WO2010004838A1 - 燃料噴射弁及び燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

　低燃費化と高出力化の両立を図るために、成層燃焼と均質燃焼の各々に適した噴霧を形成できるよう、外開き方式の燃料噴射弁において噴霧形状を可変できる燃料噴射弁及び燃料噴射装置を提供することにある。 　ノズル２は、内部に複数の燃料通路５を有する。弁体１０は、ノズルの内部にて、上下に動作可能であり、ノズルの円錐状の弁座面１５と対向する円錐状の弁体面１６を有し、弁体面が弁座面と当接して燃料をシールするシート部１１を形成する。燃料通路５は、シート部１１の上流に開口部がある。弁体が弁座面から離れた状態におけるシート部と弁体の距離が、可変である。燃料通路の断面積が、シート部と前記弁体の弁座面との間の円環状の隙間の断面積よりも大きくなる状態と、燃料通路の断面積が、シート部と弁体の弁座面との間の円環状の隙間の断面積よりも小さくなる状態を取り得る。

Description

細 書

明の

弁及び 術分野

本 、 内燃機関に燃料を供給するための 弁及び

置に係り、 特に、 燃料 の 状を変えることができる燃料 弁及 び 置に関する。

年、 自動車の 制が強化されてきており、 自動車用 燃機関に は が求められて る。 方で、 内燃機関には高出力化も求めら れている。 と高出力化を同時に達成するための 段として、 燃 焼 料を直接 射するD r nj t n) ンジンが提案さ れている。

D ンジンでは、 射された 料の 熱により 内を冷却 できる。 ガソリ ンエンジンでは、 点火 の 炎の より も早く 合気 が自己 する キングが生じるため、 一般に圧縮 低くして設計 する必要がある。 D ンジンでは、 前述の 果により キングが抑 制され、 圧縮 上げた設計が可能になり 費が向上する。 D 式に お てほ、 成層 焼を行う ことで更に燃費を低減できる。 とは の より も 給する燃料の量を減じて リ ンバ ン ( ) を実現する方式である。 焼をさせることにより、 においてもより多くの 気を吸入し、 吸気 程に生じる を減 じ、 これに って ンジンが行う ポンピング ) を減らして、 費を向上できるという 式である。

方で、 高出力を得るためには、 焼を行う ことが必要である。

とは、 燃料と空気の 率が理論 となるように燃料を供給 し、 これを燃焼 内で 質に混合して点火させる方式である。 そのため には、 多くの 気を取り込んで、 より多量の 料と十分に混合させる必 要がある。

そのため、 要求させる 霧が異なり、 状を変えられることが望 ましい。

これを実現するための として、 外開き において、 ス トロ タにより 路を切り替えることにより、 状を可変に するというものが知られている えば・ 。

術文献 2 ０ ０ 2 3 ０ ０ 8 6 報 発明の

明が解決しようとする課題

上 行うための の 式として、 外開き

がある。 開き とは、 ノズルの 端から突出するこ とでシ ト の を燃料が流れ、 その 間から 料を噴射するも のであり、 間から 料が噴射されるために微粒 性能が良いこと が特徴である。

費と高出力の 立のために要求される、 直上 式において、 成層 焼を 立させるためには、 要求される 状が異な り、 燃料 としては、 状を変えられることが必要となって 。 要とされる 、 例えば、 成層 には流量が少なくプラグ りに噴霧が滞留するような であり、 には流量が多く 内 の 散性が高い である。

に示される 術には、 ス トロ タを変化させるこ とにより、 燃料 体を切り替え の 状を可変にすると う構造 は開示されている。 しかしながら、 の 下動によって燃料 路を切 り替える構造は、 実際に 造する上で 難が伴う。 えば、 特許 のように燃料 路を切り替える方法を採用すると・ の 下動 置に よって燃料 路を切り替えているために、 数百は または数㎜の ス トロ クが必要となる。 そのため、 十分な応答 が得られな と う こ とや、 実用的な流体 面積に設定することが難し と う問題が生 じる。 なお、 ス トロ タは、 実用上では、 数十 度であり、 前 述のような数百 ないし数㎜の ス トロ クは、 実用的でないもの である。

明の 、 と高出力化の両立を図るために・

焼の に適した 形成できるよう・ 開き方式の において 状を可変できる燃料 弁及び 置を提供 することにある。 題を解決するための

( 的を達成するために、 、 内部に複数の 路 を有するノズル 、 ノズルの 部にて、 上下に動作 能であるととも に、 前記ノズルの 錐状の と対向する円錐状の を有し、 が前記 と当 して燃料をシ ル シ ト部を形成する とを有し、 前記 、 前記シ ト部の上流に開口部があり、 の 作によって前記シ ト と前記 の との間に円 状 の を形成することで、 前記 状の 部から 料が噴射される外 開き式の燃 であって、 前記 が前記 面から離れた状態に おける前記シ ト と前記 の 離が、 可変であり、 前記 路の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間に円 状の の 面積より も大きくなる状態と、 前記 路の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間に円 状の の 面積より も小さくなる状 態を取り得るよ にしたものである。

