JP2010255536A

JP2010255536A - Fuel injection device

Info

Publication number: JP2010255536A
Application number: JP2009107260A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Okamoto; 良雄岡本; Yoshito Yasukawa; 義人安川
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2009-04-27
Filing date: 2009-04-27
Publication date: 2010-11-11

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device injecting a spray shape appropriate for each of stratified combustion and homogeneous combustion in a center injection type cylinder injection internal combustion engine. <P>SOLUTION: In the fuel injection device disposed at the center of a cylinder head 107a opposing a crown face of a piston 107 having a recessed cavity formed therein and injecting fuel downward in the cylinder 107, a spray is formed constituting a first spray 150B forming a portion of a hollow-cone shaped spray injected at a first spray angle, and a second spray 160B constituting a portion of a hollow-cone shaped spray injected at a second spray angle smaller than the first spray angle. The first spray portion 150B is directed toward an ignition plug 106, and the second spray 160B is directed toward the piston 107 for spraying. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、筒内に燃料を直接噴射する内燃機関の燃料噴射弁及び燃料噴射装置に係り、特に、燃料噴射弁をシリンダヘッドの中央付近に配置するセンタ噴射方式の内燃機関に好適な燃料噴霧を形成する燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve and a fuel injection device for an internal combustion engine that directly injects fuel into a cylinder, and in particular, a fuel spray suitable for a center injection type internal combustion engine in which the fuel injection valve is disposed near the center of a cylinder head. The present invention relates to a fuel injection device that forms

近年、自動車の燃費規制が強化されてきており、自動車用内燃機関には低燃費化が求められている。一方で、内燃機関には高出力化も求められており、低燃費化と高出力化を同時に達成するための手段として、燃焼室へ燃料を直接噴射するＤＩ（Direct Injection）エンジンが提案されている。 In recent years, regulations on fuel consumption of automobiles have been strengthened, and reduction in fuel consumption is required for internal combustion engines for automobiles. On the other hand, higher output is also required for internal combustion engines, and a DI (Direct Injection) engine that directly injects fuel into the combustion chamber has been proposed as a means to achieve both low fuel consumption and high output. Yes.

ＤＩエンジンでは、成層燃焼を行うことで燃費を低減できる。成層燃焼とは、筒内の理論空燃比よりも供給する燃料の量を減じて所謂リーンバーン（希薄燃焼）を実現する方式である。希薄燃焼を実現させることにより、低負荷時においてもより多くの空気を吸入し、吸気行程に生じる負圧を減じ、これに抗ってエンジンが行う仕事（ポンピング損失）を減らして、燃費を向上できるという燃焼方式である。 The DI engine can reduce fuel consumption by stratified combustion. Stratified combustion is a method for realizing so-called lean burn (lean combustion) by reducing the amount of fuel to be supplied from the stoichiometric air-fuel ratio in the cylinder. By realizing lean combustion, more air is drawn even at low load, reducing negative pressure generated in the intake stroke, reducing the work (pumping loss) performed by the engine against this, and improving fuel economy It is a combustion method that can be done.

一方で、高出力を得るためには、均質燃焼を行うことが必要である。均質燃焼とは、燃料と空気の比率が理論空燃比となるように燃料を供給し、これを燃焼室内で均質に混合して点火燃焼させる方式である。そのためには、多くの空気を取り込んで、より多量の燃料と十分に混合させる必要がある。 On the other hand, in order to obtain a high output, it is necessary to perform homogeneous combustion. Homogeneous combustion is a system in which fuel is supplied so that the ratio of fuel to air becomes the stoichiometric air-fuel ratio, and this is homogeneously mixed in the combustion chamber and ignited. For this purpose, it is necessary to take in a lot of air and to mix it with a larger amount of fuel.

前者の成層燃焼を実現する筒内噴射内燃機関として、燃料噴射弁をシリンダヘッドの中央付近に配置し、その噴射方向をピストンの冠面に対向させるセンタ噴射方式のものが知られている。この種の内燃機関では、燃料の微細化が十分に進んでいない燃料噴霧の衝突による点火プラグの燻りを防止することが必要であり、次のような技術が知られている。すなわち、燃料噴霧のペネトレーションを小さくして、衝突前の噴霧に点火するようにした技術である（例えば、特許文献１参照）。 As the in-cylinder injection internal combustion engine that realizes the stratified combustion, there is known a center injection type in which a fuel injection valve is arranged near the center of a cylinder head and its injection direction is opposed to a crown surface of a piston. In this type of internal combustion engine, it is necessary to prevent the spark plug from being beaten by the collision of fuel spray, in which the fuel is not sufficiently refined, and the following techniques are known. In other words, this is a technique in which the penetration of fuel spray is reduced and the spray before collision is ignited (see, for example, Patent Document 1).

