(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射弁先端に燃焼室に露出する先端部材と、燃料噴射弁の針弁と接触して燃料のシール構造を成す燃料噴射弁本体との間に弾性体を介在させて、エンジンシリンダの筒内圧による前記弾性体の変形により前記先端部材を燃料噴射弁軸中心線に垂直なる方向の平面から所定方向に偏って傾くように構成したことを特徴とする筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項２】
前記弾性体は、先端部材が燃料噴射弁吐出部近傍のガス流動の方向に傾くように変形することを特徴とする請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項３】
前記弾性体は、耐圧を大気圧近傍の値としたことを特徴とする請求項１または２記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項４】
前記弾性体は、耐圧を圧縮行程中の所定筒内圧としたことを特徴とする請求項１または２記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項５】
前記弾性体は、複数の特定部分が相対的に異なる弾性率であることを特徴とする請求項１ないし４記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【請求項６】
前記弾性体は、各部分の弾性率が一様であり、かつ、先端部材を傾ける方向と反対方向の部位において弾性体の変形を阻止するストッパを形成したことを特徴とする請求項１ないし４記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁としては、例えば、特開平８−３５４２９号公報に示すようなものがあり、この従来例は、図１０，図１１に示すように、燃焼室内のガス流動に適するように燃料の噴射方向を燃料噴射弁の中心軸方向からずれた偏向方向に行うように形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁にあっては、偏向方向が燃料噴射弁の構造上固定された角度および方向であるため、機関回転数や負荷状態によって変化する燃焼室内の流動に合わせて噴射方向を変えることができないため、成層燃焼と均質燃焼との両立を図る上で、燃料噴射方向を変えることによってそれらを達成するための自由度が得られないという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記従来技術の問題点に着目してなされたもので、燃料噴射弁先端に燃焼室に露出する先端部材と、燃料噴射弁の針弁と接触して燃料のシール構造を成す燃料噴射弁本体部材との間に弾性体を介在させて、エンジンシリンダの筒内圧による前記弾性体の変形により、前記先端部材を燃料噴射弁軸中心線に垂直なる方向の平面から所定方向に偏って傾くように構成することにより、点火プラグ近傍での燃料の成層化による燃焼安定性の確保、および燃料の壁面付着抑制によるスモークの低減を図るとともに、出力，燃費性能の確保，向上を図ることができる筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、燃料噴射弁先端に燃焼室に露出する先端部材と、燃料噴射弁の針弁と接触して燃料のシール構造を成す燃料噴射弁本体との間に弾性体を介在させて、エンジンシリンダの筒内圧による前記弾性体の変形により前記先端部材を燃料噴射弁軸中心線に垂直なる方向の平面から所定方向に偏って傾くように構成したことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、前記弾性体は、先端部材が燃料噴射弁吐出部近傍のガス流動の方向に傾くように変形することを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載の発明では、請求項１または２記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、前記弾性体は、耐圧を大気圧近傍の値としたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載の発明では、請求項１または２記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、前記弾性体は、耐圧を圧縮行程中の所定筒内圧としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載の発明では、請求項１ないし４記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、前記弾性体は、複数の特定部分が相対的に異なる弾性率であることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載の発明では、請求項１ないし４記載の筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、前記弾性体は、各部分の弾性率が一様であり、かつ、先端部材を傾ける方向と反対方向の部位において弾性体の変形を阻止するストッパを形成したことを特徴とする。
【００１１】
【作用】
請求項１記載の発明では、筒内圧により周方向に弾性率が異なる弾性体を所定方向に傾くようにしてあるため、圧縮行程中に先端部材が傾き燃料を適切な方向に偏向して噴射でき、点火プラグにより多くの燃料を供給することができる。特に筒内ガス流動が比較的弱く燃料輸送効果が小さい低回転低負荷運転時においても、燃焼安定性を確保することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、燃料噴射弁吐出部近傍のガス流動方向に先端部材が傾く構成としているため、筒内ガス流動による燃料輸送効果により点火プラグ近傍での燃料成層化を図ることができる。
【００１３】
請求項３記載の発明では、ピストン下死点付近の、筒内圧がほぼ大気圧となるレベルに弾性体の耐圧を合わせることによって、吸気行程噴射と圧縮行程噴射とで噴射方向を変えることができるため、吸気行程噴射では燃焼室内に全体的に燃料を噴射して均質的に混合し、かつ、燃焼室壁への燃料付着を低減してスモークの発生を抑制でき、また圧縮行程噴射では点火プラグ方向に偏向して燃料を噴射できるため、点火プラグ近傍での燃料の成層化が図れ、燃焼安定性を確保することができる。
【００１４】
請求項４記載の発明では、運転条件により圧縮行程中に燃料の噴射方向を変えるために、弾性体の耐圧を圧縮行程中の所定筒内圧に合わせて設定し、例えば中高速回転部分負荷運転の場合では筒内圧が低い進角側に燃料噴射時期を設定して燃焼室全体に燃料を噴射し、低回転負荷運転の場合では筒内圧が高い遅角側に燃料噴射時期を設定して点火プラグ方向に燃料を偏向して噴射することができる。
【００１５】
請求項５記載の発明では、弾性体を噴口の周囲において弾性率の異なる弾性体を組み合わせた構成として、筒内圧が高まった際に点火プラグ方向に先端部材が傾く構成としているため、比較的簡便に形成することができる。
【００１６】
請求項６記載の発明では、弾性体を均一の弾性率とし、かつ、先端部材を傾ける方向と反対方向の部位において先端部材の傾きを抑制するストッパを形成したため、主に弾性体の組み付け誤差が無く簡便に形成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１〜図５はこの発明の実施の形態１を示す図である。
【００１８】
筒内直接噴射式内燃機関においては、機関回転数や負荷の運転条件の違いにより、同じクランク角に燃料１５を噴射しても点火プラグ９への燃料供給状態が異なり、運転条件により燃料供給状態を変えることが望ましい。
【００１９】
吸気ポート１１から流入される吸気は筒内で順タンブル流２２を形成し、燃焼室２０に所定取り付け角で取り付けられる燃料噴射弁１から燃焼室２０内に噴射される燃料１５は前記順タンブル流２２に乗り、混合される。
【００２０】
前記燃料噴射弁１には大気圧程度の耐圧とした弾性体３が組み付けられており、均質運転（主に燃料吸気行程噴射）をする場合は燃料噴射弁軸中心線７方向に燃料１５を噴射して燃焼室内全体に燃料１５を供給し、成層運転（燃料圧縮行程噴射）をする場合は、筒内圧により押されて前記弾性体３が変形して先端部材４が点火プラグ９方向に傾き燃料１５を点火プラグ９方向に偏向して噴射することによって、比較的濃い混合気を点火プラグ９の周囲に形成することができる。
【００２１】
なお、図１において、１０はシリンダヘッド、１２は排気ポート、１３は吸気バルブ、１４は排気バルブ、１６はピストン、１７はピストン冠面、１８はキャビティであり、図２において、２は本体部材、５は針弁、６は噴口、８はケーシング、２５はスワーラ、２６はスワーラ溝である。
【００２２】
図４、図５において、前述したように燃料噴射弁１には大気圧程度の耐圧とした弾性体３が組み付けられており、均質運転（燃料吸気行程噴射）をする場合は燃料噴射弁軸中心線７方向に燃料１５を噴射して燃焼室２０内全体に燃料１５を供給し、順タンブル流２２による燃料拡散効果にもより均質な混合気を形成すると同時に、燃焼室壁面２１への燃料付着を低減してスモークの発生を抑制する。
【００２３】
また、成層運転（燃料圧縮行程噴射）をする場合は、筒内圧により押されて前記弾性体３が変形して先端部材４が点火プラグ９方向に傾き燃料１５が点火プラグ９方向に偏向して噴射され、順タンブル流２２による燃料輸送効果にもより点火プラグ９のまわりに濃混合気を形成して、燃料噴霧内の空燃比ばらつきや燃料のサイクルばらつきの影響による着火性の悪化を抑制し、燃焼安定性を確保することができる。
【００２４】
本実施の形態に、順タンブル流動場において均質運転と成層運転とで燃料噴射方向を変えて燃焼安定性の確保とスモーク発生の抑制を行うことができる。
【００２５】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。
【００２６】
前記実施の形態１の変形である本実施の形態では、実施の形態１で述べた弾性体３の耐圧を圧縮行程中の所定筒内圧程度に設定しており、成層運転においても中高回転部分負荷等の場合は充填効率も高く筒内ガス流動も比較的強いために順タンブル流２２による燃料輸送効果も高く、そのため比較的進角側で燃料１５を噴射しても着火でき、かつ、スモークの発生も抑制できる。
【００２７】
しかし、アイドル等の低回転低負荷の場合は充填効率も比較的低く筒内ガス流動も弱いため順タンブル流２２による燃料輸送効果も低く、また、燃料噴射量自体も少ないので点火プラグ９近傍での燃料成層化が比較的できにくい状況であるため、進角側での噴射ができにくい。
【００２８】
従って、点火プラグ９へ燃料１５を供給するには噴射時期は遅角側となり、つまり筒内圧が高い状況での噴射を行うことになり、弾性体３の耐圧を圧縮行程中の所定筒内圧程度に設定することによって燃料１５を偏向させて点火プラグ９に向けることにより、燃料１５の成層化が図れ、かつ、ピストン冠面１７への燃料付着低減によるスモークの発生を抑制することができる。
【００２９】
（実施の形態３）
次に、実施の形態３について説明する。
【００３０】
図６、図７に示す実施の形態３では、弾性体３の弾性率を均一とし、かつ先端部材４を傾ける方向と反対方向の部位において弾性体３の変形を阻止するストッパ２４を形成することにより、前記実施の形態と同様の効果に加えて、弾性体３の形成を簡便にして、かつ、組み付け誤差をなくし、燃料偏向方向のばらつきを抑制することができる。
【００３１】
（実施の形態４）
次に、実施の形態４について説明する。
【００３２】
図８、図９に示す実施の形態４では、スワール流動場での形態を示しており、先端部材４が燃料噴射弁１からスワール流２３の下流側に傾くように構成されており、ピストン１６に形成されるキャビティ１８のキャビティ側壁１９に向かって燃料１５を噴射することにより、燃料１５がキャビティ１８で集められて点火プラグ９近傍で成層化が図れるという効果を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、筒内直接噴射式内燃機関の燃料噴射弁において、先端部材と燃料噴射弁本体部材との間に弾性体を介在させて、所定運転条件において筒内圧により先端部材を所定方向に偏って傾くようにすることによって、点火プラグ近傍での燃料の成層化による燃焼安定性の確保、および燃料の壁面付着抑制によるスモークの低減ができるとともに、均質運転時にはシリンダ内に燃料噴射を偏らせることなく均一化して供給できることにより、出力，燃費性能が確保，向上されるという両立効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる筒内直接噴射式内燃機関の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１の噴霧偏向作動図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図４】実施の形態１の通常噴射時における作動概要を示す図である。
【図５】実施の形態１の偏向噴射時における作動概要を示す図である。
【図６】実施の形態３の噴霧偏向作動図である。
【図７】図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図８】実施の形態４の通常噴射時における作動概要を示す図である。
【図９】実施の形態４の偏向噴射時における作動概要を示す図である。
【図１０】従来例を示す側面図である。
【図１１】従来例を示す平面図である。
【符号の説明】
１  燃料噴射弁
２  本体部材
３  弾性体
４  先端部材
５  針弁
６  噴口
７  燃料噴射弁軸中心線
８  ケーシング
９  点火プラグ
１０  シリンダヘッド
１１  吸気ポート
１２  排気ポート
１３  吸気バルブ
１４  排気バルブ
１５  燃料
１６  ピストン
１７  ピストン冠面
１８  キャビティ
１９  キャビティ側壁
２０  燃焼室
２１  燃焼室壁面
２２  順タンブル流
２３  スワール流
２４  ストッパ
２５  スワーラ
２６  スワーラ溝
【図１】
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【図２】
0003804315.tif 000003
【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】
0003804315.tif 000008
【図８】
0003804315.tif 000009
【図９】
0003804315.tif 000010
【図１０】
0003804315.tif 000011
【図１１】
0003804315.tif 000012