JP2002332934A - Fuel injection valve - Google Patents

Fuel injection valve

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JP2002332934A
JP2002332934A JP2001140460A JP2001140460A JP2002332934A JP 2002332934 A JP2002332934 A JP 2002332934A JP 2001140460 A JP2001140460 A JP 2001140460A JP 2001140460 A JP2001140460 A JP 2001140460A JP 2002332934 A JP2002332934 A JP 2002332934A
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JP
Japan
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fuel injection
fuel
injection passage
passage
valve
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Application number
JP2001140460A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Nagae
正浩 長江
Akira Hasegawa
亮 長谷川
Hisashi Oki
久 大木
Hiromichi Yanagihara
弘道 柳原
Taiichi Mori
泰一 森
Hide Itabashi
秀 板橋
Masanao Koie
正直 鯉江
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Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Industries Corp
Toyota Motor Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve which starts an engine early at a low load of the engine and realizes high output at a high load of the engine. SOLUTION: In a fuel injection valve of an internal combustion engine provided with a valve body in which a fuel injection passage group constituted by a first fuel injection passage and a second fuel injection passage is arranged, a valve element slidably arranged in the valve body and a fuel passage formed between the valve body and the valve element, a fuel is respectively injected from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage at a low load of the engine, while the fuel is merged and injected from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage at a high load of the engine.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の燃料噴射
弁に関する。
The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】直接噴射式の内燃機関の運転では、機関
低負荷時においては、機関を早期に始動するために噴射
後に早く燃料を燃焼させるように燃料を微粒化して噴射
することが必要であり、また、機関高負荷時において
は、高出力を実現するために、燃焼室内の比較的多くの
空気を利用して多量の燃料を燃焼させるように燃料に強
い貫徹力を持たせて燃料を噴射することが望ましいとさ
れている。
2. Description of the Related Art In the operation of a direct injection type internal combustion engine, when the engine is under a low load, it is necessary to atomize the fuel so as to burn the fuel early after the injection in order to start the engine early. Also, when the engine is under a high load, in order to achieve high output, a relatively large amount of air in the combustion chamber is used to burn a large amount of fuel, and the fuel is given a strong penetration force so that the fuel is discharged. It is desirable to inject.

【0003】このような要求を満たすため、例えば特開
平7−167016号公報には多数の微小噴孔を備えた
燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁を用いた
内燃機関の運転では、噴孔の寸法が小さいため機関低負
荷時には燃料を微粒状に噴射することができ、また、機
関高負荷時には燃料に強い貫徹力を持たせるように燃料
を高圧で噴射している。
[0003] In order to satisfy such demands, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-167016 discloses a fuel injection valve having a large number of fine injection holes. In the operation of an internal combustion engine using this fuel injection valve, the size of the injection hole is small, so that the fuel can be finely injected at a low engine load, and the fuel has a strong penetration force at a high engine load. The fuel is injected at high pressure.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが噴射される燃
料の粒径が小さいほど貫徹力が小さいため、燃料を高圧
で噴射しても燃料の貫徹力を向上させるには限界があ
り、機関高負荷時に出力を十分に高めることができない
という問題があった。
However, the smaller the particle size of the injected fuel is, the smaller the penetration force is. Therefore, even if the fuel is injected at a high pressure, there is a limit in improving the penetration force of the fuel. There has been a problem that the output cannot sometimes be sufficiently increased.

【0005】それゆえ、本発明の目的は、機関低負荷時
において機関を早期に始動しかつ機関高負荷時において
高出力を実現する燃料噴射弁を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a fuel injection valve which starts the engine early when the engine is under a low load and realizes a high output when the engine is under a high load.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明による請求項1に
記載の燃料噴射弁は、第一燃料噴射通路と第二燃料噴射
通路とで構成される燃料噴射通路群が配置されている弁
本体と、弁本体内に摺動可能に配置された弁体と、弁本
体と弁体との間に形成された燃料通路とを備えた内燃機
関の燃料噴射弁において、機関低負荷時に第一燃料噴射
通路と第二燃料噴射通路から燃料を互いに独立に噴射
し、機関高負荷時に第一燃料噴射通路と第二燃料噴射通
路から燃料を合流させるように噴射することを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve in which a fuel injection passage group including a first fuel injection passage and a second fuel injection passage is disposed. And a valve body slidably disposed in the valve body, and a fuel injection valve for an internal combustion engine including a fuel passage formed between the valve body and the valve body. The fuel is injected from the injection passage and the second fuel injection passage independently of each other, and the fuel is injected from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage so as to be merged at a high engine load.

【0007】また、本発明による請求項2に記載の燃料
噴射弁は、請求項1に記載の燃料噴射弁において、第二
燃料噴射通路は、第一燃料噴射通路よりも燃料通路の下
流側に配置され、かつ機関高負荷時に第二燃料噴射通路
の入口近傍の第一燃料噴射通路側においてキャビテーシ
ョンが発生するように構成されていることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve according to the first aspect, wherein the second fuel injection passage is located downstream of the first fuel injection passage with respect to the fuel passage. The second fuel injection passage is arranged and cavitation is generated on the side of the first fuel injection passage near the entrance of the second fuel injection passage when the engine is heavily loaded.

