JP2003214296A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
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- JP2003214296A JP2003214296A JP2003028779A JP2003028779A JP2003214296A JP 2003214296 A JP2003214296 A JP 2003214296A JP 2003028779 A JP2003028779 A JP 2003028779A JP 2003028779 A JP2003028779 A JP 2003028779A JP 2003214296 A JP2003214296 A JP 2003214296A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】一つの燃料噴射弁により成層燃焼モード、均質
燃焼モードのそれぞれの合った燃料噴霧形態を作り出
し、燃費向上，出力向上を図り、広範囲の回転域で安定
したエンジン性能が得られる筒内噴射式の燃料噴射弁を
提供する。 【解決手段】弁体１３の周囲を通過する燃料に弁座部７
の上流で旋回力を与える燃料旋回手段１５と、旋回燃料
を噴射するノズル１６とを備える。ノズル１６の噴射口
１７から噴射される燃料噴霧４７は、燃料噴射弁本体軸
線Ｃを基準にして一方向に偏向し、偏向する側の噴霧到
達距離Ｌ1が大きく、偏向する側と反対側の噴霧到達距
離Ｌ2が小さくなる噴霧形状に設定されている。
燃焼モードのそれぞれの合った燃料噴霧形態を作り出
し、燃費向上，出力向上を図り、広範囲の回転域で安定
したエンジン性能が得られる筒内噴射式の燃料噴射弁を
提供する。 【解決手段】弁体１３の周囲を通過する燃料に弁座部７
の上流で旋回力を与える燃料旋回手段１５と、旋回燃料
を噴射するノズル１６とを備える。ノズル１６の噴射口
１７から噴射される燃料噴霧４７は、燃料噴射弁本体軸
線Ｃを基準にして一方向に偏向し、偏向する側の噴霧到
達距離Ｌ1が大きく、偏向する側と反対側の噴霧到達距
離Ｌ2が小さくなる噴霧形状に設定されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はエンジンの気筒内に
直接ガソリンを噴射する筒内噴射式エンジン用の燃料噴
射弁（インジェクタ）に関する。
直接ガソリンを噴射する筒内噴射式エンジン用の燃料噴
射弁（インジェクタ）に関する。
【０００２】
【従来の技術】高出力、低燃費、低公害という社会的要
求を満たすガソリンエンジンとして、筒内噴射式の燃料
噴射弁を用いたもの（筒内噴射式ガソリンエンジン）が
注目されている。発想自体はかなり以前からあったが、
燃焼室に直接燃料を噴射するため、実施化するためには
従前は高圧噴射技術，耐圧性，耐熱性等のクリアすべき
課題が残されていたが、現代における制御技術や生産技
術のめざましい進歩によって、量産が可能な技術水準と
なり、自動車メーカ各社が市販または開発試作段階にあ
る。
求を満たすガソリンエンジンとして、筒内噴射式の燃料
噴射弁を用いたもの（筒内噴射式ガソリンエンジン）が
注目されている。発想自体はかなり以前からあったが、
燃焼室に直接燃料を噴射するため、実施化するためには
従前は高圧噴射技術，耐圧性，耐熱性等のクリアすべき
課題が残されていたが、現代における制御技術や生産技
術のめざましい進歩によって、量産が可能な技術水準と
なり、自動車メーカ各社が市販または開発試作段階にあ
る。
【０００３】筒内噴射式の燃料噴射弁は、噴射弁本体を
エンジンに取付けた状態において燃焼室（気筒内）に直
接臨む燃料噴射口を有するノズル、燃料通路の開閉を行
なう弁体、弁体を開弁（吸引）させるための電磁コイ
ル、閉弁させるためのスプリング、磁気回路を形成する
ヨーク、コア等からなる。また、弁座上流で燃料に旋回
力を与えるスワラー（燃料旋回手段）、動的噴射量の調
整を行なうスプリングアジャスタ等を備えている。
エンジンに取付けた状態において燃焼室（気筒内）に直
接臨む燃料噴射口を有するノズル、燃料通路の開閉を行
なう弁体、弁体を開弁（吸引）させるための電磁コイ
ル、閉弁させるためのスプリング、磁気回路を形成する
ヨーク、コア等からなる。また、弁座上流で燃料に旋回
力を与えるスワラー（燃料旋回手段）、動的噴射量の調
整を行なうスプリングアジャスタ等を備えている。
【０００４】このような筒内噴射式の燃料噴射弁の構造
上の特徴は、噴霧液滴の微粒化（気化時間の短縮）、高
噴射率化（噴射時間の短縮）のために３〜１０ＭＰａと
燃料圧力が高圧になるため、０．３ＭＰａ程度である従
来の筒外噴射式の燃料噴射弁と比較して耐圧性，油密性
が強化されていることと、ノズルが燃焼ガスにさらされ
るため耐熱性、気密性が強化されている。
上の特徴は、噴霧液滴の微粒化（気化時間の短縮）、高
噴射率化（噴射時間の短縮）のために３〜１０ＭＰａと
燃料圧力が高圧になるため、０．３ＭＰａ程度である従
来の筒外噴射式の燃料噴射弁と比較して耐圧性，油密性
が強化されていることと、ノズルが燃焼ガスにさらされ
るため耐熱性、気密性が強化されている。
【０００５】筒内噴射式ガソリンエンジンの燃焼におい
ては、燃料噴射弁より噴射される噴霧の特性・形状は非
常に重要である。エンジンの燃焼モードには、均質燃焼
と成層燃焼とがあり、これらの燃焼モードを図８に示
す。
ては、燃料噴射弁より噴射される噴霧の特性・形状は非
常に重要である。エンジンの燃焼モードには、均質燃焼
と成層燃焼とがあり、これらの燃焼モードを図８に示
す。
【０００６】均質燃焼はエンジンサイクルの吸気行程の
間に燃料を噴射し、圧縮行程を経て点火・燃焼するまで
に燃焼室内の混合気をほぼ理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１５）
に均質化するような燃焼であり、ガソリンが気化熱を奪
って吸入空気を冷却するために、体積効率が向上し、ま
た燃焼ガス温度がさがるため従来のポート噴射エンジン
より高出力化できる。均質燃焼での噴霧は燃焼室全体に
燃料を拡散させる必要があるため、広く均一な噴霧（混
合気）が必要であり、シリンダ壁面に燃料が付着して液
膜とならないよう噴霧速度は低いことが望ましい。均質
燃焼モードは、加速運転や高負荷運転のように出力重視
のときに行なわれる。
間に燃料を噴射し、圧縮行程を経て点火・燃焼するまで
に燃焼室内の混合気をほぼ理論空燃比（Ａ／Ｆ≒１５）
に均質化するような燃焼であり、ガソリンが気化熱を奪
って吸入空気を冷却するために、体積効率が向上し、ま
た燃焼ガス温度がさがるため従来のポート噴射エンジン
より高出力化できる。均質燃焼での噴霧は燃焼室全体に
燃料を拡散させる必要があるため、広く均一な噴霧（混
合気）が必要であり、シリンダ壁面に燃料が付着して液
膜とならないよう噴霧速度は低いことが望ましい。均質
燃焼モードは、加速運転や高負荷運転のように出力重視
のときに行なわれる。
【０００７】成層燃焼は圧縮行程中に燃料を噴射し、ス
ワール，タンブルといった気流やピストン冠面のキャビ
ティ等を利用して点火プラグ周りに燃えやすい混合気を
集中させ、その周りには空気層を形成して、シリンダ内
全体でみれば超希薄燃焼となるような燃焼で、燃費を大
幅に向上できる。成層燃焼モードは、燃費重視であり、
低負荷、アイドル運転時等に行なわれる。成層燃焼にお
ける噴霧は、点火プラグ周辺に集中させるためコンパク
トな噴霧が望ましいが、背圧が高くなると噴霧の広がり
は小さくなる性質があるので、高圧縮時に噴射した場
合、噴霧は大気噴射に比べて広がらない。
ワール，タンブルといった気流やピストン冠面のキャビ
ティ等を利用して点火プラグ周りに燃えやすい混合気を
集中させ、その周りには空気層を形成して、シリンダ内
全体でみれば超希薄燃焼となるような燃焼で、燃費を大
幅に向上できる。成層燃焼モードは、燃費重視であり、
低負荷、アイドル運転時等に行なわれる。成層燃焼にお
ける噴霧は、点火プラグ周辺に集中させるためコンパク
トな噴霧が望ましいが、背圧が高くなると噴霧の広がり
は小さくなる性質があるので、高圧縮時に噴射した場
合、噴霧は大気噴射に比べて広がらない。
【０００８】従来より、燃料噴射弁には、霧化性能（燃
料微粒化）やスワール性能を高めるために、種々の提案
がなされている。
料微粒化）やスワール性能を高めるために、種々の提案
がなされている。
【０００９】例えば、特開平８−２９６５３１号公報で
は、バルブボディ内の下部に筒状のスワラーを設け、こ
のスワラーの内径にニードルバルブを摺動可能に貫通さ
せ、ニードルバルブが当接する弁座部の下流側に内面が
テーパ状で底面が球状凹面をなす燃料噴射室を形成し、
この燃料噴射室の底面中心から噴射孔（燃料噴射口＝オ
リフィス）を外部に貫通するように形成し、また、この
噴射孔にはバルブボディ（燃料噴射弁本体）の軸線（中
心線）に対して傾きを与えており、噴射孔の出口側に、
該噴射孔に対して直角に平面部を形成している。
は、バルブボディ内の下部に筒状のスワラーを設け、こ
のスワラーの内径にニードルバルブを摺動可能に貫通さ
せ、ニードルバルブが当接する弁座部の下流側に内面が
テーパ状で底面が球状凹面をなす燃料噴射室を形成し、
この燃料噴射室の底面中心から噴射孔（燃料噴射口＝オ
リフィス）を外部に貫通するように形成し、また、この
噴射孔にはバルブボディ（燃料噴射弁本体）の軸線（中
心線）に対して傾きを与えており、噴射孔の出口側に、
該噴射孔に対して直角に平面部を形成している。
【００１０】特開平７−１１９５８４号公報では、スワ
ールノズル（ノズルボディ）に弁座上流に位置するよう
にしてスワールカラー（燃料旋回手段）を設け、弁座下
流に逆円錐形のサックホールを設け、このサックホール
の延長線上に噴射孔（燃料噴射口＝オリフィス）を設
け、また、サックホールと噴射孔との中心線が一致し
て、この中心線がスワールノズル（燃料噴射弁本体）の
軸線に対して傾きを与えてある。この従来例では、噴射
孔に傾きを与えた場合であっても、スワール旋回中心線
に対し直交する平面上で回転するスワールの回転中心
が、噴射孔の中心線に沿う直線上の軌跡をほぼ描きなが
ら、スワールが噴射孔に至る。このようにして、サック
ホール内でのスワール損失が小さくなって回転力の強い
スワールが噴射孔に送られ、燃料の微粒化が促進される
とともに、噴霧角度が大きくなって燃焼室内の噴霧の広
がりが良くなることで、燃焼効率が高められるとしてい
る。
ールノズル（ノズルボディ）に弁座上流に位置するよう
にしてスワールカラー（燃料旋回手段）を設け、弁座下
流に逆円錐形のサックホールを設け、このサックホール
の延長線上に噴射孔（燃料噴射口＝オリフィス）を設
け、また、サックホールと噴射孔との中心線が一致し
て、この中心線がスワールノズル（燃料噴射弁本体）の
軸線に対して傾きを与えてある。この従来例では、噴射
孔に傾きを与えた場合であっても、スワール旋回中心線
に対し直交する平面上で回転するスワールの回転中心
が、噴射孔の中心線に沿う直線上の軌跡をほぼ描きなが
ら、スワールが噴射孔に至る。このようにして、サック
ホール内でのスワール損失が小さくなって回転力の強い
スワールが噴射孔に送られ、燃料の微粒化が促進される
とともに、噴霧角度が大きくなって燃焼室内の噴霧の広
がりが良くなることで、燃焼効率が高められるとしてい
る。
【００１１】上記した従来公知例の燃料噴射弁の本体
は、筒内噴射方式の場合、一般に気筒上部に取り付けら
れるが、燃料噴射口を燃料噴射弁本体軸線を基準にし
て、それよりもピストン冠面のキャビティ側（反点火プ
ラグ側）に偏向させ、キャビティに向けての偏向噴霧を
行なって、成層燃焼時にキャビティの形状を利用して点
火プラグ側に燃料噴霧の向きを変えるようにしてある。
は、筒内噴射方式の場合、一般に気筒上部に取り付けら
れるが、燃料噴射口を燃料噴射弁本体軸線を基準にし
て、それよりもピストン冠面のキャビティ側（反点火プ
ラグ側）に偏向させ、キャビティに向けての偏向噴霧を
行なって、成層燃焼時にキャビティの形状を利用して点
火プラグ側に燃料噴霧の向きを変えるようにしてある。
【００１２】特開平５−３３７３９号公報には、噴霧ノ
ズルとカバーとの間にエア室を形成し、エア室からのア
シストエアを各エア噴出孔を介してスワールチャンバー
内に接線方向に噴出させ、噴出孔からの噴射燃料を旋回
させつつ、噴出穴からエンジン気筒内に直接噴射させる
ことが記載されている。
ズルとカバーとの間にエア室を形成し、エア室からのア
シストエアを各エア噴出孔を介してスワールチャンバー
内に接線方向に噴出させ、噴出孔からの噴射燃料を旋回
させつつ、噴出穴からエンジン気筒内に直接噴射させる
ことが記載されている。
【００１３】特開平６−２２１２４９号公報には、１つ
の燃焼室内に設けた２本のインジェクタのうち、一方の
インジェクタの噴霧角を他方のインジェクタの噴霧角に
比較し広角側に設定するとともに、その狭角側インジェ
クタを広角側インジェクタに比較して点火プラグに近づ
けて配置し、狭角側インジェクタは少なくとも軽負荷域
で、広角側インジェクタは高負荷域で使用することが記
載されている。
の燃焼室内に設けた２本のインジェクタのうち、一方の
インジェクタの噴霧角を他方のインジェクタの噴霧角に
比較し広角側に設定するとともに、その狭角側インジェ
クタを広角側インジェクタに比較して点火プラグに近づ
けて配置し、狭角側インジェクタは少なくとも軽負荷域
で、広角側インジェクタは高負荷域で使用することが記
載されている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】上記した成層燃焼モー
ドでは、点火プラグ周辺に燃料噴霧を集中させることが
ポイントであり、均質燃焼モードでは、気筒内に広く均
一に燃料噴霧を行なうことがポイントであり、また、均
質燃焼、成層燃焼に共通して噴霧粒径は気化時間短縮の
ため小さいほど良い。さらに、燃料噴射量のばらつきを
なくすことが必要である。
ドでは、点火プラグ周辺に燃料噴霧を集中させることが
ポイントであり、均質燃焼モードでは、気筒内に広く均
一に燃料噴霧を行なうことがポイントであり、また、均
質燃焼、成層燃焼に共通して噴霧粒径は気化時間短縮の
ため小さいほど良い。さらに、燃料噴射量のばらつきを
なくすことが必要である。
【００１５】気筒内（燃焼室内）に直接燃料を噴射する
内燃機関においては、燃料噴射弁により噴射される噴霧
の方向、形状、流量、流速（噴霧到達距離）が点火時に
おける燃焼室内の混合気の濃度分布に大きな影響を与
え、結果的にエンジン性能を左右する。
内燃機関においては、燃料噴射弁により噴射される噴霧
の方向、形状、流量、流速（噴霧到達距離）が点火時に
おける燃焼室内の混合気の濃度分布に大きな影響を与
え、結果的にエンジン性能を左右する。
【００１６】以上からすれば、筒内噴射式ガソリンエン
ジンの燃焼においては、燃料噴射弁より噴射される噴霧
の特性（噴霧の方向、形状、流量・流速分布等）を、上
記要求に応えて作り出す必要がある。
ジンの燃焼においては、燃料噴射弁より噴射される噴霧
の特性（噴霧の方向、形状、流量・流速分布等）を、上
記要求に応えて作り出す必要がある。
【００１７】本発明の目的は、上記の要求に応えて、一
つの燃料噴射弁により成層燃焼モード、均質燃焼モード
のそれぞれに合った燃料噴霧形態を作り出し、燃費向
上，出力向上を図り、広範囲の回転域で安定したエンジ
ン性能が得られる筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁を
提供することにある。
つの燃料噴射弁により成層燃焼モード、均質燃焼モード
のそれぞれに合った燃料噴霧形態を作り出し、燃費向
上，出力向上を図り、広範囲の回転域で安定したエンジ
ン性能が得られる筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁を
提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に今回提案する基本発明は次の通りである。
に今回提案する基本発明は次の通りである。
【００１９】すなわち、弁体の周囲を通過する燃料に弁
座部の上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料
を噴射するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃
料噴射弁において、前記ノズルの噴射口から噴射される
燃料噴霧は、燃料噴射弁本体軸線を基準にして一方向に
偏向し、偏向する側の噴霧到達距離が大きく、偏向する
側と反対側の噴霧到達距離が小さくなる噴霧形状に設定
されていることを特徴とする（請求項１記載発明）。
座部の上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料
を噴射するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃
料噴射弁において、前記ノズルの噴射口から噴射される
燃料噴霧は、燃料噴射弁本体軸線を基準にして一方向に
偏向し、偏向する側の噴霧到達距離が大きく、偏向する
側と反対側の噴霧到達距離が小さくなる噴霧形状に設定
されていることを特徴とする（請求項１記載発明）。
【００２０】上記構成によれば、図６に示すように燃料
噴射弁１を、気筒４０の上部位置に燃料噴射弁本体軸線
Ｃが気筒軸線Ａに交差（この交差は立体的，平面的いず
れの交差も含む）する角度を有して取付けた場合（換言
すれば燃料噴射弁１を気筒軸線Ａに垂直な面Ｂに対して
斜め角度に取り付けた場合）であっても、気筒内４０に
直接噴射される燃料噴霧を、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基
準にして点火プラグ４１側に偏向させることが可能にな
る。また、上記の点火プラグ側の偏向噴霧に加えて、点
火プラグ側に偏向する噴霧到達距離Ｌ1を大きく、偏向
する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を小さくすることが
可能になる。
噴射弁１を、気筒４０の上部位置に燃料噴射弁本体軸線
Ｃが気筒軸線Ａに交差（この交差は立体的，平面的いず
れの交差も含む）する角度を有して取付けた場合（換言
すれば燃料噴射弁１を気筒軸線Ａに垂直な面Ｂに対して
斜め角度に取り付けた場合）であっても、気筒内４０に
直接噴射される燃料噴霧を、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基
準にして点火プラグ４１側に偏向させることが可能にな
る。また、上記の点火プラグ側の偏向噴霧に加えて、点
火プラグ側に偏向する噴霧到達距離Ｌ1を大きく、偏向
する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を小さくすることが
可能になる。
【００２１】このような偏向噴霧によれば、成層燃焼モ
ード時に直接的に点火プラグ周辺に燃料噴霧を集中させ
る度合いを高める。また、成層燃焼モードによる燃料噴
射は、エンジン燃焼室（気筒内）が高圧下の圧縮行程時
に行われるため、燃料噴霧の広がりが小さくなる傾向に
ある。この燃料噴霧が小さくなる傾向は、成層燃焼モー
ドで要求されるコンパクトな混合気形成領域を作る上で
必要であるが、あまり燃料噴霧の広がりが小さすぎる
と、良好な混合気形成領域が得られなくなる。本発明で
は噴霧方向を点火プラグ側に偏向させた分だけ燃料噴霧
エリアを拡げて噴霧角を拡げることが可能なので、燃料
噴霧広がりが要求以上に小さくなるのを防いで、適度に
燃料噴霧を点火プラグ周辺に集中させるためのコンパク
トな噴霧が得られる。均質燃焼モード時には、圧力の低
い吸入行程時に燃料噴射が行われ、広がりのある燃料噴
霧を得られるが、本発明では、噴霧方向を点火プラグ側
に偏向させた分だけ今まで以上に燃料噴霧エリア（燃料
噴霧角）をより広げることが可能になり気筒内の燃料の
均質化を高める。
ード時に直接的に点火プラグ周辺に燃料噴霧を集中させ
る度合いを高める。また、成層燃焼モードによる燃料噴
射は、エンジン燃焼室（気筒内）が高圧下の圧縮行程時
に行われるため、燃料噴霧の広がりが小さくなる傾向に
ある。この燃料噴霧が小さくなる傾向は、成層燃焼モー
ドで要求されるコンパクトな混合気形成領域を作る上で
必要であるが、あまり燃料噴霧の広がりが小さすぎる
と、良好な混合気形成領域が得られなくなる。本発明で
は噴霧方向を点火プラグ側に偏向させた分だけ燃料噴霧
エリアを拡げて噴霧角を拡げることが可能なので、燃料
噴霧広がりが要求以上に小さくなるのを防いで、適度に
燃料噴霧を点火プラグ周辺に集中させるためのコンパク
トな噴霧が得られる。均質燃焼モード時には、圧力の低
い吸入行程時に燃料噴射が行われ、広がりのある燃料噴
霧を得られるが、本発明では、噴霧方向を点火プラグ側
に偏向させた分だけ今まで以上に燃料噴霧エリア（燃料
噴霧角）をより広げることが可能になり気筒内の燃料の
均質化を高める。
【００２２】また、要求噴霧方向の角度β1（β1は図７
に示すように気筒軸線Ａに垂直な面Ｂと燃料噴霧中心線
Ｄとのなす角度である）を、燃料噴射弁１のエンジン取
付角β2（β2は図７に示すように気筒軸線Ａに垂直な面
Ｂと燃料噴射弁本体軸線Ｃとのなす角度である）だけで
はエンジン取付角の制約から実現できない場合であって
も、本発明では、燃料噴霧を燃料噴射弁本体軸線Ｃを基
準に点火プラグ側に偏向させるので、この噴霧偏向角β
3と燃料噴射弁取付角β2とを利用することで、要求噴霧
方向の角度β1を得ることができる。
に示すように気筒軸線Ａに垂直な面Ｂと燃料噴霧中心線
Ｄとのなす角度である）を、燃料噴射弁１のエンジン取
付角β2（β2は図７に示すように気筒軸線Ａに垂直な面
Ｂと燃料噴射弁本体軸線Ｃとのなす角度である）だけで
はエンジン取付角の制約から実現できない場合であって
も、本発明では、燃料噴霧を燃料噴射弁本体軸線Ｃを基
準に点火プラグ側に偏向させるので、この噴霧偏向角β
3と燃料噴射弁取付角β2とを利用することで、要求噴霧
方向の角度β1を得ることができる。
【００２３】上記の点火プラグ側の偏向噴霧に加えて、
点火プラグ側に偏向する噴霧到達距離Ｌ1を大きく、偏
向する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を小さくした場合
には、到達距離の長いＬ1の方は着火性を確保する高速
成分となり、また、到達距離の短いＬ2の方は、短い分
だけピストン冠面に付着するのが防止されて、未燃成分
を抑制し煤排出を低減する低速成分となる。
点火プラグ側に偏向する噴霧到達距離Ｌ1を大きく、偏
向する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を小さくした場合
には、到達距離の長いＬ1の方は着火性を確保する高速
成分となり、また、到達距離の短いＬ2の方は、短い分
だけピストン冠面に付着するのが防止されて、未燃成分
を抑制し煤排出を低減する低速成分となる。
【００２４】以上の作用により、成層燃焼モードに要求
される超希薄燃焼を実現し、また、均質燃料モードに要
求される出力向上，低スモークを実現することができ
る。
される超希薄燃焼を実現し、また、均質燃料モードに要
求される出力向上，低スモークを実現することができ
る。
【００２５】なお、燃料噴射弁の要求噴霧方向と取付角
度が適合する場合には、偏向噴霧を必要とせず、この場
合には、ノズルの噴射口を偏向させず、噴射される燃料
噴霧について、点火プラグ寄りの方の噴霧到達距離が大
きく、反点火プラグ寄りの噴霧到達距離が小さくなるよ
うに設定すればよい。
度が適合する場合には、偏向噴霧を必要とせず、この場
合には、ノズルの噴射口を偏向させず、噴射される燃料
噴霧について、点火プラグ寄りの方の噴霧到達距離が大
きく、反点火プラグ寄りの噴霧到達距離が小さくなるよ
うに設定すればよい。
【００２６】（２）さらに、筒内噴射式ガソリンエンジ
ンに好適な燃料噴射弁の具体的態様として、請求項２以
降に記載の燃料噴射弁を提案する。これについては、発
明の実施の形態の項で実施例を用いて説明する。
ンに好適な燃料噴射弁の具体的態様として、請求項２以
降に記載の燃料噴射弁を提案する。これについては、発
明の実施の形態の項で実施例を用いて説明する。
【００２７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面により
説明する。
説明する。
【００２８】図１は、本発明の一実施例に係り、筒内噴
射式エンジン（ガソリンエンジン）に使用する燃料噴射
弁の縦断面図、図２はそのノズル部を拡大して燃料噴霧
の噴射状態を示す説明図、図３（ａ）は図１の燃料噴射
弁に用いるノズルボディの縦断面図、図３（ｂ）はその
下面図、図４は図３（ａ）の弁座部及び燃料噴射口付近
を示す部分拡大図、図５はノズルボディに内装したスワ
ールオリフィスを図２のＸ−Ｘ´線矢視方向からみた横
断面図である。
射式エンジン（ガソリンエンジン）に使用する燃料噴射
弁の縦断面図、図２はそのノズル部を拡大して燃料噴霧
の噴射状態を示す説明図、図３（ａ）は図１の燃料噴射
弁に用いるノズルボディの縦断面図、図３（ｂ）はその
下面図、図４は図３（ａ）の弁座部及び燃料噴射口付近
を示す部分拡大図、図５はノズルボディに内装したスワ
ールオリフィスを図２のＸ−Ｘ´線矢視方向からみた横
断面図である。
【００２９】図１に示す燃料噴射弁１は、アクチュエー
タとして電磁コイルを用いた燃料噴射弁の一例である。
アクチュエータの磁気回路要素として固定コア２，ヨー
ク（ケース）３，可動コア（プランジャ）４を備える。
タとして電磁コイルを用いた燃料噴射弁の一例である。
アクチュエータの磁気回路要素として固定コア２，ヨー
ク（ケース）３，可動コア（プランジャ）４を備える。
【００３０】固定コア２は細長の中空筒体で軸方向にフ
ランジ２Ａを備え、このフランジ２Ａよりも下半部がヨ
ーク３に内装される。フランジ２Ａはヨーク３の上部開
口に嵌まり込み、ヨーク３の上部開口内周縁を加圧して
符号５０に示すように塑性流動させることで、固定コア
２とヨーク３とを塑性結合している。なお、この結合は
その他、加締めなどを用いても良い。フランジ２Ａに
は、電磁コイル１０のターミナル９が設けてある。
ランジ２Ａを備え、このフランジ２Ａよりも下半部がヨ
ーク３に内装される。フランジ２Ａはヨーク３の上部開
口に嵌まり込み、ヨーク３の上部開口内周縁を加圧して
符号５０に示すように塑性流動させることで、固定コア
２とヨーク３とを塑性結合している。なお、この結合は
その他、加締めなどを用いても良い。フランジ２Ａに
は、電磁コイル１０のターミナル９が設けてある。
【００３１】固定コア２は、内部に燃料通路５が軸方向
に貫通して形成され、燃料通路５の一端（燃料流入側と
反対側の端部）には、可動コア４のリターンスプリング
６が挿入され、このリターンスプリング６によって可動
コア４が弁閉方向（弁座７方向）に付勢される。固定コ
ア２の内部には、リターンスプリング６のばね力を調整
するための中空のスプリングアジャスタ８が設けてあ
り、このアジャスタ８の内部が燃料通路５の一部を形成
している。
に貫通して形成され、燃料通路５の一端（燃料流入側と
反対側の端部）には、可動コア４のリターンスプリング
６が挿入され、このリターンスプリング６によって可動
コア４が弁閉方向（弁座７方向）に付勢される。固定コ
ア２の内部には、リターンスプリング６のばね力を調整
するための中空のスプリングアジャスタ８が設けてあ
り、このアジャスタ８の内部が燃料通路５の一部を形成
している。
【００３２】電磁コイル１０は、モールド樹脂１１で覆
われ、そのコイルのボビン１０Ａ内に固定コア２の一部
が挿入固定され、この固定コア２の一部と共に筒形のヨ
ーク３内に内装されている。モールド樹脂１１は、電磁
コイル１０を保護し及びリーク電流を防止する。１８は
燃料がコイル組立体側に流入するのを防止するシールリ
ングである。
われ、そのコイルのボビン１０Ａ内に固定コア２の一部
が挿入固定され、この固定コア２の一部と共に筒形のヨ
ーク３内に内装されている。モールド樹脂１１は、電磁
コイル１０を保護し及びリーク電流を防止する。１８は
燃料がコイル組立体側に流入するのを防止するシールリ
ングである。
【００３３】電磁コイル１０には、ターミナル９を介し
て駆動用の電気信号が印加される。ターミナル９は、ヨ
ーク３の上方に配置したモールド樹脂成形体２０内部に
埋設され、その一端がコネクタ部２０Ａに位置してコネ
クタ端子を構成している。
て駆動用の電気信号が印加される。ターミナル９は、ヨ
ーク３の上方に配置したモールド樹脂成形体２０内部に
埋設され、その一端がコネクタ部２０Ａに位置してコネ
クタ端子を構成している。
【００３４】ヨーク３の下部には、有底筒状のノズル
（ノズルボディ）１５が固着してある。ノズル１５の底
部には、弁座７、燃料噴射口となるオリフィス１７が設
けられ、ノズル１５内に該ノズル内底に支持される燃料
旋回子（以下、スワラーと称することもある）１６が配
置される。スワラー１６は弁座７の上流に位置する。
（ノズルボディ）１５が固着してある。ノズル１５の底
部には、弁座７、燃料噴射口となるオリフィス１７が設
けられ、ノズル１５内に該ノズル内底に支持される燃料
旋回子（以下、スワラーと称することもある）１６が配
置される。スワラー１６は弁座７の上流に位置する。
【００３５】スワラー１６は、その中央に球弁（弁体）
１３のガイド孔（中央孔）１６Ａが設けられ、スワラー
１６の外周及び底部にノズル１５内の燃料通路１４とガ
イド孔１６Ａとを連通させる燃料通路１６Ｂ，１６Ｂ′
が形成してある。
１３のガイド孔（中央孔）１６Ａが設けられ、スワラー
１６の外周及び底部にノズル１５内の燃料通路１４とガ
イド孔１６Ａとを連通させる燃料通路１６Ｂ，１６Ｂ′
が形成してある。
【００３６】図５にスワラー１６を図２のＸ−Ｘ′線矢
視図により底部側から見た図を示しており、スワラー１
６は、その外周が９０°間隔で配置した４つ円弧部１６
Ｃと、円弧部間の溝部（燃料通路）１６Ｂよりなり、円
弧部１６Ｃはノズル内周に密着し、溝部１６Ｂはその開
口側面がノズル１５内周に被われて燃料通路を構成す
る。スワラー底部に形成された溝１６Ｂ′は、ノズル内
周に覆われて燃料通路を構成し、スワラー中心に対して
通路方向が偏心することで、燃料通路溝１６Ｂ，１６
Ｂ′を通過する過程で燃料に旋回力を付与する。このよ
うにして、燃料通路１６Ｂ´から流出して弁体１３の周
囲を通過する燃料に弁座部７上流で旋回力を与える。
視図により底部側から見た図を示しており、スワラー１
６は、その外周が９０°間隔で配置した４つ円弧部１６
Ｃと、円弧部間の溝部（燃料通路）１６Ｂよりなり、円
弧部１６Ｃはノズル内周に密着し、溝部１６Ｂはその開
口側面がノズル１５内周に被われて燃料通路を構成す
る。スワラー底部に形成された溝１６Ｂ′は、ノズル内
周に覆われて燃料通路を構成し、スワラー中心に対して
通路方向が偏心することで、燃料通路溝１６Ｂ，１６
Ｂ′を通過する過程で燃料に旋回力を付与する。このよ
うにして、燃料通路１６Ｂ´から流出して弁体１３の周
囲を通過する燃料に弁座部７上流で旋回力を与える。
【００３７】可動コア４は、先端に球弁１３を固着した
中空のプランジャロッド４Ａと結合されている。プラン
ジャロッド４Ａの側壁に燃料通孔４１が配設してある。
２１は可動コア４の開方向のストロークを規制するスト
ッパである。
中空のプランジャロッド４Ａと結合されている。プラン
ジャロッド４Ａの側壁に燃料通孔４１が配設してある。
２１は可動コア４の開方向のストロークを規制するスト
ッパである。
【００３８】固定コア２，ヨーク３，可動コア４は、磁
性材で構成され、ロッド部４Ａ，球弁１３，ストッパ２
１，スプリングアジャスタ８は非磁性材で成形される。
性材で構成され、ロッド部４Ａ，球弁１３，ストッパ２
１，スプリングアジャスタ８は非磁性材で成形される。
【００３９】球弁１３は、電磁コイル１０の非通電時に
は、リターンスプリング６のばね力及び燃圧を受けて弁
座７に接して閉弁状態を保持している。
は、リターンスプリング６のばね力及び燃圧を受けて弁
座７に接して閉弁状態を保持している。
【００４０】電磁コイル１０に電気信号が印加され通電
状態になると、固定コア２，ヨーク３，可動コア４で磁
気回路が形成され、可動コア４が固定コア２側に磁気吸
引される。また、球弁１３も可動コア４と共にスワラー
１６内周にガイドされて移動し、弁座７から離れ、開弁
する。
状態になると、固定コア２，ヨーク３，可動コア４で磁
気回路が形成され、可動コア４が固定コア２側に磁気吸
引される。また、球弁１３も可動コア４と共にスワラー
１６内周にガイドされて移動し、弁座７から離れ、開弁
する。
【００４１】開弁状態になると、燃料は、図示しない燃
料ポンプ、燃圧レギュレータ及びアキュームレータ等の
配管機器を経由して、固定コア２に設けた燃料通路５，
フィルタ２２，可動コア４内部，ロッド部４Ａに設けた
内部通路，燃料通孔４１，ノズル（ノズルボディ）１５
内の通路１４，スワラー１６を通り、スワラー１６で旋
回力を付与されて弁座部７を有するテーパ状のホールで
旋回しながらオリフィス１７を介してエンジンの気筒内
に直接噴射される。
料ポンプ、燃圧レギュレータ及びアキュームレータ等の
配管機器を経由して、固定コア２に設けた燃料通路５，
フィルタ２２，可動コア４内部，ロッド部４Ａに設けた
内部通路，燃料通孔４１，ノズル（ノズルボディ）１５
内の通路１４，スワラー１６を通り、スワラー１６で旋
回力を付与されて弁座部７を有するテーパ状のホールで
旋回しながらオリフィス１７を介してエンジンの気筒内
に直接噴射される。
【００４２】図２〜図４によりノズル１５の構造につい
て説明する。
て説明する。
【００４３】有底筒状のノズル１５の底壁１５Ａの中央
部には、燃料の噴射口１７となるオリフィスと、噴射口
１７の入口１７Ａの位置から上流に向けて径が拡がって
球弁１３の一部を受入れ且つ弁座部７を有する拡径ホー
ル３１とが形成される。本例では、拡径ホール３１は逆
円錐形で構成されるが、その一部を曲面としてもよい。
部には、燃料の噴射口１７となるオリフィスと、噴射口
１７の入口１７Ａの位置から上流に向けて径が拡がって
球弁１３の一部を受入れ且つ弁座部７を有する拡径ホー
ル３１とが形成される。本例では、拡径ホール３１は逆
円錐形で構成されるが、その一部を曲面としてもよい。
【００４４】噴射口１７を構成するオリフィスは、燃料
噴射弁本体軸線Ｃに対して傾きを有し、この傾き角（偏
向角）αは燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして５〜１０
°の範囲（ここでは、８．５°）で設定してある。
噴射弁本体軸線Ｃに対して傾きを有し、この傾き角（偏
向角）αは燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして５〜１０
°の範囲（ここでは、８．５°）で設定してある。
【００４５】噴射口１７に偏向角αを与えることで、燃
料噴射弁１から噴射される燃料噴霧４７（換言すれば燃
料噴霧中心線）は、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして
一方向（弁座部７側から噴射口１７をみて噴射口１７が
偏向する方向）に偏向する。燃料噴霧１７の中心線と噴
射口軸線Ｅとは、燃料噴射弁本体Ｃを基準にして偏向角
がほぼ一致し５〜１０°である。
料噴射弁１から噴射される燃料噴霧４７（換言すれば燃
料噴霧中心線）は、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして
一方向（弁座部７側から噴射口１７をみて噴射口１７が
偏向する方向）に偏向する。燃料噴霧１７の中心線と噴
射口軸線Ｅとは、燃料噴射弁本体Ｃを基準にして偏向角
がほぼ一致し５〜１０°である。
【００４６】ノズル１５の噴射口１７の出口周縁は、本
例では後述する小突起３０により形成されているが、こ
の出口周縁３０及び噴射口出口１７Ｂは、燃料噴射弁本
体軸線Ｃに非垂直な斜面をなす。ここでは、図４に示す
ように、出口周縁３０のうち噴射口出口１７Ｂ面より噴
射側に出る斜面部３０″を斜面上り側、噴射口出口１７
Ｂより反噴射側に後退する斜面部３０´を斜面下り側と
定義する。噴射口出口１７Ｂを斜面にカットすることに
よって、少なくとも噴射口１７の長さは非軸対称とな
る。なお、本例では、噴射口出口１７Ｂの斜面と噴射口
中心線Ｅとのなす角度を９０°としているので、噴射口
出口１７Ｂの形状は真円となり、また。その出口１７Ｂ
のエッジ角も軸対称である。噴射口出口１７Ｂの斜面と
噴射口中心線Ｅとのなす角度が非垂直（≠９０°）であ
れば、出口１７Ｂの形状及びエッジ角は非軸対称とな
り、その出口１７Ｂの斜面角度を変えることにで、所望
の噴射口出口形状が得られる。
例では後述する小突起３０により形成されているが、こ
の出口周縁３０及び噴射口出口１７Ｂは、燃料噴射弁本
体軸線Ｃに非垂直な斜面をなす。ここでは、図４に示す
ように、出口周縁３０のうち噴射口出口１７Ｂ面より噴
射側に出る斜面部３０″を斜面上り側、噴射口出口１７
Ｂより反噴射側に後退する斜面部３０´を斜面下り側と
定義する。噴射口出口１７Ｂを斜面にカットすることに
よって、少なくとも噴射口１７の長さは非軸対称とな
る。なお、本例では、噴射口出口１７Ｂの斜面と噴射口
中心線Ｅとのなす角度を９０°としているので、噴射口
出口１７Ｂの形状は真円となり、また。その出口１７Ｂ
のエッジ角も軸対称である。噴射口出口１７Ｂの斜面と
噴射口中心線Ｅとのなす角度が非垂直（≠９０°）であ
れば、出口１７Ｂの形状及びエッジ角は非軸対称とな
り、その出口１７Ｂの斜面角度を変えることにで、所望
の噴射口出口形状が得られる。
【００４７】このように噴射口出口１７Ｂを斜面にカッ
トすると、旋回燃料の燃料噴霧は、図２に示すように、
コーン形状を呈しつつ出口周縁３０の斜面下り側３０´
の方の噴霧到達距離Ｌ1及び噴霧量が大きく、斜面上り
側３０″の方の噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる噴霧パタ
ーンが得られた（Ｌ1＞Ｌ2）。また燃料噴霧量も分布も
Ｌ1側の多く、Ｌ2側が少ないことが確認された。
トすると、旋回燃料の燃料噴霧は、図２に示すように、
コーン形状を呈しつつ出口周縁３０の斜面下り側３０´
の方の噴霧到達距離Ｌ1及び噴霧量が大きく、斜面上り
側３０″の方の噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる噴霧パタ
ーンが得られた（Ｌ1＞Ｌ2）。また燃料噴霧量も分布も
Ｌ1側の多く、Ｌ2側が少ないことが確認された。
【００４８】その理由の一つとして次のようなことが考
えられる。図４に示すように、噴射口１７の出口１７Ｂ
及び出口周縁３０端面を斜面にすることで、噴射口１７
の長さは非軸対称となり、その結果、噴射口１７のオリ
フィス長ｌのうち出口周縁３０の斜面上り側３０″の方
のオリフィス壁面長ｌ2と斜面下り側３０′の方のオリ
フィス壁面長ｌ1とはｌ2＞ｌ1となり、弁座７の弁体３
１の接触位置から噴射口出口１７Ｂまでの流路長Ｍも、
出口周縁３０の斜面上り側３０″の方の長さＭ 2と斜面
下り側３０′の方の長さＭ1とがＭ2＞Ｍ1となり、旋回
流の経路長Ｍが位置に応じて異なるため、圧力損失など
流路壁面の影響に差が生じることである。この場合、経
路長（流路長）Ｍの長い側（Ｍ2側）の損失が大きく、
Ｍ2側の噴霧到達距離（貫通力，流速）も小さくなり
（噴霧到達距離Ｌ2）、逆に経路長Ｍの短い側（Ｍ1側）
の損失が小さく、Ｍ1側の噴霧到達距離が大きくなる
（噴霧到達距離Ｌ1）。また、噴霧到達距離（噴霧速
度）のほかに、燃料噴霧の流量分布に方向性をもたせる
ことができる（Ｍ1側の燃料噴霧をＭ2側の燃料噴霧量よ
りも多い流量分布にすることができる）。なお、噴霧到
達距離（流速分布）や噴霧流量分布に方向性を与える要
素としては、そのほかに、噴射口１７の出口周縁の斜面
の傾き度合いにより噴霧出口形状を変えたり、噴射口出
口エッジ角度を噴射口周方向の位置に応じて異ならせた
り（出口エッジ角度の非軸対称）、噴射口に傾斜角度を
与えたことによる噴射口入口１７Ａのエッジ角度や形状
を変化させることが考えられる。
えられる。図４に示すように、噴射口１７の出口１７Ｂ
及び出口周縁３０端面を斜面にすることで、噴射口１７
の長さは非軸対称となり、その結果、噴射口１７のオリ
フィス長ｌのうち出口周縁３０の斜面上り側３０″の方
のオリフィス壁面長ｌ2と斜面下り側３０′の方のオリ
フィス壁面長ｌ1とはｌ2＞ｌ1となり、弁座７の弁体３
１の接触位置から噴射口出口１７Ｂまでの流路長Ｍも、
出口周縁３０の斜面上り側３０″の方の長さＭ 2と斜面
下り側３０′の方の長さＭ1とがＭ2＞Ｍ1となり、旋回
流の経路長Ｍが位置に応じて異なるため、圧力損失など
流路壁面の影響に差が生じることである。この場合、経
路長（流路長）Ｍの長い側（Ｍ2側）の損失が大きく、
Ｍ2側の噴霧到達距離（貫通力，流速）も小さくなり
（噴霧到達距離Ｌ2）、逆に経路長Ｍの短い側（Ｍ1側）
の損失が小さく、Ｍ1側の噴霧到達距離が大きくなる
（噴霧到達距離Ｌ1）。また、噴霧到達距離（噴霧速
度）のほかに、燃料噴霧の流量分布に方向性をもたせる
ことができる（Ｍ1側の燃料噴霧をＭ2側の燃料噴霧量よ
りも多い流量分布にすることができる）。なお、噴霧到
達距離（流速分布）や噴霧流量分布に方向性を与える要
素としては、そのほかに、噴射口１７の出口周縁の斜面
の傾き度合いにより噴霧出口形状を変えたり、噴射口出
口エッジ角度を噴射口周方向の位置に応じて異ならせた
り（出口エッジ角度の非軸対称）、噴射口に傾斜角度を
与えたことによる噴射口入口１７Ａのエッジ角度や形状
を変化させることが考えられる。
【００４９】すなわち本実施例の燃料噴射弁は、ノズル
１５の噴射口１７から噴射される燃料噴霧４７が、燃料
噴射弁本体軸線Ｃを基準にして一方向に偏向し、偏向す
る側の噴霧到達距離Ｌ1が大きく、偏向する側と反対側
の噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる噴霧形状（Ｌ1＞Ｌ2）
に設定されている（請求項１対応）。
１５の噴射口１７から噴射される燃料噴霧４７が、燃料
噴射弁本体軸線Ｃを基準にして一方向に偏向し、偏向す
る側の噴霧到達距離Ｌ1が大きく、偏向する側と反対側
の噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる噴霧形状（Ｌ1＞Ｌ2）
に設定されている（請求項１対応）。
【００５０】本実施例では、上記の出口周縁３０を次の
ようにして確保している。
ようにして確保している。
【００５１】噴射口１７を有するノズル１５の底部外面
の中央に、高さが噴射口１７のオリフィス長ｌよりも短
い小突起３０を形成し、噴射口１７は、燃料噴射弁本体
軸線Ｃに対して傾きを有し出口１７Ｂを小突起３０の位
置に形成する。このようにすることで、小突起３０が噴
射口１７の出口周縁の壁部となる。小突起（出口周縁）
３０の先端面は、弁座部７側から噴射口の出口１７Ｂを
みて、該噴射口の偏向方向側を低く、反偏向側を高くし
た斜面にしてある（請求項７対応）。
の中央に、高さが噴射口１７のオリフィス長ｌよりも短
い小突起３０を形成し、噴射口１７は、燃料噴射弁本体
軸線Ｃに対して傾きを有し出口１７Ｂを小突起３０の位
置に形成する。このようにすることで、小突起３０が噴
射口１７の出口周縁の壁部となる。小突起（出口周縁）
３０の先端面は、弁座部７側から噴射口の出口１７Ｂを
みて、該噴射口の偏向方向側を低く、反偏向側を高くし
た斜面にしてある（請求項７対応）。
【００５２】球弁１３、弁座径（弁体が接触する位置の
径）、弁座角、オリフィス（噴射口）１７、小突起３０
等の仕様は次の通りである。例えば、球弁の直径２ｍ
ｍ、弁座径（弁体が接する位置のシート径）１．４ｍ
ｍ、弁座角９０°、オリフィス径０．６〜０．９ｍｍ、
オリフィス長（オリフィス中心軸上のオリフィス長）は
オリフィス径の０．３〜１．３倍、小突起３０の直径２
〜３ｍｍ、オリフィス出口周縁の斜面上り壁部の高さＨ
2＝０．４３〜０．８ｍｍ、斜面下り壁部の高さＨ1＝
０．１〜０．４６ｍｍである。また、斜面の傾きγ＝５
〜１０°（ここでは８．５°）である。
径）、弁座角、オリフィス（噴射口）１７、小突起３０
等の仕様は次の通りである。例えば、球弁の直径２ｍ
ｍ、弁座径（弁体が接する位置のシート径）１．４ｍ
ｍ、弁座角９０°、オリフィス径０．６〜０．９ｍｍ、
オリフィス長（オリフィス中心軸上のオリフィス長）は
オリフィス径の０．３〜１．３倍、小突起３０の直径２
〜３ｍｍ、オリフィス出口周縁の斜面上り壁部の高さＨ
2＝０．４３〜０．８ｍｍ、斜面下り壁部の高さＨ1＝
０．１〜０．４６ｍｍである。また、斜面の傾きγ＝５
〜１０°（ここでは８．５°）である。
【００５３】本例の小突起３０は、図３（ｂ）のノズル
ボディ底面図に示すように、小突起の中心線Ｏに垂直な
面が半円周よりも大きい円弧と該円弧の両端を結ぶ弦に
より囲まれる輪郭よりなる。小突起３０の高さは、弦側
の方を高く、弦側と反対側の方を低くして小突起先端面
を斜面にしてある。噴射口１７は小突起の中心線Ｏを基
準にして噴射口入口１７Ａ側が弦側に偏り噴射口出口１
７Ｂ側が弦側と反対側に偏る傾斜にしてある（請求項８
対応）。
ボディ底面図に示すように、小突起の中心線Ｏに垂直な
面が半円周よりも大きい円弧と該円弧の両端を結ぶ弦に
より囲まれる輪郭よりなる。小突起３０の高さは、弦側
の方を高く、弦側と反対側の方を低くして小突起先端面
を斜面にしてある。噴射口１７は小突起の中心線Ｏを基
準にして噴射口入口１７Ａ側が弦側に偏り噴射口出口１
７Ｂ側が弦側と反対側に偏る傾斜にしてある（請求項８
対応）。
【００５４】上記のように小突起３０の輪郭を円弧と弦
により構成し、この円弧と弦に噴射口１７の傾き及び小
突起先端面の斜面の方向性を合わせることで、円弧と弦
を目印にして、燃料噴射弁の燃料噴霧の偏向方向を知る
ことができるようにしてある。
により構成し、この円弧と弦に噴射口１７の傾き及び小
突起先端面の斜面の方向性を合わせることで、円弧と弦
を目印にして、燃料噴射弁の燃料噴霧の偏向方向を知る
ことができるようにしてある。
【００５５】図２，図４に示すように、本例の噴射口１
７（噴射口中心線Ｅ）は燃料噴射弁本体軸線Ｃに対して
傾きを持って形成されているが、燃料噴射弁本体軸線Ｃ
と噴射口１７の中心線Ｅとの交点Ｇが噴射口１７を構成
するオリフィス内に位置する（請求項９対応）。
７（噴射口中心線Ｅ）は燃料噴射弁本体軸線Ｃに対して
傾きを持って形成されているが、燃料噴射弁本体軸線Ｃ
と噴射口１７の中心線Ｅとの交点Ｇが噴射口１７を構成
するオリフィス内に位置する（請求項９対応）。
【００５６】このように交点Ｇを噴射口１７内に位置さ
せると、図４に示すように、燃料噴射口１７の入口１７
Ａのエッジ角が弁座７径の中心線（弁座径中心線は燃料
噴射弁本体軸線Ｃに一致する）対して非軸対称となる。
この噴射口入口１７Ａの非軸対称も燃料噴霧形態に影響
を及ぼすものと考えられる。
せると、図４に示すように、燃料噴射口１７の入口１７
Ａのエッジ角が弁座７径の中心線（弁座径中心線は燃料
噴射弁本体軸線Ｃに一致する）対して非軸対称となる。
この噴射口入口１７Ａの非軸対称も燃料噴霧形態に影響
を及ぼすものと考えられる。
【００５７】弁座部７に閉弁時に接する弁体１３は球形
をなし、閉弁時に弁体１３の球面先端が噴射口の入口１
７Ａより下の位置にあって噴射口１７内に入り込むよう
設定してある（請求項１６対応）。閉弁時の弁体先端は
噴射口入口１７Ａと同レベル位置にあってもよい。
をなし、閉弁時に弁体１３の球面先端が噴射口の入口１
７Ａより下の位置にあって噴射口１７内に入り込むよう
設定してある（請求項１６対応）。閉弁時の弁体先端は
噴射口入口１７Ａと同レベル位置にあってもよい。
【００５８】このようにすれば、開弁時の弁体１３先端
面と噴射口入口１７Ａ間のデッドボリューム（遊び空
間）を小さくし、旋回燃料の旋回力の減衰を極力なくし
て燃料を噴射することができる。燃料噴霧の旋回力を高
める結果、燃料噴霧も旋回エネルギーの大きい外側が密
で旋回エネルギーの小さい内側が粗な傾向のコーン形状
の噴霧となり、このような形状にすることで、旋回エネ
ルギーを有効に利用して燃料噴霧の微粒化を図ることが
できる。また閉弁時には残留燃料が付着しやすいデッド
ボリューム壁面を極力小さくすることで、残留燃料を溜
りにくくし、その結果、空燃比精度を向上させる。
面と噴射口入口１７Ａ間のデッドボリューム（遊び空
間）を小さくし、旋回燃料の旋回力の減衰を極力なくし
て燃料を噴射することができる。燃料噴霧の旋回力を高
める結果、燃料噴霧も旋回エネルギーの大きい外側が密
で旋回エネルギーの小さい内側が粗な傾向のコーン形状
の噴霧となり、このような形状にすることで、旋回エネ
ルギーを有効に利用して燃料噴霧の微粒化を図ることが
できる。また閉弁時には残留燃料が付着しやすいデッド
ボリューム壁面を極力小さくすることで、残留燃料を溜
りにくくし、その結果、空燃比精度を向上させる。
【００５９】上記のデッドボリュームの低減による効果
及び旋回エネルギーの向上は、球弁１３の先端面を燃料
噴射口入口１７Ａと同レベル或いは燃料噴射口に入り込
ませなくとも、実験の結果、次の関係式を満足させるこ
とで得られることが判明した。
及び旋回エネルギーの向上は、球弁１３の先端面を燃料
噴射口入口１７Ａと同レベル或いは燃料噴射口に入り込
ませなくとも、実験の結果、次の関係式を満足させるこ
とで得られることが判明した。
【００６０】すなわち、図９に示すように、弁座部７に
閉弁時に接する弁体１３の先端が弁座部７下流の噴射口
１７の入口１７Ａに臨み、弁体１３が弁座部７に接する
位置から噴射口入口１７Ａまでの距離をｙ、弁体１３が
弁座部７に接する位置から弁体先端までの距離をｚとし
た場合、ｙ≦２ｚである条件を満足すること（請求項１
５対応）。
閉弁時に接する弁体１３の先端が弁座部７下流の噴射口
１７の入口１７Ａに臨み、弁体１３が弁座部７に接する
位置から噴射口入口１７Ａまでの距離をｙ、弁体１３が
弁座部７に接する位置から弁体先端までの距離をｚとし
た場合、ｙ≦２ｚである条件を満足すること（請求項１
５対応）。
【００６１】噴射口１７の長さをｌ（この長さｌは、噴
射口中心軸上のオリフィス長である）、噴射口の直径を
ｄとした場合、０．３＜ｌ／ｄ＜１．３に設定してある
（請求項１４対応）。ここで、ｌ／ｄの下限値を０．３
としたのは、これ以上小さくなると、燃料噴霧に意図す
る偏向角が得られず、また、１．３以上だと圧力損失が
大きく噴霧粒径が大きくなり、要求噴霧粒径（１００μ
ｍ）を確保できなくなるためである。
射口中心軸上のオリフィス長である）、噴射口の直径を
ｄとした場合、０．３＜ｌ／ｄ＜１．３に設定してある
（請求項１４対応）。ここで、ｌ／ｄの下限値を０．３
としたのは、これ以上小さくなると、燃料噴霧に意図す
る偏向角が得られず、また、１．３以上だと圧力損失が
大きく噴霧粒径が大きくなり、要求噴霧粒径（１００μ
ｍ）を確保できなくなるためである。
【００６２】なお、本実施例のおける燃料の旋回方向
は、図５の矢印に示すように、弁座下流側からみれば反
時計方向であるが、弁座上流からみれば時計方向であ
る。このようにしたのは、噴射口１７の出口１７Ｂ及び
周縁３０の先端面に斜面を設け、弁座中心軸Ｃを基準に
噴射口１７の入口１７Ａを出口周縁の斜面上り側３０″
に偏らせ、出口１７Ｂを出口周縁の斜面下り側３０´に
偏るように噴射口１７に傾きを設けた場合には、上記の
ように旋回燃料に方向づけした方がそれと逆回りの旋回
方向よりも良好な偏向噴霧形態が得られたためである。
は、図５の矢印に示すように、弁座下流側からみれば反
時計方向であるが、弁座上流からみれば時計方向であ
る。このようにしたのは、噴射口１７の出口１７Ｂ及び
周縁３０の先端面に斜面を設け、弁座中心軸Ｃを基準に
噴射口１７の入口１７Ａを出口周縁の斜面上り側３０″
に偏らせ、出口１７Ｂを出口周縁の斜面下り側３０´に
偏るように噴射口１７に傾きを設けた場合には、上記の
ように旋回燃料に方向づけした方がそれと逆回りの旋回
方向よりも良好な偏向噴霧形態が得られたためである。
【００６３】既述したように、有底円筒形のノズル１５
は、図２に示すように、スワラー１６となるチップを内
装し、このチップ１６は、中央に球弁（弁体）１３のガ
イド孔１６Ａを有し外周及び下面に偏心した燃料通路１
６Ｂ，１６Ｂ´を有するが、ノズル１５の内周面のうち
ノズルの内底面１５Ｂと交わるコーナー１５Ｃからチッ
プ１６高さの中途位置でのチップ軸垂直面Ｑに交わる内
周位置１５Ｄにかけての内径を拡げ、この内径を拡げた
内周部１５Ｆのうちノズル１５の内底面と交わるコーナ
１５Ｃをノズル内底のチップを受ける面１５Ｂより下方
に位置する窪み６０にして設けた（請求項１７対応）。
は、図２に示すように、スワラー１６となるチップを内
装し、このチップ１６は、中央に球弁（弁体）１３のガ
イド孔１６Ａを有し外周及び下面に偏心した燃料通路１
６Ｂ，１６Ｂ´を有するが、ノズル１５の内周面のうち
ノズルの内底面１５Ｂと交わるコーナー１５Ｃからチッ
プ１６高さの中途位置でのチップ軸垂直面Ｑに交わる内
周位置１５Ｄにかけての内径を拡げ、この内径を拡げた
内周部１５Ｆのうちノズル１５の内底面と交わるコーナ
１５Ｃをノズル内底のチップを受ける面１５Ｂより下方
に位置する窪み６０にして設けた（請求項１７対応）。
【００６４】このような構成によれば、ノズル１５の内
周面のうちチップ１６を内装する箇所は、内径の異なる
内周面により構成され、そのうち内径の小さい方の内周
面１５Ｇが内径の大きい方の内周面１５Ｆの上流に位置
してチップ１６外側面の非燃料通路面（図５に示す円弧
面１６Ｃ）に密着し、一方、内径の大きい方の内周面１
５Ｆはノズルの内底面と交わるコーナー１５Ｃからチッ
プ高さの中途位置でのチップ軸垂直面Ｑに交わる内周位
置１５Ｄにかけて形成される。また、コーナー１５Ｃが
位置する窪み６０は、内底面の周縁に形成したテーパ６
１がこの内径の大きい内周面１５Ｆと交わることで形成
される。径の異なる内周面１５Ｇと１５Ｆとの間の境界
部１５Ｄもテーパで形成される。なお、本例では、一例
として、図３に示すように、内径の小さい方のノズル内
周面１５Ｇの内径ＤSをΦ５．９ｍｍ、内径の大きい方
のノズル内周面１５Ｆの内径ＤLをΦ６．２ｍｍ、内径
差境界位置１５Ｄのテーパ角Ｔθ 1をノズル内周面を基
準にして３０°、窪み６０を形成するテーパ角Ｔθ 2を
ノズル内周面を基準にして６０°、窪み６０の深さＨD
をノズル内底面を基準にして０．２６ｍｍ、拡径内周溝
１５Ｆの幅Ｗを３ｍｍとした。スワラー１６の燃料通路
１６Ｂ´の溝幅は０．４ｍ、溝高さは０．１９ｍｍであ
る。
周面のうちチップ１６を内装する箇所は、内径の異なる
内周面により構成され、そのうち内径の小さい方の内周
面１５Ｇが内径の大きい方の内周面１５Ｆの上流に位置
してチップ１６外側面の非燃料通路面（図５に示す円弧
面１６Ｃ）に密着し、一方、内径の大きい方の内周面１
５Ｆはノズルの内底面と交わるコーナー１５Ｃからチッ
プ高さの中途位置でのチップ軸垂直面Ｑに交わる内周位
置１５Ｄにかけて形成される。また、コーナー１５Ｃが
位置する窪み６０は、内底面の周縁に形成したテーパ６
１がこの内径の大きい内周面１５Ｆと交わることで形成
される。径の異なる内周面１５Ｇと１５Ｆとの間の境界
部１５Ｄもテーパで形成される。なお、本例では、一例
として、図３に示すように、内径の小さい方のノズル内
周面１５Ｇの内径ＤSをΦ５．９ｍｍ、内径の大きい方
のノズル内周面１５Ｆの内径ＤLをΦ６．２ｍｍ、内径
差境界位置１５Ｄのテーパ角Ｔθ 1をノズル内周面を基
準にして３０°、窪み６０を形成するテーパ角Ｔθ 2を
ノズル内周面を基準にして６０°、窪み６０の深さＨD
をノズル内底面を基準にして０．２６ｍｍ、拡径内周溝
１５Ｆの幅Ｗを３ｍｍとした。スワラー１６の燃料通路
１６Ｂ´の溝幅は０．４ｍ、溝高さは０．１９ｍｍであ
る。
【００６５】このような径を拡げた内周部（内周溝）１
５Ｆを形成し、かつコーナー１５Ｃを窪み１６に設ける
ことで、次のような作用，効果が得られる。
５Ｆを形成し、かつコーナー１５Ｃを窪み１６に設ける
ことで、次のような作用，効果が得られる。
【００６６】従来例の場合には、図１９に示すように本
願発明のような拡径内周面１５Ｆを有さないために、ス
ワラーの燃料通路が単純なエルボ形に曲がる形状であ
り、このような通路構造のコーナー部では強い燃料剥離
が起きて流路の圧力損失を大きくしている。これに対し
て、本実施例品の場合には、図１８に示すように拡径内
周面１５Ｆがコーナ部１５Ｃ付近の燃料流路の拡張にも
たらして流速を落して剥離による圧力損失を減らすこと
ができる。なお、燃料はコーナー部１５Ｃを通過した通
路が再び絞られるので流速は回復する。また、ノズルの
拡径内周部１５Ｆの入口，出口にテーパ１５Ｄ，６１を
設けることにより、流路の広がり損失と細まり損失の発
生を極力抑えている。
願発明のような拡径内周面１５Ｆを有さないために、ス
ワラーの燃料通路が単純なエルボ形に曲がる形状であ
り、このような通路構造のコーナー部では強い燃料剥離
が起きて流路の圧力損失を大きくしている。これに対し
て、本実施例品の場合には、図１８に示すように拡径内
周面１５Ｆがコーナ部１５Ｃ付近の燃料流路の拡張にも
たらして流速を落して剥離による圧力損失を減らすこと
ができる。なお、燃料はコーナー部１５Ｃを通過した通
路が再び絞られるので流速は回復する。また、ノズルの
拡径内周部１５Ｆの入口，出口にテーパ１５Ｄ，６１を
設けることにより、流路の広がり損失と細まり損失の発
生を極力抑えている。
【００６７】したがって、上記のノズル内周構造によ
り、燃料噴霧の旋回エネルギーの向上、ひいては燃料微
粒化を促進させることができる。
り、燃料噴霧の旋回エネルギーの向上、ひいては燃料微
粒化を促進させることができる。
【００６８】ノズル１５のうち底部外面は研磨加工し、
また、燃料噴射弁本体軸線Ｃに対して非垂直面とするこ
とで、煤付着及び燃料が付着しにくいように配慮してあ
る。
また、燃料噴射弁本体軸線Ｃに対して非垂直面とするこ
とで、煤付着及び燃料が付着しにくいように配慮してあ
る。
【００６９】図６，７は上記した本発明に係る燃料噴射
弁１を筒内噴射式ガソリンエンジンの燃焼システムに適
用した例を、気筒の一部を縦断面して示す説明図であ
る。
弁１を筒内噴射式ガソリンエンジンの燃焼システムに適
用した例を、気筒の一部を縦断面して示す説明図であ
る。
【００７０】図６において、４０は気筒（シリンダ）、
４１は点火プラグ、４２はピストン、４３は吸気通路、
４４は排気通路、４５は吸気弁、４６は排気弁である。
４１は点火プラグ、４２はピストン、４３は吸気通路、
４４は排気通路、４５は吸気弁、４６は排気弁である。
【００７１】点火プラグ４１は一般に気筒４０の上部
（シリンダヘッド）中心に気筒軸線Ａと一致させて取り
付けてあり、この軸線Ａを挾んで、一方に吸気弁４５
が、他方に排気弁４６が設けてある。
（シリンダヘッド）中心に気筒軸線Ａと一致させて取り
付けてあり、この軸線Ａを挾んで、一方に吸気弁４５
が、他方に排気弁４６が設けてある。
【００７２】燃料噴射弁１は、気筒４０の上部位置で、
吸気弁４５寄りの気筒周縁近くに、気筒軸線Ａに垂直な
面Ｂに対して斜めになる適宜角度で取り付けられてい
る。このようにして、燃料噴射弁１は燃料噴射弁本体軸
線Ｃが気筒軸線Ａに斜めに交差する角度で取り付けられ
る。
吸気弁４５寄りの気筒周縁近くに、気筒軸線Ａに垂直な
面Ｂに対して斜めになる適宜角度で取り付けられてい
る。このようにして、燃料噴射弁１は燃料噴射弁本体軸
線Ｃが気筒軸線Ａに斜めに交差する角度で取り付けられ
る。
【００７３】燃料噴射弁１の気筒４０への取り付けは、
噴射口１７のうち噴射方向に向いてみたときに偏向する
側となる方（例えば、図２の図面では噴射口１７におけ
る図面に向かって右側の側壁３０ａ）を点火プラグ４１
側に向け（上向き）、反偏向側となる方（図２の図面で
は噴射口１７における図面に向かって左側の側壁３０
ｂ）を反点火プラグ側に向けて（下向き）設置される。
噴射口１７のうち噴射方向に向いてみたときに偏向する
側となる方（例えば、図２の図面では噴射口１７におけ
る図面に向かって右側の側壁３０ａ）を点火プラグ４１
側に向け（上向き）、反偏向側となる方（図２の図面で
は噴射口１７における図面に向かって左側の側壁３０
ｂ）を反点火プラグ側に向けて（下向き）設置される。
【００７４】このような燃料噴射弁取り付けにより、燃
料噴射弁１は、気筒４０内に臨む噴射口１７が上記の噴
射口傾き角αを利用して燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準に
して角度αだけ点火プラグ側に偏向角を有するように設
定される（請求項３，４対応）。噴射口１７に偏向角α
を与えることで、図７に示すように燃料噴射弁１から噴
射される燃料噴霧４７（換言すれば燃料噴霧中心線Ｄ）
は、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして点火プラグ４１
側に偏向する。燃料噴霧の中心線Ｄと噴射口軸線Ｅと
は、燃料噴射弁本体Ｃにを基準にして偏向角がほぼ一致
し５〜１０°である。
料噴射弁１は、気筒４０内に臨む噴射口１７が上記の噴
射口傾き角αを利用して燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準に
して角度αだけ点火プラグ側に偏向角を有するように設
定される（請求項３，４対応）。噴射口１７に偏向角α
を与えることで、図７に示すように燃料噴射弁１から噴
射される燃料噴霧４７（換言すれば燃料噴霧中心線Ｄ）
は、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして点火プラグ４１
側に偏向する。燃料噴霧の中心線Ｄと噴射口軸線Ｅと
は、燃料噴射弁本体Ｃにを基準にして偏向角がほぼ一致
し５〜１０°である。
【００７５】ここで、燃料噴射口１７の燃料噴射弁本体
軸線Ｃに対する偏向角αを５〜１０°の範囲に設定する
理由は、５°以下では燃料噴射弁１のエンジン取付角の
制約から図７に示すような要求噴霧方向の角度β1（偏
向噴霧の偏向角β3）を確保することができず、また、
１０°以上だと噴射弁の流路損失（圧力損失）が大きく
なり、要求噴霧到達距離を確保し難くなるためである。
軸線Ｃに対する偏向角αを５〜１０°の範囲に設定する
理由は、５°以下では燃料噴射弁１のエンジン取付角の
制約から図７に示すような要求噴霧方向の角度β1（偏
向噴霧の偏向角β3）を確保することができず、また、
１０°以上だと噴射弁の流路損失（圧力損失）が大きく
なり、要求噴霧到達距離を確保し難くなるためである。
【００７６】本例によれば、燃料噴射口１７を点火プラ
グ４１側に偏向させることで、噴射される燃料噴霧４７
も、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして点火プラグ４１
側に図７に示すようにβ3だけ偏向させることが可能に
なる。偏向角β3は燃料噴射弁本体軸線Ｃと燃料噴霧４
７の中心線Ｄとのなす角度である。
グ４１側に偏向させることで、噴射される燃料噴霧４７
も、燃料噴射弁本体軸線Ｃを基準にして点火プラグ４１
側に図７に示すようにβ3だけ偏向させることが可能に
なる。偏向角β3は燃料噴射弁本体軸線Ｃと燃料噴霧４
７の中心線Ｄとのなす角度である。
【００７７】図７おける、β1は要求される目標噴霧方
向の角度で、気筒軸線Ａに垂直な面Ｂと燃料噴霧中心線
Ｄとのなす角度で表わされる。要求噴霧方向β1は、エ
ンジンの形状，寸法等により決まり、必ずしも一様では
ない。β2は燃料噴射弁１のエンジンへの取り付け角度
であり、上記の基準面Ｂと燃料噴射弁本体軸線Ｃとのな
す角度で表わされる。
向の角度で、気筒軸線Ａに垂直な面Ｂと燃料噴霧中心線
Ｄとのなす角度で表わされる。要求噴霧方向β1は、エ
ンジンの形状，寸法等により決まり、必ずしも一様では
ない。β2は燃料噴射弁１のエンジンへの取り付け角度
であり、上記の基準面Ｂと燃料噴射弁本体軸線Ｃとのな
す角度で表わされる。
【００７８】要求噴霧方向の角度β1と燃料噴射弁取付
角度β2とに角度差がある場合には、燃料噴霧の偏向角
β3をβ3＝β2−β1になるように設定すれば、β1を確
保することができる。
角度β2とに角度差がある場合には、燃料噴霧の偏向角
β3をβ3＝β2−β1になるように設定すれば、β1を確
保することができる。
【００７９】また、本例の燃料噴射弁１によれば、燃料
噴霧４７はコーン形状を呈するが、噴霧中心線Ｄを基準
にして軸対称にならず、点火プラグ４１側に偏向する側
の噴霧到達距離（貫通力）Ｌ1が大きく、偏向する側と
反対側（ピストン４２のキャビティ４２ａ側）の噴霧到
達距離Ｌ2が小さくなる噴霧形状を得ることができる。
噴霧４７はコーン形状を呈するが、噴霧中心線Ｄを基準
にして軸対称にならず、点火プラグ４１側に偏向する側
の噴霧到達距離（貫通力）Ｌ1が大きく、偏向する側と
反対側（ピストン４２のキャビティ４２ａ側）の噴霧到
達距離Ｌ2が小さくなる噴霧形状を得ることができる。
【００８０】燃料噴霧を点火プラグ側に偏向させること
によって、成層燃焼モード時に直接的に点火プラグ４１
周辺に燃料噴霧を集中させる度合いを高める。特に、図
６に示すように、燃料噴射弁１の噴射口のある位置での
点火プラグ軸線（点火プラグ軸線は気筒軸線に一致す
る）Ａの垂直面Ｂを基準にして、燃料噴射弁１から噴射
される燃料噴霧４７のうち点火プラグ寄りの方の燃料噴
霧側４７´の方角が垂直面Ｂよりも点火プラグ４１側に
向くように設定すれば、燃料噴霧４７のうち点火プラグ
寄りの方の燃料噴霧側４７´が直接点火プラグ４１に指
向して、点火プラグ４１の周りの集中的な混合気形成を
促進させ、燃費節約を図りつつ混合気の着火性を確保で
きる。
によって、成層燃焼モード時に直接的に点火プラグ４１
周辺に燃料噴霧を集中させる度合いを高める。特に、図
６に示すように、燃料噴射弁１の噴射口のある位置での
点火プラグ軸線（点火プラグ軸線は気筒軸線に一致す
る）Ａの垂直面Ｂを基準にして、燃料噴射弁１から噴射
される燃料噴霧４７のうち点火プラグ寄りの方の燃料噴
霧側４７´の方角が垂直面Ｂよりも点火プラグ４１側に
向くように設定すれば、燃料噴霧４７のうち点火プラグ
寄りの方の燃料噴霧側４７´が直接点火プラグ４１に指
向して、点火プラグ４１の周りの集中的な混合気形成を
促進させ、燃費節約を図りつつ混合気の着火性を確保で
きる。
【００８１】また、成層燃焼モードによる燃料噴射は、
エンジン燃焼室（気筒内）が高圧下の圧縮行程時に行わ
れるため、燃料噴霧の広がりが小さくなる傾向にある
が、本実施例では燃料噴霧４７の噴霧方向を点火プラグ
４１側に偏向させた分だけ燃料噴霧エリアを拡げて噴霧
角θを拡げることが可能なので、燃料噴霧広がりが要求
以上に小さくなるのを防いで、適度に燃料噴霧を点火プ
ラグ周辺に集中させるためのコンパクトな噴霧が得られ
る。噴霧角θは、燃料噴霧４７をその中心線Ｄを通るよ
うに断面したときの断面（平面）上の噴霧広がり角であ
る。均質燃焼モード時には、圧力の低い吸入行程時に燃
料噴射が行われ、広がりのある燃料噴霧を得られるが、
本発明では、噴霧方向を点火プラグ側に偏向させた分だ
け今まで以上に燃料噴霧エリア（燃料噴霧角θ）をより
広げることが可能になり気筒内の燃料の均質化を高め
る。
エンジン燃焼室（気筒内）が高圧下の圧縮行程時に行わ
れるため、燃料噴霧の広がりが小さくなる傾向にある
が、本実施例では燃料噴霧４７の噴霧方向を点火プラグ
４１側に偏向させた分だけ燃料噴霧エリアを拡げて噴霧
角θを拡げることが可能なので、燃料噴霧広がりが要求
以上に小さくなるのを防いで、適度に燃料噴霧を点火プ
ラグ周辺に集中させるためのコンパクトな噴霧が得られ
る。噴霧角θは、燃料噴霧４７をその中心線Ｄを通るよ
うに断面したときの断面（平面）上の噴霧広がり角であ
る。均質燃焼モード時には、圧力の低い吸入行程時に燃
料噴射が行われ、広がりのある燃料噴霧を得られるが、
本発明では、噴霧方向を点火プラグ側に偏向させた分だ
け今まで以上に燃料噴霧エリア（燃料噴霧角θ）をより
広げることが可能になり気筒内の燃料の均質化を高め
る。
【００８２】上記の点火プラグ側の偏向噴霧に加えて、
図６に示すように点火プラグ側に偏向する噴霧到達距離
Ｌ1を大きく、偏向する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を
小さくすると、到達距離の長いＬ1の方は着火性を確保
する高速成分となり、また、到達距離の短いＬ2の方
は、ピストンのキャビティ４２ａ側に向かうが短い分だ
けピストン冠面に付着するのが防止されて、未燃成分を
抑制し煤排出を低減する低速成分となる。
図６に示すように点火プラグ側に偏向する噴霧到達距離
Ｌ1を大きく、偏向する側と反対側の噴霧到達距離Ｌ2を
小さくすると、到達距離の長いＬ1の方は着火性を確保
する高速成分となり、また、到達距離の短いＬ2の方
は、ピストンのキャビティ４２ａ側に向かうが短い分だ
けピストン冠面に付着するのが防止されて、未燃成分を
抑制し煤排出を低減する低速成分となる。
【００８３】この燃料噴霧形状は、燃焼サイクルにより
圧力が大きく変化する気筒内（燃焼室内）での実測が困
難であるために、種々の燃料噴霧形状のパターンと作り
出し、この噴霧形状を大気圧下のもとであらかじめ測定
して、これをエンジンに取り付け燃焼試験を行なったと
ころ、燃圧５〜９ＭＰａ場合には、大気圧下で、噴霧偏
向角（燃料噴射弁本体の中心線Ｃに対する偏向角）が点
火プラグ側に５〜１０°（最適値は７°）、燃料噴霧の
偏向する側の噴霧到達距離Ｌ1と偏向する側と反対側の
噴霧到達距離Ｌ2との比がＬ1／Ｌ2＝１．１〜１．４、
燃料噴霧角が７０〜９０°（最適値８５°）である場合
に（請求項２対応）、成層燃焼モード及び均質燃焼モー
ドの性能安定性が高く、また、アイドリング時（５５０
ｒｐｍ）の成層燃焼モードにおいて、偏向噴霧なしでは
平均Ａ／Ｆ＝４０で燃焼が成立しなかったのが偏向させ
ることにより平均Ａ／Ｆ＝４０でも燃焼可能で、目標で
あるＣＰｉ（燃焼圧変動率）＜５％、スモーク（ＢＳ
Ｕ）＜０．３の両立も可能になった。ここで、成層燃焼
モード時の平均Ａ／Ｆとは、図８に示すように、点火プ
ラグ周辺に集中する混合気層イとその周辺の空気層ロの
双方のＡ／Ｆを平均したもので、本例では混合気層イは
Ａ／Ｆ＝１５、空気層＝５０、平均Ａ／Ｆ＝４０といっ
た超希薄空燃比でも良好な燃焼を実現することができ
た。
圧力が大きく変化する気筒内（燃焼室内）での実測が困
難であるために、種々の燃料噴霧形状のパターンと作り
出し、この噴霧形状を大気圧下のもとであらかじめ測定
して、これをエンジンに取り付け燃焼試験を行なったと
ころ、燃圧５〜９ＭＰａ場合には、大気圧下で、噴霧偏
向角（燃料噴射弁本体の中心線Ｃに対する偏向角）が点
火プラグ側に５〜１０°（最適値は７°）、燃料噴霧の
偏向する側の噴霧到達距離Ｌ1と偏向する側と反対側の
噴霧到達距離Ｌ2との比がＬ1／Ｌ2＝１．１〜１．４、
燃料噴霧角が７０〜９０°（最適値８５°）である場合
に（請求項２対応）、成層燃焼モード及び均質燃焼モー
ドの性能安定性が高く、また、アイドリング時（５５０
ｒｐｍ）の成層燃焼モードにおいて、偏向噴霧なしでは
平均Ａ／Ｆ＝４０で燃焼が成立しなかったのが偏向させ
ることにより平均Ａ／Ｆ＝４０でも燃焼可能で、目標で
あるＣＰｉ（燃焼圧変動率）＜５％、スモーク（ＢＳ
Ｕ）＜０．３の両立も可能になった。ここで、成層燃焼
モード時の平均Ａ／Ｆとは、図８に示すように、点火プ
ラグ周辺に集中する混合気層イとその周辺の空気層ロの
双方のＡ／Ｆを平均したもので、本例では混合気層イは
Ａ／Ｆ＝１５、空気層＝５０、平均Ａ／Ｆ＝４０といっ
た超希薄空燃比でも良好な燃焼を実現することができ
た。
【００８４】均質燃焼モードにおいても出力向上を保持
しつつ、スモークを従来の１／２〜１／４と大幅に低減
させることができた。
しつつ、スモークを従来の１／２〜１／４と大幅に低減
させることができた。
【００８５】従って、従来に比べてより広範囲の回転域
で安定したエンジン性能を得られる結果となった。
で安定したエンジン性能を得られる結果となった。
【００８６】なお、燃料噴射弁の要求噴霧方向と取付角
度が燃料噴霧の偏向なしに適合する場合には、偏向噴霧
を必要とせず、この場合には、上記燃料噴霧の到達距離
Ｌ1，Ｌ2の関係（Ｌ1＞Ｌ2）に重点をおいて設定すれば
よい。すなわち、この場合には、要求噴霧方向の角度β
1と噴射弁取付角度β2とがβ1＝β2であるので、燃料噴
霧の偏向設定を行わず、燃料噴霧形状は、コーン形状で
あるが点火プラグ寄りの方の噴霧到達距離Ｌ1が大き
く、反点火プラグ寄りの噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる
よう設定する。
度が燃料噴霧の偏向なしに適合する場合には、偏向噴霧
を必要とせず、この場合には、上記燃料噴霧の到達距離
Ｌ1，Ｌ2の関係（Ｌ1＞Ｌ2）に重点をおいて設定すれば
よい。すなわち、この場合には、要求噴霧方向の角度β
1と噴射弁取付角度β2とがβ1＝β2であるので、燃料噴
霧の偏向設定を行わず、燃料噴霧形状は、コーン形状で
あるが点火プラグ寄りの方の噴霧到達距離Ｌ1が大き
く、反点火プラグ寄りの噴霧到達距離Ｌ2が小さくなる
よう設定する。
【００８７】図１０に上記した燃料噴射弁１におけるノ
ズル１５の他の態様例を示す。
ズル１５の他の態様例を示す。
【００８８】本例では、ノズル１５の噴射口１７の出口
１７Ｂ平面が噴射口の中心線Ｅの垂直面Ｒに対して傾斜
している（請求項１０対応）。例えば、垂直面Ｒに対す
る噴射口出口１７Ｂ平面のなす角度は１．５°である
（すなわち、噴射口の中心線Ｅと噴射口出口平面１７Ｂ
のなす角度は例えば８８．５°であり、噴射口の中心線
Ｅと垂直面Ｒとのなす角度より１．５°小さくしてあ
る）。このような角度差１．５°を確保するため、噴射
口軸線Ｅと噴射弁本体軸線Ｃとのなす角度αが８．５°
にしてある場合には、噴射口出口平面１７Ｂ平面と噴射
弁本体軸線Ｃの垂直面とのなす角度γは１０°である。
１７Ｂ平面が噴射口の中心線Ｅの垂直面Ｒに対して傾斜
している（請求項１０対応）。例えば、垂直面Ｒに対す
る噴射口出口１７Ｂ平面のなす角度は１．５°である
（すなわち、噴射口の中心線Ｅと噴射口出口平面１７Ｂ
のなす角度は例えば８８．５°であり、噴射口の中心線
Ｅと垂直面Ｒとのなす角度より１．５°小さくしてあ
る）。このような角度差１．５°を確保するため、噴射
口軸線Ｅと噴射弁本体軸線Ｃとのなす角度αが８．５°
にしてある場合には、噴射口出口平面１７Ｂ平面と噴射
弁本体軸線Ｃの垂直面とのなす角度γは１０°である。
【００８９】また、突起３０の斜面上り側３０″の高さ
Ｈ2は、例えば、０．４３ｍｍ、斜面下り側３０′の高
さＨ1は０．１ｍｍである。
Ｈ2は、例えば、０．４３ｍｍ、斜面下り側３０′の高
さＨ1は０．１ｍｍである。
【００９０】本例によれば、第１実施例よりも噴射口１
７の経路長Ｍ1，Ｍ2の長さの差を大きくすることができ
（Ｍ2＞Ｍ1）、また、噴射口１７の出口形状の任意の楕
円形状及び出口エッジ角度を非軸対称とすることがで
き、これらの要素により、燃料噴霧到達距離Ｌ1，Ｌ2に
差（Ｌ1＞Ｌ2）を与えることが可能になる。すなわち、
旋回流の経路長Ｍが噴射口周方向で不等長となり、それ
により圧力損失など壁面の差が生じ、加えて出口エッジ
角度の差も生じるために噴射口周方向に位置で噴霧速度
が異なり、経路長の長い方Ｍ2の噴霧速度が遅く、経路
長の短い方Ｍ１の噴霧速度が速くなる。この傾向は噴射
口出口平面１７Ｂの傾斜角度を大きくすることで強ま
る。噴射口出口平面１７Ｂの噴射口中心線Ｅの垂直面Ｒ
に対する傾斜角度を大きくするほど、噴霧量分布を流速
分布（噴霧到達距離）同様に経路長の短いＭ1側を大き
くすることもできる。すなわち、経路長Ｍの不等長を利
用することで、噴霧速度・噴霧量分布に方向性を持たせ
ることができ、このことを利用して、噴霧の形状、流量
・流速分布を任意に変化させることができる。
７の経路長Ｍ1，Ｍ2の長さの差を大きくすることができ
（Ｍ2＞Ｍ1）、また、噴射口１７の出口形状の任意の楕
円形状及び出口エッジ角度を非軸対称とすることがで
き、これらの要素により、燃料噴霧到達距離Ｌ1，Ｌ2に
差（Ｌ1＞Ｌ2）を与えることが可能になる。すなわち、
旋回流の経路長Ｍが噴射口周方向で不等長となり、それ
により圧力損失など壁面の差が生じ、加えて出口エッジ
角度の差も生じるために噴射口周方向に位置で噴霧速度
が異なり、経路長の長い方Ｍ2の噴霧速度が遅く、経路
長の短い方Ｍ１の噴霧速度が速くなる。この傾向は噴射
口出口平面１７Ｂの傾斜角度を大きくすることで強ま
る。噴射口出口平面１７Ｂの噴射口中心線Ｅの垂直面Ｒ
に対する傾斜角度を大きくするほど、噴霧量分布を流速
分布（噴霧到達距離）同様に経路長の短いＭ1側を大き
くすることもできる。すなわち、経路長Ｍの不等長を利
用することで、噴霧速度・噴霧量分布に方向性を持たせ
ることができ、このことを利用して、噴霧の形状、流量
・流速分布を任意に変化させることができる。
