JP2006257992A

JP2006257992A - 燃料噴射装置

Info

Publication number: JP2006257992A
Application number: JP2005077403A
Authority: JP
Inventors: Eriko Matsumura; 恵理子松村
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】燃料噴射装置において、燃料噴霧の変動を抑制することで燃焼安定性の向上を図る。
【解決手段】ハウジング４１内に燃料通路５１を設けると共に、先端部にこの燃料通路５１に連通するサック部４４及び噴射口４５を形成し、ハウジング４１にニードル弁４６を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とし、噴射口４５を所定角度上方に傾斜することで噴射角度αを設定すると共に、燃料噴霧が左右に拡散するように左右の広角した扇形状に形成した噴霧角度βを設定し、噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側の第１噴射通路４５ａの長さＬａを、噴射軸線Ｏ₁と反対側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定量の燃料を噴射可能とした燃料噴射装置に関するものである。

燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開閉時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンで圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射弁から燃料が直接噴射される。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発し、排気弁の開閉時に、排気ガスが吸気ポートから排出される。

このような筒内噴射式内燃機関にて、燃料噴射装置は、先端部にサック部及び噴射口を有するハウジング内に、ニードル弁が移動自在で、且つ、燃料通路を閉塞するように付勢支持されて構成されている。そして、所定のタイミングで、このニードル弁を移動して燃料通路を開放することで、燃料通路の燃料がサック部を介して噴射口から燃焼室に向けて噴射される。このような燃料噴射装置としては、下記特許文献１に記載されたものがある。

特開平９−１２６０９５号公報

ところで、筒内噴射式内燃機関の燃料噴射装置にて、サック部内の燃料が噴射口を通して燃焼室に噴射されるとき、噴射口内で発生したキャビテーション気泡がすぐに消滅してしまうため、噴霧粒径がばらついて燃焼室内で均質な混合気を形成することができないという問題がある。

図９は、従来の燃料噴射装置の先端部の縦断面図、図１０は、図９のＸ−Ｘ断面図、図１１は、従来の燃料噴射装置の噴射口でのキャビテーション発生状態を表す概略図である。

従来の燃料噴射装置において、図９及び図１０に示すように、ハウジング００１の先端部にサック部００２及び噴射口００３が形成され、このハウジング００１内にニードル弁００４が移動自在に支持され、燃料通路００５を開閉可能となっている。この場合、噴射口００３は左右に広角した扇形状をなし、噴射軸線Ｏ₁がニードル弁００４の軸線Ｏ₂に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。従って、ニードル弁００４を移動して燃料通路００５を開放することで、燃料通路００５の燃料がサック部００２を介して噴射口００３から噴射される。

このサック部００２の燃料が噴射口００３を通って外部に噴射される場合、サック部００２のから噴射口００３にかけて絞り形状となっているため、サック部００２の燃料が噴射口００３に流れにくく、噴射口００３の内面にキャビテーションが発生する。そして、噴射口００３に噴射角度αが設定されているため、燃料がサック部００２から噴射口００３の上面００３ａ側には流れ込みにくく、ここに剥離部Ｅが発生する一方、噴射口００３の下面００３ｂ側にキャビテーションＣが発生する。このキャビテーションは多数の気泡を有しており、この気泡の破裂により燃料を微粒化できるものであるが、燃料に含まれる気泡が噴射口００３内で破裂して消滅してしまうため、燃料噴霧の微粒化を十分に行うことができない。そのため、燃焼室内で良質な混合気を形成することができず、燃焼が不安定となって燃費の悪化や出力の低下などを招いてしまう。

本発明は、このような問題を解決するためのものであって、燃料噴霧の変動を抑制することで燃焼安定性の向上を図った燃料噴射装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が連通するサック部及び噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁とを具え、噴射口軸線が噴射弁軸線に対して所定角度傾斜して形成された燃料噴射装置において、前記噴射口における前記噴射弁軸線側の第１噴射通路の長さが、前記噴射口における前記噴射弁軸線と反対側の第２噴射通路の長さよりも短く設定されたことを特徴とするものである。