かかる構成により、 外開き方式の において 状を可変 でき、 成層 焼の に適した 形成できるものとなる 2 にお て、 好ましくは、 前記 数の 路の 口 部から前記 下部に到 燃料 路の 面積が、 下流に向か に従って 少するか、 または、 下流に向かうに従って同 の 面積となる 域に よって構成されるものである。

3 において、 好ましくは、 前記 数の 、 前 記 の 囲の 上に 等に配列されている。

4 3 にお て、 好ましくは、 前記 数の 、 前 記 の 囲の 上の 部に偏って配列されて る。

( 5 ) また、 上記 的を達成するために、 、 内燃機関の に直接 料を噴射する燃料 、 による燃料 を制御する制御手段とを有する燃料 置であって、 前記

、 内部に複数の 路を有するノズル 、 ノズルの 部にて 上下に動作 能であるとともに、 前記ノズルの 錐状の と対向す る円錐状の を有し、 が前記 と当 して燃料をシ ル シ ト部を形成する とを有し、 前記 、 前記シ ト の 流に開口部があり、 前記 の 作によって前記シ ト と前記 の との間に円 状の を形成することで、 前記 状の 部から 料が噴射される外開き式の燃 であり、 前記 が前 記 面から離れた状態における前記シ ト と前記 の 離が、 可 変であり、 前記 路の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間に円 状の の 面積より も大きくなる状態と、 前記 路 の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間に円 状の の 面積より も小さくなる状態を取り得るようにしたものである。

かかる構成により、 外開き方式の において 状を可変 でき、 成層 焼の に適した 形成できるものとなる 発明の

明によれば、 外開き方式の において 状を可変で き、 と高出力化の両立を図ることができる。 面の 単な説明

図は本 明の の 態による燃料 を用いた 置の 成を示すシステムブロッ 図である。

2図は本 明の の 態による燃料 ノズル の 成を示す 大 面図である。

3図は第 2図のA 面図である。

4図は本 明の 態による燃料 ノズル の である。

5図は本 明の 態による燃料 ノズル 端の 大 面図である。 6図は本 明の 態による燃料 における ス ト ロ ク 料の の 面積の 係の である。

7図は本 明の 態による燃料 における燃料 状の である。

8図は本 明の 態による燃料 における燃料 状の である。

9図は本 明の 態による燃料 を搭 した内燃機 関の 面図である。

０図は本 明の 態による燃料 を搭 した内燃 機関の 面図である。

図は本 明の 態による燃料 における、 内燃 機関の 態と の 態の である。

2図は本 明の 態による燃料 弁の他の構成にお けるノズル の 成を示す 大 面図である。

3図は第 2図の C部 である。

4図は本 明の 2の 態による燃料 ノズル の 成を示す 大 面図である。

5図は本 明の 2の 態による燃料 における燃料 状の である。

6図は本 明の 2の 態による燃料 における燃料 状の である。

7図は本 明の 3の 態による燃料 を搭 した内燃 機関の 面図である。

8図は本 明の 3の 態による燃料 における燃料 状の である。 9図は本 明の 3の 態による燃料 を搭 した内燃 機関の 面図である。

2 ０図は本 明の 3の 態による燃料 における、 内燃 機関の 態と 態の である。 明を実施するための

下、 第 ～ 3図を用いて、 明の 態による燃 料 成及び 作について説明する。

初に、 図を用いて、 本実施 態による燃料 を用 た 置の 成について説明する。

図は、 明の の 態による燃料 を用いた 置の 成を示すシステムブロッ 図である。

は、 ノズルの 端から突出することでシート の を燃料が流れる外開き式の噴 である。 また、 燃料

は、 ス トロ クが可変なものである。 下の 明では、 ス トロ クは、 2 階に切り替えることができる。

、 ノズル 2 と、 ノズル 2の 部に収納された ０ とを備えている。 ０は、 矢印A 向と、 それと反対の B 向 に 能である。 ０が A 向に移動すると、 ０ ノ ズル 2の 端の間には が形成され、 燃料が噴射される。 対に弁 ０が B 向に移動して、 ０ ノズル 2が接触すると、 燃料 停止する。 このように、 燃料 は、 ノズルの 端か ら突出することでシ ト の を燃料が流れ 開き式の噴 で ある。

