特開 2019-203467 燃料噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2019-203467(P2019-203467A)

(43)【公開日】2019年11月28日

(54)【発明の名称】燃料噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F02M 61/10 20060101AFI20191101BHJP

   F02M 61/18 20060101ALI20191101BHJP

【ＦＩ】

   F02M61/10 Q

   F02M61/18 330A

   F02M61/18 350A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-100155(P2018-100155)

(22)【出願日】2018年5月25日

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】河村 清美

(72)【発明者】

【氏名】植田 玲子

(72)【発明者】

【氏名】藤田 彰利

(72)【発明者】

【氏名】増田 誠

【テーマコード（参考）】

3G066

【Ｆターム（参考）】

3G066AA07

3G066AB02

3G066BA02

3G066BA06

3G066BA09

3G066BA17

3G066BA26

3G066BA32

3G066CC10

3G066CC14

3G066CC18

3G066CC21

3G066CC48

3G066DA11

(57)【要約】

【課題】ニードル弁のリフト量に応じて噴孔からの燃料の噴射方向を制御することができる燃料噴射装置を提供する。
【解決手段】ニードル弁２０の先端との間で空間を形成するサック室１４と、サック室１４の内壁面からノズルボディ１０の外壁面へ繋がり、サック室１４の壁面に噴孔１２と、を有し、ニードル弁２０の先端は、サック室１４の入口側内壁に対して略平行な流れ制御部２２を備え、流れ制御部２２より先端側は先細り形状の先端傾斜部２３とされ、閉弁時には流れ制御部２２と先端傾斜部２３との交点はサック室１４内に位置し、噴孔１２は、入口側から出口側に向かって噴孔中心軸に対して垂直面内の面積が略一定であると共に、入口側から出口側に向かってノズル中心軸方向に沿った寸法が増加する形状とされている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノズルボディと、前記ノズルボディ内に配置されたニードル弁と、を備え、
前記ノズルボディは、
前記ニードル弁の先端との間で空間を形成するサック室と、
前記サック室の内壁面から前記ノズルボディの外壁面へ繋がる噴孔と、
を有し、
前記ニードル弁は、
その先端が前記サック室の入口側内壁に対して略平行であり、ニードル着座時において一部が前記サック室内に位置する流れ制御部と、
前記流れ制御部より先端側は先細り形状の先端傾斜部とされ、前記流れ制御部より上流側の空間と前記サック室内の空間を繋ぐバイパス流路と、
を有し、
前記噴孔は、入口側から出口側に向かって噴孔中心軸に対して垂直面内の面積が小さくなる先細り形状であることを特徴とする燃料噴射装置。

【請求項2】

請求項１に記載の燃料噴射装置であって、
ニードル着座時において、前記サック室の入口側の内壁面と前記ニードル弁の前記流れ制御部との間の隙間の面積Ａｃと、前記ニードル弁の前記バイパス流路の流路面積Ａｂと、の比がＡｃ／Ａｂ≦０．８２を満たすことを特徴とする燃料噴射装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の燃料噴射装置であって、
前記ノズルボディの中心軸方向に沿った前記噴孔の半頂角は５°以上であることを特徴とする燃料噴射装置。

【請求項4】

請求項３に記載の燃料噴射装置であって、
前記ノズルボディの中心軸方向に沿った前記噴孔の半頂角は１０°以上であることを特徴とする燃料噴射装置。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料噴射装置であって、
前記噴孔は、出口部における前記ノズルボディの中心軸方向に沿った高さＨが前記ノズルボディの周方向に沿った幅Ｔより大きい扁平形状であることを特徴とする燃料噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃料噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車等のエンジンに対して燃料を噴射する燃料噴射装置において、噴孔から噴射させる燃料の噴霧状態を変更する技術が開発されている。