特許文献１に示される従来技術には、燃料噴射弁の中心軸を噴霧中心軸として、この噴霧中心軸を基準とする点火プラグ側の一側で、これとは反対の他側におけるよりも噴霧のペネトレーションを低下させている。そしてこのペネトレーションの小さな噴霧を利用し、点火はピストン冠面に衝突する前の噴霧に対して行っている。燃料噴射弁にはマルチホールタイプを用いている。ペネトレーションの低下には、点火側に向かう噴霧を生成する噴孔における、その孔長さを他の噴孔の長さに対して短くするなどして対応している。 In the prior art disclosed in Patent Document 1, the central axis of the fuel injection valve is used as a spray central axis, and the spray plug is disposed on one side of the spark plug relative to the spray central axis and on the other side opposite to the spray central axis. Has reduced the penetration. And the spray with a small penetration is used, and the ignition is performed on the spray before colliding with the piston crown surface. A multi-hole type is used for the fuel injection valve. The decrease in penetration is dealt with by shortening the hole length of the nozzle hole that generates the spray toward the ignition side with respect to the length of the other nozzle holes.

特開２００７−１３８７７９号公報JP 2007-13879 A

しかしながら、特許文献１の方式では噴射する雰囲気場の条件によって噴霧の形状が変化しやすいという特性を持っており、内燃機関の種々の運転下において噴霧の形状（特に広がりやペネトレーション）が一定となるわけではない。これに起因して、必ずしも安定した点火性を確保できることにはならず、内燃機関の運転に制約を受けている。 However, the method of Patent Document 1 has a characteristic that the shape of the spray is likely to change depending on the conditions of the atmosphere field to be injected, and the shape of the spray (especially spread and penetration) is constant under various operations of the internal combustion engine. Do not mean. Due to this, it is not always possible to ensure a stable ignitability, and the operation of the internal combustion engine is restricted.

また、後者の均質燃焼を実現して内燃機関の高出力化を図るためには、噴射する燃料を筒内に均質に分散させる必要がある。このためには、燃料噴霧には空気との接触を十分に行わせしめ気化を促進させることから、比較的貫徹力が強く高分散な燃料噴霧パターンが要求される。 In order to achieve the latter homogeneous combustion and increase the output of the internal combustion engine, it is necessary to uniformly disperse the fuel to be injected in the cylinder. For this purpose, the fuel spray is sufficiently brought into contact with air and promotes vaporization, so that a fuel spray pattern having a relatively strong penetration force and a high dispersion is required.

このように、低燃費化と高出力化を狙ったセンタ噴射方式において、成層燃焼と均質燃焼を両立させるためには、要求される噴霧形状が相異なる。燃料噴射弁としては、噴霧形状の最適化を図ることが必要となっている。例えば、始動時や低負荷時のような成層燃焼時には，流量が少なくプラグ周りに噴霧が安定して滞留するような噴霧にすると良い。また、均質燃焼時には貫徹力が強く筒内への分散性が高い噴霧にすると良い。 Thus, in the center injection method aiming at low fuel consumption and high output, different spray shapes are required to achieve both stratified combustion and homogeneous combustion. As a fuel injection valve, it is necessary to optimize the spray shape. For example, at the time of stratified combustion, such as at the time of start-up or low load, it is preferable that the spray is small so that the spray stays stably around the plug. Further, at the time of homogeneous combustion, it is preferable that the spray has a strong penetration force and a high dispersibility in the cylinder.

本発明の目的は、低燃費化と高出力化の両立を図るために、成層燃焼と均質燃焼の各々に適した噴霧を形成できる燃料噴射装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel injection device capable of forming sprays suitable for stratified combustion and homogeneous combustion in order to achieve both low fuel consumption and high output.

