JPH11117831A - 内燃機関用燃料噴射弁 - Google Patents

内燃機関用燃料噴射弁

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JPH11117831A
JPH11117831A JP9285680A JP28568097A JPH11117831A JP H11117831 A JPH11117831 A JP H11117831A JP 9285680 A JP9285680 A JP 9285680A JP 28568097 A JP28568097 A JP 28568097A JP H11117831 A JPH11117831 A JP H11117831A
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啓壮 武田
Shinzo Kobuki
信三 小吹
Chishirou Sugimoto
知士郎 杉本
Susumu Kojima
進 小島
Nobuhiko Koga
伸彦 古賀
Tomoji Ishikawa
友二 石川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体的に良好な拡散程度を実現可能な三角形
状燃料噴霧を形成することができる内燃機関用燃料噴射
弁を提供することである。 【解決手段】 噴孔７４が高さに比較して大きな幅を有
し、噴射以前において燃料には螺旋溝７５ｄによって噴
孔の中心軸線回りの旋回成分が付与される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関用燃料噴
射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】特開平５−２７２４３２号公報には、燃
料噴射弁の噴孔をスリット状とすることが開示されてい
る。このような噴孔から噴射された燃料は、比較的厚さ
の薄い平らな三角形状の噴霧となり、ほぼ全ての燃料が
空気と十分に接触するために良好に微粒化される。この
噴孔は、燃料噴射弁の内部において、単一の燃料溜に連
通しており、この燃料溜内の燃料圧力が高まると噴孔を
介して前述の燃料噴射が実施されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術におい
て、このような噴孔各部から噴射される燃料の噴射速度
は、燃料溜から噴孔各部に同じ燃料圧力が作用したとし
ても一様とはならず、一般的に、噴孔壁面の影響によっ
て噴孔中央部より噴孔両端部における噴射速度が遅くな
る。それにより、噴孔中央部から噴射される燃料の拡散
程度を良好とする噴射速度が実現されると、噴孔両端部
から噴射される燃料の噴射速度は非常に遅くなり、三角
形状の燃料噴霧における両側部の燃料は過剰に拡散す
る。こうして、前述の従来技術の燃料噴射弁では、全体
的に良好な拡散程度が実現される燃料噴霧を形成するこ
とができない。
【０００４】従って、本発明の目的は、全体的に良好な
拡散程度が実現される三角形状燃料噴霧を形成可能な内
燃機関用燃料噴射弁を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による請求項１に
記載の内燃機関用燃料噴射弁は、噴孔が高さに比較して
大きな幅を有し、噴射以前において燃料には前記噴孔の
中心軸線回りの旋回成分が付与されることを特徴とす
る。
【０００６】また、本発明による請求項２に記載の内燃
機関用燃料噴射弁は、請求項１に記載の内燃機関用燃料
噴射弁において、前記噴孔の横断面形状は、前記中心軸
線に沿って略同一とされていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態の
内燃機関用燃料噴射弁７が取り付けられた筒内噴射式火
花点火内燃機関を示す概略断面図である。同図におい
て、１は吸気ポート、２は排気ポートである。吸気ポー
ト１は吸気弁３を介して、排気ポート２は排気弁４を介
して、それぞれ気筒内へ通じている。５はピストンであ
り、６は燃焼室上部に配置された点火プラグである。燃
料噴射弁７は、圧縮行程後半のピストン５の頂面に向け
て気筒内に直接的に燃料を噴射するものである。ピスト
ン５の頂面には、燃料噴射弁７から噴射された燃料を点
火プラグ６方向へ偏向させる偏向溝５ａが形成されてい
る。
【０００８】図２は燃料噴射弁７の噴孔近傍における拡
大断面図であり、図３は図２の拡大Ａ矢視図である。こ
れらの図において、７１は噴射弁本体である。噴射弁本
体７１の内部には、燃料通路７２が形成されている。噴
射弁７１には、別部材の先端部７３が溶接等によって取
り付けられている。この先端部７３には、噴孔７４が形
成されている。
【０００９】燃料通路７２は、噴孔７４に接する小径円
柱状の第１部分７２ａと、この第１部分７２ａに接する
円錐状の第２部分７２ｂと、この第２部分７２ｂに接す
