JP2004324558A

JP2004324558A - Fuel injection valve for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004324558A
Application number: JP2003121444A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kubo; 賢明久保; Koji Hiratani; 康治平谷; Isamu Hotta; 勇堀田; Taisuke Shiraishi; 泰介白石
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-25
Filing date: 2003-04-25
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-25
Also published as: JP4085877B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To form a suitable air-fuel mixture in both stratified and homogeneous operations with a comparatively simple structure by using the Coanda effect. <P>SOLUTION: In a fuel injection valve 1, a guide face 8a having a larger angle than an angle made by the outer peripheral side of a grown spray with the axis of an injection hole 5 is provided on one part of a spray in the peripheral direction. This fuel injection valve 1 is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine to form an air-fuel mixture suitable for both stratified and homogenous operations by switching between a case wherein one part of the spray in the peripheral direction is sprayed along the guide face 8a by the Coanda effect, and a case wherein one part of the spray in the peripheral direction is not sprayed along the guide face 8a, according to operation conditions. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【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し、特に、直噴火花点火式内燃機関に好適な燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
噴孔出口近傍に面を有する構成の燃料噴射弁としては、例えば特許文献１に記載のものがある。このものは、弁本体の開口部を閉塞するように設けられるオリフィスプレートに、第１の噴孔及びこの第１の噴孔から更に先端側へと広がる第２の噴孔が形成されており、第１の噴孔出口部にその円周方向の全体にわたって末広がり状の面を有するような構成となっている。そして、これにより、噴霧燃料の微粒化を促進しつつ、オリフィスプレートの板厚を確保してその強度を高めるようにしている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６３２０５公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、点火栓の近傍に局所的に濃い混合気を形成する成層運転と、シリンダ内に均質な混合気を形成する均質運転と、を切り換える直噴火花点火式内燃機関においては、成層運転と均質運転との双方で最適な混合気を形成できるように噴霧角度や噴霧方向を変化させることが望ましい。
【０００５】
例えば、燃焼室内の雰囲気圧力が高い圧縮行程後半で燃料噴射を行う成層運転時に噴霧が確実に点火栓に至るような噴霧角度に設定すると、比較的燃焼室内の雰囲気圧力が低い吸気行程中に燃料噴射を行う均質運転時においては、噴霧角度が大きくなりすぎて噴霧が壁面に衝突してしまい混合気を十分に均質化できなくなる等の問題があるからである。
【０００６】
ここで、噴孔出口部近傍に面を設け、これによって噴霧方向を変更させることも考えられる。
しかし、上記従来の燃料噴射弁は、そもそも噴霧方向を変化させることを目的として面を設けたものではなく、また、噴孔出口部の円周方向のすべてに面を有しているため、噴霧を狙いの方向に制御することはできない。
【０００７】
本発明は、比較的簡単な構成で噴霧の方向を制御することができる燃料噴射弁、特に、直噴火花点火式内燃機関に好適な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁は、噴孔中心軸に対して、成長した噴霧の外周側がなす角度よりも大きな角度を有するガイド面を、噴霧の周方向の一部に設けて構成した。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁によれば、噴霧が成長してある程度大きな噴霧角度になると、噴霧はその周方向の一部がコアンダ効果によってガイド面に引き寄せられ、その部分の噴霧角度が成長した噴霧角度よりも大きくなる。これにより、噴霧を部分的にある方向へと導くことができると共に、この部分的な変化（噴霧角度の増加）によって噴霧に切れ目が生じるので、雰囲気圧力が高い状態でも噴霧のしぼみを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図１に本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を示す。図１（ａ）は縦断面図であり、図１（ｂ）は噴孔側から見た図（図１（ａ）のＡ視図）である。図に示すように、この燃料噴射弁１は、円筒状の弁本体２と、この弁本体２の中空部内で軸方向に移動可能に設けられる針弁３と、この針弁を移動させるアクチュエータ４と、を含んで構成される。
【００１１】
弁本体２の先端には、上記中空部と同軸の噴孔５が開口されており、この噴孔５の上流側の弁本体２内壁は、噴孔５を中心としたすり鉢状のシート部６を形成する。また、このシート部６の上流側には、燃料流に対して旋回力を与えるスワールチップ（旋回力付与部材）７が固定されている。
【００１２】
上記針弁３は、例えば、図示しないスプリングによって図で見て下方に常時付勢されており、その先端部がシート部６に着座することで噴孔５を閉塞する。そして、アクチュエータ４が針弁３をスプリングの付勢力に抗して図で見て上方に移動させることにより、その先端部がシート部６から離れて噴孔５を開放する。
【００１３】
また、弁本体２の先端には、噴孔５の出口の一部に対して傾斜面（ガイド面）８ａを形成するようにガイド部材８が固定されている。このガイド部材８によって形成されるガイド面８ａは、噴孔５の中心軸に対して、燃料の噴霧が十分に成長したときにその外周がなす角度よりも若干大きな角度となるように、すなわち、成長した噴霧の広がりよりも若干大きな広がりを持つように形成されている。
【００１４】
ここにおいて、燃料噴射を行う前は、針弁３がシート部６に着座しており（噴孔５が閉塞しており）、燃料供給通路９を介して燃料ポンプ（図示省略）等から供給された高圧燃料は、シート部６の上流にて保持されている。
