JP2007231915A

JP2007231915A - 燃料噴射弁及び内燃機関

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Publication number: JP2007231915A
Application number: JP2006058060A
Authority: JP
Inventors: Yoshito Yasukawa; 義人安川; Yoshio Okamoto; 良雄岡本; Motoyuki Abe; 元幸安部; Noriyuki Maekawa; 典幸前川; Masahiro Soma; 正浩相馬
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-03-03
Filing date: 2006-03-03
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】複数の燃料噴射口から噴射される扁平噴霧の干渉を抑制するために好適な燃料噴射弁を実現する。
【解決手段】燃料噴射弁１０は、燃料を噴射して扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃを形成する噴射口１４〜１９が複数穿孔された噴射孔プレート１２を有してなり、複数の噴射口１４〜１９のうち少なくとも隣り合う噴射口１４，１５は、扁平噴霧１４ｃ,１５ｃの扁平断面の長軸を平行とし、かつ各長軸を予め定めた間隔だけあけて扁平噴霧１４ｃ，１５ｃを形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば自動車のエンジンとして利用される内燃機関に燃料を供給する燃料噴射弁に関する。

自動車のエンジンに代表される内燃機関に搭載する燃料噴射弁として、燃料噴射側の先端部に配設された噴孔部材と、噴孔部材を貫通して穿孔された複数の噴射口を有するものが知られている。

このような燃料噴射弁の各噴射口から燃料を噴射するに際し、内燃機関の燃料燃焼効率を向上させる観点から、噴射燃料の微粒化をより促進することが提案されている。例えば、燃料噴射弁の各噴射口は、噴孔部材の下流側で噴射方向が交差する一対のノズル孔を配列して形成される。そして、各ノズル孔から噴射した燃料を噴射直下で互いに衝突させることにより、衝突エネルギを利用して噴射燃料を微粒化することが行われる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２８０２４号公報

ところで、複数の噴射口から燃料噴霧を噴射するに際し、隣り合う噴射口に対応する噴霧が噴射直下で重畳して互いに干渉することがある。その場合、噴霧に含まれる燃料粒子が結合して粒子径が比較的大きくなり、燃料噴射弁の微粒化性能が損なわれるおそれがある。また噴霧間の干渉に起因して燃料粒子の飛散が生じると、燃料の噴射方向を制御するのが困難になるおそれもある。

例えば、特許文献１のように一対のノズル孔から噴射した燃料を衝突させる方式では、その衝突力に起因して扁平断面の噴霧すなわち噴霧断面がほぼ楕円形又は線形の扁平噴霧が形成される。このような扁平噴霧が複数形成されると、特に扁平断面の長軸が互いに重畳して扁平噴霧間の干渉が生じることがある。

本発明は、複数の噴射口から噴射される燃料噴霧間の干渉を抑制するのにより好適な燃料噴射弁を実現することにある。

上記課題を解決するため、本発明の燃料噴射弁は、燃料を噴射して噴霧を形成する噴射口が複数穿孔された噴孔部材を有してなり、前記複数の噴射口のうち少なくとも隣り合う噴射口に対応する噴霧は、その噴霧断面が互いにずれて形成されてなることを特徴とする。

このようにすれば、各噴射口に対応する噴霧間の干渉が抑制されることから、噴霧の干渉に起因する燃料粒子の結合が低減されるため、所望の微粒化性能を確保できる。また、噴霧の干渉に起因する燃料粒子の飛散が低減されるから、噴射燃料の指向性が向上するため、燃料の噴射方向を例えば吸気弁の方向に的確に制御することができる。要するに、本発明は、各噴射口に対応する噴霧が互いに重ならないように噴射口の位置や形態が決められたものである。

本発明の一態様によれば、前記隣り合う噴射口に対応する噴霧は、その各扁平断面の長軸が予め定めた間隔をあけて平行に並んで形成されてなる。すなわち、隣接する扁平噴霧は、その長軸方向を同じに合わせ、かつ長軸間を予め定めた間隔だけあけて形成される。別の視点で言えば、隣接する扁平噴霧は、噴射方向に対して略垂直に並んで形成される。なお、長軸間の間隔は、扁平噴霧の重畳が生じないときの長軸間の距離の実測値又は理論値に基づいて決められる。

また、本発明の一態様によれば、前記隣り合う噴射口のそれぞれは、前記噴孔部材の下流側で噴射方向が交差する２以上のノズル孔を配列してなり、該各噴射口の前記ノズル孔の配列方向を合わせ、かつ前記各噴射口間を予め定めた間隔だけ離して形成される。

