JPH0756243B2 - 衝突式燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は燃料噴射弁に係わり、特に１気筒に複数の吸気
弁を有するガソリン機関に用いて好適な衝突式燃料噴射
弁に関する。

〔従来の技術〕

従来の衝突式燃料噴射弁は、特開昭61−25264号公報に
記載のように、ノズル部分に、円周方向に等間隔に配列
された複数のオリフィスが設けられ、これらオリフィス
の軸線は、ノズル部分の軸線に対して半径方向内方及び
ノズル部分下流に向かって傾斜し、かつノズル部分の軸
線に対してノズル部分下流においてオフセットしながら
交差するようになっていた。各オリフイスから噴射され
た燃料の流れは、ノズル部分下流においてそのオフセッ
ト量に応じて部分的に衝突し、微粒化が行われる。

また従来の１気筒に複数の吸気弁を有するガソリン機関
の燃料噴射弁は、例えば実開昭61−120076公報号に記載
のように、ノズル部分に、ノズル部分の軸線に対して半
径方向外方及びノズル部分下流に向かって傾斜する複数
の噴射燃料通路を有する構成となっていた。各噴射燃料
通路から噴射さた燃料は、それぞれ噴射燃料通路の軸線
方向に噴霧を形成し、燃料噴射弁をガソリン機関の吸気
管の複数の吸気ポート近傍に設置した際、それぞれ吸気
ポートに独立した噴霧の形で燃料が噴射される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭61−255264号公報に記載の衝突式燃料噴射弁は、
各オリフィスから噴射された燃料の流れをノズル部分下
流において部分的に衝突させることにより燃料の微粒化
を行なっている。しかしながらこの従来例においては、
燃料の流れが衝突した瞬間においては燃料の微粒化が行
われるが、その後の燃料の流れについては何ら配慮がさ
れていない。従って衝突後、微粒化された燃料はノズル
部分の軸線に沿って直進的に流れる傾向があり、このた
め微粒化された燃料が再び集まり、再合体し、大きな液
滴が発生しやすい。その結果、最終的には十分な燃料の
微粒化が達成できないという問題があった。

またこの従来例においては、円周方向に配列されたオリ
フィスから噴射された燃料の流れを中心に集めて衝突さ
せるため、オリフィスの方向のバラツキによってその衝
突位置が一定とならず、形成される噴霧の方向が大きく
変動する。従って噴霧の形成方向の制御が困難であり、
所定の方向に噴霧を形成し難いという問題もあった。

またこの従来例の衝突式燃料噴射弁は単一の噴霧を形成
する方式であるため、１気筒に複数の吸気弁を有するガ
ソリン機構に用いた場合についての配慮がされておら
ず、噴霧が吸気ポート周囲の壁面、特に隣接吸気ポート
の分岐点に衝突し、迅速な燃料の供給ができないだけで
なく、衝突部分に液膜を形成し、燃料の悪化を生じさせ
るという問題があった。

一方、実開昭61−120076号公報に記載の１気筒に複数の
吸気弁を有するガソリン機関の燃料噴射弁は、噴射燃料
通路より燃料を噴射し、直接微粒化するという一般的な
方式であるため、噴霧の広がりが大きくなり易く、やは
り燃料の迅速な供給が困難であると共に、燃料の微粒化
にも限界があるという問題があった。

従って本発明の第１の目的は、燃料噴射弁において、燃
料の微粒化が確実に行なえ、かつ噴霧の形成方向を制御
し易くすることである。

また本発明の第２の目的は、１気筒に複数の吸気弁を有
するガソリン機関の燃料噴射弁において、所定の方向に
広がり角度の小さな独立した複数の噴霧を形成すること
ができ、従って燃料の迅速な供給が行なえ、かつ噴霧の
微粒化が十分行なえるようにすることである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記第１の目的は、ノズル部分に、噴霧の形成方向にほ
ぼ一致する軸線を有する中央オリフィスと、この中央オ
リフィスの軸線に対して、ノズル部分下流において交差
する軸線を有する少なくとも１つの周辺オリフィスとか
らなる少なくとも１組のオリフィス配列を設け、そのオ
リフィス配列において周辺オリフィスの軸線を中央オリ
フィスの軸線に対して、周辺オリフィスから噴出された
燃料の流れが中央オリフィスから噴出された燃料の流れ
の周囲に捩じられながら部分的に衝突するようにオフセ
ットさせるとともに、中央オリフィスの軸線と周辺オリ
フィスの軸線の交差角度を25度以下にしたことにより達
成される。