（１）上記目的を達成するために、本発明は、凹状キャビティが形成されたピストンの冠面に対向させてシリンダヘッドのほぼ中心部に配置され、シリンダ内下方に向けて燃料を噴射する燃料噴射装置であって、第１の噴霧角度で噴射されるホローコーン状噴霧の一部を成す第１の噴霧部分と、第１の噴霧角度より小さい第２の噴霧角度で噴射されるホローコーン状噴霧の一部を成す第２の噴霧部分とから成る噴霧を形成し、第１の噴霧部分を点火プラグ方向に向けて噴射し、第２の噴霧部分をピストン方向に向けて噴射するようにしたものである。 (1) In order to achieve the above object, the present invention is a fuel which is arranged at a substantially central portion of a cylinder head so as to face a crown surface of a piston in which a concave cavity is formed, and injects fuel downward in the cylinder. An injection device comprising: a first spray portion forming a part of a hollow cone spray sprayed at a first spray angle; and a hollow cone spray sprayed at a second spray angle smaller than the first spray angle. A spray composed of a second spray part is formed, the first spray part is injected toward the spark plug, and the second spray part is injected toward the piston. is there.

（２）上記（１）において、好ましくは、前記第１の噴霧部分は広角な噴霧であり、そのペネトレーションが小さく設定され、前記第２の噴霧部分は狭角な噴霧であり、そのペネトレーションが大きく設定され、各々がホローコーン噴霧の一部を成す噴霧として構成されるものである。 (2) In the above (1), preferably, the first spray portion is a wide-angle spray and the penetration thereof is set small, and the second spray portion is a narrow-angle spray and the penetration is large. Each is configured as a spray that is part of a hollow cone spray.

かかる構成により、広角な噴霧でありそのペネトレーションが小さな噴霧の外縁部には、微細な液滴が集まったロールアップ噴霧が形成されるので、点火プラグ周りに点火可能な混合気の生成が強化され失火のない確実な点火が実施される。また、狭角な噴霧でありそのペネトレーションが大きな噴霧は、ピストンの凹状のキャビティを介して点火プラグ方向に指向され、様々な運転条件下においても点火を可能とするための混合気形成をアシストしている。 With this configuration, a roll-up spray in which fine droplets are collected is formed at the outer edge of the spray that is a wide-angle spray and has a small penetration, so that the generation of an air-fuel mixture that can be ignited around the spark plug is enhanced. Reliable ignition without misfire is performed. In addition, the spray with a narrow angle and large penetration is directed toward the spark plug through the concave cavity of the piston and assists in the formation of the air-fuel mixture to enable ignition under various operating conditions. ing.

（３）上記（１）において、好ましくは、前記第２の噴霧部分は、吸気弁が開放されてリフトした際に、その壁面に衝突しないように噴射方向が設定されている。 (3) In the above (1), preferably, the injection direction of the second spray portion is set so as not to collide with the wall surface when the intake valve is opened and lifted.

かかる構成により、吸気弁等への燃料付着が抑制されて、的確な燃料噴霧が点火プラグ方向に指向され、上記の様な混合気を形成して点火をアシストしている。 With this configuration, fuel adhesion to the intake valve or the like is suppressed, and an accurate fuel spray is directed in the direction of the spark plug to form an air-fuel mixture as described above to assist ignition.

（４）上記（１）において、好ましくは、燃料噴射装置は内部に燃料通路を有するノズルと、該ノズルの内部にて、上下に動作可能であるとともに、前記ノズルの円錐状の弁座面と対向する円錐状の弁体面を有し、該弁体面が前記弁座面のシート部と当接して燃料をシールする弁体とを有し、前記弁体の動作によって前記シート部と前記弁体の弁座面との間に円環状の隙間を形成することで、前記円環状の隙間部から燃料が噴射される外開き式の燃料噴射弁であって、前記弁体がその先端面において段差を形成しており、前記弁体がリフトした際に、その段差の一端部は前記ノズルの出口端部より上流側（前記弁座面側）に位置し、その段差の他端部はノズル出口端部より下流側に位置するように構成されるものである。 (4) In the above (1), preferably, the fuel injection device includes a nozzle having a fuel passage therein, and is operable up and down inside the nozzle, and a conical valve seat surface of the nozzle. A valve body that has a conical valve body surface facing the valve body and seals the fuel by contacting the seat portion of the valve seat surface, and the seat portion and the valve body by operation of the valve body By forming an annular gap with the valve seat surface, an outward opening type fuel injection valve in which fuel is injected from the annular gap portion, the valve body has a step on its front end face When the valve body is lifted, one end of the step is located on the upstream side (the valve seat surface side) from the outlet end of the nozzle, and the other end of the step is the nozzle outlet. It is comprised so that it may be located downstream from an edge part.

