JP2006037861A - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料噴射装置、特に筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関の燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device, and more particularly to a fuel injection device for an in-cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine.
筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関が開発されている。筒内直接噴射型の機関は、成層燃焼を可能にすることが目的であるが常時成層燃焼をおこなうものではなく、ある運転条件では成層燃焼が、ある運転条件では均一燃焼がおこなわれる。成層燃焼では燃料を筒内の特定の領域に噴射することが必要であり、均一燃焼では燃料を筒内に均等に噴射することが必要である。したがって、このような筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関に使用される燃料噴射装置は、燃料を筒内の特定の領域に噴射することと、燃料を筒内に均等に噴射することの両方の機能が求められる。 In-cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engines have been developed. An in-cylinder direct injection type engine is intended to enable stratified combustion, but does not always perform stratified combustion, and stratified combustion is performed under certain operating conditions and uniform combustion is performed under certain operating conditions. In stratified combustion, it is necessary to inject fuel into a specific region in the cylinder, and in uniform combustion, it is necessary to inject fuel evenly into the cylinder. Therefore, the fuel injection device used in such a direct injection type spark ignition internal combustion engine injects fuel into a specific region in the cylinder and injects fuel evenly into the cylinder. Both functions are required.
そこで、特許文献1の燃料噴射装置では先端形状を中心軸に対して非対称に形成したニードル弁を回転させて燃料の噴射方向を変更し上記の2つの噴射の実現を図っている。また、特許文献2の燃料噴射装置ではニードル弁の軸部の外周面と、ニードル弁が内部を往復動するバルブボデイ内の通路の内周面との間に燃料の流れを制御する部材を配置し、この部材を軸方向に移動させて上記の2つの噴射を実現を図っている。
Therefore, in the fuel injection device of
上記の特許文献1、特許文献2の燃料噴射装置は、いずれもニードル弁型のものであって、噴射された燃料の軸方向の速度成分が大きく、なかなか、所望どおりの燃料の噴射を実現できず、その結果、所望の燃焼が得られないという問題がある。また、非常に精密な加工を要し製造コストが高いという問題もある。
The fuel injection devices of the above-mentioned
本発明は、上記問題に鑑み、燃料を燃焼室の特定の領域に噴射することと、燃料を燃焼室に均等に噴射することの両方の機能を実現でき、加工が難しくない燃料噴射装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a fuel injection device that can realize both functions of injecting fuel into a specific region of a combustion chamber and injecting fuel evenly into the combustion chamber and is not difficult to process. The purpose is to do.
請求項1の発明によれば、筒内直接噴射型の内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
燃料ポート内に傘型弁に接近及び離間せしめることが可能なシュラウドを設け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁に接近せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁から離間せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料を噴射せしめる、
ようにした燃料噴射装置が提供される。
According to the invention of
An umbrella valve is placed outside the fuel outlet facing the combustion chamber of the fuel port where the pressurized fuel is stored, and the umbrella valve is moved away from the fuel outlet and the fuel is released from the gap between the fuel outlet and the umbrella valve when the valve is opened. Which injects
A shroud is provided in the fuel port that can approach and separate the umbrella valve;
When performing stratified combustion, the shroud is brought close to the umbrella valve when the umbrella valve is opened, and fuel is injected only from a part of the gap between the fuel outlet and the umbrella valve,
When performing uniform combustion, when the umbrella valve is opened, the shroud is separated from the umbrella valve and fuel is injected from the entire gap between the fuel outlet and the umbrella valve.
A fuel injection device is provided.
このように構成される燃料噴射装置では成層燃焼をおこなう時には傘型弁の開弁時にシュラウドが傘型弁に接近して燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には傘型弁の開弁時にシュラウドが傘型弁から離間して燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料が噴射される。 In the fuel injection device configured as described above, when performing stratified combustion, the shroud approaches the umbrella type valve when the umbrella type valve is opened, and fuel is injected only from a part of the gap between the fuel outlet and the umbrella type valve. When combustion is performed, the shroud is separated from the umbrella valve when the umbrella valve is opened, and fuel is injected from the entire gap between the fuel outlet and the umbrella valve.