のノズル 2の 部には、 ボディ BDが固定されている。 なお、 ノズル 2 ボディ BDは、 体的に構成することもできる。 ボデ ィ BDの 部には、 2つのコイルC C 2が固定されて る。 コ イルC C 2の には、 2つのプランジ P P 2が A B 向に 能に保持されている。 コイルC に通電すると プランジ P が吸引され、 向に する。 コイルC 2に 通電すると、 プランジ P 2が吸引され、 矢印A 向に する。

コイルC に通電すると、 プランジ P が A 向に プランジ P 2を矢印A 向に押し出し、 さらに・ ０を

向に押し出すことで、 する。 また、 コイルC 2に通電すると、 プランジ P 2が A 向に 、 ０を矢印A 向に押し 出すことで、 する。

ここで、 プランジ P の ス トロ ク は、 プランジ P の ス トロ ク より も大きくなって る。 したがって、 コ イルC に通電したときの ０のス トロ クは、 コイルC 2に 通電したときの ０のス トロ クより も大きくなり、 コイルC の 、 コイルC 2の 電を切り替えることで、 ０のス トロ クを切り替えることができる。

また、 ノズル 2 ０の との間には、 スプリ ング S P が配 置されて る。 スプリ ングS P は、 ノズル 2に対して、 ０を矢 印B 向に付 している。 これにより、 コイルC C 2に通電し てないときは、 ０を矢印B 向に付 して、 している。 また ボディ BDの 部に設けられたスプリ ングS P 2は、 ブランジ P P 2 して 向の 力を与えており、 プランジ P P 2が自由 動しないようにしている。 ただし、 スプリ ング S P 2の 、 スプリ ング S P の 力より も小さいため、 コイルC C 2に通電してないときは、 態を保つことができる。

タンク に収納された 、 燃料ポンプPにより、 燃料 に供給される。

コントロ ル ニッ トD C 、 コイルC C 2 の 電を制御する。 ポンプコン トロ ル ニッ ト C は、 燃 料ポンプPを制御して、 燃料 動に供給する燃料 力を可変する なお、 本実施 態では、 燃料 力の 行わな ため、 燃料ポンプコ ントロ ル ニッ ト P C は必須のものではな 。 、 後述する他の 実 態では、 燃料 力の 行うため、 燃料ポンプコントロ ル ニッ ト が必要となる。

エンジンコン トロ ル ニッ ト は、 アタセル g

気量 a エンジン eなどの、 運転 の 図を示す 、 エンジンの 態を示す 号を取りこむ。 エンジンコントロ ル ニッ ト は、 アクセル Z じて、 電子制御スロッ トル 置を制 御して、 スロッ トルバル の を制御して、 吸入 気量 aを可変す る。 また、 ンジンコン トロ ル ニッ ト は、 アクセル

に応じて、 燃料 による燃料 を可変して、 エンジン eを制御する。 このとき、 エンジンコン トロ ル ニッ ト が、 燃料 コントロ ル ニット C して、 燃料 の 号を出力すると、 燃料 コントロ ル ニットDC は、 例えば、 燃料 が小さいときは、 コイルC 2に通電して、 のス トロ クが小さくなるように制御すると共に、 間も制 御する。 また、 燃料 コン トロ ル ニッ ト は、 例えば が大きいときは、 コイルC に通電して、 のス ト ロ クが大きくなるように制御すると共に、 間も制御する。 また、 必要に応じて、 エンジンコントロ ル ニッ ト は、 燃料 ポンプコン トロ ル ニッ ト P C に対して 制御 号を出力し、 燃 料ポンプコントロ ル ニッ ト P C は、 燃料ポンプPを制御して、 燃 料 動に供給する燃料 力を可変する。

次に、 2 ～ 4図を用 て、 本実施 態による燃料 ノズ ル の 成について説明する。

2図は、 明の の 態による燃料 ノズル の 成を示す 大 面図である。 3図は、 2図のA 面図であ る。 4図は、 明の 態による燃料 ノズル の である。 なお、 2 ～ 4図にお て、 同一 同 一部分を示して る。 また、 2 ～ 4図にお て、 と同一 、 同一部分を示している。

2図に示すように、 燃料 の であるノズル 2は、 ガイ ド ? 3を有している。 ガイ ド 3には、 ０が 入されている。

０には2つの が同軸に設けられ、 円錐の 部がシ ト を形成する。 なお、 シ ト の の 細構成については、 5図 を用 て後述する。

態にお ては、 ０ ノズル 2はシ ト で 、 燃料をシ ルしている。 ０は上下方向 ( 図の矢 向及び B Z することができる。 ０がシ ト から 離れると、 燃料 り室4から、 複数の 5を通り、 ノズル 2の