本発明の燃料噴射装置では、前記噴射口は左右の広角した扇形状に形成されると共に、前記噴射弁の軸線に対して上方に所定角度傾斜して形成されたことを特徴としている。

本発明の燃料噴射装置では、前記第１噴射通路の長さは、前記第２噴射通路の長さの約１／２に設定されたことを特徴としている。

本発明の燃料噴射装置では、前記第１噴射通路における燃料噴射方向の下流端部に曲面部が形成されたことを特徴としている。

本発明の燃料噴射装置では、前記第２噴射通路における燃料噴射方向の上流端部と前記サック部との間に曲面部が形成されたことを特徴としている。

本発明の燃料噴射装置によれば、ハウジングに燃料通路を設けると共に先端部にサック部及び噴射口を設け、このハウジングに噴射弁を移動自在に支持して燃料通路を断続可能とし、噴射口軸線が噴射弁軸線に対して所定角度傾斜して形成して構成し、噴射口における噴射弁軸線側の第１噴射通路の長さを噴射口における噴射弁軸線と反対側の第２噴射通路の長さよりも短く設定したので、サック部の燃料が噴射口を通って燃焼室に噴射されるとき、第２噴射通路側で噴射燃料の剥離が発生する一方、第１噴射通路側でキャビテーションが発生するが、この第１噴射通路の長さが短く設定されているため、発生したキャビテーション気泡がここで破裂せずに良好に流れ、噴射口から燃焼室に噴射されたときに破裂することで、燃料を微粒化した状態で燃焼室に噴射することができ、燃料噴霧の微粒化を確実に行って燃焼室に良質な混合気を形成することで、燃焼安定性を向上することができる。

以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、実施例１の燃料噴射装置の噴射口でのキャビテーション発生状態を表す概略図、図４は、実施例１の燃料噴射装置の噴射口の幅方向の距離に対する燃料噴霧の粒径を表すグラフ、図５は、実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図である。

実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関において、図５に示すように、エンジン１０は、筒内噴射式の火花点火エンジンである。このエンジン１０にて、シリンダブロック１１上にシリンダヘッド１２が締結されており、このシリンダブロック１１に形成された複数のシリンダボア１３にピストン１４がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック１１の下部にクランクシャフト１５が回転自在に支持されており、ピストン１４はコネクティングロッド１６を介してこのクランクシャフト１５にそれぞれ連結されている。

燃焼室１７は、シリンダブロック１１とシリンダヘッド１２とピストン１４により構成されており、この燃焼室１７は、上部（シリンダヘッド１２の下面）の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室１７の上部、つまり、シリンダヘッド１２の下面に吸気ポート１８及び排気ポート１９が対向して形成されており、この吸気ポート１８及び排気ポート１９に対して吸気弁２０及び排気弁２１の下端部がそれぞれ位置している。従って、この吸気弁２０及び排気弁２１が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート１８及び排気ポート１９を開閉し、吸気ポート１８と燃焼室１７、燃焼室１７と排気ポート１９とをそれぞれ連通することができる。

吸気ポート１８には、インテークマニホールド２２を介してサージタンク２３が連結され、このサージタンク２３には吸気管２４が連結されており、この吸気管２４の空気取入口にはエアクリーナ２５が取付けられている。そして、このエアクリーナ２５の下流側にスロットル弁を有する電子スロットル装置２６が設けられている。また、シリンダヘッド１２には、燃焼室１７に直接燃料を噴射するインジェクタ２７が装着されており、このインジェクタ２７は、吸気ポート１８側に位置し、上下方向に所定角度傾斜している。更に、シリンダヘッド１２には、燃焼室１７の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ２８が装着されている。

一方、排気ポート１９には、エギゾーストマニホールド２９を介して排気管３０が連結されており、この排気管３０には排気ガス中に含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘなどの有害物質を浄化処理する触媒装置３１，３２が装着されている。また、吸気管２４におけるサージタンク２３の下流側と、排気管３０における各触媒装置３１，３２の間とには排気ガス再循環通路（ＥＧＲ通路）３３が設けられており、このＥＧＲ通路３３にはＥＧＲ弁３４が設けられている。