請求項2の発明によれば、請求項1の発明において、内燃機関が点火栓を有し、成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるようにシュラウドが設けられている、燃料噴射装置が提供される。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、筒内直接噴射型の火花点火式内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するための燃料噴射装置で、
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
傘型弁を回転可能にするとともに、傘型弁の前記燃料出口側に向いた背面に燃料出口と傘型弁の隙間から噴射される燃料を部分的に制限するシュラウドを取付け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないで一定方向にのみ燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させて多方向に燃料を噴射せしめる、
ようにした燃料噴射装置が提供される。
According to the invention of
An umbrella valve is placed outside the fuel outlet facing the combustion chamber of the fuel port where the pressurized fuel is stored, and the umbrella valve is moved away from the fuel outlet and the fuel is released from the gap between the fuel outlet and the umbrella valve when the valve is opened. Which injects
The umbrella-type valve is rotatable, and a shroud that partially restricts the fuel injected from the gap between the fuel outlet and the umbrella-type valve is attached to the back surface of the umbrella-type valve facing the fuel outlet side,
When performing stratified combustion, fuel is injected only in a certain direction without rotating the umbrella valve when opening and closing the umbrella valve.
When performing uniform combustion, rotate the umbrella valve when opening and closing the umbrella valve to inject fuel in multiple directions.
A fuel injection device is provided.
このように構成される燃料噴射装置では成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないのでシュラウドの位置が固定され一定方向からのみ燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁が回転されシュラウドの位置が変わるので燃料が噴射される。 When performing stratified combustion in the fuel injection device configured in this way, the umbrella valve is not rotated when the umbrella valve is opened and closed, so the position of the shroud is fixed and fuel is injected only from a certain direction, and when performing uniform combustion, When the umbrella-type valve is opened and closed, the umbrella-type valve is rotated to change the position of the shroud, so that fuel is injected.
請求項4の発明によれば、請求項3の発明において、内燃機関が点火栓を有し、成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるように傘型弁の回転方向位置が決められている、燃料噴射装置が提供される。
According to the invention of
各請求項に記載の発明によれば、成層燃焼をおこなう時には一定方向にのみ燃料が噴射され、均一燃焼をおこなう時には多方向に燃料が噴射される。
また、燃料は弁の傘部の背面に当たって大きく方向を変えるので噴射される燃料の軸方向の速度成分が減少されることも相俟って霧化がよい。また、極めて精密な加工を要するニードルやノズル孔がないので加工も比較的楽である。
According to the invention described in each claim, fuel is injected only in a certain direction when performing stratified combustion, and fuel is injected in multiple directions when performing uniform combustion.
Further, since the fuel hits the back of the valve umbrella and changes its direction greatly, the speed component in the axial direction of the injected fuel is reduced, which is good for atomization. Also, since there are no needles or nozzle holes that require extremely precise processing, processing is relatively easy.
