JP2007327501A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する場合があっても、吸気弁への燃料衝突を回避可能な燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 燃焼室１０６に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁１０７が開いた状態にあるとき噴射する燃料噴射弁１０において、内周面１３に弁座１４を有する弁ボディ１２と、弁座１４に対し燃料流れの下流側に設けられ、燃料を噴射する複数の噴孔２１ａ〜２１ｊを有する噴孔プレート２０と、弁座１４に着座することで噴孔２１ａ〜２１ｊからの燃料噴射を遮断し、弁座１４から離座することで噴孔２１ａ〜２１ｊからの燃料噴射を許容する弁部材３０とを備え、複数の噴孔２１ａ〜２１ｊのうち、噴射した燃料が吸気弁１０７に向かう噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆの軸は、他の噴孔２１ｃ、２１ｄに比べて、燃料噴射弁１０の中心軸１０８に近づけるようにずらされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。

燃料噴射弁としては、例えば内燃機関の燃焼室内に直接燃料を噴射する直噴ガソリンエンジン用燃料噴射弁がある。直噴エンジンは成層燃焼が実現できるため、燃費の向上が図れるので、量産化採用される傾向にある。この直噴エンジンの燃焼方法として、ピストン壁に噴霧を沿わせて点火プラグに混合気を導くウォールガイド燃焼と、壁を使わずに噴射された噴霧に直接点火するスプレーガイド燃焼と、大きく分けて二つのコンセプトがある。

また、近年更なる燃費向上、排気ガス有害成分低減の要求がある。スプレーガイド燃焼のコンセプトでは、ピストン壁を使わず気流の影響を受けないため成層燃焼領域の拡大が可能であり、ピストンへの燃料付着が低減できると考えられている（特許文献１参照）。

特許文献１の開示による技術では、スプレーガイド燃焼コンセプトの実現手段の一つとして、燃焼室中央のシリンダヘッドに燃料噴射弁を搭載し、燃焼室中央にて点火するように構成されている。
特表２００２−５３９３６５号公報

しかしながら、上記従来技術は、実際には燃料噴射弁１０を燃焼室１０６中央に搭載する（図１２参照）と、高負荷運転時に噴霧をピストン１０４に衝突させることなく燃焼室１０６全域に広がるように噴射時期等を設定して均質燃焼を行なう。このとき、吸気弁１０７が開いた状態で燃料噴射弁１０から燃料が噴射されるため、燃料が吸気弁１０７に衝突してしまうおそれがある。吸気弁１０７に燃料が衝突すると、吸気弁１０７に衝突した燃料から揮炎が発生し、排気ガス有害成分、特にスモークが増加するという問題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する場合があっても、吸気弁への燃料衝突を回避することを目的とする。

また、別の目的は、燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する場合があっても、吸気弁への燃料衝突を回避可能であるとともに、排気ガス有害成分の低減が図れる燃料噴射弁を提供することにある。

本発明の請求項１によると、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する燃料噴射弁において、内周面に弁座を有する弁ボディと、弁座に対し燃料流れの下流側に設けられ、燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、弁座に着座することで噴孔からの燃料噴射を遮断し、弁座から離座することで噴孔からの燃料噴射を許容する弁部材とを備え、複数の噴孔のうち、噴射した燃料が吸気弁に向かう噴孔の軸は、他の噴孔に比べて、燃料噴射弁の中心軸に近づけるようにずらされていることを特徴とする。

これによると、弁座の燃料流れの下流側に複数の噴孔を有する噴孔プレートを備えるものにおいて、複数の噴孔のうち、噴射した燃料が吸気弁に向かう噴孔の軸は、他の噴孔に比べて、燃料噴射弁の中心軸に近づけるようにずらされているので、吸気弁への燃料の衝突を回避することができる。