【0008】また、本発明による請求項3に記載の燃料
噴射弁は、請求項2に記載の燃料噴射弁において、第一
燃料噴射通路は、第一燃料噴射通路の入口から出口に向
けて狭くなるテーパ状であり、第二燃料噴射通路は、第
二燃料噴射通路の入口から出口に向けて広くなるテーパ
状であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve according to the second aspect, wherein the first fuel injection passage narrows from an inlet to an outlet of the first fuel injection passage. And the second fuel injection passage has a tapered shape that widens from the inlet to the outlet of the second fuel injection passage.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の第一実施例につい
て添付図面を参照して説明する。図1は本発明の燃料噴
射弁を備えた内燃機関の気筒内の概略縦断面図であり、
1は気筒上部から直接的に燃料を噴射するための燃料噴
射弁、2はピストン、3はピストン2の上面に形成され
た凹状の燃焼室をそれぞれ示している。燃料噴射弁1は
燃焼室3のほぼ中心上部に略垂直に配置されている。燃
料噴射弁1は主に弁体5と弁本体4で構成されている。
また、燃料噴射弁1は、弁体5が燃料噴射弁1の軸線方
向にリフトされる時に燃料を噴射する内開弁である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a cylinder of an internal combustion engine provided with a fuel injection valve of the present invention,
Reference numeral 1 denotes a fuel injection valve for directly injecting fuel from the upper part of the cylinder, reference numeral 2 denotes a piston, and reference numeral 3 denotes a concave combustion chamber formed on the upper surface of the piston 2, respectively. The fuel injection valve 1 is disposed substantially vertically above the center of the combustion chamber 3. The fuel injection valve 1 mainly includes a valve body 5 and a valve body 4.
The fuel injection valve 1 is an internal valve that injects fuel when the valve body 5 is lifted in the axial direction of the fuel injection valve 1.

【0010】最初に燃料噴射弁1について説明する。図
2は本発明の燃料噴射弁の部分断面図である。4は略円
錐状の内面を有する弁本体、5は略円錐状の外面を有す
る弁体、6は弁本体4に設けられた小さな断面を有する
第一燃料噴射通路、7は第一燃料噴射通路6よりも燃料
通路8の下流側に設けられた小さな断面を有する第二燃
料噴射通路、8は弁本体4の略円錐状内面と弁体5の略
円錐状外面の間に形成された燃料通路、9は第一燃料噴
射通路6よりも上流の弁本体4に設けられた弁体5が着
座するシート部をそれぞれ示している。燃料噴射弁1に
は、第一燃料噴射通路6と第二燃料噴射通路7で構成さ
れる複数の燃料噴射通路群が弁1の周方向に略等間隔に
配置されている。燃料噴射弁1の弁体5は、弁体5が弁
本体4のシート部9に着座して蓄圧室(図示せず)と燃
料通路8を遮断することにより燃料を噴射しない閉弁位
置と、弁体5が弁本体4のシート部9から離間して蓄圧
室と燃料通路8を連通させて第一燃料噴射通路6又は第
二燃料噴射通路7から燃料を噴射する開弁位置との間で
燃料噴射弁1の長手軸線方向上下に弁本体4に関して摺
動可能であり、この弁体5の移動を制御することにより
燃料の噴射が制御される。
First, the fuel injection valve 1 will be described. FIG. 2 is a partial sectional view of the fuel injection valve of the present invention. 4 is a valve body having a substantially conical inner surface, 5 is a valve body having a substantially conical outer surface, 6 is a first fuel injection passage having a small cross section provided in the valve body 4, and 7 is a first fuel injection passage. A second fuel injection passage having a small cross section provided downstream of the fuel passage 8 than the fuel passage 6, a fuel passage 8 formed between a substantially conical inner surface of the valve body 4 and a substantially conical outer surface of the valve body 5. Reference numerals 9 denote seat portions on which the valve body 5 provided on the valve body 4 upstream of the first fuel injection passage 6 sits. In the fuel injection valve 1, a plurality of fuel injection passage groups including a first fuel injection passage 6 and a second fuel injection passage 7 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the valve 1. The valve body 5 of the fuel injection valve 1 has a valve closing position in which the valve body 5 is seated on the seat portion 9 of the valve body 4 and shuts off a pressure accumulating chamber (not shown) and the fuel passage 8 so that fuel is not injected. The valve element 5 is separated from the seat portion 9 of the valve body 4 to connect the accumulator with the fuel passage 8 to inject fuel from the first fuel injection passage 6 or the second fuel injection passage 7 to a valve-open position. The fuel injection valve 1 is slidable up and down in the longitudinal axis direction with respect to the valve body 4. By controlling the movement of the valve body 5, fuel injection is controlled.

