(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、このシリンダの中で往復運動するピストンと、前記シリンダ内に空気を導入する吸気手段と、燃焼ガスを前記シリンダ内から排気する排気手段と、前記シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、前記吸気手段によって前記シリンダ内に導入した空気と前記燃料噴射弁によって前記シリンダ内に噴射された燃料との混合気に点火する点火装置とを備えた内燃機関において、
前記燃料噴射弁をこの燃料噴射弁の弁軸心が前記ピストンの移動方向に対して傾斜するように設け、
この燃料噴射弁に、
弁軸心を横切る向きの断面である噴霧横断面において、中央部に空間が形成され、前記空間を取り囲むように噴霧部が形成される中空の噴霧形状を成すように燃料を噴射し、
弁軸心と噴霧の外縁との成す角度である噴霧角が、前記点火装置側において大きく、前記ピストン側において狭くなるように燃料を噴射し、
前記噴霧横断面において、噴霧角を大きくした前記点火装置側で可燃濃度の混合気が濃く、噴霧角を小さくした前記ピストン側で可燃濃度の混合気が希薄となり、この希薄となった部分で噴霧が切れることにより噴霧横断面の一箇所に噴霧の切れ部を有するように燃料を噴射し、
かつ噴霧角を大きくした前記点火装置側の噴霧部が前記点火装置の火花発生部より前記ピストンとは反対側を指向するように燃料を噴射する手段を設けたことを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関において、前記燃料噴射弁に設けた手段は、燃料が噴射される燃料噴射孔の出口部を、弁軸心に平行な面と弁軸心に直交する面とで切り欠いた切り欠き部によって構成され、噴射される燃料の弁軸を横切る方向へ向かう力を拘束する手段であることを特徴とする内燃機関。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関において、前記燃料噴射弁に、噴射される燃料に旋回力を付与する燃料旋回手段を備え、中空の噴霧を形成するようにしたことを特徴とする内燃機関。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関において、前記ピストンの移動方向が鉛直方向を向くようにシリンダを配置した状態で、点火装置の火花発生部は、燃料噴射弁の燃料噴射孔の中心から引き出した水平線に対して０〜５°の位置に設置され、燃料噴射弁から噴射される噴霧の点火装置側外縁部と水平線とのなす角は１０°以下に設定され、噴霧の点火装置側外縁が前記火花発生部よりも前記ピストンとは反対側に存在するように燃料を噴射することを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、筒内に直接燃料を供給する燃料噴射弁及びこれを搭載した内燃機関に係り、特に、その燃料噴射方法の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
筒内に燃料を直接噴射する内燃機関にあっては、点火プラグ側に濃い混合気を集め周辺を希薄にするという成層燃焼方式を実現して燃費の向上を図っている。
【０００３】
このような、内燃機関として、特開平6−81651号公報に記載されたものがある。この従来技術では、シリンダ内にタンブル流を形成し、噴射された燃料をピストンに衝突させキャビティの壁でガイドし、タンブルでサポートして燃料を点火プラグに供給するというものである。
【０００４】
また、特開平6−81656 号公報は、シリンダ内にタンブルを形成し、燃料噴射弁の第１噴口からは点火プラグ方向へ、第２噴口からはタンブルの流れに沿った方向（吸気弁の直下を経て排気弁の直下近傍を狙い、かつシリンダ方向に対して若干斜め下の方向）への２方向に噴射供給するというものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来技術では、ピストン、シリンダ壁面あるいはシリンダヘッドへの燃料付着に対しては、必ずしも十分な配慮がなされておらず、ピストン等への燃料付着が生じるため、付着燃料の不完全燃焼による排出ＨＣ（未燃炭化水素）を低減する上においては好ましくない。
【０００６】
燃料噴射弁より噴射される噴霧の特性や吸気のタンブルは、内燃機関の燃焼特性に関与する。噴霧の特性については、第一には噴霧形状であり、噴霧の広がり角度や到達距離が因子となる。第二には噴霧粒径であり、大粒子の個数をできるかぎり少なくして粒径分布の均一化を図る必要がある。第三には噴霧構造であり、噴霧される燃料粒子の空間的分布を適正化する必要がある。
【０００７】
一方、内燃機関の燃焼特性については、第一には点火性向上のために、点火装置回りの燃料粒子分布を多くして、可燃濃度の混合気の分布を高く、且つ混合気を長く滞留させることである。燃焼安定範囲の拡大が達成される。第二にはピストン方向への燃料粒子分布を少なくさせ、燃料付着を抑制すれば燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の低減が実現される。第三にはエンジン回転数の低回転から高回転までの広い領域での燃焼安定性確保には、筒内の圧力変化によって噴霧形状が変化しないことが必要である。なぜならば、インジェクタと点火装置の幾何学的な位置関係は固定されているため、常に点火装置へ適切な濃度の噴霧を供給するためには、噴霧の広がりは一定である事が重要だからである。言い換えれば、従来のインジェクタが噴射する噴霧（例えばストレート噴孔で得られる軸対称中空噴霧）は、筒内圧力が低い時には噴霧が広がり、筒内圧が増加すると噴霧が潰れ噴霧は狭まる傾向があった。この場合、筒内圧が比較的高い状態を基準にして、インジェクタと点火装置の配置を決めると、筒内圧が低い時に、筒内のシリンダ上面や側面あるいは、ピストンヘッドに燃料が付着し易くなり、一方、筒内圧が比較的低い状態を基準にすると、筒内圧が高くなった時に点火装置に燃焼に適切な噴霧が到達し難くなる傾向があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、内燃機関の点火性を良好とし燃焼安定範囲の拡大を図ると共に、燃焼の未燃ガス成分の排出量を低減することができる内燃機関を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明では、点火装置回りの燃料粒子分布を多くして、可燃濃度の混合気の分布を高く且つ混合気を長く滞留させることにより、燃焼安定範囲の拡大を図る。また、ピストン方向への燃料粒子分布を少なくさせ、燃料付着を抑制し、燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の低減を図る。このために燃料噴射弁から噴射する噴霧を、弁軸心と噴霧の外縁との成す角度である噴霧角が点火装置側において大きく、ピストン側において狭く、かつ噴霧角を大きくした側の噴霧部が点火装置の火花発生部よりピストンとは反対側を指向するようにして噴射する。このとき火花発生部よりピストンとは反対側を指向して噴射される噴霧は周りの空気を誘引しながら火花発生部に良好な可燃濃度の混合気を作る。