また、車両には電子制御ユニット（ＥＣＵ）３５が搭載されており、このＥＣＵ３５は、インジェクタ２７、点火プラグ２８、ＥＧＲ弁３４などを制御可能となっている。即ち、吸気管２４の上流側にはエアフローセンサ３６が装着されると共に、サージタンク２３には吸気負圧センサ３７が装着され、計測した吸入空気量、吸気負圧をＥＣＵ３５に出力している。また、電子スロットル装置２６は現在のスロットル開度をＥＣＵ３５に出力しており、エンジン回転数センサ３８は検出したエンジン回転数をＥＣＵ３５に出力している。従って、ＥＣＵ３５は、検出した吸入空気量、吸気負圧、スロットル開度(またはアクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期、ＥＧＲ弁開度などを決定している。

このように構成されたエンジン１０に搭載されたインジェクタ２７において、図１及び図２に示すように、ハウジング４１は中空円筒形状をなし、本体部４２に対して先端部４３が小径となっており、この先端部４３に球面形状をなすサック部４４が形成されると共に、外部に開口する噴射口４５が形成されている。噴射弁としてのニードル弁４６は、円盤形状をなすフランジ部４７から円柱形状をなす弁本体４８が一体に下方に延出して構成され、フランジ部４７の外周面がハウジング４１における本体部４２の内周面に嵌合し、且つ、軸心方向（図１にて上下方向）に沿って移動自在に支持されている。また、ニードル弁４６は、弁本体４８の外周面がハウジング４１における先端部４３の内周面に所定の隙間をもって挿入され、円錐形状をなす先端面４９が先端部４３の傾斜面５０に当接し、ここにシール部が形成されている。

従って、ハウジング４１とニードル弁４６との間に燃料通路５１が構成されることとなり、この燃料通路５１の下端部側はサック部４４を介して噴射口４５に連通可能となっている。そして、ニードル弁４６の先端面４９がハウジング４１の傾斜面５０に当接することで燃料通路５１を遮断することができる一方、先端面４９が傾斜面５０から離れたときに燃料通路５１を開放し、燃料通路５１にある燃料をサック部４４を介して噴射口４５から外部に噴射することができる。

また、ハウジング４１内には、支持リング５２を介して支持板５３が固定されており、この支持板５３とニードル弁４６との間にはコイルスプリング５４が圧縮状態で介装されている。従って、ニードル弁４６は、コイルスプリング５４の付勢力により先端面４９がハウジング４１の傾斜面５０に密着して燃料通路５１を遮断する方向に付勢されている。一方、ハウジング４１の壁内には、ニードル弁４６のフランジ部４７に対向し、且つ、若干上方に位置してソレノイド５５が内蔵されている。従って、ソレノイド５５へ通電すると、吸引力が発生してスプリング５４の付勢力に抗してニードル弁４６を上方に移動し、燃料通路５１を開放することができる。

なお、インジェクタ２７の基端部には、図示しないデリバリパイプを介して燃料ポンプ、燃料タンクなどが連結されており、ハウジング４１内を通して燃料通路５１の上流側に所定圧の燃料が供給されている。

ところで、本実施例では、インジェクタ２７は、吸気ポート１８側に装着され、鉛直状態から排気ポート１９側に所定角度傾斜しており、噴射口４５は、噴射軸線（噴射口軸線）Ｏ₁がインジェクタ２７の中心軸線（噴射弁軸線）Ｏ₂に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。また、噴射口４５は、この噴射口４５から噴射される燃料噴霧が左右に拡散するように、左右に広角した扇形状に形成され、その噴霧角度βが設定されている。

そして、この噴射口４５において、この噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側、つまり、図１にて上面側の第１噴射通路４５ａの長さＬａが、噴射軸線Ｏ₁と反対側、つまり、下面側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定されている。即ち、ハウジング４１の先端部４３にて、噴射口４５が形成された側（図１にて右側）の下部外周面４３ｂをサック部４４の中心Ｏを支点とする球面形状に形成する一方、噴射口４５が形成されていない側（図１にて左側）の下部外周面４３ａをサック部４４の中心Ｏよりやや上方の支点（図示略）とする球面形状に形成し、先端部４３の下部外周面に噴射口４５の位置で段差が形成されるような形状とすることで、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂとが異なるようにしている。この場合、第１噴射通路４５ａの長さＬａは、第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの約１／２に設定することが好ましい。そして、第２噴射通路４５ｂに対して第１噴射通路４５ａが存在しない区間Ｌｃを燃料噴霧の助走区間として設定している。