【0011】ところで、内燃機関の運転は、機関低負荷
時には早期に始動し、機関高負荷時には高出力を実現す
ることが要求されている。すなわち、燃料噴射弁から機
関低負荷時には微粒状の燃料を噴射し、機関高負荷時に
は燃焼室内の多くの空気を利用して多量の燃料を燃焼さ
せるために燃料を強く噴射することが好ましい。そのた
め、従来の燃料噴射弁には、互いに適当に離間した断面
の小さな燃料噴射通路が形成されている。このような燃
料噴射弁で噴射することにより、機関低負荷時には微粒
状の燃料噴霧を別の燃料噴霧と適当に離間して分布させ
ることができ、燃料を早期に噴射することができる。と
ころが、機関高負荷時には、燃料を高圧で噴射しても微
粒状の燃料は貫徹力が小さいため、燃料を十分遠くに噴
射することができないという問題があった。このような
問題を解決するために、本発明では、以下に説明する方
法によって、機関高負荷時において第一燃料噴射通路6
と第二燃料噴射通路7から燃料噴霧を合流させて遠くに
噴射している。
Incidentally, it is required that the operation of the internal combustion engine be started early when the engine is under a low load, and to realize a high output when the engine is under a high load. That is, it is preferable to inject fine-grained fuel from the fuel injection valve when the engine is under a low load, and to strongly inject the fuel when the engine is under a high load in order to burn a large amount of fuel by using a lot of air in the combustion chamber. For this reason, the conventional fuel injection valve is formed with a small fuel injection passage having a cross section appropriately separated from each other. By injecting the fuel with such a fuel injection valve, at the time of low engine load, fine fuel spray can be appropriately separated from other fuel spray and distributed, and fuel can be injected early. However, when the engine is under a high load, there is a problem that even if the fuel is injected at a high pressure, the fuel cannot be injected sufficiently far because the fine-grained fuel has a small penetration force. In order to solve such a problem, according to the present invention, the first fuel injection passage 6 at the time of high engine load is provided by the method described below.
And the fuel spray is merged from the second fuel injection passage 7 and injected far away.

【0012】次に第一燃料噴射通路6について説明す
る。図2は、機関低負荷時の本発明の第一実施例の燃料
噴射弁の部分断面図であり、図3は、機関高負荷時の本
発明の第一実施例の燃料噴射弁の部分断面図である。図
2及び3に示すように、弁本体4には、燃料通路8に関
して傾斜してほぼ円筒状の第一燃料噴射通路6が延びて
いる。第一燃料噴射通路6の入口6aの角部には例えば
約0.1mmの曲率半径の丸みが付けられており、燃料
通路8から第一燃料噴射通路6に流入する燃料はこの入
口6aに沿って滑らかに流入するので、燃料の流速に関
わらず、燃料の流れは、第一燃料噴射通路6の軸線方向
に整えられ、燃料が出口6bからほぼ第一燃料噴射通路
6の軸線方向に噴射される。
Next, the first fuel injection passage 6 will be described. FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention when the engine is under a low load. FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention when the engine is under a high load. FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, a substantially cylindrical first fuel injection passage 6 extends at an angle with respect to the fuel passage 8 in the valve body 4. The corner of the inlet 6a of the first fuel injection passage 6 is rounded, for example, with a radius of curvature of about 0.1 mm, and fuel flowing from the fuel passage 8 into the first fuel injection passage 6 flows along the inlet 6a. Irrespective of the flow velocity of the fuel, the flow of the fuel is adjusted in the axial direction of the first fuel injection passage 6, and the fuel is injected from the outlet 6b substantially in the axial direction of the first fuel injection passage 6. You.

【0013】次に第二燃料噴射通路7について説明す
る。図2及び図3に示すように、弁本体4には、第一燃
料噴射通路6の下流側にはほぼ円筒状の第二燃料噴射通
路7が、第一燃料噴射通路6とほぼ平行に燃料通路8に
関して傾斜して延びている。この第二燃料噴射通路7の
入口7aの角部にはほとんど丸みが付けられておらず、
入口7aでは燃料の流路が急激に変化している。そのた
め、入口7aを通る燃料は、燃料の流速が低い機関低負
荷時には、比較的に滑らかに流入するが、燃料の流速が
高い機関高負荷時には、燃料通路8方向の速度成分を持
った燃料流れは、第二燃料噴射通路7の入口7a近傍で
は剥離する、すなわち第一燃料噴射通路6に近い領域に
おいて気体からなるキャビテーションが発生して第一燃
料噴射通路6から遠い領域のみから流入する。第二燃料
噴射通路7に流入した燃料は、第一燃料噴射通路6側に
分布領域を広げながら進行する、すなわち、燃料は第一
燃料噴射通路6に向けて進行する。したがって、機関高
負荷時には、第二燃料噴射通路7から噴射された噴霧
は、第一燃料噴射通路6からほぼ同時に噴射された噴霧
に合流し、単独で噴射された噴霧の貫徹力よりも大きな
貫徹力を有する噴霧を形成することとなる。このよう
に、第一燃料噴射通路6から噴射する噴霧に近接しすぎ
ないことが望まれる機関低負荷時にはほぼ第二燃料噴射
通路7の軸線方向に燃料を第二燃料噴射通路7から噴射
し、第一燃料噴射通路6から噴射する噴霧と合流させる
ことが望まれる機関高負荷時には第一燃料噴射通路6に
向う速度成分を持たせて燃料を第二燃料噴射通路7から
噴射することができる。
Next, the second fuel injection passage 7 will be described. As shown in FIGS. 2 and 3, a substantially cylindrical second fuel injection passage 7 is provided downstream of the first fuel injection passage 6 in the valve body 4, and the fuel is substantially parallel to the first fuel injection passage 6. It extends obliquely with respect to the passage 8. The corner of the inlet 7a of the second fuel injection passage 7 is hardly rounded,
At the inlet 7a, the fuel flow path changes rapidly. Therefore, the fuel passing through the inlet 7a flows in relatively smoothly when the engine flow is low and the fuel flow rate is low, but when the engine flow is high and the fuel flow rate is high, the fuel flow having the velocity component in the direction of the fuel passage 8 is provided. Is separated near the inlet 7a of the second fuel injection passage 7, that is, cavitation of gas occurs in a region near the first fuel injection passage 6 and flows only from a region far from the first fuel injection passage 6. The fuel that has flowed into the second fuel injection passage 7 advances while widening its distribution area toward the first fuel injection passage 6, that is, the fuel advances toward the first fuel injection passage 6. Therefore, at the time of high engine load, the spray injected from the second fuel injection passage 7 merges with the spray injected substantially simultaneously from the first fuel injection passage 6, and the penetration is larger than the penetration force of the spray injected alone. A powerful spray is formed. As described above, when the engine is at a low load where it is desired not to be too close to the spray injected from the first fuel injection passage 6, the fuel is injected from the second fuel injection passage 7 substantially in the axial direction of the second fuel injection passage 7, At a high engine load where it is desired to merge with the spray injected from the first fuel injection passage 6, the fuel can be injected from the second fuel injection passage 7 with a velocity component directed toward the first fuel injection passage 6.