5 ０の 6の を通り、 燃料は 2 2 から 射される。

なお、 ０の 端には 状の ヤック 7がある。 これは、 弁 座 6を 度に加工する際に加工 に安定して 定するために、 ０を把持する部分となる。

2図に示す 数の 5は、 3図に示すよ に、 向に配 置された 数の 5 5 f からなる。 では、 例 えば、 6 として る。 また、 複数の 5は、 4図に示すよう に、 弁座 5 同一面に出口部を形成している。

次に、 5 ～ 8図を用 て、 本実施 態による燃料 におけ るノズルの 端の 料の れおよびそれにより 成される燃料 メ カニズムについて説明する。

5図は、 明の 態による燃料 ノズル 端の 大 面図である。 5図は、 2図のB部の拡大 面図である。 6 図は、 明の 態による燃料 における ス トロ ク 料の の 面積の 係の である。 7図及び 8図は、 明の 態による燃料 における燃料 状の である。 なお、 5 7 8図において、 ～ 4 と 同一 、 同 部分を示している。

5図は、 本実施 態におけるノズル 2の における構成及び 料の れを示して る。

5図に示すように、 の 流に設けた 5を通過した 、 燃料 5の 口部 6を通過して 24に 。

０には、 2つの が同軸に設けられている 円錐 6 の 部が、 シ ト を形成する。

6 bは・ 2の 5より も 急である。 方、 円錐 6 aは、 弁座 5より も 緩やかであり、 弁座 5 6 aの間に まれる通路は、 複数の 口部 6からシ ト にむけて通 路 面積が減少し、 シ ト から 2 2にかけて通路 が増加する。 したがって、 シ ト において、 最も通路 面積が 小さくなる。 シ ト を通過した 、 2 2から 2 5として 射される。

なお、 円錐 6 弁座 5を平行として、 複数の 口部 6から シ ト にむけて通路 面積が一定として、 シ ト か ら 2 2にかけて通路 面積が増加するようにしてもよ もの である。 また、 円錐 弁座 5を平行として、 複数の 口部 6からシ ト にむけて通路 面積が減少し、 シ ト から 2 2にかけて通路 面積が一定としてもよいものである ずれにしても、 出口部 6 2 2との間に、 通路 面積が最 小となるシ ト を設ける。

次に、 6図を用いて、 本実施 態による燃料 における ス トロ ク 料の の 面積の 係について説明する。

6図において、 横軸は、 ０のス トロ ク s を示し、 燃料 の 面積Aを示して る。

6図にお て、 実線X は、 燃料 5の 面積を示している。

5は、 3図に示したように、 向に配置された 6個の燃

5 5 からなる場合、 第 6 の X 、 これらの 6個の燃 路の 面積の和を示している。 5の 面積は、 ０のス トロ ク s が変わっても 定である。

方、 第 6図において、 破線X 2は、 シ ト における燃料 の 面積を示している。 シ ト は、 2図に示したよ に、

０ 弁座 5の間に、 状に形成される。 X 2は、 リ ング状 のシ ト における燃料 の 面積を示している。 シ ト の幅が変わることで、 シ ト における燃料 の 面積も変化す 。 シ ト の幅は、 ０のス トロ タが変化することで変化 する。 すなわち、 破線X 2に示すよ に、 ス トロ ク s が０のときは 態であり、 ス トロ タ s が増加するにつれて、 燃料 の 面 積が増加する。

6図において、 ス トロ ク s が s ０のとき、 実線X 示す 5の 面積と、 破線X 2で示すシ ト 1 における燃料 の 面積が し ものとする。 ス トロ ク s ０より、 ス トロ ク s が 小さ ときは、 シ ト での 失の 響が支配 となる。 また ス トロ ク s ０より、 ス トロ ク s が大き ときは、 燃料 5で の 失の 響が支配 となる。

図に示した構成において、 例えば コイルC 2に通電されるス トロ タが小さいときのス トロ ク量を s とし、 コイル に通 電されるス トロ クが大きいときのス トロ ク量を s 2 とする。 ス ト ロ ク s は、 例えば、 3 ０ r であり、 ス トロ ク s 2は、 例え ば・ 6 ０ であり、 実用的な弁 ス トロークである。

次に、 7図は、 ０のス トロ タが小さ ときの 料の

状の 面と、 3図に示した 5 a～ 5 との 係 を示している。

7図に示すように、 ０のス トロ ク量が小さ シ ト からのリフ ト量が小さい 態では、 シ ト での 失の 響が支配 となる。 このため、 シ ト における燃料 度が最も速 くなるために、 複数の 5 a～ 5 f による れの 響が小さくな り、 シ ト の 前の流 24を形成し に流れ、 中 空 錐状 2 5 が噴射される。

