JP2002206469A

JP2002206469A - 燃料噴射弁およびこれを搭載した内燃機関

Info

Publication number: JP2002206469A
Application number: JP2001005016A
Authority: JP
Inventors: Ayumi Miyajima; 歩宮島; Yoshio Okamoto; 良雄岡本; Yuzo Kadomukai; 裕三門向; Motoyuki Abe; 元幸安部; Hiromasa Kubo; 博雅久保; Toru Ishikawa; 石川　　亨; Yasuo Namaizawa; 保夫生井沢
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2001-01-12
Publication date: 2002-07-26

Abstract

(57)【要約】【課題】燃料噴射弁のノズル先端面に付着するデポジッ
トによる燃料噴霧の劣化を防止する。【解決手段】噴射孔７ｂと、この噴射孔の上流側に位置
するシート面７ａと、このシート面と接離して前記噴射
孔７ｂへの燃料通路の開閉を行うボール６とを備えた燃
料噴射弁１において、前記噴射孔の出口の縁部から微少
距離を隔てたノズル先端面７ｄに凹部７ｅを設けたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料噴射弁および
該燃料噴射弁により燃料を噴射するように構成した内燃
機関に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンの吸気管内に燃料を噴射する吸
気管内燃料噴射装置に対して、燃焼室内に燃料を直接噴
射する筒内燃料噴射装置が普及している。

【０００３】このような筒内燃料噴射装置を使用した筒
内噴射ガソリンエンジンとして、特開平９−２６８９６
１号公報に記載されたものがある。この従来の技術で
は、燃料噴射弁の噴口の軸方向長さ寸法を噴口直径寸法
より短くなるように構成することにより、デポジットの
付着による噴口面積の低減割合を減少させ、噴射量の経
時変化を抑制するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術では、以下に述べるように、噴口の近くにデポジット
が付着した際に、点火性（着火性）と燃焼性（未燃ガス
排出量低減）を共に維持することが可能な噴霧形状或い
は燃料噴霧を生成ことが困難であった。

【０００５】デポジットが付着しても点火性および燃焼
性を維持するためには、以下のような特性を考慮する必
要がある。

【０００６】第１は噴霧形状であり、噴霧燃料の広がり
角度や到達距離が一定であることが望ましい。何故なら
ば、燃料噴射弁と点火装置の幾何学的な位置関係は固定
されているために、常に点火装置へ適切な濃度の噴霧燃
料を供給するためには、噴霧燃料の広がりが一定である
ことが必要であるからである。

【０００７】第２は噴霧構造であり、噴霧される燃料粒
子の空間的分布を適正に保つ必要がある。

【０００８】言い換えれば、従来の燃料噴射弁が噴射す
る噴霧燃料は、デポジットが付着すると、噴霧とデポジ
ットが干渉するために、噴霧燃料の広がり角度や噴霧燃
料の到達距離が変化する傾向がある。そして、噴霧燃料
の広がり角度や噴霧燃料の到達距離が変化すると、適切
な濃度の噴霧燃料が点火装置に届かなくなったり、ピス
トンに過剰な噴霧燃料が供給されて付着することで、適
切な点火および燃焼が得られなくなる。

【０００９】本発明の目的は、デポジットの付着により
適切な燃料噴霧，点火および燃焼が妨げられるのを防止
することができる燃料噴射弁および内燃機関を提案する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、噴射孔と、こ
の噴射孔の上流側に位置する弁座と、この弁座と接離し
て前記噴射口への燃料通路の開閉を行う弁と、この弁を
駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、前記
噴射孔の出口の縁部から微少距離を隔てたノズル先端面
に凹部を設けたことを特徴とする。

