JP2007138746A - Fuel supply device - Google Patents

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JP2007138746A
JP2007138746A JP2005330283A JP2005330283A JP2007138746A JP 2007138746 A JP2007138746 A JP 2007138746A JP 2005330283 A JP2005330283 A JP 2005330283A JP 2005330283 A JP2005330283 A JP 2005330283A JP 2007138746 A JP2007138746 A JP 2007138746A
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Yoshio Okamoto
良雄 岡本
Toru Ishikawa
石川  亨
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Hitachi Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel supply device which achieves both the further optimization of a fuel spray shape and further atomization of a sprayed fuel particle. <P>SOLUTION: A fuel spray valve 100 which can execute two types of fuel spray shown by spray 31 and spray 32 is provided in a combustion chamber 102 of a cylinder injection engine 101. The spray 31 is directed to a cavity 104 at the top of a piston 103. A widening angle of liquid droplets is increased and the fuel spray travel is shortened by enhancing turning force given to the fuel, thereby suppressing attachment onto the top of the piston 103 and implementing atomization of the liquid droplet. On the other hand, the spray 32 is directed to an ignition plug 110. A widening angle of a liquid droplet is suppressed and the fuel spray travel is expanded by weakening the turning force given to the fuel so that ignitable air-fuel mixture can be stably collected around the ignition plug 110. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリンダ内に燃料を直接噴射する内燃機関の燃料供給装置に係り、特に自動車用筒内噴射式ガソリンエンジンに好適な燃料供給装置に関する。   The present invention relates to a fuel supply apparatus for an internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, and more particularly to a fuel supply apparatus suitable for an in-cylinder injection gasoline engine for automobiles.

近年、低燃費及び高出力を狙った内燃機関として、気筒内噴射方式のガソリンエンジン(以下、筒内噴射エンジンと称する)が実用化されているが、この筒内噴射エンジンでは、燃焼方式やシリンダ内に形成される燃焼室の形状、寸法などによって、それぞれに適した形状の燃料噴霧が燃焼室内に必要とされる。   In recent years, in-cylinder injection gasoline engines (hereinafter referred to as in-cylinder injection engines) have been put into practical use as internal combustion engines aimed at low fuel consumption and high output. Depending on the shape, size, etc. of the combustion chamber formed therein, a fuel spray having a shape suitable for each is required in the combustion chamber.

そこで、燃料噴射弁として、燃料の噴射ノズルとなるスリット開口部を複数有するものを用い、シリンダ内に2種類の燃料噴霧を噴射する手法が、従来技術として開示されている(例えば、特許文献1参照。)。   Therefore, a technique for injecting two types of fuel sprays into a cylinder using a fuel injection valve having a plurality of slit openings serving as fuel injection nozzles has been disclosed (for example, Patent Document 1). reference.).

ここで、この従来技術では、燃料噴射弁から燃焼室の幅方向に広がる扇状の第1の噴霧と、燃焼室の軸方向に広がる第2の噴霧を噴射するようにし、これにより成層燃焼や均質燃焼に適した筒内噴射用の燃料噴霧を形成する方法が示されている。   Here, in this prior art, the fan-shaped first spray that spreads in the width direction of the combustion chamber and the second spray that spreads in the axial direction of the combustion chamber are injected from the fuel injection valve. A method of forming a fuel spray for in-cylinder injection suitable for combustion is shown.

そして、この従来技術では、燃焼室内に形成される燃料噴霧の形状を扇状としたことにより、噴霧自身が持つ貫通力を大きくすることができ、成層燃焼時、燃料噴霧を点火プラグの近傍まで容易に移動させることができる。   In this conventional technique, the shape of the fuel spray formed in the combustion chamber is fan-shaped, so that the penetration force of the spray itself can be increased, and the fuel spray can be easily moved to the vicinity of the spark plug during stratified combustion. Can be moved to.

また、均質燃焼時には、吸気行程での燃料噴霧に吸気通路から流入した吸入空気が衝突するが、このとき従来技術では、燃料噴霧が扇状になっているので、衝突面を狭くすることができ、この結果、燃料噴霧が吸入空気により押される度合いが減少し、燃料噴霧が効果的に点火プラグ方向に移動できるようになるので、点火が的確になり、燃焼悪化が抑えられる。
特開2003−193940号公報
Further, at the time of homogeneous combustion, the intake air flowing from the intake passage collides with the fuel spray in the intake stroke, but at this time, in the conventional technology, the fuel spray is fan-shaped, so the collision surface can be narrowed, As a result, the degree to which the fuel spray is pushed by the intake air is reduced, and the fuel spray can be effectively moved in the direction of the spark plug, so that ignition is accurate and deterioration of combustion is suppressed.
JP 2003-193940 A

上記従来技術は、燃料噴霧の形状を扇状にしたことによる噴霧粒子の大径化に配慮がされておらず、燃料の気化遅れによる燃焼の悪化に問題があった。   The above prior art does not give consideration to the increase in the diameter of the spray particles due to the fan spray shape of the fuel spray, and has a problem in deterioration of combustion due to a delay in fuel vaporization.

従来技術では、燃料噴霧を扇状にしたことにより、噴霧液滴の空間的な広がりが抑制されてしまうので、噴霧の粒子密度が高くなり、粒子の再結合が起こるなどして粒径が大径化し、このため燃料の気化にかかる時間が長くなってしまい、この結果、燃焼が悪化してしまう。そして、甚だしい場合は点火プラグを湿らせて、くすぶりの要因になることが懸念されるようになってしまう。   In the prior art, since the fuel spray is fan-shaped, the spatial expansion of the spray droplets is suppressed, so that the particle density of the spray increases and particle recombination occurs, resulting in a large particle size. As a result, the time required for fuel vaporization becomes longer, resulting in worsening of combustion. In a severe case, the spark plug is moistened, which may cause smoldering.

また、筒内噴射エンジンでは、燃料の噴射から点火までの時間が短いので、燃料の気化に許容される時間が少なく、このため燃料粒子に大きな表面積を持たせて蒸発を促進する必要があり、従って、筒内噴射エンジンの場合、噴霧された燃料粒子の更なる微粒化が要求され、さもなければ燃焼が悪化してしまうのが避けられない。   In addition, in a cylinder injection engine, since the time from fuel injection to ignition is short, there is little time allowed for fuel vaporization, and therefore it is necessary to promote evaporation by giving the fuel particles a large surface area, Therefore, in the case of an in-cylinder injection engine, further atomization of the sprayed fuel particles is required, otherwise it is inevitable that the combustion will deteriorate.

ここで燃焼が悪化したとすれば、エンジンの排気中に現れるHC(未燃焼燃料成分)やNOx(窒素酸化物)の量が増加してしまう上、燃費も悪くなってしまう。そこで、筒内噴射エンジンでは、燃料の噴霧形状の最適化と噴霧された燃料粒子の微粒化が要求されるが、従来技術では、これらの要求に充分に応えられなかった。   If the combustion deteriorates, the amount of HC (unburned fuel component) and NOx (nitrogen oxide) appearing in the exhaust of the engine increases, and the fuel consumption also deteriorates. Therefore, in the cylinder injection engine, optimization of the fuel spray shape and atomization of the sprayed fuel particles are required, but the prior art cannot sufficiently meet these requirements.

