KR100233754B1 - 통내 연료분사장치 및 이것을 탑재한 내연기관 - Google Patents

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미노루 오오누가
도오루 이시까와
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
오쿠무라 마모루
가부시키 가이샤 히다치 카 엔지니어링
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Abstract

실린더내에 직접 연료를 분사하는 연료분사장치는 연소불꽃에 쬐여 300℃정도로 가열된다. 이 상태에서 가솔린 및 엔진윤활유의 탄소화도상물인 데포짓 및 그 변화한 검댕이 생성되고, 연료분사장치선단부에 부착한다. 이 부착에 의한 분사특성의 경년변화를 방지하고, 엔진의 장기간에 걸친 건전한 연소를 실현한다. 이를 위하여 전자식연료분사밸브의 선단부에 인슐레이터를 거쳐 열전도성이 좋은 재료로 이루어지는 바닥이 있는 통상의 커버부재를 기계적으로 고정한다.
엔진의 연소열에 의하여 커버부재가 데포짓의 생성온도를 초과하여 가열되고, 데포짓의 부착을 억제한다.

Description

통내 연료분사장치 및 이것을 탑재한 내연기관
도 1은 본 발명에 관한 연료를 직접 연소실로 분사하는 통내 분사형 내연기관의 시스템구성의 모식도,
도 2는 도 1에 나타낸 시스템의 엔진부의 확대도,
도 3은 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 일실시예의 종단면도,
도 4는 도 3의 A-A단면도이고, 연료선회부재의 상세도,
도 5는 연료선회부재의 선회홈의 단면도,
도 6은 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 일실시예의 밸브부를 확대하여 나타낸 종단면도,
도 7은 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 일실시예를 선단부를 확대하여 나타낸 종단면도,
도 8은 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 다른 실시예를 선단부를 확대하여 나타낸 종단면도,
도 9는 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 변형예를 선단부를 확대하여 나타낸 종단면도,
도 10은 본 발명에 관한 통내 연료분사장치의 또다른 실시예를 선단부를 확대하여 나타낸 종단면도,
도 11은 도 1에 나타낸 시스템에 있어서, 통내 연료분사장치의 설치상태를 나타내는 도이다.
[발명의목적]
[발명이속하는기술분야및그분야의종래기술]
본 발명은 가솔린을 연소실내로 직접 분사하는 통내 연료분사형의 내연기관에 관한 것으로 특히 연료를 직접 연소실내로 분사하는 전자식연료분사밸브에 관한 것이다.
내연기관중 가솔린엔진에서는 종래 전자식 연료분사밸브를 사용하여 흡기포트내로 연료를 분사하는 엔진이 보급되어 있다. 그리고 이 흡기포트내에 있어서 흡기된 공기와 연료를 혼합하여 연소실내에서 이 혼합기를 착화, 연소하여 동력을 발생시키고 있다.
한편, 내연기관중 주로 경유 등을 연료로 하는 디젤엔진에서는 연소실내로 직접 연료를 분사하여 이 연료를 연소실내의 압축공기에 의하여 자연발화시켜 동력을 얻고 있다. 그런데 상기와 같은 가솔린엔진에 있어서도 연소실에 직접 연료를 분사하여 내연기관의 응답성을 개선하게 한 통내연소형이 제안되어 있다.
이와같은 통내 분사형의 가솔린엔진에서는 디젤엔진과는 달리 착화수단으로서의 점화플러그가 연소실목부에 배치되기 때문에 전자식연료분사밸브의 배치가 제한된다. 즉 배기밸브 근방은 고열로 되기 때문에 연료분사밸브를 설치할 수 없다. 한편, 흡기밸브측에는 흡기통로가 있으나, 연소가스의 영향이 적어서 흡기밸브근방에 전자식의 연료분사밸브를 설치하는 것이 대안되어 있다. 전자식 연료분사밸브는 실린더헤드의 흡기밸브근방에 있기는 하나, 엔진구동시에는 실린더헤드의 온도가 가솔린엔진에서는 250 내지 300℃정도가 된다. 따라서 전자식연료분사밸브의 밸브선단부의 온도도 대략 같은 정도의 온도까지 상승한다. 이와같은 온도조건하에서는 분사한 가솔린이나 가솔린과 혼합한 엔진윤활유의 탄소화도상물인 데포짓의 생성이 촉진된다. 데포짓은 대개는 암몰퍼스한 판상물이지만 다시 온도가 상승하면 탄소화가 진행되고 직경 수 10㎚의 알맹이구조를 한 검댕이 생성된다. 그리고 데포짓이나 검댕은 연소실내의 벽면이나 전자식연료분사밸브의 밸브선단부에 부착 퇴적한다.
이 데포짓이나 검댕 퇴적 등의 결점을 해소하기 위하여 일본국 특개평 3-225068호 공보에서는 외부개폐식의 밸브를 사용하고, 밸브헤드의 선단주연부와 본체의 연료분사구의 개구주연부에 바깥측을 향하여 돌출하는 고리상의 돌기를 마련하고 있다. 이로써 엔진으로부터의 열을 다른 부분에 비해 집중적으로 받아들여 국부적으로 온도를 높히고, 부착한 연료액방울에 의한 데포짓의 생성을 억제하는데 알맞는 연료분사를 도모하고 있다.