8図は、 ０のス トロ クが大き 時の燃 面と、 3図に示した 5 a～ 5 f との 係を示してい る。

8図に示すように、 ０のス トロ クが大きい場合には、 シ ト での りの 小さくなる。 れは、 複数の 5 a～ 5 f によって られる効果が相対的に大きくなる。 この 果、 複数 の 5 a～ 5 f での 速が速くなり、 その 響が大きくなる。

ここで、 燃料 5 aおよび 5 を例に説明すると・

5 aおよび5 を流れてきた 、 6に到達すると、 燃料 路の 側に向かう流れを形成する。 このため、 燃料 5 aおよび 5 が向かい合う 所の れは互いに 突して 前の流 2 4 を形成する。 この 果、 シ ト あるいは の に対して 直な方向の 形成し、 2 5 として 向に噴射される。

また、 燃料 5 aおよび5 を流れてきた 料のうち、 衝突せずに 流出する燃料は、 の もしくはシ トの 行な 形成し、 2 5 として 射される。 5の 口部 6からシ ト るまでの 6 a 弁座 5の間の通 面積が徐 に狭くなる構成とすることによって、 ス トロ タが大きく

5の りの 響が大き 場合に、 燃料は燃料 路による れの 果を保ってシ ト を通過し、 2 2から 2 5 とし て 射させられる。 これは、 通路 口部から、 シ ト までの間に 通路面積の きな り室のような領域があると、 その 域で燃料の 度が遅くなってしまうために燃料 路の 響が消え、 の に 対して 直な 向 の 形成されなくなるためである。

０のス トロ クが大き 場合には 複数の 路の間に位置 に対応した 向に分散された 2 5 が形成される。 向に噴射される の 通力は、 7図に示した中空 錐状 2 5 aの 通力より も大きいものである。

上のような構成により、 ス トロ ク量の変化によって、 状を 可変にすることができる。

実施 態において、 配置した 6本の例を示したが、 燃 料 路の数はこれに限られるものではない。

また、 燃料 路の径は全て同じ として るが、 それに限られている ものではな 。 路の径を変えることによって、 6および に流れ込む が変化することで 状を変えること が可能である。

また、 本実施 態において、 複数の 5は円筒状の としてい るが、 これに限られたものではない。

5の 状及び あるいは配置がス トロ クの 化に伴ってシ ト との間で燃料 りの を変化させる形状であれば、 明での 果が損なわれるものではない。

なお、 本実施 態において、 ０の 6は2つの を 有する構造としたが、 球面であってもよい。 これにより、 ノズル 2に 対して ０が する場合にも、 ノズルに対して する作 用が起きるため 料のシ ル性を向上できる。

さ らに、 ス トロ クが大きい場合の 2 5 および2 5 の 向 の広がりといった相対的な大きさは、 ス トロ クにより変化し、 ス トロ クの きさによっては 向の拡がりを持った 2 5 のみになる 場合もある。

なお、 ス トロ クを変える手段としては、 図に示したように、 コ イル プランジ からなる イ ド 式の他に、 ピエ の 子を用いることもできる。 子や 子を用いる 場合、 第 図において、 プランジ は、 つのみである。 子や 、 プランジャの 部とボディの 部との間に配置される。

子や 、 制御 力に応じて、 量が変化するため、 ス トロ クを連続的に変えることができる。 図に示す方式では、 ス トロ クは2 類を切り替えるだけであるが、 ス トロ クを連続的に変 化することで、 7図から 8図の状 まで、 状を連続的に変え ることができる。

次に、 9 ～ 図を用いて、 本実施 態による燃料 にお ける燃焼室 の 態について説明する。

9図及び ０図は、 明の の 態による燃料 を 搭 した内燃機関の 面図である。 図は、 明の

態による燃料 における、 内燃機関の 態と の 態の である。

9図に示す 成において、 内燃機関 は、 吸気の となる 気弁 3と、 燃焼された ガスを排出するための となる 気弁 4を有して る。 は、 内燃機関 の ０ 5の 上方に 直に備えられて る、 直上 である。

からの 5は、 燃焼 5に直接 射され、 混 合気の 成を行っている。 さ らに、 燃焼 5の 合気を圧縮するシ リ ンダ 7と、 圧縮された 合気に点火する点火プラグ 6とを有 している。 プラグ ０ 6は、 燃料 の 点火プラグ を燃料 に向け いて設置されて る。 なお、 燃料 は しない ポンプより 圧された 料を供給されて る。