【００１１】そして、前記噴射孔の出口の縁部から凹部
までの微少距離を前記噴射孔の直径の０．０１〜０．２
５倍に設定したことを特徴とする。

【００１２】また、前記凹部は、前記噴射孔の周囲に環
状に形成したことを特徴とする。

【００１３】また、前記噴射孔の出口開口部を段差面に
形成し、前記凹部は、低い方の面に形成したことを特徴
とする。

【００１４】また、本発明は、シリンダと、このシリン
ダの中で往復運動するピストンと、前記シリンダ内に空
気を導入する吸気手段と、前記シリンダ内から燃焼ガス
を排気する排気手段と、前記シリンダ内に燃料を噴射す
る燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料タンクから燃料
を供給する燃料供給手段と、前記吸気手段によって前記
シリンダ内に導入した空気と前記燃料噴射弁によって前
記シリンダ内に噴射した燃料との混合気に点火する点火
装置とを備えた内燃機関において、前記燃料噴射弁とし
て、前述した燃料噴射弁を使用したことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を図１
〜図３を参照して説明する。図１は燃料噴射弁の縦断側
面図である。図２はノズル部分を拡大して示す図面であ
り、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は（ａ）における矢印
Ｎ方向から見たノズル部材の平面図、（ｃ）は（ａ）に
おけるＡ−Ａ断面図である。以下の説明において、弁軸
線（弁軸心）を含み、且つ弁軸線に平行な面を縦断面と
呼び、弁軸線に直行する平面を横断面と呼ぶ。

【００１６】電磁式燃料噴射弁１は、コントロールユニ
ット（図示省略）により演算されたデューティのＯＮ−
ＯＦＦ駆動信号に基づく電磁力によって弁体を駆動して
燃料通路の開閉を行うことにより、加圧して供給される
燃料を噴射する。

【００１７】磁気回路は、ヨーク３と、このヨーク３の
開口端を閉じる鍔状の栓体部２ａと前記ヨーク３の中心
部に延びる柱状部２ｂとを有するコア２と、このコア２
に往復動作空隙を隔てて対面するアンカー４とによって
構成する。前記コア２の柱状部２ｂとアンカー４の中心
には貫通穴２ａ，４ａを設け、磁性材料製の前記アンカ
ー４とロッド５とこのロッド５に接合した弁としてのボ
ール６とによって構成した弁体４０をノズル部材７の弁
座であるシート面７ａに押圧するように弾性部材として
のスプリング１０を挿入して保持する。スプリング１０
の上端は、セット荷重を調整するためにコア２とアンカ
ー４の中心の貫通穴２ｃ，４ａに挿通したスプリングア
ジャスタ１１の下端に当接する。前記シート面７ａは、
噴射孔７ｂと共に該噴射孔７ｂの上流側に位置するよう
にノズル部材７に形成する。

【００１８】なお、弁体４０を構成するボール６は、必
ずしも球状でなくても良い。すなわち、円錐状の針弁で
あっても良い。

【００１９】磁気回路を励磁するコイル１４はボビン１
３に巻装してその外周をプラスチック材でモールドする
ことによりコイル組立体１５とて構成し、前記コア２の
柱状部２ｂの外周に嵌着し、前記ヨーク３で外周を包囲
する。コイル組立体１５のコイル１４に給電する端子１
７は、コア２の栓体部２ａに設けた穴２ｄに挿入して外
部に導出し、コントロールユニット（図示省略）の端子
に接続する。

【００２０】コア２の柱状部２ｂの先端部とヨーク３の
弁体４０側で対面する隙間部（アンカー４の外周部）に
は、コイル１４側へ燃料が流出するのを防ぐために、両
者間に機械的に結合したシールリング１２を設ける。

【００２１】ヨーク３の先端部には、弁体４０を受容す
るプランジャ受容部３ａを形成し、更にこのプランジャ
受容部３ａの先端部には該プランジャ受容部３ａの径よ
り大径でそこにストッパ１９およびノズル部材７を受容
するノズル受容部３ｂをヨーク３の先端まで貫設してい
る。

【００２２】ロッド５のアンカー４側には燃料の通過を
許す空洞部５ａを設け、この空洞部５ａには燃料の流出
口５ｂを連通させる。

【００２３】弁体４０は、アンカー４の外周をシールリ
ング１２の内周に当接することでその軸方向の動きを案
内すると共に、ボール６またはロッド５のボール６側端
部近傍を燃料旋回素子２２の案内穴２２ａの内周面で案
内させる。燃料旋回素子２２は、円筒体の外周の四方に
円周面を残して軸方向に切り落した形状に形成し、ノズ
ル部材７に形成した中空部７ｃに挿入することにより、
ノズル部材７のシート面７ａの上流側で該中空部７ｃの
内周壁に前記円周面を接触させて位置決めすると共に前
記切り落し部が燃料通路２５を形成するようにしてい
る。また、この底面には、径方向の溝を設けて燃料通路
２６を形成するようにしている。