【0014】以上に説明した第一燃料噴射通路6と第二
燃料噴射通路7の間の距離、各燃料噴射通路6,7の断
面寸法、通路6,7の長さ及び向きは、機関低負荷時に
第一燃料噴射通路6と第二燃料噴射通路7から噴射され
た噴霧が近接しすぎず、かつ機関高負荷時に第二燃料噴
射通路7から噴射される噴霧が第一燃料噴射通路6と合
流することが可能であるという条件を満たすように定め
られる。
The distance between the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7, the cross-sectional dimensions of each fuel injection passage 6, 7 and the length and direction of the passages 6, 7 described above are determined by the low engine load. At this time, the sprays injected from the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7 are not too close to each other, and the spray injected from the second fuel injection passage 7 at the time of high engine load merges with the first fuel injection passage 6 It is determined to satisfy the condition that it is possible to

【0015】次に機関低負荷時の本発明の燃料噴射弁の
作用について説明する。機関低負荷時には、図2に示す
ように、比較的に少量の燃料を燃焼させるために蓄圧室
で比較的に小さな圧力で保持されていた燃料は、比較的
に小さな流速で燃料通路8に沿って流れる(F1で示さ
れる)。第一燃料噴射通路6の入口6a近傍を通る燃料
は、入口6aの角部にガイドされて滑らかに第一燃料噴
射通路6に流入し(F2)、第一燃料噴射通路6内を進
行する燃料の流れは第一燃料噴射通路6の軸線方向に整
えられ(F3)、出口6bから第一燃料噴射通路6の軸
線方向に噴射される。一方、第一燃料噴射通路6に入ら
ない燃料は、燃料通路8に沿ってさらに下流に流れ(F
4)、入口7aから第二燃料噴射通路7に流入する(F
5)。第二燃料噴射通路7を進行する燃料の流れは第二
燃料噴射通路7の軸線方向に整えられ(F6)、出口7
bから第二燃料噴射通路7の軸線方向に噴射される。す
なわち、第一燃料噴射通路6、第二燃料噴射通路7それ
ぞれから噴射される燃料は各燃料噴射通路6,7の軸線
方向に進行し、他の燃料噴射通路から噴射された燃料噴
霧に対して適度に離間させることができる。こうして、
機関低負荷時には微粒状の燃料を早期に燃焼させること
ができ、機関の早期始動性を実現することができる。
Next, the operation of the fuel injection valve of the present invention when the engine load is low will be described. At the time of low engine load, as shown in FIG. 2, the fuel that has been held at a relatively small pressure in the accumulator to burn a relatively small amount of fuel flows along the fuel passage 8 at a relatively small flow velocity. (Shown by F1). The fuel passing through the vicinity of the inlet 6a of the first fuel injection passage 6 is guided by the corner of the inlet 6a, smoothly flows into the first fuel injection passage 6 (F2), and proceeds in the first fuel injection passage 6. Is adjusted in the axial direction of the first fuel injection passage 6 (F3), and is injected from the outlet 6b in the axial direction of the first fuel injection passage 6. On the other hand, the fuel that does not enter the first fuel injection passage 6 flows further downstream along the fuel passage 8 (F
4), flows into the second fuel injection passage 7 from the inlet 7a (F
5). The flow of the fuel traveling through the second fuel injection passage 7 is adjusted in the axial direction of the second fuel injection passage 7 (F6), and the outlet 7
b, the fuel is injected in the axial direction of the second fuel injection passage 7. That is, the fuel injected from each of the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7 advances in the axial direction of each of the fuel injection passages 6 and 7, and the fuel spray injected from the other fuel injection passages It can be separated appropriately. Thus,
At the time of low engine load, fine-granular fuel can be burned at an early stage, and early startability of the engine can be realized.