る大径円柱状の第３部分７２ｃとを有している。７５は
燃料通路７２内に配置された弁体である。この弁体７５
は、燃料通路７２の第２部分７２ｂに当接して燃料通路
７２を閉鎖するシール部分７５ａと、燃料通路７２の第
３部分７２ｃと摺動する摺動部分７５ｂと、この摺動部
分７５ｂに接続された操作軸７５ｃとを有している。弁
体７５の摺動部分７５ｂには、噴孔７４の中心軸線回り
に螺旋状に形成された螺旋溝７５ｄが形成されている。
【００１０】燃料噴射の際には、弁体７５が図２におい
て上方向に引き上げられる。それにより、燃料通路７２
の第３部分７２ｃ内の高圧燃料は、螺旋溝７５ｄを通過
して噴孔７４の中心軸線回りの旋回成分が与えられる。
次に、燃料は、燃料通路７２の第２部分７２ｂを介して
燃料通路７２の第３部分７２ａへ供給され、噴孔７４か
ら噴射される。
【００１１】噴孔７４は、図２及び図３に示すように、
中心軸線に沿って略同一の長円形横断面を有している。
前述したように、燃料には、噴射される以前に噴孔７４
の中心軸線回りの旋回成分が付与されており、長円形横
断面の噴孔７４を旋回しながら通過する。それにより、
噴孔７４から噴射される際には、噴孔７４が高さｈに比
較して大きな幅ｗを有しているために、噴孔幅方向速度
成分を有する燃料が、噴孔高さ方向速度成分を有する燃
料に比較して多量に存在し、この噴孔幅方向速度成分を
有する燃料が略均一に幅方向に拡がり、図１及び図２に
示すように、全体的に良好な拡散程度を有する比較的厚
さの薄い平らな三角形状燃料噴霧が形成される。このよ
うな三角形状燃料噴霧は、全ての燃料が気筒内の吸気と
十分に接触するために良好に微粒化する。
【００１２】この燃料噴射弁７を図１のような筒内噴射
式火花点火内燃機関に使用すれば、成層燃焼のための圧
縮行程燃料噴射において、噴射された燃料により形成さ
れる三角形状の噴霧はピストン頂面に形成された偏向溝
５ａによって点火プラグ６方向へ偏向され、この噴霧は
両側部においても良好な分散程度を有しているために、
オーバーリーンにより燃焼が悪化することなく良好な成
層燃焼を実現することができる。また、このように形成
される燃料噴霧の厚さは比較的薄いために、ピストン頂
面の偏向溝５ａによって燃料を点火プラグ６方向へ偏向
可能なピストン最下位置とピストン最上位置との間を大
きくすることができ、この間の比較的長い時間において
比較的多量の燃料を噴射可能となり、成層燃焼領域を高
負荷側へ拡大することができる。また、圧縮行程で噴射
された燃料が直接的に点火プラグ近傍に成層燃焼混合気
を形成する筒内噴射式火花点火内燃機関に、この燃料噴
射弁７を使用する場合においても、オーバーリーンによ
り燃焼悪化することなく良好な成層燃焼が実現可能であ
ると共に、燃料噴霧の厚さが比較的薄いために、ピスト
ンがかなり上死点に近づいてもピストンに燃料を衝突さ
せることなく燃料噴射を持続させることができ、比較的
多量の燃料が噴射可能となって成層燃焼領域を高負荷側
へ拡大することができる。
【００１３】また、ピストン頂面に凹状の燃焼室が形成
されている筒内噴射式火花点火内燃機関においては、や
はり、燃料噴霧の厚さが比較的薄いために、噴射した燃
料の全てを燃焼室内に導入可能なピストン最下位置とピ
ストン最上位置との間を大きくすることができ、比較的
多量の燃料が燃焼室内に導入可能となって成層燃焼領域
を高負荷側へ拡大することができる。さらに、本実施形
態の燃料噴射弁７により形成される三角形状の燃料噴霧
は、前述したように両側部においても良好な分散程度を
有しており、すなわち、三角形状の燃料噴霧における両
側部が分散過剰とならずに、噴射された燃料を幅方向所
定角度θ内に確実に収めることができ、これは、噴射さ
れた燃料の全てを幅方向において確実に燃焼室内へ導入
するのに有利である。また、噴射された燃料を幅方向所
定角度θ内に収めることは、筒内噴射式火花点火内燃機
関の吸気行程燃料噴射においても、また、吸気ポート噴
射式内燃機関においても、意図する位置に燃料を噴射す
るのに有利となる。
【００１４】本実施形態では、燃料に旋回成分を付与す
るのに、弁体７５の摺動部分７５ｂに形成された螺旋溝
７５ｄを使用したが、噴射以前に燃料へ旋回成分を付与
できれば、このような螺旋溝は、いずれの位置に設けて
も良い。本実施形態の燃料噴射弁７は、三角形状の燃料
噴霧を形成するのに燃料の旋回を利用するものであり、
従来のように噴孔の幅を外方向に向かい所定角度で拡げ
る必要はない。これは、噴孔の加工を容易にし、加工コ
ストを低減することができる。さらに、従来のように噴
孔の幅が外方向へ向かい所定角度で拡げられているもの
は、各噴射方向における燃料圧力の差を減少させるため
に、燃料通路の噴孔に接する部分の形状は、円錐又は半
球状とする必要がある。しかしながら、本実施形態にお
いては、この必要がなく、噴射弁本体の加工を容易にす
ることができる。また、噴孔が形成される先端部７３を
