JP2008255912A - 筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法及び筒内噴射式内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】
筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置において、点火プラグ周りに着火可能な噴霧量を確保し、点火燃焼を確実に実施できるようにする。
【解決手段】
筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、シリンダの中心軸線方向に分けられて噴射される２つの噴霧群を含み、２つの噴霧群のうちシリンダヘッド側に噴射される第１の噴霧群はシリンダの中心軸線方向と交差する方向に分けられて噴射される２つの噴霧を含み、２つの噴霧群のうちピストン側に噴射される第２の噴霧群はピストンの頂面を指向するように噴射されピストンの頂面で点火プラグを指向するように方向を変えられ第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過して点火プラグ近傍に到達するように、燃料噴射弁から燃料を噴射する。
【選択図】図１

Description

本発明は筒内に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関及びこの内燃機関で使用される燃料噴射装置に関する。

特許文献１に、孔軸が燃料の旋回流の中心軸線に対して比較的小さな傾斜角をなす主噴孔と、孔軸が燃料の旋回流の中心軸線に対して主噴孔よりも大きな傾斜角をなす少なくとも一個の副噴孔と、主噴孔の上流側又は主噴孔自身に主噴孔からの噴射燃料に自己拡散性を付与する手段とを有する燃料噴射弁を用い、主噴孔からの噴射燃料がピストン頂面方向を指向し、副噴孔からの噴射燃料が点火栓（点火プラグともいう）近傍を指向するように、各噴孔から燃料を噴射する筒内噴射式の内燃機関が記載されている。特許文献１によれば、主噴孔からは広角噴射が行われ、燃焼室内が均質混合気状態に近づけられ、空気利用率の高い燃焼が行われる。また、副噴孔からは貫徹力（貫通力ともいう）の強い比較的針状の噴射が行われ、点火栓近傍に着火用混合気が確実に形成される。

特開平１−２７３８７３号公報

上記のような内燃機関では、点火栓近傍に着火に好適な量の燃料を噴射するために、燃料噴射弁をその弁軸心（中心軸線ともいう）周りの回転角度の他、弁軸心の傾きについて、内燃機関のシリンダに精度良く組み付ける必要がある。また、燃料噴射弁に形成される噴孔自体が精度良く形成されている必要がある。噴孔の形成精度や燃料噴射弁の組付け精度が悪いと、点火栓近傍に着火に好適な量の燃料を噴射することができず、燃焼性能，排気中の未燃燃料成分（以下ＨＣと称する）や窒素酸化物（以下ＮＯｘと称する）の排出量及び燃費性能に影響を与えることになる。

本発明の目的は、噴射燃料を燃焼室内に拡散させると共に、点火プラグ周りには着火性の良い燃料噴霧を確実に滞留させることを、容易に実現できる噴射方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射方法は、シリンダヘッドに点火プラグを設けシリンダ内に形成される燃焼室に燃料噴射弁を用いて燃料を直接噴射しシリンダ内でピストンを往復動させる筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、シリンダの中心軸線方向に分けられて噴射される２つの噴霧群を含み、前記２つの噴霧群のうちシリンダヘッド側に噴射される第１の噴霧群はシリンダの中心軸線方向と交差する方向に分けられて噴射される２つの噴霧を含み、前記２つの噴霧群のうちピストン側に噴射される第２の噴霧群はピストンの頂面を指向するように噴射されピストンの頂面で点火プラグを指向するように方向を変えられ前記第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過して点火プラグ近傍に到達するように、燃料噴射弁から燃料を噴射する。

また本発明の内燃機関は、シリンダと、前記シリンダの端部を覆うシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに設けられた点火プラグと、前記シリンダ内に形成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記シリンダ内で往復動するピストンとを備えた筒内噴射式内燃機関において、前記燃料噴射弁は、前記シリンダの中心軸線方向に分かれた２つの噴霧群を含み、前記２つの噴霧群のうちシリンダヘッド側に噴射される第１の噴霧群は前記シリンダの中心軸線方向と交差する方向に分かれた２つの噴霧を含み、前記２つの噴霧群のうちピストン側に噴射される第２の噴霧群の噴霧が前記ピストンの頂面を指向するように燃料を噴射する手段を有し、前記第２の噴霧群の噴霧を、前記ピストンの頂面で前記点火プラグを指向するようにその流動方向を変え、前記第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過させて前記点火プラグの近傍に到達させる。

本発明によれば、第２の噴霧群はピストンの頂面によって点火プラグを指向するように流動方向を変えられるので、また、第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過するようにしているので、噴霧の貫通力の変化や燃料噴射弁の取付誤差によって生じる噴射方向のずれがあっても、第２の噴霧群は第１の噴霧群との干渉を避けて点火プラグ周辺に到達することができ、第１及び第２の噴霧群により安定した着火燃焼を行うことができる。

以下、実施例を説明する。

本発明の実施形態に係る筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置について、図１乃至図７を参照しながら以下詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例に係る筒内噴射式内燃機関の断面図であり、ピストン１０３が上方に位置する圧縮行程時の状態を示している。図２は、本発明の実施例に係る筒内噴射式内燃機関の図１におけるＡ方向視図であり、ピストンキャビティ１０４周辺の噴霧流動を示している。図３は、本発明の実施例に係る燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁１から噴射される燃料噴霧の形状を示している。図４は、燃料噴射弁１の構造を示す縦断面図である。図５は、燃料噴射弁１の先端部に設けるノズルプレート３６と噴孔プレート７０（以下、オリフィスプレート７０と称す）を組み合わせた状態（部組状態という）を示している。図６は、ノズルプレート３６の図５におけるＡ方向視図でオリフィスプレート７０に設ける燃料噴射開口７２，７４の燃料入口側の配置を示している。図７は、ノズルプレート３６の図５におけるＢ方向視図でオリフィスプレート７０に設ける燃料噴射開口７２，７４の燃料流出側の配置を示している。

図１に示すように、燃料噴射弁１は噴射孔を吸気ポート１０８の下流側の燃焼室１０２内に向けて取り付けている。噴射孔としては燃料噴射弁１の先端部に図５，図６，図７に示す２つの噴射孔７２，７４が形成されている。９０は複数個の噴射孔（本実施例では２つ）から噴射される噴霧群である。１０３は凹部状のキャビティ１０４を有するピストン、１０５はシリンダ、１０６はシリンダの上端部を覆うシリンダヘッドである。１０７は吸気弁、１０８は吸気ポート、１１１は吸気通路、１０９は排気弁、１１０は点火プラグである。本実施例では、点火プラグ１１０はシリンダ１０５の中心軸線１０５ｃ上に設けられている。

図３に示すように、複数個の噴射孔から噴射されるそれぞれの噴霧群９１，９３は、燃料噴射弁１の中心軸線Ｚを含む平面を挟んで、平面の一方の側に第１の噴霧群９１，他方の側に第２の噴霧群９３が形成されるように噴射される。本実施例では、噴霧は略３方向に噴射される。第２の噴霧群９３は、この実施例では１つの噴霧で形成されているが、複数の噴射孔から複数個の噴霧を近接噴射することにより形成しても差し支えない。なお、図３は、噴霧群９０を模式的に示したものである。

第１の噴霧群９１は、オリフィスプレート７０に設けた第１の噴射孔７４より噴射される。噴霧は概ね微粒化度は高められており、その到達距離は短い。このような微粒化を高めた噴霧は、燃料にスワール力を付加する構造とすることで得られる。