【0016】次に機関高負荷時の本発明の燃料噴射弁の
作用について説明する。機関高負荷時には、図3に示す
ように、比較的に多量の燃料を燃焼させるために蓄圧室
で比較的に大きな圧力で保持されていた燃料は、燃料通
路8に沿って比較的に大きな流速で流れる(F1´で示
される)。第一燃料噴射通路6の入口6a近傍を通る燃
料は、入口6aの角部にガイドされて滑らかに第一燃料
噴射通路6に流入し(F2´)、第一燃料噴射通路6内
を進行する燃料の流れは第一燃料噴射通路6の軸線方向
に整えられ(F3´)、出口6bから第一燃料噴射通路
6の軸線方向に比較的に大きな流速で噴射される。一
方、第一燃料噴射通路6に入らない燃料は、燃料通路8
に沿って流れ(F4´)、第二燃料噴射通路7の入口7
aに流入する(F5´)。流速が比較的に大きな燃料流
れは、急激に変化している入口7a近傍で剥離する。す
なわち、第二燃料噴射通路7の入口7a近傍の第一燃料
噴射通路6側でキャビテーション10が発生し、入口7
a近傍の第一燃料噴射通路6から遠い領域のみから流入
する燃料は、第一燃料噴射通路6側に分布領域を広げな
がら進行するため、第二燃料噴射通路6の出口7bから
は第一燃料噴射通路6に向けて比較的に大きな流速で噴
射される(F6´)。
Next, the operation of the fuel injection valve of the present invention at the time of high engine load will be described. At the time of high engine load, as shown in FIG. 3, the fuel which has been held at a relatively high pressure in the accumulator to burn a relatively large amount of fuel flows along the fuel passage 8 at a relatively high flow rate. (Indicated by F1 ′). The fuel that passes through the vicinity of the inlet 6a of the first fuel injection passage 6 smoothly flows into the first fuel injection passage 6 guided by the corner of the inlet 6a (F2 '), and proceeds in the first fuel injection passage 6. The flow of the fuel is adjusted in the axial direction of the first fuel injection passage 6 (F3 '), and the fuel is injected from the outlet 6b at a relatively large flow velocity in the axial direction of the first fuel injection passage 6. On the other hand, the fuel that does not enter the first fuel injection passage 6 is
(F4 '), the inlet 7 of the second fuel injection passage 7
a (F5 '). The fuel flow having a relatively high flow velocity separates near the rapidly changing inlet 7a. That is, cavitation 10 occurs on the first fuel injection passage 6 side near the inlet 7a of the second fuel injection passage 7, and
The fuel that flows in only from the region near the first fuel injection passage 6 near the “a” travels while expanding the distribution region toward the first fuel injection passage 6, so that the first fuel flows from the outlet 7 b of the second fuel injection passage 6. Injection is performed at a relatively high flow velocity toward the injection passage 6 (F6 ').

【0017】このように第二燃料噴射通路7から噴射さ
れた噴霧は、図3に示すように、第二燃料噴射通路7の
軸線方向に対して第一燃料噴射通路6側に傾斜した方向
に移動し、11で示される位置で第一燃料噴射通路6か
ら噴射された噴霧と合流する。このように二つの噴霧が
合流する時に二つの噴霧相互に吸引作用が作用するた
め、合流時に噴霧が拡散することなく二つの異なる噴霧
の流れ方向が一つの方向に整えられて一つの大きな噴霧
に成長する。この大きな噴霧は貫徹力が増大し、より遠
くに噴射されることとなる。このように燃料を噴射する
ことにより、燃焼室内の比較的に多くの空気を利用して
多量の燃料を燃焼させることができるため、機関高負荷
時に高出力を実現することができる。以上のように、本
発明の燃料噴射弁を用いて機関低負荷時の早期始動性と
機関高負荷時の高出力を実現することができる。
As shown in FIG. 3, the spray injected from the second fuel injection passage 7 in the direction inclined toward the first fuel injection passage 6 with respect to the axial direction of the second fuel injection passage 7 as shown in FIG. It moves and merges with the spray injected from the first fuel injection passage 6 at the position indicated by 11. In this way, when the two sprays merge, the suction action acts on the two sprays, so that the sprays are not diffused at the time of merger, but the flow directions of the two different sprays are adjusted in one direction to form one large spray. grow up. This large spray has an increased penetration force, and is sprayed farther. By injecting fuel in this manner, a large amount of fuel can be burned using a relatively large amount of air in the combustion chamber, so that a high output can be realized at a high engine load. As described above, using the fuel injection valve of the present invention, it is possible to realize early startability at a low engine load and high output at a high engine load.