また、弁軸心を横切る向きの断面である噴霧横断面において、中央部に空間が形成され、この空間を取り囲むように噴霧部が形成される中空の噴霧形状を成すように燃料を噴射する。このとき、噴霧横断面において、噴霧角を大きくした点火装置側で可燃濃度の混合気が濃く、噴霧角を小さくしたピストン側で可燃濃度の混合気が希薄となり、この希薄となった部分で噴霧が切れることにより噴霧横断面の一箇所に噴霧の切れ部を有するように燃料を噴射する。
噴霧横断面の一部を切ることで噴霧内外の圧力差を小さくして噴霧を潰れにくくすることができるので、筒内の圧力変化による噴霧形状の変化を小さくすることができ、エンジン回転数の低回転から高回転までの広い領域での燃焼安定性を確保することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１乃至図７を参照して説明する。
【００１１】
尚、以下の説明では内燃機関のシリンダの中心軸、すなわちピストンの移動方向が鉛直方向を向くように、シリンダを配置した状態について説明するが、シリンダの配置はこの向きに限られるわけではない。
【００１２】
図１は燃料噴射弁１を搭載した内燃機関のシステムの概要図である。
【００１３】
吸気系は、吸入空気量を計測するエアーフローセンサ３１０、該空気量を制御する電子制御スロットル３２０、シリンダ６８０内にタンブルを生成するための空気流動制御バルブ３３０、該バルブ３３０の下流の通路を分割する仕切り板３４０（２段吸気ポートと称す）、そして吸気弁３５０とよりなる。
【００１４】
一方、排気系は、排気弁４００の下流側に順次設置される、空燃比センサ４１０、三元触媒４２０、排気温センサ４３０、ＮＯｘ触媒４４０、酸素濃度センサ４５０を付加してなる。また、空燃比センサ４１０の上流から吸気管コレクタ３６０に燃焼の排気ガスの一部を循環させるための通路４６０が設けられており、排気ガスを再循環することによりＮＯｘの排出量を抑制している。この通路４６０の途中には、排気ガスの循環量を制御するＥＧＲバルブ４７０が設けられている。
【００１５】
燃料系は、燃料タンク５００より燃料を吸い上げる低圧のフィードポンプ５１０、この低圧の燃料を瞬時に昇圧して燃料噴射弁１に供給する小型の高圧燃料ポンプ５２０、燃料温度を計測する燃料センサ５３０よりなる。
【００１６】
内燃機関３００のピストン６９０はキャビティのないフラットな形状、シリンダ６８０内の旋回流れ６７０は吸気弁３５０から流入して排気弁４００、ピストン６９０へと向かう順タンブル６７０であり、燃料噴射弁１は吸気弁３５０下の壁に水平から約４０度の角度で設けられている。噴霧１００は点火プラグ７００方向に広角の広がりを持った濃い噴霧を有する偏向噴霧である。
【００１７】
噴霧の形成方法は後述する。
【００１８】
７１０はコントロールユニットであり、内燃機関の運転情報であるクランク角センサ、アクセルペダルセンサ、空燃比センサ３１０、燃料温度センサ５２０、排気系の各種センサ等からの運転情報を基に電子制御スロットル３２０や燃料噴射弁１、ＥＧＲバルブ４７０等へ信号を送り、内燃機関の燃焼を適確に制御する。
【００１９】
燃焼制御方法には、大別して成層燃焼と均質燃焼の２つの方法がある。
【００２０】
成層燃焼は、圧縮行程後半のシリンダ６８０内の圧力が上昇した状態に燃料を噴射し、可燃混合気を点火プラグ７００付近に集合させて燃料噴霧を成層化し点火する燃焼方法である。燃料噴霧を成層化することで、シリンダ６８０内を空燃比４０程度の希薄な状態で燃焼できるので燃費を向上させることが出来る。
【００２１】
均質燃焼は、吸気行程中に燃料を均質に混合してから点火する燃焼方法である。シリンダ６８０内を全体として空燃比が理論空燃比程度に成るように燃料を噴射するので、成層リーンバーンに比べ、高出力運転を行うことができる。
【００２２】
図２は内燃機関３００の拡大図であり、噴霧１００をフラットピストンエンジンに適用し、タンブル６７０との関係を示したものである。噴霧１００の内部へタンブル流が導入される。旋回力が強く、点火プラグ方向又はその周辺へ向かって噴射された噴霧（図中のＡ）は、タンブルのサポート無しでも点火プラグ７００に到達できるが、タンブル６７０によって点火プラグ７００への到達をサポートされており、タンブル６７０に乗って点火プラグ７００へ搬送される。また、ピストン６９０方向へ向かって噴射された噴霧は、タンブル６７０が幾分抵抗となってピストン６９０へ向かう力が抑制されピストン６９０への到達が阻害されるので、燃料付着が低減される。また、特徴的なのは、ピストン６９０方向の狭角な広がりを持った噴霧は、一部が切れており、噴霧内部への空気の進入が促進される。これによって、ピストン６９０へ向かう力が抑制されピストン６９０への到達が阻害されるので、燃料付着が低減される。
【００２３】
図３は、従来のストレート噴孔を有する燃料噴射弁２００で得られる中空円錐状噴霧を、シリンダ６８０内の圧力が上昇した際に噴射した図である。この場合、噴霧は潰れて噴霧角の狭いコンパクトな噴霧２１０が形成される。このような噴霧はキャビティピストンに噴霧を衝突させて成層化する場合には、噴霧がキャビティに収まり成層化しやすいというメリットがあった。しかし、フラットピストンでは図のように、順タンブルと衝突して干渉するため成層化が困難である。また、点火プラグ７００回りに可燃混合気を形成し難いため、安定して着火する範囲が狭まり安定燃焼範囲が狭くなる傾向がある。
【００２４】