第１の噴霧群９１は、中心軸線Ｚにおける直交断面（横断面という）の噴霧形状が図３のＢ−Ｂ断面に示すように噴霧９１ａ及び噴霧９１ｂをなし、噴霧９１ａ及び噴霧９１ｂがＹ軸に対してほぼ対称形をなしており、大枠としては高分散な偏平状をなしている。また、図で明らかなように、中心付近９２ａ，９２ｂ及びＹ軸付近の密度が極めて薄いＣ型の断面形状となるように形成されている。

このような噴霧９１ａ及び噴霧９１ｂは、シリンダ１０５，シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制するように、その噴霧の方向性や形状の最適化が図られている。

一方、第２の噴霧群９３はＹ軸上に位置し、その噴射方向はピストン１０３の狭幅で浅皿状の凹部キャビティ１０４方向に向けられている。第２の噴霧群９３は、広がり角度
（噴霧角度という）が狭く中実状をなし、その貫通力が強く到達距離が長い。キャビティ１０４はこの中に噴射された噴霧を点火プラグ１１０の方へ誘導するような形状に形成されている。第２の噴霧群９３は貫通力が強いのでキャビティ１０４によって点火プラグ
１１０の方へ誘導され、点火プラグ１１０の周りに安定して着火可能な混合気を形成する。第２の噴霧群９３はピストン１０３で上方に曲げられるが、図３の白抜きの矢印で示すように、噴霧９１ａと噴霧９１ｂとの間の希薄な部位を経て、上方に位置する点火プラグ１１０に流動する。

気筒内の混合気の質や形成状態の向上を図るために、噴霧９０は、上記した様に、概ねその微粒化度が高められている。加えて、ピストン１０３の凹部状のキャビティ１０４方向に向けられる第２の噴霧群９３の噴霧量は、全噴霧量の２０％程度以下に設定されており、ピストン頂面への著しい燃料付着が抑制されている。

また、第１の噴霧群９１は、Ｙ軸方向の広がりが小さくＸ軸方向の広がりが大きい偏平状とすることにより、シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制しつつ、点火プラグ１１０方向に向かう第２の噴霧群９３を妨げないように、第１の噴霧群９１のＸ軸方向の中心部付近は殆んど液滴が存在しないように形成されている。

さらに、噴霧横断面をＣ型とすることにより噴霧内部への外気の導入が容易となり、噴霧内外の圧力差が生じなくなるので、ピストン１０３が上昇した際の加圧下でも形状が変化しにくい。その結果、燃料噴霧の気化が促進すると共に、周囲空気との混合が促進される。

一方、ピストン１０３の凹部状キャビティ１０４に向けられる噴霧群９３は、中実状としているので噴霧内外の圧力差がなく加圧下でも形状の変化がほとんどなく、僅かに到達距離が抑えられる程度である。

なお、噴霧９１（９１ａ，９１ｂ）は、Ｙ軸に対して対称噴霧としているが、それぞれの大きさや長さが異なったり、左右で噴射量の異なる、いわゆる、非対称噴霧であっても構わない。この場合、シリンダ内において空気流動の多い側にその噴霧量を多くしたり、噴霧の密度を濃くしたりすると良い。

図４は、本発明に係る燃料噴射弁１の第一の実施形態を示す縦断面図である。また、図５乃至図７は、本発明に係る噴霧を形成するための主要部分である、燃料噴射孔７２，
７４を有するオリフィスプレート７０を拡大した断面図である。

金属材製筒状容器２０は直径が小さい小径筒状部２１と直径が大きい大径筒状部２３とを備え、両者間は円錐断面部２２により繋がっている。小径筒状部２１の先の部分にはノズル体３０が形成される。

ノズル体３０の一端には小径筒状部２１の先端開口部の内径部に差し込まれる筒状部
３３が形成されており、嵌合部３４において全周溶接により固定される。ノズル体３０の外径は、金属材製筒状容器２０の小径筒状部２１の外径と同じである。このため、先端開口部の内径部に差し込まれる筒状部３３が形成されており、ノズル体３０の筒状部３３の肉厚と金属材製筒状容器２０の小径筒状部２１の肉厚を足し合わせた寸法がノズル体３０の本体部の肉厚になっている。

ノズル体３０の筒状部３１の外径は先端まで一様であるが、その肉厚が他の部分より薄く形成されていて、結果的にノズル体３０の最先端部は筒状部３１の部分で内径が拡がり、ガイド部材３５，ノズルプレート３６の挿入部が形成されている。

ガイド部材３５，ノズルプレート３６はこの順に積層されて挿入され、ノズルプレート３６の周囲３８で筒状部３１に溶接により固定される。

このように、形状の複雑なノズル体３０の部分を金属材製筒状容器２０とは別体として成形し、後から接合一体化することで、金属材製筒状容器２０の加工，ノズル体３０の加工及びガイド部材３５，ノズルプレート３６を挿入して組み付ける作業が容易になる。特に、ノズル体３０の加工及びガイド部材３５，ノズルプレート３６を挿入して組み付ける作業と金属材製筒状容器２０の加工とを別々の作業ラインで同時に進行できるので、最後の接合作業を考慮しても全体の作業時間が短縮する。

ガイド部材３５は後述する可動子１０のプランジャ１１もしくは弁体１２の外周をガイドすると共に、燃料を放射方向外側から内側に案内する燃料のガイドを兼ねる。

ノズルプレート３６は、本発明に係る噴霧を形成するための主要部分である燃料噴射孔７２，７４を有するオリフィスプレート７０を凹部３７に挿入した後、周囲を溶接等により固定してなる。

オリフィスプレート７０は、中心軸に対して傾斜をもって貫設された複数の燃料噴射孔７２，７４を有する。この複数の貫通孔のうち１つは、出口側に孔径より僅かに大きい凹部を有する。

また、それぞれの孔の上流側には燃料旋回室７１，７３が設けられている。詳細は後述するが、図５のＡ方向より見た図６に燃料旋回室７１，７３と燃料噴射孔７２，７４との関係を示している。また、図５のＢ方向より見た図７に燃料噴射孔７２，７４の出口における開口形状をそれぞれ示している。

ノズル体３０の厚肉部２０Ａは金属材製筒状容器２０の他の部位よりも厚く形成されている。その理由はその外周に溝３２を形成し、この溝３２に樹脂材製のチップシールあるいは金属の周りにゴムが焼き付けられたガスケットで代表されるシール部材３２Ａを嵌め込むためである。

シール部材３２Ａを装着した後のシール部分の外径はノズル体３０の外径よりも大きくなり、このためシリンダヘッドやシリンダブロックの取り付け孔の内側にシール部材32Ａが圧接する。かくして、燃焼室の高圧が作用する状態において、シールの機能が達成される。

金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の内周下端部には可動子１０のプランジャ１１をガイドするプランジャガイド１１Ａが大径筒状部２３の絞り加工部２５に圧入固定されている。

プランジャガイド１１Ａは中央にプランジャ１１をガイドするガイド孔１１Ｂが設けられており、その周囲に複数個の燃料通路１１Ｃが穿孔されている。さらに、中央の上面には押出し加工により凹部１１Ｄが形成されている。この凹部１１Ｄには後述するばねが保持されている。プランジャガイド１１Ａの中央下面にはこの凹部１１Ｄに対応する凸部が押出し加工によって形成され、その凸部中央にプランジャ１１のガイド孔１１Ｂが設けられている。かくして、細長いプランジャ１１はプランジャガイド１１Ａのガイド孔１１Ｂとガイド部材３５のガイド孔によってまっすぐに往復動するようにガイドされる。