【００１５】
針弁３が上昇すると、噴孔５が開放され、上記高圧燃料はシート部６を伝って噴孔５から噴射されはじめる。このとき、流れ場としてはスワールチップ７（のスワール溝）によって燃料（流）に旋回力が付与されるため、噴孔５出口において、噴射開始からの時間経過に伴って、徐々にその噴霧角度が大きくなる方向に噴霧が成長していく。
【００１６】
そして、その噴霧が成長して噴霧角度がある程度大きくなると、噴霧は、その周方向の一部がコアンダ効果によって上記ガイド面８ａに引き寄せられ、ガイド面９ａに沿って流れるようになる。この結果、部分的に噴霧の方向が変化すると共に、ガイド面９ａ（ガイド部材９）が存在する部分のみ噴霧角度が大きくなることになる。
【００１７】
図２、３は、上記燃料噴射弁１からの燃料噴射の様子をシミュレーションで計算した結果を示したものである。
図２（ａ）は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。噴射開始からの時間経過に伴って燃料の旋回流が発達し、この旋回流の発達により徐々にその噴霧角度が広がっていく。なお、図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面で噴霧を見た状態（噴霧断面）を示している。
【００１８】
図２（ｂ）は、噴霧角度が大きくなった（所定値以上となった）噴霧発達後の状態を示している。噴射開始からある時間が経過して噴霧角度が大きくなると（所定角度以上となると）、図で見て右側の噴霧、すなわち、ガイド部材８側の噴霧が、コアンダ効果によって突然右側壁面（ガイド面８ａ）に引き寄せられ、ガイド面８ａを沿って流れるようになる。この結果、周方向の一部分の噴霧角度が変化することになる（大きくなる）。
【００１９】
図３（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面で噴霧を見た状態（噴霧断面）を示しており、図３（ａ）と比べると、コアンダ効果によって噴霧の周方向の一部がガイド面８ａに沿って流れる状況では、噴霧の断面形状が変化しているだけではなく、噴霧に切れ目が生じていることが分かる。
【００２０】
そして、このように噴霧に切れ目が生じることによって、特に燃焼室内の雰囲気圧力（背圧）が高い状態において特徴がでる。すなわち、雰囲気圧力が高い状態においては、通常、噴霧がしぼむ傾向にあるが、上記のように切れ目が生じた噴霧では、その切れ目から噴霧の内部に空気が流入することになるため、噴霧がしぼむ現象、すなわち、噴霧角度が小さくなる現象が現れないのである。
【００２１】
このため、例えば、直噴火花点火式内燃機関のように、比較的雰囲気圧力が高い圧縮行程の後半に燃料を噴射する場合に適用したとしても、その噴霧が雰囲気圧力の影響を受けてしぼむことがないため、可燃混合気を安定して点火栓近傍に形成することができることになる。
【００２２】
本実施形態に係る燃料噴射弁１によると、噴孔５の中心軸とガイド面８ａとの角度は、噴孔５の中心軸と成長した噴霧の外周側との角度よりも大きな角度を有しているので、噴霧角度がある程度大きくなると、その周方向の一部がコアンダ効果によってガイド面８ａに引き寄せられ、部分的により大きな噴霧角度に変化させることができる。これにより、噴霧の方向を部分的に変化させることができると共に、噴霧に切れ目が生じて噴霧のしぼみを防止することができる。
【００２３】
なお、旋回力付与部材としてのスワールチップ７を備えているので、噴霧は噴射からの時間経過と共に徐々に成長して噴霧角度が大きくなっていく。このため、後述するように、噴射からの時間を適宜調整することで、必要な場合にのみ上記コアンダ効果を利用して噴霧の噴射方向を部分的に噴射させると共に、コアンダ効果を利用しないようにすることも可能である。
【００２４】
ここで、上記燃料噴射弁１を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合の効果について説明する。図４は、直噴火花点火式内燃機関のシステム構成図である。
この機関では、シリンダヘッド１１、シリンダブロック１２及びピストン１３によって形成される燃焼室１４上部に点火栓１５が配置されており、上記燃料噴射弁１は、その噴孔５が斜め下方を向くと共にガイド部材８（ガイド面８ａ）が点火栓１５に向かう方向に配置されるように、吸気ポート側のシリンダ壁（燃焼室横方向）に設けられている。
【００２５】
また、コントロールユニット（Ｃ／Ｕ）１６には、エアフロメータ１７、スロットル開度センサ１８、クランク角センサ１９等の各種センサからの検出信号が入力されており、運転条件に応じて、燃焼室１４内に均質な混合気を形成する均質運転を行うか、点火栓１５近傍に局所的に濃い混合気を形成する成層運転を行うか、を判別して燃料噴射弁１に駆動信号を出力する。なお、燃料噴射弁１とコントロールユニット１６とによって燃料噴射装置を構成することになる。
【００２６】
従来の燃料噴射弁を用いた場合、成層運転のように圧縮行程後半の雰囲気圧力が高い状態で燃料噴射を行うと、噴霧角度が小さくなってしまい（噴霧がしぼんでしまい）、点火栓１５に向かわなくなるおそれがある。一方、これを考慮して雰囲気圧力が高い状態であっても噴霧が点火栓１５に至るように噴霧角度を大きく設定すると、今度は、吸気行程中に燃料噴射を行う均質運転時において、噴霧角度が大きくなりすぎて噴霧が壁面に衝突してしまうことになる。
【００２７】
これに対して、上記燃料噴射弁１を用いて、図４に示すように、そのガイド面８ａが点火栓１５側に向かうように配置とすることにより、コアンダ効果によって噴霧の周方向の一部が点火栓１５側に向かうと共に、噴霧に生じた切れ目から内側に空気が流れ込んで噴霧がしぼむ（噴霧角度が小さくなる）ことを防止できるので、噴霧角度の設定を大きくすることなく、点火栓１５近傍に安定して混合気を形成できる。
【００２８】
次に本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁について説明する。
上記図４では燃料噴射弁を燃焼室横側に配置する構成となっているが、この第２実施形態に係る燃料噴射弁は、燃料噴射弁が燃焼室上部に配置される、いわゆる直上型の直噴火花点火式内燃機関に適用する場合に特に有効である。
【００２９】
図５（ａ）は本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁１０の縦断面図であり、図５（ｂ）は噴孔側から見た図（図５（ａ）のＢ視図）である。この実施形態に係る燃料噴射弁１０は、上記第１実施形態（図１）に対して、噴孔５の周方向にガイド面８ａ（ガイド部材８）を不連続に複数個設けた点が相違する。なお、その他の構成は第１実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００３０】
図６（ａ）は、上記燃料噴射弁１０からの噴霧が成長したときの状態（噴霧発達後の状態）を示しており、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ−Ｃ断面で燃料噴射弁１０側から噴霧を見た状態（噴霧断面）を示している。
【００３１】
本実施形態ではガイド面８ａを複数設けているところ、この複数のガイド面８ａに対応する部分の噴霧のみが、コアンダ効果によって当該ガイド面８ａに引き寄せられることになる（噴霧角度が大きくなる）。そして、この噴霧の断面を見ると、上記第１実施形態と同様に、噴霧に切れ目が生じているので（図６（ｂ）参照）、この燃料噴射弁１０によって、雰囲気圧力が高い状態で燃料噴射を行ったとしても噴霧がしぼむことを防止できることになる。
【００３２】
このように、この実施形態に係る燃料噴射弁１０によると、噴孔５の円周上に複数のガイド面８ａを適宜設けることによって、噴霧の任意の部分を広げることができると共に、これによってより多くに切れ目が生じるので、噴霧がしぼむようなことをより確実に防止することができる。
【００３３】
さらに、本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁について説明する。