【００２４】この実施の形態において、前記ノズル部材
７は、円筒状の側壁部（周壁部）と噴射穴７ｂを設けた
端面（底面）とを有する有底円筒状の１つの部材で構成
し、開口端を前記ノズル受容部３ｂに嵌着している。そ
して、このノズル部材７は、燃料旋回素子２２および弁
体４０の一部を収納するハウジングを構成する。

【００２５】また、弁体４０のストローク（図１では軸
上方への移動量）は、ロッド５の首部の受け面５ｃとス
トッパ１９間の空隙の寸法によって設定する。

【００２６】なお、フィルター２４は、燃料に混入した
ゴミや異物がボール６とシート面７ａの間のバルブシー
ト側へ侵入するのを防ぐために設ける。

【００２７】次に、図２を参照しながら、この実施の形
態におけるノズル部材７に設けたデポジット対策用の凹
部について説明する。図２（ａ）はノズル部材７の縦断
側面図、（ｂ）は（ａ）に示したノズル部材７をＮ方向
から見た平面図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図
である。

【００２８】噴射孔７ｂは、その中心が弁体４０のロッ
ド５の軸線（弁軸心）Ｊと一致し、且つ壁面を軸線Ｊと
平行に形成している。噴射孔７ｂの出口開口を形成する
ノズル先端面７ｄには、前記噴射孔７ｂの縁部から微少
距離δを隔てて、幅Ｗ０，深さ（Ｈｎ―Ｈｎ’）の環状
の凹部７ｅを該噴射孔７ｂを取り囲むように形成する。
このノズル先端面７ｄに設けた前記凹部７ｅは、噴射孔
７ｂの出口開口部近傍において付着するデポジットが剥
離し易いように、この凹部７ｅに沿ってデポジットを積
極的に付着させるように構成する。

【００２９】また、実用的には、前記微少距離δ，凹部
７ｅの幅Ｗ０の最小値は、噴射孔７ｂの出口開口部の加
工性を考慮すると、噴射孔７ｂの直径寸法の０．０１倍
程度が適当である。一方、前記微少距離δの最大値は、
以下に説明する方法により求める。

【００３０】図３（ａ）は、この実施の形態の燃料噴射
弁１における噴射孔７ｂ付近を拡大して示す縦断側面図
である。デポジット３１は、模式的に図示したように付
着する。ここで、デポジット３１において燃料噴霧と干
渉する部分に注目して、図３（ｂ）のように長方形断面
の梁と仮定すると、デポジット３１に加わる最大曲げ応
力（σｂmax）は、次式で求められる。

【００３１】 σbmax＝定数 × 荷重／断面二次モーメント＝ｍ × Ｗ／Ｉj …… 数１ここに、Ｉj：軸Ｊに関する断面二次モーメント＝Ｉ＋（Ｈｄ×δ）×（δ／２＋ｄ０／２）＝（Ｈｄ×δ³）／１２＋（Ｈｄ×δ）×（δ／２＋ｄ０／２）ここで、デポジット３１の剥離し易さは、δ／ｄ０＝
０．０１のときの最大曲げ応力σbmaxを１００とした無
次元量で定義する。

【００３２】図４は、δ／ｄ０とデポジット３１の剥離
し易さの関係を示す特性図である。デポジット３１は、
δが大きくなるほど、剥離しにくくなる。従って、δ／
ｄ０の最大値は、０．２５程度（デポジット３１の剥離
し易さ＝５）に設定するのが良い。すなわち、実用的に
は、０．０１≦δ／ｄ０≦０．２５に設定することが望
ましい。

【００３３】また、図２において、燃料旋回素子２２に
は、この燃料旋回素子２２の外周部を平面に切り落して
形成した燃料通路２５と径方向溝によって形成した燃料
通路２６が設けてある。この実施の形態では、燃料通路
２５は平面で形成しているが、環状通路等他の形状であ
っても良い。この燃料通路２５，２６は、燃料旋回素子
２２の上方から導入される燃料の通路となるが、軸方向
の燃料通路２５を通過した燃料は、径方向の溝によって
形成される燃料通路２６によって軸中心より偏心導入し
て旋回が付与され、ノズル部材７に設けた噴射孔７ｂか
ら噴射する際の微粒化を促進する。ここで、燃料旋回素
子２２により付与される旋回強度（スワール数Ｓ）は次
式で求められる。

