(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料溜に連通する噴孔の外側開口が、全体的に高さに比較して大きな幅を有し、前記噴孔は幅方向所定角度で燃料を噴射するように、前記噴孔の幅が内側に向かって徐々に狭められており、前記幅方向所定角度内の各燃料噴射方向において前記噴孔の高さは略一様とされ、前記噴孔から噴射される平らな三角形状の燃料噴霧の両端部の過剰拡散を抑制するために、前記噴孔の両端部には前記外側開口から前記燃料溜へ貫通する円形断面又は多角形断面の貫通孔が形成されて前記噴孔の前記外側開口における両端部の高さは中央部の高さより大きくされていることを特徴とする内燃機関用燃料噴射弁。
【請求項２】
前記噴孔の前記外側開口の中央部は、互いに略平行に対向する直線縁部を有していることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁。
【請求項３】
前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は直線とされていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁。
【請求項４】
前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は円弧とされていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁。
【請求項５】
前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は折れ線とされていることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関用燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平５−２７２４３２号公報には、燃料噴射弁の噴孔をスリット状とすることが開示されている。このような噴孔から噴射された燃料は、比較的厚さの薄い平らな三角形状の噴霧となり、ほぼ全ての燃料が空気と十分に接触するために良好に微粒化する。この噴孔は、燃料噴射弁の内部において、単一の燃料溜に連通しており、この燃料溜内の燃料圧力が高まると噴孔を介して前述の燃料噴射が実施されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述の従来技術において、このような噴孔各部から噴射される燃料の噴射速度は、燃料溜から噴孔各部に同じ燃料圧力が作用したとしても一様とはならず、一般的に、噴孔壁面の影響によって噴孔中央部より噴孔両端部における噴射速度が遅くなる。それにより、噴孔中央部から噴射される燃料の拡散程度を良好とする噴射速度が実現されると、噴孔両端部から噴射される燃料の噴射速度は非常に遅くなり、三角形状の燃料噴霧における両側部の燃料は過剰に拡散する。こうして、前述の従来技術の燃料噴射弁では、全体的に良好な拡散程度が実現される燃料噴霧を形成することができない。
【０００４】
従って、本発明の目的は、全体的に良好な拡散程度が実現される三角形状燃料噴霧を形成可能な内燃機関用燃料噴射弁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁は、燃料溜に連通する噴孔の外側開口が、全体的に高さに比較して大きな幅を有し、前記噴孔は幅方向所定角度で燃料を噴射するように、前記噴孔の幅が内側に向かって徐々に狭められており、前記幅方向所定角度内の各燃料噴射方向において前記噴孔の高さは略一様とされ、前記噴孔から噴射される平らな三角形状の燃料噴霧の両端部の過剰拡散を抑制するために、前記噴孔の両端部には前記外側開口から前記燃料溜へ貫通する円形断面又は多角形断面の貫通孔が形成されて前記噴孔の前記外側開口における両端部の高さは中央部の高さより大きくされていることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関用燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁において、前記噴孔の前記外側開口の中央部は、互いに略平行に対向する直線縁部を有していることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関用燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁において、前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