図４は、取り付けレイアウトに関わる諸元について示した図である。内燃機関３００の種類によっても異なるが、燃料噴射弁１の取り付け角βは２０〜４０°の範囲である。点火プラグ７００の火花発生部７１０は、燃料噴射弁１の噴射孔の中心から引き出した水平線（ピストンの移動方向を直角に横切る方向）に対して、０〜γ°（５°程度）の位置に設置される。燃料噴射弁１から噴射される偏向噴霧１００の外縁部１００ａと前記水平線とのなす角、すなわち、点火プラグ７００方向の角度αは１０°以下に設定される。このαとβとの和を偏向角度と称す。
【００２５】
本実施例では、燃料噴射弁１から噴射する噴霧を、点火装置７００側において噴霧角を大きく、ピストン６９０側において噴霧角を狭く、かつ噴霧角を大きくした側の噴霧部が点火装置７００の火花発生部７１０よりピストン６９０とは反対側を指向するようにして噴射する。火花発生部７１０よりピストン６９０とは反対側を指向して噴射される噴霧は周りの空気を誘引しながら火花発生部７１０に良好な可燃濃度の混合気を作る。
【００２６】
図５は上記噴霧の計測装置を示している。４０は円筒型の噴霧容器で３側面に光学ガラスを配置し、１側面に燃料噴射弁１００を取り付ける構造である。レーザ照射装置４１は、そ発行部に設けられたスリットによりシート光４２を生成し、そのシート光４２を回転することで噴霧の縦横断面に照射するようになっている。また、２側面に画像のズーム方向と左右方向の調整が可能な撮影用カメラ４３を設け、されぞれモニタ４４によって観察することができる。また、４５はパソコンであり、画像取り込み４６及び燃料噴射弁１００への開弁指令を与えるパルス発生４７を備える。なお、４８は駆動回路、４９は燃料タンクでＮ2ボンベ５０により加圧調整される。実験に際しては、ガソリンと特性が類似している液体を代替え品として用いている。なお容器内の圧力は、真空ポンプやＮ２ボンベにより、減圧及び加圧調整が可能となっている。主要な操作手順は、燃料噴射弁１００への開弁指令を設定→レーザシートを照射するタイミングを設定→レーザシート位置を設定→画像取り込みソフトを駆動→開弁指令を出す→画像取り込み→画像保存である。この計測装置を使用して燃料噴射弁１００から噴射される偏向噴霧の噴射方向（偏向角）や到達距離（ペネトレーション）を、各種内燃機関に対して最適になるように設定することができた。
【００２７】
図６及び図７は、その結果の一例を示している。
【００２８】
図６は、横軸に噴射時期、縦軸に点火時期をとった場合の燃焼安定範囲を示す。従来の噴霧あるいは従来の内燃機関では、燃費が最良になる点火時期での燃焼安定範囲８０１は非常に狭い。このため、燃料噴射弁の機差や経時変化等の条件に対応して燃焼を安定化させるのは困難である。また、回転数が高くなると噴射から点火までのクランク角度が長く必要となる。これは、回転数の上昇によりピストンの動きが早くなるのに加え、雰囲気圧力の上昇により噴霧が萎むなどしてその動きの速度遅くなるためと考えられる。
【００２９】
本実施例では、点火プラグ方向に向けられた偏向噴霧が雰囲気圧力の上昇によってもさほど変化しないので、従来のような問題が解消され、燃焼安定範囲８００は広くなるので燃料噴射弁の機差等の多少の条件が変化しても安定した燃焼を行うことが可能である。また、内燃機関の回転数に寄らず安定した燃焼を行うことが可能である。
【００３０】
図７は、横軸にシリンダ内に生成されるタンブル６７０の強さ、縦軸に排気ガス成分であるＨＣ（未然炭化水素）、ＮＯｘをとった場合のタンブル流動の影響を示す。タンブル流６７０の強さのは、仕切り板３４０の下側の通路の開口面積を空気流動制御バルブ３３０の開度で調整している。
【００３１】
従来の噴霧あるいは従来の内燃機関では、点火プラグ７００に可燃混合気を導くために、ピストンにキャビティを設けて噴霧をガイドしたり、圧力が上昇して萎んだ噴霧をタンブルで持ち上げたりしていた。このため、タンブル強さに所望の値、ある程度強い値が必要だったので、狭い範囲でしか排気性能で良い領域が得られていない。ピストンのキャビティに噴霧を閉じ込めているために、ピストンの壁面に燃料が付着し、後燃え燃焼が起こることも領域を狭くしている原因である。
【００３２】
本実施例では、点火プラグ７００方向に向けられた偏向噴霧が雰囲気圧力の上昇によってもさほど変化しないので、従来のような問題が解消され、排気性能で良い範囲が広く存在する。特に、タンブル流６７０の変化しても排気性能が大きく左右されることがないので仕切り板３４０を廃止したり、空気流動制御バルブ３３０をＯＮＮ−ＯＦＦ制御に留めるなど、吸気制御のシステムが簡素化できるという効果がある。
【００３３】
次に、偏向噴霧を実現する各種燃料噴射弁の実施形態について説明する。
【００３４】
図８は、電磁式燃料噴射弁１の縦断面図を示しており、この図を用いて、電磁式燃料噴射弁１の構造及び動作について説明する。
【００３５】
電磁式燃料噴射弁１は、コントロ−ルユニットにより演算されたデュ−ティのＯＮ−ＯＦＦ信号によりシ−ト部の開閉を行うことにより燃料を噴射する。磁気回路は、ヨ−ク３、ヨ−ク３の開口端を閉じる栓体部２ａとヨ−ク３の中心部に延びる柱状部２ｂとからなるコア２及びコア２に空隙を隔てて対面するアンカー４とからなる。柱状部２ｂの中心には、アンカー４とロッド５とボ−ル６からなる弁体３０を、ノズル部材７に形成された燃料の通過を許す燃料噴射孔８の上流側のシ−ト面９に押圧するように挿入した、弾性部材としてのスプリング１０を保持するための穴４Ａが設けてある。このとき、弁体３０はアンカー４とロッド５とボ−ル６とが一体で駆動され、弁座との間で燃料通路を開閉する弁体を構成している。またスプリング１０の上端は、セット荷重を調整するためにコア２の中心に挿通されたスプリングアジャスタ１１の下端に当接している。コア２の柱状部２ｂ側とヨ−ク３の弁体３０側で対面する隙間部には、コイル１４側へ燃料が流出するのを防ぐために、両者間に機械的に固定されるシ−ルリング１２が設けられている。磁気回路を励磁するコイル１４はボビン１３に巻かれ、その外周をプラスチック材でモ−ルドされている。これらから成るコイル組立体１５の端子１７は、コア２のつば２ａ部に設けた穴１６に挿入されている。この端子１７は、図示しないコントロ−ルユニットの端子と結合される。
【００３６】