【００３４】Ｓ＝（角運動量）／（（噴射軸方向の運動量）×（噴射孔半径））＝（２・ｄo・Ｌｓ）／（ｎ・ｄｓ²・cos （θ／２））……数２ここに、ｄo：噴射孔の直径Ｌｓ：溝の偏心量（弁軸心と溝（幅）中心間の距離）ｎ：溝の数 θ ：弁座の角度ｄｓ：流れ学的等価直径で溝幅Ｗと溝高さＨを用いて表される＝２・Ｗ・Ｈ／Ｗ＋Ｈである。このスワール数を大きくすると、微粒化が促進
され噴霧が分散する。

【００３５】ここで、この実施の形態における燃料噴射
弁１の動作を説明する。電気的駆動信号がコイル１４に
与えられると、コア２，ヨーク３，アンカー４の磁気回
路が励磁され、アンカー４がコア２側に吸引される。ア
ンカー４が移動すると、ボール６がシート面７ａから離
れて燃料通路を開放し、燃料を噴射する。

【００３６】燃料は、フィルタ２４から燃料噴射弁１の
内部に流入し、コア２の内部通路，アンカー４の外周部
およびアンカー４内に設けた燃料の通過を許す空洞部５
ａから燃料の流出口５ｂを経て下流に至り、ストッパ１
９とロッド５の隙間，軸方向燃料通路２５，径方向燃料
通路２６を通ってシート面７ａ部へ旋回供給される。

【００３７】次に、図５を用いて、この実施の形態にお
ける燃料噴射弁１によって得られる噴霧構造を説明す
る。（ａ）は、デポジットが付着していない場合の噴霧
構造を模式的に示している。この場合、噴霧８０の広が
り角はαsである。一方、（ｂ）は、デポジット３１が
付着した状態における噴霧８０およびデポジット３１を
模式的に示している。

【００３８】この実施の形態では、凹部７ｅに沿って付
着したデポジット３１は、剥離し易いために、デポジッ
ト３１の開口角αｄを噴霧８０の広がり角α’ｓよりも
大きくすることが可能である。凹部３０の幅Ｗ０，深さ
（Ｈｎ−Ｈｎ’）を調整することで、噴霧８０とデポジ
ット３１が干渉することが少なくなり、噴霧形状および
噴霧構造を一定に保つことが可能である。すなわち、α
s≒α’sとすることが可能である。以上により、デポジ
ット３１が付着しても、点火性と燃焼性を維持すること
が可能である。

【００３９】本発明の第２の実施の形態を図６および図
７を用いて説明する。前述した実施の形態における構成
部品に相応する部品には同一参照符号を付して重複する
説明を省略する。

【００４０】図６は、電磁式燃料噴射弁のノズル部分を
拡大して示す図面であり、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）
は（ａ）における矢印Ｎ方向から見たノズル部材の平面
図である。

【００４１】この実施の形態の燃料噴射弁において、ノ
ズル部材７に設けた噴射孔７ｂの出口開口が形成される
ノズル先端面７ｄには、軸線Ｊに直交する面７ｆ，７ｇ
と、軸線Ｊに略平行な面７ｈによって構成する切り欠き
部を形成する。そして、この切り欠き部の面７ｈが中心
を横切るように位置させて噴射孔７ｂを設けることによ
り、この噴射孔７ｂの長さは、最も深く切り欠かれた部
分でＬ、切り欠かれていない（最も切り欠きの少ない）
部分でＬ”となる。このような構成によれば、噴射孔７
ｂの出口開口面は、段差を有する平面７ｆ，７ｇ上に段
差を有して形成されることになる。そして、凹部７ｅ
は、平面７ｇ上に半円弧状に形成する。

【００４２】このような構成の燃料噴射弁１の噴射孔７
ｂから燃料を噴射することにより、次のような特徴を有
する噴霧を形成することができる。（イ）噴射孔７ｂを形成する通路壁の切り欠かれた平面
７ｇ側に、噴霧の分布量（混合気の分布量）を多くする
ことができる。すなわち、点火装置側に差し向ける燃料
分布量を多くする形状の燃料噴霧を形成することができ
る。（ロ）切り欠かれた平面７ｇ側から噴射する噴霧燃料は
運動エネルギーが大きいために、噴霧の粒径が小さくな
る。