【0018】次に第二実施例について説明する。図4は
機関低負荷時の本発明の第二実施例の燃料噴射弁の部分
断面図であり、図5は機関高負荷時の本発明の第二実施
例の燃料噴射弁の部分断面図である。第一燃料噴射通路
6は、図4に示すように、本実施例では入口6aから出
口6bに向けて狭くなるテーパ状である。このテーパ状
の傾斜は、例えば、第一燃料噴射通路6の長手軸線に関
して約3〜5°が好適である。このように燃料通路8か
ら第一燃料噴射通路6への流路の変化が緩やかとなって
いるので、燃料通路8から第一燃料噴射通路6に流入す
る時に燃料がさらに滑らかに流入することが可能となる
(F2´´;F2´´´)。それにより、第一燃料噴射
通路6内を流れる燃料の流れがより良好に整えられるた
め(F3´´;F3´´´)、燃料が大きな貫徹力を持
って噴射されることとなる。このように第一燃料噴射通
路6の燃料がより良好に整流されるので、機関低負荷時
には、燃料がさらに速く噴射されて燃料がさらに早く燃
焼することにより早期始動性が向上し、機関高負荷時に
は、燃料がより遠くに噴射されてより多くの空気を利用
して燃料を燃焼させることができ、出力をさらに高める
ことができる。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve of the second embodiment of the present invention at the time of low engine load, and FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve of the second embodiment of the present invention at the time of high engine load. is there. As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the first fuel injection passage 6 has a tapered shape narrowing from the inlet 6a toward the outlet 6b. The tapered inclination is preferably, for example, about 3 to 5 degrees with respect to the longitudinal axis of the first fuel injection passage 6. Since the change in the flow path from the fuel passage 8 to the first fuel injection passage 6 is gentle, the fuel can flow more smoothly when flowing from the fuel passage 8 into the first fuel injection passage 6. It becomes possible (F2 ";F2"). As a result, the flow of the fuel flowing in the first fuel injection passage 6 is more appropriately adjusted (F3 ''; F3 ''''), and the fuel is injected with a large penetration force. As described above, the fuel in the first fuel injection passage 6 is rectified more favorably, so that when the engine is under low load, the fuel is injected faster and the fuel burns more quickly, so that the early startability is improved and the engine high load is improved. At times, the fuel can be injected farther and utilize more air to burn the fuel, further increasing output.

【0019】また、第二燃料噴射通路7は、図4に示す
ように、本実施例では、入口7aから出口7bに向けて
広くなるテーパ状である。このテーパ状の傾斜は、例え
ば、第二燃料噴射通路7の長手軸線に関して約3〜5°
が好適である。このように、燃料通路8から第二燃料噴
射通路7の流路が急激に変化しており、燃料の流速が低
い機関低負荷時には、比較的に滑らかに流入し、ほぼ第
二燃料噴射通路7の軸線方向に燃料が噴射されるが(F
4´´〜F6´´)、燃料の流速が高い機関高負荷時に
第二燃料噴射通路7の入口7a近傍では、第一燃料噴射
通路6側に第一実施例よりも大きなキャビテーション1
2が発生する。そのため、第二燃料噴射通路7内を進行
する燃料は、第一燃料噴射通路6方向の大きな速度成分
を持って出口7bから噴射され、第二燃料噴射通路7が
第一燃料噴射通路6と第一実施例よりも弁本体4に近い
位置13で合流し、合流噴霧がより大きな貫徹力を持つ
(F4´´´〜F6´´´)。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the second fuel injection passage 7 has a tapered shape that widens from the inlet 7a to the outlet 7b. This tapered inclination is, for example, about 3 to 5 ° with respect to the longitudinal axis of the second fuel injection passage 7.
Is preferred. As described above, the flow path from the fuel passage 8 to the second fuel injection passage 7 changes abruptly, and when the flow rate of the fuel is low and the engine is under a low load, the fuel flows in relatively smoothly, and almost the second fuel injection passage 7 Is injected in the axial direction of (F)
4 ″ to F6 ″), when the fuel flow rate is high and the engine is under a high load, near the inlet 7a of the second fuel injection passage 7, the cavitation 1 larger than the first embodiment is provided on the first fuel injection passage 6 side.
2 occurs. Therefore, the fuel traveling in the second fuel injection passage 7 is injected from the outlet 7b with a large velocity component in the direction of the first fuel injection passage 6 so that the second fuel injection passage 7 It merges at a position 13 closer to the valve body 4 than in one embodiment, and the combined spray has a greater penetration force (F4 '''' to F6 '''').