【００９１】図１１の例では、図１０の例同様に、ノズ
ル１５の噴射口１７の出口１７Ｂ平面が噴射口中心線Ｅ
の垂直面Ｒに対して傾斜しているが、噴射口１７の軸線
Ｅは燃料噴射弁本体Ｃ軸線に対して傾きを有さない態様
のものである。
ル１５の噴射口１７の出口１７Ｂ平面が噴射口中心線Ｅ
の垂直面Ｒに対して傾斜しているが、噴射口１７の軸線
Ｅは燃料噴射弁本体Ｃ軸線に対して傾きを有さない態様
のものである。
【００９２】本例でも、噴射口１７の経路長Ｍ1，Ｍ2の
長さの差を大きくすることができ（Ｍ2＞Ｍ1）、また、
噴射口１７の出口形状を変化させ及び出口エッジ角度を
非軸対称とすることができ、これらの要素により、燃料
噴霧到達距離Ｌ1，Ｌ2や噴霧分布に差（Ｌ1＞Ｌ2）を与
えることが可能になる。ただし、偏向噴霧ではないの
で、燃料噴射弁１の取付角度だけで要求噴霧方向の角度
が得られる場合に好適である。
長さの差を大きくすることができ（Ｍ2＞Ｍ1）、また、
噴射口１７の出口形状を変化させ及び出口エッジ角度を
非軸対称とすることができ、これらの要素により、燃料
噴霧到達距離Ｌ1，Ｌ2や噴霧分布に差（Ｌ1＞Ｌ2）を与
えることが可能になる。ただし、偏向噴霧ではないの
で、燃料噴射弁１の取付角度だけで要求噴霧方向の角度
が得られる場合に好適である。
【００９３】図１２の例では、ノズル１５には、既述し
た各実施例と同じく噴射口１７となるオリフィスと、該
噴射口１７の入口１７Ａの位置から上流に向けて径が拡
がって弁体（球弁）１３の一部を受入れ且つ弁座部７を
有する逆円錐形ホール（燃料旋回空間）３１とが形成さ
れているが、次の点で異なる。
た各実施例と同じく噴射口１７となるオリフィスと、該
噴射口１７の入口１７Ａの位置から上流に向けて径が拡
がって弁体（球弁）１３の一部を受入れ且つ弁座部７を
有する逆円錐形ホール（燃料旋回空間）３１とが形成さ
れているが、次の点で異なる。
【００９４】噴射口出口１７Ｂの平面と噴射口中心線Ｅ
の垂直面Ｒに角度差を与えず、また、噴射口１７は噴射
弁本体軸線Ｃに対して傾きを有さず、噴射口周縁となる
突起３０の先端面（噴射口出口平面）も噴射弁本体軸線
Ｃ及び噴射口１７の中心線ＥＢに対して垂直面であり、
斜面とはしていない。
の垂直面Ｒに角度差を与えず、また、噴射口１７は噴射
弁本体軸線Ｃに対して傾きを有さず、噴射口周縁となる
突起３０の先端面（噴射口出口平面）も噴射弁本体軸線
Ｃ及び噴射口１７の中心線ＥＢに対して垂直面であり、
斜面とはしていない。
【００９５】また、噴射口１７が噴射弁本体軸線Ｃに対
してオフセットしている（請求項１１対応）。このオフ
セットにより、噴射口１７は、逆円錐形ホール３１の中
心線及び球弁１３の軸線に対してもオフセットすること
になる。
してオフセットしている（請求項１１対応）。このオフ
セットにより、噴射口１７は、逆円錐形ホール３１の中
心線及び球弁１３の軸線に対してもオフセットすること
になる。
【００９６】このような構成によれば、噴射口１７の入
口１７Ａは、オフセットする側（図面１２では、紙面に
向かって噴射弁本体軸線Ｃを基準にして右側）から反オ
フセット側（紙面に向かって噴射弁本体軸線Ｃを基準に
して左側）に向けて下り勾配となる。
口１７Ａは、オフセットする側（図面１２では、紙面に
向かって噴射弁本体軸線Ｃを基準にして右側）から反オ
フセット側（紙面に向かって噴射弁本体軸線Ｃを基準に
して左側）に向けて下り勾配となる。
【００９７】スワラー１６の燃料通路溝１６Ｂ´から流
出する旋回燃料は、スワラー１６の燃料通路溝１６Ｂ´
の出口から噴射口入口１７Ａの斜面頂点エッジまでの経
路Ｙ 1までは、軸対称の逆円錐ホールにて燃料噴射弁本
体軸線Ｃを中心に旋回するため、流速が周方向に一様と
考えられる。上記の噴射口入口１７Ａの斜面頂点エッジ
から噴射口出口１７Ｂまでの経路Ｙ2では、噴射口１７
が噴射弁本体軸線Ｃに対してオフセットすることで、旋
回燃料は噴射弁本体軸線Ｃを基準にして非軸対称の経路
を通る。このような旋回燃料の経路によれば、経路Ｙ2
では、旋回燃料の軸線Ｃを基準にしてオフセット側の燃
料通路壁面までの距離が大で反オフセット側の燃料通路
壁面までの距離が小となるが、旋回燃料は旋回軸線Ｃを
基準にして半径方向に外側の流速が速くなる関係から、
旋回燃料は、オフセット側の燃料通路壁面に沿った流速
が大で反オフセット側の燃料通路壁面の流速が小となる
流速差の生じた流速分布が発生する。すなわち、旋回燃
料経路Ｙ2は、旋回燃料中心Ｃに対してオフセットする
ことで上記のような流速差の生じる流速分布が生じる。
その結果、噴射口１７から噴射される旋回燃料噴霧（コ
ーン形噴霧）は、オフセット側の方が反オフセット側よ
りも流速（噴霧到達距離）・流量を大きくすることがで
きる。
出する旋回燃料は、スワラー１６の燃料通路溝１６Ｂ´
の出口から噴射口入口１７Ａの斜面頂点エッジまでの経
路Ｙ 1までは、軸対称の逆円錐ホールにて燃料噴射弁本
体軸線Ｃを中心に旋回するため、流速が周方向に一様と
考えられる。上記の噴射口入口１７Ａの斜面頂点エッジ
から噴射口出口１７Ｂまでの経路Ｙ2では、噴射口１７
が噴射弁本体軸線Ｃに対してオフセットすることで、旋
回燃料は噴射弁本体軸線Ｃを基準にして非軸対称の経路
を通る。このような旋回燃料の経路によれば、経路Ｙ2
では、旋回燃料の軸線Ｃを基準にしてオフセット側の燃
料通路壁面までの距離が大で反オフセット側の燃料通路
壁面までの距離が小となるが、旋回燃料は旋回軸線Ｃを
基準にして半径方向に外側の流速が速くなる関係から、
旋回燃料は、オフセット側の燃料通路壁面に沿った流速
が大で反オフセット側の燃料通路壁面の流速が小となる
流速差の生じた流速分布が発生する。すなわち、旋回燃
料経路Ｙ2は、旋回燃料中心Ｃに対してオフセットする
ことで上記のような流速差の生じる流速分布が生じる。
その結果、噴射口１７から噴射される旋回燃料噴霧（コ
ーン形噴霧）は、オフセット側の方が反オフセット側よ
りも流速（噴霧到達距離）・流量を大きくすることがで
きる。
【００９８】したがって、旋回燃料の旋回力に合わせて
上記のオフセット量を設定し、且つ、適切な噴射口長
さ、噴射口径を設定すれば、所望の噴霧形状、流速・流
量分布を得られる。
上記のオフセット量を設定し、且つ、適切な噴射口長
さ、噴射口径を設定すれば、所望の噴霧形状、流速・流
量分布を得られる。
【００９９】図１３は、図１２の噴射口オフセットを偏
向角を有する噴射口に適用した例である。
向角を有する噴射口に適用した例である。
【０１００】すなわち、ノズル１５には、弁座部７と、
該弁座部７の下流に位置する噴射口１７と、該噴射口１
７と弁座部７との間に位置する燃料旋回空間Ｓ（逆円錐
形ホール３１）とが形成される。噴射口１７は燃料噴射
弁本体軸線Ｃに対して傾きを有し、燃料旋回空間Ｓが燃
料噴射弁本体軸線Ｃを中心に軸対称に設定され、噴射口
の入口１７Ａ中心が燃料噴射弁本体軸線Ｃに対してオフ
セットしている（請求項１２対応）。噴射口１７の偏向
方向は、弁座部７から噴射口出口１７Ｂをみてオフセッ
ト方向である。
該弁座部７の下流に位置する噴射口１７と、該噴射口１
７と弁座部７との間に位置する燃料旋回空間Ｓ（逆円錐
形ホール３１）とが形成される。噴射口１７は燃料噴射
弁本体軸線Ｃに対して傾きを有し、燃料旋回空間Ｓが燃
料噴射弁本体軸線Ｃを中心に軸対称に設定され、噴射口
の入口１７Ａ中心が燃料噴射弁本体軸線Ｃに対してオフ
セットしている（請求項１２対応）。噴射口１７の偏向
方向は、弁座部７から噴射口出口１７Ｂをみてオフセッ
ト方向である。
【０１０１】本例では、燃料噴霧を偏向させながら、偏
向方向の噴霧流速（噴霧到達距離）や流量を反偏向方向
よりも大きくすることができる。
向方向の噴霧流速（噴霧到達距離）や流量を反偏向方向
よりも大きくすることができる。
【０１０２】上記のように噴射口１７が偏向している場
合、偏向度合いに応じて噴射口入口１７Ａの形状を種々
変えることができ噴霧分布は偏る傾向を持っているが、
噴射口入口１７Ａを旋回中心Ｃに対してオフセットする
ことによりその傾向を強めたり弱めたりして所望の噴霧
形状、流速・流量分布を得ることができる。
合、偏向度合いに応じて噴射口入口１７Ａの形状を種々
変えることができ噴霧分布は偏る傾向を持っているが、
噴射口入口１７Ａを旋回中心Ｃに対してオフセットする
ことによりその傾向を強めたり弱めたりして所望の噴霧
形状、流速・流量分布を得ることができる。
【０１０３】図１４は燃料噴射弁１は、その内部構造を
図示していないが、今までに述べた偏向噴射口を有する
燃料噴射弁の変形例で、例えば、図２に示すようなスワ
ラー１６の燃料通路１６Ｂ´の出口を通路１６Ｂ´より
も間口を大きくして、この拡大した空間により燃料溜り
空間を確保したものである。このようにすれば、燃料噴
射の噴射初期に燃料溜りに存在する燃料もあわせて噴射
されるが、この燃料溜りの燃料は旋回力を有さないた
め、その後に続く旋回燃料の内部で噴射される噴霧形態
となる。このような噴霧形態を望む場合に利用されるも
ので、図１５にその噴霧形態を利用した筒内噴射式ガソ
リンエンジンの燃焼システムを示す。
図示していないが、今までに述べた偏向噴射口を有する
燃料噴射弁の変形例で、例えば、図２に示すようなスワ
ラー１６の燃料通路１６Ｂ´の出口を通路１６Ｂ´より
も間口を大きくして、この拡大した空間により燃料溜り
空間を確保したものである。このようにすれば、燃料噴
射の噴射初期に燃料溜りに存在する燃料もあわせて噴射
されるが、この燃料溜りの燃料は旋回力を有さないた
め、その後に続く旋回燃料の内部で噴射される噴霧形態
となる。このような噴霧形態を望む場合に利用されるも
ので、図１５にその噴霧形態を利用した筒内噴射式ガソ
リンエンジンの燃焼システムを示す。
【０１０４】図１６は、本発明の他の例を示す燃料噴射
弁の全体構成図、図１７の（ａ）は、該燃料噴射弁に用
いるノズルの全体を示す縦断面図、（ｂ）はその噴射口
付近を示す部分拡大断面図である。
弁の全体構成図、図１７の（ａ）は、該燃料噴射弁に用
いるノズルの全体を示す縦断面図、（ｂ）はその噴射口
付近を示す部分拡大断面図である。
【０１０５】本例の燃料噴射弁も図３同様の偏向噴霧及
び噴霧到達距離をＬ1＞Ｌ2の関係に設定することを意図
するものである。ここでは、図３の燃料噴射弁の構造と
異なる点について述べる。
び噴霧到達距離をＬ1＞Ｌ2の関係に設定することを意図
するものである。ここでは、図３の燃料噴射弁の構造と
異なる点について述べる。
【０１０６】本例は、図１７に示すように、ノズル１５
のボディ先端中央部の内面にプレス加工により逆円錐形
でその逆円錐先端にアールをつけた凹部３１´を形成
し、この凹部面３１´に弁座部７が形成される。ノズル
１５のボディ先端外面の中央部は、上記プレス加工によ
り突出して半球状の小突起３０−１が形成され、この小
突起３０−１の肉厚に燃料噴射口１７が燃料噴射弁本体
軸線（ノズル軸線）Ｃに対して傾きを有して形成されて
いることを特徴とする（請求項１３対応）。
のボディ先端中央部の内面にプレス加工により逆円錐形
でその逆円錐先端にアールをつけた凹部３１´を形成
し、この凹部面３１´に弁座部７が形成される。ノズル
１５のボディ先端外面の中央部は、上記プレス加工によ
り突出して半球状の小突起３０−１が形成され、この小
突起３０−１の肉厚に燃料噴射口１７が燃料噴射弁本体
軸線（ノズル軸線）Ｃに対して傾きを有して形成されて
いることを特徴とする（請求項１３対応）。
【０１０７】本例でも、弁座の弁体接触位置から噴射口
１７の出口１７Ｂまでの距離（旋回燃料経路長）は、弁
座側から噴射口をみて偏向側の方が短く反偏向側の方を
長くすることができ、また、噴射口１７の入口１７Ａ及
び出口１７Ｂのエッジ角を非軸対称にすることにより、
燃料噴霧の到達距離を偏向側を大きく反偏向側を大きく
することができ、また、その噴射口の偏向角を任意に変
えることで、燃料噴霧の所望の形状、流速・噴霧分布を
得ることができる。
１７の出口１７Ｂまでの距離（旋回燃料経路長）は、弁
座側から噴射口をみて偏向側の方が短く反偏向側の方を
長くすることができ、また、噴射口１７の入口１７Ａ及
び出口１７Ｂのエッジ角を非軸対称にすることにより、
燃料噴霧の到達距離を偏向側を大きく反偏向側を大きく
することができ、また、その噴射口の偏向角を任意に変
えることで、燃料噴霧の所望の形状、流速・噴霧分布を
得ることができる。
【０１０８】また、本願は、プレス加工と噴射口の穿孔
加工により小突起３０−１中に燃料噴射口を容易に形成
する利点がある。
加工により小突起３０−１中に燃料噴射口を容易に形成
する利点がある。
【０１０９】
【発明の効果】本発明によれば、筒内噴射式ガソリンエ
ンジンに適用することで、一つの燃料噴射弁により成層
燃焼モード、均質燃焼モードのそれぞれの合った燃料噴
霧形態を作り出し、燃費向上，出力向上を図り、広範囲
の回転域で安定したエンジン性能が得られる。
ンジンに適用することで、一つの燃料噴射弁により成層