（５）上記（４）において、好ましくは、燃料噴射装置の前記弁体に形成されるノズル側の段差の一端部は、前記弁体の径方向において所望の範囲に形成されており、前記弁体がリフトして燃料が噴射される際に、その段差の一端部によって広角でかつそのペネトレーションの小さな噴霧が形成され、また、前記弁体に形成されるノズル側の段差の他端部は、前記弁体の径方向において所望の範囲に形成されており、前記弁体がリフトして燃料が噴射される際に、その段差の他端部によって狭角でかつそのペネトレーションの大きな噴霧が形成され、各々がホローコーン噴霧の一部を成す噴霧として構成されるものである。 (5) In the above (4), preferably, one end of the step on the nozzle side formed in the valve body of the fuel injection device is formed in a desired range in the radial direction of the valve body, When the body is lifted and fuel is injected, a spray having a wide angle and a small penetration is formed by one end of the step, and the other end of the step on the nozzle side formed in the valve body is It is formed in a desired range in the radial direction of the valve body, and when the valve body is lifted and fuel is injected, a spray having a narrow angle and a large penetration is formed by the other end of the step. , Each configured as a spray that forms part of a hollow cone spray.

かかる構成により、外開き式の燃料噴射弁の特徴である、弁体がノズルの先端から突出することでシート部と弁体の隙間を燃料が流れ、その隙間からの燃料噴射が狭い隙間によって行われるため燃料の薄膜化が促進されて微粒化性能が良い。そして、この特徴を活かしながら、噴霧の形状を最適化することで、成層燃焼と均質燃焼の各々相異なる燃焼を実現することができる。 With this configuration, the valve body protrudes from the tip of the nozzle, which is a feature of the outward-opening type fuel injection valve, so that fuel flows through the gap between the seat portion and the valve body, and fuel injection from the gap is performed by the narrow gap. Therefore, fuel thinning is promoted and atomization performance is good. And while utilizing this feature, by optimizing the shape of the spray, stratified combustion and homogeneous combustion can be realized.

本発明によれば、微細な燃料噴霧を点火プラグ周りに形成すると共に、種々の運転条件下でも的確な点火が確保できる燃料噴霧を点火プラグ周りにアシストできる燃料噴射装置を提供することによって、成層燃焼と均質燃焼の相異なる燃焼を可能とし、低燃費化と高出力化の両立を図ることができる。 According to the present invention, by forming a fine fuel spray around the spark plug and providing a fuel injection device capable of assisting the fuel spray around the spark plug to ensure accurate ignition under various operating conditions, Combustion and homogeneous combustion can be performed differently, and both low fuel consumption and high output can be achieved.

本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を用いた燃料噴射装置の構成を示すシステムブロック図である。It is a system block diagram which shows the structure of the fuel-injection apparatus using the fuel-injection valve by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁のノズル先端部の構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing composition of a nozzle tip part of a fuel injection valve by a 1st embodiment of the present invention. 図２のノズルを下方より視た図である。It is the figure which looked at the nozzle of FIG. 2 from the downward direction. 弁体が突き出している場合の燃料の流出作用を説明する要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view explaining the outflow effect | action of a fuel in case the valve body has protruded. 弁体が奥まっている場合の燃料の流出作用を説明する要部拡大断面図である。It is a principal part expanded sectional view explaining the outflow effect | action of the fuel in case a valve body is recessed. 本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の噴霧形状を示す図である。It is a figure which shows the spray shape of the fuel injection valve by the 1st Embodiment of this invention. 図６のＣ部の断面図である。It is sectional drawing of the C section of FIG. 本発明の第１の実施形態による燃料噴霧形状と吸気弁及び点火プラグとの位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the fuel spray shape by the 1st Embodiment of this invention, an intake valve, and a spark plug. 本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を搭載した内燃機関の断面図である。It is sectional drawing of the internal combustion engine carrying the fuel injection valve by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を搭載した内燃機関の断面図である。It is sectional drawing of the internal combustion engine carrying the fuel injection valve by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態による燃料噴射弁のノズル先端部の構成を示す拡大断面図である。It is an expanded sectional view showing composition of a nozzle tip part of a fuel injection valve by a 2nd embodiment of the present invention. 図１１のノズルを下方より視た図である。It is the figure which looked at the nozzle of FIG. 11 from the downward direction.