ヨ−ク３には、弁体３０を受容するプランジャ受容部１８が開けられており、さらにプランジャ受容部１８の径より大径でそこにストッパ１９及びノズル部材７を受容するノズル受容部２０がヨ−ク３先端まで貫設されている。弁体３０は磁性材料製アンカー４と一端がアンカー４に一体的に形成されたロッド５と該ロッド５の先端部に接合されたボ−ル６とより成るが、ロッド５のアンカー４側には燃料の通過を許す空洞部５Ａが設けてある。この空洞部５Ａには燃料の流出口５Ｂが設けてある。また、弁体３０はアンカー４の外周がシ−ルリング１２に当接することでその軸方向の動きを案内されるとともに、ボ−ル６が接合されたロッド５の端部近傍を、ノズル部材７の中空部の内壁２１に挿入されている燃料旋回素子２２の内周面２３で、ガイドされている。ノズル部材７には、ボ−ル６が接合されたロッド５の端部近傍をガイドする燃料旋回素子２２につづいて、ボ−ル６を着座するシ−ト面９が形成されており、シ−ト面９の下流の中央部には燃料の通過を許す燃料噴射孔８が設けられている。
【００３７】
また、弁体３０のストロ−ク（図１では軸上方への移動量）は、ロッド５の首部の受け面５Ｃとストッパ１９間の空隙の寸法で設定される。なお、フィルタ−２４は燃料中や配管中のゴミや異物がボール６とシート面９との間のバルブシ−ト側への侵入を防ぐために設けられている。
【００３８】
図９は、弁体３０の駆動力を発生する手段として、コントロールコイル１１１とホールドコイル１１２の２つのコイルを有してなる燃料噴射弁３１について示している。コイル部分を除いて他の構成は、図９の燃料噴射弁と同一もしくは同様の機能を有している。この燃料噴射弁３１の特徴は、バッテリー電圧によって駆動されることである。また、コントロールコイル１１１によって、応答性を高めており、ホールドコイル１１２によって保持電力の低減を図っているので、低い噴射量領域まで精度良く燃料を噴射できること、また、消費電力の少なくできることなどの特徴を有している。
【００３９】
次に、図１０を参照しながら、本実施例のＬ型切り欠き面構造のノズル部材７について説明する。図２は、電磁式燃料噴射弁１、乃至３１のノズル部材７部の拡大図を示しており、（ａ）はノズル部材７部の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のノズル部材７部を矢印Ｎ方向から見た平面図を示している。
【００４０】
燃料噴射孔８は、噴射孔の中心が弁体の軸線（弁軸心）Ｊと一致し、かつ噴射孔の壁面が弁体の軸線（弁軸心）Ｊと平行に形成されており、直径がｄoの大きさに形成されている。またノズル部材７のシ−ト面９は、シ−ト角度θに形成されている。燃料噴射孔８の出口部には、軸線Ｊに直交する面７Ａ、７Ｂと軸線Ｊに略平行な面Ａ１とによって構成され、面７Ｂと面Ａ１とによってＬ型切り欠き部２８が形成されている。Ｌ型切り欠き部２８は噴射される燃料の弁軸を横切る方向へ向かう力を拘束する手段を構成している。面７Ａに続いてテーパ面７Ｃが形成されており、この面７Ｃは、弁体５の衝撃音を吸収するためのもので、剛性を上げる作用がある。
【００４１】
上記の構造において、切り欠き面Ａ１等における「切り欠き」とは加工方法を限定するものではなく、一部が除かれた形状を意味するものであって、従って切削加工等を用いて実際に切り欠いて加工されたものに限定されるわけではない。すなわち、型材を用いたプレス加工（塑性加工）や鋳造等の加工を用いてもよい。これは以下の実施例においても同様である。また、ボール６は、必ずしも球状でなくても良い。すなわち、円錐状の針弁であってもよい。
【００４２】
また、図２において、燃料旋回素子２２には、燃料旋回素子の外周部を平面セットした軸方向溝２５と径方向溝２６が設けてある。本実施例では、軸方向溝２５は平面で形成しているが、環状通路等他の形状であっても良い。かかる軸方向溝２５と径方向溝２６は、燃料旋回素子２２上方より導入される燃料通路であるが、軸方向溝２５を通過した燃料は径方向溝２６にて軸中心より偏心導入して、燃料に旋回を付与し、ノズル部材７に設けた噴射孔８より噴射する際の微粒化を促進する働きがある。燃料旋回素子２２は、結合プレート部材２７によりノズル７の内周面に押圧固定されている。
【００４３】
ここで、燃料旋回素子２２により付与される旋回強度（スワール数Ｓ）は次式で求められる。
【００４４】
【数１】
Ｓ＝（角運動量）／（（噴射軸方向の運動量）×（噴射孔半径））
＝２・ｄ0・Ｌｓ／ｎ・ｄｓ2・cos θs
ここに、
ｄ0：燃料噴射孔の直径
Ｌｓ：溝の偏心量（弁軸心と溝（幅）中心間の距離）
ｎ  ：溝の数
θs  ：弁座の角度／２
ｄｓ：流れ学的等価直径で溝幅Ｗと溝高さＨを用いて表される
＝２・Ｗ・Ｈ／Ｗ＋Ｈ      （図１１の（ｂ）参照）
である。このスワール数を大きくすると、微粒化が促進され噴霧が分散される。
【００４５】
以上のように構成された、燃料噴射弁の動作を説明する。電磁コイル１４に与えられる電気的なＯＮ−ＯＦＦ信号により、弁体３０を軸方向に上下動させてボール６とシート面９の隙間の開閉を行い、それによって燃料の噴射制御を行う。電気信号がコイル１４に与えられると、コア２、ヨ−ク３、アンカー４で磁気回路が形成され、アンカー４がコア２側に吸引される。アンカー４が移動すると、これと一体になっているボ−ル６も移動してノズル部材７の弁座のシ−ト面９から離れ、燃料噴射孔８の上流側で燃料通路が開放される。
【００４６】
燃料は、フィルタ２４から燃料噴射弁１の内部に流入し、コア２の内部通路、アンカー４の外周部及びアンカー４内に設けた燃料の通過を許す空洞部５Ａから燃料の流出口５Ｂを経て下流に至り、ストッパ１９とロッド５の隙間、燃料旋回素子２２の軸方向燃料通路２５、径方向燃料通路２６を通ってシ−ト部へ旋回供給され、開弁時に燃料噴射孔８から噴射される。
【００４７】
次に、図２及び図４、図１０を用いて、本実施例の噴射弁によって得られる噴霧構造を説明する。
【００４８】
図４は燃料を直接、燃焼室（シリンダ）内に噴射する内燃機関に適用した様子を模式的に示したものである。
【００４９】
図に示すように、本実施例の燃料噴射弁１から噴射される噴霧は、点火プラグ７００側に偏向し、偏向角はα＋βで示される。図１０（ｂ）に示したノズル７面との対応は、図中に示した方向Ｍが、噴霧の偏向方向に対応している。
【００５０】