は直線とされていることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項４に記載の内燃機関用燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁において、前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は円弧とされていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項５に記載の内燃機関用燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関用燃料噴射弁において、前記噴孔は前記内燃機関用燃料噴射弁内部の燃料溜に連通し、前記噴孔の高さ内の横断平面における前記燃料溜と前記噴孔との境界線は折れ線とされていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態の内燃機関用燃料噴射弁７が取り付けられた筒内噴射式火花点火内燃機関を示す概略断面図である。同図において、１は吸気ポート、２は排気ポートである。吸気ポート１は吸気弁３を介して、排気ポート２は排気弁４を介して、それぞれ気筒内へ通じている。５はピストンであり、６は燃焼室上部に配置された点火プラグである。燃料噴射弁７は、圧縮行程後半のピストン５の頂面に向けて気筒内に直接的に燃料を噴射するものである。ピストン５の頂面には、燃料噴射弁７から噴射された燃料を点火プラグ６方向へ偏向させる偏向溝５ａが形成されている。
【００１１】
図２は燃料噴射弁７の噴孔７ａ近傍における拡大断面図であり、図３は図２のＡ矢視図である。これらの図において、７ｂは弁体、７ｃは噴孔７ａに連通する燃料溜、７ｄは弁体７ｂにより閉鎖可能なノズルシート部である。弁体７ｂが引き上げられている時にだけ、高圧の燃料がノズルシート部７ｄを介して燃料溜７ｃへ供給され、燃料溜７ｃ内の燃料圧力が高められて噴孔７ａから燃料噴射が実施される。
【００１２】
噴孔７ａの外側開口は、高さｈ１に比較して大きな幅ｗをする湾曲した略長方形状を有している。噴孔７ａは、幅方向所定角度θで燃料を噴射するように、噴孔の幅が内側に向かって徐々に狭められている。一方、幅方向所定角度θ内の各噴射方向において、噴孔７ａの高さは略一様となっている。燃料溜７ｃは半球形状であり、この半球形状の中心が、燃料噴射における幅方向所定角度θの中心と一致するようにされている。それにより、燃料溜７ｃ内の燃料圧力は、噴孔７ａ各部における噴射方向に等しく作用するようになっている。噴孔７ａの両端部には、円形断面の貫通孔が形成されている。この貫通孔の直径ｈ２は比較的大きく、それにより、噴孔７ａの外側開口において、両端部の高さｈ２は、中央部の高さｈ１より大きくなっている。
【００１３】
このように構成された燃料噴射弁７の噴孔７ａから噴射される燃料は、図１及び図２に示すように、噴孔７ａの高さｈ１に相当する比較的厚さの薄い平らな三角形状の噴霧となり、ほぼ全ての燃料が気筒内の吸気と十分に接触するために良好に微粒化する。また、噴孔両端部の高さｈ２は中央部の高さｈ１より大きくされているために、噴孔両端部の壁面抵抗が小さくなり、噴孔７ａ各部から噴射される燃料は、噴射速度が略一様となって分散程度を略等しくすることができる。
【００１４】
この燃料噴射弁７を図１のような筒内噴射式火花点火内燃機関に使用すれば、成層燃焼のための圧縮行程燃料噴射において、噴射された燃料により形成される三角形状の噴霧はピストン頂面に形成された偏向溝５ａによって点火プラグ６方向へ偏向され、この噴霧は両側部においても良好な分散程度を有しているために、オーバーリーンにより燃焼が悪化することなく良好な成層燃焼を実現することができる。また、このように形成される燃料噴霧の厚さは比較的薄いために、ピストン頂面の偏向溝５ａによって燃料を点火プラグ６方向へ偏向可能なピストン最下位置とピストン最上位置との間を大きくすることができ、この間の比較的長い時間において比較的多量の燃料を噴射可能となり、成層燃焼領域を高負荷側へ拡大することができる。また、圧縮行程で噴射された燃料が直接的に点火プラグ近傍に成層燃焼混合気を形成する筒内噴射式火花点火内燃機関に、この燃料噴射弁７を使用する場合においても、オーバーリーンにより燃焼悪化することなく良好な成層燃焼が実現可能であると共に、燃料噴霧の厚さが比較的薄いために、ピストンがかなり上死点に近づいてもピストンに燃料を衝突させることなく燃料噴射を持続させることができ、比較的多量の燃料が噴射可能となって成層燃焼領域を高負荷側へ拡大することができる。
【００１５】