本発明の請求項２によると、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する燃料噴射弁において、内周面に弁座を有する弁ボディと、弁座に対し燃料流れの下流側に設けられ、燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、弁座に着座することで噴孔からの燃料噴射を遮断し、弁座から離座することで噴孔からの燃料噴射を許容する弁部材とを備え、複数の噴孔のうち、噴射した燃料が吸気弁に向かう噴孔の位置は、他の噴孔に比べて、噴孔プレートの中心に近づけるようにずらされていることを特徴とする。

これによると、弁座の燃料流れの下流側に複数の噴孔を有する噴孔プレートを備えるものにおいて、複数の噴孔のうち、噴射した燃料が吸気弁に向かう噴孔の位置は、他の噴孔に比べて、噴孔プレートの中心に近づけるようにずらされているので、吸気弁への燃料の衝突を回避することができる。

本発明の請求項３によると、噴射方向と噴孔プレートに直交する軸線との燃料噴射傾斜角において、噴射した燃料が吸気弁に向かう吸気弁側噴孔の燃料噴射傾斜角は、他の噴孔のうち吸気弁側噴孔に横並び配置される噴孔の燃料噴射角より小さく形成されていることを特徴とする。

これによると、噴射した燃料が吸気弁に向かう吸気弁側噴孔の燃料噴射傾斜角は、他の噴孔のうち吸気弁側噴孔に周方向等横並び配置される噴孔の燃料噴射角より小さく形成されている。したがって、複数の噴孔から噴射される噴流群のうち、それぞれの噴流が微粒化して広がり、全体として例えば一つの略中空円錐状の噴霧となったとき、吸気弁側噴孔から噴射された噴流は、吸気弁に燃料が当らぬように燃料噴射傾斜角を小さく形成されているため、結果として、略中空円錐状の噴霧における吸気弁に近接する噴霧部分を、内部方向へずらされた曲面状のものに形成することができる。

本発明の請求項４によると、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁は、前記燃焼室に臨んで略中央上部に配置されていることを特徴とする。

これによると、燃料噴射弁が内燃機関の燃焼室に臨んで略中央上部に配置されるいわゆるセンターインジェクション方式のものにおいて、燃料噴射弁から噴射された燃料によって、シリンダブロックの内周面とピストンの上端面とで区画される燃焼室内に例えば略中空円錐状の燃料噴霧が形成される。このとき、吸気弁が開いた状態で燃料噴射する場合であっても、噴射した燃料（燃料噴霧）のうち、吸気弁に向かう燃料噴霧部分を、略中空円錐面から内部方向へずらされた噴霧曲面に形成される。したがって、センターインジェクション方式のものにおいて、燃焼室内に、スプレーガイド燃焼のための略中空円錐状等の燃料噴霧を形成することができる。さらに、吸気弁に向かう燃料噴霧部分が、略中空円錐面から内部方向へずらされた噴霧曲面に形成されるため、吸気弁への燃料の衝突を回避することができ、排気ガス有害成分の低減が図れる。

以下、本発明の燃料噴射弁を、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給する燃料噴射弁に適用して、具体化した実施形態と、参考例とを図面に従って説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係わる噴孔プレートおよび噴霧形状を示す模式図であって、図１（ａ）は噴孔プレートを示す平面図、図１（ｂ）は噴孔プレートに形成される複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示す模式図である。図２は、本実施形態に係わる噴孔プレートを示す部分断面図である。図３は、本実施形態の燃料噴射弁の噴孔プレート周りを示す模式的部分断面図である。図４は、本実施形態の燃料噴射弁を示す縦断面図である。なお、図１０は、比較例１の噴孔プレートおよび噴霧形状を示す模式図であって、図１０（ａ）は噴孔プレートを示す平面図、図１０（ｂ）は噴孔プレートに形成される複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示す模式図である。