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的は、燃料噴霧形状の更なる最適化と噴霧燃料粒子の更なる微粒化が共に得られるようにした燃料供給装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel supply device that can achieve both further optimization of the fuel spray shape and further atomization of the sprayed fuel particles. It is in.

上記目的は、燃料噴射弁から気筒内に直接燃料を噴射し、点火プラグにより着火する方式の内燃機関の燃料供給装置において、前記燃料噴射弁に少なくとも第1と第2の複数の燃料噴霧用開口を設け、前記第1の燃料噴射用開口から噴射される燃料噴霧は、広がり角度の狭角化制御により到達距離が長くされ、且つ前記気筒内で前記点火プラグ方向に噴射方向が指向され、前記第2の燃料噴射用開口から噴射される燃料噴霧は、広がり角度の広角化制御により到達距離が短くされ、且つ前記気筒内のピストンに設けられた凹部キャビティ方向に噴射方向が指向されているようにして達成される。   An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder from a fuel injection valve and ignited by a spark plug, and at least a first and a plurality of fuel spray openings in the fuel injection valve. The fuel spray injected from the first fuel injection opening is extended in reach by the narrowing control of the spread angle, and the injection direction is directed in the spark plug direction in the cylinder, The fuel spray injected from the second fuel injection opening is shortened by a spread angle widening control, and the injection direction is directed toward the concave cavity provided in the piston in the cylinder. Is achieved.

このとき、前記燃料噴射弁は、燃料の噴射と噴射停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体に密着して燃料の噴射の停止を行うためのシート部と、各々通路断面積の異なる少なくとも2個以上の燃料通路部が形成されている燃料通路形成用プレートと、板厚方向において所望の傾斜角を持つ少なくとも第1の噴射開口部と第2の噴射開口部を有する噴射孔プレートとを備え、前記燃料通路形成用プレートは前記シート部の燃料導入孔の下流側に密着し、前記噴射孔プレートは前記燃料通路形成用プレートの下流側に密着しているようにしても上記目的が達成される。   At this time, the fuel injection valve includes a valve body that can be opened and closed to perform fuel injection and injection stop, a seat portion that is in close contact with the valve body and stops fuel injection, and a passage cross-sectional area. A fuel passage forming plate in which at least two different fuel passage portions are formed, and an injection hole having at least a first injection opening and a second injection opening having a desired inclination angle in the plate thickness direction The fuel passage forming plate is in close contact with the downstream side of the fuel introduction hole of the seat portion, and the injection hole plate is in close contact with the downstream side of the fuel passage forming plate. The objective is achieved.

また、このとき、前記燃料通路形成用プレートをスワールプレートで構成し、前記第1の噴射開口部から噴射される燃料に、前記スワールプレートにより付与される旋回力を弱く設定することにより、前記噴霧の広がり角度の狭角化制御が与えられ、前記第2の噴射開口部から噴射される燃料に、前記スワールプレートにより付与される旋回力を強く設定することにより、前記噴霧の広がり角度の広角化制御が与えられるようにしても、上記目的が達成される。   Further, at this time, the fuel passage forming plate is configured by a swirl plate, and the swirl force applied by the swirl plate to the fuel injected from the first injection opening is set to be weak. The spread angle of the spray is widened by setting the swirl force applied by the swirl plate to the fuel injected from the second injection opening. Even if control is given, the above object is achieved.

ここで、実施形態に則して説明すると、本発明では、主として次のような構成を採用している。   Here, if it demonstrates according to embodiment, in the present invention, the following composition is mainly adopted.

まず、本発明では、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料供給装置であって、該燃料供給装置の開口部は吸気弁下の燃焼室内に向けられており、点火プラグ方向に指向される第1の噴射開口部と、ピストンに設けられた凹部キャビティ方向に指向される第2の噴射開口部とを有し、かつ、第1の噴射開口部からの噴霧は、その広がりが狭くその到達距離を長くすることにより、点火プラグに的確に混合気を到達せしめ、一方、第2の噴射開口部からの噴霧は、その広がりが広くその到達距離を短くすることにより、ピストン凹面への燃料付着を抑制するようにしている。   First, in the present invention, a fuel supply device for a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the opening of the fuel supply device is directed to the combustion chamber under the intake valve. A first injection opening directed in the direction of the spark plug and a second injection opening directed in the direction of the recessed cavity provided in the piston, and spray from the first injection opening Makes the air-fuel mixture accurately reach the spark plug by narrowing its spread and increasing its reach, while the spray from the second injection opening has a wide spread and shortens its reach Thus, the fuel adhesion to the piston concave surface is suppressed.

次に、同じく本発明では、内燃機関の燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射式内燃機関の燃料供給装置であって、該燃料供給装置は、燃料の噴射と噴射の停止を行うために開閉可能な弁体と、該弁体と密着して燃料の噴射の停止を行うことが可能なシート部を有し、該弁体と該シート部の下流に燃料を噴射する噴射孔を複数備える燃料供給装置であって、前記シート部より縮径された燃料導入孔の下流側の凹部拡大室に、おのおの通路断面積の異なる少なくとも2個以上の燃料通路部が形成されてなる燃料通路形成用プレートが挿入固定され、該燃料通路形成用プレートに続いて、板厚方向において所望の傾斜角を持つ少なくとも第1の噴射開口部と第2の噴射開口部を有する噴射孔プレートが挿入固定されている。   Next, similarly, in the present invention, a fuel supply device for a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine, the fuel supply device for injecting fuel and stopping injection It has a valve body that can be opened and closed, and a seat portion that can be brought into close contact with the valve body to stop fuel injection, and includes a plurality of injection holes for injecting fuel downstream of the valve body and the seat portion. A fuel supply device for forming a fuel passage, wherein at least two fuel passage portions having different passage cross-sectional areas are formed in a recess expansion chamber downstream of a fuel introduction hole having a diameter reduced from the seat portion. A plate is inserted and fixed, and an injection hole plate having at least a first injection opening and a second injection opening having a desired inclination angle in the thickness direction is inserted and fixed following the fuel passage forming plate. Yes.

このとき、更に筒内噴射式内燃機関の燃料供給装置として、燃料に旋回力を付与する旋回タイプを用い、該燃料供給装置の第1の噴射開口部から噴射される燃料の旋回力は弱く設定され、噴霧の広がりが狭くその到達距離を長くし、第2の噴射開口部から噴射される燃料の旋回力は強く設定され、噴霧の広がりが広くその到達距離を短くしている。   At this time, a swirl type that imparts a swirl force to the fuel is used as the fuel supply device of the direct injection internal combustion engine, and the swirl force of the fuel injected from the first injection opening of the fuel supply device is set to be weak. Thus, the spread of the spray is narrow and the reach distance is lengthened, the turning force of the fuel injected from the second injection opening is set strong, the spread of the spray is wide and the reach distance is shortened.