【0003】

燃料噴射弁として、ニードル弁を収容するノズルボディを備え、ノズルボディの内壁面から外壁面へと貫通する噴孔の形状を燃料の流速に応じて燃料の噴射方向が変わるような形状をした構成が開示されている（特許文献１）。具体的には、出口に向かって拡がる噴孔として、噴孔を流れる燃料の流速を変更する流速変更手段を具備することで、燃料の流速の変化に応じて燃料の噴射方向を制御する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５−０２３８４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、噴孔を流れる燃料の流速を変更することで噴射方向を変える方式では、燃料の流速に対して噴射方向を独立に制御することが困難である。

【0006】

例えば、エンジン回転数が高いほど１サイクルの時間が短くなるため、噴射率を高くして噴射期間（実時間ベース）を短くする必要がある。しかしながら、従来技術において下向き噴射を得るには燃料流速を遅くする必要があるため、噴射率が低くなり、高エンジン回転数時に噴射期間が長期化して良好な燃焼を得ることが困難になる。特に、早期に比較的に多くの燃料を噴射して予混合化した後に燃焼させるＰＣＣＩ燃焼（Ｐｒｅｍｉｘｅｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ； 予混合圧縮自着火燃焼）に対応することが困難になる。このように、従来技術ではエンジンが要求する噴射率と噴射方向を制御するための燃料流速の両方を制御することは難しい。

【0007】

また、燃料の流速を変更する手段として、（１）燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を変更する方法、（２）ニードル弁のリフト量を変更する方法が挙げられている。（１）燃料噴射弁に供給する燃料の圧力を変更する方法では、供給燃料圧力に対して噴射方向を独立に制御することが困難である。そのため、運転条件に応じて噴射方向を変更できる自由度が低くなる。（２）ニードル弁のリフト量を変更する方法では、同一のニードルリフト量では高い燃料供給圧力時の方が流速は大きくなる。そのため、高い燃料供給圧力時に拡大噴孔下壁面に沿った流れを得るには、低い燃料供給圧力時と比較してニードル弁のリフト量を小さくする必要があり、供給燃料圧力に応じてニードル弁のリフト量を制御する必要がある。特に、ディーゼルエンジンでは運転条件に応じて燃料供給圧力を３０ＭＰａ〜３００ＭＰａ程度の範囲で変化させるため、ニードル弁のリフト量をきめ細かく変化させる必要があり、高精度なニードル弁のリフト制御機構を備えたインジェクタが必要になる。

【0008】

さらに、出口部を拡大させた形状の噴孔では、燃料の燃焼等によって生じたデポジットが拡大噴孔部に付着し易く、デポジットが拡大噴孔部に付着すると噴射方向が初期状態から変化してしまうおそれがある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の１つの態様は、ノズルボディと、前記ノズルボディ内に配置されたニードル弁と、を備え、前記ノズルボディは、前記ニードル弁の先端との間で空間を形成するサック室と、前記サック室の内壁面から前記ノズルボディの外壁面へ繋がる噴孔と、を有し、前記ニードル弁は、その先端が前記サック室の入口側内壁に対して略平行であり、ニードル着座時において一部が前記サック室内に位置する流れ制御部と、前記流れ制御部より先端側は先細り形状の先端傾斜部とされ、前記流れ制御部より上流側の空間と前記サック室内の空間を繋ぐバイパス流路と、を有し、前記噴孔は、入口側から出口側に向かって噴孔中心軸に対して垂直面内の面積が小さくなる先細り形状であることを特徴とする燃料噴射装置である。

【0010】

ここで、ニードル着座時において、前記サック室の入口側の内壁面と前記ニードル弁の前記流れ制御部との間の隙間の面積Ａｃと、前記ニードル弁の前記バイパス流路の流路面積Ａｂと、の比がＡｃ／Ａｂ≦０．８２を満たすことが好適である。

【0011】

また、前記ノズルボディの中心軸方向に沿った前記噴孔の半頂角は５°以上であることが好適である。さらに、前記ノズルボディの中心軸方向に沿った前記噴孔の半頂角は１０°以上であることが好適である。