また、図２（ａ）に示すように、噴霧横断面は、点火プラグ７００側に可燃濃度の混合気が濃く、ピストン６９０側では可燃濃度の混合気がの存在しない。すなわちピストン６９０側で噴霧の一部が切れた形状である。さらに、図２乃至図４から分かるように、本実施例の燃料噴射弁１を、内燃機関３００に対して、取り付け角β設置した場合、混合気は内燃機関３００に設けられた点火プラグ７００の周辺に滞在し、一方、ピストン６９０側では希薄となる。このような噴霧は、さらに、ピストン６９０の運動によってシリンダ内６８０の圧力が変化しても、噴霧が希薄となった部分で部分的に切れているために、噴霧内部と噴霧外部の圧力がバランスし易く、噴霧が潰れにくく、形状が一定に保たれるという利点を有している。
【００５１】
このような噴霧の生成に当たっては、対称とする内燃機関のシリンダの内径、すなわちエンジンの容積と噴射弁の取付角によって適宜決められるものであるが、具体的には、図１０に示す（Ｌ'−Ｌ）や前記したスワール数Ｓ等によって設定される。
【００５２】
図１１の（ａ）に、スワール数Ｓと噴霧角（偏向角）、ペネトレーション（到達距離）との関係を示す。スワール数Ｓが小さいとペネトレーションが大きくなり、内燃機関に搭載した際、ピストン冠面に燃料が付着するという問題が生じる。一方、スワール数Ｓが大きすぎると、噴霧角が広くなり過ぎてシリンダヘッドの内壁面に燃料が付着するという問題が生じる。本実施例の燃料噴射弁では、スワール数Ｓが２〜７の範囲で有効な偏向噴霧が生成できる。
【００５３】
図１２に、スワール数Ｓが６．７で、Ｌ／ｄ０が０．７における、背圧（雰囲気圧力）と噴霧角、ペネトレーションの関係を、従来のストレート噴孔の噴霧と比較して示す。従来のストレート噴孔では、背圧が上昇すると、噴霧が萎んで噴霧角が小さくなるのに対して、本実施例の噴射弁では、背圧が上昇しても噴霧の内外の圧力がバランスするために、噴霧角がほとんど変化しない。
【００５４】
一方、点火プラグ方向のペネトレーションであるが、比較条件は、図４に示すような取り付けレイアウトにおいて、点火プラグ方向に噴霧が存在するということを条件としているが、従来のストレート噴孔では、背圧が上昇すると、噴霧がプラグ方向からそれるため適合できなくなるのに対して、本実施例の噴射弁では、雰囲気密度の増加によって多少変化するものの、プラグ方向に噴霧が存在している。すなわち、本実施例によれば、点火プラグ回りに安定して可燃混合気を存在させることが出来るので、安定燃焼範囲が拡大できる。
【００５５】
次に、他の燃料噴射弁への適用例について記述する。
【００５６】
図１３乃至図１８は、ノズル部を細身にして且つ長めにした燃料噴射弁に関する。内燃機関に搭載する場合、省スペースであることから、他の部品やシリンダヘッドに干渉しないように設置できるので、取り付けの自由度が高くなるという利点を有している。また、この構造は、この種の燃料噴射弁において課題とされている、部品の簡略化、アンカな材料利用による低コスト化、確実な燃料シール、噴射量特性の高精度化、磁気回路の高効率化、二次噴射防止等の少なくとも一つに応えることができる利点を併せ持っている。
【００５７】
以下に、構造及び動作について説明する。
【００５８】
図１３は、燃料噴射弁６０の縦断面図である。中心から外形方向に向けて中空のコア６６、ノズルホルダ６９、コイル６８、ヨーク６７が配置され、ノズルホルダ６９に弁体を有するプランジャ８０を内装し、このプランジャ７４がリターンスプリング６５の力を受けてオリフィスプレート７１側に付勢されている。コア６６の中空円筒部分６６ａの外径は、ノズルホルダ６９の細径部の内径よりも太い構成となっている。この燃料噴射弁６０の基本動作は、コイル６８に通電させるとヨーク６７、コア６６、アンカ７４（プランジャ８０の一部）、ノズルホルダ６９のアンカ７４とコア６６に挟まれた部分が磁気回路を形成し、それによってプランジャ８０がリターンスプリング６５の力に抗して吸引されることで、開弁動作が行われ、また、コイル６８への通電を止めるとリターンスプリング６５の力でプランジャ８０がオリフィスプレート７１に当接し、閉弁動作が行われるものである。本形態では、コア６６の下端面が開弁動作時にプランジャ８０を受け止めるストッパとしての役割をなしている。このため、コア６６の下端面やアンカ７４の上端面には、例えば、クロムメッキ等が電解メッキ法等で施されていることが好ましい。
【００５９】
コア６６は、中空円筒部分６６ａと中空円盤部分６６ｂとから一体的に構成されている。コア６６は、例えば、ステンレス系の磁性材（電磁ステンレス）のプレス加工及び切削加工により成形しても良い。コア６６の中空円筒部分６６ａの径は、ノズルホルダ６９の細径部の内径よりも太い構成となっている。
【００６０】
コア６６の中空円盤部分６６bの中空部分と連通するように、燃料コネクタ６３が溶接されている。コネクタパイプ６３のコア側は端面が拡張した構造とし、溶接代を十分取れる形状となっている。この溶接は、燃料シール性を保つためレーザ溶接等により、例えば符号で示す６３ａと６６ｃの個所のように接合境界部の一周にわたり行われる。燃料コネクタパイプ６３の内側には、燃料通路上流側から燃料中に混入しているゴミなどを除去する燃料フィルタ７７、リターンスプリング６５の初期荷重を規定するばね押え６４が挿入、固定されるような段差を持つパイプである。このような段差は、パイプ絞り加工にて安価に形成可能である。また、燃料パイプコネクタ６３は、コア６６と別体で構成されていることにより、様々な燃料継ぎ手構造に変更することができる。ノズルホルダ６９は、ステンレス製の磁性材（電磁ステンレス）を素材とし、細くて長いノズル部分（６９ａから６９ｄ）と、このノズル部分の内径よりも大きな径でコア６６の円筒部分６６ａ部分の外径に沿うような内径を持つ、アンカ・コアサポート（６９ｆから６９ｊ）部の段差を持ったパイプ部材である。ノズルホルダ６９は、パイプ絞り加工により一体成形されており、切削加工で形成されるより安価に製作可能である。
【００６１】
ノズルホルダ６９のノズル部分の下端（６９ａ）には、オリフィスプレート７１と燃料旋回素子７２とが設けられるが、これらは別部材により形成される。
【００６２】
ノズルホルダ６９の錐欠き部６９ｃ部には、燃焼ガスシールの役目を果たすテフロンシール７０が備えられている。細径のノズル部分（６９ａから６９ｄ）とアンカ・コアサポート部（６９ｆから６９ｊ）を結ぶ段差形成部６９ｅを有する。本実施形態では、この段差形成部６９ｅの軸方向に対する角度がほぼ９０度であるが、これに限定されるものでなく任意の角度で良い。
【００６３】