これにより、第1の噴射開口部から噴射される燃料噴霧は、燃焼室内が圧縮行程(加圧雰囲気下)状態であっても、僅かに到達距離が短くなるものの、その噴射方向は変化しない。他方、第2の噴射開口部から噴射される燃料噴霧は、燃焼室内が吸気行程(大気圧以下)状態の時は到達距離が短く微粒化が促進されているので、ピストン頂面やシリンダ内壁面への燃料付着が避けられている。   As a result, the fuel spray injected from the first injection opening has a short reach distance even when the combustion chamber is in the compression stroke (under a pressurized atmosphere), but the injection direction does not change. On the other hand, when the combustion chamber is in the intake stroke (atmospheric pressure or less) state, the fuel spray injected from the second injection opening has a short reach and promotes atomization. Fuel sticking to is avoided.

また、燃焼室が圧縮行程状態にある時は、燃料噴霧はシュリンク(凝縮)してコンパクト(小さく纏まった状態)な形状の噴霧(広がりが狭く到達距離が短い噴霧)になるので、ピストンに設けられた凹部キャビティ以外への燃料付着が避けられている。   Also, when the combustion chamber is in the compression stroke state, the fuel spray shrinks (condenses) into a compact (smallly packed) shaped spray (spray with a narrow spread and a short reach), so it is provided on the piston. The fuel adheres to other than the recessed cavity formed.

本発明によれぱ、筒内噴射エンジンの燃料噴射弁から噴射される第1の燃料噴霧は、燃焼室内の圧力条件によって、その到達距離に変化があっても、その方向は変わらないため、点火プラグに指向される第1の燃料噴霧による混合気への着火燃焼が安定して行われる。   According to the present invention, the direction of the first fuel spray injected from the fuel injection valve of the in-cylinder engine does not change depending on the pressure condition in the combustion chamber even if the arrival distance changes. Ignition combustion to the air-fuel mixture by the first fuel spray directed to the plug is stably performed.

また、第2の燃料噴霧は、燃焼室内の圧力が下がる吸気行程時では到達距離が短く微粒化が促進されており、ピストン頂面やシリンダ内壁面への燃料付着のない混合気を形成し効率的な燃焼が実施される。   In addition, the second fuel spray has a short reach and promotes atomization during the intake stroke when the pressure in the combustion chamber decreases, and forms an air-fuel mixture with no fuel adhering to the piston top surface or cylinder inner wall surface. Combustion is performed.

また、燃焼室内の圧力が上昇する圧縮行程時でも、燃料噴霧はシュリンクしてコンパクトな形状噴霧になるので、ピストンに設けられた凹部キャビティ以外への燃料付着が避けられて、効率的な燃焼が実施される。   In addition, even during the compression stroke when the pressure in the combustion chamber rises, the fuel spray shrinks into a compact shaped spray, so that fuel adhesion to areas other than the recessed cavity provided in the piston is avoided, and efficient combustion is achieved. To be implemented.

従って、本発明によれは、燃費及び排気ガス浄化性能の両面において有益な筒内噴射エンジン用の燃料供給装置を提供することができる。   Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a fuel supply device for an in-cylinder injection engine that is beneficial in terms of both fuel efficiency and exhaust gas purification performance.

以下、本発明による燃料供給装置について、図示の実施の形態により詳細に説明すると、ここで、まず、図1は、本発明の一実施形態が適用された筒内噴射エンジンの一例で、図中の符号101が筒内噴射エンジンの全体を表わしている。そして、この図では、エンジンが吸気行程にあって、符号103で示されているピストンが下死点(BDC)の近傍に位置した状態で燃料が噴射された、いわゆる吸気行程噴射時のときの当該エンジンの中の或る1個の気筒が断面図として示されている。   Hereinafter, the fuel supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the illustrated embodiments. First, FIG. 1 is an example of an in-cylinder injection engine to which an embodiment of the present invention is applied. The reference numeral 101 represents the entire cylinder injection engine. In this figure, when the engine is in the intake stroke and fuel is injected in a state where the piston indicated by reference numeral 103 is located in the vicinity of the bottom dead center (BDC), so-called intake stroke injection is performed. One cylinder in the engine is shown as a cross-sectional view.

ここで、まず、符号100が燃料噴射弁で、これは、気筒105の吸気ポート108の下流部に設けられていて、その噴射開口部は燃焼室102の中のピストン103に向けて開口されている。このときピストン103のヘッド(頂部)には凹部状のキャビティ104が形成してある。ここで符号106はシリンダヘッドであり、これに吸気弁107と排気弁109、点火プラグ110、それに吸気通路111などが設けられている。   Here, first, a reference numeral 100 is a fuel injection valve, which is provided in the downstream portion of the intake port 108 of the cylinder 105, and its injection opening is opened toward the piston 103 in the combustion chamber 102. Yes. At this time, a concave cavity 104 is formed in the head (top) of the piston 103. Reference numeral 106 denotes a cylinder head, which is provided with an intake valve 107, an exhaust valve 109, a spark plug 110, an intake passage 111, and the like.

なお、この図1には表されていないが、この筒内噴射エンジン101は、いわゆる4バルブ方式で、このため吸気弁107と吸気ポート108は、図の紙面に垂直な方向に並んで2個、設けられていて、燃料噴射弁100は、これら2個の吸気弁107の間に位置するようにして気筒105に設けられている。また、このため、吸気通路111は、2本ある吸気ポート108を分離するための中央隔壁を備えている。   Although not shown in FIG. 1, the in-cylinder injection engine 101 is a so-called four-valve system, and therefore, the intake valve 107 and the intake port 108 are arranged side by side in a direction perpendicular to the drawing sheet. The fuel injection valve 100 is provided in the cylinder 105 so as to be positioned between the two intake valves 107. For this reason, the intake passage 111 is provided with a central partition for separating the two intake ports 108.

そして、この実施形態では、気筒105内の混合気の質や形成状況の向上を図るため、図示されているように、燃料噴射弁100から2種の噴霧31、32が燃焼室102内に噴射されるようになっている。そして、このとき噴霧31と噴霧32は共に微粒化度が高められている。   In this embodiment, two types of sprays 31 and 32 are injected from the fuel injection valve 100 into the combustion chamber 102 as shown in the drawing in order to improve the quality and formation of the air-fuel mixture in the cylinder 105. It has come to be. At this time, both the spray 31 and the spray 32 have an increased degree of atomization.

そして、このとき、まず、噴霧31は、ピストン103のキャビティ104方向に向けて噴射されるようになっていて、しかも、この噴霧31は、その燃料粒子の到達距離が、後述する手法により短くされていて、ピストン103の頂面に対する燃料の付着が抑制されている。   At this time, first, the spray 31 is injected toward the cavity 104 of the piston 103, and the spray 31 has a fuel particle reaching distance shortened by a method described later. Therefore, the adhesion of fuel to the top surface of the piston 103 is suppressed.

次に、噴霧32は、シリンダヘッド106や吸気弁107の内壁面に対する燃料の付着を抑制しつつ、点火プラグ110の方向に燃料粒子が向かうように、その噴射方向や形状が最適化されている。この場合、噴霧32の広がりを狭くし、その到達距離が長くなるようにしてあり、点火プラグ110の周りに着火可能な混合気が安定して集まるようにされている。   Next, the spraying direction and shape of the spray 32 are optimized so that the fuel particles are directed in the direction of the spark plug 110 while suppressing the adhesion of fuel to the inner wall surfaces of the cylinder head 106 and the intake valve 107. . In this case, the spread of the spray 32 is narrowed and the reach distance is lengthened so that an ignitable air-fuel mixture is stably collected around the spark plug 110.

次に図2は、同じく筒内噴射エンジン101において、エンジンが圧縮行程にあって、ピストン103が上死点(TDC)の近傍に位置した状態で燃料が噴射された、いわゆる圧縮行程噴射時のときの当該エンジンの中の或る1個の気筒が断面図として示されている。そして、このとき気筒105内は数気圧程度の加圧された状態になる。   Next, FIG. 2 shows the same in-cylinder injection engine 101 when the engine is in the compression stroke and the fuel is injected in a state where the piston 103 is located near the top dead center (TDC). One cylinder in the engine at that time is shown as a cross-sectional view. At this time, the inside of the cylinder 105 is pressurized to about several atmospheres.

しかし、このときでも噴霧31aは、その広がりが抑えられていると共に、到達距離も抑えられていて、ピストン頂面に対する著しい燃料付着が抑制されている。しかもこのときは、ピストン103のキャビティ104に到達した燃料噴霧は、キャビティ104の凹みの曲率に沿って点火プラグ110方向に逸らされるので、点火プラグ110周りに着火が可能な混合気が集まるようにされている。   However, even at this time, the spread of the spray 31a is suppressed, and the reach distance is also suppressed, so that remarkable fuel adhesion to the piston top surface is suppressed. In addition, at this time, the fuel spray that has reached the cavity 104 of the piston 103 is deflected in the direction of the spark plug 110 along the curvature of the recess of the cavity 104, so that an air-fuel mixture that can be ignited is collected around the spark plug 110. Has been.

また、噴霧32aについても、このときは僅かに到達距離が短くなるものの、図示のように、この場合も点火プラグ110の方向に向っていて、安定した点火が得られるようになっている。   The spray 32a also has a short reach at this time. However, as shown in the drawing, the spray 32a is also directed toward the spark plug 110 so that stable ignition can be obtained.

ここで、これら図1と図2に示した噴霧31、31a、32、32aは、燃料噴射弁100から噴射される。そこで、次に、この燃料噴射弁100の詳細について説明すると、これは、燃料に旋回力を付与して噴射する旋回タイプの燃料噴射弁で、このため、この燃料噴射弁100は、図3の特性と、図4の特性に基づいて、必要な噴霧性能が得られるように、適宜、燃料の旋回特性が選択され、それが設定されているものである。   Here, the sprays 31, 31 a, 32, and 32 a shown in FIGS. 1 and 2 are injected from the fuel injection valve 100. Therefore, next, the fuel injection valve 100 will be described in detail. This is a swirl type fuel injection valve that injects fuel by applying a swirling force. For this reason, the fuel injection valve 100 is shown in FIG. Based on the characteristics and the characteristics shown in FIG. 4, the swirl characteristics of the fuel are appropriately selected and set so that the required spray performance can be obtained.

そして、まず、図3は、燃料の旋回強さに対する噴霧角度の関係を示した特性図で、このとき図中の実線は大気圧下における特性で、破線は加圧下における特性であり、これらは何れも旋回力に応じて増加する性質を持っているが、旋回力の弱い領域ほど、圧力変化に対する感度は小さくなっている。   First, FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship of the spray angle to the swirl strength of the fuel. At this time, the solid line in the figure is the characteristic under atmospheric pressure, and the broken line is the characteristic under pressure. Each of them has a property of increasing according to the turning force, but the sensitivity to the pressure change is smaller in the region where the turning force is weaker.

次に、図4は、燃料の旋回強さに対する噴霧の到達距離の関係を示した特性図で、ここでは破線が大気圧下の特性で、実線が加圧下の特性であり、図3の場合とは反対に、到達距離は旋回力に応じて減少する性質を持っている。一方、圧力変化に対する感度は、同じく旋回力が弱い領域ほど小さくなっている。   Next, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship of the spray reach distance with respect to the swirl strength of the fuel. Here, the broken line is the characteristic under atmospheric pressure, the solid line is the characteristic under pressure, and in the case of FIG. On the other hand, the reach distance has the property of decreasing according to the turning force. On the other hand, the sensitivity to the pressure change is similarly smaller in the region where the turning force is weaker.

そして、図5は、キセノンランプやレーザにより噴霧をストロボ撮影して得られた噴霧写真に基づいて、噴霧31、31a、32、32aを模式的に描いたもので、ここで、まず、同図(a)は大気圧下で噴射した場合で、このとき噴霧31は、旋回力を強くした結果、液滴が大きく広がっていて広角度の噴霧になっていることが判り、一方、噴霧32は、旋回力を弱くしているので、液滴の広がりは小さく、その分、貫通力が強くなっていることが判る。   FIG. 5 schematically shows sprays 31, 31a, 32, and 32a based on a spray photograph obtained by taking a stroboscopic image of the spray with a xenon lamp or a laser. Here, first, FIG. (a) shows the case where the spray is carried out under atmospheric pressure. At this time, the spray 31 is found to be a wide-angle spray with the droplets spreading widely as a result of increasing the turning force, while the spray 32 is Since the swirl force is weakened, the spread of the droplet is small and it can be seen that the penetrating force is increased accordingly.

次に、図5の(b)は、加圧下で噴射した場合で、このとき噴霧31aは、噴射された雰囲気の圧力が増加したことより、広角度になっていた噴霧がシュリンクしてコンパクトになり、これと共に到達距離が抑えられていることが判り、他方、噴霧32aは、内外の圧力差がさほど生じていないので、加圧下でも広がりの変化はほとんど見受けられず、僅かに到達距離が抑えられているに過ぎないことが判る。   Next, (b) in FIG. 5 shows a case where the spray is injected under pressure. At this time, the spray 31a is compacted by shrinking the spray having a wide angle due to an increase in the pressure of the injected atmosphere. Thus, it can be seen that the reaching distance is suppressed, and on the other hand, the spray 32a has little difference in pressure between the inside and outside, so that almost no change in the spread is seen even under pressure, and the reaching distance is slightly suppressed. It turns out that it is only done.

このときの事象について、更に詳述すると、広がりが小さな狭角度の噴霧の場合、液滴の粒子密度が高くなるので、噴霧の周囲から空気が進入するのが抑制され、その分、噴霧液滴が持っている運動エネルギーの周囲空気への置換が起こらず、この結果、液滴のエネルギーが維持され、従って、液滴は、より遠くまで飛翔してゆくことになる。   The event at this time will be described in more detail. In the case of a narrow-angle spray with a small spread, the particle density of the droplets becomes high, so that the ingress of air from the periphery of the spray is suppressed, and the spray droplets accordingly. Does not replace the kinetic energy possessed by the surrounding air, and as a result, the energy of the droplet is maintained, and therefore the droplet will fly further.

このとき、図5(a)の大気圧下での噴射方向θ1と、同図(b)の加圧下の噴射方向θ2について見ると、これは何れも変化していない。従って、雰囲気圧力の変化は噴射方向には影響しないことが判る。   At this time, when looking at the injection direction θ1 under atmospheric pressure in FIG. 5A and the injection direction θ2 under pressure in FIG. 5B, neither of these changes. Therefore, it can be seen that the change in the atmospheric pressure does not affect the injection direction.

ここで図3と図4において、旋回力が弱い噴霧とは、角度θ1方向に噴射される噴霧32、32aに相当し、旋回力が強い噴霧は、角度θ2方向に噴射される噴霧31、31aに相当している。そして噴霧32、32aがもつ角度θ1方向の傾きは、これらの噴霧が点火プラグ110方向に向かうようにするためで、噴霧31、31aがもつ角度θ2方向の傾きは、これらの噴霧がピストン103の凹部状キャビティ104に向かうようにするためであり、このとき、これらの傾きの角度θ1、θ2は、燃料噴射弁100とエンジンのレイアウトに依存して決められるものである。   Here, in FIGS. 3 and 4, the spray with a weak turning force corresponds to the sprays 32 and 32a injected in the angle θ1 direction, and the spray with a strong turning force is the sprays 31 and 31a injected in the angle θ2 direction. It corresponds to. The inclination of the sprays 32 and 32a in the direction of the angle θ1 is to make these sprays go in the direction of the spark plug 110. The inclination of the sprays 31 and 31a in the direction of the angle θ2 This is because the angles θ1 and θ2 of the inclinations are determined depending on the layout of the fuel injection valve 100 and the engine.

ここで、本発明を適用した内燃機関について燃焼試験を実施したところ、排ガス性能の向上と燃費の向上が図られており、従って、燃料噴射弁100の噴霧により、吸気管内壁面への燃料付着が抑制され、この結果、混合気の質や形成状態の向上が得られていることが確認された。   Here, when a combustion test was performed on the internal combustion engine to which the present invention was applied, the exhaust gas performance and the fuel consumption were improved. Therefore, the fuel injection onto the inner wall surface of the intake pipe was caused by the spray of the fuel injection valve 100. As a result, it was confirmed that the quality of the air-fuel mixture and the formation state were improved.

なお、この実施形態では、噴霧31(31a)を、燃料噴射弁100の中心軸に対して、左右で到達距離を等しくした対称噴霧にしてあるが、それぞれの長さが異なったり、左右で密度の異なる、いわゆる偏向噴霧として実施しても良い。この場合、ピストン側の到達距離を短くしたり、噴霧の密度を薄くしたりしても良い。   In this embodiment, the spray 31 (31a) is a symmetric spray with the same reach distance on the left and right with respect to the central axis of the fuel injection valve 100. Different so-called deflected sprays may be used. In this case, the reach distance on the piston side may be shortened or the spray density may be reduced.

次に、この記実施形態において、燃焼室102内に上記した噴霧31、31a、32、32aを形成するのに使用した燃料噴射弁100について詳細に説明すると、まず、図6の断面図において、この燃料噴射弁100のノズル13には、その下端部に、図7に詳細に示されているように、弁体9と、内周面22により弁体9の先端部を案内すると共に燃料の通路を形成する働きをするリング状の燃料通路用部材14、それにノズルプレート1が設けられており、このノズルプレート1は、その外周部が溶接23などの手段によりノズル13に固定されている。   Next, in this embodiment, the fuel injection valve 100 used to form the sprays 31, 31a, 32, 32a in the combustion chamber 102 will be described in detail. First, in the cross-sectional view of FIG. As shown in detail in FIG. 7, the nozzle 13 of the fuel injection valve 100 guides the tip of the valve body 9 by the valve body 9 and the inner peripheral surface 22 at the lower end portion of the fuel injection valve 100. A ring-shaped fuel passage member 14 that functions to form a passage and a nozzle plate 1 are provided. The outer periphery of the nozzle plate 1 is fixed to the nozzle 13 by means such as welding 23.

ここで、この弁体9は、ガイドプレート15の中央部に設けられる孔と燃料通路用部材14の内周面22により摺動が案内され、図の上下方向に移動可能に保持されている。そして、この弁体9は、溶接などの手段により、筒状部材8を介して可動鉄心7に結合されている。このとき、これら可動鉄心7と筒状部材8、それに弁体9が全体として可動弁部6を形成している。   Here, the valve body 9 is guided to slide by a hole provided in the central portion of the guide plate 15 and the inner peripheral surface 22 of the fuel passage member 14, and is held so as to be movable in the vertical direction in the figure. And this valve body 9 is couple | bonded with the movable iron core 7 via the cylindrical member 8 by means, such as welding. At this time, the movable iron core 7, the cylindrical member 8, and the valve body 9 as a whole form the movable valve portion 6.

このとき、可動鉄心7の内部にはダンパプレート10が設けてあり、これが筒状部材8の上端面に支持されている。そして、このダンパプレート10の上には、可動鉄心7と内側固定鉄心11の中を通って筒状の案内部材12が設けてあり、これにより可動鉄心7が内側固定鉄心11に対して軸方向に案内され、摺動可能に支持されている。   At this time, a damper plate 10 is provided inside the movable iron core 7 and is supported by the upper end surface of the cylindrical member 8. A cylindrical guide member 12 is provided on the damper plate 10 so as to pass through the movable iron core 7 and the inner fixed iron core 11, so that the movable iron core 7 is axially oriented with respect to the inner fixed iron core 11. And is slidably supported.

このとき案内部材12の、図では下にある先端部は、ダンパプレート10の中央部に接触するようにしてある。そこで、このダンパプレート10は、その外周部が筒状部材8の支持されているので、内周部が軸方向にたわむことにより板ばねとして機能し、ダンパとして働くことになる。   At this time, the lower end of the guide member 12 in the drawing is in contact with the central portion of the damper plate 10. Therefore, since the outer peripheral portion of the damper plate 10 is supported by the cylindrical member 8, the inner peripheral portion functions as a leaf spring when the inner peripheral portion bends in the axial direction, and functions as a damper.

ここで、ノズル13は、筒状をしたノズルハウジング16の中に挿入して固定され、その上端部には、弁体9のストロークを合わせるための調整片として機能するリング17が挿入してある。そして内側固定鉄心11の中にはスプリングピン20が挿入してあり、このスプリングピン20の下端部を固定端として、スプリング21が圧縮された状態で内側固定鉄心11の中に挿入してある。   Here, the nozzle 13 is inserted and fixed in a cylindrical nozzle housing 16, and a ring 17 that functions as an adjustment piece for adjusting the stroke of the valve body 9 is inserted in the upper end portion thereof. . A spring pin 20 is inserted into the inner fixed iron core 11, and the spring 21 is compressed and inserted into the inner fixed iron core 11 with the lower end of the spring pin 20 as a fixed end.

このときのスプリング21による弾性力は、案内部材12からダンパプレート10を介して弁体9に伝達され、これにより弁体9はノズルプレート1の弁座4に、予めスプリング21に設定してある弾性力で押し付けられ、閉弁状態になっている。そして、この閉弁状態ではノズルプレート1の燃料導入孔3が閉じられているため、燃料は燃料噴射弁100の内部に留まり、燃料噴射は行われない。   The elastic force generated by the spring 21 at this time is transmitted from the guide member 12 to the valve body 9 via the damper plate 10, whereby the valve body 9 is set in advance in the valve seat 4 of the nozzle plate 1 as the spring 21. It is pressed by elastic force and is in a closed state. In this closed state, the fuel introduction hole 3 of the nozzle plate 1 is closed, so that the fuel remains inside the fuel injection valve 100 and fuel injection is not performed.

このとき外側固定鉄心18の中には、内側固定鉄心11の外側に巻回した形で電磁コイル19が設けてある。そこで、この電磁コイル19の周りを一巡して、ノズルハウジング16と可動鉄心7、内側固定鉄心11、それに外側固定鉄心18による磁気回路が形成される。   At this time, an electromagnetic coil 19 is provided in the outer fixed iron core 18 so as to be wound around the outer side of the inner fixed iron core 11. Therefore, a magnetic circuit is formed by the nozzle housing 16, the movable iron core 7, the inner fixed iron core 11, and the outer fixed iron core 18 around the electromagnetic coil 19.

そこで、図示してない燃料供給制御部で生成されている噴射パルスがオンになり、電磁コイル19に通電されると磁界が発生され、その電磁力により、可動鉄心7が内側固定鉄心11に吸引されるので、弁体9はスプリング21の弾力に抗して動かされ、その上端面が内側固定鉄心11の下端面に接触する位置まで移動して開弁状態になる。   Therefore, when an injection pulse generated by a fuel supply control unit (not shown) is turned on and the electromagnetic coil 19 is energized, a magnetic field is generated, and the movable iron core 7 is attracted to the inner fixed iron core 11 by the electromagnetic force. Therefore, the valve body 9 is moved against the elasticity of the spring 21, and the upper end surface thereof moves to a position where it comes into contact with the lower end surface of the inner fixed iron core 11, thereby opening the valve.

そして、この開弁状態では、弁体9が弁座2から離れるので、これらの間に隙間が現れ、燃料通導入孔3が開かれるので、スワールプレート4からオリフィスプレート5に燃料が流れ込み、燃料噴射孔29、30から燃料が噴射され、ここで、噴射パルスがオフにされると、電磁コイル19に電流が流れなくなり、電磁力が消滅するため、スプリング21の弾力により弁体9が閉弁状態に戻り、燃料の噴射は停止される。   In this open state, the valve element 9 is separated from the valve seat 2, so that a gap appears between them and the fuel passage hole 3 is opened, so that the fuel flows from the swirl plate 4 to the orifice plate 5, When the fuel is injected from the injection holes 29 and 30 and the injection pulse is turned off, no current flows through the electromagnetic coil 19 and the electromagnetic force disappears. Therefore, the valve element 9 is closed by the elasticity of the spring 21. Returning to the state, fuel injection is stopped.

燃料噴射弁100の機能は、上記のように、噴射パルスに従って、弁体9の位置を開弁状態と閉弁状態に切り替え、燃料供給量と供給タイミングを制御することであるが、このとき、更に、この燃料噴射弁100では、複数個の燃料噴射孔29、30から燃料を噴射させることにより、上記した2種の噴霧31(31a)、32(32a)を作り出すと共に、これらの噴霧31(31a)、32(32a)として液滴粒径が小さい噴霧、すなわち微粒化の良好な燃料噴霧を形成する働きをすることにある。   As described above, the function of the fuel injection valve 100 is to switch the position of the valve body 9 between the valve opening state and the valve closing state in accordance with the injection pulse, and to control the fuel supply amount and the supply timing. Further, in the fuel injection valve 100, by injecting fuel from the plurality of fuel injection holes 29, 30, the above-described two types of sprays 31 (31a), 32 (32a) are produced, and these sprays 31 ( 31a) and 32 (32a) serve to form a spray having a small droplet diameter, that is, a fuel spray with good atomization.

図7に戻ると、ここには燃料噴射弁100の主要部分で、ノズル13の先端(この図では下端)にあるノズルプレート1とスワールプレート4、それにオリフィスプレート5が示されている。そして、この図では、弁体9が上方にリフトしている状態、すなわち開弁状態が示されている。   Returning to FIG. 7, here, the nozzle plate 1, the swirl plate 4, and the orifice plate 5, which are the main portions of the fuel injection valve 100, are shown at the tip of the nozzle 13 (the lower end in this figure). And in this figure, the state which the valve body 9 is lifting upwards, ie, the valve opening state, is shown.

図示されているように、このノズル13の下端部には、燃料通路用部材14とノズルプレート1、スワールプレート4、オリフィスプレート5が、それぞれこれらの順に挿入されている。そして、ノズルプレート1の外周縁部は、上記したように、溶接23などの手段によりノズル13に固定されている。   As shown in the drawing, a fuel passage member 14, a nozzle plate 1, a swirl plate 4, and an orifice plate 5 are inserted into the lower end portion of the nozzle 13 in this order. The outer peripheral edge of the nozzle plate 1 is fixed to the nozzle 13 by means such as welding 23 as described above.

このときノズルプレート1には、円錐形をした弁座2と、その径が細められている(縮径されている)燃料導入孔3、それに、この燃料導入孔3の下流に連なった円板状凹部からなる拡径部が形成されている。そして、この拡径部にスワールプレート4とオリフィスプレート5が挿入され、溶接24などの手段により外周縁部で固定されている。   At this time, the nozzle plate 1 has a conical valve seat 2, a fuel introduction hole 3 with a reduced diameter (reduced diameter), and a disk connected downstream of the fuel introduction hole 3. An enlarged-diameter portion made of a concave portion is formed. And the swirl plate 4 and the orifice plate 5 are inserted in this enlarged diameter part, and are fixed by the outer periphery part by means, such as welding 24. FIG.

ここで、燃料は、燃料通路用部材14の外周通路から下部通路を経て、ノズルプレート1の燃料導入孔3に至り、スワールプレート4を介して更にその下流のオリフィスプレート5に流入し、ここに開口されている複数個の燃料噴射孔29、30に至り、ここで所望の方向に形状制御された上で噴射される。   Here, the fuel passes through the lower passage from the outer peripheral passage of the fuel passage member 14 to the fuel introduction hole 3 of the nozzle plate 1 and flows into the orifice plate 5 further downstream through the swirl plate 4. The fuel injection holes 29 and 30 are opened, and the fuel is injected after its shape is controlled in a desired direction.

ここで図8は、スワールプレート4とオリフィスプレート5を組み合わせた状態を示したもので、この図8を矢印A方向から見た図が図9であり、ここに示されているように、まず、スワールプレート4には、幅W1を有する燃料通路25と、これに連通した比較的大径の直径D1を持った旋回室26、それに幅W2を有する燃料通路27と、これに連通した比較的小径の直径D2を持った旋回室28が設けられている。   Here, FIG. 8 shows a state in which the swirl plate 4 and the orifice plate 5 are combined, and FIG. 9 is a view of FIG. 8 viewed from the direction of arrow A. As shown in FIG. The swirl plate 4 includes a fuel passage 25 having a width W1, a swirl chamber 26 having a relatively large diameter D1 communicating with the fuel passage 25, and a fuel passage 27 having a width W2 and a relatively communicating passage therewith. A swirl chamber 28 having a small diameter D2 is provided.

そして、オリフィスプレート5には、旋回室26、27のそれぞれ連通した燃料噴射孔29、30が設けられているが、このとき、まず、燃料噴射孔29は、幅W1を有する燃料通路25に対してオフセットL1だけずれた位置に開口され、燃料噴射孔30は、幅W2を有する燃料通路27に対してオフセットL2だけずれた位置に開口されており、それぞれ所望の傾斜角を持って形成されている。   The orifice plate 5 is provided with fuel injection holes 29 and 30 communicating with the swirl chambers 26 and 27, respectively. At this time, first, the fuel injection hole 29 is connected to the fuel passage 25 having the width W1. The fuel injection hole 30 is opened at a position shifted by the offset L2 with respect to the fuel passage 27 having the width W2, and is formed with a desired inclination angle. Yes.

このような配置によって、燃料噴射孔29と燃料噴射弁30に、それぞれ旋回力が異なっている燃料を供給することができ、この結果、それぞれが所望の形状に制御された噴霧を得るという広角化制御と狭角化制御を与え、各々所望の方向に噴射するという飛翔方向の指向制御を与えることができるようになり、前述したように、内燃機関の燃焼に有益な噴射が得られる。   With such an arrangement, the fuel injection holes 29 and the fuel injection valves 30 can be supplied with fuels having different turning forces, respectively, and as a result, each can obtain a spray controlled to have a desired shape. Control and narrowing control can be provided, and directivity control in the flight direction in which the fuel is injected in a desired direction can be provided, and as described above, injection useful for combustion of the internal combustion engine can be obtained.

なお、このとき燃料噴射孔の個数の設定については、加工面や噴霧性能の面から種々検討した結果、上記実施形態では最適設計値として2個の燃料噴射孔29、30を選択しているが、ピストン103のキャビティ形状等によって個数を変えることもでき、この場合、燃料通路の数を増すなどして容易に対応が可能である。   At this time, as for the setting of the number of fuel injection holes, as a result of various examinations from the viewpoint of processing surface and spray performance, in the above embodiment, the two fuel injection holes 29 and 30 are selected as the optimum design values. The number of the pistons 103 can be changed depending on the cavity shape or the like. In this case, the number of fuel passages can be easily increased.

次に、上記のようなノズル構成の燃料噴射弁100における噴射の形態について詳述すると、開弁状態のとき、燃料は、径を細めてなる燃料導入孔3から流入し、スワールプレート4に流入した後、合い異なる方向の燃料通路25と燃料通路27に分流され、それぞれの燃料旋回室26、28からオリフィスプレート5に形成した各々の燃料噴射孔29、30に流入する。   Next, the injection mode in the fuel injection valve 100 having the nozzle configuration as described above will be described in detail. When the valve is open, the fuel flows from the fuel introduction hole 3 with a reduced diameter and flows into the swirl plate 4. After that, the fuel flow is divided into the fuel passage 25 and the fuel passage 27 in different directions, and flows into the respective fuel injection holes 29 and 30 formed in the orifice plate 5 from the respective fuel swirl chambers 26 and 28.

このとき、燃料通路25に分流して燃料旋回室26に流れ込んだ燃料は、この燃料旋回室26が大きな直径D1と大きなオフセットL1を有することから十分な旋回力が付与され、この結果、燃料噴射孔29からは、広角で到達距離が短く、しかも微粒化が良い状態の噴霧31(31a)が得られる。   At this time, the fuel diverted into the fuel passage 25 and flows into the fuel swirl chamber 26 is given a sufficient swirl force because the fuel swirl chamber 26 has a large diameter D1 and a large offset L1, and as a result, fuel injection From the hole 29, a spray 31 (31a) having a wide angle, a short reach, and good atomization can be obtained.

一方、燃料通路27に分流して燃料旋回室28に流れ込んだ燃料は、この燃料旋回室28が小さな直径D2と小さなオフセットL21を有することから僅かな旋回力しか付与されず、この結果、燃料噴射孔30からは、狭角で到達距離が長く貫通力が強い状態の噴霧32(32a)が得られることになる。   On the other hand, the fuel diverted into the fuel passage 27 and flows into the fuel swirl chamber 28 is given only a slight swirl force because the fuel swirl chamber 28 has a small diameter D2 and a small offset L21. From the hole 30, a spray 32 (32 a) having a narrow angle, a long reach, and a strong penetrating force is obtained.

このとき、広角で到達距離が短く、しかも微粒化の良い噴霧31(31a)は、図1と図2で説明したように、ピストン103方向に指向されている。そこで、ピストン103の頂面に対する燃料の付着を効果的に抑制することができる。   At this time, the spray 31 (31a) having a wide angle, a short reach, and good atomization is directed toward the piston 103 as described with reference to FIGS. Therefore, the adhesion of fuel to the top surface of the piston 103 can be effectively suppressed.

一方、狭角で到達距離が長く貫通力の強い噴霧32(32a)は、点火プラグ110方向に指向されている。このためプラグ周りに着火可能な可燃混合気を効果的に形成することができる。   On the other hand, the spray 32 (32a) having a narrow angle, a long reach, and a strong penetrating force is directed toward the spark plug 110. For this reason, the combustible air-fuel mixture which can be ignited around the plug can be effectively formed.

このときスワールプレート4とオリフィスプレート5により噴射された燃料に与えられる旋回力は、スワールプレート4の厚さHとオリフィスプレート5の厚さS、燃料噴射孔29、30の径d29、d30、上記した寸法L1、L2、D1、D2、W1、W2、それに各燃料噴射孔29、30のノズル中心からの距離L3の選定により任意に決めることができるので、燃料噴射弁100に要求される特性を満たすことは容易である。 At this time, the swirl force applied to the fuel injected by the swirl plate 4 and the orifice plate 5 includes the thickness H of the swirl plate 4 and the thickness S of the orifice plate 5, and the diameters d 29 and d 30 of the fuel injection holes 29 and 30. Since it can be arbitrarily determined by selecting the above dimensions L1, L2, D1, D2, W1, W2 and the distance L3 from the nozzle center of each fuel injection hole 29, 30, it is required for the fuel injection valve 100. It is easy to meet the characteristics.

従って、この実施形態によれば、燃焼安定性が向上されるので、点火タイミング及び噴射タイミングの設定に自由度を与えることができ、より熱効率の高いタイミングで点火させることが可能になる。そして、この燃焼効率の向上により、燃費向上と排気悪化抑制の両立が図られることになる。   Therefore, according to this embodiment, since the combustion stability is improved, it is possible to give a degree of freedom in setting the ignition timing and the injection timing, and it is possible to perform ignition at a timing with higher thermal efficiency. And by this improvement in combustion efficiency, both improvement in fuel consumption and suppression of exhaust deterioration can be achieved.

また、このようにして燃焼の安定性が高められれば、エンジンの負荷と回転数の広い範囲にわたって効果的な燃焼を行わせることができるので、更なる燃費向上と、排気悪化の抑制を図ることができる。   Further, if the stability of combustion is improved in this way, effective combustion can be performed over a wide range of engine load and rotation speed, so that further improvement in fuel consumption and suppression of exhaust deterioration can be achieved. Can do.

本発明による燃料供給装置の一実施形態が適用された筒内噴射式内燃機関の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a direct injection internal combustion engine to which an embodiment of a fuel supply device according to the present invention is applied. 本発明による燃料供給装置の一実施形態が適用された筒内噴射式内燃機関の一例を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an example of a direct injection internal combustion engine to which an embodiment of a fuel supply device according to the present invention is applied. 燃料噴射弁の噴霧特性を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the spray characteristic of a fuel injection valve. 燃料噴射弁の噴霧特性を説明するための特性図である。It is a characteristic view for demonstrating the spray characteristic of a fuel injection valve. 本発明による燃料供給装置の一実施形態による燃料噴射弁から噴射される噴霧の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the spray injected from the fuel injection valve by one Embodiment of the fuel supply apparatus by this invention. 本発明の一実施形態において使用されている燃料噴射弁の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel injection valve currently used in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において使用されている燃料噴射弁の一例における部分拡大図である。It is the elements on larger scale in an example of the fuel injection valve currently used in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において使用されている燃料噴射弁の一例におけるスワールプレートと燃料噴射孔を形成するオリフィスプレートの相対位置関係を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the relative positional relationship of the swirl plate and orifice plate which forms a fuel injection hole in an example of the fuel injection valve used in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態において使用されている燃料噴射弁の一例におけるスワールプレートの説明図である。It is explanatory drawing of the swirl plate in an example of the fuel injection valve currently used in one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:ノズルプレート
2:弁座
3:燃料導入孔
4:スワールプレート
5:オリフィスプレート
6:可動弁部
7:可動鉄心
8:筒状部材8
9:弁体
10:ダンパプレート
11:内側固定鉄心
12:案内部材
13:ノズル
14:燃料通路用部材
19:電磁コイル
25、27:燃料通路
26、28:燃料旋回室
29、30:燃料噴射孔
31、31a:ピストン凹部方向に向かう噴霧
32、32a:点火プラグ方向に向かう噴霧
100:燃料噴射弁
101:筒内噴射エンジン(筒内噴射式内燃機関)
102:燃焼室
103:ピストン
104:キャビティ
105:シリンダ
106:シリンダヘッド
107:吸気弁
108:吸気ポート
109:排気弁
110:点火プラグ
111:吸気通路(吸気マニフォールド)
1: Nozzle plate 2: Valve seat 3: Fuel introduction hole 4: Swirl plate 5: Orifice plate 6: Movable valve part 7: Movable iron core 8: Tubular member 8
9: Valve body 10: Damper plate 11: Inner fixed iron core 12: Guide member 13: Nozzle 14: Fuel passage member 19: Electromagnetic coil 25, 27: Fuel passage 26, 28: Fuel swirl chamber 29, 30: Fuel injection hole 31, 31a: Spray toward the piston recess 32, 32a: Spray toward the spark plug 100: Fuel injection valve 101: In-cylinder injection engine (in-cylinder injection internal combustion engine)
102: Combustion chamber 103: Piston 104: Cavity 105: Cylinder 106: Cylinder head 107: Intake valve 108: Intake port 109: Exhaust valve 110: Spark plug 111: Intake passage (intake manifold)

Claims (3)

燃料噴射弁から気筒内に直接燃料を噴射し、点火プラグにより着火する方式の内燃機関の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁に少なくとも第1と第2の複数の燃料噴霧用開口を設け、
前記第1の燃料噴射用開口から噴射される燃料噴霧は、広がり角度の狭角化制御により到達距離が長くされ、且つ前記気筒内で前記点火プラグ方向に噴射方向が指向され、
前記第2の燃料噴射用開口から噴射される燃料噴霧は、広がり角度の広角化制御により到達距離が短くされ、且つ前記気筒内のピストンに設けられた凹部キャビティ方向に噴射方向が指向されていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
In a fuel supply device for an internal combustion engine in which fuel is directly injected into a cylinder from a fuel injection valve and ignited by a spark plug,
Providing at least first and second plurality of fuel spray openings in the fuel injection valve;
The fuel spray injected from the first fuel injection opening is extended in reach by the narrowing control of the spread angle, and the injection direction is directed toward the spark plug in the cylinder,
The reach of the fuel spray injected from the second fuel injection opening is shortened by the widening control of the spread angle, and the injection direction is directed toward the concave cavity provided in the piston in the cylinder. A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項1に記載の燃料供給装置において、
前記燃料噴射弁は、
燃料の噴射と噴射停止を行うために開閉可能な弁体と、
該弁体に密着して燃料の噴射の停止を行うためのシート部と、
各々通路断面積の異なる少なくとも2個以上の燃料通路部が形成されている燃料通路形成用プレートと、
板厚方向において所望の傾斜角を持つ少なくとも第1の噴射開口部と第2の噴射開口部を有する噴射孔プレートとを備え、
前記燃料通路形成用プレートは前記シート部の燃料導入孔の下流側に密着し、前記噴射孔プレートは前記燃料通路形成用プレートの下流側に密着していることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
The fuel supply device according to claim 1,
The fuel injection valve is
A valve body that can be opened and closed to inject and stop fuel injection;
A seat for closely contacting the valve body to stop fuel injection;
A fuel passage forming plate in which at least two fuel passage portions each having a different passage cross-sectional area are formed;
An injection hole plate having at least a first injection opening and a second injection opening having a desired inclination angle in the plate thickness direction;
The fuel supply of the internal combustion engine, wherein the fuel passage forming plate is in close contact with the downstream side of the fuel introduction hole of the seat portion, and the injection hole plate is in close contact with the downstream side of the fuel passage forming plate. apparatus.
請求項2に記載の燃料供給装置において、
前記燃料通路形成用プレートをスワールプレートで構成し、
前記第1の噴射開口部から噴射される燃料に、前記スワールプレートにより付与される旋回力を弱く設定することにより、前記噴霧の広がり角度の狭角化制御が与えられ、前記第2の噴射開口部から噴射される燃料に、前記スワールプレートにより付与される旋回力を強く設定することにより、前記噴霧の広がり角度の広角化制御が与えられていることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
The fuel supply device according to claim 2,
The fuel passage forming plate is composed of a swirl plate,
By setting the swirl force applied by the swirl plate to the fuel injected from the first injection opening to be weak, the spray spread angle is controlled to be narrowed, and the second injection opening A fuel supply device for an internal combustion engine, characterized in that a widening control of the spread angle of the spray is given by strongly setting a turning force applied by the swirl plate to the fuel injected from the section.
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