9図は、 本実施 態に係る燃料 を内燃機関 ０ に取り付 、 燃料 ス トロ タ量が小さい状態での 噴射している様 子を示している。 5は、 7図にて説明した中空 錐状 2 5 aである。

０図は、 燃料 のス トローク量が大きい状態で 噴射 している様子を示している。 6は、 8図にて説明した

2 5 である。

図は、 内燃機関の 態と の 態の 係を示 している。 燃機関の 態が低 には、 燃料 のス トロ クを小さくする。 ス トロ タが小さいことにより中空 錐状の 状が噴射されるとともに、 が少なくなり、 微小 の 御が容 易になる。 錐状の 霧が噴射 れることになり、 の 囲に安 定した 域を形成し、 圧縮 にも、 点火プラグ ０ 6の りに燃料を安定して 留させることができる。

また、 には、 燃料 のス トロ クを大きくすることに より、 向に分散した 霧が噴射され、 燃焼 5 部での 料の 散性を上げることができる。

燃機関の 態が低 荷の 合も、 荷の 合も、 燃料 通常の ( えば、 ０M a として る。

また、 燃料の 、 複数回に分けて 射すると良い。 そのようにす ることで、 りの が減少して の を小さくできるた め、 形成された 2 5が点火プラグ 6に滞留し易くなり、 更に 燃焼の 定性を向上する。

次に、 2図及び 3図を用いて、 本実施 態による燃料 弁 の他の構成について説明する。

2図は、 明の 態による燃料 弁の他の構成に おけるノズル の 成を示す 大 面図である。 3図は、 2 図のC部 である。 なお、 2図及び 5 と同一 、 同一部 分を示している。

では、 2図及び 5図に示したノズル 2 ０の とは、 円錐 の 成が異なる。

2図及び 5図に示した例では・ ０に 2つの 6 a 6 、 弁座 6が つの により 成されて た。 それに対し て、 では、 ノズル 2Aに円錐 および の つの

を設けて、 その 線部がシート を形成するように構成されて いる。 ０Aのシ トを形成する面である は つの で構成されている。 5を流れた 、 弁 座 5 aの間を通り、 シ ト に到達し、 2 2から 2 5として 射される。

においても、 2図及び 5図の例と同様に 燃料 5の 口 部 6からシ ト に るまでの 5の間の 通 面積が狭くなる構成としている。 これにより 成される

同様の 態となる。 ０Aのス トロ タ量が小さい状態でほ、 シ ト での 失の 響が支配 となる。 このため、 シ ト における燃料 度が最も速くなるために、 燃料 5による れ の 響が小さくなり、 中空 錐状 霧が噴射される。 また、 ス トロ ク が大きく 5の りの 響が大きい場合には、 燃料は燃料 路に よる れの 果を保ってシ ト 通過し、 2 2から 向に拡がりを持つ 霧が噴射させられる。

のような構造とすることで、 円錐 の 度が弁

に向かっているため 料には 6 c し付けられる力が作用す 。 そのため、 射された 、 燃料 に安定して 射さ れる。

上 明したように、 本実施 態によれば、 成層 焼の 方に適する 形成でき、 ンジンの と高出力化を両立 できる。

次に、 4 ～ 6図を用 て・ 明の 2の 態による 燃料 の 成及び 作について説明する。 なお、 本実施 態による 燃料 を用 た 置の 、 図に示したものと同様 である。 また、 本実施 態による燃料 ノズル の 、 2図に示したものとほぼ同様である。

4図は、 明の 2の 態による燃料 ノズル の 成を示す 大 面図である。 4図は、 2図のA 面図 である。 5図及び 6図は、 明の 2の 態による燃料 における燃料 状の である。 なお、 4 ～ 6 図において、 ～ 8 と同 、 同 部分を示している。

3図に示した例では、 燃料 6本の燃 5 a～ 5 は、 円周上に 等に配列されて た。 それに対して、 4図に示す例では ノズル 2 Bに形成される燃料 の 、 燃料 5 5 の 3本のみとして、 円周上の 部に偏って配列されて る。 なお、 ０の 、 2 5図に示したものと同様である。

次に、 5図及び 6図を用いて、 本実施 態における燃料の れおよびそれにより 成される可変 メカニズムにつ て説明する

5図は弁 ０のス トロ クが小さいときの 料の

状の 面と、 4図に示した 5 5 f との 係を示している。 1 ０のス トロ ク量が小さい (シ ト からのリ フ ト量が小 さい) 合には、 シ ト での りの 響が大きくなり、 シ ト部での 速が速くなるため、 複数の 5 5 を流れ てきた 、 複数の 5 5 の 響を受けにく くな り。 シート 前の流 24 として 向に 一な流れを形成し・ 2 5 として中空 錐状に噴射される。