【0020】次に本発明の第三実施例について説明す
る。前述の第一及び第二実施例では、機関低負荷時にお
いて、第一燃料噴射通路6と第二燃料噴射通路7の両方
から燃料を噴射しているが、本実施例では、機関低負荷
時には第一燃料噴射通路6のみから燃料を噴射するよう
に構成されている。図6は本発明の第三実施例の燃料噴
射弁を示す図である。図6に示すように、弁体5は、弁
体胴体部5aと、弁体胴体部5aの下側に形成された円
錐状の弁体傾斜部5bと、円柱状部分を有する弁体傾斜
部5bの下側に形成された弁体ガイド部5cとで主に構
成されている。また、弁本体4の内面には、弁体傾斜部
5bが着座するように弁体傾斜部5bの傾斜とほぼ同じ
傾斜で傾斜している弁本体傾斜部4aが形成され、弁本
体傾斜部4aの下側には、弁体ガイド部5cを収納する
ように、弁体ガイド部の円柱部の外径とほぼ同じ寸法の
内面を有する燃料溜め4bが形成されている。断面の小
さな第一燃料噴射通路6が弁本体傾斜部4aから弁本体
4外面まで延び、第一燃料噴射通路6と同一平面上に第
一燃料噴射通路6側に傾斜している第二燃料噴射通路7
が燃料溜め4bから弁本体4外面まで延びている。この
ような構成により、第一燃料噴射通路6と第二燃料噴射
通路7から同時に燃料が噴射された時には第一燃料噴射
通路6から噴射された噴霧と第二燃料噴射通路7から噴
射された噴霧が合流し、大きな噴霧を形成し、遠くに噴
射されることとなる。弁本体傾斜部4aには、弁体傾斜
部5bが着座するシート部が第一燃料噴射通路6の上側
に形成されている。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments described above, fuel is injected from both the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7 when the engine is under low load. It is configured to inject fuel only from the first fuel injection passage 6. FIG. 6 is a view showing a fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the valve element 5 includes a valve element body 5a, a conical valve element inclined part 5b formed below the valve element body 5a, and a valve element inclined part having a columnar part. It mainly comprises a valve body guide portion 5c formed on the lower side of 5b. On the inner surface of the valve body 4, there is formed a valve body inclined part 4a which is inclined at substantially the same inclination as that of the valve body inclined part 5b so that the valve body inclined part 5b is seated. On the lower side, a fuel reservoir 4b having an inner surface substantially the same size as the outer diameter of the cylindrical portion of the valve body guide is formed so as to house the valve body guide 5c. A first fuel injection passage 6 having a small cross section extends from the valve body inclined portion 4a to the outer surface of the valve body 4 and is inclined on the same plane as the first fuel injection passage 6 toward the first fuel injection passage 6 side. Passage 7
Extends from the fuel reservoir 4b to the outer surface of the valve body 4. With such a configuration, when fuel is simultaneously injected from the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7, the spray injected from the first fuel injection passage 6 and the spray injected from the second fuel injection passage 7 Are merged to form a large spray, which is ejected far away. A seat portion on which the valve body inclined portion 5b is seated is formed above the first fuel injection passage 6 in the valve body inclined portion 4a.

【0021】以上のような構成により、閉弁時には、弁
体5が弁本体4のシート部に着座し、第一燃料噴射通路
6及び第二燃料噴射通路7を燃料通路8から遮断してい
る。また、機関低負荷時には、弁体ガイド部5cが燃料
溜め4bの中で保持されている程度に弁体5がリフトさ
れ、第一燃料噴射通路6のみが燃料通路8と連通し、第
一燃料噴射通路6のみから微粒状の燃料が噴射される。
こうして、機関低負荷時には、微粒状の燃料を早期に燃
焼させることができ、機関の早期始動性を実現させるこ
とができる。また、機関高負荷時には、弁体ガイド部5
cが燃料溜め4bから離間する程度に弁体5がリフトさ
れ、第一燃料噴射通路6と第二燃料噴射通路7の両方か
ら燃料が比較的に高圧で噴射され、第一燃料噴射通路6
から噴射された噴霧と第二燃料噴射通路7から噴射され
た噴霧が合流し、大きな噴霧を形成し、遠くに噴射され
る。こうして、機関高負荷時には、燃焼室内の比較的に
多くの燃料を利用して多量の燃料を燃焼させることがで
き、高出力を実現することができる。
With the above configuration, when the valve is closed, the valve body 5 is seated on the seat portion of the valve body 4 to block the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7 from the fuel passage 8. . When the engine is under a low load, the valve body 5 is lifted to such an extent that the valve body guide portion 5c is held in the fuel reservoir 4b, and only the first fuel injection passage 6 communicates with the fuel passage 8 so that the first fuel Fine fuel is injected only from the injection passage 6.
Thus, when the engine is under a low load, the finely divided fuel can be burned at an early stage, and the engine can be started at an early stage. Also, at the time of high engine load, the valve body guide portion 5
The valve body 5 is lifted to such an extent that c is separated from the fuel reservoir 4b, and fuel is injected from both the first fuel injection passage 6 and the second fuel injection passage 7 at a relatively high pressure.
And the spray injected from the second fuel injection passage 7 are merged to form a large spray and to be injected far away. Thus, when the engine is under a high load, a relatively large amount of fuel can be burned by using a relatively large amount of fuel in the combustion chamber, and a high output can be realized.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明による内燃機関の燃料噴射弁は、
第一燃料噴射通路と第二燃料噴射通路とで構成される燃
料噴射通路群が配置されている弁本体と、弁本体内に摺
動可能に配置された弁体と、弁本体と弁体との間に形成
された燃料通路とを備えた内燃機関の燃料噴射弁におい
て、機関低負荷時に第一燃料噴射通路と第二燃料噴射通
路から燃料を互いに独立に噴射し、機関高負荷時に第一
燃料噴射通路と第二燃料噴射通路から燃料を合流させる
ように噴射する。それにより、機関低負荷時には、第一
燃料噴射通路と第二燃料噴射通路から微粒状の燃料を互
いに近接させずに噴射し、微粒状の燃料を比較的に広範
囲に分布させることにより、燃料を早期に燃焼させ、機
関を早期に始動することができ、機関高負荷時には、第
一燃料噴射通路から噴射された燃料と第二燃料噴射通路
から噴射された燃料が合流した噴霧は、大きな貫徹力を
持たせることにより、燃焼室内の多くの空気を利用して
燃焼させる、すなわち高出力を実現することができる。
The fuel injection valve of the internal combustion engine according to the present invention
A valve body in which a fuel injection passage group composed of a first fuel injection passage and a second fuel injection passage is arranged, a valve body slidably arranged in the valve body, a valve body and a valve body; A fuel passage formed between the first fuel injection passage and the second fuel injection passage when the engine is under a low load; Fuel is injected from the fuel injection passage and the second fuel injection passage so as to merge. Thereby, at the time of low engine load, fine fuel is injected from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage without approaching each other, and the fine fuel is distributed over a relatively wide range, so that the fuel is distributed. The fuel injected from the first fuel injection passage and the fuel injected from the second fuel injection passage are joined together at a high engine load. , Combustion using a large amount of air in the combustion chamber, that is, high output can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の燃料噴射弁を備えた内燃機関の気筒内
の概略縦断面図である。
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of the inside of a cylinder of an internal combustion engine provided with a fuel injection valve of the present invention.

