ピストン１３が上死点近傍に到達したときに行われるため、このとき（メイン噴射を行うとき）の燃焼室１４の内圧は高い。そのため、このとき、可動ピン８２の突出量は、小さくなっている。ここで、可動ピン８２の先端は、メイン噴射により噴孔２０１から噴射される燃料噴霧の噴霧角から大幅に外れた位置にある。よって、メイン噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、可動ピン８２に遮られることなく、燃焼室１４内を進行する。よって、燃料噴霧は、進行速度が低下しないため、気化が十分に行われる。したがって、滞留発生手段８０を設置しても、スモーク発生量の増大を招くことはない。
【００６０】
以上説明したように、本実施形態では、可動ピン８２は、燃焼室１４の内圧が低いときほどシリンダヘッド１２の壁面１２１からの突出量が大きくなるよう、かつ、燃焼室１４の内圧が高いときほど前記壁面１２１からの突出量が小さくなるよう、燃焼室１４の内圧に応じて前記壁面１２１からの突出量が変化可能に設けられている。これにより、メイン噴射による燃料噴霧には滞留を発生させることなく、パイロット噴射による燃料噴霧に対してのみ滞留を発生させることができる。
【００６１】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態による燃料噴射システムについて図１２に基づき説明する。第７実施形態は、滞留発生手段の一部が第６実施形態と異なる。
【００６２】
第７実施形態では、鍔部８２２の本体８２１とは反対側に、伸縮部８３が設けられている。伸縮部８３は、一端が鍔部８２２に接続し、他端が収容部８１の内壁に接続している。伸縮部８３は、例えばバイメタルまたは形状記憶合金により形成されている。そのため、伸縮部８３は、周囲の温度変化により伸縮する。
【００６３】
本実施形態では、例えば、伸縮部８３は、周囲の温度が低いときほど、伸びた状態となる。そのため、このとき、可動ピン８２の突出量は大きくなる。一方、伸縮部８３は、周囲の温度が高いときほど、縮んだ状態となる。そのため、このとき、可動ピン８２の突出量は小さくなる。
【００６４】
可動ピン８２の突出量が最大のとき、可動ピン８２の先端は、噴孔２０１の軸線Ｌに対し所定角度範囲内に位置する。ここで、前記所定角度範囲とは、本実施形態では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角である（図１２（Ａ）参照）。
【００６５】
図１２（Ａ）に示すように、エンジン１０の始動直後等、伸縮部８３の周囲の温度が低いとき、伸縮部８３は伸びた状態のため、可動ピン８２の突出量は最大になっている。よって、パイロット噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、シリンダヘッド１２側の一部が、進行方向で可動ピン８２に遮られる。これにより、燃料噴霧の一部は、可動ピン８２の噴孔２０１側で滞留する。燃料噴霧の一部が滞留すると、燃焼室１４の局所燃料濃度が高くなる。その結果、エンジン１０の始動直後等、低温であっても燃料噴霧を着火させることができる。
【００６６】
図１２（Ｂ）に示すように、エンジン１０が始動してから所定時間経過すると、伸縮部８３の周囲の温度が高くなるため、伸縮部８３は縮んだ状態となる。そのため、可動ピン８２の突出量は小さくなっている。ここで、可動ピン８２の先端は、パイロット噴射により噴孔２０１から噴射される燃料噴霧の噴霧角から外れた位置にある。よって、パイロット噴射により噴孔２０１から噴射された燃料噴霧は、可動ピン８２に遮られることなく、燃焼室１４内を進行する。燃焼室１４の温度が高いときは、パイロット噴射による燃料噴霧の着火性は確保されている。よって、可動ピン８２によって、燃料噴霧の一部に滞留を発生させる必要はない。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態では、可動ピン８２は、周囲の温度が低いときほどシリンダヘッド１２の壁面１２１からの突出量が大きくなるよう、かつ、周囲の温度が高いときほど前記壁面１２１からの突出量が小さくなるよう、周囲の温度に応じて前記壁面１２１からの突出量が変化可能に設けられている。これにより、エンジン１０始動直後の低温時のみ、パイロット噴射による燃料噴霧の一部に滞留を発生させることができる。
【００６８】
（第８実施形態）
本発明の第８実施形態による燃料噴射システムの燃料噴射弁について図１３に基づき説明する。第８実施形態は、燃料噴射弁２０の噴孔２０１の形状が第１実施形態と異なる。
【００６９】
第８実施形態では、特定の噴孔２０１は、その他の噴孔２０２〜２０８より噴孔径が大きく設定されている。そのため、噴孔２０１から噴射される燃料噴霧の噴霧角は、他の噴孔２０２〜２０８から噴射される燃料噴霧の噴霧角よりも大きくなる。本実施形態では滞留発生手段４０が噴孔２０１に対応するよう設けられているため、滞留発生手段４０によって、燃料噴霧の滞留を効果的に発生させることができる。なお、図１３では、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧を示している。
【００７０】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、滞留発生手段が、燃焼室を形成する壁面から突出することで少なくとも先端部が噴孔の軸線に対し、パイロット噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角内に位置可能な突出部を有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、滞留発生手段は、燃焼室を形成する壁面から突出することで少なくとも先端部が噴孔の軸線に対し、メイン噴射により噴射される燃料噴霧の噴霧角内に位置可能な突出部を有することとしてもよい。
【００７１】
また、上述の実施形態では、燃料噴射手段の複数の噴孔のうち特定の噴孔が、その他の噴孔より噴孔長が短く、または、その他の噴孔より噴孔径が大きく設定されている例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、燃料噴射手段の複数の噴孔のうち特定の噴孔は、その他の噴孔より噴孔長が短く、かつ、その他の噴孔より噴孔径が大きく設定されていることとしてもよい。
【００７２】
また、上述の実施形態では、燃料噴射手段が複数の噴孔を有する例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、燃料噴射手段は単数、すなわち、１つの噴孔を有することとしてもよい。
【００７３】
また、上述の第１実施形態、第２実施形態および第８実施形態では、滞留発生手段の突出部が複数の穴を有し、当該穴は突出部の先端側に位置するものほど内径が大きく設定されている例を示した。これに対し、本発明の他の実施形態では、複数の穴の内径は、どのように設定されていてもよい。また、突出部は、穴を有していなくてもよい。
このように、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１  ・・・・・燃料噴射システム
１０  ・・・・エンジン（内燃機関）
１２１  ・・・壁面
１４  ・・・・燃焼室
２０  ・・・・燃料噴射弁（燃料噴射手段）
２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６、２０７、２０８  ・・・噴孔
３０  ・・・・ＥＣＵ（電子制御ユニット、燃料噴射手段）
４０、５０、６０、７０、８０  ・・・滞留発生手段
４１、５１、７１  ・・・基部（突出部）
４２、５２、７２  ・・・延伸部（突出部）
８２  ・・・・可動ピン（突出部）
Ｌ  ・・・・・軸線
【図１】
2013160120.tif 000003
【図２】
2013160120.tif 000004
【図３】
2013160120.tif 000005
【図４】
2013160120.tif 000006
【図５】
2013160120.tif 000007
【図６】
2013160120.tif 000008
【図７】
2013160120.tif 000009
【図８】
2013160120.tif 000010
【図９】
2013160120.tif 000011
【図１０】
2013160120.tif 000012
【図１１】
2013160120.tif 000013
【図１２】
2013160120.tif 000014
【図１３】
2013160120.tif 000015