また上記第２の目的は、ノズル部分に給気弁の数に対応
した組数のオリフィス配列を設け、各組のオリフィス配
列を、噴霧の形成方向にほぼ一致する軸線を有する中央
オリフィスと、この中央オリフィスの軸線に対して、ノ
ズル部分下流において交差する軸線を有する少なくとも
１つの周辺オリフィスとにより構成し、各組のオリフィ
ス配列において周辺オリフィスの軸線を中央オリフィス
の軸線に対して、周辺オリフィスから噴出された燃料の
流れが中央オリフィスから噴出された燃料の流れの周囲
に捩じられながら部分的に衝突するようにオフセットさ
せると共に、中央オリフィスの軸線と周辺オリフィスの
軸線の交差角度を25度以下とし、さらに中央オリフィス
の軸線をノズル部分の軸線に対して、半径方向外かつノ
ズル部分下流に向かって傾斜させることにより達成され
る。

〔作用〕

周辺オリフィスから噴出された燃料の流れが中央オリフ
ィスから噴出された燃料の流れに部分的に衝突すること
により、燃料の流れは互いの運動エネルギによって微粒
化する。またその部分的衝突の際、いわゆるコアンダ効
果によって周辺オリフィスから噴出された燃料の流れが
中央オリフィスから噴出された燃料の流れの周囲に絡み
合い、捩じられることにより、各燃料の衝突後の流れに
は旋回力が与えられる。これにより微粒化された燃料は
広がり、燃料粒子の再合体による粗大液滴の発生が少な
くなる。

また噴霧の形成方向に一致する軸線を持つ中央オリフィ
スから噴出された燃料の流れを基調として、その燃料の
流れを周辺オリフィスから噴出された燃料の流れがはぎ
取るような形で部分的衝突が行われるので、噴霧の形成
方向は中央オリフィスの方向によって概ね定まり、噴霧
の形成方向が比較的安定する。従って噴霧の形成方向を
所定の方向に制御し易い。

また上記オリフィス配列を複数組設け、各オリフィス配
列の中央オリフィスの軸線をノズル部分の軸線に対し
て、半径方向外方かつノズル部分下流に向かって傾斜さ
せることにより、各中央オリフィスの軸線方向にそれぞ
れ独立した噴霧が形成される。このとき噴霧の広がり各
度は、周辺オリフィスの軸線と中央オリフィスの軸線と
の交差角度、オフセット量等を変えることにより適宜調
整される。従って１気筒に複数の吸気弁を有するガソリ
ン機関に用いた場合に、各吸気ポートに燃料を広がり角
度の小さい独立した噴霧の形で噴射され、燃料が吸気ポ
ート周囲の壁面、特に隣接吸気ポートの分岐部に燃料が
衝突することなく、吸気ポートを通して迅速に供給され
る。

〔実施例〕

以下本発明の好適実施例を図面により説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の第１の実施
例による衝突式燃料噴射弁のノズル部分を構成するオリ
フィスボディ１を示し、第２図はその衝突式燃料噴射弁
の全体構造を示す。

この燃料噴射弁は、オリフィスボディ１に形成されたオ
リフィス配列を除いて一般的な構造をしている。即ち、
オリフィスボディ１は本体２に固定され、オリフィスボ
ディ１の上流にはボールバルブ３が配置されている。ボ
ールバルブ３はばね４により閉弁方向に付勢されてお
り、ばね４の周囲には電磁コイル５が配置されている。

電磁コイル５に電圧を印加するとボールバルブ３はばね
４の力に抗して上方に持ち上げられ、燃料がオリフィス
ボディ１に流出する。電磁コイル５の電圧の印加を止め
ると、ボールバルブ３はばね４の作用によって下方へ戻
され、燃料の流出が停止する。また電磁コイル５に印加
する電圧または電流をデューティ制御することにより、
燃料の流量を制御することができる。

第３図はノズル部分の拡大図であり、この図に示すよう
に、ボールバルブ３の周囲に複数の燃料通路6a,6bが設
けられており、ボールバルブ３が上方へ持ち上げられる
と、燃料がこの燃料通路6a,6bを通ってオリフィスボデ
ィ１に流れる。オリフィスボディ１には本発明の特徴を
なす、３つのオリフィス7a,7b,7cからなる１組のオリフ
ィス配列が形成され、オリフィスボディ１に流入した燃
料はこれらオリフィス7a,7b,7cを通って噴出される。

前述した第１図（ａ）は、第３図においてオリフィスボ
ディ１をＰ方向から見た図であり、第１図（ｂ）および
第１図（ｃ）は、それぞれ第１図（ａ）の1B−1B線及び
1C−1C線に沿った断面図である。

第１図から分かるように、オリフィス7aはオリフィスボ
ディ１の軸線にほぼ一致する軸線を持つ中央オリフィス
を構成しており、オリフィス7b,7cは、この中央オリフ
ィス7aの相対する側に位置する周辺オリフィスを構成し
ている。

周辺オリフィス7b,7cは、中央オリフィス7aの軸線を含
む平面から距離ｈだけ隔たりかつこの平面に平行な平面
内に位置する軸線を有し、またこれら周辺オリフィス7
b,7cの軸線は、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）から分か
るように、中央オリフィス7aの軸線即ちオリフィスボデ
ィ１の軸線に対して、燃料流れ方向のほぼ同じ位置でそ
れぞれ角度θ1,θ２で交差している。換言すれば、周辺
オリフィス7b,7cの軸線は、中央オリフィス7aの軸線に
対して、ノズル部分下流において距離ｈに相当する距離
だけオフセットしながらそれぞ角度θ1,θ２で交差して
いる。このオフセット量ｈは、周辺オリフィス7b,7cか
ら噴出された燃料の流れが中央オリフィス7aから噴出さ
れた燃料の流れの周囲に捩じられながら部分的に衝突す
るように設定されている。

次にこのように構成されたオリフィス配列を有する燃料
噴射弁の動作を説明する。

前述したように電磁コイル５に電圧が印加され、ボール
バルブ３が上方に持ち上げられと、燃料が燃料通路6a,6
bを通ってオリフィスボディ１に供給され、中央オリフ
ィス7a及び周辺オリフィス7b,7cを通って噴出される。
このときのオリフィス7a,7b,7cから噴出される燃料の挙
動は第４図（ａ）に示すようになる。即ち、中央オリフ
ィス7aから噴出される燃料の流れ8a及び周辺オリフィス
7b,7cから噴出される燃料の流れ8c,8bは各オリフィスの
軸線の交差位置に対応するＱ点において衝突し、微粒化
され、広がり角度θ３の噴霧を形成する。

このときの燃料8a,8b,8cの挙動をさらに詳細に見てみる
と、まず燃料流8aと燃料流8bは、中央オリフィス7aの軸
線と周辺オリフィス7bの軸線とのオフセット量ｈ及び交
差角度θ１が上述したごとく設定されていることにより
部分的に衝突し、燃料の流れは互いの運動エネルギによ
って微粒化する。またこの部分的衝突の際、オフセット
量ｈ及び交差角度θ１の設定により、周辺オリフィス7b
から噴出された燃料流8bは、第４図（ｂ）及び（ｃ）に
示すように、中央オリフィス7aから噴出された燃料流8a
の周囲に絡み合い、捩じられる。このような燃料流8aに
対して燃料流8bが絡み合い、捩じられる現象は一般的に
コアンタ効果として知られている。しかしてこのような
コアンダ効果により、各燃料の流れは衝突しながら旋回
力が与えられる。これにより衝突後の微粒化された燃料
はその旋回力により広がり、燃料粒子の再合体による粗
大液滴の発生が抑制される。

中央オリフィス7aから噴出された燃料流8aと周辺オリフ
ィス7bから噴出された燃料流8bとについても、同様に微
粒化され、旋回力が与えられる。

またこのような燃料流の部分的衝突、微粒化は、中央オ
リフィス7aから噴出された燃料の流れ8aを基調として、
その燃料の流れを両側から、周辺オリフィス7b,7cから
噴出された燃料の流れ8b,8cがはぎ取るような形で行わ
れる。従ってその後、燃料粒子が旋回しながら形成する
噴霧の方向は、燃料8aの方向によって概ね定まる方向を
向く。即ち噴霧の形成方向は中央オリフィス7aの方向に
よって概ね定まる。特に燃料流の交差角度θ1,θ２を同
じに設定した場合には、噴霧の形成方向は中央オリフィ
ス7aの軸線の方向とほぼ一致する。

従って噴霧の形成方向を安定的に定めることができ、所
定の方向に噴霧を形成することができる。

またこのときの噴霧の広がり角度θ３は、上記オフセッ
ト量ｈ、交差角度θ1,θ２等の諸寸法により定まる。従
ってそれら諸寸法を適宜調節することにより広がり角度
θ３も適宜調節することができる。

上記実施例構造において、オリフィス配列の諸寸法と噴
霧の粒径及び噴霧の広がり角度との関係について行なっ
た実験の結果を以下に説明する。

第５図（ａ）及び（ｂ）は、各オリフィス7a,7b,7cの直
径を一定とし、交差角度θ1,θ２を共に同じ15度とし、
オフセット量ｈを変化させた場合の噴霧の粒径及び噴霧
の広がり角度を測定した結果である。これら図におい
て、横軸にオフセット量ｈを中央オリフィス7aのオリフ
ィス径daで除した値をパラメータにとっている。

第５図（ａ）から分かるように、h/d a＝０では、燃料
流8a,8b,8cが完全に衝突するので粒径がやや大きくなっ
ている。h/d aを大きくするにつれて粒径が小さくな
り、h/d a＝0.25付近で最小となる。即ちこの付近でコ
アンダ効果により旋回力が最も効果的に作用している。
さらにh/d aを大きくすると再び粒径は大きくなり、h/d
a＝0.5以上ではほぼ一定の値となる。これは、オリフ
ィス7a,7b,7cから噴出した燃料流8a,8b,8cが互いに衝突
せず、飛び出すので、オリフィス１個から噴出した場合
の粒径に依存するためである。

第５図（ｂ）に示すように、オフセット量ｈをh/d a＝
０から大きくすると噴霧の広がり角度θ３は大きくな
り、h/d a＝0.5以上ではほぼ一定となる。

この実験結果から、粒径が小さく、広がり角度も小さい
噴霧を得るためには、h/d a＝0.25程度にすればよいこ
とが分かる。

第６図（ａ）及び（ｂ）は、燃料噴射量を一定として中
央オリフィス7aの径ｄaと周辺オリフィス7b,7aの同一径
ｄbcを変化させた場合の、噴霧の粒径及び噴霧の広がり
角度を測定した結果である。これら図において、横軸に
中央オリフィス径ｄaを周辺オリフィス径ｄbcで除した
値をパラメータにとっている。

第６図（ａ）において、d a /d bc ＝０は中央オリフ
ィス7aの流量が０のことを意味し、対向する周辺オリフ
ィス7b,7cからの燃料流の衝突によってのみの微粒化が
行われている。d a /d bcが大きるなるのは、周辺オリ
フィス7b,7cからの流量が少なくなることを意味し、単
孔ノズルの近ずく。

この図から分かるように、d a /d bc＝１で粒径が最も
小さくなり、d a /d bc＝０では、コアンダ効果が生じ
ず、旋回力が加わらないので、噴霧粒子が再合体し、粒
径が大きくなっている。d a/d bcが２、３と大きくなる
と単孔ノズルに近ずくので、やはり粒径は大きくなる。

また、第６図（ｂ）から分かるように、d a /d bc＝１
付近ではコアンダ効果による旋回力が最も効果的に作用
しており、噴霧の広がり角度が最も大きくなる。d a/d
bc＝０では周辺オリフィスの燃料流の衝突のみであるの
で、広がり角度が小さい。d a /d bcが２、３と大きく
なるに従い、単孔ノズルに近ずき、やはり広がり角度を
小さくなる。

第７図（ａ）及び（ｂ）は、各オリフィス7a,7b,7cの直
径とオフセット量ｈとを一定とし、交差角度θ1,θ２を
θ１＝θ２としながら、その交差角度を変化させた場合
の噴霧の粒径及び噴霧の広がり角度を測定した結果であ
る。これら図において、横軸に代表として交差角度θ１
をとっている。

第７図（ａ）に示すように、交差角度θ１を小さくする
と、衝突力が小さくなるので微粒化の程度が小さくな
り、粒径が大きくなる。

一方多点燃料噴射装置では、一般的に噴霧の広がり角度
30度以下とすれば、吸気管壁面に燃料が付着しにくいの
で、そのような広がり角度を得るためには、第７図
（ｂ）より交差角度を25度程度以下とすればよいことが
分かる。従って、噴霧の広がり角度を許容値以下として
粒径の小さな噴霧を得るためには、交差角度25度以下の
範囲内でできるだけその25度に近い値を選べばよい。

次に第８図を参照して本発明の他の実施例を説明する。
図中第３図と同等の部材には同じ符号を付してある。

この実施例において、ノズル部分は、ボールバルブ３の
下流に位置する板状のオリフィスプレート10と、このオ
リフィスプレート10とは別体の出口オリフィス11とによ
って構成され、オリフィスプレート10は出口オリフィス
11によって本体２に固定されている。

オリフィスプレート10には、第９図（ａ），（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、オリフィスプレート10の軸線にほ
ぼ一致する軸線を持つ中央オリフィス10aと、この中央
オリフィス10aの相対する側に位置する周辺オリフィス1
0b,10cの３つのオリフィスからなるオリフィス配列が設
けられている。