【００４３】そして、（イ）および（ロ）の結果、着火
性が良くなり、燃費が向上する。

【００４４】この実施の形態では、噴霧燃料は、点火プ
ラグ側に多く分布するので、デポジット３１もノズル７
ｂの底部の点火プラグ側に多く付着する。従って、凹部
７ｅは、図に示すように、分布量の多い部分にのみ設け
れば十分である。具体的には、平面７ｇ上にのみ設ける
ことによって所期の目的を達成することができる。

【００４５】この実施の形態において、ノズル先端面７
ｄに形成する段差面７ｆ，７ｇ，７ｈおよび凹部７ｅ
は、切削加工や型材を用いたプレス加工（塑性加工）や
鋳造等の加工方法を用いて形成すると良い。これは、以
下の実施の形態においても同様である。

【００４６】図６（ｂ）は、（ａ）のノズル部材７を矢
印Ｎから見た平面図であり、矢印“点火プラグ”と矢印
“ピストン”と線Ｋ，Ｍを定義する。線Ｋは、噴射孔７
ｂの中心を通り切り欠き面７ｆに平行な線、線Ｍは、噴
射孔７ｂの中心を通り線Ｋに直交する線であり、矢印
“点火プラグ”と矢印“ピストン”は、線Ｍに平行であ
る。

【００４７】また、図６（ａ），（ｂ）に示すノズル部
材７では、その底面部（端面部）の外周部を肉厚に形成
している。すなわち、この構成は、肉厚部の剛性によっ
て、ボール６がシート面７ａに着座するときの振動騒音
を低減する。

【００４８】図７は、図６を参照して説明した燃料噴射
弁１を適用した内燃機関の縦断側面図である。

【００４９】内燃機関６０におけるシリンダ６８内に往
復動可能に設けたピストン６９は、クランクシャフト
（図示省略）の回転に連動してシリンダ６８内を上下動
する。シリンダ６８の上部には、シリンダヘッド６３を
取り付け、シリンダ６８と共に密閉空間を形成する。シ
リンダヘッド６３には、スロットルバルブを内蔵した吸
入空気量制御装置６１を介して外部からの吸入空気８１
をシリンダ６８内に導く吸気マニホールド６２と、シリ
ンダ６８内で燃焼した燃焼ガス８３を排気装置（図示省
略）へ導く排気マニホールド８４を結合する。

【００５０】シリンダヘッド６３の吸気マニホールド６
２側には吸気弁６４を設け、中央部には点火装置である
点火プラグ６５を設け、そして吸気弁６４と反対側には
排気弁６６を設ける。吸気弁６４および排気弁６６は、
燃焼室６７内に延在して設ける。

【００５１】ここで、燃料噴射弁１は、シリンダヘッド
６３とシリンダ６８の結合部付近に先端が燃焼室６７内
に露出するように取り付けて設置する。燃料噴射弁１の
軸線Ｊは、燃焼室６７内でやや下向きとなるように（点
火プラグ６５が設けられている高さ位置とは反対方向を
向くように）設定する。その取り付け角度γは、一般に
は、１０°〜５０°程度である。

【００５２】図中の白抜きの矢印は、吸気の流れを示し
ており、ハッチングの矢印は排気の流れを示している。

【００５３】内燃機関６０の燃料は、吸気のタイミング
に合わせて燃料噴射弁１から燃焼室６７内へ直接に噴射
し、着火の直前には噴霧角θsで点火プラグ６５を直撃
するように伸びる噴霧８０を形成する。一方、噴霧８０
のピストン６９の方向に向かう成分は、希薄となりピス
トン６９側に燃料噴霧を過剰に送ることがない。従っ
て、燃料噴霧のピストン６９への付着を低減することが
できる。しかる後の混合気は、圧縮行程中に圧縮され、
点火プラグ６５にて安定して着火され、未燃焼ガスの排
出量を抑制する安定した燃焼を実現することができる。

【００５４】このような筒内噴射ガソリンエンジンは、
噴霧燃料を点火プラグ６５に導くために燃焼室６７の流
動空気を積極的に利用する必要がなくなり、従来のエン
ジンのシリンダヘッドを大幅に変更することなく希薄燃
焼を実現することができる。