図７（ａ）は本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁２０の縦断面図であり、図７（ｂ）は噴孔側から見た図（図７（ａ）のＣ視図）である。この燃料噴射弁２０は、いわゆるホールノズルから燃料が噴射されるタイプのものであり、上記第１、第２実施形態（図１、図５）に対して、噴孔５が１つではなく、微細な複数の噴孔５１が円状に配置されている点が相違する。なお、その他の構成は第１、２実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００３４】
この燃料噴射弁２０では、各噴孔５１のそれぞれにガイド面８ａを設けるのではなく、複数の微細な噴孔５１のうちのいずれかを対象とし、この対象とする噴孔５１ａからの噴霧に対してコアンダ効果を利用するようにしたものである。そして、ガイド面８ａは、図７（ｂ）に示すように、各噴孔５１の中心を通る線（円）の外側の位置で、対象とする噴孔５１ａに対して面を形成するように設けられている。
【００３５】
すなわち、この燃料噴射弁２０では、複数ある噴孔５１のうち対象とする噴孔５１ａからの噴霧が、コアンダ効果によりガイド面８ａに引き寄せられるか否かによって、噴霧全体の一部分の噴霧角度が変化することを特徴としている。なお、対象とする噴孔５１ａは１つに限るものではなく、複数個としてもよい。また、ガイド面８ａは、上記第１実施形態に係る燃料噴射弁１と同様に、対象とする噴孔５１ａから噴射される噴霧が十分に成長したときの噴霧角度よりも若干大きな角度を有して形成されている。
【００３６】
図８、９は、上記燃料噴射弁２０からの噴霧の状態を示すものである。
図８は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。この場合、まだコアンダ効果は現れず、噴霧はガイド面８ａに引き寄せられていない（ガイド面８ａに沿っていない）。従って、Ｄ−Ｄ断面で噴霧を燃料噴射弁２０側から見ると、対象とする噴孔５１ａからの噴霧も他の噴孔５１からのものと同様である（図８（ｂ）参照）。
【００３７】
図９は、噴霧角度が大きくなった噴霧発達後の状態を示している。この場合、噴孔５１ａからの噴霧は、コアンダ効果によってガイド面８ａに引き寄せられる（ガイド面８ａに沿うようになる）。従って、Ｅ−Ｅ断面で噴霧を燃料噴射弁２０側から見ると、噴孔５１ａからの噴霧方向が変化しており、また、噴霧全体として見れば、その周方向の一部分の噴霧角度が大きくなる（図９（ｂ）参照）。
【００３８】
この実施形態に係る燃料噴射弁２０によると、噴孔を複数個有する燃料噴射弁において、その複数の微細な噴孔５１のうちのいずれかに対して、各噴孔５１の中心を結ぶ線の外側にガイド面８ａを配置することにより、コアンダ効果を利用して対象とする噴孔５１ａからの噴霧方向を噴霧が広がる方向に変化させることができる。このため、対象とする噴孔５１ａを点火栓側に配置すれば、噴霧角度の設定を変えることなく、噴霧を点火栓に向かわせることができることになる。
【００３９】
次に、本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁について説明する。
図１０（ａ）は本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁３０の縦断面図であり、図１０（ｂ）は噴孔側から見た図（図１０（ａ）のＤ視図）である。この燃料噴射弁３０も上記第３実施形態（図７）と同様に、複数のホールノズルから燃料が噴射されるタイプのものであるが、コアンダ効果を利用して噴霧の一部を広げるのではなく、噴霧の一部の広がりを小さくするようにしている点が相違する。
【００４０】
この燃料噴射弁３０では、上記第３実施形態に係る燃料噴射弁２０に対して、対象とする噴孔５１ａに対して、各噴孔５１の中心を通る円の内側にガイド面８ａが形成されている点が相違する。なお、対象とする噴孔５１ａを複数個としてもよいこと、ガイド面８ａが対象とする噴孔５１ａから噴射される噴霧が十分に成長したときの噴霧角度よりも若干大きな角度となる面を形成していること、については、上記第３実施形態の燃料噴射弁２０の場合と同様である。
【００４１】
図１１、１２は、上記燃料噴射弁３０からの噴霧の状態を示すものである。
図１１は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。この場合、まだコアンダ効果は現れず、噴霧はガイド面８ａに引き寄せられていない。従って、Ｆ−Ｆ断面で噴霧を燃料噴射弁３０側から見ると、対象とする噴孔５１ａからの噴霧も他の噴孔５１からのものと同様である（図１１（ｂ）参照）。
【００４２】
図１２は、噴霧角度が大きくなった噴霧発達後の状態を示している。この場合、対象とする噴孔５１ａからの噴霧は、コアンダ効果によってガイド面８ａに引き寄せられる。従って、Ｇ−Ｇ断面で噴霧を燃料噴射弁３０側から見ると、噴孔５１ａからの噴霧方向が変化しており、また、噴霧全体として見れば、その周方向の一部分の噴霧角度が小さくなる（図１２（ｂ）参照）。
【００４３】
この実施形態に係る燃料噴射弁３０によると、噴孔を複数個有する燃料噴射弁において、その複数の微細な噴孔５１のうちのいずれかに対して、各噴孔５１の中心を結ぶ線の内側にガイド面８ａを配置することにより、コアンダ効果を利用してコアンダ効果を利用して対象とする噴孔５１ａからの噴霧方向を噴霧がしぼむ方向に変化させることができる。これにより、ある特定の方向に対する燃料噴射を制限すること等が可能となる。
【００４４】
これまでは、噴孔（５、５１）の出口にガイド面８ａを設けることにより、コアンダ効果を利用して噴霧角度（噴霧方向）を部分的に変更することについて説明したが、上記燃料噴射弁（１、１０、２０、３０）を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合おいては、このコアンダ効果の利用／非利用、すなわち、噴霧の周方向の一部をコアンダ効果によってガイド面８ａに沿わせる場合と、沿わせない場合と、を運転状態に応じて切り換えることも有効である。
【００４５】
例えば、燃料噴射弁が燃焼室横方向に配置される直噴火花点火式内燃機関においては、そのガイド面８ａが点火栓１５側になるようにして上記第１実施形態に係る燃料噴射弁１（図１）を設けるようにする。そして、成層運転時には、図１３（ａ）に示すように、コアンダ効果によって噴霧の一部をガイド面８ａに沿わせるようにすることにより、噴霧を点火栓１５側へと導きつつ、点火栓１５近傍にコンパクトな混合気を形成する。
【００４６】
一方、均質運転時には、図１３（ｂ）に示すように、噴霧の一部をガイド面８ａに沿わせないようにする（コアンダ効果を利用しない）ことで、噴霧が点火栓１５に直撃することを回避しつつ、燃焼室１４全体に均質な混合気を形成する。
なお、上記第３実施形態に係る燃料噴射弁２０を用いた場合も同様である。
【００４７】
また、直上型の直噴火花点火式内燃機関においては、上記第２実施形態に係る燃料噴射弁１０（図５）を設けるようにする。そして、成層運転時には、図１４（ａ）に示すように、噴霧の一部をガイド面８ａに沿わせないようにする（コアンダ効果を利用しない）ことで、比較的小さい噴霧角度（θ１）とし、噴霧が点火栓１５に直撃することを回避しつつ、ピストン１３の上面のピストンボウル１３ａを利用して微粒化を促進しつつ、点火栓１５近傍に成層混合気を形成する。
【００４８】
一方、均質運転時には、図１４（ｂ）に示すように、コアンダ効果によって噴霧の一部をガイド面８ａに沿わせるようにすることで、噴霧角度（θ２）を大きくし、微粒化をより促進させて燃焼室１４内の均質な混合気を形成する。なお、上記第３実施形態に係る燃料噴射弁２０を用いた場合も同様でありが、上記第４実施形態に係る燃料噴射弁３０を用いた場合には、コアンダ効果を利用することで噴霧角度を小さくすることになる。
【００４９】