燃料噴射弁（以下、インジェクタと呼ぶ）１０は、従来技術のいわゆるセンターインジェクション方式のもの（図１２参照）と同様に、シリンダヘッド１０２に取付けられている。具体的には燃焼室１０６はシリンダブロック１００の内周面と、シリンダヘッド１０２の内周面と、ピストン１０４の上端面とで区画されており、燃焼室１０６臨んだ略中央上部位置に、吸気弁１０７と排気弁１０９との間にインジェクタ１０が配置され、燃焼室１０６に直接燃料を噴射するものである。インジェクタ１０は、例えば吸気弁１０７が開いた状態で、燃料を所定の燃料噴射圧で噴射する。インジェクタ１０から燃焼室１０６内に噴射する燃料噴霧は、図１に示すように略中空円錐状の噴霧である。この噴霧は、図４に示すインジェクタ１０の弁部材３０が弁座１４に着座する方向に沿ったインジェクタ１０の中心軸線（以下、軸線と呼ぶ）１０８から噴射方向に向かうに従い離れ、略中空円錐状等の薄液膜状体に形成されている。なお、薄液膜状体は、噴孔プレート２０に配置された複数の噴孔２１から噴射された噴流群によって形成されている。略中空円錐状の薄液膜状体を形成するため、軸線１０８に対して噴孔軸が所定の傾斜角を有する噴孔２１を噴孔プレート２０に所定の間隔で円環状に配置してもよく、噴孔２１を噴孔プレート２０に略均等配置し噴孔２１のそれぞれから噴射される噴流が略中空円錐状の薄液膜状に合流するように噴孔２１ごとに傾斜角等が設定してあるものであってもよい。前者である噴孔２１を所定の間隔で円環状に配置する場合には、噴孔２１同士の間隔が狭くなり、噴射圧力に対して噴孔２１を形成する噴孔プレート２０の機械的強度が低下し、高圧の燃料噴射圧力に耐えることが困難となるおそれがある。また、噴孔２１同士の間隔が狭いため、各噴孔２１から噴射される噴流同士が干渉して合体する。各噴孔２１は所定の傾斜角で形成され所望の方向に燃料を噴射できないため、所望の噴霧形状を得ることができないおそれがある。一方、後者である噴孔２１を噴孔プレート２０に略均等配置する場合には、噴射圧力に対して噴孔プレート２０の機械的強度が低下することない。また、噴孔２１ごとに傾斜角等を設定することで各噴孔２１から噴射される噴流同士は所望の噴霧形状に集合する。

なお、以下本実施形態では、所望の噴霧形状を得るため、噴孔プレート２０は噴孔２１を略均等配置するものとして説明する。

図４に示すように、弁ボディ１２は弁ハウジング１６の燃料噴射側端部の内壁に溶接により固定されている。弁ボディ１２は燃料流れ方向の噴孔プレート２０側に向けて縮径する内周面としての円錐面１３を有している。円錐面１３には、弁部材としてのノズルニードル３０が離座および着座可能である。なお、ここで、円錐面１３は、ノズルニードル３０が離座および着座可能な弁座１４を構成する。具体的には、弁座１４には、ノズルニードル３０の当接部３１が離座、着座する。

噴孔プレート２０は有底筒状に形成されており、弁ハウジング１６の底部の内壁と弁ボディ１２の底部の内壁との間に挟持されている。噴孔プレート２０には、図１（ａ）に示すように、複数（本実施例では、図１に示す１０個）の噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊが略均等に配置されている。具体的には１０個の噴孔２１ａ〜２１ｊは、噴孔プレート２０の中心軸を中心として略円周上に並ぶように配置されている。図１に示すように、４個の噴孔２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ（以下、外周側噴孔と呼ぶ）は外周側の略円周上に配置され、６個の噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ（以下、内周側噴孔と呼ぶ）は内周側の略円周上に配置されている。内周側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、および外周側噴孔２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊは、それぞれ周方向に横並びする噴孔同士の間隔が略等間隔に配置されている。

１２個の噴孔２１ａ〜２１ｊは、要求される燃料の噴霧の形状、方向、数などに応じて、その大きさ、噴孔軸線の方向、噴孔配列等が決定される。また、噴孔の開口面積は、開弁時の流量を規定する。したがって、インジェクタ１０の燃料噴射量は、噴孔の開口面積と、開弁期間とによって計量される。なお、以下本実施形態で説明する噴孔２１ａ〜２１ｊの形状は、噴孔径が一定のストレート孔（ストレート状の円筒）とする。なお、噴孔形状は、ストレート状の円筒に限らず、噴射方向に先細のテーパ状の円筒、あるいは先太のテーパ状の円筒等の円筒状であってもよい。噴孔２１ａ〜２１ｊは、例えばプレス加工、レーザ加工または放電加工等により形成されている。