プランジャ８０は、プランジャロッド７３と、アンカ７４、そして各々を接合するためのジョインとパイプ７８で構成されている。また、ジョイントパイプ７８とアンカ７４との間には、環状の板バネ７５が挟み装着されている。ジョイントパイプ７８もパイプ絞り加工により形成される。ジョイントパイプ７８は、プランジャロッド７３に圧入されレーザ溶接により固定される。また、アンカ７４との接合も圧入及びレーザ溶接にて固定される。アンカ７４は、中空構造で板バネ７５も環状でその内側が打ち抜き個所となっている。また、ジョイントパイプ７８には、燃料通路孔が開けられている。板バネ７５のには、円筒形の可動質量体であるマスリング７６の一端が受け止められている。マスリング７６は、コア６６、アンカ７４間の磁気的短絡を防ぐため、例えばステンレス製の非磁性で形成される。マスリング７６は、コア６６の内周一端とアンカ７４の内周一端にかけて位置している。コア６６の中空孔は、燃料通路となるもので、この中空孔に下から順に、マスリング７６、リターンスプリング６５が配置され、さらに燃料コネクタパイプ６３内には、リターンスプリング６５の初期荷重を規定するばね押え６４燃料フィルタ７７の順に配設されている。マスリング７６は、リターンスプリング７６とプランジャ８０よの間に独立して軸方向に可動に介在している。この独立した可動を補償するためにマスリング７６とプランジャ８０との間に板バネ７５を介在させ、板バネ７５でマスリング７６を受けるようにしたものである。このようにマスリング７６は、プランジャ８０と独立しているため弁閉動作時にプランジャ８０の跳ね返り動作を抑えるダイナミックダンパ作用をなしている。このダンパ作用は、プランじゃ８０が閉弁動作時にリターンスプリング６５の力により弁座７８に衝突すると、プランジャ８０は跳ね返ろうとするが、その時の運動エネルギをマスリング７６の慣性と板バネ７５の弾性変形により吸収して、跳ね返りを減衰するものであり、極めて有益な作用効果を発揮する。
【００６４】
図１４は、ノズルホルダ６９の先端近傍部の拡大断面図であり、図を用いて本発明に係る偏向噴霧の生成方法やその製法等について説明する。
【００６５】
ノズルホルダ６９のノズル部分の下端（先端６９ａ）には、オリフィスプレート７１と燃料旋回素子７２とが設けられるが、これらは別部材より構成されている。オリフィスプレート７１は、例えば、ステンレス系の円盤状チップにより形成され、その中央に噴射孔（オリフィス）７９が設けられ、それに続く上流部に弁座７８が形成されている。オリフィスプレート７１は、ノズルホルダ６９の先端６９ａに圧入により取り付ける構成としてある。一方、燃料旋回素子７２は、ノズルホルダ６９の先端６９ａに隙間嵌めにより圧入する構成としてありＳＵＳ４１６ような焼結合金により形成されている。この燃料旋回素子７２は、ほぼ円板に近い形のチップ状で、その中央にプランじゃ８０を構成する部材の一つであるプランジャロッド７３の先端７３ａを摺動案内するための中央孔（ガイド）８１が設けられ、上面から側面に架けては燃料を外周に導くための縦通路８２が形成されている。一方、下面には、外周縁に環状の段差（流路）８３が形成され、この環状通路８３と中央孔８１との間に、燃料の旋回流を形成するオフセット通路８４が複数個、例えば４から６個形成されている。通路８４の出口部には、燃料の旋回流を安定に得られるように、旋回室８５が形成されている。なお、オリフィスプレート７１は燃料旋回素子７２を押付ける様にして圧入後、溶接固定されている。この溶接は、燃料シール性を保つためレーザ溶接等により結合境界部の一周にわたり行われる。また、燃料旋回素子７２の通路８４にはオリフィスプレート７１側の一部が（素材の一部が）入り込んでその回り止めを確実にしていいる。
【００６６】
噴射孔７９の出口部には、偏向噴霧を生成するためのＬ型状の切り欠き８６が形成されている。切り欠きの位置は、噴射孔７９の中心位置とほぼ一致する部位に設けているが、詳細な形成法についての考え方は、図１０で説明した方法と同様である。なお、噴射孔７９の出口端は突起状８７に構成されているが、これは剛性を高める構造としたもので、弁座７８にプランジャロッド７３の先端７３ａが着座した時の衝撃音を減衰させるためのものである。
【００６７】
図１５乃至図１６は、オリフィスプレート７１の成形法の一例を示したもので、図１５は加工フローチャートを示しており、図１６はそれぞれの加工行程で成形された後の形状を示している。（ａ）冷間鍛造によってオリフィスプレートの外形７１ａが成形される。この実施形態では、噴射孔成形部に相当する位置に該噴射孔径よりやや大きめの径で、ほぼ同心的な半円状の壁８８が設けられる。（ｂ）噴射孔７９ａがプレス成形される。この場合、先の壁８８とギャップδを介してほぼ同心的に成形される。また、この噴射孔７９ａは打ち抜かれるのではなく、任意の深さ分のみ成形される。図に示すように、この成形によって凸部７１ｂできる。なお、ギャップδは数十μm程度である。（ｃ）次の行程では、シート部をなす弁座７８ａが切削加工等により成形される。加工部位は先の凸部７１bであり、この部位を取り除くことになる。次に、焼き入れを施した後、（ｄ）主要部位の、例えば、シート面７８や噴射孔７９等の仕上げを行う。
【００６８】
図１７は、オリフィスプレート７１に係る変形例を示している。（ａ）の実施形態は、Ｌ型の切り欠き面を構成する壁面９０を噴射孔７９より長くして遠ざけた場合である。また、（ｃ）の実施形態は、壁面９１を噴射孔７９と同軸的に延長した後、壁の一部を凹部状９２に取り除いた場合である。
【００６９】
すなわち、このような実施形態においては、エンジンの容積と噴射弁の取付角によって適宜変更する部分を、オリフィスプレート７１のみに集約することで対応できるため、生産性の向上が期待できる。
【００７０】
次に、ノズル先端部における他の実施例を説明する。
【００７１】
図１８は、オリフィスプレートの分割構造に関する実施形態を示している。図は、ノズルホルダ６９の先端近傍部の拡大断面図でる。
【００７２】