また、本発明の一態様によれば、前記隣り合う噴射口のそれぞれは、開口断面がスリット形に形成されたものとし、前記各噴射口のスリット長手方向を合わせ、かつ前記スリット間を予め定めた間隔だけ離して形成される。

また、本発明の一態様によれば、前記噴孔部材の中心部に位置する前記噴射口は、その開口断面積が前記噴孔部材の端部に位置する前記噴射口よりも大きいものとする。

また、製造工程などに起因して各噴射口に対応する扁平噴霧の長軸が厳密に互いに平行にならない場合もある。その場合、本発明の一態様によれば、前記複数の噴射口のうち少なくとも隣り合う噴射口に対応する噴霧は、前記各扁平断面の長軸間で形成される交差角度が設定角度（例えば、数度）よりも小さくして前記噴霧を形成する。このようにしても噴射直下における扁平噴霧の干渉そのものを抑制できる。

また、本発明の内燃機関は、前記燃料噴射弁と、該燃料噴射弁の噴射方向下流側に配設された吸気弁と、該吸気弁を介して前記燃料噴射弁の噴射燃料が導かれる燃焼室と、該燃焼室の燃料を圧縮するシリンダと、該圧縮後の燃料を点火する点火プラグと、該燃焼後の排ガスを排出する排気弁とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、複数の噴射口から噴射される燃料噴霧間の干渉を抑制するのにより好適な燃料噴射弁及びそれを搭載した内燃機関を実現できる。

（第一の実施形態）
本発明を適用した燃料噴射弁の第一の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。図２は、図１の噴射孔プレートを先端側から見た正面図である。図３は、図２の噴射孔プレートのＣ−Ｃ断面図である。なお、説明の便宜上、図１の燃料噴射弁の燃料導入側を基端側と称し、燃料噴射側を先端側と適宜称する。また、扁平噴霧を形成する場合を例示するが、例えば断面円形の噴霧を形成する場合にも適用できる。

図１に示す燃料噴射弁１０は、例えば自動車のエンジンとして利用される内燃機関に燃料を供給するものである。燃料噴射弁１０は、図１ないし図３に示すように、燃料噴射側の先端部に配設された噴孔部材としての噴射孔プレート１２と、噴射孔プレート１２を貫通して穿孔された複数の噴射口（例えば、６個の噴射口１４〜１９）を有する。ここでの噴射口１４〜１９は、燃料を噴射して扁平断面の噴霧（以下、扁平噴霧という）を形成する。扁平噴霧とは、噴霧断面がほぼ楕円形又は線形の噴霧である。

そして、本実施形態は、図２に示すように、噴射口１４〜１９のうち隣り合う噴射口１４，１５に対応する扁平噴霧１４ｃ，１５ｃは、各噴霧断面が互いにずれて形成されるものとする。より具体的には、扁平噴霧１４ｃ，１５ｃは、その各扁平断面の長軸が予め定めた間隔をあけて平行に並んで形成される。別の視点で言えば、扁平噴霧１４ｃ，１５ｃは、各扁平断面の長軸を同じ向きに合わせ、かつ長軸間を予め定めた間隔だけ離間して形成される。他の隣り合う噴射口（例えば噴射口１５，１６）も同様に、各噴霧断面が互いにずれて形成されている。

要するに、各噴射口１４〜１９に対応する扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃが互いに重ならないように噴射口１４〜１９の位置や形態が決められている。なお、予め定めた間隔とは、扁平噴霧の重畳が生じないときの長軸間距離の実測値又は理論値である。

このようにすれば、各噴射口１４〜１９に対応する扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃ間の干渉を抑制できる。したがって、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの干渉に起因する燃料粒子の結合が低減されるから、供給燃料の微粒化をより一層促進できる。また扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの干渉に起因する燃料粒子の飛散が低減されるから、噴射燃料の指向性が向上するため、噴射方向を例えば吸気弁の方向に的確に制御できる。

より詳細に、本実施形態の燃料噴射弁１０について説明する。図１に示すように、燃料噴射弁１０は、通常時閉式のマルチホールインジェクタである。燃料噴射弁１０は、基端側に燃料供給口１１が形成されると共に複数の噴射口１４〜１９が形成されたノズル部を先端側に有する薄肉円筒状のケーシング２１と、ケーシング２１の外周部に取り付けられた電磁コイル２２と、電磁コイル２２を包囲する磁性体のヨーク２４と、ケーシング２１内に先端側から挿入された後に電磁コイル２２の内側に位置されたコア２６と、コア２６の先端側に対面して軸方向に進退可能に連設されたアンカー２８と、アンカー２８に挟持されて軸方向に延在する中実の弁体３０と、弁体３０の先端側に個設され弁体３０の先端が離着座する台座としてのノズル体３２と、ノズル体３２の先端側面に配設された噴射孔プレート１２と、噴射孔プレート１２の厚み方向に貫通して形成された噴射口１４〜１９などから構成されている。

コア２６は、その内部に弾性部材としてのスプリング３４が配設されている。スプリング３４は、弁体３０の先端をノズル体３２に押付ける付勢力を与える。なお、スプリング３４の押付け力を調整するスプリングアジャスタ３６が配設されている。また、燃料供給口１１は、燃料通流方向の下流側にフィルタ３８が配設されている。フィルタ３８は、燃料に含まれる異物を除去するものである。

このように構成される燃料噴射弁１０は、電磁コイル２２が非通電状態であるときは、スプリング３４の押付け力に起因して、弁体３０の先端がノズル体３２に密着する。このような状態では、弁体３０とノズル体３２の間に隙間つまり燃料通路が形成されないから、燃料供給口１１から流入した燃料はケーシング２１内に留まる。

非通電状態の電磁コイル２２に噴射パルスとしての電流を印加すると、電磁コイル２２から電磁力が発生する。弁体３０は、電磁コイル２２の電磁力に由来して、コア２６の下端面に接触するまで基端側に移動する。弁体３０が基端側に移動すると、弁体３０とノズル体３２の間に燃料通路が形成される。ケーシング２１内の燃料は、燃料通路を介して噴射口１４〜１９から噴射される。このように燃料噴射弁１０は、電磁コイル２２に間欠的に印加する噴射パルスに応じ、弁体３０を軸方向に移動することにより、開弁状態と閉弁状態を切替える。そして、燃料噴射弁１０は、開弁状態と閉弁状態の切り替えタイミングを調整することにより、燃料噴射量を制御する。

ここで噴射口１４〜１９を更に詳細に説明する。図２に示すように、噴射口１４〜１９は、噴射孔プレート１２に配置されている。例えば、噴射孔プレート１２の中心軸をＸ軸とすると、噴射口１４〜１９は、Ｘ軸を挟んで２つの集合体α，βに分けられる。左側の集合体αは、Ｘ軸寄りの噴射口１８と、Ｘ軸に直交する方向において噴射口１８よりも外側の噴射口１４と、噴射口１４よりも外側の噴射口１６を有する。また噴射口１４，１６，１８はＸ軸方向に間隔をあけてずれて配置されている。右側の集合体βは、Ｘ軸寄りの噴射口１５と、Ｘ軸に直交する方向において噴射口１５よりも外側の噴射口１９と、噴射口１９よりも外側の噴射口１７を有する。また噴射口１５，１７，１９はＸ軸方向に間隔をあけてずれて配置されている。

なお、集合体αに属する噴射口１４，１６，１８は、噴射方向が徐々にＸ軸から離れる方向を燃料噴射方向として設定されている。また、集合体βに属する噴射口１５，１７，１９は、噴射方向が徐々にＸ軸から離れる方向を燃料噴射方向として設定されている。すなわち、噴射口１４〜１９は２方向噴霧を形成する。また、図２に示す燃料噴射方向は、噴射口１４〜１９から噴射された燃料が例えば吸気弁に向かう方向を図上に投影したものである。

このような噴射口１４〜１９のそれぞれは、複数のノズル孔を有する組で構成される。例えば、噴射口１４は、一対のノズル孔１４ａ、１４ｂを配列した組を有し、各ノズル孔１４ａ，１４ｂから噴射した燃料を衝突させて扁平噴霧１４ｃを形成する。ここでのノズル孔１４ａ，１４ｂは、噴射孔プレート１２の下流側つまり噴射直下で噴射方向が交差するように、噴射孔プレート１２に対する穿孔方向が互いに異なる。より具体的には、図３に示すように、ノズル孔１４ａ，１４ｂは、噴射孔プレート１２の縦断面で例えばＶ字形を形成するように、各孔軸間の距離が基端側から先端側に向かうにつれて徐々に狭まって形成されている。