また、ピストン頂面に凹状の燃焼室が形成されている筒内噴射式火花点火内燃機関においては、やはり、燃料噴霧の厚さが比較的薄いために、噴射した燃料の全てを燃焼室内に導入可能なピストン最下位置とピストン最上位置との間を大きくすることができ、比較的多量の燃料が燃焼室内に導入可能となって成層燃焼領域を高負荷側へ拡大することができる。さらに、本実施形態の燃料噴射弁７により形成される三角形状の燃料噴霧は、前述したように両側部においても良好な分散程度を有しており、すなわち、三角形状の燃料噴霧における両側部が分散過剰とならずに、噴射された燃料を幅方向所定角度θ内に確実に収めることができ、これは、噴射された燃料の全てを幅方向において確実に燃焼室内へ導入するのに有利である。また、噴射された燃料を幅方向所定角度θ内に収めることは、筒内噴射式火花点火内燃機関の吸気行程燃料噴射においても、また、吸気ポート噴射式内燃機関においても、意図する位置に燃料を噴射するのに有利となる。
【００１６】
図４は、本発明の第２実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔形状を示す図３に相当する図である。本実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔７ａ’は、両端部の貫通孔が円形断面ではなく比較的大きな矩形断面とされている。こうして、噴孔７ａ’の外側開口において、両端部の高さｈ２’は、中央部の高さｈ１’より大きくされ、噴孔両端部の壁面抵抗が小さくなり、第１実施形態と同様に、噴孔７ａ’各部から噴射される燃料は、噴射速度が略一様となって分散程度を略等しくすることができる。もちろん、貫通孔の断面形状は、噴孔の両端部の高さを、中央部の高さより大きくするものであれば、他の多角形としても良い。
【００１７】
図５は、本発明の第３実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔形状を示す図３に相当する図である。本実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔７ａ”は、第１及び第２実施形態のように、噴孔の外側開口の中央部が互いに略平行に対向する直線縁部を有しているものとは異なり、両端部（高さｈ２”）から中央部（高さｈ１”）へ向かい徐々に高さが小さくされているものである。このような噴孔７ａ”によっても噴孔両端部の壁面抵抗が小さくなり、第１実施形態と同様に、噴孔７ａ”各部から噴射される燃料は、噴射速度が略一様となって分散程度を略等しくすることができる。
【００１８】
図６及び図７は、本発明の第４実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図２及び図３に相当する図である。第１実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態の内燃機関用燃料噴射弁７０は、燃料溜７０ｃが円柱形状を有しており、噴孔７０ａが形成された先端部７１が別部材として溶接等により噴射弁本体へ取り付けらている。
【００１９】
噴孔７０ａの外側開口は、高さｈ１に比較して大きな幅ｗをする略長方形状を有している。噴孔７０ａは、幅方向所定角度θで燃料を噴射するように、噴孔の幅が内側に向かって徐々に狭められている。燃料噴射における幅方向所定角度θの中心は、燃料溜の中心軸線上に位置している。噴孔７０ａの両端部には、円形断面の貫通孔が形成されている。この貫通孔の直径ｈ３は比較的大きく、それにより、噴孔７０ａの外側開口において、両端部の高さｈ３は、中央部の高さｈ１より大きくなっている。
【００２０】
このように燃料溜７０ｃを形成すると、燃料圧力は、噴孔７０ａ各部における噴射方向に等しく作用せず、噴孔両端部に作用する燃料圧力が噴孔中央部に作用する燃料圧力より低くなる。しかしながら、噴孔両端部の貫通孔の直径を第１実施形態に比較して大きくして壁面抵抗を非常に小さくすれば、第１実施形態と同様に、噴孔７０ａ各部から噴射される燃料は、噴射速度が略一様となって分散程度を略等しくすることができる。このような円柱状の燃料溜７０ｃは、第１実施形態の半球状の燃料溜７ｃに比較して加工が容易であり、さらに、噴孔７０ａを別部材の先端部７１に加工することができ、燃料噴射弁の製造コストをかなり低減することができる。
【００２１】
図８及び図９は、本発明の第５実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図６及び図７に相当する図である。第４実施形態との違いについてのみ以下に説明する。本実施形態の内燃機関用燃料噴射弁７００においては、先端部７０１に、噴孔７００ａに加えて燃料溜７００ｃの一部が形成されている。この燃料溜７００ｃの一部は円錐形状であり、その母線が噴孔７００ａの両端部の貫通孔とほぼ垂直に交差している。