【図2】機関低負荷時の本発明の第一実施例の燃料噴射
弁の部分断面図である。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve of the first embodiment of the present invention when the engine is under a low load.

【図3】機関高負荷時の本発明の第一実施例の燃料噴射
弁の部分断面図である。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention when the engine is under a high load.

【図4】機関低負荷時の本発明の第二実施例の燃料噴射
弁の部分断面図である。
FIG. 4 is a partial sectional view of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention when the engine is under a low load.

【図5】機関高負荷時の本発明の第二実施例の燃料噴射
弁の部分断面図である。
FIG. 5 is a partial sectional view of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention when the engine is under a high load.

【図6】本発明の第三実施例の燃料噴射弁の概略縦断面
図である。
FIG. 6 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料噴射弁 4…弁本体 5…弁体 6…第一燃料噴射通路 7…第二燃料噴射通路 8…燃料通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve 4 ... Valve body 5 ... Valve body 6 ... First fuel injection passage 7 ... Second fuel injection passage 8 ... Fuel passage

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 亮 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 大木 久 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 柳原 弘道 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 森 泰一 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 板橋 秀 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 鯉江 正直 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AD12 BA04 BA14 BA16 CC06T CC14 CC21 CC26 CC48 CE13 DB08 DB09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Ryo Hasegawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hisashi Oki 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation ( 72) Inventor Hiromichi Yanagihara 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Taiichi Mori 1 Toyota Town Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation (72) Inventor Hide Itabashi Aichi Toyota Motor Co., Ltd. 1 Toyota Town, Toyota Prefecture (72) Inventor Masanori Koie 2-1-1 Toyota-machi, Kariya City, Aichi Prefecture F-term in Toyota Industries Corporation 3G066 AA07 AB02 AD12 BA04 BA14 BA16 CC06T CC14 CC21 CC26 CC48 CE13 DB08 DB09

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第一燃料噴射通路と第二燃料噴射通路と
で構成される燃料噴射通路群が配置されている弁本体
と、前記弁本体内に摺動可能に配置された弁体と、前記
弁本体と前記弁体との間に形成された燃料通路とを備え
た内燃機関の燃料噴射弁において、 機関低負荷時に前記第一燃料噴射通路と前記第二燃料噴
射通路から燃料を互いに独立に噴射し、機関高負荷時に
前記第一燃料噴射通路と前記第二燃料噴射通路から燃料
を合流させるように噴射することを特徴とする燃料噴射
弁。
1. A valve body in which a fuel injection passage group composed of a first fuel injection passage and a second fuel injection passage is arranged; a valve body slidably arranged in the valve body; A fuel injection valve for an internal combustion engine having a fuel passage formed between the valve body and the valve body, wherein fuel is independent from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage at a low engine load. A fuel injection valve for injecting fuel from the first fuel injection passage and the second fuel injection passage at a high engine load.
【請求項2】 前記第二燃料噴射通路は、前記第一燃料
噴射通路よりも前記燃料通路の下流側に配置され、かつ
機関高負荷時に前記第二燃料噴射通路の入口近傍の前記
第一燃料噴射通路側においてキャビテーションが発生す
るように構成されていることを特徴とする請求項1に記
載の燃料噴射弁。
2. The second fuel injection passage is disposed downstream of the first fuel injection passage with respect to the first fuel injection passage, and the first fuel injection passage is located near an inlet of the second fuel injection passage when an engine is heavily loaded. The fuel injection valve according to claim 1, wherein cavitation is generated on an injection passage side.
【請求項3】 前記第一燃料噴射通路は、前記第一燃料
噴射通路の入口から出口に向けて狭くなるテーパ状であ
り、前記第二燃料噴射通路は、前記第二燃料噴射通路の
入口から出口に向けて広くなるテーパ状であることを特
徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。
3. The first fuel injection passage has a tapered shape narrowing from an inlet to the outlet of the first fuel injection passage, and the second fuel injection passage is formed from an inlet of the second fuel injection passage. 3. The fuel injection valve according to claim 2, wherein the fuel injection valve has a tapered shape that widens toward an outlet.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6851408B2 (en) * 2002-12-25 2005-02-08 Nissan Motor Co., Ltd. Direct fuel injection engine
JP2009062971A (en) * 2007-08-14 2009-03-26 Mazda Motor Corp Fuel injection device of diesel engine

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