JP2002004982A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
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- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Fuel-Injection Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料噴射流の形状を確実に所望の形状とす
る。 【解決手段】 横断面が偏平形状とされた燃料噴射孔１
１を具備する。燃料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を
付与することができる。燃料に付与する旋回成分の大き
さを調節することができるようにする。
る。 【解決手段】 横断面が偏平形状とされた燃料噴射孔１
１を具備する。燃料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を
付与することができる。燃料に付与する旋回成分の大き
さを調節することができるようにする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は燃料噴射弁に関し、
特に筒内噴射式の火花点火機関用の燃料噴射弁に関す
る。
特に筒内噴射式の火花点火機関用の燃料噴射弁に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関において燃料を所望通りに燃焼
させるために燃料噴射弁から噴射される燃料流（以下、
燃料噴射流）の横断面形状を偏平形状とすることが公知
である。このように燃料噴射流を偏平形状とするために
横断面形状を偏平形状とされた燃料噴射孔を備えた燃料
噴射弁が公知である。ところがこのような燃料噴射弁に
おいては燃料噴射流の長軸方向外周領域における燃料濃
度がその短軸方向外周領域における燃料濃度よりも薄
く、燃料噴射流全体として燃料濃度が一様となっていな
い。そこで燃料噴射流全体の燃料濃度を一様とするため
に燃料噴射弁の燃料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を
付与することが公知である。このように燃料に旋回成分
を付与するための技術が例えば特開平１１−１１７８３
１号公報に開示されている。当該公報においては燃料噴
射弁のニードル弁の先端外周壁面上に螺旋形をなして延
びる溝を形成し、この螺旋形の溝を通って燃料が燃料噴
射弁の燃料噴射孔に流入するようになっている。燃料は
螺旋形の溝を通過することにより旋回成分を付与され、
斯くして燃料噴射流内において燃料が均質に分散するこ
ととなる。
させるために燃料噴射弁から噴射される燃料流（以下、
燃料噴射流）の横断面形状を偏平形状とすることが公知
である。このように燃料噴射流を偏平形状とするために
横断面形状を偏平形状とされた燃料噴射孔を備えた燃料
噴射弁が公知である。ところがこのような燃料噴射弁に
おいては燃料噴射流の長軸方向外周領域における燃料濃
度がその短軸方向外周領域における燃料濃度よりも薄
く、燃料噴射流全体として燃料濃度が一様となっていな
い。そこで燃料噴射流全体の燃料濃度を一様とするため
に燃料噴射弁の燃料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を
付与することが公知である。このように燃料に旋回成分
を付与するための技術が例えば特開平１１−１１７８３
１号公報に開示されている。当該公報においては燃料噴
射弁のニードル弁の先端外周壁面上に螺旋形をなして延
びる溝を形成し、この螺旋形の溝を通って燃料が燃料噴
射弁の燃料噴射孔に流入するようになっている。燃料は
螺旋形の溝を通過することにより旋回成分を付与され、
斯くして燃料噴射流内において燃料が均質に分散するこ
ととなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の燃料
噴射弁においては確かに燃料噴射流の長軸方向外周領域
における燃料濃度が大きくなる。しかしながら旋回成分
を付与された燃料は燃料噴射流の短軸方向外周領域にお
いて所望の偏平形状から外れて拡散してしまう。すなわ
ち燃料噴射流の横断面形状が所望の偏平形状とならな
い。そこで本発明の一つ目の目的は燃料噴射流の横断面
形状を確実に所望の形状とすることにある。
噴射弁においては確かに燃料噴射流の長軸方向外周領域
における燃料濃度が大きくなる。しかしながら旋回成分
を付与された燃料は燃料噴射流の短軸方向外周領域にお
いて所望の偏平形状から外れて拡散してしまう。すなわ
ち燃料噴射流の横断面形状が所望の偏平形状とならな
い。そこで本発明の一つ目の目的は燃料噴射流の横断面
形状を確実に所望の形状とすることにある。
【０００４】また内燃機関における燃料の燃焼形態に応
じて最適な燃料噴射流の形状が存在する。そこで本発明
の二つ目の目的は内燃機関における燃料の燃焼形態に応
じて燃料噴射流の形状を確実に所望の形状とすることに
ある。
じて最適な燃料噴射流の形状が存在する。そこで本発明
の二つ目の目的は内燃機関における燃料の燃焼形態に応
じて燃料噴射流の形状を確実に所望の形状とすることに
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記一つ目の課題を解決
するために一番目の発明では横断面形状を偏平形状とさ
れた燃料噴射孔と、該燃料噴射孔に流入する燃料に旋回