【００２２】
このように燃料溜７００ｃを形成すると、燃料圧力は、噴孔７０ａ各部における噴射方向に等しく作用しないが、噴孔両端部に作用する燃料圧力を第４実施形態より高めて噴孔中央部に作用する燃料圧力に近づけることができる。それにより、噴孔両端部の貫通孔の直径を第４実施形態ほど大きくしなくても、第１実施形態と同様に、噴孔７００ａ各部から噴射される燃料は、噴射速度が略一様となって分散程度を略等しくすることができる。このような円柱状の燃料溜の一部は、第１実施形態の半球状の燃料溜７ｃに比較して加工が容易であり、さらに、噴孔７００ａ及び円錐状の燃料溜の一部を別部材の先端部７０１に加工することができ、燃料噴射弁の製造コストをかなり低減することができる。もちろん、噴孔が形成される先端部を別部材とする考え方は、図１０に示すように、燃料溜が半球形状のものにも適用可能である。
【００２３】
第１実施形態において、燃料溜７ｃは半球状としたが、噴孔７ａとの境界部分以外はどうでも良く、噴孔７ａの高さ内における横断平面において、燃料溜７ｃと噴孔７ａとの境界線が円弧とされていれば噴孔各部に作用する燃料圧力をほぼ等しくすることができる。これと同様な考え方に基づき、第４及び第５実施形態において、燃料溜の形状は、噴孔の高さ内における横断平面において、燃料溜と噴孔との境界線が、それぞれ、直線及び折れ線となっていれば良い。
【００２４】
【発明の効果】
このように、本発明による内燃機関用燃料噴射弁によれば、燃料溜に連通する噴孔の外側開口が、全体的に高さに比較して大きな幅を有し、この噴孔は幅方向所定角度で燃料を噴射するように、噴孔の幅が内側に向かって徐々に狭められており、この幅方向所定角度内の各燃料噴射方向において噴孔の高さはほぼ一様であり、噴孔から噴射される平らな三角形状の燃料噴霧の両端部の過剰拡散を抑制するために、噴孔の両端部には外側開口から燃料溜へ貫通する円形断面又は多角形断面の貫通孔が形成されて噴孔の外側開口における両端部の高さは中央部の高さより大きくされているために、噴射される三角形状の燃料噴霧は、ほぼ全ての燃料が空気と十分に接触するために良好に微粒化し、噴孔両端部の壁面抵抗が小さくされることにより、噴孔両端部から噴射される燃料の噴射速度が高められ、三角形状燃料噴霧の両側部の過剰な拡散を防止して全体的に良好な燃料の拡散程度を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の内燃機関用燃料噴射弁が取り付けられた筒内噴射式火花点火内燃機関を示す概略断面図である。
【図２】図１の燃料噴射弁の噴孔近傍における拡大断面図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】本発明の第２実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔形状を示す図３に相当する図である。
【図５】本発明の第３実施形態の内燃機関用燃料噴射弁の噴孔形状を示す図３に相当する図である。
【図６】本発明の第４実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図２に相当する図である。
【図７】本発明の第４実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図３に相当する図である。
【図８】本発明の第５実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図６に相当する図である。
【図９】本発明の第５実施形態の内燃機関用燃料噴射弁を示す図７に相当する図である。
【図１０】第４及び第５実施形態の変形例を示す図である。
【符号の説明】
７，７０，７００…燃料噴射弁
７ａ，７ａ’，７ａ”，７０ａ，７００ａ…噴孔
７ｃ，７０ｃ，７００ｃ…燃料溜
【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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【図７】
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【図８】
0003896653.tif 000009
【図９】
0003896653.tif 000010
【図１０】
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