従って、図１に示すように、インジェクタ２７にて、ニードル弁４６がコイルスプリング５４の付勢力により燃料通路５１を閉止している状態から、ソレノイド５５へ通電すると、ニードル弁４６がコイルスプリング５４の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路５１を開放し、燃料通路５１の燃料がサック部４４に供給され、このサック部４４から噴射口４５を通して燃焼室１７に噴射される。そして、所定期間が経過すると、ソレノイド５５への通電が停止され、ニードル弁４６がコイルスプリング５４の付勢力により下方に移動することで燃料通路５１を閉止し、燃料通路５１からサック部４４への燃料供給が停止され、噴射口４５からの燃料噴射が終了する。

このインジェクタ２７による燃料噴射時、図３に示すように、燃料通路５１からサック部４４に供給された燃料が噴射口４５に流入するとき、サック部４４から噴射口４５の第１噴射通路４５ａに流入する燃料Ｆａよりも、サック部４４から噴射口４５の第２噴射通路４５ｂに流入する燃料Ｆｂの方が流れにくいため、第２噴射通路４５ｂ側で噴射燃料の剥離Ｅが発生する一方、第１噴射通路４５ａ側でキャビテーションＣが発生する。この場合、本実施例では、噴射口４５における第１噴射通路４５ａの長さＬａが第２噴射通路４５ｂの長さＬｂより短く設定されているため、発生したキャビテーションの気泡が第１噴射通路４５ａでは破裂せずに良好に流れ、噴射口４５から燃焼室１７に至る助走区間Ｌｃで圧力が開放されて気泡が破裂しながら噴射されることとなる。そのため、燃料噴霧は、キャビテーションの気泡の破裂により適正に微粒化されることとなり、この微粒化された状態で燃焼室１７に噴射されることとなり、この燃焼室１７にて良質な混合気が形成される。

ところで、噴射口４５において、第１噴射通路４５ａの長さＬａを、第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの約１／２に設定したが、この長さの関係は噴射角度αによって適正な長さに設定される。即ち、本実施例では、噴射角度αが２０度のとき、Ｌａ＝（１／２）Ｌｂの関係が成立する。図４は、噴射口４５の幅方向の位置に対する燃料噴霧の粒径を表すグラフであり、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの関係を、Ｌａ＝Ｌｂ、Ｌａ＝（１／２）Ｌｂ、Ｌａ＝（１／３）Ｌｂ、Ｌａ＝（１／４）Ｌｂと変更した場合について解析したグラフである。この図４のグラフに示すように、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの関係が、Ｌａ＝（１／２）Ｌｂのとき、噴霧粒径が最も小さくなっていることがわかる。そして、噴射角度αが大きくなるに伴って、第１噴射通路４５ａの長さＬａを第２噴射通路４５ｂの長さＬｂに対してさらに短く設定すると良い。

このように実施例１の燃料噴射装置にあっては、ハウジング４１内に燃料通路５１を設けると共に、先端部にこの燃料通路５１に連通するサック部４４及び噴射口４５を形成し、このハウジング４１にニードル弁４６を移動自在に支持して燃料通路５１を開閉可能とし、噴射口４５を所定角度上方に傾斜することで噴射角度αを設定すると共に、燃料噴霧が左右に拡散するように左右の広角した扇形状に形成した噴霧角度βを設定し、噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側の第１噴射通路４５ａの長さＬａを、噴射軸線Ｏ₁と反対側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定している。