【0012】

また、前記噴孔は、出口部における前記ノズルボディの中心軸方向に沿った高さＨが前記ノズルボディの周方向に沿った幅Ｔより大きい扁平形状であることが好適である。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、ニードル弁のリフト量に応じて燃料の噴射方向を制御することができる燃料噴射装置を提供することができる。これにより、早期パイロット噴射時やＰＣＣＩ燃焼時に噴霧を下向きに噴射することにより、燃料をピストンのキャビティ内に留めることができ、燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈や未燃ＨＣの排出を抑制することができる。

【0014】

また、噴孔の出口部を拡張させた形状と比較して、噴孔の出口部にデポジットが付着しにくい構成とすることができ、長期間に亘る噴射方向の安定性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態における燃料噴射装置の構成を示す側面断面図である。

【図2】本発明の実施の形態における燃料噴射装置のバイパス流路の形状を示す横断面図である。

【図3】本発明の実施の形態における燃料噴射装置の噴孔の形状を示す横断面図である。

【図4】本発明の実施の形態における燃料噴射装置（Ａｃ＜＜Ａｂ）が低リフト状態にあるときの燃料の噴射状態を示す図である。

【図5】本発明の実施の形態における燃料噴射装置（Ａｃ／Ａｂ≦０．８２）が低リフト状態にあるときの燃料の噴射状態を示す図である。

【図6】本発明の実施の形態における燃料噴射装置の構成の別例を示す側面断面図である。

【図7】本発明の実施の形態における燃料噴射装置が高リフト状態にあるときの燃料の噴射状態を示す図である。

【図8】本発明の実施の形態における燃料噴射装置におけるパイロット噴射時とメイン噴射時の噴射角の例を示す図である。

【図9】本発明の実施の形態における燃料噴射装置におけるマルチパイロット噴射時の噴射角の例を示す図である。

【図10】燃料噴射装置における燃料の噴射方向と未燃ＨＣの排出量との関係を示す図である。

【図11】変形例における燃料噴射装置の構成を示す側面断面図である。

【図12】変形例における燃料噴射装置の噴孔の形状を示す横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施の形態における燃料噴射装置１００は、図１の部分拡大縦断面図に示すように、ノズルボディ１０及びニードル弁２０を備える。図３は、図１におけるラインＡ−Ａに沿った横断面図である。図２は、図１におけるラインＢ−Ｂに沿った横断面図である。図１において、燃料は図面上側（以下、上流側という。）から図面下側（以下、下流側という。）へ供給される。

【0017】

ノズルボディ１０は、略円筒状であり、内部にニードル弁２０を収納する空間を有する。ニードル弁２０は、ノズルボディ１０内に収納され、ノズル中心軸Ｎに沿って往復運動が可能に配置される。

【0018】

ノズルボディ１０の外壁面側となる先端部は略円錐状に形成され、ノズルボディ１０の内壁面は、燃料の流れの上流側が円筒状とされ、下流側が略円錐状に形成される。内壁面の円錐状部はニードル弁２０が着座するシート面１１とされている。

【0019】

また、ノズルボディ１０のニードル弁２０の先端部に対向する部分にはサック室１４が形成される。サック室１４は、ニードル弁２０の先端部において燃料溜まりとなる部分である。サック室１４は、例えば、ノズルボディ１０の内壁面を半球状に加工して形成された下流側の半球形状部分１４ａとその上流側に連続して設けられた円筒形状部分１４ｂとを組み合わせた形状を有する。

【0020】

ニードル弁２０は、ノズルボディ１０の内壁面と対応する円錐形状に形成される。円錐形状部分の表面は、ノズルボディ１０のシート面１１に着座するシート部２１となる。すなわち、ニードル弁２０のシート部２１がノズルボディ１０のシート面１１に押しつけられることによって、ノズルボディ１０の内壁面とニードル弁２０の外周面とによって形成される燃料供給路からの燃料の供給を止めることができる。

【0021】

ニードル弁２０の先端部は、ノズル中心軸Ｎを中心軸とした略円筒形状の流れ制御部２２が設けられる。流れ制御部２２は、サック室１４の上流側に設けられた円筒形状部分１４ｂの内壁と略平行な周壁を有する。また、ニードル弁２０の先端部の流れ制御部２２のさらに先には先細りの円錐台形状のニードル先端傾斜部２３が設けられる。ニードル先端傾斜部２３の傾斜角は、シート面１１の傾斜角と略等しくすることが好適である。