図３に示すように、内周側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆの軸と噴孔プレート２０の中心軸９０との傾斜角βは、外周側噴孔２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊの傾斜角γより大きく形成されている（β＞γ）。これにより、各噴孔から噴射された噴流は、噴霧形状としての略中空円錐状等の薄液膜状体に集合する。ここで、図１（ａ）に示す各噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊから噴射した燃料（燃料噴流）を、燃料噴霧の横断面（図１（ｂ）参照）でみると、それぞれ噴流２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆ、２４ｇ、２４ｈ、２４ｉ、２４ｊとなる。

本実施形態では、図１（ｂ）、図２および図３に示すように、噴射した燃料噴流が吸気弁１０７に向かう噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２４ｆの軸は、インジェクタ１０の中心軸１０８（詳しくは噴孔プレート２０の中心軸９０）に近づくようにずらされている。具体的には、図３に示すように噴孔２１ａ、２１ｂ、噴孔２１ｅ、２１ｆの軸は、ぞれぞれ、周方向に横並びする噴孔２１ｃ、噴孔２１ｄの軸に比べて中心軸９０よりに傾けられている。噴孔軸と中心軸１０８（９０）との傾斜角であらわすと、図２に示すように、周方向に横並びする噴孔２１ｃの傾斜角θ１に対して、噴孔２１ａ（２１ｂ）の傾斜角θ２は小さく形成される（θ１＞θ２）。

ノズルニードル３０が弁座１４に着座すると噴孔２１ａ〜２１ｊからの燃料噴射が遮断され、ノズルニードル３０が弁座１４から離座すると噴孔２１ａ〜２１ｊからの燃料噴射が許容され燃料が噴射される。

図３に示すように、ノズルニードル３０の先端部（詳しくは、噴孔プレート側の端面３２）は平坦である。噴孔プレート側の端面３２と噴孔プレート２０のノズルニードル側端面２６とで区画される燃料空間８０は扁平である。

図４に示すように、筒部材４０は弁ハウジング１６の反噴孔側の内周壁に挿入され、溶接により弁ハウジング１６に固定されている。筒部材４０は、噴孔プレート２０側から第１磁性筒部４２、非磁性筒部４４、および第２磁性筒部４６により構成されている。非磁性筒部４４は第１磁性筒部４２と第２磁性筒部４６との磁気的短絡を防止する。この磁気的短絡防止により、コイル６０の通電により発生する電磁力による磁束を、アーマチャ５０と吸引部材５４に効率的に流れるようにしている。

可動コア（以下、アーマチャと呼ぶ）５０は磁性材料で略円筒状に形成されており、ノズルニードル３０の反噴孔側の端部３４と溶接により固定されている。アーマチャ５０はノズルニードル３０とともに往復移動する。アーマチャ５０の筒壁を貫通する流出孔５２は、アーマチャ５０の筒内外を連通する燃料通路を形成している。

固定コア（以下、吸引部材と呼ぶ）５４は磁性材料で略円筒状に形成されている。吸引部材５４は筒部材４０内に挿入されており、筒部材４０と溶接により固定されている。吸引部材５４はアーマチュア５０に対し反噴孔側に設置されアーマチャア５０に向きあっている。

アジャスティングパイプ５６は吸引部材５４の内周に圧力され、内部に燃料通路を形成している。スプリング５８は一端部でアジャスティングパイプ５６に係止され、他端部でアーマチャ５０に係止されている。アジャスティングパイプ５６の圧入量を調整することにより、アーマチャ５０に付勢するスプリング５８の荷重が変更される。スプリング５８の付勢力によりアーマチャ５０およびノズルニードル３０は弁座１４に向けて付勢されている。

コイル６０はスプール６２に巻回されている。ターミナル６５はコネクタ６４にインサート成形されており、コイル６０と電気的に接続している。コイル６０に通電すると、アーマチャ５０と吸引部材５４との間に磁気吸引力が働き、スプリング５８の付勢力に抗してアーマチャ５０は吸引部材５４側に吸引される。

フィルタ７０は吸引部材５４の燃料上流側に設置されており、インジェクタ１０に供給される燃料中の異物を除去する。吸引部材５４内にフィルタ７０を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ５６内の燃料通路、アーマチャ５０内の燃料通路、流出孔５２、弁ハウジング１６の内周壁とノズルニードル３０の外周壁との間を順次通過する。ノズルニードル３０が弁座１４との間に形成される開口流路を燃料が通過し噴孔２１ａ〜２１ｊに導かれる。

なお、ここで、弁ボディ１２とノズルニードル３０とは燃料噴射を断続する弁部を構成する。噴孔プレート２０は燃料を微粒化し、噴霧を形成する燃料噴霧形成手段を構成する。コイル６０とアーマチャ５０と吸引部材５４と筒部材４０とスプリング５８とは弁部を駆動する電磁駆動部を構成する。弁ボディ１２とノズルニードル３０の弁部構造は、弁ボディ１２がノズルニードル３０を往復移動可能に収容され、ノズルニードル３０が弁ボディ１２内で弁座１４に離座および着座するいわゆる内開弁である。

上述の構成を有するインジェクタ１０の作動について以下説明する。コイル６０に通電すると、コイル６０には電磁力が生じる。したがって、アーマチャ５０は吸引部材５４に向けて引きつけられ、ノズルニードル３０が弁座１４から離座する。よって、インジェクタ１０は開弁し、燃料が噴孔２１ａ〜２１ｊを通して噴射される。

各噴孔２１ａ〜２１ｊのうち、内周側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆの傾斜角βは、外周側噴孔２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊの傾斜角γより大きく形成されているので、各噴孔２１ａ〜２１ｊから噴射された燃料（燃料噴流）は、略中空円錐状に合流する。合流した燃料噴流は、図１（ｂ）に示すように、略中空円錐状の薄液膜状体の噴霧となる。その結果、噴霧は広げられ、空気との接触面積が増加する。さらに、図１（ｂ）に示す噴霧（燃料噴流）の横断面は、略全周にわたってほぼ均一に微粒化されている。

さらに、図１（ｂ）に示すように、各噴孔２１ａ〜２１ｊのうち、噴射した燃料（燃料噴流）が吸気弁１０７に向かう噴孔２４ａ、２４ｂ、２４ｅ、２４ｆの軸は、インジェクタ１０の中心軸１０８に近づけるようにずれされているため、これら噴孔２４ａ、２４ｂ、２４ｅ、２４ｆから噴射された燃料噴流が吸気弁１０７に衝突することを回避する。

コイル６０への通電が停止されると、コイル６０に生じていた電磁力が消失する。ノズルニードル３０が、スプリング５８により弁座１４に向けて押付けられ、インジェクタ１０は閉弁し、燃料噴霧が遮断される。コイル６０への通電期間を調節することにより、インジェクタ１０から噴射される燃料噴霧の燃料噴射量が調節される。

なお、ここで、各噴孔２１ａ〜２１ｊから噴射した燃料噴流２４ａ〜２４ｊのうち、吸気弁１０７に向かう燃料噴流２４ａ、２４ｂ、２４ｅ、２４ｆを、本実施形態による噴霧形状（図１（ｂ）参照）と比較例の噴霧形状（図１０（ｂ）参照）とで比較する。図１０（ｂ）に示す比較例は、従来のセンターインジェクション方式のコンセプトとおりの略中空円錐状の燃料噴霧の形状である。これに対して本実施形態による噴霧形状は、図１（ｂ）に示すように、吸気弁１０７に向かう燃料噴流（燃料噴霧の部分）の外周は、略中空円錐面から内部方向へずらされた曲面に形成される。本実施形態による燃料噴霧のうち、吸気弁１０７に近接する噴霧部分を、内部方向へずらされた曲面状のものに形成することができるので、吸気弁１０７への燃料（燃料噴流）の衝突が回避できる。なお、一部が内部方向にずらされた曲面部分を有しても、全体としては薄液膜状体であるため、空気との接触面積が十分確保されている。

次に、本実施形態の作用効果を説明すると、（１）燃焼室に臨んで略中央上部に配置されるいわゆるセンターインジェクション方式のものであって、弁座１４の燃料流れの下流側に複数の噴孔２１ａ〜２１ｊを有する噴孔プレート２０を備えるインジェクタ１０において、複数の噴孔２１ａ〜２１ｊのうち、噴射した燃料（燃料噴流）が吸気弁１０７に向かう噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆの軸は、他の噴孔２１ｃ、２１ｄに比べて、インジェクタ１０の中心軸１０８に近づけるようにずらされている。そのため、センターインジェクション方式コンセプトである例えば略中空円錐状の燃料噴霧のうち、吸気弁１０７に近接する燃料噴霧部分を、略中空円錐状の外周面から内部方向へずらされた曲面状に形成できる。したがって、吸気弁１０７への燃料噴霧の衝突を回避することができる。

なお、一部が内部方向にずらされた曲面部分を有しても、全体としては薄液膜状体であるため、空気との接触面積が十分確保されている。そのため、燃料噴霧の微粒化が促進される。

（２）なお、上述の（１）において、内周側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆのうち、噴射した燃料が吸気弁１０７に向かう噴孔（以下、吸気弁側噴孔と呼ぶ）２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆの軸は、他の噴孔２１ｃ、２１ｄの軸に比べてインジェクタ１０の中心軸１０８（詳しくは噴孔プレート２０の中心軸９０）に近づけるように傾けられている。言い換えると、噴射軸つまり噴射方向と噴孔プレート２０に直交する軸線つまり中心軸９０との傾斜角（以下、燃料噴射傾斜角と呼ぶ）において、吸気弁側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆの燃料噴射傾斜角は、周方向に横並びする噴孔２１ｃ、２１ｄの燃料噴射傾斜角より小さく形成される。この様な構成であっても、吸気弁１０７への燃料噴霧の衝突を回避することができる。

（３）以上説明した本実施形態では、燃焼室１０６内に吸気弁１０６が二つある場合で説明したが、一つ、あるいは三つ以上ある場合であっても同様な効果を得ることができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明を適用した他の実施形態と、参考例とを説明する。なお、以下においては、第１の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。

第２の実施形態では、第１の実施形態で説明した吸気弁側噴孔２１ａ、２１ｂ、２１ｅ、２１ｆの軸に代えて、図５に示すように、位置をずらす。図５は、本実施形態に係わる噴孔プレートを示す部分断面図である。

第２の実施形態では、図５に示すように、噴孔の燃料入口と中心軸９０との距離をｒで表すと、吸気弁側噴孔２１ａの距離ｒ２は、周方向に横並びする噴孔２１ｃの距離ｒ１と比べて小さく形成され、中心軸９０に近づくようにずらされている。この様な構成にしても、第１の実施形態と同じ効果を得ることができる。

（第１の参考例）
第１の参考例では、弁部構造を、第１の実施形態で説明した内開弁に代えて、図６に示すように、外開弁とし、ノズルニードル１３０の当接部１３１の先端側に切欠き部１３５を設ける。図６は、本参考例の燃料噴射弁の弁部材周りを示す模式的部分断面図である。図７は、図６中の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、図７（ａ）は弁部材周りを示す縦断面図、図７（ｂ）は燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧を示す横断面図である。なお、図１１は、比較例２の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、図１１（ａ）は弁部材周りを示す縦断面図、図１１（ｂ）は燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧を示す横断面図である。図６において、弁部を構成する弁ボディ１１２とノズルニードル１３０は、弁座１１４に当接部１３１が着座している状態を示す。弁ボディ１３１は、燃料流れの方向に向けて拡径する内周面としての円錐面１１３を有している。円錐面１１３は、ノズルニードル１３０が離座および着座可能な弁座１１４を構成する。また、ノズルニードル１３０は、燃料流れ方向に向かって拡径する外周面としての円錘面１３１ａを有する当接部１３１を備えている。円錐面１１３と円錐面１３１ａの間には、着座状態でも隙間δが形成されている。なお、当接部１３１が弁座１１４から離座すると、その隙間δは拡大し、流路断面積が増加する。

第１の参考例では、図６に示すように、ノズルニードル１３１には、当接部１３１の円錐面１３１ａを切欠く切欠き部１３５が形成されている。

まず、切欠き部を有しない比較例では、図１１に示すように、当接部１３１が弁座１１４から離座すると、インジェクタ１０は開弁し、燃料が噴射される。このとき、燃料流れは、当接部１３１の円錐面１３１ａに沿って流出する（図１１（ａ）参照）。そのため、インジェクタ１０から噴射された燃料噴霧は、略中空円錐状に形成される。その横断面形状は、図１１（ｂ）に示すように、円環状の液膜となる。

これに対して、当接部１３１の円錐面１３１ａに切欠き部１３５を有する本参考例では、円錐面１３１を切欠いた切欠き部１３５（図７（ａ）参照）の形状に沿って、図７（ｂ）に示すように、略中空円錐状の燃料噴霧を内部方向へずらされた曲面状の燃料噴霧部分が形成される。したがって、吸気弁１０７に向かう燃料噴霧部分を、その切欠き部１３５によって内部方向へずらされた曲面状に形成することで、吸気弁１０７へ燃料噴霧が当らないつまり吸気弁１０７への燃料衝突を回避することが可能である。

以上説明した本参考例において、当接部１３１の円錐面１３１ａを切欠く切欠き部１３５を設ける構成で説明したが、円錐面１３１ａに凹部状の段差を形成する段差部であってもよい。切欠き部の形状に代えて、凹部状の形状に沿って、吸気弁１０７に向かう燃料噴霧部分を内部方向へずらされた曲面状に形成することができる。

なお、ここで、切欠き部１３５は、インジェクタ１０の先端に設けられ、燃料噴霧が吸気弁１０７に当るのを防止する部材を構成する。同様に、凹部状の段差は、インジェクタ１０の先端に設けられ、燃料噴霧が吸気弁１０７に当るのを防止する部材を構成する。

（第２の参考例）
第２の参考例では、図８に示すように、当接部１３１は、円錐面１３１ａに凸部状の段差を形成する段差部１３７を設ける。図８は、本参考例の燃料噴射弁の弁部材周りを示す模式的部分断面図である。図９は、図８中の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、弁部材周りを示す縦断面図である。

この凸部状の段差部１３７は、図８に示すように、着座状態における隙間δ内に収まる突起部を構成している。

当接部１３１が弁座１１４から離座すると、インジェクタ１０は開弁し、燃料が噴射される。このとき、燃料は、当接部１３１の円錐面１３１ａの段差部１３７の下流側には流出せず、段差部１３７を除いた円錐面１３１ａに沿って、図９に示すように噴射される。したがって、凸部状の段差部１３７における燃料流れの下流側には燃料噴霧を形成しないようにすることができる。したがって、凸部状の段差部１３７によって吸気弁１０７への燃料衝突を防止することができる。

なお、ここで、凸部状の段差部１３７は、インジェクタ１０の先端に設けられ、燃料噴霧が吸気弁１０７に当るのを防止する部材を構成する。

以上説明したいずれの実施形態およびいずれの参考例でも、吸気弁１０７への燃料衝突を防止することができる。したがって、吸気弁１０７に衝突した燃料から揮炎が発生し、排気ガス有害成分が増加する現象の発生防止ができる。

以上説明した実施形態および参考例では、センターインジェクション方式コンセプトとして、燃料噴霧の形状を略中空円錐状であるものとして説明したが、ピストン１０４上端面あるいはシリンダブロックの内周面等の壁を使わず、燃焼室１０６内の空間を利用して空気との接触面積の拡大が図れる薄液膜状体を形成する噴霧形状であれば、中空楕円錘状であっても、扁平な扇状の噴霧形状であってもよい。

以上説明した第１および第２の参考例では、インジェクタ１０の先端に設けられ、燃料噴霧が吸気弁１０７に当るのを防止する部材として、ノズルニードル１３０の先端側に設けた切欠き部１３５、凸部状の段差部１３７等で説明したが、ノズルニードルの先端側に限らず、噴孔プレート２０に壁を設けてもよい。

本発明の第１の実施形態に係わる噴孔プレートおよび噴霧形状を示す模式図であって、図１（ａ）は噴孔プレートを示す平面図、図１（ｂ）は噴孔プレートに形成される複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示す模式図である。 第１の実施形態に係わる噴孔プレートを示す部分断面図である。 第１の実施形態の燃料噴射弁の噴孔プレート周りを示す模式的部分断面図である。 第１の実施形態の燃料噴射弁を示す縦断面図である。 第２の実施形態に係わる噴孔プレートを示す部分断面図である。 第１の参考例の燃料噴射弁の弁部材周りを示す模式的部分断面図である。 図６中の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、図７（ａ）は弁部材周りを示す縦断面図、図７（ｂ）は燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧を示す横断面図である。 第２の参考例の燃料噴射弁の弁部材周りを示す模式的部分断面図である。 図８中の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、弁部材周りを示す縦断面図である。 比較例１の噴孔プレートおよび噴霧形状を示す模式図であって、図１０（ａ）は噴孔プレートを示す平面図、図１０（ｂ）は噴孔プレートに形成される複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧形状を示す模式図である。 比較例２の燃料噴射弁の燃料噴射の状態を示す模式図であって、図１１（ａ）は弁部材周りを示す縦断面図、図１１（ｂ）は燃料噴射弁から噴射された燃料の噴霧を示す横断面図である。 従来技術による燃料噴射弁の取付け位置および燃焼室への噴霧状態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１０ インジェクタ（燃料噴射弁）
１２ 弁ボディ
１３ 円錐面（内周面）
１４ 弁座
２０ 噴孔プレート
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ、２１ｇ、２１ｈ、２１ｉ、２１ｊ
噴孔
３０ ノズルニードル（弁部材）
９０ （噴孔プレートの）中心軸
１０８ （インジェクタの）中心軸

Claims (4)

1. 内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する燃料噴射弁において、
   内周面に弁座を有する弁ボディと、
   前記弁座に対し燃料流れの下流側に設けられ、燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、
   前記弁座に着座することで前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記弁座から離座することで前記噴孔からの燃料噴射を許容する弁部材とを備え、
   前記複数の噴孔のうち、噴射した燃料が前記吸気弁に向かう噴孔の軸は、他の噴孔に比べて、前記燃料噴射弁の中心軸に近づけるようにずらされていることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射供給するものであって、吸気弁が開いた状態にあるとき噴射する燃料噴射弁において、
   内周面に弁座を有する弁ボディと、
   前記弁座に対し燃料流れの下流側に設けられ、燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、
   前記弁座に着座することで前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記弁座から離座することで前記噴孔からの燃料噴射を許容する弁部材とを備え、
   前記複数の噴孔のうち、噴射した燃料が前記吸気弁に向かう噴孔の位置は、他の噴孔に比べて、前記噴孔プレートの中心に近づけるようにずらされていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 噴射方向と前記噴孔プレートに直交する軸線との燃料噴射傾斜角において、
   噴射した燃料が前記吸気弁に向かう吸気弁側噴孔の燃料噴射傾斜角は、前記他の噴孔のうち前記吸気弁側噴孔に横並び配置される噴孔の燃料噴射角より小さく形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁は、前記燃焼室に臨んで略中央上部に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。

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