なお、上記コアンダ効果の利用／非利用、すなわち、噴霧の周方向の一部をガイド面８ａに沿わせる場合と沿わせない場合との切り換えは、例えば、以下のようにして行うことが可能である。
（１）上記のように、燃料に旋回流を生じさせる、いわゆる渦巻き噴射弁では、噴射からの時間経過と共に成長して徐々に噴霧角度が大きくなっていく。このため、噴射からの時間を適宜調整することで、コアンダ効果の利用／非利用を切り換えることができる。例えば、コアンダ効果を利用しない場合には、噴霧が成長してコアンダ効果が起こる前に噴射を止め再び噴射を開始するということを繰り返して（すなわち、短い噴射期間を繰り返して）燃料噴射を行う一方、コアンダ効果を利用する場合には、噴霧が成長する長い噴射期間とすればよい。
（２）また、渦巻き噴射弁では、燃料噴射圧力が高いと噴霧角度が大きくなり、燃料噴射圧力が低いと噴霧角度が小さくなるという特性を有するので、コアンダ効果を利用する場合には燃料噴射圧力を高くし、コアンダ効果を利用しない場合には、燃料噴射圧力を低くするようにすればよい。
（３）噴霧は背圧（燃焼室内の雰囲気圧力）の影響を受けることから、この背圧を制御することによってコアンダ効果の利用／非利用を切り換えることも可能である。例えば、一般に、背圧が低いほど噴霧角度が大きくなるので、コアンダ効果を利用する場合には下死点に近い状態で燃料噴射を行い、コアンダ効果を利用しない場合には上死点に近い状態で燃料噴射を行うようにすればよい。なお、吸気バルブの閉じ時期を早くして背圧を上昇させ、吸気バルブの閉じ時期を遅くして背圧を低下させるようにしてもよい。
（４）更に、燃料噴射弁として燃料と空気とを噴射可能な２流体噴射弁を用いた場合には、噴射される空気に対する燃料の質量割合によって噴霧角度を調整できるので、コアンダ効果を利用する場合には燃料の質量割合を大きくし、コアンダ効果を利用しない場合には燃料の質量割合を小さくするようにすればよい。
【００５０】
上記（１）〜（４）によれば、噴射弁自体の構造を複雑化することなく、比較的容易にコアンダ効果の利用／非利用を切り換えることができる。そして、このように、運転状態に応じて、コアンダ効果の利用／非利用を切り換えて噴霧の部分的な広がり（すなわち、噴霧角度、噴霧方向）を変更することにより、噴霧が点火栓１５に直撃することを回避しつつ微粒化を促進できるのであるが、その他にも噴孔５（又は噴孔５１）の近傍の堆積物を処理できるという効果も有する。
【００５１】
すなわち、従来は噴孔の中以外は清掃することが困難であったが、コアンダ効果の利用／非利用を切り換えることによって、噴孔出口の流れ場が変化することになるため、噴孔出口の堆積物を燃料によって除去することが可能となる。
【００５２】
従って、上述したように、運転状態に応じてコアンダ効果の利用／非利用を切り換えることによって、同時に、噴孔出口の堆積物を除去できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態を数値計算により求めた結果を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の断面を数値計算により求めた結果を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る燃料噴射弁を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合を説明した図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図６】第２実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態を示す図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図８】第３実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態（噴霧発達中）を示す図である。
【図９】第３実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態（噴霧発達後）を示す図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図１１】第４実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態（噴霧発達中）を示す図である。
【図１２】第４実施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態（噴霧発達後）を示す図である。
【図１３】本発明に係る燃料噴射弁を燃焼室横方向に配置した直噴火花点火式内燃機関を示す図である。
【図１４】本発明に係る燃料噴射弁を燃焼室上部に配置した、いわゆる直上型直噴火花点火式内燃機関を示す図である。
【符号の説明】
１，１０，２０，３０…燃料噴射弁、２…弁本体、３…針弁、４…アクチュエータ、５，５１…噴孔、６…シート部、７…スワールチップ、８…ガイド部材、８ａ…ガイド面、１３…ピストン、１４…燃焼室、１５…点火栓[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection valve suitable for a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
As a fuel injection valve having a surface near an injection hole outlet, for example, there is one described in Patent Document 1. In this apparatus, a first injection hole and a second injection hole extending further from the first injection hole to the distal end side are formed in an orifice plate provided so as to close an opening of the valve body, The first injection hole outlet portion is configured to have a divergent surface over the entire circumferential direction. Thus, while promoting atomization of the spray fuel, the thickness of the orifice plate is ensured to increase its strength.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-263205 A
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a direct injection spark ignition type internal combustion engine that switches between a stratified operation that locally forms a rich mixture in the vicinity of the spark plug and a homogeneous operation that forms a homogeneous mixture in a cylinder, the stratified operation and the homogeneous operation are performed. It is desirable to change the spray angle and the spray direction so that an optimal mixture can be formed both during operation and during operation.