成分を付与するための旋回成分付与手段とを具備する燃
料噴射弁において、上記旋回成分付与手段が燃料に付与
する旋回成分の大きさを調節することができるようにす
る。
するために一番目の発明では横断面形状を偏平形状とさ
れた燃料噴射孔と、該燃料噴射孔に流入する燃料に旋回
成分を付与するための旋回成分付与手段とを具備する燃
料噴射弁において、上記旋回成分付与手段が燃料に付与
する旋回成分の大きさを調節することができるようにす
る。
【０００６】上記二つ目の課題を解決するために二番目
の発明では燃焼室内における燃料の燃焼形態として成層
燃焼モードと均質燃焼モードとを選択することができる
筒内噴射式の火花点火機関用の燃料噴射弁であって、横
断面形状を偏平形状とされた燃料噴射孔と、該燃料噴射
孔に流入する燃料に旋回成分を付与するための旋回成分
付与手段とを具備する燃料噴射弁において、上記旋回成
分付与手段が燃料に付与する旋回成分の大きさを調節す
ることができるようにし、上記火花点火機関の燃焼モー
ドが成層燃焼モードとされたときに付与される旋回成分
を火花点火機関の燃焼モードが均質燃焼モードとされた
ときに付与される旋回成分よりも小さくするようにす
る。
の発明では燃焼室内における燃料の燃焼形態として成層
燃焼モードと均質燃焼モードとを選択することができる
筒内噴射式の火花点火機関用の燃料噴射弁であって、横
断面形状を偏平形状とされた燃料噴射孔と、該燃料噴射
孔に流入する燃料に旋回成分を付与するための旋回成分
付与手段とを具備する燃料噴射弁において、上記旋回成
分付与手段が燃料に付与する旋回成分の大きさを調節す
ることができるようにし、上記火花点火機関の燃焼モー
ドが成層燃焼モードとされたときに付与される旋回成分
を火花点火機関の燃焼モードが均質燃焼モードとされた
ときに付与される旋回成分よりも小さくするようにす
る。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図示した実施例を参照して
本発明を詳細に説明する。図１に本発明の燃料噴射弁を
備えた内燃機関を示した。図１において、１は燃料噴射
弁、２は吸気ポート、３は吸気弁、４は排気ポート、５
は排気弁、６はピストン、７は点火栓、８は燃焼室を示
す。ピストン６の上壁面６ａには凹状の溝６ｂが形成さ
れる。図１に示した内燃機関は筒内噴射式の火花点火機
関であり、燃焼室８内における燃料の燃焼形態（以下、
燃焼モード）として成層燃焼モードと均質燃焼モードと
のいずれか一方を機関運転状態に応じて選択することが
できるようになっている。ここで成層燃焼モードとは内
燃機関の燃焼室８内の限定された領域、特に点火栓７近
傍の領域にのみ燃料と空気との混合気を形成し、燃料を
燃焼させる燃焼モードである。すなわち図１に示したよ
うに燃料噴射弁１から噴射された燃料がピストン６の溝
６ｂにより点火栓７に向けられるようなタイミングで燃
料噴射弁１から燃料を噴射すれば成層燃焼モードにて燃
料を燃焼させることができる。この成層燃焼モードには
比較的少ない燃料で要求出力が確実に得られるという利
点がある。一方、均質燃焼モードとは内燃機関の燃焼室
８内の全ての領域に亘って混合気を均質に形成し、燃料
を燃焼させる燃焼モードである。
本発明を詳細に説明する。図１に本発明の燃料噴射弁を
備えた内燃機関を示した。図１において、１は燃料噴射
弁、２は吸気ポート、３は吸気弁、４は排気ポート、５
は排気弁、６はピストン、７は点火栓、８は燃焼室を示
す。ピストン６の上壁面６ａには凹状の溝６ｂが形成さ
れる。図１に示した内燃機関は筒内噴射式の火花点火機
関であり、燃焼室８内における燃料の燃焼形態（以下、
燃焼モード）として成層燃焼モードと均質燃焼モードと
のいずれか一方を機関運転状態に応じて選択することが
できるようになっている。ここで成層燃焼モードとは内
燃機関の燃焼室８内の限定された領域、特に点火栓７近
傍の領域にのみ燃料と空気との混合気を形成し、燃料を
燃焼させる燃焼モードである。すなわち図１に示したよ
うに燃料噴射弁１から噴射された燃料がピストン６の溝
６ｂにより点火栓７に向けられるようなタイミングで燃
料噴射弁１から燃料を噴射すれば成層燃焼モードにて燃
料を燃焼させることができる。この成層燃焼モードには
比較的少ない燃料で要求出力が確実に得られるという利
点がある。一方、均質燃焼モードとは内燃機関の燃焼室
８内の全ての領域に亘って混合気を均質に形成し、燃料
を燃焼させる燃焼モードである。
【０００８】本実施例においては成層燃焼モードと均質
燃焼モードとのいずれの燃焼モードを選択するかは機関
回転数Ｎｅと要求負荷Ｌとに応じて決定されるようにな
っている。すなわち図２に示したように機関回転数Ｎｅ
が比較的小さく且つ要求負荷Ｌが比較的小さい機関運転
領域Ｓにおいては要求出力が比較的小さいので成層燃焼
モードを選択するようにする。一方、機関回転数Ｎｅが
比較的大きいか、或いは要求負荷Ｌが比較的大きい機関
運転領域Ｈにおいては要求出力が比較的大きいので均質
燃焼モードを選択するようにする。
燃焼モードとのいずれの燃焼モードを選択するかは機関
回転数Ｎｅと要求負荷Ｌとに応じて決定されるようにな
っている。すなわち図２に示したように機関回転数Ｎｅ
が比較的小さく且つ要求負荷Ｌが比較的小さい機関運転
領域Ｓにおいては要求出力が比較的小さいので成層燃焼
モードを選択するようにする。一方、機関回転数Ｎｅが
比較的大きいか、或いは要求負荷Ｌが比較的大きい機関
運転領域Ｈにおいては要求出力が比較的大きいので均質
燃焼モードを選択するようにする。
【０００９】次に図３を参照して本実施例の燃料噴射弁