【００５５】この実施の形態における燃料噴射弁１によ
れば、噴射孔７ｂの出口部で該噴射孔７ｂを形成する壁
面の一部を取り除くことにより、噴霧の流れの拘束を解
き、拘束を解いた側で可燃濃度の混合気が濃く、拘束し
た側で可燃濃度の混合気が希薄な偏向噴霧を形成する。
このために、噴射孔の一部を遮蔽して偏向噴霧を形成す
る構成に比べて噴霧の流れを阻害しにくい。これは、燃
料に旋回力を付与して噴射する燃料噴射弁１において、
付与した旋回エネルギーを損なうことがなく、特に有効
である。

【００５６】本発明の第３の実施の形態を図８および図
９を用い説明する。前述した実施の形態における構成部
品に相応する部品には同一参照符号を付して重複する説
明を省略する。

【００５７】図８は、電磁式燃料噴射弁１のノズル部材
７の部分を拡大して示すものであり、（ａ）はノズル部
材７の縦断側面図、（ｂ）は（ａ）のノズル部材７を矢
印Ｎ方向から見た平面図である。

【００５８】この実施の形態において、ノズル部材７
は、燃料旋回素子２２および弁体４０の一部を収納する
ハウジングを別部材である側壁部材７１と底壁部材７２
を結合することによって構成している。側壁部材７１
は、その先端に底壁部材７２を嵌着する嵌着窓７１ａを
備え、シート面７ａと噴射孔７ｂと段差面７ｉ，７ｊ，
７ｋ，７ｍ，７ｎと凹部７ｅを設けた底壁部材７２を前
記嵌着窓７１ａに嵌着して接合部７３を溶接することに
より両者を一体化している。

【００５９】このような構成の燃料噴射弁１によれば、
エンジンの容積と燃料噴射弁の取付角によって適宜設定
する部分を、ノズル部材７の底壁部材７２に集約するこ
とができるので、各種の燃料噴射弁１を構成する部品を
共用することが可能となり、生産性を向上することがで
きる。

【００６０】デポジットの付着を規制する凹部７ｅは、
底壁部材７２のノズル先端面７ｄ上に設けている。底壁
部材７２に設けた噴射孔７ｂの出口開口が形成されるノ
ズル先端面７ｄには、軸線Ｊに直交する前記面７ｊ，７
ｍと軸線Ｊに略平行な前記面７ｉ，７ｋ，７ｎによって
構成される段付き矩形溝を形成する。

【００６１】この実施の形態においては、燃料の流れを
拘束する燃料噴孔７ｂの壁面を矩形型に取り去ること
で、燃料の流れに対する開放の度合いを強めている。従
って、偏平の強い噴霧を生成するのに有効である。ま
た、噴霧の拡散・分散を促進するために、比較的中実な
噴霧を形成することにも有効である。更に、比較的中実
な噴霧を生成することにより、筒内圧力の変動に影響を
受け難い噴霧を生成することが可能であり、噴霧の広が
り角や到達距離を特定することが容易となる。噴霧粒径
については、第１の実施の形態と同様になる。

【００６２】また、段付き矩形溝のオリフィス長さＨ
ｎ’をＨｎ”より大きくすることで、“プラグ”側に噴
霧を偏向させることが可能である。その他の構成は、第
１の実施の形態と同じである。

【００６３】図９は、この実施の形態における燃料噴射
弁１を、内燃機関に適合した図である。図９（ａ）は内
燃機関の縦断側面図、（ｂ）はピストンの平面図、
（ｃ）は燃料噴射弁の側面図である。

【００６４】この実施の形態における内燃機関６０は、
タンブル流８３を用いて点火プラグ６５に噴霧を到達し
易くするように、ピストン６９にキャビティ６９ａを設
けている。このキャビティ６９ａは、ピストン６９の径
方向において、吸気弁６４の略直下から排気弁６６の略
直下までの範囲に設けている。タンブル流８３は、シリ
ンダヘッド側を排気弁６６側に流れ、排気弁６６の下方
でピストン６９側に向きを変え、キャビティ６９ａの曲
面に沿って流れ、吸気弁６４の直下から噴霧を持ち上げ
るように、点火プラグ６５に向かう流れを作る。キャビ
ティ６９ａが誘導するタンブル流８３によって、可燃濃
度の混合気（噴霧）８０の点火プラグ６５への収斂性を
高めることが可能である。