[0005]
For example, if the spray angle is set such that the spray reaches the ignition plug during the stratified operation in which the fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke in which the atmospheric pressure in the combustion chamber is high, the fuel pressure during the intake stroke in which the atmospheric pressure in the combustion chamber is relatively low. This is because, during the homogeneous operation in which the injection is performed, there is a problem that the spray angle becomes too large, the spray collides with the wall surface, and the air-fuel mixture cannot be sufficiently homogenized.
[0006]
Here, it is also conceivable to provide a surface near the injection hole outlet to thereby change the spray direction.
However, the above conventional fuel injection valve is not provided with a surface for the purpose of changing the spray direction in the first place, and has a surface in all circumferential directions of the injection hole outlet portion. Cannot be controlled in the desired direction.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel injection valve that can control the direction of spraying with a relatively simple configuration, and in particular, a fuel injection valve suitable for a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the fuel injection valve of the internal combustion engine according to the present invention is provided with a guide surface having an angle larger than the angle formed by the outer peripheral side of the grown spray with respect to the central axis of the injection hole in a part of the circumferential direction of the spray. Was configured.
[0009]
【The invention's effect】
According to the fuel injection valve of the internal combustion engine according to the present invention, when the spray grows to a certain large spray angle, a part of the spray in the circumferential direction is drawn to the guide surface by the Coanda effect, and the spray angle of the part is reduced. It becomes larger than the spray angle that has grown. As a result, the spray can be partially guided in a certain direction, and a break occurs in the spray due to the partial change (increase in the spray angle). Therefore, it is possible to prevent the spray from shrinking even when the atmospheric pressure is high.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a longitudinal sectional view, and FIG. 1B is a view (A view of FIG. 1A) viewed from the injection hole side. As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 1 includes a cylindrical valve body 2, a needle valve 3 movably provided in an axial direction in a hollow portion of the valve body 2, and an actuator 4 for moving the needle valve. And is comprised.
[0011]
An injection hole 5 coaxial with the hollow portion is opened at the tip of the valve body 2. An inner wall of the valve body 2 on the upstream side of the injection hole 5 has a mortar-shaped sheet portion 6 centered on the injection hole 5. To form A swirl tip (swirl force applying member) 7 that applies a swirl force to the fuel flow is fixed upstream of the seat portion 6.
[0012]
The needle valve 3 is constantly urged downward by a spring (not shown), for example, as viewed in the figure. The tip of the needle valve 3 is seated on the seat portion 6 to close the injection hole 5. Then, the actuator 4 moves the needle valve 3 upward as viewed in the drawing against the urging force of the spring, so that the distal end portion is separated from the seat portion 6 to open the injection hole 5.
[0013]
A guide member 8 is fixed to the tip of the valve body 2 so as to form an inclined surface (guide surface) 8 a with respect to a part of the outlet of the injection hole 5. The guide surface 8a formed by the guide member 8 has an angle with respect to the center axis of the injection hole 5 that is slightly larger than the angle formed by the outer periphery when the fuel spray has sufficiently grown, that is, It is formed to have a slightly larger spread than the spread of the grown spray.
[0014]
Here, before performing fuel injection, the needle valve 3 is seated on the seat portion 6 (the injection hole 5 is closed), and is supplied from a fuel pump (not shown) or the like via the fuel supply passage 9. The high-pressure fuel is held upstream of the seat 6.
[0015]
When the needle valve 3 rises, the injection hole 5 is opened, and the high-pressure fuel starts to be injected from the injection hole 5 along the seat portion 6. At this time, the swirl force is applied to the fuel (flow) by the swirl tip 7 (the swirl groove) of the swirl tip 7, so that the spray angle at the outlet of the injection hole 5 gradually increases with the lapse of time from the start of injection. The spray grows in the direction that becomes larger.
[0016]
When the spray grows and the spray angle increases to some extent, the spray is partially attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect, and flows along the guide surface 9a. As a result, the spray direction is partially changed, and the spray angle is increased only in the portion where the guide surface 9a (guide member 9) exists.
[0017]
FIGS. 2 and 3 show the results of calculation of the state of fuel injection from the fuel injection valve 1 by simulation.
FIG. 2A shows a state where the spray angle is still small and the spray is developing. A swirling flow of fuel develops with the lapse of time from the start of injection, and the spray angle gradually widens due to the development of the swirling flow. Note that FIG. 3A shows a state (spray cross section) in which the spray is viewed on the AA cross section in FIG. 2A.
[0018]
FIG. 2B shows a state after spray development in which the spray angle is increased (to a predetermined value or more). When a certain time has elapsed from the start of the injection and the spray angle increases (when the spray angle becomes equal to or more than a predetermined angle), the spray on the right side in the drawing, that is, the spray on the guide member 8 side suddenly changes due to the Coanda effect on the right wall surface (guide surface 8a). ), And flows along the guide surface 8a. As a result, the spray angle of a part in the circumferential direction changes (increases).