또 일본국 특개평 6-147022호 공보에는 연료를 직접 연소실내로 분사하는 연료분사장치에 있어서 NOx의 저감을 위하여 배기가스를 재순환시키는 장치가 개시되어 있다.
연소실내의 벽면에 부착한 데포짓이나 검댕은 단열효율을 높혀 연소효율이 향상하기 때문에 일반적으로는 문제시되지 않는다. 그러나 전자식연료분사밸브의 밸브선단부, 특히 밸브선단부에 설치된 연료분사공부근 및 분사공내부에 데포짓이 부착, 퇴적하면, 분사방향이나 분무형상이 변화하여 분무입경이 커진다. 따라서 엔진의 연소에 악영향을 미칠 뿐만아니라 연료분사공을 막아 분출저항이 증대하여 소정연료분사량이 분사되지 않게 된다. 심한 경우에는 연료분사가 불능이 되어 엔진운전을 방해한다는 결점을 일으킬 염려도 있다.
여기서 상기 특개평 3-225068호공보에 기재된 예에서는 히트스폿을 설치하여 국소적으로 온도를 높혀 데포짓이나 검댕의 발생을 저감하려고 하고 있으나, 히트스폿의 열용량이 작기 때문에 흡기공정등이 되면, 급격하게 온도가 저하하고, 그때 데포짓이 발생하여 다음 연소공정에서 탄화함으로 반드시 소기의 효과를 얻을 수 없는 우려가 있다.
한편, 특개평 6-147022호 공보에 기재된 예에서는 NOx는 저감하게 되나, 연료분사밸브의 분사공부근에 부착하는 데포짓이나 검댕에 대해서는 충분한 고려가 되지 않고, 연료분사밸브의 성능열화를 일으킬 염려가 있다.
그런데 본 발명자등은 상기 종래기술의 결과를 밟고 가솔린엔진에 대응할 수 있는 통내연료분사장치의 실험적연구를 진행하고 있다. 그 결과, 이하의 점이 분명하게 되기 시작하였다.
연료분사밸브로부터 분사되는 분무입자의 확산각도가 좁은 경우, 분무의 관통력(분사방향의 운동에너지)이 강해지나, 분무에 대면하는 실린더의 내벽에 도달하여 막상화한다. 막상화한 연료는 증발에 많은 시간을 요하고, 이 때문에 증발을 다하지 못하고 남은 연료가 잔류하여 국소적으로 연료농도가 짙은 혼합기를 형성하고, 빨간불꽃연소를 일으키고, 다량의 검댕을 발생시킨다.
한편, 분무입자의 확산각도가 충분히 넓은 경우, 관통력은 약하나, 분무는 흡기밸브의 실린더내로 돌출하고 있는 접시부, 또는 접시부를 빠져나와 실린더헤드의 내벽면에 도달하여 과 같이 막상화한다. 흡기밸브의 접시부에 부착한 연료는 유입하는 흡기류에 의하여 다시 미립화(입자자)되어 연소에 대한 악영향을 완화한다. 실린더헤드에 부착한 연료는 증발에 시간을 요하기 때문에 과 같은 빨간불꽃연소로 된다.
실린더헤드의 대략 중심부에는 점화플러그가 배치되어 있고, 이 점화플러그에 연료가 부착하면, 스파크의 발생이 정상으로 행하여지지 않아 연소가 개시되지 않는다.
이상의 결과, 엔진의 시동시 및 시동후의 폭넓은 회전영역에서 정격까지 적확하게 운전하기 위해서는 분무입자의 확산각도는 60°내지 90°로 하는 것이 바람직하고, 또 엔진의 운전조건에 따라 분무입자의 확산각에는 적절한 각도범위가 존재하는 것이 판명되었다. 예를 들어 시동시와 같이 벽면온도가 낮을 때에는 확산각을 억제하여(60°부근)점화성이 좋은 상태를 형성하는 것, 연소가 진행되어 벽면온도가 높아졌을 때에는 분무입자의 확산각을 넓혀(∼90°)혼합기의 분산을 도모하고, 국소적인 빨간불꽃연소를 억제하여 검댕의 발생량을 적게 한다는 최적분사조건을 실현하는 것이 바람직하다.
또한 전자식연료분사밸브의 분무입자를 생성하는 노즐형상으로서 각종 형상이 제안되어 있으나, 본 발명자등은 단공오리피스의 상류측에서 연료에 선회를 주면, 분무의 형성자유도가 증대하는 데 착안하여 단공오리피스의 상류측에서 연료에 선회를 주어 분무의 확산각을 조정하여 상기의 연소결과를 얻었다. 또 한편, 이 타입의 전자식연료분사밸브에 있어서는 분사밸브자체에 데포짓이나 검댕이 부착되어 있다. 이것은 연료분사밸브의 표면온도가 직접 연소로부터 받는 열이나 실린더헤드등으로부터의 열전도에 의하여 170℃ 내지 200℃부근(밸브선단부에서는 연소에 쬐이기 때문에 더욱 고온이 된다고 추측된다)으로 데워지기 때문이다.