【００６５】また、（ｃ）に示すように、燃料噴射弁１
のノズル部材７の長さＬｉを径Ｄｉに対して大きくする
と良い。このような構成の燃料噴射弁１は、この燃料噴
射弁１と他の部品（例えば、図５に示したシリンダヘッ
ド６３や吸気マニホールド６２等）との干渉を避けるこ
とが容易な内燃機関６０を実現することを容易にする。
これにより、例えば、燃料噴射弁１の取付け角θｉを小
さくすることが可能であり、ピストン６９側への噴霧分
布量を抑制して、燃焼性を向上させることに有効であ
る。なお、実用的には、搭載性や強度を考慮して、１＜
Ｌｉ／Ｄｉ＜５で使用される。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、燃料噴射弁の噴射孔の
出口縁部から微少距離を隔てて凹部を設けることで、剥
離し易いデポジットを形成し、デポジットが成長するこ
とによる燃料噴霧形状や噴霧構造の変化を抑制すること
ができる。更に、前記噴射孔の出口の縁部から凹部まで
の微少距離を、噴射孔の直径の０．０１〜０．２５倍に
設定することにより、良好な噴霧形状と構造を確保する
ことができる。

【００６７】また、本発明の内燃機関によれば、燃料噴
射弁から点火プラグに向かって伸びるように噴射する燃
料噴霧形状がデポジットによって阻害されるのを防止す
ることができ、点火性や燃焼性の劣化を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における電磁式燃料
噴射弁の縦断側面図である。

【図２】図１に示した電磁式燃料噴射弁のノズル部分を
拡大して示す図面であり、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）
は（ａ）における矢印Ｎ方向から見たノズル部材の平面
図、（ｃ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

【図３】本発明に係る燃料噴射弁の噴射孔先端部に設け
た凹部とデポジットを模式的に示す図面である。

【図４】本発明に係る燃料噴射弁におけるデポジットの
剥離性を示すグラフである。

【図５】本発明の第１の実施の形態における燃料噴射弁
から噴射する噴霧の縦断面をデポジットとの関係におい
て模式的に示した図面である。

【図６】本発明の第２の実施の形態におけるノズル部分
を拡大して示す図面であり、（ａ）は縦断側面図、
（ｂ）は（ａ）における矢印Ｎ方向から見たノズル部材
の平面図である。

【図７】本発明の第２の実施の形態における内燃機関の
縦断側面図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態におけるノズル部分
を拡大して示す図面であり、（ａ）は縦断側面図、
（ｂ）は（ａ）における矢印Ｎ方向から見たノズル部材
の平面図である。

【図９】本発明の第３の実施の形態における内燃機関の
縦断側面図である。

【符号の説明】１…電磁式燃料噴射弁、４０…弁体、６…ボール、７…
ノズル部材、７ａ…シート面、７ｂ…噴射孔、７ｅ…凹
部、６０…内燃機関。

フロントページの続き (72)発明者門向裕三茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者安部元幸茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者久保博雅茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者石川亨茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内 (72)発明者生井沢保夫茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器グループ内Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AD12 BA32 CC06U CC15 CC32 CC34 CC48 CE22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】噴射孔と、この噴射孔の上流側に位置する
弁座と、この弁座と接離して前記噴射口への燃料通路の
開閉を行う弁と、この弁を駆動する駆動手段とを備えた
燃料噴射弁において、前記噴射孔の出口の縁部から微少距離を隔てたノズル先
端面に凹部を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項２】請求項１において、前記噴射孔の出口の縁
部から凹部までの微少距離を前記噴射孔の直径の０．０
１〜０．２５倍に設定したことを特徴とする燃料噴射
弁。
【請求項３】請求項１または２において、前記凹部は、
前記噴射孔の周囲に環状に形成したことを特徴とする燃
料噴射弁。
【請求項４】請求項１または２において、前記噴射孔の
出口開口部を段差面に形成し、前記凹部は、低い方の面
に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
【請求項５】シリンダと、このシリンダの中で往復運動
するピストンと、前記シリンダ内に空気を導入する吸気
手段と、前記シリンダ内から燃焼ガスを排気する排気手
段と、前記シリンダ内に燃料を噴射する燃料噴射弁と、
この燃料噴射弁に燃料タンクから燃料を供給する燃料供
給手段と、前記吸気手段によって前記シリンダ内に導入
した空気と前記燃料噴射弁によって前記シリンダ内に噴
射した燃料との混合気に点火する点火装置とを備えた内
燃機関において、前記燃料噴射弁として、請求項１〜４の１項に記載した
燃料噴射弁を使用したことを特徴とする内燃機関。