[0019]
FIG. 3B shows a state (spray cross section) in which the spray is viewed on the BB cross section of FIG. 2B. In comparison with FIG. In the situation where the portion flows along the guide surface 8a, it can be seen that not only the cross-sectional shape of the spray has changed, but also a break in the spray.
[0020]
Such a break in the spray produces a feature particularly in a state where the atmospheric pressure (back pressure) in the combustion chamber is high. That is, in a state where the atmospheric pressure is high, the spray usually tends to wither. However, in the case of the spray with a break as described above, the air flows into the spray from the break, so the spray withdraws. The phenomenon, that is, the phenomenon in which the spray angle decreases, does not appear.
[0021]
For this reason, for example, even when applied to the case where fuel is injected in the latter half of the compression stroke in which the atmospheric pressure is relatively high, such as in a direct injection spark ignition type internal combustion engine, the spray is deflated by the influence of the atmospheric pressure. Therefore, the combustible mixture can be stably formed near the ignition plug.
[0022]
According to the fuel injection valve 1 according to the present embodiment, the angle between the center axis of the injection hole 5 and the guide surface 8a has a larger angle than the angle between the center axis of the injection hole 5 and the outer peripheral side of the grown spray. Therefore, when the spray angle is increased to some extent, a part in the circumferential direction is drawn to the guide surface 8a by the Coanda effect, and the spray angle can be partially changed to a larger spray angle. This makes it possible to partially change the direction of the spray and prevent the spray from breaking due to a break in the spray.
[0023]
In addition, since the swirl tip 7 as the turning force applying member is provided, the spray gradually grows with the lapse of time from the injection and the spray angle increases. Therefore, as will be described later, by appropriately adjusting the time from the injection, the injection direction of the spray is partially injected using the Coanda effect only when necessary, so that the Coanda effect is not used. It is also possible.
[0024]
Here, the effect when the fuel injection valve 1 is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine will be described. FIG. 4 is a system configuration diagram of a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
In this engine, an ignition plug 15 is disposed above a combustion chamber 14 formed by a cylinder head 11, a cylinder block 12, and a piston 13. The fuel injection valve 1 has an injection hole 5 directed obliquely downward and a guide. The member 8 (guide surface 8 a) is provided on the cylinder wall on the intake port side (lateral direction of the combustion chamber) so as to be arranged in the direction toward the ignition plug 15.
[0025]
The control unit (C / U) 16 receives detection signals from various sensors such as an air flow meter 17, a throttle opening sensor 18, and a crank angle sensor 19. A drive signal is output to the fuel injection valve 1 by determining whether to perform a homogeneous operation for forming a homogeneous mixture in the fuel cell or a stratified operation for locally forming a rich mixture near the ignition plug 15. Note that the fuel injection valve 1 and the control unit 16 constitute a fuel injection device.
[0026]
When a conventional fuel injection valve is used, when fuel injection is performed in a state in which the atmospheric pressure in the latter half of the compression stroke is high, as in the case of stratified operation, the spray angle becomes small (spray depresses). There is a possibility that it will not go. On the other hand, taking this into account, if the spray angle is set to be large so that the spray reaches the ignition plug 15 even when the atmospheric pressure is high, then the spray angle is set at the time of homogeneous operation in which fuel injection is performed during the intake stroke. Becomes too large and the spray collides with the wall surface.
[0027]
On the other hand, by using the fuel injection valve 1 and arranging the guide surface 8a so as to face the spark plug 15 as shown in FIG. 4, a part of the spray in the circumferential direction is formed by the Coanda effect. Can be prevented from flowing toward the spark plug 15 side, and air can be prevented from flowing into the inside from the cut formed in the spray, causing the spray to shrink (spray angle becomes small). Therefore, the ignition plug 15 can be prevented without increasing the spray angle setting. A mixture can be stably formed in the vicinity.
[0028]
Next, a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention will be described.
In FIG. 4 described above, the fuel injection valve is arranged on the side of the combustion chamber. However, the fuel injection valve according to the second embodiment is a so-called direct type in which the fuel injection valve is arranged above the combustion chamber. This is particularly effective when applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
[0029]
FIG. 5A is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve 10 according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 5B is a view as viewed from the injection hole side (a view as viewed from B in FIG. 5A). It is. The fuel injection valve 10 according to this embodiment is different from the first embodiment (FIG. 1) in that a plurality of guide surfaces 8a (guide members 8) are provided discontinuously in the circumferential direction of the injection holes 5. I do. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
[0030]
FIG. 6A shows a state in which the spray from the fuel injection valve 10 has grown (a state after the development of the spray). FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 5 shows a state in which the spray is viewed from the fuel injection valve 10 side (spray cross section).
[0031]
In the present embodiment, a plurality of guide surfaces 8a are provided, but only the spray corresponding to the plurality of guide surfaces 8a is drawn to the guide surface 8a by the Coanda effect (the spray angle increases). When the cross section of the spray is viewed, as in the first embodiment, a break occurs in the spray (see FIG. 6B). Even if the spraying is performed, it is possible to prevent the spray from shrinking.
[0032]
As described above, according to the fuel injection valve 10 according to this embodiment, by appropriately providing the plurality of guide surfaces 8 a on the circumference of the injection hole 5, an arbitrary portion of the spray can be expanded, and thereby, Since many cuts are formed, it is possible to more reliably prevent the spray from shrinking.
[0033]
Further, a fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7A is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve 20 according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a view as viewed from the injection hole side (a C view in FIG. 7A). It is. The fuel injection valve 20 is of a type in which fuel is injected from a so-called hole nozzle. In contrast to the first and second embodiments (FIGS. 1 and 5), the fuel injection valve 20 is not provided with one injection hole 5, The difference is that a plurality of fine injection holes 51 are arranged in a circle. Note that other configurations are the same as those of the first and second embodiments, and a description thereof will be omitted.
[0034]
In the fuel injection valve 20, instead of providing the guide surface 8 a in each of the injection holes 51, any one of the plurality of fine injection holes 51 is targeted, and the spray from the target injection hole 51 a is used. On the other hand, the Coanda effect is used. Then, as shown in FIG. 7B, the guide surface 8a forms a surface with respect to the target injection hole 51a at a position outside a line (circle) passing through the center of each injection hole 51. Is provided.