従って、サック部４４の燃料が噴射口４５を通って燃焼室１７に噴射されるとき、第２噴射通路４５ｂ側で噴射燃料の剥離Ｅが発生する一方、第１噴射通路４５ａ側でキャビテーションＣが発生するが、この第１噴射通路４５ａの長さが短く設定されているため、発生したキャビテーション気泡がここで破裂せずに良好に流れ、噴射口４５から燃焼室１７に噴射されたときに破裂することで、燃料を微粒化した状態で燃焼室に噴射することができ、燃料噴霧の微粒化を確実に行って燃焼室に良質な混合気を形成することで、燃焼安定性を向上することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の燃料噴射装置において、図６に示すように、インジェクタ２７の噴射口４５は、噴射軸線Ｏ₁がインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。そして、この噴射口４５において、この噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側、つまり、図１にて上面側の第１噴射通路４５ａの長さＬａが、噴射軸線Ｏ₁と反対側、つまり、下面側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定されている。即ち、ハウジング４１の先端部４３にて、下部外周面をサック部４４の中心Ｏを支点とする球面形状に形成すると共に、噴射口４５におけるインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂側を削り取って開口部６１を形成することで、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂとが異なるようにしている。この場合、第１噴射通路４５ａの長さＬａは、第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの約１／２に設定することが好ましい。そして、第２噴射通路４５ｂに対して第１噴射通路４５ａが存在しない区間Ｌｃを燃料噴霧の助走区間として設定している。

従って、インジェクタ２７にて、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放することで、燃料通路５１の燃料がサック部４４に供給され、このサック部４４から噴射口４５を通して燃焼室１７に噴射される。このインジェクタ２７による燃料噴射時、第２噴射通路４５ｂ側で噴射燃料の剥離が発生する一方、第１噴射通路４５ａ側でキャビテーションが発生する。この場合、本実施例では、噴射口４５における第１噴射通路４５ａの長さＬａが第２噴射通路４５ｂの長さＬｂより短く設定されているため、発生したキャビテーションの気泡が第１噴射通路４５ａでは破裂せずに良好に流れ、噴射口４５から燃焼室１７に至る助走区間Ｌｃで圧力が開放されて気泡が破裂しながら噴射されることとなる。そのため、燃料噴霧は、キャビテーションの気泡の破裂により適正に微粒化されることとなり、この微粒化された状態で燃焼室１７に噴射されることとなり、この燃焼室１７にて良質な混合気が形成される。

このように実施例２の燃料噴射装置にあっては、噴射口４５を所定角度上方に傾斜することで噴射角度αを設定し、噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側の第１噴射通路４５ａの長さＬａを、噴射軸線Ｏ₁と反対側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定している。従って、サック部４４の燃料が噴射口４５を通って燃焼室１７に噴射されるとき、第１噴射通路４５ａ側でキャビテーションＣが発生するが、この第１噴射通路４５ａの長さが短く設定されているため、発生したキャビテーション気泡が第１噴射通路４５ａで破裂せずに燃焼室１７に噴射されたときに破裂することで、燃料を微粒化した状態で燃焼室に噴射することができ、燃焼室に良質な混合気を形成することで、燃焼安定性を向上することができる。

また、この実施例２では、噴射口４５におけるインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂側を削り取って開口部６１を形成することで、第１噴射通路４５ａの長さＬａを第２噴射通路４５ｂの長さＬｂより短く設定している。従って、ハウジング４１の先端部４３の形状を大幅に変更することなく第１噴射通路４５ａの長さＬａを短くすることができ、製造コストの増加を抑制することができる。

図７は、本発明の実施例３に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の燃料噴射装置において、図７に示すように、インジェクタ２７の噴射口４５は、噴射軸線Ｏ₁がインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。そして、この噴射口４５において、この噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側、つまり、図７にて上面側の第１噴射通路４５ａの長さＬａが、噴射軸線Ｏ₁と反対側、つまり、下面側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定されている。即ち、ハウジング４１の先端部４３にて、下部外周面をサック部４４の中心Ｏを支点とする球面形状に形成すると共に、噴射口４５におけるインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂側を削り取って開口部６１を形成することで、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂとが異なるようにし、第１噴射通路４５ａにおける燃料噴射方向の下流端部に曲面部６２を形成している。この場合、第１噴射通路４５ａの長さＬａは、第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの約１／２に設定することが好ましい。そして、第２噴射通路４５ｂに対して第１噴射通路４５ａが存在しない区間Ｌｃを燃料噴霧の助走区間として設定している。