１を説明する。図３において、９はハウジング、１０は
ニードル弁、１１は燃料噴射孔、１２は電磁ソレノイド
である。ハウジング９は複数の部品から構成され、その
内部には燃料を燃料噴射孔１１に供給するための燃料供
給通路１３ａが形成される。また特に図４および図６を
参照すると判るように燃料噴射弁１の軸線に対して垂直
な方向における燃料噴射孔１１の横断面形状は燃料噴射
孔１１の燃料流入口から燃料噴射口に向かって或る一定
の角度θ0 でもって徐々に大きくなる偏平形状（例えば
楕円形、長円形など）である。ニードル弁１０は燃料噴
射弁１の軸線方向に移動することができるようにハウジ
ング９内に配置される。またニードル弁１０は燃料噴射
孔１１を閉じるようにバネ１４により軸線方向に付勢さ
れる。電磁ソレノイド１２は電力が供給されるとバネ１
４の付勢力に抗して燃料噴射孔１１を開くようにニード
ル弁１０をその電磁力により駆動する。そこで以下にお
いては電磁ソレノイド１２をニードル弁開弁用電磁ソレ
ノイドと称す。
１を説明する。図３において、９はハウジング、１０は
ニードル弁、１１は燃料噴射孔、１２は電磁ソレノイド
である。ハウジング９は複数の部品から構成され、その
内部には燃料を燃料噴射孔１１に供給するための燃料供
給通路１３ａが形成される。また特に図４および図６を
参照すると判るように燃料噴射弁１の軸線に対して垂直
な方向における燃料噴射孔１１の横断面形状は燃料噴射
孔１１の燃料流入口から燃料噴射口に向かって或る一定
の角度θ0 でもって徐々に大きくなる偏平形状（例えば
楕円形、長円形など）である。ニードル弁１０は燃料噴
射弁１の軸線方向に移動することができるようにハウジ
ング９内に配置される。またニードル弁１０は燃料噴射
孔１１を閉じるようにバネ１４により軸線方向に付勢さ
れる。電磁ソレノイド１２は電力が供給されるとバネ１
４の付勢力に抗して燃料噴射孔１１を開くようにニード
ル弁１０をその電磁力により駆動する。そこで以下にお
いては電磁ソレノイド１２をニードル弁開弁用電磁ソレ
ノイドと称す。
【００１０】特に図６および図７に示したように本実施
例の燃料噴射弁１はニードル弁１０を包囲するように環
状の形をした制御リング１５と、同様にニードル弁１０
を包囲するように環状の形をした制御弁１６とを具備す
る。制御リング１５は燃料噴射弁１の軸線方向に移動す
ることができないようにハウジング９内に配置される。
制御リング１５はその内壁面がニードル弁１０の外壁面
に接するようにしてハウジング９内に配置される。制御
リング１５には複数の燃料供給通路１７ａ、１７ｂが形
成される。本実施例においては制御リング１５には図５
に示したように四つの燃料供給通路１７ａ、１７ｂが形
成される。
例の燃料噴射弁１はニードル弁１０を包囲するように環
状の形をした制御リング１５と、同様にニードル弁１０
を包囲するように環状の形をした制御弁１６とを具備す
る。制御リング１５は燃料噴射弁１の軸線方向に移動す
ることができないようにハウジング９内に配置される。
制御リング１５はその内壁面がニードル弁１０の外壁面
に接するようにしてハウジング９内に配置される。制御
リング１５には複数の燃料供給通路１７ａ、１７ｂが形
成される。本実施例においては制御リング１５には図５
に示したように四つの燃料供給通路１７ａ、１７ｂが形
成される。
【００１１】制御弁１６はニードル弁１０の軸線方向に
移動することができるようにハウジング９内に配置され
る。制御弁１６はその内壁面がニードル弁１０の外壁面
には接しておらず、ニードル弁１０の外壁面との間に燃
料供給通路１３ｂが形成されるように配置される。制御
弁１６の環状の先端面は軸線方向において制御リング１
５の燃料供給通路１７ａ、１７ｂに整列して配置され
る。制御弁１６は制御リング１５に向かうようにバネ１
８により軸線方向に付勢される。本実施例においては制
御弁１６は制御リング１５に当接せしめられたときに制
御リング１５の四つの燃料供給通路１７ａ、１７ｂのう
ちの互いに対向して位置する二つの燃料供給通路１７ｂ
の燃料流入口を閉じることができる。また制御弁１６は
ニードル弁開弁用電磁ソレノイド１２とは別の電磁ソレ
ノイド（以下、制御弁開弁用電磁ソレノイド）１９の電
磁力によりバネ１８の付勢力に抗して制御リング１５の
燃料供給通路１７ｂの燃料流入口を開くように駆動せし
められる。
移動することができるようにハウジング９内に配置され
る。制御弁１６はその内壁面がニードル弁１０の外壁面
には接しておらず、ニードル弁１０の外壁面との間に燃
料供給通路１３ｂが形成されるように配置される。制御
弁１６の環状の先端面は軸線方向において制御リング１
５の燃料供給通路１７ａ、１７ｂに整列して配置され
る。制御弁１６は制御リング１５に向かうようにバネ１
８により軸線方向に付勢される。本実施例においては制
御弁１６は制御リング１５に当接せしめられたときに制
御リング１５の四つの燃料供給通路１７ａ、１７ｂのう
ちの互いに対向して位置する二つの燃料供給通路１７ｂ
の燃料流入口を閉じることができる。また制御弁１６は
ニードル弁開弁用電磁ソレノイド１２とは別の電磁ソレ
ノイド（以下、制御弁開弁用電磁ソレノイド）１９の電
磁力によりバネ１８の付勢力に抗して制御リング１５の
燃料供給通路１７ｂの燃料流入口を開くように駆動せし
められる。
【００１２】次に図６、図８、および図９を参照して本
実施例の燃料噴射弁１の開閉弁動作を説明する。図６に
示した状態においてはニードル弁開弁用電磁ソレノイド
１２および制御弁開弁用電磁ソレノイド１９のいずれに
も電力は供給されていない。したがって図６に示した制