[발명이이루고자하는기술적과제]
상기 종래의 기술에 있어서의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 연소실에 직접 연료를 분사가능한 전자식연료분사밸브에 있어서 그 분사공부근에 데포짓이나 검댕의 부착, 퇴적을 방지하고, 성능의 경시열화를 적게 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 전자식연료분사장치를 탑재한 내연기관에 있어서, 내연기관의 정상적인 운전을 확보하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 저렴하고 수명이 긴 전자식 연료분사장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 연료의 미립화를 영속할 수 있는 전자식연료분사밸브를 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 연소실에 직접 연료를 분사가능한 전자식연료분사장치를 구비한 내연기관에 있어서 정상적인 운전을 확보하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 데포짓이나 검댕이 가령 연료분무장치에 부착하여도 내연기관에 필요한 연료를 딱들어맞게 계량할 수 있는 연료분사장치 및 그것을 탑재한 내연기관을 제공하는 데 있다.
[발명의구성및작용]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1형태는 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 이 연료분사공부재를 덮고, 양열전도체로 이루어지는 분사공이 형성된 커버부재를 설치한 것이다.
그리고 바람직하게는 상기 커버부재를 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 형성한 것이다. 또 바람직하게는 상기 커버부재는 상기 연료분사부재와의 접촉면측에 적어도 1개이상의 오목부가 형성되어 있는 것이다. 또한 커버부재의 표면온도는 운전중에 550이상에 이르는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2형태는 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폘부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재를 설치하고, 이 연료분사공구배는 내연기관의 연소실에 면하는 측에 열전도를 개량하는 열전도개량부를 설치한 것이다.
그리고 바람직하게는 상기 열전도개량부는 돌기 또는 오목부에 의하여 표면적을 증대한 것이다. 또 바람직하게는 상기 열전도개량부는 열전도를 증대시키는 표면증착층으로 한 것이다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 제 3형태는 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서, 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 이 연료분사공부재를 덮고, 양열전도체로 이루어지는 커버부재를 설치함과 동시에 커버부재와 연료분사공부재와의 사이에 커버부재로부터 연료분사공부재로의 열전달을 저해하는 열전달저해수단을 설치한 것이다.
그리고 상기 어느 형태에 있어서도 연료분사공부재에 설치한 관통구멍의 가장 좁은 부분의 축방향거리가 0.1 내지 0.4㎜로 하는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하는 본 발명의 제 4형태는 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서, 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재를 설치함과 동시에 밸브부재는 그 개페부에서 내연기관에 분사하는 연료의 양을 계측하는 것이다.
또한 본 발명의 제 5형태는 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서 연료통로를 개폐하는 볼밸브부재와, 이 볼밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 관통구멍부재와, 이 관통구멍부재를 덮고, 중심부에 연료분사공이 형성된 커버부재를 설치하고, 볼밸브부재의 개폐부의 개구유로면적(SV)과 커버부재에 형성된 연료분사공의 유로면적(SO)과의 관계가 SV＜SO로 한 것이다.
그리고 상기 어느 형태에 있어서도 상기 통내연료분사장치는 전자식연료분사장치를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 목적을 달성하는 본 발명의 제 6형태는 실린더와, 이 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 이 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관와, 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관와, 흡기로를 폐색하는 흡기밸브와, 배기로를 폐색하는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서, 실린더헤드와 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 이 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시에 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 이 연료분사공부재를 덮고, 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 이루어지는 커버부재를 구비한 것이다.
또 본 발명의 제 7형태는 실린더와, 이 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 이 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관와, 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관와, 흡기로를 폐색하는 흡기밸브와, 배기로를 막는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서, 실린더헤드와 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 이 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시예 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 이 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 이 연료분사공부재를 덮는 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 이루어지는 커버부재를 구비하고, 커버부재와 연료분사공부재간에 커버부재로부터 연료분사공부재로의 열전달을 저해하는 열전달저해수단을 설치한 것이다.
또한 본 발명의 제 8형태는 실린더와 이 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 이 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관와, 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관와, 흡기로를 폐색하는 흡기밸브와, 배기로를 막는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서 실린더헤드와 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 이 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시에 연료통로를 개폐하는 볼밸브부재와, 이 볼밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 관통구멍부재와, 이 관통구멍부재를 덮어 중심부에 연료분사공이 형성된 커버부재를 구비하고, 볼밸브부재의 개폐부의 개구유로면적(SV)과 상기 커버부재에 형성된 연료분사공의 유로면적(SO)과의 관계를 SV＜SO 로 한 것이다.
본 발명에 의하면, 전자식연료분사밸브의 선단부에 연료분사공을 포함하는 커버부재를 연소열에 의하여 가열할 수 있기 때문에 데포짓의 세정온도를 실현할 수 있고, 데포짓 및 그것이 변화한 검댕의 부착퇴적을 방지할 수 있다.
또 연료를 볼밸브의 시이드부에서 계량하고 있기 때문에 가령 전자식연료분사밸브의 출구부에 데포짓이나 검댕이 부착하여도 내연기관에 필요한 연료를 공급할 수 있다.
따라서 연소실에 직접 연료를 분사가능한 전자식연료분사밸브에 있어서, 그 분사밸브구멍부근으로의 데포짓이나 검댕의 부착, 퇴적을 방지할 수 있고, 성능의 경시열화를 적게 할 수 있다.
또 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 전자식연료분사장치를 탑재한 내연기관에 있어서 내연기관의 정상적인 운전을 확보할 수 있다.