6図は、 ０のス トロ クが大きいときの

状の 面と、 6図に示した 5 5 f との 係 を示している。

０のス トロ クが大きい場合には、 シ ト での りの 小さくなり、 燃料 5 5 f の 果が大きくなる。 そのため、 燃料 5 と 5 を例に説明すると、 燃料 5 aと 5 を流れてきた 、 6に到達すると 路の 側に向かう 流れを形成する。 このため、 燃料 5 aと 5 が向か 合う 所の れは衝突して 前の流 24 となり、 向に対して 直な 形成し 2 5 として 射される。 5 aと 5 を流れてき た 料のうち、 向かい合う 路が無 ものは、 前 24 と なりシ ト 向かって流れ、 2 5 として・ 錐状に噴射さ れる。 この 合、 燃料 3本であるため、 向の 2 5 は、 2 となる。

このとき、 向の 2本の噴 2 5 が、 内燃機関の 2つの 気弁V V の 方の 置を指向するように、 燃料 の 向を 決める。 なお、 点火プラグP の 、 別の例のものであり、 この 点については後述する。

般に、 燃焼 内のうち、 排気弁の 方の 置には、 高温 域が形成 されやすく 、 ノッキングが発生しやすいゾ ンとなっている。 そこで、 このような キングゾ ンに対して、 貫通力の 2本の噴 2 5 により 料を噴射することで、 ノッキングゾ ンの 度を低下させるこ とができる。 その 果、 ノッキングの 生を防止できるため、 従来より も、 圧縮 高く しても キングの 生しにくい内燃機関を構成する ことができる。 高くすることで、 燃費を向上することができる また、 以上の説 、 燃料 を燃焼 の 上に配置する直上 タイプの例につ てであるが、 燃料 を燃焼 の 方に配置するサ イ ド タイプの ンジンに、 8図の噴 状を適用することが できる。 この 合には、 点 で示す点火プラグP の 置に対し て、 2本の燃 2 5 をその 側でかつ下方を指向するように、 燃 料 の 向を決める。 上 比 て、 サイ ド 射の

、 燃料 弁から プラグまでの 置が遠くなる。 このような場合 通力の 2 5 を用いることで、 点火プラグの 燃料 形成することができる。 なお、 点火プラグの 向に噴霧 2 5 を指向 すると、 点火プラグが燃料 霧によって 、 ミス 火の れがあるた め、 2本の噴 2 5 は、 点火プラグの 側を指向するようにして る 以上のような構成により、 ス トロ ク量の変化によって、 状を 可変にすることができる。

実施 態のように、 複数の 5の 置を不均等にすることに より シ ト 上流での れを変えることが可能となり、 所望の 状を得ることができる。

なお、 配置した 3本の例を示したが、 燃料 路の数はこ れに限られるものではない。 また、 燃料 路の径は全て同じ としてい るが、 それに限られているものではな 。 径を変えることに よって、 6およびシ ト に流れ込む が変化するこ とで 状を変えることが可能である。 また、 において、 複数の

5は円筒状の としているが、 これに限られたものではない。 5の 状及び あるいは配置がス トロ クの 化に伴ってシ ト との間で燃料 りの を変化させる形状であれば、 明 での 果が損なわれるものではな 。

なお、 本実施 にお て、 ０の 6は2つの を有 する構造としたが、 球面であっても良い。 これにより、 ノズル 2に対 して ０が してしまった場合にも、 ノズルに対して する作用が起きるため 料のシ ル性を向上できる。

さらに・ ス トロ タが大きい場合の 2 5 および2 5 の 向 の広がりといった相対的な大きさは、 ス トロークにより変化し、 ス トロ ークの きさによっては 向の拡がりを持った 2 5 のみになる 場合もある。

上 明したよ に、 本実施 態によれば、 成層 焼の 方に適する 形成でき、 D ンジンの と高出力化を両立 できる。

次に、 7 ～ 2 ０図を用 て、 明の 3の 態による 燃料 の 成及び 作について説明する。 なお、 本実施 態による 燃料 を用 た 置の 、 図に示したものと同様 である。 また、 本実施 態による燃料 ノズル の 、 2図に示したものと同様である。

7図は、 明の 3の 態による燃料 を搭 した内 燃機関の 面図である。 8図は、 明の 3の 態による燃 料 における燃料 状の である。 9図は、 明の 3の 態による燃料 を搭 した内燃機関の 面図である。 2 ０図は、 明の 3の 態による燃料 における、 内燃 機関の 態と の 態の である。 なお、 7 ～ 2 ０図にお て、 ～ 6 と同一 、 同 部分を示 して る。

