JP2009079598A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】微粒化性能を良くしつつ噴霧の飛散を抑制し吸気管内壁面への燃料付着を防止して燃焼性能を高める。
【解決手段】プレート部材には内側の所望範囲にある複数個の噴孔の板厚と孔径の比と、該外側にある噴孔のそれらの比とが相異なるように構成し、これらの孔組が２つの異なる方向に噴射される噴霧構造体（２方向噴霧）を形成するようにした。これにより、板厚ｔと孔径ｄの比が小さい外側の噴孔により得られる微粒化された噴霧を、同比が大きい内側の噴孔より得られる貫通力の強い噴霧により牽引して噴霧の飛散を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関に燃料を噴射する燃料噴射弁に係り、微粒化に優れた燃料噴霧を形成する技術に関するものである。

一般に、自動車用エンジン等に用いられる燃料噴射弁は、軸方向に燃料通路が設けられた筒状のノズル部と、該ノズル部の先端部内周側に設けられた噴孔を囲んで内周側に弁座が設けられた弁座部材と、前記ノズル部の燃料通路内に挿通して設けられた基端側が吸着部となり先端側が弁部となった弁体と、前記ノズル部の基端側に設けられて通電することによって該弁体の吸着部を吸引し該弁体を開弁する電磁アクチュエータとから構成されている。
燃料噴射弁では燃料消費量の低減、燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出量の低減、エンジンの安定した運転性能等の観点から燃料の微粒化が重要な要素の１つである。

このような内燃機関の燃料噴射弁の例として、ノズル部の先端部に位置して弁座部材を覆うプレート部材が設けられ、その中央側には、流出する燃料を微粒化して噴射する複数の噴射孔が形成されているものがある（特許文献１参照）。このものでは、ノズル孔を小さく（孔長さと孔径の比を小さく）して流速を早めることが微粒化向上にとって有効であるが、反面所望の流量を確保するためにはノズル孔数を増やす必要がある。しかしながら、限られた寸法内で孔数を増やすと隣接する噴霧同士が接近することになり、噴霧同士が重なり合って粒子の再結合が生ずる。粒子の再結合が生じると粒径が増大してしまうことになり、微粒化に限界を生じていた。

一方、噴霧の微粒化を促進するために、２個以上の噴射孔からの噴射流を前方で互いに衝突させる孔組を複数設けることにより、粒径を小さくするなどの制御を行っているものがある（特許文献２参照）。このケースでは、衝突する噴射流の直進性を重んじており、その噴射流の速度や相対角度を大きくすることにより粒径を小さくしている。

特開２００２−５３４６３８号公報 特開２００２−２８０２４号公報

上記従来技術のように、粒径を小さくするためには噴射燃料流の衝突速度や相対角度を大きくして衝突のエネルギーを大きくするが、反面得られた噴霧は飛散してしまう傾向にあり、これを抑制しなければならないという問題がある。燃料噴射弁は様々な流量条件下において微粒化性能に優れ、しかも噴霧の飛散がなくその噴射方向が定まった特性を有することも合わせて要求される。

また一方、筆者らの実験解析から次のようなことが判明している。燃料噴霧の噴射方向は、内燃機関の吸気弁上に指向されると良く、しかもその皿部上に適度に分散させると良い燃焼結果が得られている。より好ましい方法は、吸気弁中心位置よりも内側方向に燃料噴霧濃度を濃くする（燃料噴霧中の大きい粒子群が向かっても良い）ことであり、機関の点火を確実に行わせしめ燃焼を安定化させる。これによって、燃料消費量の低減や燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出量の効果的な低減が可能となる。

本発明は、このような背景を踏まえて課題解決がなされるもので、その目的は、燃料噴射弁の噴射流量を十分に確保しつつ微粒化性能に優れた噴霧を形成すると共に、微粒化噴霧の飛散防止が可能な噴霧特性を有する燃料噴射弁および燃料噴射方法を提供することを目的とする。

本発明は、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁において、
前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
を備えた燃料噴射弁であって、
前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の燃料噴射方向（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記燃料噴射弁の中心軸側に指向しているとともに、
前記噴孔の孔径に対する噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁を提供する。

本発明は、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁において、
前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
を備えた燃料噴射弁であって、
前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の噴孔の軸（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記燃料噴射弁の中心軸側に近づいているとともに、
前記噴孔の孔径と噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁を提供する。

本発明は、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備え、吸気弁装置のステムへ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁において、
前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
を備えた燃料噴射弁であって、
前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の噴孔の軸（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記吸気弁装置のステムの内側に近づいているとともに、
前記噴孔の孔径に対する噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁を提供する。

本発明の燃料噴射弁によれば、複数個の噴孔を有するプレート部材の該噴孔の孔長さと孔径の比が少なくとも１つ以上は相異なるように組み合わせてなり、これらの孔組が２つの異なる方向に燃料噴射を行うようにした。得られる噴霧は外側に微粒化された噴霧を有し、内側に貫通力の強い噴霧を有してなり、この内側の貫通力の強い噴霧の牽引効果により噴霧の飛散を抑制できる。
また、このような噴霧構造体を形成するノズル孔集合体は微粒化性能を損なうことなく大きな流量を確保でき、その性能や設計自由度を高めることができる。

さらに、本発明の燃料噴射弁を搭載した内燃機関にあっては、内側にある貫通力の強い噴霧が吸気弁ステム内側に指向され、周辺の微粒化の良い噴霧が吸気弁皿部内に収まるように指向されるので、吸気通路やシリンダ内壁面への燃料付着が避けられ燃焼性能が著しく向上し、未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出を大幅に低減できる。

本実施例は、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、前記プレート部材は噴射孔下流で所望方向に向けられた複数個の非衝突の孔を有するものであって、内側の所望範囲に配置される複数個の噴孔の板厚と孔径の比が、該外側に配置される複数個の噴孔の同比より大きくなるように構成した。

これにより、内側の噴孔により得られる指向性の強い噴霧（貫通力の強い噴霧）と、外側の噴孔により得られる微粒化の良い噴霧が形成されると共に、該微粒化噴霧が前記指向性の強い噴霧を囲うように形成し、該貫通力の強い噴霧により微粒化噴霧を牽引して、噴霧の飛散のない噴霧構造体とすることができる。

また本実施例は、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、前記プレート部材には噴射孔下流で互いに衝突する対の孔と、所望方向に噴射される非衝突の孔とが複数個配置され、前者の衝突孔の板厚と径の比が後者の非衝突孔の板厚と径の比より大きくなるように構成した。

これにより、内側の非衝突の噴孔により得られる貫通力の強い噴霧と、外側の互いに衝突する対の噴孔により得られる微粒化の良い噴霧が形成されると共に、該微粒化噴霧を前記貫通力の強い噴霧により牽引して、噴霧の飛散のない噴霧構造体を形成できる。
そして、本実施例は、前記プレート部材に設けた複数個の噴孔は左右対称となるように配置され、噴射孔下流で２つの異なる方向に噴射される２組の孔組集合体となるよう構成した。

これにより、微粒化の良い噴霧を２方向に生じさせることができる。また、このようなノズル孔組集合体により、噴射量が大きくなっても互いに重なり合うことがないように噴射方向を定めることができる。

さらに本実施例は、複数個の吸気ポートを開閉する吸気弁装置と、該吸気弁装置の上流側に配置され、エンジン制御装置からの制御信号に基づいて駆動される燃料噴射弁とを備え、前記吸気弁装置により制御される吸入空気と前記燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧とを、共に燃焼室内に送り込む構成の燃料噴射装置を用いた燃料噴射方法において、前記燃料噴射弁は、請求項１乃至４項のいずれかに記載された複数個の噴霧構造体を形成するものであり、該噴霧構造体は吸気弁装置の皿部内に収まるように指向されるような燃料噴射方法とした。

これにより、吸気管内壁面等への燃料付着が防止されると共に、吸気弁中心位置よりも内側方向に噴射した貫通力の強い噴霧（燃料濃度が濃い噴霧）によって、機関の点火を確実に行わせしめることができ、以って燃焼を安定化させ、燃料消費量の低減や燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出量の効果的な低減が可能となる。

以下、この発明の最良の実施形態について図１乃至図４及び図８を参照しながら説明する。図１は本発明の燃料噴射弁の構造を示す縦断面図、図２は本発明の実施例１に係るノズル部を示す部分拡大断面図、図３はプレート部材１１の中央部を拡大して示す要部拡大図、図４は左右の孔組より噴射される２方向の噴霧構造体を示す噴射弁の部分拡大断面図である。図８はノズル孔部の板厚ｔと孔径ｄとの寸法比によって示される噴霧特性の一例を示している。

図１は本発明の燃料噴射弁の一例として、通常時閉型の電磁式燃料噴射弁を示す。（但し、本発明の効果は電磁式燃料噴射弁に限定されるものではない。）
燃料噴射弁１は、電磁コイル９を取り囲む磁性体のヨーク６と、電磁コイル９の中心に位置し一端がヨーク６と接触したコア７と、前記電磁コイル９が励磁されると所定量リフトする弁体３と、この弁体３に対接するシート面１０と、弁体３とシート面１０の隙間を通って流れる燃料を噴射する燃料噴射室２、および燃料噴射室２の下に複数のノズル孔２０、２１、２３、２４を有するプレート部材１１を備えている。また、コア７の中心には、弁体３をシート面１０に押圧する弾性部材としてのスプリング８が備えてある。コイル９に通電されていない状態においては、弁体３とシート面１０とが密着している。燃料は図示しない燃料ポンプによって圧力を付与された状態で燃料供給口より供給され、弁体３とシート面１０の密着位置まで燃料噴射弁の燃料噴射室２は燃料で満たされている。コイル９に通電され、磁力によって弁体３が変位して、ノズル部４に設けたシート面１０から離れると、燃料は燃料噴射室２で軸中心付近に集約されたのち、プレート部材１１に沿って流れて、複数のノズル孔２０、２１、２３、２４（後述）より噴射された噴霧構造体３０Ａ、３１Ａがエンジンの吸気ポート等に向けて噴射される構造になっている。

図２は本発明の実施例１に係るノズル部を示す部分拡大断面図である。本発明の特徴は、図３に示すように燃料通路内にあるプレート部材１１には、噴射孔下流において所望方向に向かうノズル孔とされた複数個のノズル孔組２０、２１およびノズル孔２３、２４（単一のノズル孔のためにいずれも非衝突の孔）を設置していることである。そして本実施形態の場合、複数個のノズル孔のうち、少なくとも１つ以上のノズル孔の該孔長さｔ´と孔径ｄとの比が他のノズル孔のそれと異なるというものである。ノズル孔の傾斜はわずかであり、孔長さｔ´は板厚ｔに近似させることができる。従って、以後ｔ／ｄは板厚ｔに対する孔径で取り扱う。従って、板厚を孔の長さと読み替え得る。プレート部材１１の凸部２２に形成されるノズル孔組２３、２４はｔ／ｄが大きく、同比の小さいノズル孔組２０、２１は周辺に配置されている。また、これらのノズル孔組はＹ軸を挟んで対称に形成されており、ノズル孔組２０、２３は図の左向きに傾斜した孔であり、ノズル孔組２１、２４は図の右向きに傾斜した孔である。

次に、これらのノズル孔組によって生成される噴霧形態を、図４を用いて説明する。図４はＹ軸を挟んで左右の孔組より噴射される２方向の噴霧構造体を示す噴射弁の部分拡大断面図であって、噴孔直下の噴霧形態を模式的に示したものである。

ノズル孔組２０、２１にて生成される噴霧は、ｔ／ｄが小さいので噴射エネルギーが大きく比較的広がりのある微粒化の良い噴霧３０ａ、３１ａとなる。また、ノズル孔組２３、２４にて生成される噴霧は、凸部２２に配置されることから、ｔ／ｄが大きくそのために噴射エネルギーが小さくなる。しかし、広がりが小さく貫通力の強い噴霧３０ｂ、３１ｂとなる。図８の同図（ａ）に非衝突型のノズル孔のｔ／ｄと噴霧特性（粒径）の関係を示しているが、ｔ／ｄを大きくすると粒径は大きくなる。すなわち、貫通力の強い噴霧形態となる。

本実施形態のポイントは、この貫通力の強い噴霧３０ｂ、３１ｂの両側を覆うように微粒化された噴霧３０ａ、３１ａが形成されるために、この貫通力の強い噴霧に牽引されてその飛散を防止できるというものである。そして流下するに従い、互いの噴霧は合わさって噴霧構造体３０Ａ、３１Ａを形成することであり、これにより２方向噴霧が形成される。なお、この噴霧構造体３０Ａ、３１Ａの別なる特徴は、貫通力の強い狭角（本実施例の場合０°）の噴霧が噴射方向を決定していることである。すなわち、エンジンによって異なる種々の噴射方向要求に対して最良の噴霧性能を提供できることになる。

図５は本発明の実施例２に係るノズル部を示す部分拡大断面図である。本発明は図６に示すように、燃料通路内にあるプレート部材１１には噴射孔下流において衝突する対の孔４０Ａ、４０Ｂと、所望の方向に向かう単一の孔組４１（非衝突）とが設置されている。
そしてこの実施形態の場合、ノズル孔組４０は直線Ｐ−Ｐ線を挟んで対称に形成され、図の左向きに傾斜した２個の孔４０Ａ、４０Ｂより構成されている。また、ノズル孔組４２はＸ軸を挟んで対称の位置に形成されており、２個の孔４２Ａ、４２Ｂは同じように直線Ｑ−Ｑ線を挟んで対称に形成され、図の左向きに傾斜するように構成されている。さらに、ノズル孔組４１はＸ軸上に形成され、同じように図の左向きに傾斜するように構成されている。

本実施形態のポイントは、ノズル孔組４０、４２の板厚ｔと孔径ｄの比ｔ／ｄがノズル孔組４１の同比より大きくしてあることである。具体的には、プレート部材１１の中心付近に凹部４８を形成しており、ノズル孔組４０、４２はこの部分より外側の板厚が厚くなっている箇所に設けられている。

この理由について、再度図８を用いて説明する。同図（ｂ）に衝突型ノズルの噴霧特性を示すが、衝突型ノズルではｔ／ｄを大きくすると微粒化性能が向上する。これはｔ／ｄを大きくすると噴射方向の定まった燃料流が噴射され、下流の所望の位置で確実に衝突が起こるというものである。噴射燃料の衝突が適確に行われると微粒化度は高められることになる。

４３は３組のノズル孔組２０、２１、２２により構成されたノズル孔組集合体で、Ｙ軸よりも左側に配置されている。

一方、４４、４５、４６は左側のノズル孔組４０、４１、４２に対してＹ軸を挟んで対称に形成された３組のノズル孔組で、中央のノズル孔組４５はＸ軸上に配置した単一の孔で右向きに傾斜しており、上側のノズル孔組４４は２つの孔４４Ａ、４４Ｂにより構成される。下側のノズル孔組４６は２つの孔４６Ａ、４６Ｂによって構成され、それぞれ噴射孔下流において衝突するように形成されている。

４７は３組のノズル孔組４４、４５、４６により構成された他方のノズル孔組集合体で、Ｙ軸よりも右側に配置されている。

次に、これらのノズル孔組集合体４３、４７によって生成される噴霧形態を、図７を用いて説明する。図７はＹ軸を挟んで左右の孔組より噴射される２方向の噴霧構造体を示す噴射弁の部分拡大断面図であって、噴孔直下の噴霧形態を模式的に示したものである。ノズル孔組４０、４２にて生成される噴霧は、衝突効果によって比較的広がりのある微粒化の良い噴霧４２ａとなる。一方、ノズル孔組４１にて生成される噴霧は、単一の孔で形成されるので広がりが小さく貫通力の強い噴霧４１ａとなる。本実施形態のポイントは、この貫通力の強い噴霧４１ａの外側を覆うように微粒化された噴霧４２ａが形成されるために、この貫通力の強い噴霧に牽引されてその飛散を防止できるというものである。そして流下するに従い、互いの噴霧は合わさって噴霧構造体４３Ａを形成する。この１つの噴霧構造体４３ａは、図に示すように、左方向の所望位置に向かって噴射される。

Ｙ軸を挟んで形成されるもう１つの噴霧構造体４７ａは、前記のような作用により、ノズル孔組４４及びノズル孔組４６に対応する微粒化の良い噴霧４６ａと、その中心部に生成される広がりが小さく貫通力の強い噴霧４５ａとよりなる。同じように微粒化された噴霧が牽引され、もう１つの噴霧構造体４７ａを形成し、図に示すように、右方向の所望位置に向かって噴射される。

これにより、２つの噴霧構造体４３ａ、４７ａを有する２方向噴霧が形成される。この噴霧構造体４３ａ、４７ａのもう１つの特徴は、噴霧の噴射方向を貫通力の強い噴霧が決定することである。

図９に、本発明に係る実施例３のプレート部材５０の中央部を拡大して示す要部拡大断面図を示す。本実施形態は、実施例２のプレート部材１１の孔配置を別体型で構成したもので、プレート部材５０は、板厚が薄いプレート部材５１と板厚が厚いプレート部材５３よりなる。

プレート部材５３には、噴射孔下流において衝突する孔組５５と所望方向に向かう単一の孔組５４（非衝突）とが左向きに傾斜し少なくとも１つ以上は形成されている。一方、同じように、噴射孔下流において衝突する孔組５７と所望方向に向かう単一の孔組５６（非衝突）とが右向きに傾斜するように形成されている。
プレート部材５１には、衝突する孔組５５、５７に対応する孔組５５ａ、５７ａと単一の孔組５４、５６に連通する大径なる孔５２が形成されている。

本実施形態のポイントは、板厚の減少により孔加工が容易になることであり、これによってコスト低減が図れるというものである。得られる噴霧は、実施例１と同様なものであり、その作用効果も同じものとなる。なお、プレート部材５１とプレート部材５３の板厚の大小関係は、本実施形態の説明とは逆の組み合わせであっても構わず、噴霧形成を行う上での設計自由度は高いというものである。さらに別体化することにより、上流側のプレート部材は、この場合はプレート部材５１になるが、微粒化に都合の良い形状とすることも可能であり設計の自由度を高めている。例えば、面精度を粗くして燃料流れに乱れを付加し微粒化を促進するということなどであり、このような設計事象は同業者において容易に行うことができる。

図１０に、本発明に係る実施例４のプレート部材６１の中央部を拡大して示す要部拡大断面図を示す。本実施形態は、実施例２のプレート部材１１の孔４１、４５部分を押圧プレス成形して凹部６２を形成し、その部分的の板厚を薄くしたものである。具体的には、深さで数十ミクロンの窪みを設けるというものである。

プレート部材６１には、噴射孔下流において衝突する孔組６４と所望方向に向かう単一の孔組６３（非衝突）とが左向きに傾斜し少なくとも１つ以上は形成されている。一方、同じように、噴射孔下流において衝突する孔組６６と所望方向に向かう単一の孔組６５（非衝突）とが右向きに傾斜するように形成されている。

本実施形態のポイントは、前の実施例と同様に、板厚の減少により孔加工が容易になることであり、これによってコスト低減が図れるというものである。得られる噴霧は実施例１と同様なものであり、その作用効果も同じものとなる。なお、種々の噴霧形状を生成する必要からプレス成形部位は本実施形態の範囲にとらわれず、その設置については所望の位置や複数箇所でも構わない。このような設計事象は同業者において容易に行うことができる。

先の実施例のあっては、単一のノズル孔によって噴霧が非交差衝突であるノズル孔を使用したが、噴霧が交差衝突する形体のノズル孔組であっても交差衝突する角度を狭角とすることによって単一のノズル孔と同様の効果を得、更に燃料を微粒化するという効果が得られる。本実施形態においては、リード噴霧の生成を単一のノズル孔ではなく衝突する噴霧を形成する２つのノズル孔組で形成するというもので、微粒化性能が前者に比べて優れ、かつ貫通力の強い噴霧の形成を維持するという特徴を有している。この例の場合には、リード噴霧が狭角で交差衝突した２つの噴霧によって形成される。

図１１は、図１に示した本発明に係る燃料噴射弁１を内燃機関に搭載した一例を示すもので、燃料噴射弁より得られる２つの噴霧構造体と、吸気弁装置との関係を示すために機関上部より視た概略図である。

図に示した内燃機関において、１００は多気筒内燃機関の気筒の１つを示しており、１０１は吸気ポートを開閉する吸気弁装置の弁皿部、１０２は吸気弁装置の吸気弁ステム、１０３は吸気ポートを分離する中央隔壁１０４を有し上流側において連通する吸気通路である。なお１０５は燃焼室、１０６は排気弁装置、１０７は点火装置である。３０Ａ、３１Ａは燃料噴射弁１から噴射される噴霧構造体を模式的に示している。なお、吸気弁装置は図に示されるように２つ並設されている。いわゆる、複吸気式の内燃機関を示している。したがって、燃料噴射弁１からの噴霧構造体３０Ａ、３１Ａは、それぞれの吸気弁装置の皿部１０１内に向かって噴射されている。このように燃料噴射弁１は、吸気弁装置の上流側に１つ配設される、マルチポイントインジェクション(ＭＰＩ)システム化された燃料噴射方式を採用している。

本実施形態で特徴的なことは、燃料噴射弁より噴射される微粒化された噴霧３０Ａ、３１Ａが吸気弁装置の皿部１０１内に向けて噴射され、内側にある貫通力の強い噴霧３０ｂ、３１ｂが吸気弁装置のステム１０２より内方に向けられていることである。これによって、吸気通路やシリンダヘッドの内壁面への燃料液滴の付着が抑制される。特に、貫通力の強い噴霧３０ｂ、３１ｂは、点火装置１０７回りに可燃性混合気を形成するに有効な噴射形態になっている。また、周辺の微粒化性能の良い噴霧３０ａ、３１ａは、混合気の質や形成状態の向上に有効に作用している。

上記のことより、本発明の燃料噴射弁を備えた内燃機関では、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の余分な部位への付着が抑制されることから、燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出を大幅に低減できる。

以上のように、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁による燃料噴射方法において、非交差衝突の孔軸延長線を有する噴射孔と、前記プレート部材の内側であって該噴射孔に近接配置され、非交差衝突の孔軸延長線を有する噴射孔とを備え、外側に配置される噴射孔の位置の板厚に対する孔径の比に比べて内側に配置される噴射孔の位置の板厚に対する孔径の比を小さくし、非交差衝突の孔軸延長線を有する噴射孔から噴霧を行い、他方の単一の噴射孔から非交差衝突である単一の噴射を行い、前者の噴霧は吸気弁装置の皿部に、そして後者の噴霧は周囲の噴霧を誘引してリード噴霧として吸気弁装置のステム中心より内側に、それぞれ指向するようにして噴霧構造体を形成するようにした燃料噴射方法が構成される。

更に、板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁による燃料噴射方法において、対をなし、それぞれの孔軸延長線が噴射孔下流で広角で交差衝突する噴射孔と、前記プレート部材の内側であって、該噴射孔に近接配置され、非交差衝突の孔軸延長線を有する噴射孔とを備え、外側に配置される噴射孔の位置の板厚に対する孔径の比に比べて内側に配置される噴射孔の位置の板厚に対する孔径の比を同一もしくは大きくし、対をなす噴射孔からそれぞれの孔軸延長線が噴射孔下流で広角に交差衝突するように噴霧を行い、他方の単一の噴射孔から非交差衝突である単一の噴射を行い、広角の噴霧は吸気弁装置の皿部に、そして狭角の噴霧は周囲の噴霧を誘引してリード噴霧として吸気弁装置のステム中心より内側に、それぞれ指向するようにして噴霧構造体を形成するようにした燃料噴射方法が構成される。