御弁１６は下方位置、すなわち制御リング１５の二つの
燃料供給通路１７ｂを閉じてはいるが残りの二つの燃料
供給通路１７ａを閉じてはいない位置に位置決めされて
いる。また図６に示したニードル弁１０は下方位置、す
なわち燃料噴射孔１１を閉じている位置に位置決めされ
ている。このため図６に示した状態においては燃料は燃
料噴射弁１から噴射されない。
実施例の燃料噴射弁１の開閉弁動作を説明する。図６に
示した状態においてはニードル弁開弁用電磁ソレノイド
１２および制御弁開弁用電磁ソレノイド１９のいずれに
も電力は供給されていない。したがって図６に示した制
御弁１６は下方位置、すなわち制御リング１５の二つの
燃料供給通路１７ｂを閉じてはいるが残りの二つの燃料
供給通路１７ａを閉じてはいない位置に位置決めされて
いる。また図６に示したニードル弁１０は下方位置、す
なわち燃料噴射孔１１を閉じている位置に位置決めされ
ている。このため図６に示した状態においては燃料は燃
料噴射弁１から噴射されない。
【００１３】図８に示した状態においてはニードル弁開
弁用電磁ソレノイド１２には電力が供給されており、制
御弁開弁用電磁ソレノイド１９には電力は供給されてい
ない。したがって図８（ａ）に示した制御弁１６は図６
に示した制御弁１６と同様に下方位置に位置決めされて
いる。しかしながら図８（ａ）に示したニードル弁１０
は図６に示したニードル弁１０とは異なり上方位置、す
なわち燃料噴射孔１１を開放している位置に位置決めさ
れている。このため図８に示した状態においては燃料は
矢印で示したように流れ、燃料噴射弁１から或る角度θ
で広がるように噴射される。これによれば燃料は特に図
８（ｂ）に示したように二つの燃料供給通路１７ａを介
して燃料噴射孔１１内にその周方向に沿って流入する。
このため図８に示した状態においては燃料噴射孔１１に
流入する燃料には燃料噴射孔１１の軸線を周回する方向
に燃料を旋回させることができる旋回成分が付与され
る。そこで以下において図８に示した状態による燃料噴
射の形態を旋回燃料噴射モードと称す。
弁用電磁ソレノイド１２には電力が供給されており、制
御弁開弁用電磁ソレノイド１９には電力は供給されてい
ない。したがって図８（ａ）に示した制御弁１６は図６
に示した制御弁１６と同様に下方位置に位置決めされて
いる。しかしながら図８（ａ）に示したニードル弁１０
は図６に示したニードル弁１０とは異なり上方位置、す
なわち燃料噴射孔１１を開放している位置に位置決めさ
れている。このため図８に示した状態においては燃料は
矢印で示したように流れ、燃料噴射弁１から或る角度θ
で広がるように噴射される。これによれば燃料は特に図
８（ｂ）に示したように二つの燃料供給通路１７ａを介
して燃料噴射孔１１内にその周方向に沿って流入する。
このため図８に示した状態においては燃料噴射孔１１に
流入する燃料には燃料噴射孔１１の軸線を周回する方向
に燃料を旋回させることができる旋回成分が付与され
る。そこで以下において図８に示した状態による燃料噴
射の形態を旋回燃料噴射モードと称す。
【００１４】この旋回燃料噴射モードによれば燃料に付
与された旋回成分により燃料噴射孔１１からの燃料の噴
射範囲が比較的広くなる。すなわち燃料噴射弁１からの
燃料の噴射角度（以下、燃料噴射角度）θが比較的大き
くなる。したがって燃焼室８内における燃料の拡散性は
比較的高いが指向性は低い。図９に示した状態において
はニードル弁開弁用電磁ソレノイド１２にも制御弁開弁
用電磁ソレノイド１９にも電力が供給されている。した
がって図９（ａ）に示した制御弁１６は図８（ａ）に示
した制御弁１６とは異なり上方位置、すなわち燃料供給
通路１７ｂと燃料供給通路１７ａとを開放している位置
に位置決めされている。また図９（ａ）に示したニード
ル弁１０は図８（ａ）に示したニードル弁１０と同様に
上方位置に位置決めされている。このため図９に示した
状態においては燃料は矢印で示したように流れ、燃料噴
射弁１から噴射される。これによれば燃料は特に図９
（ｂ）に示したように四つ全ての燃料供給通路１７ａ、
１７ｂを介して燃料噴射孔１１に流入する。この場合、
燃料噴射孔１１にはその周囲から略均等に燃料が流入す
るので燃料噴射孔１１に流入する燃料には旋回成分は付
与されない。そこで以下において図９に示した状態によ
る燃料噴射の形態を非旋回燃料噴射モードと称す。
与された旋回成分により燃料噴射孔１１からの燃料の噴
射範囲が比較的広くなる。すなわち燃料噴射弁１からの
燃料の噴射角度（以下、燃料噴射角度）θが比較的大き
くなる。したがって燃焼室８内における燃料の拡散性は
比較的高いが指向性は低い。図９に示した状態において
はニードル弁開弁用電磁ソレノイド１２にも制御弁開弁
用電磁ソレノイド１９にも電力が供給されている。した
がって図９（ａ）に示した制御弁１６は図８（ａ）に示
した制御弁１６とは異なり上方位置、すなわち燃料供給
通路１７ｂと燃料供給通路１７ａとを開放している位置
に位置決めされている。また図９（ａ）に示したニード
ル弁１０は図８（ａ）に示したニードル弁１０と同様に
上方位置に位置決めされている。このため図９に示した
状態においては燃料は矢印で示したように流れ、燃料噴
射弁１から噴射される。これによれば燃料は特に図９
（ｂ）に示したように四つ全ての燃料供給通路１７ａ、
１７ｂを介して燃料噴射孔１１に流入する。この場合、
燃料噴射孔１１にはその周囲から略均等に燃料が流入す
るので燃料噴射孔１１に流入する燃料には旋回成分は付
与されない。そこで以下において図９に示した状態によ
る燃料噴射の形態を非旋回燃料噴射モードと称す。
【００１５】この非旋回燃料噴射モードによれば燃料に