7図は、 本実施 態に係る燃料 を内燃機関 に取り 付け、 燃料 ス トロ ク量が小さ 状態での 形成している 様子を示している。 部の 、 9図に示したものと同様である。

8図は、 7図に示した例における燃料 2 5 の 状を示 して る。 2 5 、 向に分散した として るが、 貫 通力は、 8図に示したものより、 小さくなっている。 向の 点火プラグ 6の 向ではなく 、 その 側の 向となっている。

9図は、 燃料 のス トロ ク量が大きい状態の 形成 している様子を示して る。 2 5 eは、 空 錐状 であるが、 貫通力は 7図に示したものより、 大きくなっている。

次に、 2 ０図により、 内燃機関の 態と の 態 の 係について説明する。

荷の 件では、 燃料 のス トロ クを大きく して、 向に分散する 2 5 を形成させる。 また、 8図に示すように 噴霧 2 5 が プラグ 6を挟み込むように燃料 を取り付 ける。 、 燃料ポンプから供給される 力を低くすることで 必要な に制御する。 えば、 には燃料 力を 3～ 8 MP aに設定する

荷の 件では、 燃料 のス トロ クを小さく して燃料 を確保するために燃料 力を上げて使用すると良い。 錐状 2 5 eを高圧で 射することで、 向の 霧の拡がりを抑え、 燃焼 の 面 の 着を抑制することができる。 えば、 には 燃料 力を 2～ 2０MP a 定する。

上の様にすることで・ には、 点火プラグ ０ 6の 安 定して 24 を 留させることが可能となり、 成層 焼を行った場 合にも 焼を安定させることができる。 方、 高 には、 供給 料 の により、 通常より微粒 した 2 5 e 成されるので燃焼

5内における の 散性が良くなり・ 出力化を促進すること が可能となる。

また、 燃料の 、 複数回に分けて 射すると良い。 そのようにす ることで、 りの が減少して の を小さくできるた め、 形成された 24 が点火プラグ 6に滞留し易くなり、 更に 燃焼の 定性を向上することが可能となる。

上 明したように、 本実施 態によれば、 成層 焼の 方に適する 形成でき、 D ンジンの と高出力化を両立 できる。 号の 2 ノズル

4 り室

5

０

シ ト

5 6 7 ク2 2

０

０ 3

０4

０ 5

０ 6 プラ ０ 7 トン

Claims

求 の 部に複数の 路を有するノズル 、

ノズルの 部にて、 上下に動作 能であるとともに、 前記ノズルの 錐状の と対向する円錐状の を有 、 が前記 と当 して燃料をシ ル シ ト部を形成する とを有し、 前記 、 前記シ ト部の上流に開口部があり、

前記 の 作によって前記シ ト と前記 の との間に円 状の を形成することで、 前記 状の 部から 料が噴射され る外開き式の燃 であって、

前記 が前記 面から離れた状態における前記シ ト と前記 の 離が、 可変であり、

前記 路の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間の 円 状の の 面積より も大きくなる状態と、 前記 路の 面積 が、 前記シ ト と前記 の との間の円 状の の 面積よ り も小さくなる状態を取り得ることを特徴とする燃料 。

( 2

載の において、

前記 数の 路の 口部から前記シ ト部に到 燃料 路の 面 積が、 下流に向かうに従って 少するか、 または、 下流に向かうに従っ て同 の 面積となる 域によって構成されることを特徴とする燃料 。

( 3 )

載の燃 において、

前記 数の 、 前記 の 囲の 上に 等に配列されて いることを特徴とする燃料 。

( 4

数の 、 前記 の 上の 部に偏って配列 されていることを特徴とする燃料 。

5

燃機関の に直接 料を噴射する燃料 、

による燃料 を制御する制御手段とを有する燃料 置であって、

前記 、

内部に複数の 路を有するノズル 、

ノズルの 部にて、 上下に動作 能であるとともに 前記ノズルの 錐状の と対向する円錐状の を有し、 が前記 と当 して燃料をシ ル シ ト部を形成する とを有し、 前記 、 前記シ ト部の上流に開口部があり

前記 の 作によって前記シート と前記 の との間に円 状の を形成することで、 前記 状の 部から 料が噴射され る外開き式の燃 であり、

前記 が前記 面から離れた状態における前記シ ト と前記 の 離が、 可変であり、

前記 路の 面積が、 前記シ ト と前記 の との間の 円 状の の 面積より も大きくなる状態と、 前記 路の 面積 が、 前記シ ト と前記 の との間の円 状の の 面積よ り も小さくなる状態を取り得ることを特徴とする燃料 。