従って、インジェクタ２７にて、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放することで、燃料通路５１の燃料がサック部４４に供給され、このサック部４４から噴射口４５を通して燃焼室１７に噴射される。このインジェクタ２７による燃料噴射時、第２噴射通路４５ｂ側で噴射燃料の剥離が発生する一方、第１噴射通路４５ａ側でキャビテーションが発生する。この場合、本実施例では、噴射口４５における第１噴射通路４５ａの長さＬａが第２噴射通路４５ｂの長さＬｂより短く設定されているため、発生したキャビテーションの気泡が第１噴射通路４５ａでは破裂せずに良好に流れる。また、第１噴射通路４５ａにおける燃料噴射方向の下流端部に曲面部６２が形成されているため、噴射口４５内の燃料の気泡は、第１噴射通路４５ａから曲面部６２に到達したときに圧力が開放されて気泡が破裂し、微粒化された燃料噴霧が曲面部６２に沿って流動して噴射されることとなる。そのため、燃料噴霧は、キャビテーションの気泡の破裂により適正に微粒化されることとなり、この微粒化された状態で燃焼室１７に噴射されることとなり、この燃焼室１７にて良質な混合気が形成される。

このように実施例３の燃料噴射装置にあっては、噴射口４５を所定角度上方に傾斜することで噴射角度αを設定し、噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側の第１噴射通路４５ａの長さＬａを、噴射軸線Ｏ₁と反対側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定すると共に、第１噴射通路４５ａにおける燃料噴射方向の下流端部に曲面部６２を形成している。従って、サック部４４の燃料が噴射口４５を通って燃焼室１７に噴射されるとき、第１噴射通路４５ａ側で発生したキャビテーション気泡が第１噴射通路４５ａで破裂せずに曲面部６２の近傍で破裂し、微粒化された燃料噴霧がこの曲面部６２に誘導されながら燃焼室１７に噴射されることとなり、燃料を微粒化した状態で燃焼室に噴射することができ、燃焼室に良質な混合気を形成することで、燃焼安定性を向上することができる。

図８は、本発明の実施例４に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４の燃料噴射装置において、図８に示すように、インジェクタ２７の噴射口４５は、噴射軸線Ｏ₁がインジェクタ２７の中心軸線Ｏ₂に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。そして、この噴射口４５において、この噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側、つまり、図８にて上面側の第１噴射通路４５ａの長さＬａが、噴射軸線Ｏ₁と反対側、つまり、下面側の第２噴射通路４５ｂの長さＬｂよりも短く設定されている。即ち、ハウジング４１の先端部４３にて、噴射口４５が形成された側の下部外周面４３ｂをサック部４４の中心Ｏを支点とする球面形状に形成する一方、噴射口４５が形成されていない側の下部外周面４３ａをサック部４４の中心Ｏよりやや上方の支点（図示略）とする球面形状に形成し、先端部４３の下部外周面に噴射口４５の位置で段差が形成されるような形状とすることで、第１噴射通路４５ａの長さＬａと第２噴射通路４５ｂの長さＬｂとが異なるようにしている。この場合、第１噴射通路４５ａの長さＬａは、第２噴射通路４５ｂの長さＬｂの約１／２に設定することが好ましい。そして、第２噴射通路４５ｂに対して第１噴射通路４５ａが存在しない区間Ｌｃを燃料噴霧の助走区間として設定している。そして、噴射口４５にて、第２噴射通路４５ｂにおける燃料噴射方向の上流端部とサック部４４との間に曲面部６３が形成されている。