【0022】

本実施の形態では、シート部２１と流れ制御部２２とが直線的に交わる交点ａを有する。なお、直線的に交わる交点ａとせず、燃料のスムーズな流れが形成されるように曲面Ｒを設ける構成としてもよい。また、流れ制御部２２とニードル先端傾斜部２３とが直線的に交わる交点ｂを有する。また、ニードル弁２０のシート部２１がノズルボディ１０のシート面１１に着座した状態では、交点ｂはサック室１４内に位置する。

【0023】

また、図２に示すように、ニードル弁２０には、流れ制御部２２より上流側の空間とサック室１４の空間とを連通するバイパス流路２４が配置されている。図２は、図１におけるラインＢ−Ｂに沿った横断面図を示す。バイパス流路２４において、流れ制御部２２より上流側に開口する流路面積の総和よりサック室１４側に開口する流路面積を小さくすることが好適である。

【0024】

ニードル弁２０がシート面１１に着座したニードル着座時におけるサック室１４の円筒部分１４ｂとニードル弁２０の流れ制御部２２との間に形成される隙間δの面積Ａｃとニードル弁２０の内部に形成されているバイパス流路２４のサック室１４の側の流路面積Ａｂとの比はＡｃ／Ａｂ≦０．８２の条件を満たすことが好適である。

【0025】

なお、面積Ａｃ，Ａｂは、それぞれ数式１及び数式２で表される。ここで、Ｄｓ：サック室１４の円筒部分の直径、δ：サック室１４と流れ制御部３間のクリアランス、Ｄｂ：バイパス流路２４のサック室側の直径である。
［数１］
Ａｃ＝π／４×｛Ｄｓ^２−（Ｄｓ−２×δ）^２｝・・・（１）
［数２］
Ａｂ＝π／４×Ｄｂ^２・・・（２）

【0026】

ノズルボディ１０のサック室１４には、噴孔１２が形成される。本実施の形態では、サック室１４の下流側の半球形状部分１４ａに噴孔１２が設けられる。噴孔１２は、ノズルボディ１０の内壁面とニードル弁２０の外壁面との間隙を通って供給される燃料を噴霧するための孔である。

【0027】

噴孔１２は、図３の横断面図に示すように、ノズルボディ１０の周方向に沿ってノズル中心軸Ｎから放射状に複数（例えば６〜１２個）設けることが好適である。図３では、６０°毎に合計６つの噴孔１２を設けた例を示している。噴孔１２は、サック室１４の内壁面に入口が位置し、ノズルボディ１０の外周面に出口が位置するように形成される。

【0028】

噴孔１２は、その入口側から出口側に向かって噴孔中心軸Ｘに対して垂直面内の横断面積が小さくなる先細り形状とする。なお、流量係数を大きくするために噴孔１２の入口部（サック室１４と噴孔１２との接続部）を曲面加工してもよい。

【0029】

燃料噴射装置１００は、ニードル弁２０をノズル中心軸Ｎに沿って移動させるためのニードル移動機構（図示しない）を備える。ノズルボディ１０内を下流方向にニードル弁２０を移動させるとシート部２１がシート面１１に接触する。これによって、燃料噴射装置１００は閉弁状態となる。閉弁状態からニードル弁２０を上流方向に移動させると、シート部２１とシート面１１とが離間され、シート部２１とシート面１１との間隙を通じて燃料がサック室１４に供給される。これによって、燃料噴射装置１００は開弁状態となる。

【0030】

以下、ニードル移動機構によって、シート部２１がシート面１１から十分に離れた状態までニードル弁２０が移動（リフト）され、流れ制御部２２の一部がサック室１４内に位置していない状態を高リフト状態と称し、シート部２１とシート面１１とが近く、流れ制御部２２の一部がサック室１４内に位置している状態を低リフト状態と称する。