可動子１０の細長いプランジャ１１は先端に弁体１２が削り出し加工により一体形成され、他端にプランジャ１１の直径より大きい外径を有する円筒状の頭部１３が一体に形成されている。

可動子１０のプランジャ１１及び円筒状の頭部１３は全体が中実の金属で構成されているが、円筒状の頭部１３の上端からプランジャガイド１１Ａの位置にかけて、中心部に燃料通路孔１７が穿孔されており、可動コア１５のばね受け用の凹部１５Ａの位置に設けた放射状の複数の孔１７Ａを通して、プランジャ１１外周の燃料通路１５Ｂに連通している。

可動コア１５の中央に位置するばね受け用の凹部１５Ａと、対面するプランジャガイド１１Ａの凹部１１Ｄとの間に、ばね１６が保持されている。

円筒状の頭部１３の直径より貫通孔１４の直径の方が小さいので、プランジャ１１をノズルプレート３６の弁座３９に向かって押付けるばね５２（第１のばね）の付勢力もしくは重力の作用においては、ばね１６（第２のばね）によって保持された可動コア１５の上端面にプランジャ１１の頭部１３の内周下端面が当接し、係合している。

これにより、ばね５２（第１のばね）の付勢力もしくは重力に逆らう上方への可動コア１５の動きあるいは、ばね５２の付勢力もしくは重力に沿った下方へのプランジャ１１の動きに対しては両者は協働して一緒に動くことになる。しかし、ばね５２の付勢力もしくは重力に関係なくプランジャ１１を上方に動かす力、あるいは可動コア１５を下方へ動かす力が独立して両者に別々に作用したときは、両者は別々の方向に動こうとする。

このとき、貫通孔１４の部分でプランジャ１１の外周面と可動コア１５の内周面との間の５乃至１５ミクロンの微小ギャップに存在する流体の膜が両者の異なった方向への動きに対して摩擦を生じ、両者の動きを抑制する。つまり両者の急速な変位に対してブレーキをかける。ゆっくりした動きに対しては殆んど抵抗を示さない。かくして、このような両者の反対方向の瞬間的な動作は短時間の間に減衰する。

ここで、可動コア１５は、大径筒状部２３の内周面と可動コア１５の外周面との間ではなく、可動コア１５の貫通孔１４の内周面とプランジャ１１の外周面とによって中心位置が保持されている。そして、プランジャ１１の外周面は可動コア１５が、単独で軸方向に移動するときのガイドとして機能している。可動コア１５の下端面はプランジャガイド
１１Ａの上端面に対面しているが、ばね１６が介在していることで両者が接触することはない。

可動コア１５の外周面と金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の内周面との間には微小空隙が設けられている。この微小空隙は可動コア１５の軸方向の動きを許容するために、貫通孔１４の部分においてプランジャ１１の外周面と可動コア１５の内周面との間に形成される５乃至１５ミクロンの微小ギャップより大きい、たとえば０.１ ミリメートル程度にしてある。あまり大きくすると磁気抵抗が大きくなるので、このギャップは磁気抵抗との兼ね合いで決定される。

金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の上端面が位置するＡ−Ａ面に固定コア５０の肩部５５が一致するまで固定コア５０を軸方向に圧入することで、固定コア５０と金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３との軸方向の位置決めが達成される。金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３挿通する環状ヨーク４２の内径は金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の外径とほぼ同径に形成され、環状ヨーク４２の外径はカップ状ヨーク４１の外径とほぼ同じ径に形成されている。

電磁コイル装置４０と金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３との軸方向の位置決めは環状ヨーク４２の上端面を基準面Ａ−Ａに一致させた状態で固定することで達成される。結果的に、環状ヨーク４２の上端面、金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の上端面、固定コア５０の肩部５５はすべて基準面Ａ−Ａと同一平面内に位置する。

環状ヨーク４２外の上端内周縁と金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の上端内周縁との接合面４４に沿って環状に溶接することで、環状ヨーク４２が金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の外周部に固定される。

固定コア５０は中心にプランジャ１１の頭部１３の直径より僅かに大きい直径の貫通孔５１が穿孔されている。固定コア５０の貫通孔５１の下端部内周にはプランジャ１１の筒状の頭部１３が非接触状態で挿通されている。固定コア５０の貫通孔５１の内周面と可動子１０の頭部１３の外周との間の隙間は上記した微小空隙と同程度の隙間が与えられている。これは、可動子１０の往復動に対して余分な抵抗がかからないようにするためである。

プランジャ１１の頭部１３の上端面には初期荷重設定ばね５２（第２のばね）の一端が当接しており、他端が貫通孔５１の上端部に圧入される調整子５４で受け止められることで、筒状の頭部１３と調整子５４の間に固定されている。調整子５４の固定位置を調整することで、ばね５２がプランジャ１１を弁座３９に押付ける初期荷重を調整することができる。

初期荷重設定ばね５２の初期荷重が調整された状態で、固定コア５０の下端面が可動子１０の可動コア１５の上端面に対して２０乃至１００ミクロン程度（図面では誇張してある）の磁気ギャップＧａを隔てて対面するように構成されている。

可動コア１５の外径と固定コア５０の外径はほんのわずかだけ(約０.１ ミリメートル)可動コア１５の外径が小さい。一方、可動コア１５の中心に位置する貫通孔１４の内径は可動子１０のプランジャ１１及び弁体１２の外径より僅かに大きい。また、筒状の頭部
１３の外径より固定子コア５０の貫通孔５１の内径の方が僅かに大きい。そして頭部１３の外径は可動コア１５の貫通孔１４の内径より大きい。その結果、磁気ギャップＧａを隔てて対面する可動コア１５の環状端面の放射方向の幅は固定コア５０の環状端面の放射方向の幅より大きい。これにより、磁気ギャップＧａでの磁気通路面積を十分確保しながら、可動子１０の頭部１３の下端面と可動子１０の可動コア１５の上端面との軸方向の係合代を確保している。

なお、固定コア５０の肩部５５から上方に突出する部分は磁気通路としての機能は必要ないので径方向の厚みを薄くしている。肩部５５から突出する部分の肩部５５と先端までの中間位置にフランジ部５６が形成されており、肩部５５とフランジ部５６との間には環状の溝５７が形成される。

電磁コイル装置４０は電磁コイル４３，カップ状ヨーク４１及び環状ヨーク４２から構成される。カップ状ヨーク４１と環状ヨーク４２とによって形成される筒状空間内には筒状の電磁コイル４３が設置されている。電磁コイル４３は半径方向外側に向かって開口する断面がＵ字状の溝を持つ環状のコイルボビン４３Ｂとから構成されている。

カップ状ヨーク４１の上端外周縁と環状ヨーク４２の下端外周縁との接合面４５に沿って環状に溶接することで、カップ状ヨーク４１が環状ヨーク４２に固定される。また、カップ状ヨーク４１の下端外周縁と大径筒状部２３の外周面との接合面４６に沿って環状に溶接することで、カップ状ヨーク４１が金属材製筒状容器２０の大径筒状部２３の外周部に固定される。