旋回成分が付与されていないので旋回燃料噴射モードに
おけるよりも燃料噴射孔１１からの燃料の噴射範囲が比
較的狭くなる。すなわち燃料噴射角度θが比較的小さく
なる。したがって燃焼室８内における燃料の拡散性は比
較的低いが指向性は高い。ところで本実施例においては
上述したように旋回燃料噴射モード（図８）、或いは非
旋回燃料噴射モード（図９）のいずれかを内燃機関の運
転状態に応じて選択し、予め定められたタイミングで燃
料噴射弁１を開閉弁駆動する。すなわち本実施例におい
ては燃焼モードが成層燃焼モードとされたときには非旋
回燃料噴射モードを選択し、燃料を噴射するようにす
る。上述したように非旋回燃料噴射モードによれば燃料
の拡散性が低いので燃焼室８内に燃料が拡散することな
く、しかも燃料の指向性は高いのでピストン上壁面６ａ
に形成された溝６ｂにより確実に点火栓７周りの領域に
のみ混合気を形成することができる。したがって燃料を
良好に成層燃焼させることができる。
旋回成分が付与されていないので旋回燃料噴射モードに
おけるよりも燃料噴射孔１１からの燃料の噴射範囲が比
較的狭くなる。すなわち燃料噴射角度θが比較的小さく
なる。したがって燃焼室８内における燃料の拡散性は比
較的低いが指向性は高い。ところで本実施例においては
上述したように旋回燃料噴射モード（図８）、或いは非
旋回燃料噴射モード（図９）のいずれかを内燃機関の運
転状態に応じて選択し、予め定められたタイミングで燃
料噴射弁１を開閉弁駆動する。すなわち本実施例におい
ては燃焼モードが成層燃焼モードとされたときには非旋
回燃料噴射モードを選択し、燃料を噴射するようにす
る。上述したように非旋回燃料噴射モードによれば燃料
の拡散性が低いので燃焼室８内に燃料が拡散することな
く、しかも燃料の指向性は高いのでピストン上壁面６ａ
に形成された溝６ｂにより確実に点火栓７周りの領域に
のみ混合気を形成することができる。したがって燃料を
良好に成層燃焼させることができる。
【００１６】一方、燃焼モードが均質燃焼モードとされ
たときには旋回燃料噴射モードを選択し、燃料を噴射す
るようにする。上述したように旋回燃料噴射モードによ
れば燃料の指向性が低くて拡散性が高いので燃焼室８内
において燃料が拡散しやすい。したがって燃料を良好に
均質燃焼させることができる。なお燃料に付加せしめら
れる旋回成分の大きさ（以下、付加旋回成分強度）Ｓ
と、燃料噴射孔１１から噴射される燃料噴射流の長軸方
向への広がり角度（以下、広がり角度）θと、燃料噴射
孔１１から噴射される燃料噴射流の外側領域における燃
料濃度（以下、外側燃料濃度）Ｃとの間の関係は概ね図
１０に示したようになる。すなわち付加旋回成分強度Ｓ
が或る閾値Ｓ0 以下であるときには付加旋回成分強度Ｓ
が大きいほど広がり角度θが大きくなる。一方、付加旋
回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0 以上であるときには付加旋
回成分強度Ｓに係わりなく広がり角度θは燃料噴射孔１
１の広がり角度θ0 に等しい略一定の角度となる。また
付加旋回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0 以下であるときには
付加旋回成分強度Ｓに係わりなく外側燃料濃度Ｃは或る
低い略一定の値Ｃ0 をとる。このとき特に燃料噴射流は
その中央領域においてその外側領域におけるよりも燃料
濃度が高い。一方、付加旋回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0
以上であるときには付加旋回成分強度Ｓが大きくなるほ
ど外側燃料濃度Ｃは高くなる。すなわち燃料噴射流はそ
の外側領域においてその中央領域におけるよりも燃料濃
度が高くなる。
たときには旋回燃料噴射モードを選択し、燃料を噴射す
るようにする。上述したように旋回燃料噴射モードによ
れば燃料の指向性が低くて拡散性が高いので燃焼室８内
において燃料が拡散しやすい。したがって燃料を良好に
均質燃焼させることができる。なお燃料に付加せしめら
れる旋回成分の大きさ（以下、付加旋回成分強度）Ｓ
と、燃料噴射孔１１から噴射される燃料噴射流の長軸方
向への広がり角度（以下、広がり角度）θと、燃料噴射
孔１１から噴射される燃料噴射流の外側領域における燃
料濃度（以下、外側燃料濃度）Ｃとの間の関係は概ね図
１０に示したようになる。すなわち付加旋回成分強度Ｓ
が或る閾値Ｓ0 以下であるときには付加旋回成分強度Ｓ
が大きいほど広がり角度θが大きくなる。一方、付加旋
回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0 以上であるときには付加旋
回成分強度Ｓに係わりなく広がり角度θは燃料噴射孔１
１の広がり角度θ0 に等しい略一定の角度となる。また
付加旋回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0 以下であるときには
付加旋回成分強度Ｓに係わりなく外側燃料濃度Ｃは或る
低い略一定の値Ｃ0 をとる。このとき特に燃料噴射流は
その中央領域においてその外側領域におけるよりも燃料
濃度が高い。一方、付加旋回成分強度Ｓが或る閾値Ｓ0
以上であるときには付加旋回成分強度Ｓが大きくなるほ
ど外側燃料濃度Ｃは高くなる。すなわち燃料噴射流はそ
の外側領域においてその中央領域におけるよりも燃料濃
度が高くなる。
【００１７】こうした関係を考慮して旋回噴射モードに
おける付加旋回成分強度を決定すれば内燃機関に最適な
燃焼をさせることができる。また内燃機関の特定の運転