[0035]
That is, in the fuel injection valve 20, the spray angle of a part of the entire spray changes depending on whether or not the spray from the target injection hole 51a among the plurality of injection holes 51 is drawn to the guide surface 8a by the Coanda effect. It is characterized by doing. The number of target injection holes 51a is not limited to one, but may be plural. Further, similarly to the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the guide surface 8a has a slightly larger angle than the spray angle when the spray injected from the target injection hole 51a has sufficiently grown. It is formed.
[0036]
8 and 9 show the state of the spray from the fuel injection valve 20. FIG.
FIG. 8 shows a state where the spray angle is still small and the spray is developing. In this case, the Coanda effect has not yet appeared, and the spray has not been drawn to the guide surface 8a (not along the guide surface 8a). Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 20 side in the DD section, the spray from the target injection hole 51a is the same as that from the other injection holes 51 (see FIG. 8B).
[0037]
FIG. 9 shows a state after the development of the spray in which the spray angle is increased. In this case, the spray from the injection hole 51a is drawn to the guide surface 8a by the Coanda effect (it follows the guide surface 8a). Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 20 side in the EE cross section, the spray direction from the injection hole 51a changes, and when viewed as a whole spray, the spray angle of a part in the circumferential direction increases. (See FIG. 9B).
[0038]
According to the fuel injection valve 20 according to this embodiment, in a fuel injection valve having a plurality of injection holes, a line connecting the center of each injection hole 51 to one of the plurality of fine injection holes 51 is formed. By arranging the guide surface 8a on the outside, the spray direction from the target injection hole 51a can be changed to the direction in which the spray spreads by utilizing the Coanda effect. Therefore, if the target injection hole 51a is arranged on the ignition plug side, the spray can be directed to the ignition plug without changing the setting of the spray angle.
[0039]
Next, a fuel injection valve according to a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 10A is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve 30 according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a view as viewed from the injection hole side (a D view in FIG. 10A). It is. This fuel injection valve 30 is also of a type in which fuel is injected from a plurality of hole nozzles, as in the third embodiment (FIG. 7). However, the difference is that the spread of a part of the spray is reduced.
[0040]
In this fuel injection valve 30, a guide surface 8a is formed inside a circle passing through the center of each injection hole 51 with respect to the target injection hole 51a in the fuel injection valve 20 according to the third embodiment. Is different. It should be noted that a plurality of target injection holes 51a may be provided, and that the guide surface 8a forms a surface having an angle slightly larger than the spray angle when the spray injected from the target injection hole 51a grows sufficiently. This is the same as in the case of the fuel injection valve 20 of the third embodiment.
[0041]
FIGS. 11 and 12 show the state of the spray from the fuel injection valve 30. FIG.
FIG. 11 shows a state in which the spray angle is still small and the spray is developing. In this case, the Coanda effect has not yet appeared, and the spray has not been drawn to the guide surface 8a. Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 30 side in the FF cross section, the spray from the target injection hole 51a is the same as that from the other injection holes 51 (see FIG. 11B).
[0042]
FIG. 12 shows a state after the development of the spray in which the spray angle is increased. In this case, the spray from the target injection hole 51a is drawn to the guide surface 8a by the Coanda effect. Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 30 side in the GG section, the spray direction from the injection hole 51a changes, and when viewed as a whole spray, the spray angle of a part in the circumferential direction becomes small. (See FIG. 12 (b)).
[0043]
According to the fuel injection valve 30 according to this embodiment, in a fuel injection valve having a plurality of injection holes, a line connecting the center of each injection hole 51 to any of the plurality of fine injection holes 51 is provided. By arranging the guide surface 8a inside, the spray direction from the target injection hole 51a can be changed to the direction in which the spray is reduced using the Coanda effect by using the Coanda effect. This makes it possible to restrict fuel injection in a specific direction.
[0044]
Up to now, it has been described that the spray angle (spray direction) is partially changed using the Coanda effect by providing the guide surface 8a at the outlet of the injection hole (5, 51). When (1, 10, 20, 30) is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine, the use / non-use of this Coanda effect, that is, a part of the spray in the circumferential direction is guided by the Coanda effect to the guide surface 8a. It is also effective to switch between the case of conforming to and the case of not conforming to the operation state.
[0045]
For example, in a direct injection spark ignition type internal combustion engine in which the fuel injection valve is arranged in the lateral direction of the combustion chamber, the fuel injection valve 1 ( FIG. 1) is provided. During the stratification operation, as shown in FIG. 13A, a part of the spray is made to follow the guide surface 8a by the Coanda effect, thereby guiding the spray toward the spark plug 15 and A compact air-fuel mixture is formed in the vicinity.
[0046]
On the other hand, at the time of the homogeneous operation, as shown in FIG. 13 (b), by preventing a part of the spray from following the guide surface 8a (not using the Coanda effect), the spray directly hits the ignition plug 15. While forming a homogeneous mixture in the entire combustion chamber 14.
The same applies to the case where the fuel injection valve 20 according to the third embodiment is used.
[0047]
Further, in a direct injection spark ignition type internal combustion engine of the direct injection type, the fuel injection valve 10 (FIG. 5) according to the second embodiment is provided. At the time of stratification operation, as shown in FIG. 14A, a part of the spray is not made to follow the guide surface 8a (the Coanda effect is not used), so that a relatively small spray angle (θ1) is obtained. A stratified mixture is formed in the vicinity of the ignition plug 15 while avoiding the spray from directly hitting the ignition plug 15 and promoting the atomization using the piston bowl 13 a on the upper surface of the piston 13.
[0048]
On the other hand, at the time of the homogeneous operation, as shown in FIG. 14B, a part of the spray is made to follow the guide surface 8a by the Coanda effect, thereby increasing the spray angle (θ2) and further promoting the atomization. As a result, a homogeneous mixture in the combustion chamber 14 is formed. The same applies to the case where the fuel injection valve 20 according to the third embodiment is used. However, when the fuel injection valve 30 according to the fourth embodiment is used, the spray angle is increased by utilizing the Coanda effect. Will be reduced.