以下、図１〜図１０を用いて、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の構成及び動作について説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

最初に、図１を用いて、本実施形態による燃料噴射弁を用いた燃料噴射装置の構成について説明する。 First, the configuration of the fuel injection device using the fuel injection valve according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図１は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を用いた燃料噴射装置の構成を示すシステムブロック図である。 FIG. 1 is a system block diagram showing a configuration of a fuel injection device using a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.

燃料噴射弁１は、弁体がノズルの先端から突出することでシートと弁体の隙間を燃料が流れる外開き式の噴射弁である。弁体がノズルの先端から突出することでシートと弁体の隙間を燃料が流れ、その隙間から燃料を噴射することから、狭い隙間から燃料が噴射されるために、燃料の薄膜化が促進され微粒化性能が良くなることが特徴の噴射弁である。 The fuel injection valve 1 is an outwardly-opening type injection valve in which fuel flows through a gap between a seat and a valve body by a valve body protruding from the tip of a nozzle. Since the valve body protrudes from the tip of the nozzle, the fuel flows through the gap between the seat and the valve body, and the fuel is injected from the gap, so the fuel is injected from the narrow gap, which promotes the thinning of the fuel. The injection valve is characterized by improved atomization performance.

燃料噴射弁１は、ノズル２と、ノズル２の内部に収納された弁体６とを備えている。弁体６は、矢印Ａ方向と、それと反対の矢印Ｂ方向に摺動可能である。弁体６が矢印Ａ方向に移動すると、弁体６とノズル２の先端の間には環状隙間が形成され、燃料が噴射される。反対に弁体６が矢印Ｂ方向に移動して、弁体６とノズル２が接触すると、燃料噴射は停止する。このように、燃料噴射弁１は、弁体６がノズルの先端から突出することでシート３ａと弁体６の隙間を燃料が流れる。 The fuel injection valve 1 includes a nozzle 2 and a valve body 6 housed inside the nozzle 2. The valve body 6 is slidable in the direction of arrow A and in the direction of arrow B opposite thereto. When the valve body 6 moves in the direction of arrow A, an annular gap is formed between the valve body 6 and the tip of the nozzle 2, and fuel is injected. Conversely, when the valve body 6 moves in the direction of arrow B and the valve body 6 and the nozzle 2 come into contact with each other, the fuel injection stops. As described above, in the fuel injection valve 1, the fuel flows through the gap between the seat 3 a and the valve body 6 as the valve body 6 protrudes from the tip of the nozzle.

燃料噴射弁１のノズル２の上部には、ボディ１１が固定されている。なお、ノズル２とボディ１１は、一体的に構成することもできる。ボディ１１の内部には、電磁コイル１０が固定されている。電磁コイル１０の内周には、プランジャ９が矢印Ａ，Ｂ方向に摺動可能に保持されている。電磁コイル１０に通電すると、プランジャ９が吸引され、矢印Ａ方向に摺動する。 A body 11 is fixed to the upper part of the nozzle 2 of the fuel injection valve 1. In addition, the nozzle 2 and the body 11 can also be comprised integrally. An electromagnetic coil 10 is fixed inside the body 11. A plunger 9 is held on the inner periphery of the electromagnetic coil 10 so as to be slidable in the directions of arrows A and B. When the electromagnetic coil 10 is energized, the plunger 9 is attracted and slides in the direction of arrow A.

電磁コイル１０に通電すると、プランジャ９が矢印Ａ方向に摺動し、さらに、弁体６を矢印Ａ方向に押し出すことで、開弁する。また、電磁コイル１０を非通電にすると、スプリング８の復元力によって弁体６を矢印Ｂ方向に押し戻すことで、閉弁する。このときプランジャ９をスプリング１２の付勢力に抗して矢印Ｂ方向に摺動させる。 When the electromagnetic coil 10 is energized, the plunger 9 slides in the direction of arrow A, and further pushes the valve body 6 in the direction of arrow A to open the valve. Further, when the electromagnetic coil 10 is deenergized, the valve body 6 is pushed back in the arrow B direction by the restoring force of the spring 8 to close the valve. At this time, the plunger 9 is slid in the arrow B direction against the urging force of the spring 12.