上記のことより、本発明の燃料噴射弁を備えた内燃機関では、燃料噴射弁から噴射された燃料噴霧の余分な部位への付着が抑制されることから、燃焼の未燃ガス成分（ＨＣ、ＣＯ）の排出を大幅に低減できる。

本発明の燃料噴射弁の構造を示す縦断面図である。 本発明の実施例に係るノズル部を示す要部拡大断面図である。 実施例１に係るプレート部材の中央部を拡大して示す要部拡大図である。 左右の孔組より噴射される２方向の噴霧構造体を示す燃料噴射弁の要部拡大断面図である。 実施例２に係るノズル部を示す要部拡大断面図である。 実施例２に係るプレート部材の中央部を拡大して示す要部拡大図である。 左右の孔組より噴射される２方向の噴霧構造体を示す燃料噴射弁の要部拡大断面図である。 噴射孔の板厚ｔと孔径ｄとの寸法比によって示される噴霧特性の一例を説明するための図である。 実施例３に係る別体型のプレート部材の中央部を拡大して示す要部拡大断面図である。 実施例４に係る凹部付きのプレート部材の中央部を拡大して示す要部拡大断面図である。 吸気弁装置へ向けて噴射する噴霧構造体の様子を示す図である。

１…燃料噴射弁、２…燃料噴射室、３…弁体、４…ノズル部、５…燃料通路、６…ヨーク、７…コア、８…スプリング、９…コイル、１０…シート面、１１…プレート部材、２０、２１、２３、２４…ノズル孔組、２２…プレート部材の凸部、３０Ａ、３１Ａ、４３ａ、４７ａ…噴霧構造体、４０、４１、４２、４４、４５、４６…ノズル孔組、４３、４７…ノズル孔集合体、６２…凹み部、１０１…吸気弁装置、１０２…吸気弁装置のステム、１０３…吸気通路、１０４…中央隔壁、１０５…燃焼室、１０６…排気弁装置、１０７…点火装置。

Claims (3)

1. 板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁において、
   前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
   前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
   を備えた燃料噴射弁であって、
   前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の燃料噴射方向（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記燃料噴射弁の中心軸側に指向しているとともに、
   前記噴孔の孔径に対する噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁。
2. 板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備えた燃料噴射弁において、
   前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
   前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
   を備えた燃料噴射弁であって、
   前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の噴孔の軸（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記燃料噴射弁の中心軸側に近づいているとともに、
   前記噴孔の孔径と噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁。
3. 板厚方向に貫通する複数の噴射孔を有するプレート部材と、該プレート部材の上流側に位置する弁座と、該弁座との間で燃料通路の開閉を行う弁体と、該弁体を駆動する駆動装置を備え、吸気弁装置のステムへ向けて燃料を噴射する燃料噴射弁において、
   前記プレート部材（１１）に形成された複数の噴孔（４１，４５）を有する第一の噴射孔組と、
   前記燃料噴射弁の中心軸に対して該第一噴射孔組の外側であって、燃料の噴射流が噴射方向下流で互いに衝突するように前記プレート部材に形成された複数の衝突噴孔（４０Ａ、４０Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ，４４Ａ、４４Ｂ、４６Ａ、４６Ｂ）を有する複数の第二の噴射孔組（４０、４２、４４、４６）と、
   を備えた燃料噴射弁であって、
   前記複数の第二の噴射孔組における衝突噴孔の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）がそれぞれ互いに異なり、前記第一の噴射孔組の噴孔の軸（Ｘ−Ｘ）は、前記第二の噴射孔組の衝突後の噴射方向（Ｐ−Ｐ）（Ｑ−Ｑ）よりも前記吸気弁装置のステムの内側に近づいているとともに、
   前記噴孔の孔径に対する噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比が、前記衝突噴孔の孔径に対する衝突噴孔が形成されたプレート部材の板厚の比よりも小さくなるよう設定された燃料噴射弁。

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