従って、インジェクタ２７にて、ニードル弁４６が上方に移動して燃料通路５１を開放することで、燃料通路５１の燃料がサック部４４に供給され、このサック部４４から噴射口４５を通して燃焼室１７に噴射される。このインジェクタ２７による燃料噴射時、本実施例では、第２噴射通路４５ｂとサック部４４との間に曲面部６３が形成されているため、サック部４４から噴射口４５に流入する燃料の流動性がよくなり、各噴射通路４５ａ，４５ｂにおけるキャビテーションＣの発生が促進される。そして、噴射口４５における第１噴射通路４５ａの長さＬａが第２噴射通路４５ｂの長さＬｂより短く設定されているため、発生したキャビテーションの気泡が第１噴射通路４５ａでは破裂せずに良好に流れ、噴射口４５から燃焼室１７に至る助走区間Ｌｃで圧力が開放されて気泡が破裂しながら噴射されることとなる。そのため、燃料噴霧は、キャビテーションの気泡の破裂により適正に微粒化されることとなり、この微粒化された状態で燃焼室１７に噴射されることとなり、この燃焼室１７にて良質な混合気が形成される。

このように実施例４の燃料噴射装置にあっては、噴射口４５を所定角度上方に傾斜することで噴射角度αを設定し、第２噴射通路４５ｂとサック部４４との間に曲面部６３を形成すると共に、噴射口４５における中心軸線Ｏ₂側の第１噴射通路４５ａの長さＬａを短く設定している。従って、サック部４４から噴射口４５に燃料が流入しやすくなってキャビテーションＣの発生が促進され、この第１噴射通路４５ａで発生したキャビテーション気泡が第１噴射通路４５ａで破裂せずに燃焼室１７に噴射されるときに破裂することとなり、このキャビテーション気泡の破裂により燃料を微粒化した状態で燃焼室に噴射することができ、燃焼室に良質な混合気を形成することで、燃焼安定性を向上することができる。

なお、上述した各実施例にて、インジェクタ２７の噴射口４５に対して噴射角度α及び噴霧角度βを設定したが、噴霧角度βは０度であっても良い。また、各実施例では、本発明の燃料噴射装置を筒内噴射式内燃機関に適用したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用することもでき、同様の作用効果を奏することができる。

以上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、噴射口における噴射弁軸線側の第１噴射通路の長さを噴射口における噴射弁軸線と反対側の第２噴射通路の長さよりも短く設定することで、キャビテーション気泡の破裂による微粒化を可能としたものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。

本発明の実施例１に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。図１のII−II断面図である。実施例１の燃料噴射装置の噴射口でのキャビテーション発生状態を表す概略図である。実施例１の燃料噴射装置の噴射口の幅方向の距離に対する燃料噴霧の粒径を表すグラフである。実施例１の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図である。本発明の実施例２に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。本発明の実施例３に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。本発明の実施例４に係る燃料噴射装置を表す要部縦断面図である。従来の燃料噴射装置の先端部の縦断面図である。図９のＸ−Ｘ断面図である。従来の燃料噴射装置の噴射口でのキャビテーション発生状態を表す概略図である。

符号の説明

１０エンジン
１７燃焼室
２７インジェクタ（燃料噴射弁）
２８点火プラグ
３５電子制御ユニット（ＥＣＵ）
４１ハウジング
４４サック部
４５噴射口
４５ａ第１噴射通路
４５ｂ第２噴射通路
４６ニードル弁（噴射弁）
５１燃料通路
５４コイルスプリング
５５ソレノイド
６２，６３曲面部
Ｅ剥離
Ｃキャビテーション

Claims

燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が連通するサック部及び噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能である噴射弁とを具え、噴射口軸線が噴射弁軸線に対して所定角度傾斜して形成された燃料噴射装置において、前記噴射口における前記噴射弁軸線側の第１噴射通路の長さが、前記噴射口における前記噴射弁軸線と反対側の第２噴射通路の長さよりも短く設定されたことを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記噴射口は左右の広角した扇形状に形成されると共に、前記噴射弁の軸線に対して上方に所定角度傾斜して形成されたことを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記第１噴射通路の長さは、前記第２噴射通路の長さの約１／２に設定されたことを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記第１噴射通路における燃料噴射方向の下流端部に曲面部が形成されたことを特徴とする燃料噴射装置。
請求項１に記載の燃料噴射装置において、前記第２噴射通路における燃料噴射方向の上流端部と前記サック部との間に曲面部が形成されたことを特徴とする燃料噴射装置。