状態において燃焼モードに依存せずに燃料噴射モードを
選択するようにしてもよい。例えば上述した制御によれ
ば機関始動時においては機関回転数Ｎｅが小さく且つ要
求負荷Ｌも低いので成層燃焼モードが選択され、したが
って非旋回燃料噴射モードが選択される。しかしながら
機関始動時においては燃焼室８内の温度が低い。このた
め非旋回燃料噴射モードが選択され、燃料が比較的密度
高く燃焼室８内に存在せしめられた場合には燃料が燃焼
しづらくなる。そこで機関始動時においては旋回燃料噴
射モードを選択するとよい。
おける付加旋回成分強度を決定すれば内燃機関に最適な
燃焼をさせることができる。また内燃機関の特定の運転
状態において燃焼モードに依存せずに燃料噴射モードを
選択するようにしてもよい。例えば上述した制御によれ
ば機関始動時においては機関回転数Ｎｅが小さく且つ要
求負荷Ｌも低いので成層燃焼モードが選択され、したが
って非旋回燃料噴射モードが選択される。しかしながら
機関始動時においては燃焼室８内の温度が低い。このた
め非旋回燃料噴射モードが選択され、燃料が比較的密度
高く燃焼室８内に存在せしめられた場合には燃料が燃焼
しづらくなる。そこで機関始動時においては旋回燃料噴
射モードを選択するとよい。
【００１８】また均質燃焼モードが選択されているとき
に空燃比を一時的に燃料過剰な状態（リッチ）としたい
場合に旋回燃料噴射モードが選択されると燃料が燃焼し
やすい。このため所望通りに空燃比をリッチとすること
ができないことがある。そこで均質燃焼モードが選択さ
れているときであっても空燃比をリッチとしたい場合に
は非旋回燃料噴射モードを選択するとよい。
に空燃比を一時的に燃料過剰な状態（リッチ）としたい
場合に旋回燃料噴射モードが選択されると燃料が燃焼し
やすい。このため所望通りに空燃比をリッチとすること
ができないことがある。そこで均質燃焼モードが選択さ
れているときであっても空燃比をリッチとしたい場合に
は非旋回燃料噴射モードを選択するとよい。
【００１９】さらに成層燃焼モードが選択されていると
きに一回の噴射において前半は旋回燃料噴射モードを選
択し、後半は非旋回燃料噴射モードを選択するようにし
てもよい。これによれば図１１に示したような燃料噴射
流が得られる。すなわち一回の燃料噴射の前半において
図１１（ａ）に示したように比較的燃料噴射範囲の広い
燃料噴射流（以下、広角燃料噴射流）が得られる。次い
で後半において図１１（ｂ）に示したように比較的燃料
噴射範囲の狭い噴射燃料流（以下、狭角燃料噴射流）が
得られる。これによれば狭角燃料噴射流の指向性は広角
燃料噴射流の指向性よりも高いので狭角燃料噴射流は図
１１（ｃ）に示したように広角燃料噴射流を追い越し、
点火栓７に到達する。点火栓７は初めに狭角燃料噴射流
に点火し、狭角燃料が燃焼し、次いでその燃焼が燃焼性
の高い広角燃料に伝播する。斯くして燃料を全体として
良好に燃焼させることができる。
きに一回の噴射において前半は旋回燃料噴射モードを選
択し、後半は非旋回燃料噴射モードを選択するようにし
てもよい。これによれば図１１に示したような燃料噴射
流が得られる。すなわち一回の燃料噴射の前半において
図１１（ａ）に示したように比較的燃料噴射範囲の広い
燃料噴射流（以下、広角燃料噴射流）が得られる。次い
で後半において図１１（ｂ）に示したように比較的燃料
噴射範囲の狭い噴射燃料流（以下、狭角燃料噴射流）が
得られる。これによれば狭角燃料噴射流の指向性は広角
燃料噴射流の指向性よりも高いので狭角燃料噴射流は図
１１（ｃ）に示したように広角燃料噴射流を追い越し、
点火栓７に到達する。点火栓７は初めに狭角燃料噴射流
に点火し、狭角燃料が燃焼し、次いでその燃焼が燃焼性
の高い広角燃料に伝播する。斯くして燃料を全体として
良好に燃焼させることができる。
【００２０】さらに上述した燃料噴射モードの選択に加
えていわゆる燃料噴射弁１のＢ値の設定を適宜選択する
ことにより内燃機関の構造に合わせた形状の燃料噴射流
のを形成することができる。ここで燃料噴射弁１のＢ値
とは図１２に示したように外方へ広がる燃料噴射孔１１
の内壁面を規定する部分円錐面の頂点Ｖと燃料噴射孔１
１の直ぐ上流側に配置されたサック部分１１ａの内壁面
を規定する部分球面の中心Ｃとの間の距離である。
えていわゆる燃料噴射弁１のＢ値の設定を適宜選択する
ことにより内燃機関の構造に合わせた形状の燃料噴射流
のを形成することができる。ここで燃料噴射弁１のＢ値
とは図１２に示したように外方へ広がる燃料噴射孔１１
の内壁面を規定する部分円錐面の頂点Ｖと燃料噴射孔１
１の直ぐ上流側に配置されたサック部分１１ａの内壁面
を規定する部分球面の中心Ｃとの間の距離である。
【００２１】さてこのＢ値Ｂと広がり角度θと燃料濃度
Ｃとの関係は図１３に示したようになる。すなわち旋回
燃料噴射モードにおいてはＢ値Ｂが或る閾値（負の値）
Ｂ1よりも小さいときにはＢ値Ｂが小さいほど広がり角
度θが小さい。一方、旋回燃料噴射モードにおいてＢ値
Ｂが或る閾値Ｂ1 よりも大きいときにはＢ値Ｂに係わり
なく広がり角度θは燃料噴射孔１１の広がり角度θ0 に
等しい略一定の値となる。また非旋回燃料噴射モードに
おいてはＢ値Ｂが上記閾値Ｂ1 よりも大きい或る閾値
（正の値）Ｂ2 よりも小さいときにはＢ値Ｂが小さいほ
ど広がり角度θが小さい。一方、非旋回燃料噴射モード
においてＢ値Ｂが或る閾値Ｂ2 よりも大きいときにはＢ
値Ｂに関わりなく広がり角度θは燃料噴射孔１１の広が
り角度θ0に等しい略一定の値となる。
Ｃとの関係は図１３に示したようになる。すなわち旋回
燃料噴射モードにおいてはＢ値Ｂが或る閾値（負の値）
Ｂ1よりも小さいときにはＢ値Ｂが小さいほど広がり角
度θが小さい。一方、旋回燃料噴射モードにおいてＢ値
Ｂが或る閾値Ｂ1 よりも大きいときにはＢ値Ｂに係わり
なく広がり角度θは燃料噴射孔１１の広がり角度θ0 に
等しい略一定の値となる。また非旋回燃料噴射モードに
おいてはＢ値Ｂが上記閾値Ｂ1 よりも大きい或る閾値
（正の値）Ｂ2 よりも小さいときにはＢ値Ｂが小さいほ
ど広がり角度θが小さい。一方、非旋回燃料噴射モード
においてＢ値Ｂが或る閾値Ｂ2 よりも大きいときにはＢ
値Ｂに関わりなく広がり角度θは燃料噴射孔１１の広が
り角度θ0に等しい略一定の値となる。
【００２２】またＢ値Ｂが上記閾値Ｂ2 以下であるとき
にはＢ値Ｂに係わりなく外側燃料濃度Ｃは或る低い略一
定の値Ｃ0 をとる。このとき特に燃料噴射流はその中央
領域においてその外側領域におけるよりも燃料濃度が高
い。一方、Ｂ値Ｂが上記閾値Ｂ2 以上であるときにはＢ
値Ｂが大きくなるほど外側燃料濃度Ｃは高くなる。すな
わち燃料噴射流はその外側領域においてその中央領域に
おけるよりも燃料濃度が高くなる。
にはＢ値Ｂに係わりなく外側燃料濃度Ｃは或る低い略一
定の値Ｃ0 をとる。このとき特に燃料噴射流はその中央
領域においてその外側領域におけるよりも燃料濃度が高
い。一方、Ｂ値Ｂが上記閾値Ｂ2 以上であるときにはＢ
値Ｂが大きくなるほど外側燃料濃度Ｃは高くなる。すな
わち燃料噴射流はその外側領域においてその中央領域に
おけるよりも燃料濃度が高くなる。
【００２３】こうした関係を考慮してＢ値Ｂを決定すれ
ば内燃機関にとって最適な燃焼形態を得ることができ
る。なお図１４に示したように上述した実施例とは異な
る構成を採用することもできる。図１４に示した実施例
においては制御弁１６はその下方位置において制御リン
グ１５’の全ての燃料噴射通路１７を閉じることができ
る。またニードル弁１０’にはその外壁面に螺旋状に延
びる溝（以下、螺旋溝）２０が形成される。制御弁１６
が下方位置に位置決めされた状態でニードル弁１０’が
上方位置に位置決めされると燃料は螺旋溝２０を介して
のみ燃料噴射孔１１に流入する。燃料は螺旋溝２０を通
ることにより旋回成分を付与される。すなわち本実施例
においては制御弁１６を下方位置に位置決めした状態に
てニードル弁１０’を上方位置に位置決めすれば旋回燃
料噴射モードにて燃料を噴射することができる。一方、
制御弁１６が上方位置に位置決めされた状態でニードル
弁１０’が上方位置に位置決めされると燃料は螺旋溝２
０のみならず制御リング１５’の燃料供給通路１７を介
して燃料噴射孔１１に流入する。したがって本実施例に
おいては制御弁１６を上方位置に位置決めした状態にて
ニードル弁１０’を上方位置に位置決めすれば非旋回燃
料噴射モードにて燃料を噴射することができる。
ば内燃機関にとって最適な燃焼形態を得ることができ
る。なお図１４に示したように上述した実施例とは異な
る構成を採用することもできる。図１４に示した実施例
においては制御弁１６はその下方位置において制御リン
グ１５’の全ての燃料噴射通路１７を閉じることができ
る。またニードル弁１０’にはその外壁面に螺旋状に延
びる溝（以下、螺旋溝）２０が形成される。制御弁１６
が下方位置に位置決めされた状態でニードル弁１０’が
上方位置に位置決めされると燃料は螺旋溝２０を介して
のみ燃料噴射孔１１に流入する。燃料は螺旋溝２０を通
ることにより旋回成分を付与される。すなわち本実施例
においては制御弁１６を下方位置に位置決めした状態に
てニードル弁１０’を上方位置に位置決めすれば旋回燃
料噴射モードにて燃料を噴射することができる。一方、
制御弁１６が上方位置に位置決めされた状態でニードル
弁１０’が上方位置に位置決めされると燃料は螺旋溝２
０のみならず制御リング１５’の燃料供給通路１７を介
して燃料噴射孔１１に流入する。したがって本実施例に
おいては制御弁１６を上方位置に位置決めした状態にて
ニードル弁１０’を上方位置に位置決めすれば非旋回燃
料噴射モードにて燃料を噴射することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、燃料に付与する旋回成
分の大きさを調節することができる。これにより旋回成
分を付与することにより所望の燃料噴射形状を得ること
ができないときに付与される旋回成分の大きさを調節
し、所望の燃料噴射形状を得ることができるようなる。
分の大きさを調節することができる。これにより旋回成
分を付与することにより所望の燃料噴射形状を得ること
ができないときに付与される旋回成分の大きさを調節
し、所望の燃料噴射形状を得ることができるようなる。
【図１】本発明の燃料噴射弁が取り付けられる内燃機関
の断面図である。
の断面図である。
【図２】燃焼モードを選択するためのマップを示した図
である。
である。
【図３】本発明の燃料噴射弁の縦断面図である。
【図４】図３の線IV-IV に沿った燃料噴射弁の底面図で
ある。
ある。
【図５】図３の線V-V に沿った燃料噴射弁の制御リング
の底面図である。
の底面図である。
【図６】燃料噴射弁の先端部の縦断面図である。
【図７】図５の線VII-VII に沿った燃料噴射弁の先端部
の縦断面図である。
の縦断面図である。
【図８】（ａ）は図６と同様の図であり、（ｂ）は図５
と同様の図であるがここではニードル弁が開弁せしめら
れ、制御弁が閉弁せしめられている。
と同様の図であるがここではニードル弁が開弁せしめら
れ、制御弁が閉弁せしめられている。
【図９】（ａ）は図６と同様の図であり、（ｂ）は図５
と同様の図であるがここではニードル弁が開弁せしめら