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態の燃料噴射装置100の構造を、燃料を噴射しない状態で、示す図である。燃料噴射装置1は弁10を有し、弁10は弁棒11の一端に傘部12を取り付けて成る。弁棒11の他端には端部フランジ13が取付けられ、中間部には中間フランジ14が取付けられている。端部フランジ13の周囲にはソレノイド15が配設されている。
燃料噴射装置100は機関のシリンダヘッド1の内部に配設され弁10の傘部12が燃焼室2内に露出されている。そして、燃焼室2には点火栓3が図示されるように取付けられている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the structure of the
The
参照符号20で示されているのは燃料ポートブロックである。燃料ポートブロック20内部に燃料を一時的に貯留する燃料ポート21が形成されている。燃料ポート21には燃料パイプ24を介して図示しない燃料ポンプから加圧された燃料が送りこまれる。燃料ポート21の図中下側は開口され燃料出口となる。この燃料出口を弁10の傘部12が外側から開閉する。閉弁時には傘部12の背面12aが燃料出口に沿って燃料ポートブロック20の第1面22(図中下面)に設けられた弁座23にリング状に当接している。
燃料ポートブロック20の第2面25(図中上面)と弁10の中間フランジ14の間に弁リターンスプリング16が配置され、この弁リターンスプリング16により弁10は常時、図中上方に向かって、すなわち閉方向に、付勢されている。
ソレノイド15に通電されると弁10は、弁リターンスプリング16に抗して、図中下方へ移動する。その結果、弁10の傘部12の背面12aが弁座23から離間し、両者の間に形成される隙間から燃料が噴射される。
A
When the
燃料ポート21内にはシュラウド30が配設されている。シュラウド30はアーム31を介してシュラウド駆動軸32に取付けられている。図2は図1のII-II線に沿って見た断面図である。図2に示されるようにシュラウド30は半円筒形を有して、弁棒11の周囲を略半周にわたって囲むように形成されている。
A
シュラウド駆動軸32は弁棒11と平行に図中上下方向に延伸している。シュラウド駆動軸32の下半分はアーム31と共に燃料ポートブロック20内にあるが、上半分は燃料ポートブロック20の上方にある。シュラウド駆動軸32の図中上端には端部フランジ33が設けられ、その下方には中間フランジ34が設けられている。端部フランジ33の周囲にはソレノイド35が配設されている。
The
中間フランジ34と燃料ポートブロック20の上面25の間にシュラウドリターンスプリング36が配設されている。このシュラウドリターンスプリング36によりシュラウド30は常時、図中上方に向かって付勢されている。ソレノイド35に通電されるとシュラウド駆動軸32は、シュラウドリターンスプリング36に抗して、図中下方へ移動する。
A
アーム31(シュラウド駆動軸32の下部を含む)の周囲にはアーム31が移動できるようにアーム31の容積より大きい空間が形成されている。そこで、この空間に燃料ポート21の燃料が流れこみ、さらにシュラウド駆動軸32の周囲のすきまを介して燃料が漏れないように対策がされている。
まず、駆動軸32の周囲の燃料ポートブロック20にシール部材37が設けられている。
A space larger than the volume of the
First, a
そして、シュラウド30も以下のように形成されている。
アーム31が図中最も上方に位置せしめられた時にアーム31の下側に形成される空間の軸方向の寸法より大きくなるようにシュラウド30はアーム31の下面よりも下側に延長され、同様に、アーム31が図中最も下方に位置せしめられた時にアーム31の上側に形成される空間の軸方向の寸法より大きくなるようにシュラウド30はアーム31の上面よりも上側に延長されている。
And the
The
上記のように構成される燃料噴射装置100が取付けられている機関は運転条件に応じて成層燃焼と均一燃焼をおこなうものである。
図3の(A)は図1の燃料噴射装置100が成層燃焼をさせるために燃料を点火栓3に向けて噴射する場合を示している。ソレノイド15に通電され弁10は図中下方に押し下げられ傘部12の背面12aと弁座23の間にリング状に隙間が形成されている。一方、ソレノイド35にも通電されシュラウド30も図中下方に押し下げられている。
The engine to which the
FIG. 3A shows a case where the
その結果、シュラウド30に妨げられて、シュラウド30の側の隙間からは殆ど燃料は噴射されず、大部分の燃料は弁棒11に関してシュラウド30と反対側の隙間から噴射される。言い換えれば、特定の方向に燃料を噴射したい場合には、弁棒11に関して噴射したい方向と反対側にシュラウド30を配設すればよい。
この実施の形態の場合は点火栓3に向けて燃料を噴射したい。そこで、図2に示されるようにシュラウド30は弁棒11に関して点火栓3の位置Pと反対側に配置されている。