中央オリフィス10a及び周辺オリフィス10b,10cは、第１
の実施例における中央オリフィス7a及び周辺オリフィス
7b,7cと全く同様に形成されている。

即ち周辺オリフィス10b,10cは、中央オリフィス10aの軸
線を含む平面から距離ｈだけ隔たりかつこの平面に平行
な平面内に位置する軸線を有し、またこれら周辺オリフ
ィス10b,10cの軸線は、中央オリフィス10aの軸線即ちオ
リフィスプレート10の軸線に対して、燃料流れ方向のほ
ぼ同じ位置でそれぞれ角度θ1,θ２で交差している。換
言すれば、周辺オリフィス10b,10cの軸線は、中央オリ
フィス10aの軸線に対して、ノズル部分下流において距
離ｈに相当する距離だけオフセットしながらそれぞれ角
度θ1,θ２で交差している。このオフセット量ｈは、周
辺オリフィス10b,10cから噴出された燃料の流れが中央
オリフィス10aから噴出された燃料の流れの周囲に捩じ
られながら部分的に衝突するように設定されている。

この実施例においても、第１図の実施例と同様な動作が
行われ、同様の作用効果が得られる。

またこの実施例によれば、別体のオリフィスプレート10
を設けたので、加工、製作が容易となる。

第10図は、本発明を、燃料が上部から供給される、いわ
ゆるトップフィード型の燃料噴射弁に適用した実施例を
示す。図中第２図と同等の部材には同じ符号を付してあ
り、オリフィスボディ12には第１の実施例のオリフィス
7a,7b,7cと同様なオリフィスが形成されている。

このようにトップフィート型の燃料噴射弁についても同
様に、従来のオリフィスボディをオリフィスボディ12に
交換することによって、本発明を適用することができ
る。

本発明のさらに他の実施例を第11図（ａ），（ｂ）及び
（ｃ）を参照して説明する。

以上の実施例はオリフィスボディまたはオリフィスプレ
ートに１組のオリフィス配列を有する例である。しかし
ながら本発明によれば、そのようなオリフィス配列を複
数組設け、所望の方向に複数の噴霧を形成するように
し、１気筒に複数の吸気弁を有するガソリン機関の燃料
噴射弁を提供することができる。第11図はそのような実
施例を示すものである。

即ち第11図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）において、オリフ
ィスボディ13は第１の実施例のオリフィスボディ１と同
様、第２図に示す燃料噴射弁のノズル部分を構成してお
り、このオリフィスボディ13には、それぞれ３つのオリ
フィス14a,14b,14c及び15a,15b,15cからなる２組のオリ
フィス配列14,15が形成されている。

オリフィス配列14の３つのオリフィス14a,14b,14c及び
オリフィス配列15のオリフィス15a,15b,15cは、オリフ
ィスボディ13に占める位置が異なる点を除いて、第１図
に示す実施例のオリフィス配列7a,7b,7cと同様に構成さ
れている。

即ちオリフィス配列14において、オリフィス14aは中央
オリフィスを構成し、オリフィス14b,14cは、この中央
オリフィス14aの相対する側に位置する周辺リフィスを
構成している。周辺オリフィス14b,14aは、中央オリフ
ィス14aの軸線を含む平面から距離ｈだけ隔たりかつこ
の平面に平行な平面内に位置する軸線を有し、またこれ
ら周辺オリフィス14b,14cの軸線は、第11図（ｂ）から
分かるように、中央オリフィス14aの軸線に対して、燃
料流れ方向のほぼ同じ位置でそれぞれ角度θ1,θ２で交
差している。換言すれば、周辺オリフィス14b,14cの軸
線は、中央オリフィス14aの軸線に対して、ノズル部分
下流において距離ｈに相当する距離だけオフセットしな
がらそれぞれ角度θ1,θ２で交差している。このオフセ
ット量ｈは、周辺オリフィス14b,14cから噴出された燃
料の流れが中央オリフィス14aから噴出された燃料の流
れの周囲に捩じられながら部分的に衝突するように設定
されている。

オリフィス配列15におけるオリフィス15a,15b,15cにつ
いても同様である。

そしてオリフィス配列14とオリフィス配列15とは第11図
（ａ）から分かるようにオリフィスボディ13の軸線に対
して対称に配置され、またオリフィス配列14の中央オリ
フィス14aとオリフィス配列15の中央オリフィス15aと
は、第11図（ｃ）に示すように、オリフィスボディ13の
軸線に対してぞれぞれ同じθ４の角度で傾斜している。
オリフィス配列14における周辺オリフィス14b,14cの軸
線を含む平面は中央オリフィス14aの軸線を含む平面に
平行であり、オリフィス配列15についても同様である。
従ってオリフィス配列14の周辺オリフィス14b,14cとオ
リフィス配列15の周辺オリフィス15b,15cも同様に、オ
リフィスボディ13の軸線に対してそれぞれ同じθ４の角
度で傾斜している。

次にこのように構成された２組のオリフィス配列を有す
る燃料噴射弁の動作を説明する。

オリフィスボディ13に燃料が供給されると、オリフィス
配列14のオリフィス14a,14b,14cより燃料流16a,16b,16c
が噴射され、同様にオリフィス配列15のオリフィス15a,
15c,15dより燃料流17a,17b,17cが噴射される。燃料流16
a,16b,16c及び燃料流17a,17b,17cは、それぞれ第１の実
施例における燃料流8a,8b,8cと同様、Q1点及びQ2点にお
いて部分的に衝突し、微粒化され、旋回され、第12
（ａ）及び（ｂ）に示すようにそれぞれ独立した噴霧を
形成する。

このとき噴霧の形成方向は、それぞれ中央オリフィス14
a,15bの方向によって定まるので、傾斜角度θ４を変え
ることにより任意に調整することができる。また噴霧の
広がり角度は、交差角度θ2,θ３及びオフセット量ｈ等
を変えることにより適宜調整することができる。

従ってこの実施例の燃料噴射弁は１気筒に複数の吸気弁
を有するガソリン機関に用いることができる。

第13図はその燃料噴射弁を４バルブエンジンの吸気ポー
ト噴射に実際に適用した例を示す。

４バルブエンジンのシリンダヘッドには、それぞれ２つ
の吸気弁及び排気弁によって開閉する２つの吸気ポート
20,21及び排気ポート22,23が設けられ、吸気ポート20,2
1は吸気管24に接続され、排気ポート22,23は排気管25に
接続されている。吸気ポート20,21は吸気管24内におい
て分岐壁26により隔てられており、排気ポート22,23は
排気管25内において分岐壁27により隔てられている。

吸気管24の吸気ポート20,21に隣接した部分には本発明
の上述した燃料噴射弁28が設置されている。

上述したように、中央オリフィス14a,15bの傾斜角度θ
４を調節することにより、噴霧の形成方向を吸気ポート
20,21に一致させることができる。また交差角度θ2,θ
３及びオフセット量ｈ等を調節することにより噴霧の広
がり角度を小さくすることができる。従って、燃料噴射
弁28から噴射された燃料は、広がり角度の小さい独立し
た噴霧の形で、分岐壁26に衝突することなく吸気ポート
20,21を通してシリンダ内に迅速に供給され、分岐壁26
や吸気ポート周囲の壁面に燃料が衝突し、液膜を形成す
ることが防止される。

また噴射弁28から噴射される２つの燃料噴霧は、それぞ
れ前述したように、コアンダ効果により粒径が小さくな
っている。このため吸気ポート20,21内で均一に広が
り、吸気ポートでの燃料の蒸発が促進され、吸気と燃料
が均一に混合される。そのため、シリンダ内の混合気燃
焼が良好となり、稀薄混合気でも安定した燃焼が達成で
きる。

本発明のさらに他の実施例を第14図（ａ）、（ｂ）及び
（ｃ）を参照して説明する。

以上の実施例は、２つの周辺オリフィスの軸線が中央オ
リフィスの軸線に対して燃料流れ方向のほぼ同じ位置で
交差する例である。しかしながら本発明によれば、２つ
のオリフィスの軸線が前記中央オリフィスの軸線に対し
て燃料流れ方向にずれて交差するように構成することも
できる。第14図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそのように
実施例を示すものである。

即ち第14図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）において、オリフ
ィスボディ30は第１図の実施例のオリフィスボディ１と
同様、第２図に示す燃料噴射弁のノズル部分を構成して
おり、このオリフィスボディ30には、３つのオリフィス
31a,31b,31cからなる１組のオリフィス配列31が形成さ
れている。

このオリフィス配列において、オリフィス31aは中央オ
リフィスを構成し、オリフィス31b,31cは、この中央オ
リフィス31aの相対する側に位置する周辺オリフィスを
構成している。周辺オリフィス31b,31bは、中央オリフ
ィス31aの軸線を含む平面から距離ｈだけ隔たりかつこ
の平面に平行な平面内に位置する軸線を有し、また、こ
れら周辺オリフィス31b,31cの軸線は、第14図（ｂ）か
ら分かるように、中央オリフィス31aの軸線に対して、
燃料流れ方向にずれてそれぞれ角度θ1,θ２で交差して
いる。換言すれば、周辺オリフィス31b,31cの軸線は、
中央オリフィス31aの軸線に対して、ノズル部分下流に
おいて距離ｈに相当する距離だけオフセットしながら、
かつ燃料流れ方向の異なる位置P1,2で、それぞれ角度θ
1,θ２で交差している。このときオフセット量ｈは、周
辺オリフィス14b,14cから噴出された燃料の流れが中央
オリフィス14aから噴出された燃料の流れの周囲に捩じ
られながら部分的に衝突するように設定されている。ま
た交差角度θ１とθ２は交差位置P1,P2を燃料流れ方向
に異ならしめるため異なる角度とされ、例えば１度から
20度程度の差をつけることができる。