燃焼モード、均質燃焼モードのそれぞれの合った燃料噴
霧形態を作り出し、燃費向上，出力向上を図り、広範囲
の回転域で安定したエンジン性能が得られる。
【図１】本発明に係る燃料噴射弁の一例を示す縦断面
図。
図。
【図２】図１に示す燃料噴射弁のノズル部付近を示す説
明図。
明図。
【図３】（ａ）は上記燃料噴射弁に用いるノズルのボデ
ィ単体を示す縦断面図、（ｂ）はその底面図。
ィ単体を示す縦断面図、（ｂ）はその底面図。
【図４】図３の要部拡大断面図。
【図５】図２のＸ−Ｘ´線矢視図。
【図６】（ａ）は本発明の燃料噴射弁を筒内噴射式ガソ
リンエンジンに適用した例を示す説明図、（ｂ）はその
噴射弁のノズル部付近を示す図。
リンエンジンに適用した例を示す説明図、（ｂ）はその
噴射弁のノズル部付近を示す図。
【図７】上記燃焼システムに用いる燃料噴霧の目標噴霧
方向と燃料噴射弁の取付け角度の関係を示す説明図。
方向と燃料噴射弁の取付け角度の関係を示す説明図。
【図８】成層燃焼モードと均質燃焼モードの説明図。
【図９】図３（ａ）の要部を拡大して弁座径から燃料噴
射口入口までの距離ｙと弁座から弁体先端までの距離ｚ
の関係を示す説明図。
射口入口までの距離ｙと弁座から弁体先端までの距離ｚ
の関係を示す説明図。
【図１０】上記ノズルの別の例をしめす部分断面図。
【図１１】上記ノズルの別の例をしめす部分断面図。
【図１２】上記ノズルの別の例をしめす部分断面図。
【図１３】上記ノズルの別の例をしめす部分断面図。
【図１４】ノズルの噴霧形態の他の例を示す説明図。
【図１５】筒内噴射式ガソリンエンジンの別の例を示す
説明図。
説明図。
【図１６】燃料噴射弁の他の実施例を示す縦断面図。
【図１７】（ａ）は図１６の燃料噴射弁に用いるノズル
単品の縦断面図、（ｂ）はその拡大断面図。
単品の縦断面図、（ｂ）はその拡大断面図。
【図１８】本発明に係るスワール付きノズルの燃料の流
れの挙動を示す説明図。
れの挙動を示す説明図。
【図１９】従来のスワール付きノズルの燃料の流れの挙
動を示す説明図。
動を示す説明図。
１…燃料噴射弁、７…弁座、１３…弁体、１５…ノズ
ル、１５Ｆ…ノズルの拡径内周面、１６…燃料旋回素子
（スワラー）、１７…噴射口、３０…小突起、４０…気
筒、４１…点火プラグ、４２…ピストン。
ル、１５Ｆ…ノズルの拡径内周面、１６…燃料旋回素子
（スワラー）、１７…噴射口、３０…小突起、４０…気
筒、４１…点火プラグ、４２…ピストン。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 生井沢 保夫
茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株
式会社日立製作所自動車機器事業部内
(72)発明者 関根 篤
茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会
社日立カーエンジニアリング内
(72)発明者 佐々木 祐一
茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会
社日立カーエンジニアリング内
(72)発明者 石川 亨
茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株
式会社日立製作所自動車機器事業部内
Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AA02 AA05 AB02 AD12
BA02 BA04 CC01 CC06U
CC10 CC11 CC15 CC32 CC43
CC48 CD30 CE22
Claims (17)
- 【請求項１】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の上
流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射す
るノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁
において、 前記ノズルの噴射口から噴射される燃料噴霧は、燃料噴
射弁本体軸線を基準にして一方向に偏向し、偏向する側
の噴霧到達距離が大きく、偏向する側と反対側の噴霧到
達距離が小さくなる噴霧形状に設定されていることを特
徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項２】 前記燃料噴霧は、大気圧下の測定で、噴
霧偏向角が前記燃料噴射弁本体軸線を基準にして５〜１
０°、偏向する側の噴霧到達距離Ｌ1と偏向する側と反
対側の噴霧到達距離Ｌ2との比がＬ1／Ｌ2＝１．１〜
１．４、燃料噴霧角が７０〜９０°である請求項１記載
の燃料噴射弁。 - 【請求項３】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の上
流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射す
るノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁
において、 燃料噴射弁本体の軸線が気筒軸線に斜めに交差する角度
を有して該燃料噴射弁本体が気筒の上部位置に取付けら
れ、前記気筒内に臨む前記ノズルの噴射口は、前記燃料
噴射弁本体軸線を基準にして前記気筒に設けた点火プラ
グ側に偏向角を有することを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項４】 前記噴射口の偏向角が前記燃料噴射弁本
体軸線を基準にして５〜１０°である請求項３記載の燃
料噴射弁。 - 【請求項５】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の上
流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射す
るノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁
において、 前記燃料噴射弁は気筒の上部位置に燃料噴射弁本体軸線
が気筒軸線に斜めに交差する角度を有して取付けられ、
前記気筒内に臨む前記ノズルの噴射口は、前記燃料噴射
弁本体軸線を基準にして前記気筒に設けた点火プラグ側
に偏向角を有し、前記弁座部における閉弁時の弁体接触
位置から前記ノズルの噴射口の出口までの距離は、噴射
口の偏向側の方を長く、反偏向側の方を短くしたことを
特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項６】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の上
流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射す
るノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁
において、 燃料噴射弁本体の軸線が気筒軸線に斜めに交差する角度
を有して該燃料噴射弁本体が気筒の上部位置に取付けら
れ、前記ノズルの噴射口の出口周縁が燃料噴射弁本体軸
線に非垂直な斜面をなし、この出口周縁のうち噴射口出
口より噴射側に出る斜面部を斜面上り側、噴射口出口よ
り反噴射側に後退する斜面部を斜面下り側とすると、噴
射口出口周縁の斜面下り側を前記気筒に設けた点火プラ
グ側に向け、斜面上り側を反点火プラグ側に向けたこと
を特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項７】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の上
流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射す
るノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射弁
において、 噴射口を有する前記ノズルの底部外面の中央に、高さが
噴射口のオリフィス長よりも短い小突起が形成され、前
記噴射口は、燃料噴射弁本体軸線に対して傾きを有し出
口が前記小突起の位置に形成されて該小突起が前記噴射
口の出口周縁壁となり、この小突起の先端面は前記弁座
部側から前記噴射口の出口をみて該噴射口の傾き方向側
を低く、傾き方向と反対方向側を高くした斜面にしてあ
ることを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項８】 前記小突起は、該小突起の中心線に垂直
な面が半円周よりも大きい円弧と該円弧の両端を結ぶ弦
により囲まれる輪郭よりなり、該小突起の高さは、前記
弦側の方を高く、該弦側と反対側の方を低くして該小突
起先端面を斜面にしてあり、前記噴射口は前記小突起の
中心線を基準にして噴射口入口側が前記弦側に偏り噴射
口出口側が弦側と反対側に偏る傾斜にしてある請求項７
記載の燃料噴射弁。 - 【請求項９】 前記燃料噴射弁本体軸線と前記噴射口の
中心線との交点が該噴射口を構成するオリフィス内に位
置する請求項１ないし請求項８のいずれか１項記載の燃
料噴射弁。 - 【請求項１０】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記ノズルの噴射口の出口平面が該噴射口の中心線の垂
直面に対して傾斜していることを特徴とする燃料噴射
弁。 - 【請求項１１】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記ノズルには、噴射口が燃料噴射弁本体軸線に対して
オフセットして設けられていることを特徴とする燃料噴
射弁。 - 【請求項１２】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記ノズルには、前記弁座部と、該弁座部の下流に位置
する噴射口と、該噴射口と前記弁座部との間に位置する
燃料旋回空間とが形成され、前記噴射口は燃料噴射弁本
体軸線に対して傾きを有し、前記燃料旋回空間が前記燃
料噴射弁本体軸線を中心に軸対称に設定され、前記噴射
口の入口中心が前記燃料噴射弁本体軸線に対してオフセ
ットしていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項１３】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記ノズルのボディ先端中央部の内面にプレス加工によ
り逆円錐形でその逆円錐先端にアールをつけた凹部が形
成され、この凹部面に弁座部が形成され、前記ノズルの
ボディ先端外面の中央部が前記プレス加工により突出し
て半球状の小突起が形成され、この小突起の肉厚に燃料
噴射口が燃料噴射弁本体軸線に対して傾きを有して形成
されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 【請求項１４】 前記噴射口の長さをｌ、直径をｄとし
た場合、０．３＜ｌ／ｄ＜１．３である請求項１ないし
請求項１３のいずれか１項記載の燃料噴射弁。 - 【請求項１５】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記弁座部に閉弁時に接する前記弁体の先端が弁座部下
流の前記噴射口の入口に臨み、該弁体が前記弁座部に接
する位置から前記噴射口の入口までの距離をｙ、前記弁
体が前記弁座部に接する位置から弁体先端までの距離を
ｚとした場合、ｙ≦２ｚであることを特徴とする燃料噴
射弁。 - 【請求項１６】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記弁座部に閉弁時に接する弁体が球形をなし、閉弁時
に前記弁体の球面先端が前記噴射口の入口と同位置或い
は噴射口内に入り込むよう設定したことを特徴とする燃
料噴射弁。 - 【請求項１７】 弁体の周囲を通過する燃料に弁座部の
上流で旋回力を与える燃料旋回手段と、旋回燃料を噴射
するノズルとを備えた筒内噴射式エンジン用の燃料噴射
弁において、 前記ノズルは有底円筒形のボディの底部中央に噴射口と
なるオリフィス及び該オリフィス上流に位置する弁座部
を形成して成り、前記燃料旋回手段は中央に前記弁体の
ガイド孔を有し外周及び下面に偏心した燃料通路を有す
るチップより成り、このチップが前記ノズルの内底に支
持されてノズルに内装され、 前記ノズルの内周面のうちノズルの内底面と交わるコー
ナーから前記チップ高さの中途位置でのチップ軸垂直面
に交わる内周位置にかけての内径を拡げ、この内径を拡
げた内周部のうち前記ノズルの内底面と交わるコーナを
ノズル内底のチップを受ける面より下方に位置する窪み
にしたことを特徴とする燃料噴射弁。
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