[0049]
The use / non-use of the Coanda effect, that is, switching between the case where a part of the spray in the circumferential direction is along the guide surface 8a and the case where it is not along the guide surface 8a can be performed, for example, as follows. is there.
(1) As described above, in a so-called spiral injection valve that generates a swirl flow in fuel, the fuel spray grows with the lapse of time from the injection and the spray angle gradually increases. Therefore, by appropriately adjusting the time from the injection, use / non-use of the Coanda effect can be switched. For example, when the Coanda effect is not used, the fuel is repeatedly injected and stopped before the spray grows and the Coanda effect occurs (that is, a short injection period is repeated). When the Coanda effect is used, a long injection period in which the spray grows may be used.
(2) Further, the spiral injection valve has a characteristic that the spray angle increases when the fuel injection pressure is high, and the spray angle decreases when the fuel injection pressure is low. Therefore, when the Coanda effect is used, the fuel injection pressure is increased. When the Coanda effect is not used, the fuel injection pressure may be reduced.
(3) Since the spray is affected by the back pressure (atmospheric pressure in the combustion chamber), it is possible to switch the use / non-use of the Coanda effect by controlling the back pressure. For example, in general, as the back pressure is lower, the spray angle becomes larger. Therefore, when the Coanda effect is used, the fuel is injected in a state close to the bottom dead center. In this case, the fuel injection may be performed. The back pressure may be increased by making the closing timing of the intake valve earlier, and the back pressure may be made to be lower by decreasing the closing timing of the intake valve.
(4) Further, when a two-fluid injection valve capable of injecting fuel and air is used as the fuel injection valve, the spray angle can be adjusted by the mass ratio of the fuel to the injected air, so that the Coanda effect is used. In this case, the mass ratio of the fuel may be increased, and when the Coanda effect is not used, the mass ratio of the fuel may be decreased.
[0050]
According to the above (1) to (4), the use / non-use of the Coanda effect can be switched relatively easily without complicating the structure of the injection valve itself. The spray directly hits the spark plug 15 by switching the use / non-use of the Coanda effect and changing the partial spread of the spray (that is, the spray angle and the spray direction) according to the operation state. While it is possible to promote the atomization while avoiding the above-described process, there is another effect that the deposit near the injection hole 5 (or the injection hole 51) can be treated.
[0051]
That is, conventionally, it was difficult to clean the inside of the nozzle hole, but by switching use / non-use of the Coanda effect, the flow field at the nozzle hole outlet changes, so that the nozzle hole outlet is changed. Deposits can be removed by the fuel.
[0052]
Therefore, as described above, by switching the use / non-use of the Coanda effect according to the operation state, the deposit at the injection hole outlet can be removed at the same time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a result obtained by numerical calculation of a state of spray from a fuel injection valve according to the first embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a result obtained by numerical calculation of a cross section of a spray from a fuel injection valve according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the fuel injection valve according to the first embodiment is applied to a direct injection spark ignition type internal combustion engine.
FIG. 5 is a view showing a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state of spraying from a fuel injection valve according to a second embodiment.
FIG. 7 is a view showing a fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state of spray from a fuel injection valve according to a third embodiment (spray is developing).
FIG. 9 is a view showing a state of spray from a fuel injection valve according to a third embodiment (after spray development).
FIG. 10 is a view showing a fuel injection valve according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a state of spray from a fuel injection valve according to a fourth embodiment (during spray development).
FIG. 12 is a view showing a state of spray from a fuel injection valve according to a fourth embodiment (after the development of spray).
FIG. 13 is a view showing a direct injection spark ignition type internal combustion engine in which a fuel injection valve according to the present invention is arranged in a lateral direction of a combustion chamber.
FIG. 14 is a view showing a so-called direct injection spark ignition type internal combustion engine in which a fuel injection valve according to the present invention is disposed above a combustion chamber.
[Explanation of symbols]
1, 10, 20, 30 ... fuel injection valve, 2 ... valve body, 3 ... needle valve, 4 ... actuator, 5, 51 ... injection hole, 6 ... seat part, 7 ... swirl tip, 8 ... guide member, 8a ... Guide surface, 13: piston, 14: combustion chamber, 15: spark plug

Claims

In a fuel injection valve of an internal combustion engine that injects the supplied pressurized fuel,
A fuel injection valve for an internal combustion engine, wherein a guide surface having an angle larger than an angle formed by an outer peripheral side of a grown spray with respect to an injection hole center axis is provided in a part of a circumferential direction of the spray.

The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising a turning force applying member that applies a turning force to the fuel to be injected, on an upstream side of the injection hole.

The fuel injection valve is configured to directly inject fuel into the cylinder,
3. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the guide surface is arranged in a direction toward the spark plug.

The fuel injection valve has a configuration having a plurality of injection holes,
The fuel injection valve for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3, wherein the guide surface is provided for spray from a part of the injection holes.

All or a part of the injection holes are arranged in a substantially circular shape,
5. The fuel injection valve according to claim 4, wherein the guide surface is provided either outside or inside a line connecting the centers of the injection holes.

Depending on the operating conditions of the engine, switching is performed between a case where a part of the spray in the circumferential direction is made to follow the guide surface by the Coanda effect and a case where a part of the spray in the circumferential direction is not made to follow the guide surface. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, characterized in that:

The fuel injection is performed such that a short injection period is repeated when a part of the spray in the circumferential direction is not aligned with the guide surface, as compared with a case where the spray is aligned along the guide surface. Fuel injectors for internal combustion engines.

The fuel injection is performed by lowering the injection pressure when the part of the spray in the circumferential direction is not aligned with the guide surface, compared to when the spray is aligned along the guide surface. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 7.

The fuel injection is performed under a condition in which the pressure in the combustion chamber is higher than when the part of the spray in the circumferential direction is not aligned with the guide surface, compared to when the spray is aligned along the guide surface. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to any one of the above.

Injecting fuel in a state close to the top dead center when a part of the circumferential direction of the spray is not aligned with the guide surface, and performing fuel injection in a state close to the bottom dead center when aligned along the guide surface 10. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 9, wherein: