(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管に燃料噴射弁を設け、該吸気管内に燃料を噴射する吸気管噴射式エンジンにおいて，
前記燃料噴射弁の先端に形成される枠体の対向する位置に、直径の異なる大小二種類の噴孔からなり、直径の大きな噴孔を中心に同心円上に前記直径の小さな噴孔を複数個配置して構成する噴射孔を複数形成してなる多孔プレートを設け，
前記燃料噴射弁を前記吸気管に取り付けたときに、前記多孔プレートの直径の大きな噴孔は前記吸気管噴射式エンジンの吸気弁の裾野部分を指向するように傾けて形成され、前記多孔プレートの直径の小さな噴孔は、前記吸気管噴射式エンジンの吸気弁全体を指向するように傾けて形成され，
前記直径の大きな噴孔からは噴霧角度が狭く貫通力の高いリード噴霧を、前記直径の小さな噴孔からは噴霧角度が広く貫通力の低い主噴霧を噴射可能な燃料噴射弁で構成したことを特徴とする吸気管噴射式エンジン。
【請求項２】
前記燃料噴射弁は、前記吸気管に、該燃料噴射弁の噴孔が前記吸気管噴射式エンジンの吸気弁に指向するように設けたことを特徴とする請求項１に記載の吸気管噴射式エンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気管に燃料噴射弁を備え、吸気管内に燃料を噴射する吸気管噴射式エンジンに係り、特に、吸気管内壁面に燃料噴射弁から噴射した燃料が吸気管内壁面に付着する量を低減し、未燃炭化水素（ＨＣ）を低減することのできる吸気管噴射式エンジンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、吸気管に燃料噴射弁を設け、吸気管内に燃料を噴射する方式のエンジンでは、燃料噴射弁から吸気管内に噴射された燃料が、吸気管壁面に付着し液膜を形成する。この吸気管壁面に形成された液膜は、吸気管内で気化されることなく液膜の状態のまま燃焼室に入り未燃炭化水素（ＨＣ）として排出される。このため、排気管から排出される排気ガスは、未燃炭化水素（ＨＣ）を含んだものとなって大気に放出され、排気ガス状態の悪化を招いている。
また、燃料噴射弁から吸気管内に噴射された燃料は、吸気管に付着し液膜を形成することによって、燃料噴射弁から噴射された燃料の一部が燃焼室に噴射直後に供給されず、燃焼室に入るまでに時間遅れが生じるため、応答性が悪化するという問題がある。
【０００３】
そこで、従来、特開平５−２４００５６号公報に示されるように、吸気管を縦スワールが生成される様に排気管側に傾斜させて設けるとともに、燃料噴射弁の噴射方向を燃焼室の中心部位に指向させるように吸気管内に設けて、燃料が吸気管壁面に衝突しないように吸気管と燃料噴射弁の位置と形状を調節する方法が提案されている。
また、最近では、特開平１１−７２０６７号公報に示されるように、燃料噴射弁のノズルに設けた噴孔の位置を工夫して燃料噴霧を微粒化させる方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の前者の方法では、低負荷のときのように吸気管内の圧力が負圧となる運転条件において排気行程で燃料を噴射した場合には、燃焼室に燃料を供給するため、吸気弁が開いた時に、正圧の燃焼室から吸気管へ燃焼ガスが逆流する吹き返しが生じ、これによって吸気管内に燃料噴射弁から噴射された燃料が吹き飛ばされて吸気管壁面に付着し液膜を形成してしまい排気ガス状態の悪化を改善できない。
さらに、吸気行程で燃料を噴射した場合には、吸気管内に燃料噴射弁から燃料を噴射すると同時に吸気弁を開きピストンを引き下げて負圧によって吸気管内に噴射された燃料を吸入するが、その際に吸気管内に空気流動が生成され、この吸気管内に生成された空気流動によって燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が攪乱され吸気管壁面に付着し液膜を形成してしまい排気ガス状態の悪化を改善できない。
【０００５】
また、従来の後者の方法では、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧を微粒化しており、この燃料噴霧を微粒化することによって噴霧燃料は気化しやすくなるが、微粒化した噴霧燃料は軽量なため、吸気管内に生成される空気流動の影響を受けやすくなり、吸気管内に生成された空気流動によって燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧が攪乱され吸気管壁面への付着が増加する場合がある。
【０００６】
本発明は、吸気管内に空気流動が生成されても、吸気管内壁面に燃料が付着するのを防止し、ＨＣ排出量の低減を図り、要求される空燃比の燃料供給を応答よく行うことのできる吸気管噴射式エンジンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、吸気管に燃料噴射弁を設け、該吸気管内に燃料を噴射する吸気管噴射式エンジンにおいて、燃料噴射弁を、噴霧角度が広く貫通力の低い主噴霧と、噴霧角度が狭く貫通力の高いリード噴霧を噴射可能な燃料噴射弁で構成することにある。
このように構成することにより、本発明によると、噴霧角度が狭く貫通力の高いリード噴霧を、噴霧角が広く貫通力の低い主噴霧に先行するように噴射することにより壁面への燃料付着を低減でき、ＨＣ低減、応答性を向上することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明に係る吸気管噴射式エンジンの一実施の形態が示されている。
図１は、エンジンの側面を模式的に表したもので、図１において、シリンダヘッド１と、シリンダブロック２と、ピストン３とによって燃焼室４が形成されている。このピストン３は、シリンダブロック２に挿入されており、冠面が平面状に形成されている。
【０００９】
また、燃焼室４には、２つの吸気口と、２つの排気口が設けられており、この２つの吸気口には吸気管５が、２つの排気口には排気管６が、それぞれ接続されている。そして、２つの吸気口のそれぞれには、開口部を開閉する吸気弁７が、２つの排気口のそれぞれには、開口部を開閉する排気弁８が設けられている。
【００１０】
吸気管５の上流には、図示していないが、燃焼室４へ吸入する空気量を調節する絞り弁（スロットルバルブ）と、燃料噴射弁９が設けられている。この燃料噴射弁９の吸気管５への取付位置は、吸気管５内で、吸気弁７に向けて燃料を噴射できるような位置となっている。さらに、燃焼室４中心上部には、燃焼室４内に供給された燃料混合気に火花点火する点火プラグ１０が設けられている。
【００１１】
燃料噴射弁９は、図２に示す如き構成となっている。すなわち、燃料噴射弁９の先端の枠体９Ａには、多孔プレート１１が取り付けられており、この多孔プレート１１は、ガイド１２によって燃料噴射弁９の先端の枠体９Ａに固定されている。この多孔プレート１１に対向した位置に弁体１３が設けられており、この弁体１３は、上下に移動可能なように設けられている。すなわち、この弁体１３は、上下動することによってガイド１２に接離するようになっている。このような構成から、燃料は、弁体１３が上昇することによってガイド１２の間に隙間が生じ、そこから多孔プレート１１へ流入することになる。
【００１２】
この多孔プレート１１には、直径の異なる大小二種類の噴孔１１Ａ、１１Ｂが設けられている。図２では、径の大きな噴孔１１Ａを中心に同心円上に径の小さな噴孔１１Ｂが複数個配されている。そして、この直径の異なる大小二種類の噴孔１１Ａ、１１Ｂは、燃料噴射弁９を吸気管５に取りつけたときに、直径の大きな噴孔１１Ａが吸気弁７の裾野部分を、直径の小さな噴孔１１Ｂが吸気弁７全体を指向するように傾けて設けられている。
【００１３】
図２に図示の多孔プレート１１では、径の大きな噴孔１１Ａが１つ、径の小さな噴孔１１Ｂが８つ設けられているが、これは本発明における噴孔の数と位置を制限するものではなく、本発明においては、径の大きな噴孔１１Ａと径の小さな噴孔１１Ｂを設けて有れば構成上充分である。このように径の大きな噴孔１１Ａと径の小さな噴孔１１Ｂを設けることにより、燃料噴射時には径の大きな噴孔１１Ａからは直径の大きな液滴が、径の小さな噴孔１１Ｂからは直径の小さな液滴が噴射されることになる。
【００１４】
このような多孔プレート１１を先端の枠体９Ａに取り付けた燃料噴射弁９から燃料が噴射されたとき、直径の大きな液滴は直径の小さな噴霧に比べ運動量（飛散スピード）が大きく、噴霧到達距離は長くなる。したがって、多孔プレート１１を取り付けた燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧は、図３に示す如き形状となる。すなわち、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧１４は、多孔プレート１１の径の大きな噴孔１１Ａから、先行して噴射していく噴霧到達距離の長いリード噴霧１５と、多孔プレート１１の径の小さな噴孔１１Ｂから、後続にある噴霧到達距離の短い主噴霧１６とによって構成されている。このリード噴霧１５と主噴霧１６の質量割合は、略１：３（＝リード噴霧の質量：主噴霧の質量）となるように噴孔面積比が決められ、この噴孔面積比になるように各噴孔の径が決められている。
【００１５】
次に、燃料噴射弁９の動作について、図４〜図９を用いて説明する。
【００１６】
図４には、吸気弁７の開閉時期と、排気弁８の開閉時期と、燃料噴射の時期との関係が示されている。この図４においては、吸気弁７と排気弁８とが同時に開く運転状態は無く、排気ガス還流を行うことは考慮していない。この図４において燃料噴射時期は、排気行程噴射の場合、吸気上死点前９０〜６０°（クランク角）の間で噴射し、吸気行程噴射の場合、上死点後３０〜６０°（クランク角）の間で噴射する条件とした。
【００１７】
まず、排気行程における噴射、低負荷条件での動作について説明する。
図５には、排気行程の後期、上死点前２０°での側面から見た様子が示されている。また、図６には、図５を上から見た状態が示されている。
【００１８】
図５、図６において、排気弁８は、まだ開いており燃焼室４の既燃焼ガスが排気管６へ押し出されている状態になっている。また、吸気弁７も開いておらず、吸気管５内には、殆ど空気流動が生じていない状態となっている。このように吸気管５内に空気流動が生じていないため、燃料噴射弁９から噴射されたリード噴霧１５と主噴霧１６によって構成される燃料噴霧１４は、空気流動によって乱されることなく吸気管５内を吸気弁７に向かって進行していく。このとき、燃料噴霧１４を構成するリード噴霧１５は、液滴直径が大きいため主噴霧１６に先行して吸気弁７に向かって進行していく。
【００１９】
この図５、図６に図示の排気行程の後期、上死点前２０°が、アイドリング等の低負荷条件においては、燃料噴射量が少なく理論混合気である理論空燃比（Ａ／Ｆ）１４．７で燃焼させるため、絞り弁を閉じて吸入空気量が少なくなるように設定されており、低負荷条件においては、吸気管５内の圧力は燃焼室４内の圧力に比べ低くなっている。
【００２０】
図７には、吸気行程初期、上死点後１０°での側面から見た様子が示されている。
図７は、図５、図６に図示の排気行程で吸気弁７、排気弁８が共に閉じた状態から、吸気弁７が、少し開き始めた状態を示している。
図７において、吸気弁７は、少し開き始めると、吸気弁７が開いた瞬間に吸気管５内が負圧で燃焼室４内の圧力が正圧になっているため、この吸気管５内と燃焼室４内の圧力差により燃焼室４から吸気管５へ燃焼ガスが逆流する吹き返しが生じる。この燃焼室４から吸気管５への燃焼ガスの吹き返しが生じると、吸気管５内においては、燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態となる。
【００２１】
このような燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態に対し、燃料噴射弁９の先端に多孔プレート１１を取り付けていない従来のような形状の噴霧（例えば、主噴霧だけを有するような形状の噴霧）を行う燃料噴射弁を用いた場合、図８に示す如く、燃焼室４からの吹き返しによって攪乱され、多くの燃料が吸気管５内の壁面に付着して液膜１７を形成する。この液膜１７は、吸気管５内がほぼ常温に近いため、気化されないで液体のまま（液膜１７の状態）で燃焼室４に流入することになる。このように液膜１７の状態で燃焼室４に流入すると燃焼時に燃え切ることができず、未燃炭化水素（ＨＣ）として排出される他、燃料が燃焼室４に入るまでに時間遅れが生じ、最適空燃比に対する応答性が悪化する。
【００２２】
また、微粒化した燃料噴霧を用いた場合は、表面積の増加による気化速度の向上が望める一方、燃焼室４からの吹き返しの影響を受けやすくなって、吸気管５内の壁面への付着量が増加する可能性がある。また、噴霧の角度を狭くして燃料を集中させたリード噴霧１５だけを有するような噴霧を用いた場合、燃料噴霧１４は貫通力が高く気流の影響を殆ど受けることなく吸気弁７に衝突し、吸気弁７の表面に液膜を形成するが、この液膜から反発又は千切れて生成される液滴の粒径が大きく、これが燃焼室４に入ると燃え切ることが出来ず未燃炭化水素（ＨＣ）の原因となる。また、付着量が多くなるため応答性も悪くなる。
【００２３】
これに対し、図２に図示の実施の形態では、図９に示す如く、燃料噴霧１４のリード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と衝突し、燃焼室４からの吹き返しの気流の勢いを相殺することになる。このようにリード噴霧１５と相殺された燃焼室４からの吹き返しの気流は、勢いが無くなっているため、吹き返しの気流によっては吹き飛ばされ難く、従来の主噴霧だけの燃料噴霧に比べると、吸気管５内の壁面への燃料付着を減らすことができる他、燃料噴射弁９から噴射された燃料が燃焼室４内に入るまでの時間遅れが無く、応答性も良くなる。この場合、リード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と相殺するも多少吸気弁７まで到達し、吸気弁７に衝突し液膜１７を形成するが、リード噴霧１５の燃料量は、燃料噴霧１４全体からの割合としては少ないために液膜１７の厚さは薄く、反発又は千切れて生成される液滴の粒径は小さいために十分気化でき問題にはならない。
【００２４】
やがて、図９に示す如き状態から燃焼室４内をピストン３が下降すると、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に流入され、この空気と一緒にリード噴霧１５や主噴霧１６は、燃焼室４内に入り混合気を形成することができる。
【００２５】
次に、吸気行程における噴射で、低負荷条件における動作について説明する。吸気行程において吸気弁７が開き、ピストン３が下降すると、燃焼室４内には、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に吸入され、吸気管５内には強い空気流動が生成される。このように吸気行程における噴射では、排気行程における噴射と異なり、燃料噴射時期において吸気管５内に空気流動が生成されている。この吸気行程において従来のような主噴霧だけを有するような燃料噴霧を用いた場合の噴霧の様子は、図１０に示されている。この図１０に示される従来の燃料噴霧を用いた場合は、シリンダヘッド１の燃焼室４に接続されている吸気管５は緩やかな曲率を有しているため、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧は、吸気管５内に生成された空気流動によって流され吸気管５内の壁面に付着して液膜１７を形成し、ＨＣ増加、応答性悪化の要因となる。
【００２６】
図１１には、図２に図示の燃料噴射弁９による噴霧の様子が示されている。
図１１において、燃料噴射弁９から燃料噴霧１４が噴射されると、吸気弁７に指向された貫通力の高いリード噴霧１５が動くことにより周囲の空気を巻き込み、吸気管５内に初期に生成された空気流動とは別に吸気弁７に向かう噴流１８を生成する。一方、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧１４の主噴霧１６は、リード噴霧１５に比べ貫通力が弱いために空気流動に流されやすいが、リード噴霧１５によって生成された噴流１８に誘導されて吸気弁７に向かって進行し、吸気管５壁面へ付着することなく燃焼室４内に流入できる。また、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧１４のリード噴霧１５は、吸気弁７に衝突するが、リード噴霧１５の全体から占める燃料量は少ないため、吸気弁７に衝突して形成される液膜は問題にはならない。
【００２７】
図２に図示の実施の形態においては、１つのシリンダに対し吸気管５が２つ設けられているものを例に採っているが、１つのシリンダに対し吸気管５が１つのもの、または１つのシリンダに対し吸気管５が３つ以上でも同様な効果を得ることができる。例えば、１つのシリンダに対し吸気管５が１つの場合には、図１２に示す如き多孔プレート２０を設ける。また、１つのシリンダに対し吸気管５が３つの場合には、図１３に示す如き多孔プレート３０を設ける。この図１３に示す如き多孔プレート３０を複数の吸気管５に適用する場合、各噴孔はそれぞれの対応した吸気弁７に指向するように設ける。作用については、図２に図示の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
次に、本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第２の実施の形態について説明する。吸気管噴射式エンジンの構成は、図２に図示の実施の形態と同様である。
図１４には、本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第２の実施の形態が示されている。
図１４において、燃料噴射弁９の先端の枠体９Ａには、多孔プレート４０が取り付けられており、この多孔プレート４０は、ガイド１２によって燃料噴射弁９の先端の枠体９Ａに固定されている。この多孔プレート４０に対向した位置に弁体１３が設けられており、この弁体１３は、上下に移動可能なように設けられいる。すなわち、この弁体１３は、上下動することによってガイド１２に接離するようになっている。このような構成から、燃料は、弁体１３が上昇することによってガイド１２の間に隙間が生じ、そこから多孔プレート４０へ流入することになる。
【００２９】
この多孔プレート４０には、直径の異なる大小二種類の噴孔４０Ａ、４０Ｂが設けられている。図１４では、噴孔の間隔を短くして噴孔が集中するように配置した径の大きな噴孔４０Ａを中心に同心円上に径の小さな噴孔４０Ｂが複数個配されている。
【００３０】
この多孔プレート４０には、直径の異なる大小二種類の噴孔４０Ａ、４０Ｂが設けられている。図１４では、径の大きな噴孔４０Ａを中心に同心円上に噴孔の間隔を長くして噴孔が分散するように配置した径の小さな噴孔４０Ｂを有することを特徴としている。そして、この直径の異なる大小二種類の噴孔４０Ａ、４０Ｂは、燃料噴射弁９を吸気管５に取りつけたときに、集中させて設けた直径の大きな噴孔４０Ａが吸気弁７の裾野の部分を指向させ、分散させて設けた直径の小さな噴孔４０Ｂが吸気弁７全体を指向するように傾けて設けられている。
【００３１】
このような多孔プレート４０を先端の枠体９Ａに取り付けた燃料噴射弁９から燃料が噴射されたとき、集中させて設けた噴孔４０Ａから噴射された直径の大きな液滴は、分散させて設けた噴孔４０Ｂから噴射された直径の小さな噴霧に比べ運動量（飛散スピード）が大きく、噴霧到達距離は長くなる。したがって、多孔プレート４０を取り付けた燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧は、図１５に示す如き形状となる。すなわち、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧１４は、多孔プレート４０の径の大きな噴孔４０Ａから、先行して噴射していく噴霧到達距離の長いリード噴霧１５と、多孔プレート４０の径の小さな噴孔４０Ｂから、後続にある噴霧到達距離の短い主噴霧１６とによって構成されている。このリード噴霧１５と主噴霧１６の質量割合は、略１：３（＝リード噴霧の質量：主噴霧の質量）となるように噴孔面積比が決められ、この噴孔面積比になるように各噴孔の径が決められている。
【００３２】
次に、燃料噴射弁９の動作について、図１６〜図１８を用いて説明する。
図１６には、排気行程の後期、上死点前２０°での側面から見た様子が示されている。
【００３３】
図１６において、排気弁８は、まだ開いており燃焼室４の既燃焼ガスが排気管６へ押し出されている状態になっている。また、吸気弁７も開いておらず、吸気管５内には、殆ど空気流動が生じていない状態となっている。このように吸気管５内に空気流動が生じていないため、燃料噴射弁９から噴射されたリード噴霧１５と主噴霧１６によって構成される燃料噴霧１４は、空気流動によって乱されることなく吸気管５内を吸気弁７に向かって進行していく。このとき、燃料噴霧１４を構成するリード噴霧１５は、液滴直径が大きいため主噴霧１６に先行して吸気弁７に向かって進行していく。
【００３４】
この図１６に図示の排気行程の後期、上死点前２０°が、アイドリング等の低負荷条件においては、全体の燃料噴射量が少なく理論混合気である理論空燃比（Ａ／Ｆ）１４．７で燃焼させるため、絞り弁を閉じて吸入空気量が少なくなるように設定されており、低負荷条件においては、吸気管５内の圧力は燃焼室４内の圧力に比べ低くなっている。
【００３５】
図１７には、吸気行程初期、上死点後１０°での側面から見た様子が示されている。
図１７は、図１６に図示の排気行程で吸気弁７、排気弁８が共に閉じた状態から、吸気弁７が、少し開き始めた状態を示している。
図１７において、吸気弁７は、少し開き始めると、吸気弁７が開いた瞬間に吸気管５内が負圧で燃焼室４内の圧力が正圧になっているため、この吸気管５内と燃焼室４内の圧力差により燃焼室４から吸気管５へ燃焼ガスが逆流する吹き返しが生じる。この燃焼室４から吸気管５への燃焼ガスの吹き返しが生じると、吸気管５内においては、燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態となる。
【００３６】
このような燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態に対し、燃料噴射弁９の先端に多孔プレート４０を取り付けていない従来のような形状の噴霧（例えば、主噴霧だけを有するような形状の噴霧）を行う燃料噴射弁を用いた場合、図８に示如く、燃焼室４からの吹き返しによって攪乱され、多くの燃料が吸気管５内の壁面に付着して液膜１７を形成する。この液膜１７は、吸気管５内がほぼ常温に近いため、気化されないで液体のまま（液膜１７の状態）で燃焼室４に流入することになる。このように液膜１７の状態で燃焼室４に流入すると燃焼時に燃え切ることができず、未燃炭化水素（ＨＣ）として排出される他、燃料が燃焼室４に入るまでに時間遅れが生じ、最適空燃比に対する応答性が悪化する。
【００３７】
また、微粒化した燃料噴霧を用いた場合は、表面積の増加による気化速度の向上が望める一方、燃焼室４からの吹き返しの影響を受けやすくなって、吸気管５内の壁面への付着量が増加する可能性がある。また、噴霧の角度を狭くして燃料を集中させたリード噴霧１５だけを有するような噴霧を用いた場合、燃料噴霧１４は貫通力が高く気流の影響を殆ど受けることなく吸気弁７に衝突し、吸気弁７の表面に液膜を形成するが、この液膜から反発又は千切れて生成される液滴の粒径が大きく、これが燃焼室４に入ると燃え切ることが出来ず未燃炭化水素（ＨＣ）の原因となる。また、付着量が多くなるため応答性も悪くなる。
【００３８】
これに対し、図１４に図示の実施の形態では、図１８に示す如く、燃料噴霧１４のリード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と衝突し、燃焼室４からの吹き返しの気流の勢いを相殺することになる。このようにリード噴霧１５と相殺された燃焼室４からの吹き返しの気流は、勢いが無くなっているため、吹き返しの気流によっては吹き飛ばされ難く、従来の主噴霧だけの燃料噴霧に比べると、吸気管５内の壁面への燃料付着を減らすことができる他、燃料噴射弁９から噴射された燃料が燃焼室４内に入るまでの時間遅れが無く、応答性も良くなる。この場合、リード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と相殺するも多少吸気弁７まで到達し、吸気弁７に衝突し液膜１７を形成するが、リード噴霧１５の燃料量は、燃料噴霧１４全体からの割合としては少ないために液膜１７の厚さは薄く、反発又は千切れて生成される液滴の粒径は小さいために十分気化でき問題にはならない。
【００３９】
やがて、図１８に示す如き状態から燃焼室４内をピストン３が下降すると、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に流入され、この空気と一緒にリード噴霧１５や主噴霧１６は、燃焼室４内に入り混合気を形成することができる。
【００４０】
次に、吸気行程における噴射で、低負荷条件における動作について説明する。
吸気行程において吸気弁７が開き、ピストン３が下降すると、燃焼室４内には、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に吸入され、吸気管５内には強い空気流動が生成される。このように吸気行程における噴射では、排気行程における噴射と異なり、燃料噴射時期において吸気管５内に空気流動が生成されている。
【００４１】
このように燃料噴射弁９から燃料噴霧１４が噴射されると、図１１に示す如く、吸気弁７に指向された貫通力の高いリード噴霧１５が動くことにより周囲の空気を巻き込み、吸気管５内に初期に生成された空気流動とは別に吸気弁７に向かう噴流１８を生成する。一方、燃料噴射弁９から噴射された燃料噴霧１４の主噴霧１６は、リード噴霧１５に比べ貫通力が弱いために空気流動に流されやすいが、リード噴霧１５によって生成された噴流１８に誘導されて吸気弁７に向かって進行し、吸気管５壁面へ付着することなく燃焼室４内に流入できる。
【００４２】
次に、本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第３の実施の形態について説明する。
図１９には、本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第３の実施の形態が示されている。
図１９は、エンジンの側面を模式的に表したもので、図１に図示の吸気管噴射式エンジンと異なる点は、吸気弁７に向けて燃料が噴射可能な位置に９０、９５の二本の燃料噴射弁を設けている点で、他は、図１に図示の吸気管噴射式エンジンと異なる点はない。
【００４３】
燃料噴射弁９０の先端の枠体には、図２０に示される多孔プレート６０が取り付けられており、燃料噴射弁９５の先端の枠体には、図２１に示される多孔プレート７０が取り付けられている。この多孔プレート６０は噴射された燃料が集中して噴霧角度の狭い噴霧が生成されるように噴孔の間隔が狭く設けられている。また、吸気管５に取りつけられたときに噴孔が吸気弁７の裾野の部分を指向するように設けられている。多孔プレート７０は噴射された燃料が干渉せず噴霧角度の広い噴霧が生成されるように噴孔の間隔が広く設けられている。また、吸気管５に取りつけられたときに噴孔が吸気弁７全体を指向するように設けられている。
【００４４】
このような多孔プレート６０を先端の枠体に取り付けた燃料噴射弁９０から噴射された燃料噴霧は、集中させて設けた噴孔から噴射された直径の大きな液滴となり、運動量（飛散スピード）が大きく、噴霧到達距離は長くなる。一方、多孔プレート７０を先端の枠体に取り付けた燃料噴射弁９５から噴射された燃料噴霧は、分散させて設けた噴孔から噴射された直径の小さな液滴となり、運動量が分散しているため減衰しやすく噴霧到達距離は短くなる。したがって、燃料噴射弁９０、９５を同時に噴射すると、燃料噴射弁９０からは、噴霧到達距離の長いリード噴霧１５が噴射され、燃料噴射弁９５からは、噴霧到達距離の短い主噴霧１６が噴射され、このリード噴霧１５と主噴霧１６とによって燃料噴霧１４が形成されて吸気管５内を進行する。このリード噴霧１５と主噴霧１６の質量割合は、略１：３（＝リード噴霧の質量：主噴霧の質量）となるように多孔プレート６０の噴孔と多孔プレート７０の噴孔との噴孔面積比が決められ、この噴孔面積比になるように多孔プレート６０の噴孔と多孔プレート７０の噴孔の各噴孔の径が決められている。
【００４５】
次に、燃料噴射弁９０、９５の動作について、図２２〜図２５を用いて説明する。
この燃料噴射弁９０、９５の動作において、吸気弁７の開閉、排気弁８の開閉及び燃料噴射の時期は、図２に図示の実施の形態と同様であるが、燃料噴射弁９０、９５の噴射時期は、同時でなくても良く、例えば、先に燃料噴射弁９０によってリード噴霧１５を噴射し、若干の時間をおいて燃料噴射弁９５によって主噴霧１５を噴射する方法もある。
【００４６】
図２２には、排気行程の後期、上死点前２０°での側面から見た様子が示されている。
【００４７】
図２２において、排気弁８は、まだ開いており燃焼室４の既燃焼ガスが排気管６へ押し出されている状態になっている。また、吸気弁７も開いておらず、吸気管５内には、殆ど空気流動が生じていない状態となっている。このように吸気管５内に空気流動が生じていないため、燃料噴射弁９０から噴射されたリード噴霧１５と燃料噴射弁９５から噴射された主噴霧１６によって構成される燃料噴霧１４は、空気流動によって乱されることなく吸気管５内を吸気弁７に向かって進行していく。このとき、燃料噴霧１４を構成するリード噴霧１５と主噴霧１６は途中で交差するが、リード噴霧１５は、液滴直径が大きいため主噴霧１６に先行して吸気弁７に向かって進行していく。
【００４８】
この図２２に図示の排気行程の後期、上死点前２０°が、アイドリング等の低負荷条件においては、全体の燃料噴射量が少なく理論混合気である理論空燃比（Ａ／Ｆ）１４．７で燃焼させるため、絞り弁を閉じて吸入空気量が少なくなるように設定されており、低負荷条件においては、吸気管５内の圧力は燃焼室４内の圧力に比べ低くなっている。
【００４９】
図２３には、吸気行程初期、上死点後１０°での側面から見た様子が示されている。
図２３は、図２２に図示の排気行程で吸気弁７、排気弁８が共に閉じた状態から、吸気弁７が、少し開き始めた状態を示している。
図２３において、吸気弁７は、少し開き始めると、吸気弁７が開いた瞬間に吸気管５内が負圧で燃焼室４内の圧力が正圧になっているため、この吸気管５内と燃焼室４内の圧力差により燃焼室４から吸気管５へ燃焼ガスが逆流する吹き返しが生じる。この燃焼室４から吸気管５への燃焼ガスの吹き返しが生じると、吸気管５内においては、燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態となる。
【００５０】
このような燃料噴霧１４のリード噴霧１５が主噴霧１６に先行して吹き返しにより生じた燃焼ガスの気流と衝突する状態に対し、燃料噴射弁９０の先端に多孔プレート６０を、燃料噴射弁９５の先端に多孔プレート７０をそれぞれ取り付けていない従来のような形状の噴霧（例えば、主噴霧だけを有するような形状の噴霧）を行う燃料噴射弁を２本用いた場合、図８に示す如く、燃焼室４からの吹き返しによって攪乱され、多くの燃料が吸気管５内の壁面に付着して液膜１７を形成する。この液膜１７は、吸気管５内がほぼ常温に近いため、気化されないで液体のまま（液膜１７の状態）で燃焼室４に流入することになる。このように液膜１７の状態で燃焼室４に流入すると燃焼時に燃え切ることができず、未燃炭化水素（ＨＣ）として排出される他、燃料が燃焼室４に入るまでに時間遅れが生じ、最適空燃比に対する応答性が悪化する。
【００５１】
また、微粒化した燃料噴霧を用いた場合は、表面積の増加による気化速度の向上が望める一方、燃焼室４からの吹き返しの影響を受けやすくなって、吸気管５内の壁面への付着量が増加する可能性がある。また、噴霧の角度を狭くして燃料を集中させたリード噴霧１５だけを有するような噴霧を用いた場合、燃料噴霧１４は貫通力が高く気流の影響を殆ど受けることなく吸気弁７に衝突し、吸気弁７の表面に液膜を形成するが、この液膜から反発又は千切れて生成される液滴の粒径が大きく、これが燃焼室４に入ると燃え切ることが出来ず未燃炭化水素（ＨＣ）の原因となる。また、付着量が多くなるため応答性も悪くなる。
【００５２】
これに対し、図１９に図示の実施の形態では、図２４に示す如く、燃料噴霧１４のリード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と衝突し、燃焼室４からの吹き返しの気流の勢いを相殺することになる。このようにリード噴霧１５と相殺された燃焼室４からの吹き返しの気流は、勢いが無くなっているため、吹き返しの気流によっては吹き飛ばされ難く、従来の主噴霧だけの燃料噴霧に比べると、吸気管５内の壁面への燃料付着を減らすことができる他、燃料噴射弁９０、９５から噴射された燃料が燃焼室４内に入るまでの時間遅れが無く、応答性も良くなる。この場合、リード噴霧１５は、燃焼室４からの吹き返しの気流と相殺するも多少吸気弁７まで到達し、吸気弁７に衝突し液膜１７を形成するが、リード噴霧１５の燃料量は、燃料噴霧１４全体からの割合としては少ないために液膜１７の厚さは薄く、反発又は千切れて生成される液滴の粒径は小さいために十分気化でき問題にはならない。
【００５３】
やがて、図２４に示す如き状態から燃焼室４内をピストン３が下降すると、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に流入され、この空気と一緒にリード噴霧１５や主噴霧１６は、燃焼室４内に入り混合気を形成することができる。
【００５４】
次に、吸気行程における噴射で、低負荷条件における動作について説明する。
吸気行程において吸気弁７が開き、ピストン３が下降すると、燃焼室４内には、吸気管５内から吸気弁７の開口部から空気が燃焼室４内に吸入され、吸気管５内には強い空気流動が生成される。このように吸気行程における噴射では、排気行程における噴射と異なり、燃料噴射時期において吸気管５内に空気流動が生成されている。
【００５５】
このように燃料噴射弁９０から噴射されたリード噴霧１５と燃料噴射弁９５から噴射された主噴霧１６によって構成される燃料噴霧１４が吸気管５内に噴射されると、図２５に示す如く、吸気弁７に指向された貫通力の高いリード噴霧１５が動くことにより周囲の空気を巻き込み、吸気管５内に初期に生成された空気流動とは別に吸気弁７に向かう噴流１８を生成する。一方、燃料噴射弁９５から噴射された燃料噴霧１４の主噴霧１６は、燃料噴射弁９０から噴射されたリード噴霧１５に比べ貫通力が弱いために空気流動に流されやすいが、燃料噴射弁９０から噴射されたリード噴霧１５によって生成された噴流１８に誘導されて吸気弁７に向かって進行し、吸気管５壁面へ付着することなく燃焼室４内に流入できる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、噴霧角度が狭く貫通力の高いリード噴霧を、噴霧角が広く貫通力の低い主噴霧に先行するように噴射することにより壁面への燃料付着を低減でき、ＨＣ低減、応答性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第１の実施の形態を示すエンジンの構成図である。
【図２】図１に図示の燃料噴射弁に取り付ける多孔プレートの燃料噴射弁への取付状態を示す図である。
【図３】図１に図示の燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の状態を示す図である。
【図４】図１に図示の実施の形態における燃料噴射弁の動作で、吸気弁の開閉時期と排気弁の開閉時期と燃料噴射の時期との関係を示す図である。
【図５】排気行程における噴射、低負荷条件での動作における排気行程の後期、上死点前２０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図６】図５に図示の噴射状態を上から見た状態を示す図である。
【図７】吸気行程初期、上死点後１０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図８】燃焼室からの吹き返しによって燃料噴射が攪乱され、燃料が吸気管内の壁面に付着して液膜を形成した状態を示す図である。
【図９】燃料噴霧のリード噴霧が燃焼室からの吹き返しの気流と相殺されている状態を示す図である。
【図１０】吸気行程において主噴霧だけを有するような燃料噴霧を用いた場合の噴霧の様子を示す図である。
【図１１】図２に図示の燃料噴射弁による噴霧の状態を示す図である。
【図１２】図１に図示の燃料噴射弁に取り付ける別な噴孔の配置の多孔プレートを示す図である。
【図１３】図１に図示の燃料噴射弁に取り付けるさらに別な噴孔の配置の多孔プレートを示す図である。
【図１４】本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第２の実施の形態の多孔プレートを示す図である。
【図１５】図１４に図示の多孔プレートを取り付けた燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の噴霧形状を示す図である。
【図１６】排気行程における噴射、低負荷条件での動作における排気行程の後期、上死点前２０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図１７】吸気行程初期、上死点後１０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図１８】燃焼室からの吹き返しによって燃料噴射が攪乱され、燃料が吸気管内の壁面に付着して液膜を形成した状態を示す図である。
【図１９】本発明に係る吸気管噴射式エンジンの第３の実施の形態を示すエンジンの構成図である。
【図２０】図１９に図示の一方の燃料噴射弁の先端に取り付ける多孔プレートを示す図である。
【図２１】図１９に図示の他方の燃料噴射弁の先端に取り付ける多孔プレートを示す図である。
【図２２】排気行程における噴射、低負荷条件での動作における排気行程の後期、上死点前２０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図２３】吸気行程初期、上死点後１０°でのエンジンを側面から見たときの噴射状態を示す図である。
【図２４】燃料噴霧のリード噴霧が燃焼室からの吹き返しの気流と相殺されている状態を示す図である。
【図２５】図１９に図示の燃料噴射弁による噴霧の状態を示す図である。
【符号の説明】
４……………燃焼室
５……………吸気管
７……………吸気弁
８……………排気弁
９……………燃料噴射弁
１１…………多孔プレート
１４…………燃料噴霧
１５…………リード噴霧
１６…………主噴霧
１７…………液膜
１８…………噴流
３０…………多孔プレート
６０…………多孔プレート
７０…………多孔プレート
【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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