本実施形態のオリフィスプレート９３は、例えば、ステンレス系の円盤状チップにより形成され、その中央に噴射孔（オリフィス）９５が設けられ、それに続く上流部に弁座９４が形成されている。オリフィスプレート９３は、ノズルホルダ６９の先端６９ａに圧入により取り付ける構成としてある。このオリフィスプレート９３の下面に、Ｌ型の切り欠きに相当する機能を有する噴霧形成用プレート９６が設けられている。この噴霧形成用プレート９６には、略半円状の穴９７が打ち抜き等により成形されており、噴射孔９５とほぼ同心的な壁９７ａとほぼ噴射孔９５の軸心と一致する壁９７bとが設けられている。なお、オリフィスプレート９３と噴霧形成用プレート９６は、燃料旋回素子７２を押付ける様にして圧入後、溶接固定されている。この溶接は、燃料シール性を保つためレーザ溶接等により結合境界部の一周にわたり行われる。また、燃料旋回素子７２の通路８４にはオリフィスプレート９３側の一部が（素材の一部が）入り込んでその回り止めを確実にしていいる。この実施形態では、それぞれの部品の構造が単純化されているので、コスト面で有利である。また、溶接時の熱変形が高精度な仕上げ加工が施されている噴射孔９５や弁座９４に及ばなくなるため組みつけにおいて有利である。
【００７３】
図１９は、ノズル先端面が円錐形状をなす噴射弁に適用した実施形態を示す。ノズル１５０の先端部にある円錐状１５１部の端面に位置する噴射孔１５２には、該噴射孔１５２中心にほぼ位置する壁１５４ａと任意の深さ切り込んだほぼ直交する壁１５４ｂよりなるＬ型状の切り込みが形成されている。弁座１５３の上流には、燃料旋回素子１５６がノズル内壁１５０ａを利用して圧入固定されて成り、この燃料旋回素子１５６に設けられている、縦通路１５７から旋回通路１５８を燃料が通過することによって、旋回燃料が生成され、噴射孔１５２から噴射される。この際、切り込みによって適宜偏向噴霧が生成される。
【００７４】
図２０は、燃料旋回素子が２分割されてなる構造の実施形態である。
【００７５】
ノズル１６０の拡径部１６０ａに、複数個の縦通路１６６ａを有する燃料プレート１６６と複数個の旋回通路１６７ａを有する旋回プレート１６７とより成る燃料旋回部材が挿入され、この燃料旋回部材の下面に接してオリフィスプレート１６１が挿入固定されている。オリフィスプレート１６１には、弁座面１６３に続いて噴射孔１６２が設けられており、この噴射孔１６２部に該噴射孔１６２中心にほぼ位置する壁１６４ａと任意の深さ切り込んだほぼ直交する壁１６４ｂよりなるＬ型状の切り込みが形成されている。
【００７６】
このように、旋回式の噴射弁の先端部に切り込みを設けるという簡単な構成で偏向噴霧が生成され、この噴霧は加圧雰囲気下でも偏向角がさほど変化しないので、点火プラグ方向に安定して可燃混合気を生成できる。
【００７７】
次に、種々の形状を有する内燃機関への適用例について説明する。
【００７８】
図２１は、タンブル流保存用のキャビティを持つピストンを有する内燃機関への適用例を示す。内燃機関８００は、浅皿状のキャビティ８２０を有するピストン８１０で、タンブル６７０を保存することによって、偏向噴霧１００のピストン８１０側への燃料付着を抑制すると共に、点火プラグ７００方向への噴霧流動をアシストし、安定して可燃混合気を点火プラグ７００に導く作用をする。これによって、ＨＣの排出量が抑制されると共に、安定した燃焼が行える。
【００７９】
図２２は、タンブル流保存用と噴霧をガイドする２つのキャビティを持つピストンを有する内燃機関への適用例を示す。内燃機関８５０は、タンブル８６０ガイド用のキャビティ８７０と噴霧ガイド用のキャビティ８８０の２つを有するピストン８９０で、タンブル６７０を保存することによって、点火プラグ７００方向への噴霧流動をアシストすると共に、噴霧をガイドすることによって、安定して可燃混合気を点火プラグ７００に導く作用をする。これによって、安定した燃焼が行える。
【００８０】
図２３は、噴霧のペネトレーションを抑制するために、１回の噴射タイミングの間に少なくとも２回燃料を噴射する様にして、内燃機関８００に供給して燃焼を行うというものである。噴射の方法は、様々であり、例えば、内燃機関８００が高負荷低回転にある時は、吸気行程に複数回分割して噴射し噴霧のペネトレーションを抑制して、排気側のシリンダ６８０壁面やピストン８１０の冠面への燃料付着を抑制する。また、低負荷低回転にある時は、圧縮行程で複数回噴射し燃料噴霧をタンブル８２０でガイドし、成層燃焼による安定燃焼を実現している。なお、図に示している噴霧形態は、この低負荷低回転時の様子を示したもので、１回目に噴射された燃料噴霧１００ａが点火プラグ７００回りに滞在しており、その後、まもなく２回目の燃料噴霧１００ｂが追いついて、結果として点火プラグ７００回りには、可燃混合気が長く滞在し、従来いかなる内燃機関でも成層燃焼が困難とされている領域において安定燃焼を実現している。
【００８１】
図２４は、上記の試験に用いた、燃料噴射弁３１の駆動回路４００の配線構成を説明する図（ａ）と、駆動電流波形を説明する図（ｂ）である。
【００８２】
図（b）において、燃料噴射弁３１についてはコア２とコントロールコイル１１１とホールドコイル１１２が記載されている。制御回路４００には、バッテリーＶＢよりバッテリー電圧が供給されており、エンジンコントローラ４１からの制御信号に基づき、コントロールコイル１１１、ホールドコイル１１２への通電制御を行う。制御回路４００には、ホールドコイル１１２への通電制御を行うホールドコイルトランジスタＯＮ／ＯＦＦ回路１０４とコントロールコイル１１１への通電制御を行うコントロールコイルトランジスタＯＮ／ＯＦＦ回路１１４とがある。それぞれのトランジスタＯＮ／ＯＦＦ回路は、ホールドコイル電流検出抵抗１０３Ｒ、コントロールコイル電流検出抵抗１１３Ｒで検出された、それぞれのコイルへの電流情報を共有し、これらの情報と、エンジンコントローラ４１からの噴射信号を基準とした信号処理回路１２０の出力に応じてホールドコイル用パワートランジスタ１０２ｔ、コントロールコイル用パワートランジスタ１１２ｔに通電信号を送る。ホールドコイル用パワートランジスタ１０２ｔ、コントロールコイル用パワートランジスタ１１２ｔがオンになると、ホールドコイル１１２とコントロールコイル１１１にバッテリＶＢの電圧が印加されることになる。
【００８３】
１０１Ｒ、１１１Ｒは、それぞれホールドコイル１１２とコントロールコイル１１１の内部抵抗及び駆動回路の等価抵抗である。ホールドコイル１１２とコントロールコイル１１１は、それぞれ異なった電気特性となっている。これはホールドコイル１１２とコントロールコイル１１１がそれぞれ閉弁、開弁、開弁保持、閉弁の各段階において役割が違うからである。コントロールコイル１１１は、この実施例においては、専ら開弁初期状態で使うコイルであり、ホールドコイル１１２は開弁保持状態で使うコイルである。
