JP2007132231A - Fuel injection valve and internal combustion engine mounting the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射弁およびそれを搭載した内燃機関に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve and an internal combustion engine equipped with the same.
従来の燃料噴射弁としては、特開2004−28078号公報(特許文献1)に示されたものがある。この特許文献1の燃料噴射弁では、噴霧形状を変化させる可変機構に頼ることなく、成層燃焼及び均質燃焼のいずれにも適した燃料噴霧をシリンダ内に噴射することができ、ピストンや吸気バルブへの燃料噴霧の衝突を抑えることが可能とするために、特定方向に扁平な燃料噴霧を形成する第1の噴孔部と、前記第1の噴孔部によって形成される燃料噴霧に対して前記特定方向と直交する方向のいずれか一方の側に偏った燃料噴霧を形成する第2の噴孔部とを備えたものである。
A conventional fuel injection valve is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-28078 (Patent Document 1). In the fuel injection valve of
また、従来の燃料噴射装置としては、特開2004−76723号公報(特許文献2)に示されたものがある。この特許文献2の燃料噴射装置では、加工が容易で強度が高く、扁平な扇状噴霧における濃度分布または形状変更の自由度が高く、燃料噴霧の微粒化を促進するために、内周面に弁座を有する弁ボディと、前記弁座に対し燃料流れの下流側に設置され、燃料を噴射する複数の噴孔を有する噴孔プレートと、前記弁座に着座することにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記弁座から離座することにより前記噴孔からの燃料噴射を許容する弁部材とを備え、前記複数の噴孔のうち最外周の噴孔が同一円上に3個以上形成されているものである。
Moreover, as a conventional fuel-injection apparatus, there exists a thing shown by Unexamined-Japanese-Patent No. 2004-76723 (patent document 2). In the fuel injection device of this
筒内直接噴射式の内燃機関においては、圧縮行程中に燃料を噴射して混合気中に燃料の濃い部分と薄い部分とを作り、全体として希薄な混合気に着火させる成層燃焼と、吸気行程中に燃料を噴射して混合比が理論空燃比に近い混合気を形成してこれに着火させる均質燃焼と、を運転条件によって切り替えて用いることが一般的に行われている。ここで、筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁からの噴霧の特性については、成層燃焼と均質燃焼とで望ましい特性が異なっている。 In an in-cylinder direct injection internal combustion engine, fuel is injected during the compression stroke to create a rich portion and a thin portion of the fuel in the mixture, and stratified combustion that ignites the lean mixture as a whole, and an intake stroke It is a common practice to switch between and use homogeneous combustion, in which fuel is injected to form an air-fuel mixture with a mixture ratio close to the stoichiometric air-fuel ratio and to ignite it. Here, as for the characteristics of the spray from the fuel injection valve that injects fuel into the cylinder, desirable characteristics differ between stratified combustion and homogeneous combustion.
成層燃焼においては、燃費を向上させるために、より薄い混合気に安定して着火できること、すなわち燃焼安定性が要求される。燃焼安定性を確保するためには、点火プラグの近傍に可燃範囲にある濃い混合気を形成できることが必要である。特に、噴射開始から燃料が気化するための時間が経過した後においても、点火プラグの近傍に濃い混合気が滞留していることが、燃焼安定性の確保のために重要である。したがって、成層燃焼における燃料噴霧に求められる特性としては、点火プラグの方向に集中した形状で、なおかつ点火プラグ近傍で滞留する噴霧が望ましい。 In stratified combustion, in order to improve fuel efficiency, a thinner mixture can be ignited stably, that is, combustion stability is required. In order to ensure combustion stability, it is necessary to be able to form a rich air-fuel mixture in the combustible range in the vicinity of the spark plug. In particular, it is important for ensuring the combustion stability that a rich air-fuel mixture stays in the vicinity of the spark plug even after the time for fuel to evaporate has elapsed since the start of injection. Therefore, as a characteristic required for fuel spray in stratified combustion, spray that has a shape concentrated in the direction of the spark plug and stays in the vicinity of the spark plug is desirable.
その一方で、均質燃焼においては、未燃燃料成分(HC)の排出を抑制するために、燃料と空気との混合を十分に行って、点火のタイミングでは理論空燃比に近い混合気が均質に形成できることが要求される。また、燃焼室内のバルブや壁面、あるいは点火プラグなどに衝突すると、衝突した壁面近傍の燃料は壁面の冷却による消炎範囲のために燃焼されずに排出されてしまう。したがって、燃焼室内に燃料が衝突することをできるだけ避けることが望ましい。特に、点火プラグへの液体燃料の衝突は、点火プラグの燻りの原因となって着火性に支障をきたしたり、あるいはカーボンの堆積物となって点火プラグの絶縁性を低下させたりする要因になるために、極力避けなければならない。このため、均質燃焼における燃料噴霧に求められる特性としては、十分に空間的に分散して燃料と空気との混合を促し、なおかつ燃焼室内への衝突を避ける噴霧形状を有していることが求められる。 On the other hand, in homogeneous combustion, in order to suppress the emission of unburned fuel component (HC), the fuel and air are sufficiently mixed so that the mixture close to the stoichiometric air-fuel ratio is homogeneous at the ignition timing. It is required that it can be formed. Further, when it collides with a valve, a wall surface or a spark plug in the combustion chamber, the fuel in the vicinity of the collided wall surface is discharged without being burned because of the extinguishing range due to the cooling of the wall surface. Therefore, it is desirable to avoid the collision of fuel in the combustion chamber as much as possible. In particular, the collision of the liquid fuel with the spark plug causes the spark plug to become distorted and impairs the ignitability, or causes carbon deposits to reduce the insulation performance of the spark plug. Therefore, you must avoid as much as possible. For this reason, the characteristics required for fuel spray in homogeneous combustion are required to have a spray shape that is sufficiently spatially dispersed to promote mixing of fuel and air and to avoid collision into the combustion chamber. It is done.
しかしながら、特許文献1には、成層燃焼において点火プラグ近傍に燃料を滞留させることや、燃料噴霧の到達距離を制御することについては開示がない。また、特許文献1では、成層燃焼で燃焼安定性を確保するために、第2の噴霧部による噴霧が点火プラグに近づくように噴射角度を設定すると、均質燃焼では燃料が点火プラグに衝突し易くなるという、成層燃焼と均質燃焼の性能がトレードオフの関係にある。このため、成層燃焼で重要な噴霧の噴射開始から十分な気化時間が経過した後に点火プラグ近傍に濃い混合気を形成させるように噴霧形状を設定すると、均質燃焼では点火プラグの燻りなどを生じ易くなる。したがって、特許文献1では、成層燃焼と均質燃焼の性能を両立させる手段として必ずしも十分とは言えなかった。
However,
一方、特許文献2には、成層燃焼と均質燃焼のそれぞれにおける性能を両立するための噴霧を形成させる方法については開示されていない。特に、成層燃焼では、点火プラグ近傍には濃い混合気があることが望ましく、噴霧内の濃度には濃淡あるいは疎密がある噴霧が形成できることが望ましい。しかしながら、特許文献2には、濃淡がある噴霧を形成することや、そのために必要な噴射孔の配置については必ずしも十分な情報が開示されていなかった。
On the other hand,
また、複数の噴射孔を有する燃料噴射弁で噴霧の形状を制御する場合、各噴射孔から噴射される燃料同士が干渉して所望の噴霧形状が得難くなるという問題がある。噴霧に濃淡や疎密を設ける場合に、噴霧を濃くあるいは密にするために噴射孔の向きが近い噴射孔を近接して配置すると、噴霧が干渉して液滴径が増大したり、所望の噴霧形状が得難くなったりする。また、噴霧の干渉が起こると、噴霧の到達距離が伸びて点火プラグ近傍に燃料が滞留し難くなって、成層燃焼における燃焼安定性確保が難しくなるという問題があった。 In addition, when the shape of the spray is controlled by a fuel injection valve having a plurality of injection holes, there is a problem that it becomes difficult to obtain a desired spray shape due to interference between fuels injected from the injection holes. If the spray holes are arranged close to each other in order to make the spray thicker or denser when the sprays are shaded or dense, the sprays interfere with each other and the droplet diameter increases or the desired spray It becomes difficult to obtain the shape. Further, when spray interference occurs, there is a problem in that it is difficult to ensure combustion stability in stratified combustion because the spray reach distance increases and fuel does not stay in the vicinity of the spark plug.
本発明の目的は、均質燃焼と成層燃焼の双方で良好な性能を発揮させる噴霧を形成することが可能な燃料噴射弁およびそれを搭載した内燃機関を提供することにある。 The objective of this invention is providing the fuel injection valve which can form the spray which exhibits favorable performance in both homogeneous combustion and stratified combustion, and an internal combustion engine carrying the same.
前述の目的を達成するための本発明の第1の態様は、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、前記噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、前記複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第1の組み合わせと、噴射孔の軸の為す角度が前記第1の組み合わせの角度より小さい第2の組み合わせとを有するものである。 A first aspect of the present invention for achieving the above-described object includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and a valve seat, a valve seat, and a valve seat upstream of the injection hole group. In the fuel injection valve comprising a valve body that opens and closes the fuel passage by opening and closing the gap, and a drive means for driving the valve body, the injection hole groups have different angles at which the axis of the hole faces. A plurality of injection hole pairs each formed by a combination of these injection holes, each of the plurality of injection hole pairs having a large angle formed by the axis of the injection hole; And a second combination in which the angle formed by the axis of the injection hole is smaller than the angle of the first combination.
係る本発明の第1の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
(1)前記第2の組み合わせの噴射孔間の距離は、前記第1の組み合わせの噴射孔間の距離よりも大きくなるように構成したこと。
(2)近接する前記噴射孔の軸が為す角度が小さい組み合わせほど前記噴射孔の穿孔位置が疎に配置されていること。
A more preferable specific configuration example in the first aspect of the present invention is as follows.
(1) The distance between the injection holes of the second combination is configured to be larger than the distance between the injection holes of the first combination.
(2) The piercing positions of the injection holes are arranged sparsely as the angle formed by the axes of the adjacent injection holes is smaller.
また、本発明の第2の態様は、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、前記噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、前記複数の噴射孔の対は、噴射した噴霧の空間的な密度が疎となる第1の組み合わせと、噴射した噴霧の空間的な密度が密となる第2の組み合わせとを有するものである。 The second aspect of the present invention includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and opens and closes a valve seat and a gap between the valve seat and the upstream side of the injection hole group. In the fuel injection valve comprising a valve body that opens and closes the fuel passage and a drive means that drives the valve body, the injection hole group includes a plurality of injection holes drilled so that the angles at which the axis of the holes face are different. And a plurality of injection hole pairs each having a combination of these injection holes, and the plurality of injection hole pairs is a first combination in which the spatial density of the spray spray is sparse. And a second combination in which the sprayed spray has a dense spatial density.
係る本発明の第2の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
(1)前記第2の組み合わせは、大気圧下に噴射した場合に噴霧が分離した状態となり、加圧下に噴霧した場合に一体の噴霧状態となるように構成したこと。
A more preferable specific configuration example in the second aspect of the present invention is as follows.
(1) The second combination is configured such that when sprayed under atmospheric pressure, the spray is separated, and when sprayed under pressure, the spray is integrated.
また、本発明の第3の態様は、シリンダと、このシリンダの中で往復運動するピストンと、前記シリンダ内に空気を導入する吸気弁と、燃焼ガスを前記シリンダ内から排気する排気弁と、前記シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料タンクから燃料を供給する燃料供給手段と、前記吸気弁によって前記シリンダ内に導入した空気と前記燃料噴射弁によって前記シリンダ内に噴射された燃料との混合気に点火する点火プラグとを備え、前記燃料噴射弁に、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた内燃機関において、前記燃料噴射弁の噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、前記複数の噴射孔の対は、噴射した噴霧の空間的な密度が疎となる第1の組み合わせと、噴射した噴霧の空間的な密度が密となる第2の組み合わせとを有するものである。 The third aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, an intake valve that introduces air into the cylinder, an exhaust valve that exhausts combustion gas from the cylinder, A fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder; fuel supply means for supplying fuel from the fuel tank to the fuel injection valve; air introduced into the cylinder by the intake valve; and the cylinder by the fuel injection valve An ignition plug that ignites an air-fuel mixture injected into the fuel, and the fuel injection valve includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and upstream of the injection hole group, In an internal combustion engine comprising a valve seat, a valve body that opens and closes a fuel passage by opening and closing a gap between the valve seat, and a drive unit that drives the valve body, the injection hole group of the fuel injection valve includes: , Hole It has a plurality of injection holes perforated so that the angle to which the axis faces differs, and has a plurality of injection hole pairs constituted by a combination of these injection holes, and the plurality of injection hole pairs injected It has the 1st combination from which the spatial density of spray is sparse, and the 2nd combination from which the spatial density of the sprayed spray becomes dense.
係る本発明の第3の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
(1)吸気2弁式の筒内噴射式内燃機関を用いると共に、に搭載し、前記吸気弁側に前記噴射孔群を設け、前記第2の組み合わせによる燃料の噴射は前記点火プラグの方向に向かって行うものであり、前記第1の組み合わせによる燃料による噴射は前記第2の組み合わせによる燃料噴射より前記ピストン側に燃料を噴射するものであること。
A more preferable specific configuration example in the third aspect of the present invention is as follows.
(1) An intake two-valve in-cylinder injection internal combustion engine is used and mounted on the intake valve side, and the injection hole group is provided on the intake valve side. Fuel injection by the second combination is directed in the direction of the spark plug. The fuel injection by the first combination is for injecting fuel to the piston side than the fuel injection by the second combination.
また、本発明の第4の態様は、シリンダと、このシリンダの中で往復運動するピストンと、前記シリンダ内に空気を導入する吸気弁と、燃焼ガスを前記シリンダ内から排気する排気弁と、前記シリンダ内に直接燃料を噴射する燃料噴射弁と、この燃料噴射弁に燃料タンクから燃料を供給する燃料供給手段と、前記吸気弁によって前記シリンダ内に導入した空気と前記燃料噴射弁によって前記シリンダ内に噴射された燃料との混合気に点火する点火プラグとを備え、
前記燃料噴射弁に、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた内燃機関において、
前記燃料噴射弁の噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、
前記複数の噴射孔の対は、噴射した噴霧の空間的な密度が疎となる第1の組み合わせと、噴射した噴霧の空間的な密度が密となる第2の組み合わせとを有するものである。
The fourth aspect of the present invention includes a cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, an intake valve that introduces air into the cylinder, an exhaust valve that exhausts combustion gas from the cylinder, A fuel injection valve for directly injecting fuel into the cylinder; fuel supply means for supplying fuel from the fuel tank to the fuel injection valve; air introduced into the cylinder by the intake valve; and the cylinder by the fuel injection valve A spark plug for igniting an air-fuel mixture with fuel injected into the interior;
The fuel injection valve includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and the fuel passage is opened and closed by opening and closing a valve seat and a gap between the valve seat and the upstream side of the injection hole group. In an internal combustion engine comprising a valve body that performs the above and a drive means that drives the valve body,
The injection hole group of the fuel injection valve has a plurality of injection holes perforated so that the angle at which the axis of the hole faces is different, and has a plurality of injection hole pairs configured by a combination of these injection holes. ,
The pair of the plurality of injection holes has a first combination in which the spatial density of the spray spray is sparse and a second combination in which the spatial density of the spray spray is dense.
係る本発明の第4の態様におけるより好ましい具体的構成例は次の通りである。
(1)吸気2弁式の筒内噴射式内燃機関を用いると共に、に搭載し、前記吸気弁側に前記噴射孔群を設け、前記第2の組み合わせによる燃料の噴射は前記点火プラグの方向に向かって行うものであり、前記第1の組み合わせによる燃料による噴射は前記第2の組み合わせによる燃料噴射より前記ピストン側に燃料を噴射するものであること。
A more preferable specific configuration example in the fourth aspect of the present invention is as follows.
(1) An intake two-valve in-cylinder injection internal combustion engine is used and mounted on the intake valve side, and the injection hole group is provided on the intake valve side. Fuel injection by the second combination is directed in the direction of the spark plug. The fuel injection by the first combination is for injecting fuel to the piston side than the fuel injection by the second combination.
本発明によれば、均質燃焼と成層燃焼の双方で良好な性能を発揮させる噴霧を形成することが可能な燃料噴射弁およびそれを搭載した内燃機関を実現できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel injection valve which can form the spray which exhibits favorable performance by both homogeneous combustion and stratified combustion, and an internal combustion engine carrying it can be implement | achieved.
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に係る燃料噴射弁及び内燃機関を図1から図6を用いて説明する。
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The same reference numerals in the drawings of the respective embodiments indicate the same or equivalent.
(First embodiment)
A fuel injection valve and an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、本実施形態の燃料噴射弁1の全体に関して図1を参照しながら説明する。図1は本発明の第1実施形態に係る燃料噴射弁1の断面図である。
First, the entire
燃料噴射弁1は、通常時閉式の電磁弁となっており、通常時はスプリングによって付勢された弁体110の先端と弁座プレート102の弁座部104とは密着し、燃料供給口115より供給された燃料が漏れ出ないようになっている。コネクタ114よりコイル112へ電流が供給されると、コア113に磁界を生じ、コア113とアンカ108との間に磁気吸引力を生じ、弁体110がアンカ108と共にコア113の側に変位する。このとき、弁体110と弁座プレート102の弁座部104との間に隙間を生じ、噴射孔部材を構成するノズルプレート116に穿孔された複数の噴射孔211〜216(図2A及び図2B参照)より燃料が噴射されるようになっている。
The
次に、燃料噴射部に関して図2A及び図2Bを参照しながら説明する。図2Aは図1の弁座プレート102およびノズルプレート116の近傍を拡大した断面図、図2Bは図2Aのノズルプレート116の正面図である。図2Aにおける符号210は燃料噴射弁1の軸線を示す。図2Bにおける角度216〜222は各噴射孔の軸が為す立体角を正面図に投影した角度を図示したものである。なお、立体角とは、噴射孔の軸が為す角度であり、三次元空間における角度を意味している。
Next, the fuel injection unit will be described with reference to FIGS. 2A and 2B. 2A is an enlarged sectional view of the vicinity of the
燃料は弁体ガイド103とノズル部材105の間に設けられた隙間部及び流入溝217を通過して弁座プレート102の弁座部104に至る。弁座部104を通過した燃料は、弁座プレート102の燃料通路201を通り、さらに弁座プレート102の拡大通路202を通過してノズルプレート116に穿孔された複数の噴射孔211〜216に至り、雰囲気中に噴射される。
The fuel passes through a gap provided between the
係る複数の噴射孔211〜216は噴射孔群230を構成するものであり、この噴射孔群230は、複数の噴射孔211〜213からなる第1の噴射孔群230aと、複数の噴射孔214〜216からなる第2の噴射孔群230bとからなっている。また、この噴射孔群230を構成する各噴射孔211〜216は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔されている。
The plurality of injection holes 211 to 216 constitute the
ここで、第1の噴射孔群を構成する噴射孔214〜216は、それぞれの噴射孔の組み合わせにおける噴射孔の軸が為す立体角が、噴射孔211〜213の噴射孔の組み合わせにおける噴射孔の軸が為す立体角よりも小さくなるように設けられている。換言すれば、噴射孔群230は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔211〜216の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、その複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第1の組み合わせ(第1の噴射孔群)230aと、噴射孔の軸の為す角度が第1の組み合わせの角度より小さい第2の組み合わせ(第2の噴射孔群)230bとを有している。
Here, the injection holes 214 to 216 constituting the first injection hole group have solid angles formed by the axis of the injection holes in the combination of the respective injection holes, and the injection holes in the combination of the injection holes of the injection holes 211 to 213 are the same. It is provided so as to be smaller than the solid angle formed by the axis. In other words, the
図2Bを参照しながらさらに具体的に述べると、噴射孔214と215が為す角度217、噴射孔214と216が為す角度218、噴射孔215と216が為す角度219は、噴射孔211と212が為す角度220、噴射孔211と213が為す角度221、噴射孔212と213が為す角度222より小さい組み合わせとなっている。また、噴射孔214〜216の各噴射孔と噴射孔211が為す立体角は、紙面左右方向の傾き角が異なり、立体角が大きくなるように設けられている。
More specifically, referring to FIG. 2B, the
このように、噴射孔の軸が為す立体角が小さい第2の組み合わせと、噴射孔の軸が為す立体角が大きい第1の組み合わせとを有するように噴射孔211〜216を穿孔することにより、形成される噴霧に疎密を形成させることが出来る。例えば、噴射孔214〜216の第2の組み合わせにおいて噴射孔の軸が為す立体角は小さいので、噴射される燃料は空間的に密な噴霧を形成させる。また、噴射孔211〜213のd1の組み合わせにおいて噴射孔の軸が為す立体角は大きいので、噴射される燃料は空間的に疎な噴霧を形成させる。 Thus, by drilling the injection holes 211 to 216 so as to have the second combination with a small solid angle made by the axis of the injection hole and the first combination with a large solid angle made by the axis of the injection hole, Density can be formed in the formed spray. For example, in the second combination of the injection holes 214 to 216, the solid angle formed by the axis of the injection holes is small, so that the injected fuel forms a spatially dense spray. Further, since the solid angle formed by the axis of the injection hole is large in the combination of d1 of the injection holes 211 to 213, the injected fuel forms a spatially sparse spray.
次に、燃料噴射弁1から噴射した噴霧の様子に関して図3A、図3B及び図4を参照しながら説明する。
Next, the state of the spray injected from the
図3A及び図3Bは図1及び図2に示した燃料噴射弁1によって大気圧の雰囲気に噴射した場合に形成される噴霧の様子を示した図である。図3Aは燃料噴射弁1から噴射した状態の正面模式図、図3Bは図3AのA−A断面模式図である。なお、図3Aにおいて、燃料噴射弁1の先端部がノズル307として描かれている。
3A and 3B are views showing the state of spray formed when the
ノズル307の噴射孔から十分離れた位置(例えば15mm以上)のA−A断面を観察すると、各噴射孔から図3Aに示すように噴射された噴霧における噴霧間距離(例えば図示した噴霧間距離308〜310)は、図3Bに示すように噴射孔が為す立体角の大小をほぼ近似した形となる。したがって、図3Bにおける噴霧間の距離308及び311が小さい空間的に密な噴霧301〜303は、互いの立体角の小さい噴射孔214〜216から噴射されたものであり、また噴霧間の距離309が大きい空間的に疎な噴霧304〜306は、互いの立体角の大きい噴射孔211〜213から噴射されたものである。なお、噴霧の密な部分と疎な部分との噴霧間の距離310は、密な噴霧が為す噴霧間の距離308や311と比較して大きくなるように設けられている。
When the AA cross section at a position sufficiently separated from the injection hole of the nozzle 307 (for example, 15 mm or more) is observed, the inter-spray distance (for example, the
図4は図1及び図2に示した燃料噴射弁1によって加圧雰囲気中に噴射した場合に形成される噴霧の様子を示した図であり、図3Bに対応する図である。図3に示すような空間的に疎密を有する噴霧では、加圧雰囲気中に燃料を噴射した場合における噴霧形状は、図4のようになる。加圧雰囲気中においては、噴霧によって誘引される空気流動の影響を、噴霧自身が受け易い。それぞれの噴霧は噴射時に周囲から空気を引き込む流動を生じさせる。このため、噴霧が空間的に密に噴射されると、密な噴霧の中央に向かう空気流動が発生する。この効果によって、加圧雰囲気中に噴射した場合には、空間的に密に噴射された噴霧(図3における噴霧301〜303)は拡散しながら一体の塊状の噴霧401を形成することが出来る。その一方で、空間的に疎に噴射された燃料(図3における噴霧304〜306)は自身の空気流動によって拡散するものの、噴霧の塊を形成しにくく、噴霧402〜404のように分散する。
FIG. 4 is a view showing a state of spray formed when injected into a pressurized atmosphere by the
なお、図3Bおよび図4に示したような噴霧の横断面形状は、シート状の光を噴霧に照射し、写真撮影することによって観察することができる。噴霧が分離しているか塊状となっているかは、シート状の光に噴霧が到達した瞬間から約1ms以内の写真から判断することができる。噴霧が分離している場合には、噴霧がシート状の光に到達した瞬間から1ms程度経過してもなお分離している。噴霧が塊状になる場合には、噴霧がシート状の光に到達した瞬間は分離しているように観察されるものの、到達から約1msの間に塊状になることを観察できる。 The cross-sectional shape of the spray as shown in FIGS. 3B and 4 can be observed by irradiating the spray with sheet-like light and taking a photograph. Whether the spray is separated or agglomerated can be determined from a photograph within about 1 ms from the moment when the spray reaches the sheet-like light. When the spray is separated, the spray is still separated even after about 1 ms from the moment when the spray reaches the sheet-like light. When the spray is agglomerated, it is observed that the spray is separated at the moment when it reaches the sheet-like light, but it can be observed that it becomes agglomerated in about 1 ms from the arrival.
次に、係る燃料噴射弁1を筒内噴射式内燃機関60に適用した例について図5A及び図5Bを参照しながら説明する。図5Aは図1の燃料噴射弁1を吸気2弁式の筒内噴射式内燃機関60に搭載して吸気行程中に燃料を噴射した場合の斜視模式図、図5Bは図5Aの筒内噴射式内燃機関60の断面摸式図である。
Next, an example in which the
上述した燃料噴射弁1による噴霧は、図5Aのように筒内噴射式内燃機関60の吸気弁側に噴射孔群で構成される噴射点501を設けるような場合に有効である。
The spraying by the
筒内噴射式内燃機関60においては、均質燃焼モードで運転する際に、燃料と空気とがよく混合することが重要である。そのために、燃料は燃焼室内に空間的に分散して噴射されることが望ましい。また、内燃機関60の出力が大きい条件では、吸気ポートから流入する空気の流動がピストン69(図5B参照)に向かって強く発生するため、これに抗って燃料が進行し、空気との混合を促進できることが求められる。更に、均質燃焼モードは高出力の条件で使用されることが多いため、燃料の噴射量も多くなる。このため、燃料が点火プラグ504に直接衝突しないようにして点火プラグ504の燻りなどを防止することが必要である。同時に、吸気弁502、503に燃料が衝突して燃料が付着することを防ぐような噴霧形状にして置くと、燃料と混合気の混合が促進されたり、付着した燃料が燃え残りとして排出されたりしてしまうことを抑制できる。
In the direct injection
均質燃焼においては、空気と燃料が十分に混合することによって、未燃燃料成分の排出を抑えることができ、またEGR(排気再循環)時にも煤や未燃燃料成分の発生を抑えることができるので、多くのEGRガスを用いながらの燃焼が可能になる。また、燃料と空気とが良く混合することは燃料の気化を促進し、気化潜熱によって吸気温度を低下させて空気の体積を減じ、より多くの質量の空気を吸気できるようになるため、出力の増加もし易くなる。 In homogeneous combustion, exhaust and unburned fuel components can be suppressed even during EGR (exhaust gas recirculation) by thoroughly mixing air and fuel to suppress the discharge of unburned fuel components. Therefore, combustion is possible while using many EGR gases. In addition, good mixing of fuel and air promotes vaporization of the fuel, lowers the intake air temperature by latent heat of vaporization, reduces the volume of the air, and allows intake of a larger amount of air. It becomes easy to increase.
なお、図5Bを参照しながら内燃機関60の構成を具体的に説明する。内燃機関60において、シリンダ68内に往復動可能に設けられたピストン69は、図示しないクランクシャフトの回転に応じてシリンダ68内を上下動する。シリンダ68の上部には、シリンダヘッド63が取り付けられており、シリンダ68と共に密閉空間を形成する。シリンダヘッド63には、スロットルバルブを内蔵した吸入空気量制御装置61を介して外部空気をシリンダ内に導く吸気マニホールド62と、シリンダ68内で燃焼した燃焼ガスを排気装置へ導く排気マニホールドとが形成されている。シリンダヘッド63の吸気マニホ−ルド62側には吸気弁502が、中央部には点火プラグ504が、そして吸気弁502と反対側には排気弁507がそれぞれ設けられている。吸気弁502および排気弁507は燃焼室67内に延在して設けられている。ここで、燃料噴射弁1は、シリンダヘッド63の吸気マニホ−ルド62結合部付近に取り付けられており、燃料噴射弁1の軸線Jが燃焼室67内でやや下向きとなるように(点火プラグ504が設けられているのとは反対方向を向くように)設定されている。69はピストンを示している。図5B中の白抜きの矢印は吸気の流れを示しており、ハッチングの矢印は排気の流れをそれぞれ示している。
The configuration of the
本実施形態に係る燃料噴射弁1によれば、噴霧が空間的に疎な部分506をピストン側に向けることで、噴霧の分散性を確保することが出来る。噴霧を分散させることにより、内燃機関60を均質燃焼モードで運転する際にも空気と燃料との混合を促進させることが出来る。また、点火プラグ504の方向に向かって噴射される燃料は、噴射方向が吸気流動に抗う方向であるため、高出力の条件でも空気と混合しながら進行し易い。更に、空間的に密な噴霧505は吸気行程中では分離して飛翔するため、点火プラグ504に直撃しないようにすることができる。このような効果によって、均質燃焼モードにおいて燃料と空気との混合を促進させることができ、未燃燃料成分の排出低減、あるいはEGR(排気再循環)ガスの量を増加させることによる燃費向上、出力の向上などが可能になる。
According to the
更に、本実施形態に係る燃料噴射弁1に依れば、均質燃焼モードだけでなく、成層燃焼モードでの性能も向上させられる。成層燃焼においては、燃焼室全体では空気に対して燃料が薄くなるため、着火性を確保するためには燃料が点火プラグ504の近傍で濃い必要がある。更に、成層燃焼を行う際には、圧縮行程に燃料を噴射するため、燃焼室内の圧力が高い雰囲気中に燃料を噴射する必要がある。このため、点火プラグ504の近傍に濃い混合気を形成させるためには、点火プラグ504に燃料が到達するだけの貫徹力のある噴霧を用いる必要がある。成層燃焼モードにおいて、点火プラグの周りに濃い可燃の混合気を作れることは、燃焼安定性を向上させる効果がある。燃焼安定性が向上することで、燃焼室全体としてはより希薄な混合気に着火させられるようになり、あるいはより広い運転条件に対して成層燃焼を行わせることができるようになり、内燃機関の低燃費化に寄与することができる。
Furthermore, according to the
本実施形態に係る燃料噴射弁によれば、噴霧が空間的に密な部分505を点火プラグの側に向けておくことで、点火プラグ504の近傍に濃い混合気を形成させることが可能になる。特に、燃焼室内の圧力が高い条件においては、点火プラグ近傍に向かう空間的に密な噴霧505は図4に示したように塊となって点火プラグ504へ向かうため、燃焼室内の圧力上昇に伴う噴霧の貫徹力の低下を補うことができる。この効果によって、成層燃焼モードにおいてより高い燃焼安定性を得ることができ、内燃機関60の低燃費化に寄与することができる。なお、点火プラグ近傍に向かう空間的に密な噴霧は、複数の噴射孔から噴射された噴霧によって形成されるが、適切な濃度の混合気を形成するためには2〜4個の噴射孔から形成される噴霧を密にすると良い。
According to the fuel injection valve according to the present embodiment, a dense air-fuel mixture can be formed in the vicinity of the
次に、噴射された燃料同士の干渉に関して図6を参照しながら説明する。図6は図1の燃料噴射弁1のそれぞれの噴射孔から燃料が噴射される様子を模式的に示した斜視図である。
Next, interference between the injected fuels will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a perspective view schematically showing a state in which fuel is injected from each injection hole of the
上述したように、本実施形態に係る燃料噴射弁1によれば、均質燃焼と成層燃焼の両モードにおいて良好な特性を有する噴霧を得ることができる。このような噴霧を形成できる燃料噴射弁1では、空間的に密な噴霧を形成するために、互いの立体角が小さい噴射孔の組を作る必要があり、噴射された燃料同士の干渉が問題になり易い。
As described above, according to the
各噴射孔211〜216から噴射された燃料は、図6に示すように略円錐形に広がり、それぞれの噴射孔211〜216の穿孔角度に対応した方向を軸として飛翔する。このため、空間的に密な噴霧を形成する場合には、噴射孔211〜216の軸同士が為す立体角が小さいために、それぞれの噴射孔から噴射される噴霧が干渉してしまうことがある。特に、噴射孔211〜216から数ミリメートルの比較的近距離で噴霧の干渉が生じると、非常に濃い濃度の噴霧同士が干渉することとなり、複数の噴射孔から噴射された噴霧が一体化し、極度に密な噴霧となってしまって所望の燃料の分布を得られ難くなる。場合によっては、完全に一本の噴霧となって非常に貫徹力が強いが進行方向に拡散しにくい噴霧が形成されてしまったり、噴霧の微粒化を阻害して液滴径が増大してしまったり、燃焼にとって望ましくない噴霧になってしまう。例えば、図6においては噴射孔214、215、216から噴射された噴霧は、それぞれの噴霧の軸が為す立体角が小さいために噴霧が干渉し易い立体角の関係となっている。 As shown in FIG. 6, the fuel injected from each of the injection holes 211 to 216 spreads in a substantially conical shape, and flies around the direction corresponding to the drilling angle of each of the injection holes 211 to 216. For this reason, when forming a spatially dense spray, since the solid angle formed by the axes of the injection holes 211 to 216 is small, the sprays injected from the respective injection holes may interfere with each other. . In particular, when spray interference occurs at a relatively short distance of several millimeters from the injection holes 211 to 216, extremely dense concentrations of sprays interfere with each other, and the sprays injected from the plurality of injection holes are integrated and extremely Therefore, it becomes difficult to obtain a desired fuel distribution. Depending on the case, it may be a single spray that forms a spray that has a very strong penetration force but is difficult to diffuse in the direction of travel. Or spray that is undesirable for combustion. For example, in FIG. 6, the sprays injected from the injection holes 214, 215, and 216 have a solid angle relationship in which the sprays easily interfere because the solid angles formed by the respective spray axes are small.
このため、噴霧の干渉を防止すると言う観点では、それぞれの噴射孔間の距離を大きく取ることが望ましい。しかしながら、噴射孔を配置するノズルプレート116内の範囲を大きくとると、拡大通路202が大きくならざるを得ない。一般に、筒内噴射内燃機関60に用いる燃料噴射弁1は高い温度に曝されるため、弁座104より下流部の体積が大きくなりすぎると、拡大通路202などに滞留した燃料のうち揮発性の高い成分だけが蒸発して揮発性の低いガム質が燃料通路内に留まって実質的な流路断面積を減じ、燃料噴射弁1の詰まりや流量の低下を誘発することがある。したがって、噴射孔211〜216はできるだけ小さい範囲に配置できることが望ましい。
For this reason, from the viewpoint of preventing spray interference, it is desirable to increase the distance between the respective injection holes. However, if the range in the
そこで、本実施形態では、噴孔が為す立体角が小さい噴射孔214〜216は、それぞれの噴射孔の出口間の距離が大きくなるように配置している。その一方で、噴孔が為す立体角が大きい噴射孔211〜213は、噴射孔214〜216の噴射孔間の距離と比較して小さい噴射孔間の距離を有するように配置している。このように配置することで、噴霧干渉の生じ易い立体角の小さい噴射孔を離して配置することができ、比較的小さい範囲に噴射孔を配置する場合においても噴霧干渉を防止できる。
(第2〜第6実施形態)
以下、本発明の第2〜第6実施形態について図7〜図11を用いて説明する。この第2〜第6実施形態は、以下に述べる点で第1実施形態と相違し、その他の点については第1実施形態と基本的には同一である。
(第2実施形態)
第1実施形態で述べたような形状の噴霧は、図7のような噴射孔701〜706の配置によっても得ることができる。図7は本発明の第2実施形態に係る燃料噴射弁1におけるノズルプレート116の正面図である。
Therefore, in the present embodiment, the injection holes 214 to 216 having a small solid angle formed by the injection holes are arranged so that the distance between the outlets of the injection holes becomes large. On the other hand, the injection holes 211 to 213 having a large solid angle formed by the injection holes are arranged so as to have a smaller distance between the injection holes than the distance between the injection holes 214 to 216. By arranging in this way, it is possible to arrange the injection holes with small solid angles that are likely to cause spray interference, and to prevent spray interference even when the injection holes are arranged in a relatively small range.
(Second to sixth embodiments)
Hereinafter, second to sixth embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. The second to sixth embodiments differ from the first embodiment in the following points, and are basically the same as the first embodiment in other points.
(Second Embodiment)
The spray having the shape as described in the first embodiment can also be obtained by arranging the injection holes 701 to 706 as shown in FIG. FIG. 7 is a front view of the
この第2実施形態は、立体角の小さい噴射孔の組の噴射孔間隔が最も広くなるように噴射孔を配置しながら、他の噴射孔とも十分に距離をとって配置した例である。図7においては、立体角の小さい噴霧を形成する噴射孔は、噴射孔701と702の組である。噴射孔701と702の噴射孔間の距離708は、他の噴射孔との組み合わせと比較して最も大きくなるように設けられている。噴射孔の上流側が円707の範囲内において、噴射孔701と702の中心を結ぶ線分が円707の中心を通るように配置されている。このような配置によれば、より狭い範囲に噴射孔を配置する場合においても、小さい立体角の噴射孔の組を設けても、十分に噴射孔間の距離を取り易くすることができる。なお、この第2実施形態の噴射孔701〜706から噴射された噴霧は、第1実施形態と同様の噴霧形状となる。
(第3実施形態)
本発明の効果は、図8に示すような噴霧を形成させる場合においても発揮させることができる。図8Aは本発明の第3実施形態の燃料噴射弁1における大気圧下での噴霧の横断面を示す模式図、図8Bは同実施形態の燃料噴射弁1における加圧下での噴霧の横断面を示す模式図である。
The second embodiment is an example in which the injection holes are arranged such that the interval between the injection holes having a small solid angle is the widest, and the other injection holes are sufficiently spaced from each other. In FIG. 7, the injection holes that form the spray with a small solid angle are a set of the injection holes 701 and 702. The
(Third embodiment)
The effect of the present invention can be exhibited even when spraying is formed as shown in FIG. FIG. 8A is a schematic view showing a cross section of the spray under atmospheric pressure in the
図8Aに示した噴霧では、噴霧802と噴霧803との立体角(図8上では距離807に相当)が小さく、噴霧801と噴霧802との距離801や噴霧805と806との距離809が大きくなるような場合を示している。
In the spray shown in FIG. 8A, the solid angle between the
このような噴霧形状においては、立体角が小さく噴射された噴霧802と噴霧803は近接しているため、加圧下においては図8Bに示すように噴霧802及び噴霧803が塊状の噴霧810を形成するようになる。
(第4実施形態)
本発明の効果は、図9に示すような噴霧を形成させる場合においても発揮させることができる。図9Aは本発明の第4実施形態の燃料噴射弁1における大気圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図9Bは同実施形態の燃料噴射弁1における加圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図9Cは同実施形態の燃料噴射弁1におけるノズルプレート116の正面図である。図9は噴霧901と902とが近接した立体角になるような噴霧形状を形成した場合を示す図である。
In such a spray shape, since the
(Fourth embodiment)
The effect of the present invention can be exhibited even when spraying as shown in FIG. 9 is formed. FIG. 9A is a schematic view showing a cross section of the spray shape under atmospheric pressure in the
噴霧901と902間の立体角に相当する距離903は、他の噴霧間の距離(例えば距離904、905、906)と比較して小さくなるように噴射孔の向きを調整してある。このため、加圧下では隣接した噴霧901と902は塊状の噴霧907のような形状を呈するようになる。その一方で、噴霧901、902以外の噴霧は分散させることができ、第1実施形態と同様の効果を発揮させることができる。
The direction of the injection hole is adjusted so that the
このような噴霧を形成させるための噴射孔の配置は、図9Cのようにすると良い。即ち、図9Cでは、互いの立体角が小さい噴霧901及び902を形成する噴射孔は噴射孔911及び912であり、互いの噴射孔の距離915は立体角の大きい噴射孔913及び914の距離916と比較して大きくなるように配置されている。このような配置により、図9A及び図9Bのような噴霧形状を得る場合においても、噴霧の干渉を抑制しながら限られた範囲の中に噴射孔を配置することが可能になる。
(第5実施形態)
本発明の効果は、図10A〜図10Cを参照しながら以下に説明するように、噴射孔の数に依らずに得ることができる。図10Aは本発明の第5実施形態に係る燃料噴射弁1を4つの噴射孔で実現する場合の大気圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図10Bは同実施形態の燃料噴射弁1における加圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図10Cは同実施形態の燃料噴射弁1におけるノズルプレート116の正面図である。
The arrangement of the injection holes for forming such spray is preferably as shown in FIG. 9C. That is, in FIG. 9C, the injection holes that form the
(Fifth embodiment)
The effects of the present invention can be obtained regardless of the number of injection holes, as will be described below with reference to FIGS. 10A to 10C. FIG. 10A is a schematic view showing a cross section of a spray shape under atmospheric pressure when the
噴射孔の数を4としたこの第5実施形態においては、噴射孔1012と1011が為す立体角が小さく、この結果、噴霧1001と1002間の距離1003が小さくなって密な噴霧を形成するようになっている。これに対して、噴射孔1013と1014が為す立体角は大きく、これらの噴射孔から噴射される噴霧1006と1007の間の距離1005は噴霧間の距離1003と比較して大きくなり、空間的に疎な噴霧を形成するようになっている。また、空間的な密な噴霧と疎な噴霧との間の距離1004は、密な噴霧を形成する噴霧間の距離1003よりも大きく取られている。
In the fifth embodiment in which the number of injection holes is four, the solid angle formed by the injection holes 1012 and 1011 is small. As a result, the
この結果、形成された噴霧は大気圧下においては図10Aのようにそれぞれ分離した噴霧形状を呈するが、加圧下においては図10Bのように空間的に密な噴霧は噴霧1008のように塊状の一体の噴霧となる。このような噴霧も、筒内噴射内燃機関に用いた場合には均質燃焼と成層燃焼とでその双方に適した噴霧を形成させることができる。なお、噴射孔1012と1011との距離1009は、噴射孔1013と1014との距離1010より大きく設けられている。
(第6実施形態)
図11Aは本発明の第6実施形態に係る燃料噴射弁1を8つの噴射孔で実現する場合の大気圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図11Bは同実施形態の燃料噴射弁1における加圧下での噴霧形状の横断面を示す模式図、図11Cは同実施形態の燃料噴射弁1におけるノズルプレート116の正面図である。
As a result, the formed spray exhibits a separate spray shape as shown in FIG. 10A under atmospheric pressure, but the spatially dense spray as shown in FIG. It becomes an integral spray. When such a spray is also used in a direct injection internal combustion engine, a spray suitable for both homogeneous combustion and stratified combustion can be formed. The
(Sixth embodiment)
FIG. 11A is a schematic view showing a cross section of a spray shape under atmospheric pressure when the
図11Aにおいて、空間的に密な噴霧は噴霧1101〜1103の3つである。これらの噴霧が為す立体角は、例えば噴霧間距離1107に示されるように小さい。これに対し、疎な噴霧が為す立体角は、例えば噴霧間距離1109及び1108が示すように、噴霧間距離1107よりも大きくなるように噴射されている。また、噴霧の密な部分と疎な部分との距離1110は、密な噴霧が為す距離1107よりも大きくなっている。
In FIG. 11A, the three
このような噴霧においても、空間的に密に噴射された噴霧1101〜1103は図11Bに示す加圧下の噴霧1120のように、塊状の噴霧となり、疎に噴射された噴霧は分散する。
Even in such a spray, the
図11Aのような噴霧を形成するには、図11Cに示すような噴射孔の配置を行うと良い。図11Cにおいて、噴射孔1111が噴霧1101を、噴射孔1112が噴霧1102を、噴射孔1113が噴霧1103を形成し、これらの噴射孔が為す立体角は小さく、したがって密な噴霧を形成する。また、これら以外の噴霧は疎な噴霧を形成するが、噴射孔1114は噴霧1104に、噴射孔1115は噴霧1105に、噴射孔1116は噴霧1106にそれぞれ対応する。
In order to form the spray as shown in FIG. 11A, it is preferable to arrange the injection holes as shown in FIG. 11C. In FIG. 11C, the
密な噴霧を形成する噴射孔1111〜1113の為す立体角は小さいため、噴霧同士の干渉を抑制するために、これらの噴射孔を離して配置すると良い。例えば、疎な噴霧を形成する噴射孔1115と1116の距離1119は、密な噴射孔を形成する噴射孔1113と1112の距離1117や噴射孔1112と1111の距離1118よりも、大きくなるように配置されている。空間的に疎な噴霧を形成する噴射孔は、それぞれ立体角が大きいように設けられているため、噴霧の干渉が置きにくく、したがって比較的近接して配置しても問題ない。
Since the solid angle formed by the injection holes 1111 to 1113 forming the dense spray is small, these injection holes are preferably arranged apart from each other in order to suppress interference between the sprays. For example, the
このように配置することで、噴射孔の数を増やした場合においても空間的に疎密を有する噴霧を形成することができ、その噴霧は大気圧下と加圧下とで異なる形状を有するようにでき、なおかつ噴霧干渉を抑制しながら比較的小さい範囲に噴射孔を配置できるようになる。 By arranging in this way, even when the number of injection holes is increased, it is possible to form a spatially dense spray, and the spray can have different shapes under atmospheric pressure and under pressure. In addition, the injection holes can be arranged in a relatively small range while suppressing spray interference.
本発明に係る実施形態によれば、燃料噴射弁の噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第1の組み合わせと、噴射孔の軸の為す角度が第1の組み合わせの角度より小さい第2の組み合わせとを有する構成としている。このような角度で形成された噴射孔の対(噴射孔群)によって、噴射孔の軸が為す角度が小さい組の噴射孔からの噴霧は燃料の分布が密な部分を形成し、角度が大きい組の噴射孔からの噴霧は燃料の分布が疎な部分を形成することが出来る。 According to the embodiment of the present invention, the injection hole group of the fuel injection valve has a plurality of injection holes perforated so that the angles at which the axes of the holes face are different, and is configured by a combination of these injection holes. A plurality of injection hole pairs, the first combination having a large angle formed by the axis of the injection hole and the angle formed by the axis of the injection hole being smaller than the angle of the first combination. And a combination of two. Due to the pair of injection holes formed at such an angle (a group of injection holes), the spray from a pair of injection holes with a small angle formed by the axis of the injection hole forms a densely distributed portion of the fuel and has a large angle. The spray from the pair of injection holes can form a portion where the fuel distribution is sparse.
また、近接する噴射孔の軸が為す角度が小さい対の噴射孔の穿孔位置の距離より短い噴射孔間の距離を有する別の噴射孔の対のうち少なくとも一つは、前記噴射孔の軸が為す角度が大きくなるように配置している。これは、燃料の密な部分を形成する噴射孔を疎に配置し、燃料の疎な部分を形成する噴射孔を密に配置することを意味している。燃料の密な部分を形成する噴射孔ほど、穿孔位置を離して(疎に)配置することで、噴霧同士の干渉を抑制しながら燃料の密な部分を形成することが出来る。その一方で、燃料の疎な部分を形成する噴射孔は、その軸の為す角度が大きいために、噴射孔間の距離を密に配置しても噴霧の干渉を押さえることができるようになる。 Further, at least one of the pair of injection holes having a distance between the injection holes that is shorter than the distance between the drilling positions of the pair of injection holes having a small angle formed by the axis of the adjacent injection holes, the axis of the injection hole is It arranges so that the angle to make becomes large. This means that the injection holes forming the dense portion of the fuel are arranged sparsely and the injection holes forming the sparse portion of the fuel are arranged densely. By arranging the injection holes that form a dense portion of the fuel at farther positions (separately), the dense portion of the fuel can be formed while suppressing interference between sprays. On the other hand, since the injection hole forming the sparse portion of the fuel has a large angle formed by its axis, it is possible to suppress spray interference even when the distance between the injection holes is closely arranged.
上記のようにして形成された疎密のある噴霧は、噴射する雰囲気圧によって特性の異なる噴霧にすることができる。噴霧内の燃料が密な部分は、雰囲気圧が高い場合には噴霧が形成する雰囲気の流動によって燃料がより集中すると共に、比較的長時間滞留し易くなる。一方で、雰囲気圧が低い場合には雰囲気の密度が低いために噴霧は流動の影響を受け難く、雰囲気圧が高い場合と比較して分散する。 The dense spray formed as described above can be a spray having different characteristics depending on the atmospheric pressure to be injected. In a portion where the fuel in the spray is dense, when the atmospheric pressure is high, the fuel is more concentrated due to the flow of the atmosphere formed by the spray, and the fuel tends to stay for a relatively long time. On the other hand, when the atmospheric pressure is low, since the density of the atmosphere is low, the spray is hardly affected by the flow, and is dispersed as compared with the case where the atmospheric pressure is high.
この効果によって、燃料が密な部分の中心を点火プラグの方向へ向くようにすると、雰囲気圧の高い圧縮行程で噴射を行う成層燃焼時には燃料がより集中するとともに、点火プラグ近傍に燃料を滞留させることが出来るため、燃焼安定性を向上させることができる。一方で、雰囲気圧の低い吸気行程に噴射した場合には、燃料は圧縮行程噴射時よりも分散して均質性を得やすい。また、均質燃焼時には燃料の密な部分を形成する複数の噴射孔の向きが点火プラグの方向から僅かにずれた位置に噴射孔が向くように設定しておくことで、均質燃焼時には点火プラグに直接燃料が衝突することを避けることが出来る。このように燃料噴射弁を設置した場合においても、成層燃焼時には複数の噴射孔から噴射される燃料が雰囲気流動によって点火プラグ近傍に集中させることができるため、均質燃焼と成層燃焼時のそれぞれにおいて、望ましい噴霧形状を得ることができる。 By this effect, if the center of the dense portion of the fuel is directed toward the spark plug, the fuel is more concentrated during the stratified combustion in which the injection is performed in the compression stroke having a high atmospheric pressure, and the fuel is retained in the vicinity of the spark plug. Therefore, combustion stability can be improved. On the other hand, when the fuel is injected in the intake stroke having a low atmospheric pressure, the fuel is more easily dispersed and more uniform than in the compression stroke injection. In addition, during homogeneous combustion, the direction of the injection holes that form a dense part of the fuel is set so that the injection holes face slightly away from the direction of the spark plug. Direct fuel collision can be avoided. Even when the fuel injection valve is installed in this way, fuel injected from the plurality of injection holes at the time of stratified combustion can be concentrated in the vicinity of the spark plug by the atmospheric flow, so in each of the homogeneous combustion and the stratified combustion, A desired spray shape can be obtained.
1…燃料噴射弁、101…噴孔部材、102…弁座プレート、103…弁体ガイド、104…シート部、105…ノズル部材、106…弁体ガイド、107…ヨーク、108…アンカ、109…ジョイント、110…弁体、111…ノズルホルダ、113…コア、114…コネクタ、115…燃料供給口、116…ノズルプレート、201…燃料通路、202…拡大通路、210…弁体軸線、211〜216…噴射孔、230…噴射孔群、230a…第1の噴射孔群(第1の組み合わせの噴射孔の対)、230b…第2の噴射孔群(第2の組み合わせの噴射孔の対)、301〜306…噴霧、307…ノズル、308〜311…立体角に相当する噴霧間の距離、401…塊状の噴霧、402〜404…噴霧、501…噴射点、502、503…吸気弁、504…点火プラグ、701〜706…噴射孔、708…噴射孔間の距離、801〜806…噴霧、807〜809…立体角に相当する噴霧間の距離、810…塊状の噴霧、901及び902…噴霧、903〜906…立体角に相当する噴霧間の距離、907…塊状の噴霧、911〜914…噴射孔、915、916…噴射孔間の距離、1001、1002、1006、1007…噴霧、1003〜1005…立体角に相当する噴霧間の距離、1008…塊状の噴霧、1009及び1010…噴射孔間の距離、1011〜1014…噴射孔、1101〜1106…噴霧、1107〜1110…立体角に相当する噴霧間の距離、1111〜1116…噴霧、1117〜1119…噴射孔間の距離。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、
前記複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第1の組み合わせと、噴射孔の軸の為す角度が前記第1の組み合わせの角度より小さい第2の組み合わせとを有する
ことを特徴とする燃料噴射弁。 Including an injection hole group formed with a plurality of injection holes for injecting fuel,
In a fuel injection valve provided upstream of the injection hole group, a valve seat, a valve body that opens and closes a fuel passage by opening and closing a gap between the valve seat, and a driving means that drives the valve body,
The injection hole group has a plurality of injection holes perforated so that the angle at which the axis of the hole faces is different, and a plurality of injection hole pairs configured by a combination of these injection holes,
The pair of the plurality of injection holes includes a first combination in which an angle formed by the axis of the injection hole is large, and a second combination in which an angle formed by the axis of the injection hole is smaller than the angle of the first combination. A fuel injection valve.
前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた燃料噴射弁において、
前記噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、
前記複数の噴射孔の対は、噴射した噴霧の空間的な密度が疎となる第1の組み合わせと、噴射した噴霧の空間的な密度が密となる第2の組み合わせとを有する
ことを特徴とする燃料噴射弁。 Including an injection hole group formed with a plurality of injection holes for injecting fuel,
In a fuel injection valve provided upstream of the injection hole group, a valve seat, a valve body that opens and closes a fuel passage by opening and closing a gap between the valve seat, and a driving means that drives the valve body,
The injection hole group has a plurality of injection holes perforated so that the angle at which the axis of the hole faces is different, and a plurality of injection hole pairs configured by a combination of these injection holes,
The pair of the plurality of injection holes includes a first combination in which a spatial density of the spray spray is sparse and a second combination in which a spatial density of the spray spray is dense. Fuel injection valve.
前記燃料噴射弁に、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた内燃機関において、
前記燃料噴射弁の噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、
前記複数の噴射孔の対は、噴射孔の軸の為す角度が大きい第1の組み合わせと、噴射孔の軸の為す角度が前記第1の組み合わせの角度より小さい第2の組み合わせとを有する
ことを特徴とする内燃機関。 A cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, an intake valve that introduces air into the cylinder, an exhaust valve that exhausts combustion gas from the cylinder, and a fuel injection that directly injects fuel into the cylinder A fuel supply means for supplying fuel from a fuel tank to the fuel injection valve, an air-fuel mixture of air introduced into the cylinder by the intake valve and fuel injected into the cylinder by the fuel injection valve A spark plug for igniting,
The fuel injection valve includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and the fuel passage is opened and closed by opening and closing a valve seat and a gap between the valve seat and the upstream side of the injection hole group. In an internal combustion engine comprising a valve body that performs the above and a drive means that drives the valve body,
The injection hole group of the fuel injection valve has a plurality of injection holes perforated so that the angle at which the axis of the hole faces is different, and has a plurality of injection hole pairs configured by a combination of these injection holes. ,
The pair of the plurality of injection holes includes a first combination in which an angle formed by the axis of the injection hole is large, and a second combination in which an angle formed by the axis of the injection hole is smaller than the angle of the first combination. A characteristic internal combustion engine.
前記燃料噴射弁に、燃料を噴射する噴射孔を複数形成した噴射孔群を備えると共に、前記噴射孔群の上流に、弁座と、この弁座との隙間を開閉することで燃料通路の開閉を行う弁体と、この弁体を駆動する駆動手段とを備えた内燃機関において、
前記燃料噴射弁の噴射孔群は、孔の軸が向く角度が異なるように穿孔された複数の噴射孔を有すると共に、これらの噴射孔の組み合わせで構成される複数の噴射孔の対を有し、
前記複数の噴射孔の対は、噴射した噴霧の空間的な密度が疎となる第1の組み合わせと、噴射した噴霧の空間的な密度が密となる第2の組み合わせとを有する
ことを特徴とする内燃機関。 A cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, an intake valve that introduces air into the cylinder, an exhaust valve that exhausts combustion gas from the cylinder, and a fuel injection that directly injects fuel into the cylinder A fuel supply means for supplying fuel from a fuel tank to the fuel injection valve, an air-fuel mixture of air introduced into the cylinder by the intake valve and fuel injected into the cylinder by the fuel injection valve A spark plug for igniting,
The fuel injection valve includes an injection hole group in which a plurality of injection holes for injecting fuel are formed, and the fuel passage is opened and closed by opening and closing a valve seat and a gap between the valve seat and the upstream side of the injection hole group. In an internal combustion engine comprising a valve body that performs the above and a drive means that drives the valve body,
The injection hole group of the fuel injection valve has a plurality of injection holes perforated so that the angle at which the axis of the hole faces is different, and has a plurality of injection hole pairs configured by a combination of these injection holes. ,
The pair of the plurality of injection holes includes a first combination in which a spatial density of the spray spray is sparse and a second combination in which a spatial density of the spray spray is dense. An internal combustion engine.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249125A (en) * | 2009-03-23 | 2010-11-04 | Denso Corp | Fuel injection valve |
WO2013068121A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Daimler Ag | Injection nozzle |
JPWO2015068534A1 (en) * | 2013-11-07 | 2017-03-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Fuel injection valve |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004076723A (en) * | 2002-06-20 | 2004-03-11 | Denso Corp | Fuel injection device |
JP2004515691A (en) * | 2000-12-05 | 2004-05-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection valve |
JP2005098119A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Mazda Motor Corp | Spark-ignition direct-injection engine |
JP2005106006A (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-21 | Denso Corp | Jetting hole member and fuel injection valve using the same |
-
2005
- 2005-11-09 JP JP2005324556A patent/JP2007132231A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004515691A (en) * | 2000-12-05 | 2004-05-27 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection valve |
JP2004076723A (en) * | 2002-06-20 | 2004-03-11 | Denso Corp | Fuel injection device |
JP2005098119A (en) * | 2003-09-22 | 2005-04-14 | Mazda Motor Corp | Spark-ignition direct-injection engine |
JP2005106006A (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-21 | Denso Corp | Jetting hole member and fuel injection valve using the same |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010249125A (en) * | 2009-03-23 | 2010-11-04 | Denso Corp | Fuel injection valve |
WO2013068121A1 (en) * | 2011-11-10 | 2013-05-16 | Daimler Ag | Injection nozzle |
CN103917770A (en) * | 2011-11-10 | 2014-07-09 | 戴姆勒股份公司 | Injection nozzle |
US9404460B2 (en) | 2011-11-10 | 2016-08-02 | Daimler Ag | Injection nozzle |
JPWO2015068534A1 (en) * | 2013-11-07 | 2017-03-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | Fuel injection valve |
EP3067550B1 (en) * | 2013-11-07 | 2022-12-07 | Hitachi Astemo, Ltd. | Fuel injection valve |
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