또한 저렴하고 수명이 긴 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 전자식연료분사장치를 제공할 수 있다.
또 연료의 미립화를 영속할 수 있는 연소실에 직접 연료를 분사할 수 있는 전자식연료분사밸브를 제공할 수 있다.
또한 연소실에 직접 연료를 분사가능한 전자식연료분사장치를 구비한 내연기관에 있어서 정상적인 운전을 확보할 수 있다.
이들로부터 종래 수명 및 신뢰성의 면에서 실현이 곤란하였던 직접 통내분사에 있어서 분사성능을 유지함과 동시에 분무형상의 적정화 및 미립화의 촉진이 가능하게 되어 장시간 엔진의 정상적인 운전을 확보할 수 있다.
(실시예)
이하 본 발명의 일실시예를 도면을 사용하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 연소실에 직접 연료를 분사가능한 본 발명의 일실시예에 관한 전자식연료분사밸브를 내연기관에 사용한 형태를 나타내는 것이다. 도 1에서 4기통 4사이클의 가솔린엔진(70)은 벨트(72)를 거쳐 고압연료펌프(71)에 직결되어 있다. 이 고압연료펌프(71)는 캠구동에 의하여 연료를 가압하는 것이고, 예를 들어 피스톤을 작동하여 액압축을 행하여 고압연료를 얻는 것이고, 토출구(71a) 및 흡입구(71b)를 가지고 있다. 토출구(71a)와 엔진의 연료통로(75)는 고압배관(73)으로 결합되어 있고, 그 고압배관(73)의 도중에는 어큐뮬레이터(74)가 설치되어 있다. 연료통로(75)에는 후기하는 통내연료분사장치(76)가 배열고정되어 있다.
통내 연료분사장치(76)로의 공급압력을 일정하게 유지하기 위한 고압레귤에이터(77)가 연료통로(75)의 하류측에 설치되어 있고, 잉여연료는 연료통로(75)로부터 저압배관(78)을 지나 저압레귤레이터(79)로 유도되고, 이어서 저압레귤레이터(79)에 접속된 리턴배관(84)을 지나 연료탱크(81)로 리턴된다. 연료탱크(81)내에는 저압연료펌프(80)가 설치되어 있고, 고압연료펌프(71)의 흡입측과, 필터(82) 및 저압배관(83)을 거쳐 연결되어 있다. 저압연료펌프(80)로부터 고압연료펌프(71)로 공급되는 연료중 잉여분은 저압배관(83)도중에 설치된 분기관을 지나 저압레귤레이터(79)로 유도되어 리턴배관(84)을 지나 연료탱크(81)로 리턴된다.
통내연료분사장치(76)는 기통수에 따라 복수개 설치되어 있고, 이 통내연료분사장치(76)를 제어하는 드라이버회로(85)는 엔진의 제어유닛(86)과 접속되어 있고, 엔진의 제어유닛(86)으로부터의 각종 지령에 따라 각 기통내연료분사장치(76)로의 연료의 공급량 등을 제어한다. 엔진(70)의 동작을 운전정보인 흡입공기량이나 공기온도, 엔진수온, 회전수 등에 의거하여 제어유닛(86)이 제어한다.
다음에 이와같이 구성한 내연기관(70)의 상세를 도 2를 사용하여 설명한다.
실린더(94)내에 왕복이동가능하게 설치된 피스톤(95)은 도시생략한 엔진샤프트의 회전에 따라 실린더(94)내를 상하이동한다. 실린더(94)의 상부에는 실린더헤드(89)가 설치되어 있고, 실린더(94)와 함께 밀폐공간을 형성한다. 실린더헤드(89)에는 드로틀밸브를 내장한 흡입공기량제어장치를 거쳐 외부공기를 실린더내로 유도하는 흡기분기관(88)와, 실린더(94)내에서 연소한 연소가스를 배기장치로 유도하는 토출분기관이 형성되어 있다.
실린더헤드(89)의 흡기분기관(87)측에는 흡기밸브(90)가, 중앙부에는 점화장치(91)가 그리고 흡기밸브(90)와 반대측에는 배기밸브(92)가 각각 설치되어 있다. 흡기밸브(90) 및 배기밸브(92)는 접시부(90a, 92a)가 연소실(96)내로 뻗어 설치되어 있다. 여기서 본 발명에 관한 통내연료분사장치(76)는 실린더헤드(89)의 흡기분기관(87)결합부 부근에 설치되어 있고, 이 통내연료분사장치(76)의 측부에는 흡입공기의 일부를 기통연료분사장치(76)에 공급하기 위한 흡기도입통로(93)가 설치되어 있다.
내연기관(70)의 연료는 흡기타이밍에 맞추어 통내연료분사장치(76)에 의하여 직접 연소실(96)내로 분사된다. 분사에 의하여 분무화한 연료는 연소실(96)에 있어서 흡기분기관(88)를 지나 유도된 공기와의 혼합이 촉진되고, 압축행정중 압축된 후, 점화장치(91)에 의하여 착화되어 연소한다.
그런데 앞서의 [발명이 해결하고자 하는 과제]에서 기술한 바와같이 실린더헤드(89)에 연료분사장치(76)를 설치하고, 직접 연소실(96)내로 연료를 분사하는 본 방식에 있어서는 종래의 전자식연료분사밸브에 비하여 연료의 희박화에 의하여 NOx, CO, HC 등의 발생을 저감하는 효과는 있으나, 연소가스중에 연료분사장치(76)의 선단부가 쬐이게 되기 때문에 데포짓이나 검댕이 부착하기 쉬운 결점이 생긴다. 그래서 이 데포짓이나 검댕의 부착을 저감한 연료분사장치(76)를 도 3이하에 의하여 설명한다.
도 3에 연료분사장치(76)를 구성하는 전자식연료분사밸브(1)의 일실시예를 나타낸다.
전자식연료분사밸브(1)는 제어유닛에 있어서 연산되어 구하여진 듀티 온-오프신호에 따라 볼밸브(9)와 노즐부재(7)간에 형성된 시이트부를 개폐하여 연료분사를 제어한다. 자기회로는 바닥이 있는 통모양의 요크(3)와, 코어(2)와, 코어(2)에 공극을 두어 대면하는 플랜저(4)로 이루어지고, 코어(2)는 요크(3)의 개구단을 폐쇄하는 마개체부(2a)와, 요크(3)의 중심부로 뻗는 기둥모양부(2b)로 이루어진다. 기둥모양부(2b)의 중심에는 구멍이 마련되어 있고, 이 구멍내에는 플랜저(4)와 로드(5)가 볼밸브(6)로 이루어지는 가동부(4a)를 노즐부재의 상면에 형성된 시이트면(9)에 압압하는 탄성부재인 스프링(10)이 삽입유지되어 있다. 노즐부재(7)에는 연료통과용 구멍부(8)가 볼밸브(9)의 당접부보다 내측에 설치되어 있다.
스프링(10)의 상단은 볼밸브의 개폐력을 조정하기 위한 스프링조절기(11)의 하단에 당접되어 있고, 이 스프링조절기(11)는 코어(2)의 중심에 끼워통하게 되어 있다. 코어(2)와 요크(3)간의 간극으로부터 외부로 연료가 유출하는 것을 방지하기 위하여 양자간에 O링(12)이 설치되어 있다. 자기회로를 여자하는 코일(14)은 보빈(13)에 감기고, 그 외주가 플라스틱재로 몰드되어 있다. 또, 코어(2)와 보빈(13)간에도 O링(15)이 설치되어 있다. 코어(2)와 코일(14)과 보빈(13)을 가지는 코일조립체(16)의 단자(18)는 코어(2)의 칼라부에 마련한 구멍(17)에 삽입되고, 단자(18)와 코어(2)간에는 O링(19)이 장치되어 있다.
요크(3)의 하단부근방에는 플랜저(4)와 끼워맞추는 플랜저수용부(20)가 개방되어 있고, 그 하부에는 다시 플랜저수용부(20)보다 대경으로 형성되고, 스토퍼(21) 및 노즐부재(7)와 끼워맞추는 노즐수용부(22)가 요크선단까지 관통하여 설치되어 있다.
가동부(4a)는 자성재료제 플랜저(4)와, 일단이 플랜저(4)에 타단이 볼(6)에 접합된 로드(5)와, 플랜저(4)의 상단개구부에 고정된 비자성재료로 이루어지는 가이드링(23)을 가지고 있다. 또한 원통상의 연료선회소자(26)가 노즐부재(7)내 중공부의 내벽(25)에 삽입된다. 가이드링(23)은 코어(2)의 선단에 개방된 중공부의 내벽(24)에서 볼(6)은 연료선회소자(26)의 내주면(27)에서 각각 가이드되어 진다. 노즐부재(7)에는 원통상의 연료선회소자(26)에 이어 시이트면(9)이 형성되어 있고, 시이트면(9)의 중앙에는 연료가 통과할 수 있도록 개구(8)가 마련되어 있다. 가동부(4a)의 스트로크(축방향위쪽으로의 이동량)는 로드(5)의 목부의 받이면(5a)과 스토퍼(21)간의 공극의 치수로 결정된다. 또한 연료중 및 배관중의 먼지나 이물이 밸브시이트측으로 침입하는 것을 방지하기 위하여 필터(28)가 전자식연료분사밸브(1)의 입구부에 설치되어 있다.
도 7에 그 상세를 나타낸 바와같이 노즐부재(7)의 선단외부연에 인슐레이터(29)를 거쳐 바닥이 있는 통모양의 노즐커버(30)가 기계적으로 고정되어 있다. 인슐레이터(29)는 비교적 두께가 얇고, 열전도성이 나쁜재료, 즉 스테인레스강이나 니켈합금으로 구성되어 있다. 한편, 노즐커버(30)는 열전도성이 좋은 재료, 황동이나 알루미늄합금으로 구성되어 있고, 엔진의 연소열에 의하여 용이하게 가열되는 형상으로 되어 있다. 인슐레이터(29)의 중앙부에는 연통구멍(31)이, 노즐커버(30)의 중앙부에는 연료를 분사하는 연료분사공(32)이 각각 설치되어 있고, 이들 구멍은 상류측 개구부(8)와 연통하고 있다. 또한 연료분사공(32)에 이어서 출구를 향할수록 내경이 커지는 원추면으로 구성되는 테이퍼구멍(33)이 노즐커버(30)에 마련되어 있고, 그 종단면(33a)은 노즐커버(30)의 단면(30a)으로 부터 약간 돌출되어 있다.
이와같이 형성한 전자식연료분사밸브(1)의 선단부는 연소가스에 의하여 용이하게 550℃이상의 온도에 이른다. 한편, 흡기행정에 있어서는 전자식연료분사밸브(1)는 내부에 유지되는 연료 등에 의하여 냉각되나, 시이드부에서 연료는 폐색되기 때문에 선단부의 온도저하는 종래기술에 비하여 적어진다. 즉 종래연료 등에 의하여 130 내지 200℃정도까지 저하하던 전자식연료분사밸브의 표면온도를 데포짓의 증발온도인 550℃이상의 고온으로 장시간에 걸쳐 유지할 수 있다. 또한 시이트부근방은 연소, 흡기 등의 행정에 관계없이 연료에 의하여 냉각되기 때문에 데포짓은 발생하기 어렵다.
다음에 연료선회소자(26) 및 밸브부의 상세를 도 4 내지 도 6에 의하여 설명한다. 연료선회소자(26)에는 축대칭으로 4개소 축방향홈(34)과 직경방향홈(35)이 마련되어 있다. 본 실시예에서는 축방향홈(34)은 D커트면으로 형성되어 있으나, 환상통로등 다른 형상이어도 좋고, 그 개수도 4개에 한정되는 것은 아니다. 축방향홈(34)과 직경방향홈(35)은 볼밸브(6)위쪽에서 연료를 도입하기 위한 연료통로이고, 축방향홈(34)을 통과한 연료는 직경방향홈(35)에 의하여 축중심에 대하여 편심도입된다. 이로써 연료에 선회가 부여되고, 노즐커버(30)에 마련한 연료분사공(32)으로부터 분사될 때 연료의 미립화가 촉진된다.
연료선회소자(26)에 의하여 부여되는 선회강도(스왈수 S)는 다음식으로 구하여진다.
[수학식 1]
S = (각운동량) ／ (분사축방향의 운동량 × 연료분사공반경)
= 2·do·Ls ／ n·ds2·cos(θ／2)
여기서,
do : 연료분사공직경
Ls : 홈의 편심량
n : 홈의 수
θ : 밸브시이트의 각도
ds : 흐름학적 등가직경이고, 홈폭(W)과 홈높이(H)를 사용하여 다음식으로 나타내는 양
[수학식 2]
ds = 2·W·H ／ (W + H)
이 스왈수를 크게 하면, 미립화가 촉진되어 분무가 분산된다. 실용상은 이 스왈수는 1.2 내지 7.0이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3.0 내지 5.5이다.
그런데 본 발명에 있어서는 전자식연료분사밸브를 연소실내로 돌출시키고 있기 때문에 연료분사공(8)의 출구근방에 데포짓이나 검댕이 부착하는 것을 피할 수 없다. 그래서 본 발명에 있어서는 종래 연료분사공으로 계량하였던 연료의 분사를 밸브부에서 행하고 있다. 즉 연료유로를 폐지할 때의 볼밸브(6)와 시이트부(9)의 접선에 있어서의 볼직경을 D, 폐지상태로부터 가동부(4a)가 1만큼 들어올려졌을 때의 볼밸브(6)와 시이트면(9)과의 거리의 정현을 h, 그때의 수선과 시이트면(9)이 교차하는 점의 직경을 D1이라 하면, 볼밸브(6)부에 형성되는 연료의 개구유로면적(SV)은,
[수학식 3]
Figure kpo00001
가 된다. 연료분사공(8)에 있어서의 유로면적(SO)은
[수학식 4]
SO = π·do2／ 4
이기 때문에 연료의 계량을 볼밸브부에서 행하기 위해서는 SO＞SV이면 된다. 이로써 가령 연료분사공(8)의 출구부에 데포짓이나 검댕이 부착하여 연료분사공(8)에서의 유로저항이 증대하여도 연료를 데포짓이나 검댕의 영향이 없는 볼밸브부에서 계량하기 때문에 내연기관에 필요한 연료를 분사할 수 있다. 또한 연료분사공(8)이 가장 좁은 부분의 축방향길이는 0.1 내지 0.4㎜인 것이 바람직하다. 이로써 연료에 부여한 선회를 유효하게 이용할 수 있다.
다음에 이상과 같이 구성된 전자식연료분사밸브(1)에 관하여 그 동작을 설명한다. 전자식연료분사밸브(1)는 전자코일(14)에 입력된 전기적 온,오프신호에 따라 가동부(4a)를 조작하고 밸브시이트(9)를 개폐한다. 이로써 연료의 분사가 제어된다. 전기신호가 코일(14)에 입력되면, 코어(2), 요크(3) 및 플랜저(4)로 자기회로가 형성되고, 플랜저(4)가 코어(2)측에 흡인된다. 플랜저(4)가 이동하면, 이것과 일체로 되어 있는 볼밸브(6)가 노즐부재(7)의 밸브시이트의 시이트면(9)으로부터 떨어지고 연료분사공(32)을 개방한다. 연료는 도시생략한 연료펌프나 연료압력을 조정하는 레귤레이터를 거쳐 가압조정되고, 필터(28)를 거쳐 전자식연료분사밸브(1)의 내부로 유입하고, 코일조립체(16)의 하부통로, 플랜저(4)의 외주부분, 스토퍼(21)와 로드(5)의 극간, 연료선회소자(26)의 축방향홈(34), 직경방향홈(35)을 순차 지나 시이트부에 선회류로서 공급된다. 그리고 밸브개방시 연료분사밸브(32)로부터 엔진의 연소실내로 분사된다.
본 실시예에서는 엔진의 연소열이 열전도성이 좋은 재료로 이루어지는 노즐커버(30)를 적확하게 승온시키고, 노즐커버(30)의 전체온도를 550℃정도까지 높히기 때문에 데포짓은 그 증발온도인 자기세정온도를 초과한다. 그 결과, 데포짓이나 검댕의 부착퇴적을 억제할 수 있다. 이로써 노즐커버(30)의 중앙부에 설치된 연료분사공(32)으로부터의 연료분사에 있어서의 경년변화가 발생하기 어렵고, 안정된 연료분사를 달성할 수 있다. 또 연료분사공(32)에 이어서 출구를 향할수록 내경이 커지는 테이퍼구멍(33) 및 노즐커버(30)의 단면(30a)보다 약간 돌출한 종단면(33a)의 형상을 채용함으로써 수열면적을 증가시키고 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예의 종단면도이다. 본 실시예가 상기 제 1실시예와 상위한 점은 노즐부재(7)와 노즐커버(40)간에 공극(41, 42)을 마련한데 있다. 이 공극(41, 42)에 의하여 노즐커버(40)로부터 노즐부재(7)로의 열이동을 저감한다. 그 결과, 노즐커버(40)의 온도가 데포짓의 자기세정온도로 용이하게 도달하고, 노즐커버(40)의 중앙부에 마련된 연료분사공(43)으로의 데포짓의 부착퇴적을 억제할 수 있다. 또 상기 실시예와 같이 연료분사공(43)에 이어 출구를 향할수록 내경이 커지는 테이퍼구멍(44) 및 노즐커버(40)의 단면(40a)보다 약간 돌출한 종단면(44a)을 채용하고 있기 때문에 수열면적이 증대하고 있다. 또한 본 실시예에 의하면, 부재의 열변형을 공극이 흡수할 수 있기 때문에 간단한 구성으로 데포짓이나 검댕의 부착을 방지할 수 있는 신뢰성 높은 전자식연료분사밸브를 실현할 수 있다.
도 9는 도 8에 나타낸 실시예의 변형예의 종단면도이다. 이 변형에서는 도 8에 나타낸 실시예에 수열면적을 증대시키는 수단을 부가하고 있다. 즉 노즐커버(50)의 연소실측단면을 톱니상의 요철면(52)으로 형성하고 있다. 본 변형예에 있어서도 도 8에 나타낸 실시예와 마찬가지로 노즐부재(7)와 노즐커버(50)간에 공극(51, 52)을 마련하고 있고, 도 8에 나타낸 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
또한 연소열을 받아들이는 형태 및 수단은 상기 실시예와 변형예에 나타낸 것외에 예를 들어 열전도성이 좋은 금속입자를 노즐커버의 표면에 증착하는 것, 거친 면형상이 되도록 표면처리하는 형태, 촉매(산화작용) 등의 재료를 표면에 코팅하는 것등이 있다.
도 10에 본 발명의 또다른 실시예의 종단면도를 나타낸다. 본 실시예가 상기 실시예와 상위한 점은 노즐부재(7)와 노즐커버(60)간에 흡기통로(61)를 마련하는 데 있다. 본 실시예에서는 연료분사공(62)은 노즐부재(7)의 밸브시이트(9)의 하류측에 이어서 형성되어 있고, 연료분사공(62)에 이어서 출구를 향할수록 내경이 커진는 테이퍼구멍(63)이 형성되어 있다. 노즐커버(60)에는 노즐부재(7)의 외주부에서 공기를 내부로 유도하는 흡기통로(61)가 설치되어 있고, 이 흡기통로(61)를 통과한 공기는 분출구멍(64)으로부터 연소실내로 유입된다. 이 흡기가 연소실내로 유입될 때, 연료분사공(62)으로부터 분사된 분무가 테이퍼구멍(63)하류의 단면(63a)주변에 부착하여 형성되는 액방울을 불어날린다. 따라서 연료분사공(62)주위로의 데포짓의 부착퇴적이 억제된다. 또한 노즐커버(60)는 상기 실시예와 마찬가지로 열전도성이 좋은 재료로 구성하거나 수열효과를 실시하면, 더욱 효과가 증대한다.
도 11에 통내연료분사장치(76)의 측면으로부터 흡기의 일부를 분출하는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸다. 실린더내로 공기가 도입되는 흡기행정에 있어서는 흡기와 동시에 연료가 분사된다. 이때, 흡입공기의 일부가 통내연료분사장치(76), 실린더헤드(89)의 삽입구멍(97) 및 시일재(98, 99)에 의하여 형성되는 흡기실(100)로 유도된다. 즉 흡입공기는 실린더헤드(89)에 설치한 흡기통로(101) 및 흡기제어밸브장치(102)를 거쳐 도입된다. 그때, 흡입공기는 통내연료분사장치(76)주변에 부착한 연료의 액방울을 불어날리고, 연소실(96)내로 보낸다. 압축행정에 들어가면, 연소실(96)내의 압력이 상승하기 시작한다. 그리고 흡기제어밸브장치(102)가 작동하여 실린더헤드(89)내로의 혼합기의 역류를 저지한다. 혼합기가 압축된 후, 연소가 시작되면, 연소열이 즉시 통내연료분사장치(76)에 전해지고, 통내연료분사장치의 선단부의 온도가 높아진다. 이로써 상기한 데포짓의 자기세정온도에 용이하게 도달하고, 데포짓 및 검댕의 부착퇴적이 억제된다.