噴射口１５も同様に、噴射孔プレート１２に対する穿孔方向が互いに異なる一対のノズル孔１５ａ，１５ｂを配列した組を有し、各ノズル孔１５ａ，１５ｂから噴射した燃料を衝突させて扁平噴霧１５ｃを形成する。他の噴射口１６〜１９についても同様である。なお、噴射口１４〜１９に属するノズル孔の数を必要に応じて増やしてもよい。また、便宜上、噴射孔プレート１２に穿孔された複数のノズル孔（例えばノズル孔１４ａ、１４ｂ）をノズル孔群２０と総称する。

そして、本実施形態では、図２に示すように、噴射口１４〜１９に対応した扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃは、各扁平断面の長軸が間隔をあけて並列に形成されている。他の視点によれば、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃは、その長軸を同じ方向に合わせ、かつ長軸間を予め定めた間隔だけあけて形成されている。別の視点によれば、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃは、図２に示す燃料噴射方向に対して略垂直に並んで形成されている。別の視点によれば、噴射口１４〜１９は、各噴射口１４〜１９のノズル孔の配列方向（例えば、ノズル孔１４ａ，１４ｂの配列方向とノズル孔１５ａ、１５ｂの配列方向）を合わせ、かつ各噴射口１４〜１９間を予め定めた間隔だけ離して形成されている。更に別の視点によれば、各噴射口１４〜１９は、各扁平噴霧の長軸延長線が交差しないように形成されている。要するに、本実施形態は、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの断面範囲が互いにずれて形成されるように、噴射口１４〜１９の位置や形態が決められたものである。また、長軸間の間隔は、扁平噴霧の重畳が生じないときの長軸間距離の実測値又は理論値に基づいて決められる。

図４〜図６を参照して扁平噴霧１４の態様を説明する。図４は、図３の一対のノズル孔１４ａ，１４ｂから燃料を噴射した燃料の衝突の様子を示す模式図である。図５は、図４の扁平噴霧を短軸方向（矢印Ａ方向）から見た模式図である。図６は、図４の扁平噴霧を下側（矢印Ｂ方向）から見た模式図である。

図４に示すように、ノズル孔１４ａ，１４ｂから燃料が噴射されると、噴射された燃料が衝突して扁平噴霧１４ｃが形成される。図４に示した扁平噴霧１４ｃは、鉛直方向に細長い形態であるが、図５のように横方向の広がりを有する。また、図６に示すように、扁平噴霧１４ｃは、ノズル孔１４ａ，１４ｂ間を結ぶ線に対して扁平断面の長軸が略垂直に形成される。他の扁平噴霧１５ｃ〜１９ｃも同様である。そして、本実施形態では、各扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの扁平断面の長軸方向の延長線が互いに重ならないように、ノズル孔１４ａ，１４ｂ〜１９ａ，１９ｂが配置される。

さて、図７は、燃料噴射弁１０が例えば２つの吸気弁に向けて燃料を２方向に噴射する態様を示す図である。図７の上段は、噴射口１４〜１９から２方向に液滴噴霧５０，５２が生じた様子を示す図である。図７の下段は、上段のＤ−Ｄ断面図である。Ｄ−Ｄ断面は、噴射孔プレート１２の下流側の吸気弁５４，５６の位置に相当する。

図７に示すように、燃料噴射弁１０の軸方向をＹ軸とすると、液滴噴霧５０，５２は、噴射方向に向かうにつれてＹ軸から離れて噴射される。液滴噴霧５０の噴射先は吸気弁５４であるし、液滴噴霧５２の噴射先は吸気弁５６である。液滴噴霧５０は、図７の下段に示すように、Ｙ軸側寄りの液滴噴霧５８と、液滴噴霧５８よりも外側の液滴噴霧６０と、液滴噴霧６０よりも外側の液滴噴霧６２を有する。ここでの液滴噴霧５８は図２の扁平噴霧１８ｃに対応し、液滴噴霧６０は扁平噴霧１４ｃに対応し、液滴噴霧６２は扁平噴霧１６ｃに対応する。また、液滴噴霧５２は、Ｙ軸側寄りの液滴噴霧６４と、液滴噴霧６４よりも外側の液滴噴霧６６と、液滴噴霧６６よりも外側の液滴噴霧６８を有する。ここでの液滴噴霧６４は図２の扁平噴霧１５ｃに対応し、液滴噴霧６６は扁平噴霧１９ｃに対応し、液滴噴霧６８は扁平噴霧１７ｃに対応する。そして、各液滴噴霧６０〜６８は、図７の下段に投影した燃料噴射方向に対し、各扁平断面の長軸が略垂直に形成されている。なお、ここでの燃料噴射方向は、吸気弁５４，５６間を結ぶ直線方向に一致している。

図７に示す形態によれば、燃料噴射直下における扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの干渉が抑制されるため、Ｄ−Ｄ断面における液滴噴霧６０〜６８の干渉も抑制される。したがって、噴射口１４〜１９の噴射燃料を扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃにして燃料の微粒化を図るに際し、噴射燃料がより一層微粒化されたものになるため、噴射先の内燃機関の燃焼室で良好な混合気を形成できる。また同時に、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの干渉に起因する燃料粒子の飛散が低減するため、Ｄ−Ｄ断面における２方向の液滴噴霧（例えば液滴噴霧５０，５２）の中央分離性が高まる。したがって、燃料噴射弁１０から内燃機関の燃焼室に燃料を供給するに際し、ポート壁などに対する燃料の付着が低減される。その結果、内燃機関の燃焼行程でリッチ混合気が形成されるのが抑制されるため、内燃機関の燃焼室で有害ガスが生じるのを低減できるし、内燃機関を安定して駆動することができる。

以上、第一の実施形態の燃料噴射弁を説明したが、これに限られるものではない。例えば、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃを形成するに際し、各扁平断面の長軸を平行に並べて形成する例を説明したが、製造工程などに起因して長軸が厳密に互いに平行にならない場合もある。その場合、各長軸の延長線が形成する交差角度を設定角度（例えば、数度）よりも小さくなるように噴射口１４〜１９の位置や形態を決めればよい。このようにしても噴射直下における扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの干渉を抑制できる。

また、６個の扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃを形成する例を説明したが、扁平噴霧の数つまり噴射口の数を増やしてもよい。また、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃを形成する噴射口１４〜１９として、１対のノズル孔（例えば、ノズル孔１４ａ，１４ｂ）を有するものを例示したが、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃを形成できる形態であればよい。また、扁平噴霧１４ｃ〜１９ｃの１つ以上を円形断面の噴霧として形成してもよい。その場合、円形断面噴霧とそれに隣接する例えば扁平噴霧１４ｃとの干渉を回避する形態であればよい。要するに、噴射口１４〜１９に対応して燃料噴霧を形成するに際し、各燃料噴霧の断面範囲を互いにずらして燃料噴霧を形成することにより、燃料噴霧の干渉を抑制する形態であればよい。

（第二の実施形態）
本発明を適用した燃料噴射弁の第二の実施形態について図８を参照して説明する。本実施形態は、開口断面がスリット形の噴射口を形成した点で、一対のノズル孔を有する噴射口を形成した第一の実施形態と異なる。したがって、相違点を中心に説明する。

図８は、本実施形態の燃料噴射弁の噴射孔プレートを先端側から見た正面図である。図８に示すように、噴射孔プレート７０は、複数の噴射口（例えば、６個の噴射口７２〜８２）が穿設されている。各噴射口７２〜８２は、開口断面がスリット形に形成されている。そして、各噴射口７２〜８２は、スリット長軸が間隔をあけて平行に並んで形成されている。他の視点によれば、各噴射口７２〜８２は、各スリット長軸を同じ方向に合わせ、かつスリット間を予め定めた間隔だけあけて形成されている。別の視点によれば、各噴射口７２〜８２は、各スリット長軸の延長線が交差しないように形成されている。製造工程などに起因して各スリット長軸を厳格に平行にできない場合は、各スリット長軸の延長線が形成する交差角度を設定角度（例えば、数度）よりも小さくして各噴射口７２〜８２を形成すればよい。なお、各噴射口７２〜８２の位置は、図２の噴射口１４〜１９の位置に対応している。

噴射口７２〜８２から燃料を噴射すると、噴射口７２〜８２の断面形状に由来して扁平噴霧が形成されるので、噴射燃料が微粒化される。このように噴射燃料の微粒化を図るに際し、本実施形態によれば、噴射口７２〜８２に対応した扁平噴霧は、扁平断面の長軸が間隔をあけて平行に並んだものになるから、第一の実施形態と同様に、扁平噴霧間の干渉が抑制される。したがって、燃料噴射弁１０から噴射する燃料をより一層微粒化できるし、燃料粒子の飛散を低減できる。さらに本実施形態によれば、噴射孔プレート７０に穿孔する穴の数が少なくなることから、燃料噴射弁１０の製造コストを低減できる。

なお、噴射口７２〜８２の数を適宜増やしてもよいし、噴射口７２〜８２の開口断面の形状や配設位置を必要に応じて変更してもよい。要するに、噴射口７２〜８２に対応して扁平噴霧を形成するに際し、扁平噴霧の断面範囲を互いにずらして形成することにより、扁平噴霧の干渉を抑制する形態であればよい。

（第三の実施形態）
本発明を適用した燃料噴射弁の第三の実施形態について図９〜図１１を参照して説明する。本実施形態は、燃料噴射弁８３から噴射される２方向噴霧８４の燃料濃度が燃料噴射弁８３の軸心から外側に向かうにつれて小さい点で、燃料噴射弁１０から噴射される２方向噴霧の燃料濃度が均等な第一及び第二の実施形態と異なる。したがって、相違点を中心に説明する。

図９の上段は、本実施形態の燃料噴射弁８３から噴射された２方向噴霧８４の様子を示す図である。図９の下段は、上段のＥ−Ｅ断面図である。まず、本実施形態の燃料噴射弁８３は、図２に示す複数の噴射口１４〜１９と基本的に同じ噴射口を有するが、その噴射口の口径が異なる。すなわち、燃料噴射弁８３の噴射口は、噴射孔プレート１２の中心部から端部に向かうにつれて開口断面積が小さくなるように設計されている。例えば、噴射孔プレート１２の中心部に位置する噴射口は、噴射孔プレート１２の端部に位置する噴射口よりも開口断面積が大きい。

このような燃料噴射弁８３から２方向噴霧８４を噴射すると、図９に示すように、２方向噴霧８４は、燃料噴射弁８３の軸心から外側に向かうにつれて燃料濃度が小さいものになる。より具体的には、２方向噴霧８４は、噴射方向が異なる２つの液滴噴霧８６，８８から形成される。液滴噴霧８６，８８は、燃料噴射弁８３の軸心方向に向かうにつれて互いに軸心から離れて噴射される。液滴噴霧８６は、燃料噴射弁８３の軸心寄りの液滴噴霧８６ａと、液滴噴霧８６ａよりも外側の液滴噴霧８６ｂと、液滴噴霧８６ｂよりも外側の液滴噴霧８６ｃを有する。液滴噴霧８６ａ，８６ｂ，８６ｃは、各断面態様は第一及び第二の実施形態と同様であるが、その燃料濃度が異なる。すなわち、液滴噴霧８６ａの燃料濃度は液滴噴霧８６ｂよりも大きいし、液滴噴霧８６ｂの燃料濃度は液滴噴霧８６ｃよりも大きい。また、液滴噴霧８８も、燃料噴射弁８３の軸心寄りの液滴噴霧８８ａと、液滴噴霧８８ａよりも外側の液滴噴霧８８ｂと、液滴噴霧８８ｂよりも外側の液滴噴霧８８ｃを有し、その燃料濃度の関係は液滴噴霧８６の場合と同様である。

図１０は、図９の燃料噴射弁８３を内燃機関９０に搭載した態様を示す縦断面図である。図１０に示すように、内燃機関９０は、燃料噴射弁８３を取り付ける吸気ポート９２と、外部の空気を取り込む吸気管９４と、燃料噴射弁８３の燃料噴射方向に配設された開閉弁である吸気弁９６と、燃料噴射弁８３から噴射された２方向噴霧８４を吸気弁９６に導く隔壁９８と、吸気弁９６を介して流入した混合燃料が燃焼される燃焼室１００と、燃焼室１００の燃料を圧縮するシリンダ１０２と、燃焼室１００内の混合燃料に点火する点火プラグ１０４と、燃焼後の排気ガスを触媒手段に排出する開閉弁としての排気弁１０６などから構成されている。

図１１は、図１０の内燃機関を燃焼室から点火プラグ方向（矢印Ｆ方向）に見た図である。図１１に示すように、内燃機関９０は、燃料噴射弁８３側に配設された２個の吸気弁９６と、吸気弁９６に対して点火プラグ１０４を挟んで反対側に配設された２個の排気弁１０６を有する。また、隔壁９８は、燃料噴射弁８３から噴射された２方向噴霧８４の流路を形成する。例えば、隔壁９８は、二方向噴霧８４の流路を二股に分けて２個の吸気弁９６に連結させる中央隔壁９８ａと、二方向噴霧８４の流路の外郭を形成する外部隔壁９８ｂを有する。

このような燃料噴射弁８３から二方向噴霧８４を噴射すると、二方向噴霧８４は、隔壁９８で形成される流路を介して２個の吸気弁９６に分離して向かう。吸気弁９６に向かう過程の二方向噴霧８４は、隔壁９８ａ側に位置する液滴噴霧８６ａ，８８ａは液滴噴霧８６ｂ，８８ｂよりも濃度が大きいし、液滴噴霧８６ｂ，８８ｂは液滴噴霧８６ｃ，８８ｃよりも濃度が大きい。

本実施形態のように二方向噴霧８４に濃度差を付けると、液滴噴霧８６ａ，８８ｂは、その密度が大きくなることに起因して高い貫通力を有するので、吸気弁９６に向かう指向性が高まる。すなわち、液滴噴霧８６ａ，８８ｂは、２個の吸気弁９６に分かれて進行するための中央分離性が高まるので、中央隔壁９８ａなどに対する燃料の付着が低減される。また、液滴噴霧８６ｂ，８８ｂ又は液滴噴霧８６ｃ，８８ｃは、液滴噴霧８６ａ，８８ａの貫通力に由来して液滴噴霧８６ａ，８８ａの噴射方向に誘導される。したがって、液滴噴霧８６ｂ，８８ｂ又は液滴噴霧８６ｃ，８８ｃは、その通流過程で外側の広がりが抑制されることから、外部隔壁９８ｂなどに対する燃料の付着が低減される。

また、本実施形態によれば、燃料噴射弁８３から二方向噴霧８４を噴射するに際し、点火プラグ１０４側の液滴噴霧８６ａ，８８ａの燃料濃度が比較的大きいことに由来して、二方向噴霧８４の噴射方向を目標噴射方向つまり吸気弁９６の方向に的確に制御できる。したがって、吸気弁９６すなわち点火プラグ１０４の近傍に燃料を好適に集めることができるから、隔壁９８やポート壁面などに対する燃料の付着を低減できる。その結果、燃焼室１００の燃焼行程でリッチ混合気が形成されるのを抑制できるので、炭化水素ガスに代表される有害排出ガスの発生が抑制されるし、噴射燃料量に対するエネルギ変換効率が高まる。

さらに、本実施形態によれば、点火プラグ１０４側の液滴噴霧８６ａ，８８ａの燃料濃度が比較的大きいことに由来して、点火プラグ１０４により燃料に確実に点火できるから、安定かつ良好な燃焼を実現できる。

なお、本実施形態は、第一及び第二の実施形態と組み合わせてもよいし、その変形例を必要に応じて盛り込んでもよい。要は、燃料噴射弁８３から二方向噴霧８４を噴射するに際し、燃料噴射弁８３の軸方向から外側に向けて低減する濃度差を付与すればよい。

（第四の実施形態）
本発明を適用した燃料噴射弁の第四の実施形態について図１２及び図１３を参照して説明する。本実施形態は、燃料噴射弁９１の先端部９１ａが図１１の形態よりも中央隔壁９８ａに近接して位置した点で第一ないし第三の実施形態と異なる。したがって、相違点を中心に説明する。

図１２は、本実施形態の燃料噴射弁９１を内燃機関９０に搭載した態様を示す縦断面図である。図１３は、図１２の内燃機関を燃焼室から点火プラグ方向（矢印Ｇ方向）に見た図である。図１２及び図１３に示すように、本実施形態が図１０の形態と異なる点は、燃料噴射弁９１は、そのノズル部が軸方向に延長して形成されていることにある。より具体的には、燃料流路の仮想中心線１１２，１１３の交点をＨとすると、燃料噴射弁９１の先端部９１ａが交点Ｈよりも中央隔壁９８ａ寄りに位置されている。ここでの仮想中心線１１２，１１３は、中央隔壁９８ａと外部隔壁９８ｂとの間に形成された流路の中心線に対応する。

本実施形態によれば、燃料噴射弁１０から液滴噴霧５０を噴射するに際し、燃料噴射弁９１の先端部９１ａと吸気弁９６との間の距離が比較的小さいことから、吸気弁９６に対して液滴噴霧５０を的確に噴射できる。したがって、ポート壁などに対する燃料の付着が低減されるから、燃焼室１００の燃焼行程でリッチ混合気が形成されるのが抑制される。その結果、炭化水素ガスに代表される有害排出ガスの発生が抑制されるし、燃料の燃焼効率が高まる。

また、本実施形態によれば、燃料噴射弁９１から２方向の液滴噴霧５０，５２を噴射するに際し、各液滴噴霧５０，５２の噴射方向間の角度が広がることになる。したがって、液滴噴霧５０，５２の中央分離性が高まるので、液滴噴霧５０，５２の燃料粒子が結合するのを低減できるため、より微粒化した燃料を燃焼室１００に供給できる。また液滴噴霧５０，５２の噴射方向を目標噴射方向つまり吸気弁９６の方向に的確に制御できる。したがって、吸気弁９６すなわち点火プラグ１０４の近傍に燃料を好適に集めることができるから、隔壁９８やポート壁面などに対する燃料の付着を低減できるなど、噴射燃料量に対するエネルギ変換効率が高まる。

なお、燃料噴射弁９１の先端部９１ａを吸気弁９６寄りに位置させるために、燃料噴射弁９１のノズル部を延長する例を示したが、燃料噴射弁９１の搭載位置そのものを変更してもよい。また、本実施形態は、第一ないし第三の実施形態と組み合わせてもよいし、その変形例を必要に応じて盛り込んでもよい。要は、燃料噴射弁９１の燃料噴射点が吸気弁９６に近傍して位置する形態であればよい。

本発明を適用した第一の実施形態の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。図１の噴射孔プレートの正面図である。図２の噴射孔プレートのＣ−Ｃ断面図である。図３の一対のノズル孔から燃料を噴射した燃料の衝突の様子を示す模式図である。図４の扁平噴霧を短軸方向（矢印Ａ方向）から見た模式図である。図４の扁平噴霧を下側（矢印Ｂ方向）から見た模式図である。燃料噴射弁が例えば２つの吸気弁に向けて燃料を２方向に噴射する態様を示す図である。本発明を適用した第二の実施形態の燃料噴射弁の噴射孔プレートの正面図である。本発明を適用した第三の実施形態の燃料噴射弁から燃料を２方向に噴射する態様を示す図である。図９の燃料噴射弁を内燃機関に搭載した態様を示す縦断面図である。図１０の内燃機関を燃焼室から点火プラグ方向（矢印Ｆ方向）に見た図である。本発明を適用した第四の実施形態の燃料噴射弁を内燃機関に搭載した態様を示す縦断面図である。図１２の内燃機関を燃焼室から点火プラグ方向（矢印Ｇ方向）に見た図である。

符号の説明

１０燃料噴射弁
１２噴射孔プレート
１４〜１９噴射口
１４ａ，１４ｂ〜１９ａ，１９ｂノズル孔
１４ｃ〜１９ｃ扁平噴霧
９０内燃機関
９６吸気弁
１００燃焼室
１０４点火プラグ
１０６排気弁

Claims

燃料を噴射して噴霧を形成する噴射口が複数穿孔された噴孔部材を有してなり、前記複数の噴射口のうち少なくとも隣り合う噴射口に対応する噴霧は、その噴霧断面が互いにずれて形成されてなることを特徴とする燃料噴射弁。
燃料を噴射して扁平断面の噴霧を形成する噴射口が複数穿孔された噴孔部材を有してなり、前記複数の噴射口のうち少なくとも隣り合う噴射口に対応する噴霧は、その各扁平断面の長軸が予め定めた間隔をあけて平行に並んで形成されてなることを特徴とする燃料噴射弁。
前記隣り合う噴射口のそれぞれは、前記噴孔部材の下流側で噴射方向が交差する２以上のノズル孔を配列してなり、該各噴射口の前記ノズル孔の配列方向を合わせ、かつ前記各噴射口を予め定めた間隔だけ離してなることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記隣り合う噴射口のそれぞれは、開口断面がスリット形に形成されたものとし、前記各噴射口のスリット長手方向を合わせ、かつ前記スリット間を予め定めた間隔だけ離してなることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射弁。
前記噴孔部材の中心部に位置する前記噴射口は、その開口断面積が前記噴孔部材の端部に位置する前記噴射口よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の燃料噴射弁。
前記複数の噴射口は、その各噴射燃料の濃度が前記噴孔部材の中心部から端部に向かうにつれて小さいことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃料噴射弁。
燃料を噴射して扁平断面の噴霧を形成する噴射口が複数穿孔された噴孔部材を有してなり、前記複数の噴射口のうち少なくとも隣り合う噴射口に対応する噴霧は、前記各扁平断面の長軸間で形成される交差角度が設定角度よりも小さくして前記噴霧を形成することを特徴とする燃料噴射弁。
請求項１乃至７のいずれかに記載の燃料噴射弁と、該燃料噴射弁の噴射方向下流側に配設された吸気弁と、該吸気弁を介して前記燃料噴射弁の噴射燃料が導かれる燃焼室と、該燃焼室の燃料を圧縮するシリンダと、該圧縮後の燃料を点火する点火プラグと、該燃焼後の排ガスを排出する排気弁とを備えたことを特徴とする内燃機関。