れ、制御弁も開弁せしめられている。
と同様の図であるがここではニードル弁が開弁せしめら
れ、制御弁も開弁せしめられている。
【図１０】付加旋回成分強度Ｓと燃料噴射角度θと燃料
濃度Ｃとの関係を示した図である。
濃度Ｃとの関係を示した図である。
【図１１】噴射燃料の移動を説明するための図である。
【図１２】Ｂ値を説明するための図である。
【図１３】Ｂ値Ｂと燃料噴射角度θと燃料濃度Ｃとの関
係を示した図である。
係を示した図である。
【図１４】本発明の別の実施例の燃料噴射弁の先端部の
縦断面図である。
縦断面図である。
１…燃料噴射弁 １０…ニードル弁 １１…燃料噴射孔 １５…制御リング １６…制御弁 １７ａ、１７ｂ…燃料供給通路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/04 Ｆ０２Ｍ 61/04 Ｈ Ｆターム(参考） 3G023 AA01 AB01 AC05 AD01 AD12 AG01 3G066 AA02 AA05 BA02 CC06U CC14 CC21 CC42 CC43 CC48 CC66 CC68U CE22 DC01 DC09
Claims (2)
- 【請求項１】 横断面形状を偏平形状とされた燃料噴射
孔と、該燃料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を付与す
るための旋回成分付与手段とを具備する燃料噴射弁にお
いて、上記旋回成分付与手段が燃料に付与する旋回成分
の大きさを調節することができるようにした燃料噴射
弁。 - 【請求項２】 燃焼室内における燃料の燃焼形態として
成層燃焼モードと均質燃焼モードとを選択することがで
きる筒内噴射式の火花点火機関用の燃料噴射弁であっ
て、横断面形状を偏平形状とされた燃料噴射孔と、該燃
料噴射孔に流入する燃料に旋回成分を付与するための旋
回成分付与手段とを具備する燃料噴射弁において、上記
旋回成分付与手段が燃料に付与する旋回成分の大きさを
調節することができるようにし、上記火花点火機関の燃
焼モードが成層燃焼モードとされたときに付与される旋
回成分を火花点火機関の燃焼モードが均質燃焼モードと
されたときに付与される旋回成分よりも小さくするよう
にした燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000192705A JP2002004982A (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 燃料噴射弁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000192705A JP2002004982A (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 燃料噴射弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002004982A true JP2002004982A (ja) | 2002-01-09 |
Family
ID=18691801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000192705A Pending JP2002004982A (ja) | 2000-06-22 | 2000-06-22 | 燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002004982A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150270A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Hitachi Ltd | 燃料噴射装置及びこれを備えた内燃機関 |
| JP2018193924A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 還元剤噴射弁 |
| JP2019007375A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 尿素水噴射装置 |
-
2000
- 2000-06-22 JP JP2000192705A patent/JP2002004982A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009150270A (ja) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Hitachi Ltd | 燃料噴射装置及びこれを備えた内燃機関 |
| JP2018193924A (ja) * | 2017-05-17 | 2018-12-06 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 還元剤噴射弁 |
| JP2019007375A (ja) * | 2017-06-21 | 2019-01-17 | 株式会社Ｓｏｋｅｎ | 尿素水噴射装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040412 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040420 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040831 |