As a result, the fuel is blocked by the
In this embodiment, it is desired to inject fuel toward the
一方、図3の(B)は均一燃焼をさせるために燃料を噴射する場合を示している。この場合、勿論、ソレノイド15に通電され弁10は図中下方に押し下げられ傘部12の背面12aと弁座23の間にリング状に隙間が形成されているが、ソレノイド35は非通電にされシュラウド30は図中上方に押し上げられている。その結果、燃料の噴射は上述のリング状の隙間から略均等におこなわれる。
On the other hand, FIG. 3B shows a case where fuel is injected to perform uniform combustion. In this case, of course, the
図3の(A)の場合も、(B)の場合も、燃料は弁10の傘部12の背面12aに当たって大きく方向を変えて噴射され、軸方向の速度成分が小さく、良好に霧化された燃料噴射が得られる。
また、この第1の実施の形態の燃料噴射装置100は、所謂外開弁型であるので、その製造に当たって、特許文献1、2の装置に要求されるほどの高い精度は必要としない。
In both cases (A) and (B) of FIG. 3, the fuel hits the
In addition, since the
次に第2の実施の形態について説明する。
図4が第2の実施の形態の燃料噴射装置200の構造を示す図である。第2の実施の形態の燃料噴射装置200の弁10は、第1の実施の形態と同様な弁棒11、傘部12、第1フランジ13、第2フランジ14を有しているが、第1フランジ13の外側(図中上側)にピニオン17が取付けられている。そして、ピニオン17に噛合するラック18が設けられており、ラック18はラック駆動装置19により図中左右方向に移動せしめられる。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 4 is a diagram showing the structure of the
燃料ポートブロック20の内部には第1の実施の形態と同様に燃料を一時的に貯留する燃料ポート21が形成されているが、第1の実施の形態のようなシュラウドは設けられていない。その代わりに、弁10の傘部12の背面12aにシュラウド30’が取付けられている。
A
この第2の実施の形態の燃料噴射装置200も運転条件に応じて成層燃焼と均一燃焼をおこなうものである。
成層燃焼をおこなう場合にはシュラウド30’が燃料を噴射したい方向(点火栓3の方向)の反対側にくるように弁10の角度位置を固定して、ソレノイド15に通電する。前述したようにソレノイド15に通電されると弁10は図中下方に押し下げられ傘部12の背面12aと弁座23の間にリング状に隙間が形成され、この隙間から燃料が噴射せしめられる。
The
When performing stratified combustion, the angular position of the
しかし、シュラウド30’が設けられている範囲ではこのシュラウド30’が邪魔板となり、燃料は殆どシュラウド30’と弁軸11に関して反対側のシュラウド30’の設けられていない範囲から噴射される。すなわち、特定の方向に燃料を噴射したい場合には、弁棒11に関して、その方向と反対側にシュラウド30’が位置するようにラック駆動装置18で調節すればよい。この場合は、燃料は点火栓3に向かって噴射したいので、図6の(A)に示すようにシュラウド30’が弁軸11に関して点火栓3と反対側にあるようにシュラウド30’の位置が決定される。
However, in the range where the
一方、図6の(B)に示すのは均一燃焼をおこなう場合であって、弁10の上下移動とともに、弁軸11を回転させる。弁軸11が回転すると、それに伴って、シュラウド30’の角度位置が回転し、それに伴い広い範囲に噴射される。図では弁軸11を360度回転させる場合を示し、それにともなって、燃料が全方向に噴射されることを示している。
On the other hand, FIG. 6B shows a case where uniform combustion is performed, and the
この第2の実施の形態も第1の実施の形態と同様な効果を得ることができる。特に、第1の実施の形態よりも構造が簡単であるので、第1の実施の形態よりも容易に製造できる。 The second embodiment can obtain the same effects as those of the first embodiment. In particular, since the structure is simpler than in the first embodiment, it can be manufactured more easily than in the first embodiment.
本発明は筒内直接噴射型の内燃機関に適用することができる。 The present invention can be applied to a direct injection type internal combustion engine.
10 弁
11 弁軸
12 傘部
15 ソレノイド
17 ピニオン
18 ラック
19 ラック駆動装置
20 燃料ポートブロック
21 燃料ポート
30 シュラウド(第1の実施の形態)
30’ シュラウド(第2の実施の形態)
31 アーム
35 ソレノイド
DESCRIPTION OF
30 'shroud (second embodiment)
31
Claims (4)
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
燃料ポート内に傘型弁に接近及び離間せしめることが可能なシュラウドを設け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁に接近せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の一部のみから燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開弁時にシュラウドを傘型弁から離間せしめて前記燃料出口と傘型弁の隙間の全体から燃料を噴射せしめる、
ことを特徴とする燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel into a combustion chamber of an in-cylinder direct injection type internal combustion engine,
An umbrella valve is placed outside the fuel outlet facing the combustion chamber of the fuel port where the pressurized fuel is stored, and the umbrella valve is moved away from the fuel outlet and the fuel is released from the gap between the fuel outlet and the umbrella valve when the valve is opened. Which injects
A shroud is provided in the fuel port that can approach and separate the umbrella valve;
When performing stratified combustion, the shroud is brought close to the umbrella valve when the umbrella valve is opened, and fuel is injected only from a part of the gap between the fuel outlet and the umbrella valve,
When performing uniform combustion, when the umbrella valve is opened, the shroud is separated from the umbrella valve and fuel is injected from the entire gap between the fuel outlet and the umbrella valve.
The fuel-injection apparatus characterized by the above-mentioned.
成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるようにシュラウドが設けられている、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。 The internal combustion engine has a spark plug,
The fuel injection device according to claim 1, wherein a shroud is provided so that fuel is injected toward the spark plug when performing stratified combustion.
加圧燃料が貯留される燃料ポートの燃焼室に向いた燃料出口の外側に傘型弁を配置し、傘型弁を燃料出口から離間移動した開弁時に燃料出口と傘型弁の隙間から燃料を噴射するものであって、
傘型弁を回転可能にするとともに、傘型弁の前記燃料出口側に向いた背面に燃料出口と傘型弁の隙間から噴射される燃料を部分的に制限するシュラウドを取付け、
成層燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させないで一定方向にのみ燃料を噴射せしめ、
均一燃焼をおこなう時には、傘型弁の開閉時に傘型弁を回転させて多方向に燃料を噴射せしめる、
ことを特徴とする燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting fuel into a combustion chamber of an in-cylinder direct injection type spark ignition internal combustion engine,
An umbrella valve is placed outside the fuel outlet facing the combustion chamber of the fuel port where the pressurized fuel is stored, and the umbrella valve is moved away from the fuel outlet and the fuel is released from the gap between the fuel outlet and the umbrella valve. Which injects
The umbrella-type valve is rotatable, and a shroud that partially restricts the fuel injected from the gap between the fuel outlet and the umbrella-type valve is attached to the back surface of the umbrella-type valve facing the fuel outlet side,
When performing stratified combustion, fuel is injected only in a certain direction without rotating the umbrella valve when opening and closing the umbrella valve.
When performing uniform combustion, rotate the umbrella valve when opening and closing the umbrella valve to inject fuel in multiple directions.
The fuel-injection apparatus characterized by the above-mentioned.
成層燃焼をおこなう時に、点火栓に向かって燃料が噴射されるように傘型弁の回転方向位置が決められている、ことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射装置。 The internal combustion engine has a spark plug,
The fuel injection device according to claim 1, wherein the rotational direction position of the umbrella valve is determined so that fuel is injected toward the spark plug when stratified combustion is performed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004219841A JP2006037861A (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Fuel injection device |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004219841A JP2006037861A (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Fuel injection device |
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JP2004219841A Pending JP2006037861A (en) | 2004-07-28 | 2004-07-28 | Fuel injection device |
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