かくして、電磁コイル４３の周りに矢印ＢＨで示すトロイダル状の磁気通路ＢＨが形成される。

電磁コイル４３の巻き始め，巻き終わり端部には剛性のある導体４３Ｃが固定されており、環状ヨーク４２に設けた貫通孔より導体４３Ｃが引き出されている。この導体４３Ｃと燃料導入パイプ６１，固定コア５０の溝５７，フランジ部５６及び基準面Ａ−Ａは樹脂にモールド形成され、樹脂成形体６０で覆われる。

導体４３Ｃの先端部に形成されたコネクタ６４にはバッテリ電源より電力を供給するプラグが接続され、図示しないコントローラによって通電，非通電が制御される。

電磁コイル４３に通電中は、磁気回路ＢＨを通る磁束によって磁気ギャップＧａにおいて可動子１０の可動コア１５と固定コア５０との間に磁気吸引力が発生し、可動コア１５がばね５２の設定荷重を超える力で吸引されることで上方に動く。このとき可動コア１５はプランジャの頭部１３と係合して、プランジャ１１と一緒に上方へ移動し、可動コア
１５の上端面が固定コア５０の下端面に衝突するまで移動する。その結果、プランジャ
１１の先端の弁体１２が弁座３９より離間し、燃料がガイド部材３５の周囲を経て、複数の噴射口７２，７４から燃焼室内に噴出する。

電磁コイル４３への通電が断たれると、磁気回路ＢＨの磁束が消滅し、磁気ギャップ
Ｇａにおける磁気吸引力も消滅する。

この状態では、プランジャ１１の筒状の頭部１３を反対方向に押す初期荷重設定ばね
５２のばね力がばね１６の力に打ち勝って可動子１０に作用する。

その結果、磁気吸引力を失った可動子１０は初期荷重設定ばね５２のばね力によって、弁１２が弁座３９に接触する閉位置に押し戻される。

このとき、筒状頭部１３は可動コア１５に係合して可動コア１５はばね１６の力に打ち勝って、プランジャ１１Ａ側へ動く。

弁１２が弁座３９に勢い良く衝突すると、プランジャ１１は初期荷重設定ばね５２を圧縮する方向へ跳ね返る。

しかし、可動コア１５はプランジャ１１と別体であるため、プランジャ１１は可動コア１５から離れて可動コア１５の動きとは反対方向に動こうとする。このとき、プランジャ１１の外周と可動コア１５の内周との間には流体による摩擦が発生し、跳ね返るプランジャ１１のエネルギが、いまだ慣性力によって反対方向（弁の閉じ方向）に移動しようとしている可動コア１５の慣性質量によって吸収される。

跳ね返り時には慣性質量の大きな可動コア１５がプランジャ１１から切り離されるので、跳ね返りエネルギ自体も小さくなる。また、プランジャ１１の跳ね返りエネルギを吸収した可動コア１５は自らの慣性力がその分減少するので、ばね１６を圧縮するエネルギが減少して、ばね１６の反発力が小さくなり、可動コア１５自体の跳ね返り現象によってプランジャ１１が開弁方向に動かされる現象は発生しない。

かくして、プランジャ１１の跳ね返りは最小限に抑えられ、電磁コイル装置４３への通電が断たれた後に弁が開いて、燃料が不作為に噴射される、いわゆる二次噴射現象が抑制される。

以上のように構成した実施例によれば、磁路を構成する部材以外の部分の肉厚や直径を薄くあるいは小さくしたので、小型で軽量のロングノズル型の電磁式燃料噴射弁が得られた。また、金属材製筒状容器部がシームレスで、かつ十分に短い寸法で構成できるので、磁気特性が良好でしかも成形性に富んだ構成となり、小型で安価な燃料噴射弁を提供できる。さらに、金属材製筒状容器に固定コア，可動コアを組み付けた後で、固定コア，可動コアの貫通孔に可動子を挿通することで、金属材製筒状容器の内部に可動子を組み付けることができるので、組み付け作業が簡単になる。

可動子のストロークの調整は、固定コアの貫通孔から落とし込んだ可動子の頭部を治具で押して、弁体が弁座に接触するのを確認し、その位置を測定する。予め可動コアの上端位置を測定しておき、可動コアの上端位置と固定コアの頭部上端位置との寸法差を求める。その差が予め設定された値になるようプランジャの頭部下端と可動コア上端面との接触部間に予め用意した調整スペーサ（シム）を取り付けてプランジャを組み直す。あるいは、厚さの異なる複数のプランジャを用意しておいて、上記した寸法差が許容値になるプランジャを選択して組み直す。

最後に初期荷重設定ばねを落とし込み、その後調整子を固定コアの貫通孔に挿入して初期荷重が所定値になるよう調整して調整子を固定し、ばね及び可動子を固定する。

ここで、再度、図５乃至図７を用いて、燃料噴射及び燃料噴霧の形成について説明する。

図６に示すように、ノズルプレート３６には、幅Ｗを有する燃料通路７３ａに続いて大なる直径Ｄ２を有する燃料旋回室７３ｂが連通している。同じく、幅Ｗを有する燃料通路７１ａに続いて小なる直径Ｄ１の燃料旋回室７１ｂが連通している。そして、それぞれの燃料旋回室７１ｂ，７３ｂには燃料噴射孔７２，７４が設けられている。ここにおいて、大なる直径Ｄ２と小なる直径Ｄ１との間には、Ｄ２＞Ｄ１の関係がある。

燃料噴射孔７２は、幅Ｗを有する燃料通路７１ａの中心軸に対してオフセットＬ１だけずれた位置に設けられており、また燃料噴射孔７４は、幅Ｗを有する燃料通路７３ａの中心軸に対してオフセットＬ２だけずれた位置に設けられている。燃料噴射孔７２と燃料噴射孔７４とは、入口側から出口側に向かって両者の間隔が次第に大きくなるように中心軸線に対してそれぞれ所望の傾斜角θ１，θ２を持つように形成されている。

このような配置によって、それぞれの燃料噴射孔７２，７４には旋回力の異なる燃料を供給することができるため、所望の方向に形状が制御されて、前述したように、内燃機関の燃焼に有益な噴射が得られる。

特に、有益な噴霧形状は、燃料噴射孔７２から噴射される、旋回力が小さく広がりの少ない中実状の第２の噴霧群９３と、燃料噴射孔７４から噴射される、旋回力が大きく広がりの大きい第１の噴霧群９１とを有するものである。

この第１の噴霧群９１は、偏平状で中心付近の密度が小さく、左右に分裂したＣ型状の２つの噴霧群９１ａ，９１ｂからなり、微粒化の良い噴霧として形成されてなる。この第１の噴霧群９１の形成には、燃料噴射孔７４の出口に設けた凹状溝７５が作用している。この凹状溝７５は、燃料噴射孔７４の直径より僅かに大きい溝幅Ｗ７５−１を有しており、これによって燃料噴霧は、その広がりを２箇所の壁で拘束され、壁のない２方向に噴射され、偏平状の噴霧群になるというものである。

なお、図７では凹状溝の長さをＷ７５−２（Ｗ７５−２＞Ｗ７５−１）として、オリフィスプレート７０の外周面に至る途中で止めているが、オリフィスプレート７０の外周面まで延長して設けても同じく作用効果は得られる。この形状による利点は、機械加工の容易性が増して低コストになるというものである。

なお、燃料噴射孔７２，７４の個数の選定については、噴霧性能や加工面の両面から種々検討した結果、２個を選択しているが、ピストン１０３のキャビティ形状や燃焼室内のガス流動等によってその個数を変えることは、容易に対応可能である。

本実施例における別の効果としては、燃料噴射開口７２，７４の孔径を大きくしているので、燃焼室デポジットの付着に対してその影響度合いを小さくすることができる。その結果、燃料噴射量の経時劣化を僅かにすることができる。

また、燃料に旋回力を付与することによって、燃料噴射孔７２，７４の自己洗浄作用が得られたり、旋回室の燃料や燃料噴射孔７２，７４の内周壁を液で浸すことによって、噴射孔及びその周辺の部材の温度上昇を抑制できるので、燃焼室デポジットの生成を抑制することができる。

また、燃料噴射孔の個数を少なくして孔径を大きくしているので、孔のプレス加工やその他の機械加工が容易となり、加工コストが大幅に低減できる。

上記のような噴射形態を内燃機関に搭載すると、直径Ｄ２が大なる燃料旋回室７３によって十分な旋回力が付与されて、広角で到達距離が短くしかも微粒化の良い第１の噴霧群９１は、シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制する。

一方、直径Ｄ１が小なる燃料旋回室７１によって僅かな旋回力が付与されて、狭角で到達距離が長く貫通力の強い第２の噴霧群９３は、ピストン１０３の凹部状キャビティ104に指向されており、ピストン頂面への燃料付着を抑制する。この第２の噴霧群９３は、凹部状キャビティ１０４を介して点火プラグ１１０方向にその流動を制御され、点火プラグ１１０周りに着火可能な可燃混合気を安定して形成している。

このようにして、燃焼の安定性を向上させており、点火タイミングおよび噴射タイミングの設定自由度を向上し、より熱効率の高いタイミングで点火させることが可能となる。そして、燃焼効率の向上により、燃費向上と排気低減の両立がなされることになる。また、燃焼の安定性を高めることができれば、エンジンの負荷および回転数の広い範囲にわたって効果的な燃焼を行わせることができるので、更なる燃費向上、排気低減を図ることができる。

さらに、噴霧角度が広角で到達距離が短くしかも微粒化の良い第１の噴霧群９１は、気化が迅速に進みシリンダ１０５内壁面への燃料付着が抑制される。これによって、ピストン１０３の摺動やその他の機構部品に潤滑作用をなす潤滑油の希釈が防止され、長期間にわたる運転を可能とし高い信頼性を有する筒内噴射式内燃機関を提供することができる。

本実施例で大切なことは、第１の噴霧群９１の貫通力に対して第２の噴霧群９３の貫通力を大きくしたことである。また第１の噴霧群９１の噴霧９１ａと噴霧９１ｂとの間に第２の噴霧群９３が通り抜けることのできる噴霧の希薄部を形成したことである。さらに第１の噴霧群９１の噴霧角度（噴霧の広がり）を第２の噴霧群９３よりも大きくして燃焼室内への拡散の促進を図るとよい。広い噴霧角度を有する第１の噴霧群９１の噴霧９１ａ又は噴霧９１ｂのそれぞれを複数の噴射孔から噴射される貫通力を弱めた複数の中実状噴霧（棒状噴霧）の集まりで形成しても良い。第１の噴霧群９１は拡散を図りやすくするため、第２の噴霧群９３に対して貫通力を弱くするほか、噴霧粒子をより小さくしても良い。このとき、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔７４から噴射することで、貫通力を弱め噴霧角度を大きくし微粒化を図った噴霧を容易に得ることができる。

図８及び図９を用いて、図５のオリフィスプレート７０に代えて、３個の燃料噴射孔
１７２，１７４，１７６を形成したオリフィスプレート１７０で構成した第２の実施例を説明する。

図８に、第２の実施例に係る第１の噴霧群１９１ａ，１９１ｂと第２の噴霧群１９２を模式的に示す。第１の噴霧群１９１ａ，１９１ｂは、Ｙ軸に対して対称形をなす。また、第２の噴霧群１９２はＹ軸上に位置し、第１の噴霧群１９１ａ，１９１ｂとは噴射方向を異にしている。

第１の噴霧群１９１ａ，１９１ｂは、オリフィスプレート１７０に設けた第１の燃料噴射孔１７２，１７４より噴射される。噴霧は概ね微粒化度は高められており、その到達距離は短い。このような微粒化を高めた噴霧は、燃料に旋回力を付加することで達成されている。

このような噴霧群１９１ａ，１９１ｂは、第１の実施例と同様に、シリンダ１０５，シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制するように、その噴霧の方向性や拡がり形状の最適化が図られている。

一方、第２の噴霧群１９２は、その噴射方向をピストン１０３の狭幅で浅皿状の凹部キャビティ１０４方向に向けられている。そしてこの噴霧群１９２は、その広がりは狭く中実状をなしており、貫通力が強くその到達距離は長く、点火プラグ１１０周りに安定して着火可能な混合気が集まるように形成されている。

この第２の噴霧群１９２はピストン１０３で上方に曲げられるが、白抜きの矢印で示すように、噴霧群１９１ａと噴霧群１９１ｂとの間を経て、その上方に位置する点火プラグ１１０に向かって流動する。

気筒内の混合気の質や形成状態の向上を図るために、これらの噴霧群は、上記した様に、概ねその微粒化度が高められている。加えて、ピストン１０３の凹部状のキャビティ
１０４方向に向けられる第２の噴霧群１９２の噴霧量は、第１の実施例と同様に、全噴霧量の２０％程度以下に設定されており、ピストン頂面への著しい燃料付着が抑制されている。

また、第１の噴霧群１９１ａと噴霧群１９１ｂは、シリンダヘッド１０６や吸気弁107の内壁面への燃料付着を抑制しつつ、点火プラグ１１０方向に向かう噴霧群１９２を妨げないように、その噴霧中心付近は、殆んど液滴が存在しないように形成されている。

図９（ａ）は、部組状態における図５のＡ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート１７０に設ける燃料噴射孔１７２，１７４の燃料入口側開口の配置を示す。同図（ｂ）は、同じく部組状態の図５のＢ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート１７０に設ける燃料噴射孔１７２，１７４の燃料出口側開口の配置を示す図である。尚、図９では、燃料噴射孔１７２，１７３，１７６の孔軸の傾きを示すため、図９（ａ）では燃料出口側開口を、図９（ｂ）では燃料入口側開口を点線で示している。

図９（ａ）に示すように、オリフィスプレート１７０には、幅Ｗを有する燃料通路171aに続いて直径Ｄを有する燃料旋回室１７１ｂが連通している。同じく、幅Ｗを有する燃料通路１７３ａに続いて直径Ｄの燃料旋回室１７３ｂが相対する方向に連通している。また、幅Ｗを有する燃料通路１７５が連通している。そして、それぞれの燃料旋回室１７１ｂ，１７３ｂには燃料噴射孔１７２，１７４が設けられ、また、燃料通路１７５には燃料噴射孔１７６が設けられている。

燃料噴射孔１７２，１７４は、第１の実施例と同様に、幅Ｗを有する燃料通路１７１ａ，１７３ａの中心軸１７１ｃ，１７３ｃに対してオフセットＬだけずれた位置に設けられており、それぞれの孔軸（燃料噴射孔の中心線）１７２ｃ，１７４ｃが所望の傾斜角を持つように形成されている。一方、燃料噴射孔１７６は、幅Ｗを有する燃料通路１７５の中心軸（図中Ｙ軸と一致）に対して殆んどオフセットしない位置に設けられており、燃料噴射孔１７２，１７４とは相異なる方向に所望の傾斜角を持って開口されている。本実施例では、燃料噴射孔１７２と１７４の孔軸１７２ｃと１７４ｃは、燃料の出口側開口が入口側開口に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向においてオリフィスプレート１７０の外周側に位置するように傾斜しており、この結果、燃料の入口側開口から出口側開口に向かって孔軸１７２ｃと１７４ｃとの間隔が次第に広がるように傾斜している。

このような配置によって、それぞれの燃料噴射孔１７２，１７４から強い旋回力を持つ燃料が所望の方向に制御され、そしてまた、燃料噴射孔１７６から貫通力が強くその到達距離が長くなる燃料が所望の方向に制御され、前述したように、内燃機関の燃焼に有益な噴射形態を得ている。

本実施例で大切なことは、第１の噴霧群１９１の貫通力に対して第２の噴霧群１９２の貫通力を大きくしたことである。また第１の噴霧群１９１の噴霧１９１ａと噴霧１９１ｂとの間に第２の噴霧群１９２が通り抜けることのできる噴霧の希薄部を形成したことである。さらに第１の噴霧群１９１の噴霧角度（噴霧の広がり）を第２の噴霧群１９２よりも大きくして燃焼室内への拡散の促進を図るとよい。広い噴霧角度を有する第１の噴霧群
１９１の噴霧１９１ａ又は噴霧１９１ｂのそれぞれを複数の噴射孔から噴射される貫通力を弱めた複数の中実状噴霧（棒状噴霧）の集まりで形成しても良い。第１の噴霧群１９１は拡散を図りやすくするため、第２の噴霧群１９２に対して貫通力を弱くするほか、噴霧粒子をより小さくしても良い。このとき、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔１７２，
１７４から噴射することで、貫通力を弱め噴霧角度を大きくし微粒化を図った噴霧を容易に得ることができる。

図１０，図１１及び図１２を用いて、図５のオリフィスプレート７０に代えて、３個の燃料噴射孔２７２，２７４，２７６を形成したオリフィスプレート２７０で構成した第３の実施例を説明する。

図１０に、第３の実施例に係る第１の噴霧群２９１ａ，２９１ｂと第２の噴霧群２９３を模式的に示す。

本実施例は、第１の噴霧群２９１の噴霧２９１ａ，２９１ｂのそれぞれに噴霧量の偏りを設けたもので、噴霧２９１ａと噴霧２９１ｂとが隣り合う内側の部分２９２ａ，292ｂの噴霧量を他の部分、特に外側よりも少なくし、噴霧２９１ａ，２９１ｂをいわゆる偏向噴霧としたものである。

図１１に、軸方向より見た片方の偏向噴霧の模式図を示している。外側に偏向した噴霧は、内側に比べて外側の到達距離が長くなっており、しかもその噴霧量も多くなっている。このような噴霧は、図に示すように、燃料噴射開口２７２の出口部にテーパ部２７８ａを設けることで得られる。

第１の実施例と同様に、燃料に旋回力を付加することで、噴霧は概ねその微粒化度を高められており到達距離は短くなっている。

これによって、シリンダ１０５，シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着が抑制される。

一方、第２の噴霧群２９３はＹ軸上に位置し、第１の噴霧群２９１ａ，２９１ｂとは噴射方向を異にしている。その噴射方向は、ピストン１０３の狭幅で浅皿状の凹部キャビティ１０４方向に向けられており、点火プラグ１１０周りに安定して着火可能な混合気が集まるように形成されている。

この第２の噴霧群２９３はピストン１０３で上方に曲げられるが、白抜きの矢印で示すように、噴霧群２９１ａと噴霧群２９１ｂとの間を経て、その上方に位置する点火プラグ１１０に向かって流動する。

また、第２の噴霧群２９３の噴霧量は、全噴霧量の２０％程度以下に設定されており、ピストン頂面への著しい燃料付着が抑制されている。

また、第１の実施例と同様に、第１の噴霧群２９１ａと噴霧群２９１ｂは、シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制しつつ、点火プラグ１１０方向に向かう第２の噴霧群２９３を妨げないように、その噴霧中心付近は、殆んど液滴が存在しないように形成されている。

図１２（ａ）は、部組状態における図５のＡ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート２７０に設ける燃料噴射孔２７２，２７４，２７６の燃料入口側開口の配置を示す。同図（ｂ）は、同じく部組状態における図５のＢ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート２７０に設ける燃料噴射孔２７２，２７４，２７６の燃料出口側開口の配置を示す図である。尚、図１２では、燃料噴射孔２７２，２７４，２７６の孔軸の傾きを示すため、図１２（ａ）では燃料出口側開口を、図１２（ｂ）では燃料入口側開口を点線で示している。

図１２（ａ）に示すように、オリフィスプレート２７０には、幅Ｗを有する燃料通路
２７１ａに続いて直径Ｄを有する燃料旋回室２７１ｂが連通している。同じく、幅Ｗを有する燃料通路２７３ａに続いて直径Ｄの燃料旋回室２７３ｂが相対する方向に連通している。また、幅Ｗを有する燃料通路２７５が連通している。そして、それぞれの燃料旋回室
２７１ｂ，２７３ｂには燃料噴射孔２７２，２７４が設けられ、また、燃料通路２７５には燃料噴射孔２７６が設けられている。

燃料噴射孔２７２，２７４は、第１の実施例と同様に、幅Ｗを有する燃料通路２７１ａ，２７３ａの中心軸２７１ｃ，２７３ｃに対してオフセットＬだけずれた位置に設けられており、それぞれの孔軸（燃料噴射孔の中心線）２７２ｃ，２７４ｃが所望の傾斜角を持つように形成されている。一方、燃料噴射孔２７６は、幅Ｗを有する燃料通路２７５の中心軸（図中Ｙ軸と一致）に対して殆んどオフセットしない位置に設けられており、燃料噴射孔２７２，２７４とは相異なる方向に所望の傾斜角を持って開口されている。本実施例では、燃料噴射孔２７２と２７４の孔軸２７２ｃと２７４ｃは、燃料の出口側開口が入口側開口に対してＸ軸方向及びＹ軸方向の両方向においてオリフィスプレート２７０の外周側に位置するように傾斜しており、この結果、燃料の入口側開口から出口側開口に向かって孔軸２７２ｃと２７４ｃとの間隔が次第に広がるように傾斜している。

そしてさらに、本実施例では、同図（ｂ）に示したように、燃料噴射孔２７２，２７４の燃料出口側開口側にはテーパ部２７８ａ，２７８ｂが設けられている。

このテーパ部を設けることによって、それぞれの燃料噴射孔２７２，２７４において燃料が燃料噴射孔２７２，２７４から開放される孔軸２７２ｃ，２７４ｃ方向の位置が燃料噴射孔２７２，２７４の周方向に異なるようになるので、燃料の噴射に時間差が生じて、内側の噴霧部分２９２ａ，２９２ｂの噴霧量が外側の噴霧量と比較して少ない偏向噴霧となる。

このような配置によって、燃料噴射孔２７２，２７４から微粒化の良い偏向噴霧が所望の方向に噴射され、燃料噴射孔２７６から貫通力が強くその到達距離が長い中実状の噴霧が所望の方向に噴射され、内燃機関の燃焼に有益な噴射形態を実現している。

本実施例で大切なことは、第１の噴霧群２９１の貫通力に対して第２の噴霧群２９３の貫通力を大きくしたことである。また第１の噴霧群２９１の噴霧２９１ａと噴霧２９１ｂとの間に第２の噴霧群２９３が通り抜けることのできる噴霧の希薄部を形成したことである。さらに第１の噴霧群２９１の噴霧角度（噴霧の広がり）を第２の噴霧群２９３よりも大きくして燃焼室内への拡散の促進を図るとよい。広い噴霧角度を有する第１の噴霧群
２９１の噴霧２９１ａ又は噴霧２９１ｂのそれぞれを複数の噴射孔から噴射される貫通力を弱めた複数の中実状噴霧（棒状噴霧）の集まりで形成しても良い。第１の噴霧群２９１は拡散を図りやすくするため、第２の噴霧群２９３に対して貫通力を弱くするほか、噴霧粒子をより小さくしても良い。このとき、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔２７２，
２７４から噴射することで、貫通力を弱め噴霧角度を大きくし微粒化を図った噴霧を容易に得ることができる。

図１３，図１４及び図１５を用いて、図５のオリフィスプレート７０に代えて、３個の燃料噴射孔３７２，３７４，３７６を形成したオリフィスプレート３７０で構成した第４の実施例を説明する。

図１３に、第４の実施例に係る第１の噴霧群３９１（噴霧３９１ａ，噴霧３９１ｂ）と第２の噴霧群３９４を模式的に示す。本実施例では、第１の噴霧群を構成する噴霧391ａ，３９１ｂの横断面において液滴の密度に差を設けている。噴霧３９１ａと噴霧３９１ｂとが隣り合う内側の噴霧部分３９３ａ，３９３ｂでは、噴霧量を少なくして液滴の密度を極小としており、見た目には殆んど噴霧が存在していない。一方、外側の噴霧部分392ａ，３９２ｂでは、噴霧量を多くしている。これにより噴霧３９１ａと噴霧３９１ｂとはいわゆる噴霧の横断面において一部が切れた馬蹄形状をしている。

図１４に、軸方向より見た片方の馬蹄形噴霧の外観を模式的に示している。外側の部分３９２ａの噴霧は、内側に比べて到達距離が長くなっており、当然その噴霧量も多くなっている。このような噴霧は、図１４に示すように、燃料噴射孔３７２の出口部に段差部
３７８ａを設けることにより得られる。

第１の実施例と同様に、燃料に旋回力を付加することで、噴霧は概ねその微粒化度を高められており到達距離は短くなっている。

これによって、シリンダ１０５，シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着が抑制される。

一方、第２の噴霧群３９４はＹ軸上に位置し、第１の噴霧群３９１ａ，３９１ｂとは噴射方向を異にしている。その噴射方向は、ピストン１０３の狭幅で浅皿状の凹部キャビティ１０４方向に向けられており、点火プラグ１１０周りに安定して着火可能な混合気が集まるように形成されている。

この第２の噴霧群３９４はピストン１０３で上方に曲げられるが、白抜きの矢印で示すように、噴霧群３９１ａと噴霧群３９１ｂとの間を経て、その上方に位置する点火プラグ１１０に向かって流動する。

また、第２の噴霧群３９４の噴霧量は、全噴霧量の２０％程度以下に設定されており、ピストン頂面への著しい燃料付着が抑制されている。

また、第１の実施例と同様に、第１の噴霧群３９１ａと噴霧群３９１ｂは、シリンダヘッド１０６や吸気弁１０７の内壁面への燃料付着を抑制しつつ、点火プラグ１１０方向に向かう第２の噴霧群３９４を妨げないように、その噴霧中心付近は、殆んど液滴が存在しないように形成されている。

図１５（ａ）は、部組状態における図５のＡ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート３７０に設ける燃料噴射孔３７２，３７４の燃料入口側開口の配置を示す。図１５
（ｂ）は、同じく部組状態の図５のＢ方向視図に相当する図で、オリフィスプレート370に設ける燃料噴射孔３７２，３７４の燃料出口側開口の配置を示す図である。

図１５（ａ）に示すように、オリフィスプレート３７０には、幅Ｗを有する燃料通路
３７１ａに続いて直径Ｄを有する燃料旋回室３７１ｂが連通している。同じく、幅Ｗを有する燃料通路３７３ａに続いて直径Ｄの燃料旋回室３７３ｂが相対する方向に連通している。また、幅Ｗを有する燃料通路３７５が設けられている。そして、それぞれの燃料旋回室３７１ｂ，３７３ｂには燃料噴射孔３７２，３７４が設けられ、また、燃料通路３７５には燃料噴射孔３７６が設けられている。

燃料噴射孔３７２，３７４は、第１の実施例と同様に、幅Ｗを有する燃料通路３７１ａ，３７３ａの中心軸３７１ｃ，３７３ｃに対してオフセットＬだけずれた位置に設けられており、それぞれの孔軸（燃料噴射孔の中心線）３７２ｃ，３７４ｃが所望の傾斜角を持って開口されている。一方、燃料噴射孔３７６は、幅Ｗを有する燃料通路３７６の中心軸（図中Ｙ軸と一致）に対して殆んどオフセットしない位置に設けられており、燃料噴射開口３７２，３７４とは相異なる方向に所望の傾斜角を持って開口されている。本実施例では、燃料噴射孔３７２と３７４の孔軸３７２ｃと３７４ｃは、燃料の出口側開口が入口側開口に対してＹ軸方向においてオリフィスプレート２７０の外周側（燃料噴射孔３７６の反対側）に位置するように傾斜している。

そしてさらに、本実施例では、同図(ｂ)に示したように、燃料噴射開口３７２，３７４の燃料出口側開口側には段差部３７８ａ，３７８ｂが設けられている。

この段差部３７８ａ，３７８ｂを設けることによって、それぞれの燃料噴射孔３７２，３７４におけるその開口位置（燃料が開放される位置）に段差が生じる。この段差があると、燃料の噴射が段部の軸方向の壁に衝突して噴射を妨げられ、噴射されない領域が生じる。図１３に示す噴霧部分３９３ａ，３９３ｂに相当する部分で、噴霧の密度が極めて小さく、見た目には殆んど噴霧が存在していない。

このような配置によって、それぞれの燃料噴射孔３７２，３７４から微粒化の良い馬蹄形噴霧が所望の方向に制御され、そしてまた、燃料噴射孔３７６から貫通力が強くその到達距離が長くなる中実状の噴霧が所望の方向に制御され、内燃機関の燃焼に有益な噴射形態を得ている。

本実施例で大切なことは、第１の噴霧群３９１の貫通力に対して第２の噴霧群３９３の貫通力を大きくしたことである。また第１の噴霧群３９１の噴霧３９１ａと噴霧３９１ｂとの間に第２の噴霧群３９３が通り抜けることのできる噴霧の希薄部を形成したことである。さらに第１の噴霧群３９１の噴霧角度（噴霧の広がり）を第２の噴霧群３９３よりも大きくして燃焼室内への拡散の促進を図るとよい。広い噴霧角度を有する第１の噴霧群
３９１の噴霧３９１ａ又は噴霧３９１ｂのそれぞれを複数の噴射孔から噴射される貫通力を弱めた複数の中実状噴霧（棒状噴霧）の集まりで形成しても良い。第１の噴霧群３９１は拡散を図りやすくするため、第２の噴霧群３９３に対して貫通力を弱くするほか、噴霧粒子をより小さくしても良い。このとき、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔３７２，
３７４から噴射することで、貫通力を弱め噴霧角度を大きくし微粒化を図った噴霧を容易に得ることができる。

上記の各実施例によれば、第１の噴霧軍は到達距離が短く微粒化が促進されており、燃焼室内の圧力が下がる吸気行程時においても、ピストン頂面やシリンダ内壁面への燃料付着のない混合気を形成し効率的な燃焼が実施される。

さらにまた、燃焼室内の圧力が上昇する圧縮行程時でも、貫通力の強い第２の噴霧群はピストンの上昇力に助けられて、ピストンキャビティ以外への燃料付着が抑制されて、効率的な燃焼が実施される。

したがって、燃費および排気性能の両面において有益な筒内噴射式内燃機関用の燃料噴射装置及びその噴射方法を提供することができる。

また、燃料噴霧を形成するための噴射開口部の孔径を大きくしていることと、燃料に旋回力を付与して自己洗浄効果を持たせていることで、未燃焼生成物である様々な汚れに対して強く、噴射量の経時劣化の少ない筒内噴射式内燃機関用の燃料噴射装置及びその噴射方法を提供することができる。

さらに、第１の噴霧群は到達距離が短く微粒化が促進されているので、気化が迅速に進みシリンダ内壁面への燃料付着が抑制される。これによって、ピストン摺動やその他の機構部品に作用する潤滑油の希釈が防止され、長期間にわたる運転を可能とし高い信頼性を有する筒内噴射式内燃機関用の燃料噴射装置及びその噴射方法を提供することができる。

本発明の第１実施例に係る筒内噴射式内燃機関の断面図である。 本発明の第１実施例に係る内燃機関のＡ方向視図である。 本発明の第１実施例に用いる燃料噴射弁における、噴霧の特性を説明するために噴霧形状を模式的に示した図である。 本発明の第１実施例に係る燃料噴射装置に用いる燃料噴射弁の縦断面図である。 本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の先端部に設けるノズルプレートの拡大図である。 本発明の第１実施例に係るオリフィスプレートのＡ方向視図で、燃料噴射口の燃料入口側の配置を示す図である。 本発明の第１実施例に係るオリフィスプレートのＢ方向視図で、燃料噴射口の燃料吐出側の配置を示す図である。 本発明の第２実施例に用いる燃料噴射弁における、噴霧の特性を説明するために噴霧形状を模式的に示した図である。 本発明の第２実施例に係るオリフィスプレートの両方向視図で、燃料噴射口の配置を示す図である。 本発明の第３実施例に用いる燃料噴射弁における、噴霧の特性を説明するために噴霧形状を模式的に示した図である。 図１２のＡ−Ａ断面図で、オリフィスプレートのテーパ部と燃料噴射口の関係を示す図である。 本発明の第３実施例に係るオリフィスプレートの両方向視図で、燃料噴射口の配置を示す図である。 本発明の第４実施例に用いる燃料噴射弁における、噴霧の特性を説明するために噴霧形状を模式的に示した図である。 図１５のＡ−Ａ断面図で、オリフィスプレートの段差部と燃料噴射口の関係を示す図である。 本発明の第４実施例に係るオリフィスプレートの両方向視図で、燃料噴射口の配置を示す図である。

符号の説明

１ 燃料噴射弁
１０ 可動子
１１ プランジャ
１１Ａ プランジャガイド
１２ 弁体
１３ 頭部
１５ 可動コア
１６，５２ ばね
２０ 金属材製筒状容器
２１ 小径筒状部
２３ 大径筒状部
３０ ノズル体
３５ ガイド部材
３６ ノズルプレート
３７ 凹部
４０ 電磁コイル装置
４１ カップ状ヨーク
４２ 環状ヨーク
４３ 電磁コイル
５０ 固定コア
５１ 貫通孔
７０ オリフィスプレート
７１，７３ 燃料旋回室
７２，７４，１７２，１７４，１７６，２７２，２７４，２７６，３７２,３７４,３７６ 燃料噴射孔
９１ 第１の噴霧群
９１ａ，９１ｂ Ｃ型噴霧
９３ 第２の噴霧群
１０１ 筒内噴射式内燃機関
１０２ 燃焼室
１０３ ピストン
１０４ ピストンキャビティ
１０５ シリンダ
１０６ シリンダヘッド
１０７ 吸気弁装置
１０８ 吸気ポート
１０９ 排気弁装置
１１０ 点火プラグ
１１１ 吸気通路

Claims (6)

1. シリンダヘッドに点火プラグを設けシリンダ内に形成される燃焼室に燃料噴射弁を用いて燃料を直接噴射しシリンダ内でピストンを往復動させる筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、
   シリンダの中心軸線方向に分けられて噴射される２つの噴霧群を含み、前記２つの噴霧群のうちシリンダヘッド側に噴射される第１の噴霧群はシリンダの中心軸線方向と交差する方向に分けられて噴射される２つの噴霧を含み、前記２つの噴霧群のうちピストン側に噴射される第２の噴霧群はピストンの頂面を指向するように噴射されピストンの頂面で点火プラグを指向するように方向を変えられ前記第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過して点火プラグ近傍に到達するように、燃料噴射弁から燃料を噴射することを特徴とする筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法。
2. 請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、
   前記第２の噴霧群は１つの噴霧からなり、燃料噴射弁から噴射される噴霧は３つに分かれた噴霧で構成されることを特徴とする筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法。
3. 請求項１又は２に記載の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、
   前記第２の噴霧群の噴霧は、シリンダヘッド側に噴射される前記２つの噴霧に対して、貫通力が大きいことを特徴とする筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法。
4. 請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、
   前記第２の噴霧群の噴霧は、ピストンの頂面の形成されたキャビティによって点火プラグの方を指向するように方向を変えられることを特徴とする筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法。
5. 請求項１に記載の筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法において、
   前記第２の噴霧群を成す燃料の量は、前記第１の噴霧群を成す燃料の量に対して少なく、その量は前記第１の噴霧群を成す燃料量と前記第２の噴霧群を成す燃料量とを合わせた全燃料量の２０％以下であることを特徴とする筒内噴射式内燃機関における燃料噴射方法。
6. シリンダと、前記シリンダの端部を覆うシリンダヘッドと、前記シリンダヘッドに設けられた点火プラグと、前記シリンダ内に形成される燃焼室に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記シリンダ内で往復動するピストンとを備えた筒内噴射式内燃機関において、
   前記燃料噴射弁は、前記シリンダの中心軸線方向に分かれた２つの噴霧群を含み、前記２つの噴霧群のうちシリンダヘッド側に噴射される第１の噴霧群は前記シリンダの中心軸線方向と交差する方向に分かれた２つの噴霧を含み、前記２つの噴霧群のうちピストン側に噴射される第２の噴霧群の噴霧が前記ピストンの頂面を指向するように燃料を噴射する手段を有し、
   前記第２の噴霧群の噴霧を、前記ピストンの頂面で前記点火プラグを指向するようにその流動方向を変え、前記第１の噴霧群の２つの噴霧の間を通過させて前記点火プラグの近傍に到達させることを特徴とする筒内噴射式内燃機関。

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