別部材としたことは、噴孔の加工を容易にすると共に、
噴孔の加工不良の場合において先端部だけの損失だけで
済む。
【００１５】図４は噴孔の変形例を示している。この噴
孔７４’は長方形横断面を有している。この長方形横断
面の角部は、好ましくは、燃料噴射時に噴孔７４’内で
燃料を容易に旋回させるために、湾曲形状とされてい
る。この噴孔７４’は、前述の長円形断面の噴孔７４と
同様に、高さｈに比較して大きな幅ｗを有しており、噴
孔幅方向速度成分を有する燃料が、噴孔高さ方向速度成
分を有する燃料に比較して多量に存在する。それによ
り、この噴孔幅方向速度成分を有する燃料が略均一に幅
方向に拡がり、図１及び図２に示すように、全体的に良
好な拡散程度を有する比較的厚さの薄い平らな三角形状
燃料噴霧を形成することができる。
【００１６】図５は噴孔のもう一つの変形例であり、こ
の噴孔７４”は楕円形横断面を有している。このような
横断面形状でも、高さｈに比較して幅ｗは大きくなり、
噴孔幅方向速度成分を有する燃料が、噴孔高さ方向速度
成分を有する燃料に比較して多量に存在することにな
り、全体的に良好な拡散程度を有する比較的厚さの薄い
平らな三角形状燃料噴霧を形成することができる。
【００１７】図６は、燃料通路の噴孔に接する第３部分
の変形例である。この第３部分７２ａ’は、噴射弁本体
７１に加工された小径円柱状部分と、先端部７３’に加
工された円錐状部分とから形成されている。このように
第３部分７２ａ’を形成することにより、燃料噴射に際
して燃料は噴孔７４の幅方向の圧力成分を有し、燃料が
さらに噴孔の幅方向に拡がり易くなる。
【００１８】図７は、燃料通路の噴孔に接する第３部分
のもう一つの変形例である。この第３部分７２”は、噴
射弁本体７１’に加工された半球状部分から形成されて
いる。このように第３部分を半球状としても、燃料噴射
に際して燃料は噴孔７４の幅方向の圧力成分を有し、燃
料がさらに噴孔の幅方向に拡がり易くなる。
【００１９】燃料通路の第３部分は、半球状として噴孔
に接しさせたが、噴孔との境界部分以外は噴射される燃
料の圧力方向に影響を与えないために、噴孔の高さ内に
おける横断平面において、噴孔７４との境界線が円弧と
されていれば同様な効果を得ることができる。これと同
様な考え方に基づき、燃料通路の第３部分は、円錐状と
しなくても、噴孔の高さ内における横断平面において、
噴孔７４との境界線が折れ線となっていれば良い。
【００２０】
【発明の効果】このように、本発明による内燃機関用燃
料噴射弁によれば、噴孔が高さに比較して大きな幅を有
し、噴射以前において燃料には噴孔の中心軸線回りの旋
回成分が付与されるために、燃料噴射時において、燃料
は噴孔を旋回しながら通過する。それにより、噴孔から
噴射される際には、噴孔が高さに比較して大きな幅を有
しているために、噴孔幅方向速度成分を有する燃料が、
噴孔高さ方向速度成分を有する燃料に比較して多量に存
在し、この噴孔幅方向速度成分を有する燃料が略均一に
幅方向に拡がって良好な拡散程度となり、全体的には比
較的厚さの薄い平らな三角形状噴霧を形成し、全ての燃
料が空気と十分に接触するために良好に微粒化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による内燃機関用燃料噴射弁が取り付け
られた筒内噴射式火花点火内燃機関を示す概略断面図で
ある。
【図２】図１の燃料噴射弁の噴孔近傍における拡大断面
図である。
【図３】図２のＡ矢視図である。
【図４】噴孔形状の変形例を示す図である。
【図５】噴孔形状のもう一つの変形例を示す図である。
【図６】燃料通路の噴孔と接する部分の変形例を示す図
である。
【図７】燃料通路の噴孔と接する部分のもう一つの変形
例を示す図である。
【符号の説明】
７…燃料噴射弁 ７４，７４’，７４”…噴孔
フロントページの続き (72)発明者 小島 進 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 古賀 伸彦 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 (72)発明者 石川 友二 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 噴孔が高さに比較して大きな幅を有し、
    噴射以前において燃料には前記噴孔の中心軸線回りの旋
    回成分が付与されることを特徴とする内燃機関用燃料噴
    射弁。
  2. 【請求項２】 前記噴孔の横断面形状は、前記中心軸線
    に沿って略同一とされていることを特徴とする請求項１
    に記載の内燃機関用燃料噴射弁。
JP9285680A 1997-10-17 1997-10-17 内燃機関用燃料噴射弁 Pending JPH11117831A (ja)

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