【００８４】
開弁時のコイル、すなわち本実施例のコントロールコイル１１１とこのコイル１１１のパワートランジスタ１１２ｔは、以下のように構成する。まず、コントロールコイル１１１の巻き線径は、抵抗率の小さい太い巻き線とする。また、パワートランジスタ１１２ｔはバイポーラ、ＣＭＯＳまたはバイＣＭＯＳとすることにより通電時のＯＮ抵抗を低減し、コントロールコイル回路の等価内部抵抗１１１Ｒを低減する。さらに、その様な構成に基づき決定される内部抵抗１１１Ｒの抵抗値に応じて到達起磁力が最も大きい近辺の巻き数とする。
【００８５】
ホールドコイル１１２への通電開始は、噴射信号入力と同時でなくても良く、遅れてからでも十分である。ホールドコイル１１２の噴射立ち上がり時の到達電流は、噴射信号と同時に通電を開始する場合より低くすることができる。このように、ホールドコイル１１２への通電を遅らせることにより、噴射信号立ち下がり時に、すなわち、閉弁指令時の電流を低減することができ、閉弁遅れを短絡することができる。
【００８６】
本実施例では、このように特性が決定されたコントロールコイル１１１、ホールドコイル１１２には１回の噴射タイミングにおいて２回の電流通流遮断が生じる。
【００８７】
このように構成された燃料噴射装置は、次のように動作する。ＥＣＵ４１が機関の運転状態に応じて複数回噴射の指令Ｔｓｇを駆動回路４００に出力する。駆動回路４００は、第１噴射Ｔ２のために、信号処理回路１２０から回路１１４を介してコントロールコイル用トランジスタ１１２ｔとホールドコイル用トランジスタ１０２ｔをオンする。バッテリから見た時の総合電流は図（b）の下側の図の太い線で示されるている。トランジスタ１１２ｔは通電から時間ｔ２が経過した後にＯＦＦされる。トランジスタ１０２tは第１噴射期間Ｔ２の間ずっとＯＮ状態に制御される。これによって、両コイルの起磁力の総和で開弁した弁はコイル１１１の保持力で開弁状態が維持される。この間燃料は、燃料旋回素子２２を通って噴射孔から燃焼室内に噴射される。
【００８８】
時間Ｔ２が経過すると、トランジスタ１０２tへの通電も断たれるのでコイルは消磁されプランじゃ４Aがリターンスプリング１６で押し戻されて弁３０は弁座６に着座し燃料噴射孔をふさぐ。しかしながら、わずかな閉弁区間ｔ４の後、駆動回路４００は第２噴射Ｔ３のために、再び信号処理回路１２０から回路１１４を介してコントロールコイル用トランジスタ１１２ｔとホールドコイル用トランジスタ１０２ｔをオンする。バッテリから見た時の総合電流は、図（b）の下側の図（左）に太い線で示されている。トランジスタ１１２tは通電から時間ｔ３が経過した後にＯＦＦされる。トランジスタ１０２ｔは、第２噴射期間Ｔ３の間ずっとON状態に制御される。これによって、両コイルの起磁力の総和で開弁した弁はコイル１１１の保持力で開弁状態が維持される。この間、燃料は燃料旋回素子２２を通って噴射孔から燃焼室内に噴射される。
【００８９】
時間Ｔ３が経過すると、トランジスタ１１２ｔへの通電も断たれるのでコイルは消磁されプランジャ４Ａがリターンスプリング１０で押し戻されて弁３０は弁座６に着座し、燃料噴射孔を塞ぎ２回目の噴射が終了する。
【００９０】
この実施例では、燃料噴射弁は高速で駆動されるにもかかわらず、電源電圧で駆動できる。しかも開弁後はわずかな保持電流で保持するため１噴射タイミングの間に２回あるいはそれ以上燃料噴射弁を開閉動作させても電力消費は少なくてすむ。なお、バッテリＶＢが４２Ｖになれば、電圧が高くなった分駆動電流を下げたり、電流を同じにしておく場合にはコイルの巻き数を減じることができ、燃料噴射弁を小さくできる。
【００９１】
図２５は、２回噴射による効果を燃焼安定範囲で示したものである。横軸に噴射時期を、縦軸に点火時期をとった場合の燃焼安定範囲を本発明の第１実施例と比較して示している。燃費が最良に成る点火時期で、従来エンジンに比べてはるかに広くなった第１実施例の燃焼安定範囲９００に比べて、２回噴射することによって、点火プラグ回りに可燃混合気が長期にわたって滞留するため、さらに燃焼安定範囲９１０が広がっている。これによって、エンジン回転数に寄らず更に安定した燃焼を行うことができ、燃費をより向上させることができる。
【００９２】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関の点火性を良好とし燃焼安定範囲の拡大を図ると共に、燃焼の未燃ガス成分の排出量を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る内燃機関のシステム図。
【図２】本発明に係る内燃機関の断面図。
【図３】従来の噴霧を有する内燃機関の断面図。
【図４】本発明に係る噴霧と点火プラグの位置関係を示す断面図。
【図５】噴霧計測装置の一例を示す図。
【図６】燃焼安定範囲を示す図。
【図７】タンブル強さと排気の関係を示す図。
【図８】高電圧駆動燃料噴射弁の断面図。
【図９】バッテリ電圧駆動燃料噴射弁の縦断面図。
【図１０】ノズル先端面を示す拡大断面図（１）。
【図１１】燃料スワール数と噴霧角の関係を示す図。
【図１２】噴霧特性（背圧の影響）を示す図。
【図１３】小径ロングノズル型燃料噴射弁の縦断面図。
【図１４】ノズル先端面を示す拡大断面図（２）。
【図１５】噴射孔の加工工程を示す図。
【図１６】噴射孔の加工説明図。
【図１７】噴射孔プレートの他の実施例を示す図。
【図１８】噴射弁ノズルの他の実施例（１）を示す図。
【図１９】噴射弁ノズルの他の実施例（２）を示す図。
【図２０】噴射弁ノズルの他の実施例（３）を示す図。
【図２１】内燃機関の断面図（２）。
【図２２】内燃機関の断面図（３）。
【図２３】内燃機関断面図（４）。
【図２４】駆動回路の構成を示す図。
【図２５】燃焼安定範囲（２）を示す図。
【符号の説明】
１…電磁式燃料噴射弁、６…ボ−ル弁、８…燃料噴射孔、７…ノズル、Ａ１…Ｌ型切り欠き面、２２…燃料旋回素子、２５…軸方向燃料通路、２６…燃料旋回室、３０…弁体、１００…偏向噴霧の分布形状、３００…内燃機関、６９０…ピストン、６７０…タンブル。
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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