【0031】

以下、図４〜図７を参照して、パイロット噴射時及びメイン噴射時における燃料噴射装置１００の作用を説明する。

【0032】

図４は、隙間δの面積Ａｃがバイパス流路２４のサック室１４の側の流路面積Ａｂより十分に小さく（Ａｃ＜＜Ａｂ）、ニードル弁２０が低リフト状態であるときの燃料の噴射状態を示す。なお、図４において、燃料の流れは太矢印で示している。このとき、燃料噴射装置１００はパイロット噴射状態となる。パイロット噴射時の燃料の噴射量は通常１〜２ｍｍ^３と微量である。通常、ニードル弁２０が数十μｍだけリフトして開弁した状態においてパイロット噴射が行われる。

【0033】

パイロット噴射の期間中は、図４に示すように、ノズルボディ１０のシート面１１とニードル弁２０のシート部２１との間に形成される流路面積がすべての噴孔１２の最小流路面積の総和よりも小さい状態、すなわち「シートチョーク状態」で燃料が噴射される。

【0034】

図４に示すように、パイロット噴射時には流れ制御部２２とニードル先端傾斜部２３との交点ｂがサック室１４内に位置する。隙間δの面積Ａｃがバイパス流路２４のサック室１４の側の流路面積Ａｂより十分に小さい場合、燃料の大部分はバイパス流路２４を経由してサック室１４に流入する。バイパス流路２４からサック室１４に流入した燃料は、サック室１４の円筒形状部分１４ｂの内壁面から噴孔１２の上面壁に沿う流れとなって噴孔１２の出口から噴射される。

【0035】

ところで、バイパス流路２４の直径Ｄｂに比してサック室１４の円筒部分の直径Ｄｓが大きいために、隙間δの面積Ａｃがバイパス流路２４のサック室１４の側の流路面積Ａｂより十分に小さい（Ａｃ＜＜Ａｂ）という条件を満たすにはサック室１４と流れ制御部２２の間の隙間δを数μｍ以下に設定する必要がある。このような隙間δを実現するためには高い加工精度が要求されて加工コストが増大したり、構造的な干渉が生じたりするおそれがある。そこで、サック室１４と流れ制御部２２の間の隙間δは極力大きくすることが望まれる。

【0036】

噴孔１２の上面壁に沿う燃料の流れが形成される面積Ａｃと面積Ａｂの比を検討した結果、Ａｃ／Ａｂ≦０．８２の範囲において噴孔１２の上面壁に沿う燃料の流れが形成されることが分かった。

【0037】

図５は、隙間δの面積Ａｃとバイパス流路２４のサック室１４の側の流路面積Ａｂとの比Ａｃ／Ａｂが０．８２以下であると共に、ニードル弁２０が低リフト状態であるときの代表的な燃料の噴射状態を示す。なお、図５において、燃料の流れは太矢印で示している。燃料はバイパス流路２４を経由してサック室１４の内壁面から噴孔１２の上面壁に向かって流入する流れと、サック室１４と流れ制御部２２の間の隙間δを通過して噴孔１２の下壁側に向かって流入する流れに分岐する。このとき、サック室１４と流れ制御部２２の間の隙間δを通過した燃料は噴孔１２の上壁側の入口部で壁面から剥離し、バイパス流路２４からサック室１４に流入してきた燃料と噴孔１２内にて合流する。Ａｃ／Ａｂ≦０．８２の条件が成り立つ場合、バイパス流路２４からサック室１４に流入してきた燃料の流れが優勢となり、噴孔１２内で合流した燃料は噴孔１２の上面壁に沿うように流れる。Ａｃ／Ａｂの値が小さいほど、隙間δを通ってサック室１４に流入してきた燃料の噴孔１２の入口部での剥離領域は小さくなり、噴孔１２の入口部付近から噴孔１２の上面壁に沿う流れになる。したがって、噴孔１２の上面壁に沿う方向に向けて噴孔１２の出口から燃料が噴射される。

【0038】

ここで、すべての噴孔１２の最小流路面積の総和Ａｅに対して、Ａｃ≦０．８２Ａｂ＜Ａｅを満たす関係にすることがより好適である。このような条件を満たす構成とすることにより、噴孔１２の上面壁に沿う燃料の流れを確実に実現することができる。一方、Ａｃ／Ａｂ≦０．８２の条件から外れると、噴孔１２の上面壁に沿う燃料の流れが形成されず、噴射方向がより上向きになる。

【0039】

なお、図６に示すように、バイパス流路２４の入口から燃料を円滑に流入させるために、バイパス流路２４の入口を含む領域に全周溝２５を設けてもよい。

【0040】

図７は、ニードル弁２０が高リフト状態である状態を示す。高リフト状態では、流れ制御部２２がサック室１４より上流側に位置し、シート面１１とニードル弁２０の間に形成される流路面積がバイパス流路２４の流路面積Ａｂに比してかなり大きくなる。このとき、大部分の燃料はシート面１１に沿ってサック室１４に流入する。ニードル先端傾斜部２３の傾斜角はシート面１１の傾斜角にほぼ等しいため、シート面１１に沿ってサック室１４内に流入した燃料は慣性によってノズル中心軸Ｎの付近まで流入した後に噴孔１２に流入する。一方、バイパス流路２４からサック室１４内に流入した燃料も噴孔１２に流入する。その結果、噴孔１２の略全域を燃料が流れ、噴孔１２の出口における速度ベクトルの平均はほぼ噴孔１２の噴孔中心軸Ｘに沿う方向になる。特に、燃料の流路において噴孔１２が最小の流路面積部分になる場合にはサック室１４が圧力溜りとして作用し、燃料は噴孔１２の噴孔中心軸Ｘの方向に噴出される。

【0041】

以上のように、ニードル弁２０のリフト量が所定値より小さいときには噴孔１２の噴孔中心軸Ｘより下向きに燃料が噴射され、リフト量が所定値より大きくなるとそれより上向き（噴孔中心軸Ｘにより近い方向）に燃料が噴射される。このように、燃料の噴射圧力とは独立にニードル弁２０のリフト量に応じて燃料の噴射方向を制御することが可能になる。

【0042】

また、燃料噴射装置１００の噴孔１２は先細り形状であるため、従来技術のように噴孔の出口部が拡大する形状に比べて噴孔１２の内部にデポジットが付着し難く、長期間にわたって燃料の噴射方向を安定化させることができる。

【0043】

また、早期に噴射されるパイロット噴射を下向きに噴射することにより燃料をピストンのキャビティ内に留めることができるため、燃料がシリンダ壁面に付着することによるオイル希釈や未燃ＨＣの排出を抑制できる。

【0044】

また、簡単な構造であるため、高い加工精度を必要とすることなく、加工時間や製造コストを低減することができる。

【0045】

図８に示すように、パイロット噴射では燃料の噴射が数ｍｍ^３程度の比較的に少量であるのでニードル弁２０のリフト量が小さく、燃料噴射装置１００は上記の低リフト状態となる。したがって、燃料は噴孔１２の上面壁に沿う流れとなって噴孔１２の出口から噴孔中心軸Ｘより下向きに噴射される。一方、メイン噴射では噴射期間が長く、ニードル弁２０のリフト量が大きくなるため、噴射初期には低リフト状態となり、その後は高リフト状態へと移行する。したがって、燃料は噴孔１２の上面壁に沿って噴孔１２の出口から下向きに噴射される状態から、噴孔１２の噴孔中心軸Ｘの方向に噴出される状態となる。さらに低リフト状態へ戻ると、再度噴孔中心軸Ｘより下向きに噴射される状態となる。

【0046】

このように噴射方向が変化することにより、噴霧の高分散化が促進されて高噴霧濃度領域が減少する。これにより、スモークの低減に寄与することが期待される。なお、メイン噴射は上死点（ＴＤＣ）近傍で燃料の噴射が行われるため、ピストンがノズル近傍にあること、雰囲気圧力が高いために噴霧の貫徹力が抑制されることにより、燃料のシリンダ壁への付着によるオイル希釈や未燃ＨＣの排出は抑制される。

【0047】

また、ＰＣＣＩ燃焼時のように、予混合化を促進するために早期噴射燃料量の増加が要求される場合には、図９に示すように、低リフト状態における効果を得るために複数回のパイロット噴射（マルチパイロット噴射）を行うことが好適である。

【0048】

図１０は、従来の燃料噴射装置を用いて測定したＰＣＣＩ燃焼時における噴射方向と未燃ＨＣとの関係を示す。ここでは代表的な噴射時期として、−４０°ＡＴＤＣでの結果を示す。偏向角α＝０°は一般的な拡散燃焼に適した噴射方向を表す。偏向角αの増加に伴って未燃ＨＣの排出量が減少する傾向を示し、偏向角αを５°以上とすることで未燃ＨＣの排出を抑制することができ、さらに偏向角αを１０°以上とすることでより未燃ＨＣの排出を抑制することができる。すなわち、燃料噴射装置１００において、ニードル弁２０が低リフト状態にあるときに一般的な拡散燃焼に適した噴射方向（すなわち、噴孔中心軸Ｘ方向）に対して偏向角αが５°以上、より好ましくは１０°以上となるように燃料を下向きに噴射させることで未燃ＨＣの排出を抑制することができる。偏向角αを５°以上にするには、噴孔１２の半頂角を５°以上（円錐角θを１０°以上）、偏向角αを１０°以上にするには噴孔１２の半頂角を１０°以上（円錐角θを２０°以上）にすればよい。

【0049】

このように、本実施の形態の燃料噴射装置１００によれば、早期パイロット噴射時やＰＣＣＩ燃焼時に燃料の噴霧を噴孔中心軸Ｘより下向きに噴射することができ、これにより燃料をピストンのキャビティ内に留め、燃料のシリンダ壁面への付着を抑制し、オイル希釈や未燃ＨＣの排出を抑制することができる。

【0050】

［変形例］
図１１は、噴孔１２の断面形状の変形例を示す。図１２は、図１１の縦断面拡大図に示すＡ−Ａラインに沿った噴孔１２の横断面図を示す。

【0051】

本変形例において、噴孔１２は、出口部におけるノズル中心軸Ｎの方向に沿った高さＨが周方向に沿った幅Ｔより大きい扁平形状を有する。すなわち、噴孔１２は、高さＨの方向において縦断面が入口側から出口側に向かって円錐角θで縮小（先細り）する形状を有する。なお、図１２に示すように、周方向に沿った幅Ｔは一定としている。ここで、噴孔１２の出口における高さＨは幅Ｔ以上とすることが好適である。

【0052】

本変形例のおいても、ノズル中心軸Ｎに沿った方向における噴孔１２の偏向角αを５°以上とすることが好適であり、１０°以上とすることがより好適である。偏向角αを５°以上にするには、噴孔１２の半頂角を５°以上（円錐角θを１０°以上）、偏向角αを１０°以上にするには噴孔１２の半頂角を１０°以上（円錐角θを２０°以上）にすればよい。

【0053】

本変形例における燃料噴射装置１０２においても上記実施の形態における燃料噴射装置１００と同様の効果を得ることができる。さらに、サック室１４側の入口部において隣り合う噴孔１２の間の距離をより大きく確保できるため、燃料噴射装置１００に比べて機械的な強度を高めることができる。

【0054】

なお、燃料噴射装置１０２ではスリット状の噴孔１２の幅Ｔを一定としたが、入口側から出口側に向かって幅Ｔを先細りにしてもよい。このとき、噴孔１２の入口部において、噴孔１２の高さＨを幅Ｔより大きくすることが好適である。また、噴孔１２の高さＨの方向をノズル中心軸Ｎと平行としたが、斜めに傾けても同様な効果が得られる。

【符号の説明】

【0055】

１０ ノズルボディ、１１ シート面、１２ 噴孔、１４ サック室、１４ａ 半球形状部分、１４ｂ 円筒形状部分、２０ ニードル弁、２１ シート部、２２ 流れ制御部、２３ ニードル先端傾斜部、２３ 先端傾斜部、２４ バイパス流路、２５ 全周溝、１００ 燃料噴射装置、１０２ 燃料噴射装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】