次にこのように構成されたオリフィス配列31を有する燃
料噴射弁の動作をθ１＜θ２の場合について説明する。

オリフィスボディ30に燃料が供給されると、オリフィス
配列31のオリフィス31a,31b,41cよりそれぞれ燃料流れ
が噴射される。このとき中央オリフィス31aからの燃料
流に対して、交差角度θ２の大きい周辺オリフィス31c
からの燃料流がP2点に対応する位置で最初に衝突し、そ
の後、残った中央オリフィス31aからの燃料流に対して
周辺オリフィス31bからの燃料流が衝突する。それぞれ
の衝突時の挙動は、第１の実施例における衝突と同様で
ある。即ち、衝突は部分的に行われ、微粒化され、かつ
コアンダ効果によって旋回力が与えられる。

そしてこの実施例においては、燃料流の衝突を流れ方向
に分割して行なう。これにより一箇所で衝突、微粒化す
る燃料の量か少なくなり、微量化後に発生する噴霧の再
合体による粗大粒子の発生を抑制する。また中央オリフ
ィス31aからの燃料流と周辺オリフィス31cからの燃料流
との部分的衝突時、前者の燃料流の一部は衝突で微粒化
し、残りの燃料流はコアンダ効果によって旋回力が加わ
りながら、次の噴流即ち周辺オリフィス31bからの燃料
流に衝突する。そのためこのとき、燃料流にはさらに旋
回力が加わり、微粒化が促進される。

このようにこの実施例によれば、一家所で衝突、微粒化
する燃料の量を少なくし、かつコアンダ効果による旋回
力を段階的に加えることにより、噴霧の再合体による粗
大粒子の発生をより効果的に抑制することができる。

なお以上の実施例は、全て、周辺オリフィスが２つある
場合を説明したが、上記コアンダ効果による旋回力を利
用するためには、周辺オリフィスは１つでもよく、また
２つ以上の3,4,5,等任意の数であってもよい。ただし周
辺オリフィスが１つの場合は、コアンダ効果をより確実
に得て、しかも噴霧の形成方向を中央オリフィスからの
燃料流にできるだけ一致させるため、できれば中央オリ
フィスから噴出する燃料流が周辺オリフィスから噴出す
る燃料流よりも強い流れとなるように、中央オリフィス
の径を周辺オリフィスの径よりも大きくする等の工夫を
することが好ましい。

またオリフィスの数を増やし、径を小さくすると、１つ
のオリフィスから噴出する燃料の速度が大きくなり、燃
料流も細くなるので、衝突後に形成される噴霧の粒径を
さらに小さくすることができるという利点がある。

また上記実施例では、中央オリフィスの軸線を含む平面
と周辺オリフィスの軸線を含む平面とが平行になるよう
にしたが、これら平面は平行でなくてもよい。要は、周
辺オリフィスの軸線が中央オリフィスの軸線に対して、
ノズル部分下流において交差させ、その交差部分でそれ
らの軸線を、周辺オリフィスから噴出された燃料の流れ
が中央オリフィスから噴出された燃料の流れの周囲に捩
じられながら部分的に衝突するようにオフセットさせれ
ばよい。

〔発明の効果〕

以上明らかなように本発明の燃料噴射弁においては、燃
料微粒化後の粒子の再合体が少なくなり、粒径の小さい
噴霧を得ることができ、また噴霧の形成方向にほぼ一致
する中央オリフィスがあるので、所定の方向に噴霧を形
成することができ、噴霧の形成方向の制御がし易くな
る。

また１気筒に複数の吸気弁を有するガソリン機関を燃料
噴射弁として用いた場合、所定の方向に広がり角度が小
さく、粒径の小さい、独立した複数の噴霧を形成するこ
とができ、従って燃料の迅速な供給が行なえると共に、
均質な混合気を形成することができ、良好な燃焼を達成
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の実施例による燃料噴射弁のノズ
ル部分の正面図であり、第１図（ｂ）及び第１図（ｃ）
はそれぞれ第１図（ａ）の1B−1B線及び1C−1C線に沿っ
た断面図であり、第２図は同ノズル部分を備えた燃料噴
射弁の全体を示す縦断面図であり、第３図は第２図に示
すノズル部分の拡大図であり、第４図（ａ）、第４図
（ｂ）及び第４図（ｃ）は、同ノズル部分における燃料
流の挙動を示す説明図であり、第５図（ａ）及び第５図
（ｂ）は、それぞれ、同ノズル部分におけるオフセット
量ｈと噴霧の平均粒径との関係及びオフセット量ｈと噴
霧の広がり角度との関係を示す図であり、第６図（ａ）
及び第６図（ｂ）は、それぞれ、同ノズル部分における
オリフィス径と噴霧の平均粒径との関係及びオリフィス
径と噴霧の広がり角度との関係を示す図であり、第７図
（ａ）及び第７図（ｂ）は、それぞれ、オリフィスの交
差角度と噴霧の平均粒径との関係及びオリフィスの交差
角度と噴霧の広がり角度との関係を示す図であり、第８
図は、本発明の他の実施例によるノズル部分の拡大断面
図であり、第９図（ａ）は同ノズル部分のオリフィスプ
レートの正面図であり、第９図（ｂ）及び第９図（ｃ）
はそれぞれ第９図（ｃ）の9B−9B線及び9C−9C線に沿っ
た断面図であり、第10図は本発明のさらに他の実施例に
よる燃料噴射弁の縦断面図であり、第11図（ａ）は本発
明のさらに地の実施例による燃料噴射弁のノズル部分の
正面図てあり、第11図（ｂ）及び第11図（ｃ）はそれぞ
れ第11図（ａ）の11B−11B線及び11C−11C線に沿った断
面図であり、第12図（ａ）及び第12図（ｂ）は、同ノズ
ル部分における燃料流の挙動を示す説明図であり、第13
図は、同ノズル部分を４バルブエンジンに適用した使用
状態を示す該略図であり、第14図（ａ）は本発明のさら
に他の実施例による燃料噴射弁のノズル部分の正面図で
あり、第14図（ｂ）及び第14図（ｃ）はそれぞれ第14図
（ａ）の14B−14B線及び14C−14C線に沿った断面図であ
る。 図中、符号１……オリフィスボディ（ノズル部分）、7a
……中央オリフィス、7b,7c……周辺オリフィス、8a,8
b,8c……燃料の流れ、14,15……オリフィス配列、28…
…燃料噴射弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズル部分に、噴霧の形成方向にほぼ一致
   する軸線を有する中央オリフィスと、この中央オリフィ
   スの軸線に対して、ノズル部分下流において交差する軸
   線を有する少なくとも１つの周辺オリフィスとからなる
   少なくとも１組オリフィス配列を設け、そのオリフィス
   配列において周辺オリフィスの軸線を中央オリフィスの
   軸線に対して、周辺オリフィスから噴出された燃料の流
   れが中央オリフィスから噴出された燃料の流れの周囲に
   捩じられながら部分的に衝突するようにオフセットさせ
   るとともに、上記中央オリフィスの軸線と上記周辺オリ
   フィスの軸線を交差角度を25度以下としたことを特徴と
   する衝突式燃料噴射弁。
2. 【請求項２】前記オリフィスの軸線が、前記中央オリフ
   ィスの軸線を含む平面と平行な平面内に位置することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の衝突式燃料噴射
   弁。
3. 【請求項３】前記周辺オリフィスが、前記中央オリフィ
   スの相対する側に位置する少なくとも２つの周辺オリフ
   ィスからなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の衝突式燃料噴射弁。
4. 【請求項４】前記２つの周辺オリフィスの軸線が前記中
   央オリフィスの軸線に対して燃料流れ方向のほぼ同じ位
   置で交差することを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の衝突式燃料噴射弁。
5. 【請求項５】前記２つの周辺オリフィスの軸線が前記中
   央オリフィスの軸線に対して燃料流れ方向にずれて交差
   することを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の衝突
   式燃料噴射弁。
6. 【請求項６】前記オリフィス配列が、それぞれの中央オ
   リフィスの軸線がノズル部分の軸線に対して半径方向内
   方かつノズル部分下流に向かって傾斜する少なくとも２
   組のオリフィス配列からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の衝突式燃料噴射弁。
7. 【請求項７】１気筒に複数の吸気弁を有する自動車ガソ
   リン機関の衝突式燃料噴射弁において、 ノズル部分に吸気弁の数に対応した組数のオリフィス配
   列を設け、各組のオリフィス配列を、噴霧を形成方向に
   ほぼ一致する軸線を有する中央オリフィスと、この中央
   オリフィスの軸線に対して、ノズル部分下流において交
   差する軸線を有する少なくとも１つの周辺オリフィスと
   により構成し、各組のオリフィス配列において周辺オリ
   フィスの軸線を中央オリフィスの軸線に対して、周辺オ
   リフィスから噴出された燃料の流れが中央オリフィスか
   ら噴出された燃料の流れの周囲に捩じられながら部分的
   に衝突するようにオフセットさせると共に、上記中央オ
   リフィスの軸線と上記周辺オリフィスの軸線の交差角度
   を25度以下とし、さらに、中央オリフィスの軸線をノズ
   ル部分の軸線に対して、半径方向外方かつノズル部分下
   流に向かって傾斜させたことを特徴とする衝突式燃料噴
   射弁。