Claims (15)

  1. 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 통과하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서,
    상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 상기 연료분사공부재를 덮고, 양열전도체로 이루어지는 분사공이 형성된 커버부재를 설치한 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부재는 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부재는 상기 연료분사부재와의 접촉면측에 적어도 1개이상의 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 커버부재의 분사공근방의 표면온도가 내연기관의 운전중에 적어도 550℃에 이르는 것임을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  5. 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 통과하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서,
    상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재를 설치하고, 상기 연료분사공부재는 내연기관의 연소실과 면하는 측에 열전도를 개량하는 열전도개량부를 설치한 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 열전도개량부는 돌기 또는 오목부에 의하여 표면적을 증대한 것임을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 열전도개량부는 열전도를 증대시키는 표면증착층인 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  8. 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 통과하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서,
    상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되며 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 상기 연료분사공부재를 덮고, 양열전도체로 이루어지는 커버부재를 설치함과 동시에 상기 커버부재와 상기 연료분사공부재간에 상기 커버부재로부터 상기 연료분사공부재로의 열전달을 저해하는 열전달저해수단을 설치한 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  9. 제 1, 5, 8항중 어느 한항에 있어서,
    상기 연료분사공부재에 마련된 관통구멍의 가장 좁은 부분의 축방향거리가 0.1 내지 0.4㎜인 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  10. 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 통과하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서,
    상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재를 설치함과 동시에, 상기 밸브부재는 그 개폐부에서, 내연기관에 분사되는 연료의 양을 계측하는 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  11. 내연기관의 연소실내에 연료를 직접 분사하고, 내부에 연료가 통과하는 연료통로가 형성된 통내연료분사장치에 있어서,
    상기 연료통로를 개폐하는 볼밸브부재와, 상기 볼밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 관통구멍부재와, 상기 관통부재를 덮고, 중심부에 연료분사공이 형성된 커버부재를 설치하고, 상기 볼밸브부재의 개폐부의 개구유로면적(SV)과 상기 커버부재에 형성된 연료분사공의 유로면적(SO)의 관계가 SV＜SO인 것을 특징으로 하는 통내연료분사장치.
  12. 제 1항 내지 11항중 어느 한항에 있어서,
    상기 통내연료분사장치는 전자식연료분사장치를 포함하는 것을 특징을 하는 통내연료분사장치.
  13. 실린더와, 상기 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 상기 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관과, 상기 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관과, 상기 흡기로를 폐쇄하는 흡기밸브와, 상기 배기로를 폐쇄하는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서,
    상기 실린더헤드와 상기 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 상기 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시에 상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 상기 연료분산구멍부재를 덮고, 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 이루어지는 커버부재를 구비한 것을 특징으로 하는 내연기관.
  14. 실린더와, 상기 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 상기 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관과, 상기 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관과, 상기 흡기로를 폐쇄하는 흡기밸브와, 상기 배기로를 폐쇄하는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서,
    상기 실린더헤드와 상기 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 상기 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시에, 상기 연료통로를 개폐하는 밸브부재와, 상기 밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 연료분사공부재와, 상기 연료분산구멍부재를 덮는 황동 또는 알루미늄합금중 어느 하나로 이루어지는 커버부재를 구비하고, 상기 커버부재와 상기 연료분사공부재와의 사이에 상기 커버부재로부터 상기 연료분사공부재로의 열전달을 저해하는 열전달저해수단을 설치한 것을 특징으로 하는 내연기관.
  15. 실린더와, 상기 실린더의 상부를 덮는 실린더헤드와, 상기 실린더헤드에 설치되어 흡기를 유도하는 흡기로가 형성된 흡기분기관과, 상기 실린더헤드에 설치되어 배기를 유도하는 배기로가 형성된 배기분기관과, 상기 흡기로를 폐쇄하는 흡기밸브와, 상기 배기로를 폐쇄하는 배기밸브와, 점화플러그를 구비한 내연기관에 있어서,
    상기 실린더헤드와 상기 실린더에 의하여 형성되는 연소실에 연료를 직접 분사하는 연료분사장치를 설치하고, 상기 연료분사장치는 내부에 연료가 유통하는 연료통로가 형성됨과 동시에 상기 연료통로를 개폐하는 볼밸브부재와, 상기 볼밸브부재의 개폐부의 상류측에 설치되어 연료에 선회를 부여하는 연료선회부재와, 상기 개폐부의 하류측에 설치되어 연료가 유통하는 관통구멍이 형성된 관통구멍부재와, 상기 관통구멍부재를 덮고, 중심부에 연료분사공이 형성된 커버부재를 구비하고, 상기 볼밸브부재의 개폐부의 개구유로면적(SV)과 상기 커버부재에 형성된 연료분사공의 유로면적(SO)과의 관계가 SV＜SO 인 것을 특징으로 하는 내연기관.
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