ここで、プランジャ９の摺動量を規制するスプリング１２の付勢力は、規制部材１３によって調整される。プランジャ９の摺動量が規制されることによって、弁体６のストロークを調整することができる。実質的なストローク量としては、３０μｍから６０μｍ程度である。 Here, the biasing force of the spring 12 that regulates the sliding amount of the plunger 9 is adjusted by the regulating member 13. The stroke of the valve body 6 can be adjusted by restricting the sliding amount of the plunger 9. The substantial stroke amount is about 30 μm to 60 μm.

ノズル２と弁体６の頂部との間には、スプリング８が配置されている。スプリング８は、ノズル２に対して、弁体６を矢印Ｂ方向に付勢している。これにより、電磁コイル１０に通電してないときは、弁体６を矢印Ｂ方向に付勢して、閉弁している。また、ボディ１１の上部に設けられたスプリング１２は、プランジャ９に対して矢印Ａ方向の付勢力を与えており、プランジャ９が自由振動しないようにしている。ただし、スプリング１２の付勢力は、スプリング８の付勢力よりも小さいため、電磁コイル１０に通電してないときは、閉弁状態を保つことができる。 A spring 8 is disposed between the nozzle 2 and the top of the valve body 6. The spring 8 urges the valve body 6 in the arrow B direction with respect to the nozzle 2. Thereby, when the electromagnetic coil 10 is not energized, the valve body 6 is urged in the direction of arrow B to close the valve. The spring 12 provided on the upper portion of the body 11 applies a biasing force in the direction of arrow A to the plunger 9 so that the plunger 9 does not freely vibrate. However, since the urging force of the spring 12 is smaller than the urging force of the spring 8, the closed state can be maintained when the electromagnetic coil 10 is not energized.

なお、アジャスタパイプ１４は、スプリング１２の付勢力を調整するための金属製パイプ部材である。 The adjuster pipe 14 is a metal pipe member for adjusting the urging force of the spring 12.

燃料タンクＦＴに収納された燃料は、燃料ポンプＰにより燃料噴射弁１に供給される。 The fuel stored in the fuel tank FT is supplied to the fuel injection valve 1 by the fuel pump P.

燃料噴射弁１の駆動コントロールユニットＤＣＵは、電磁コイル１０への通電を制御する。燃料ポンプＰのコントロールユニットＰＣＵは、燃料ポンプＰを制御して、燃料噴射弁１の駆動に供給する燃料圧力を可変する。なお、本実施形態では、燃料圧力の制御は行わないため、コントロールユニットＰＣＵは必須のものではない。 The drive control unit DCU of the fuel injection valve 1 controls energization to the electromagnetic coil 10. The control unit PCU of the fuel pump P controls the fuel pump P to vary the fuel pressure supplied to drive the fuel injection valve 1. In the present embodiment, since the fuel pressure is not controlled, the control unit PCU is not essential.

エンジンコントロールユニットＥＣＵは、アクセル開度θＡＣＣ，吸入空気量Ｑａ，エンジン回転数Ｎｅなどの、運転者の意図を示す信号や、エンジンの状態を示す信号を取りこむ。エンジンコントロールユニットＥＣＵは、アクセル開度θＡＣＣに応じて、電子制御スロットル装置を制御して、スロットルバルブの開度を制御して、吸入空気量Ｑａを可変する。また、エンジンコントロールユニットＥＣＵは、アクセル開度θＡＣＣに応じて、燃料噴射弁１による燃料噴射量を可変して、エンジン回転数Ｎｅを制御する。このとき、エンジンコントロールユニットＥＣＵが、燃料噴射弁１の駆動コントロールユニットＤＣＵに対して、燃料噴射量の制御信号を出力すると、燃料噴射弁１の駆動コントロールユニットＤＣＵは、例えば、燃料噴射量が小さいときは、電磁コイル１０の通電に際して、弁体６のストローク時間が短くなるように制御する。また、燃料噴射弁１の駆動コンに際して、燃料噴射量が大きいときは、弁体６のストローク時間が長くなるように制御する。 The engine control unit ECU captures a signal indicating the driver's intention and a signal indicating the state of the engine, such as the accelerator opening θACC, the intake air amount Qa, and the engine speed Ne. The engine control unit ECU controls the electronically controlled throttle device according to the accelerator opening degree θACC, controls the opening degree of the throttle valve, and varies the intake air amount Qa. Further, the engine control unit ECU controls the engine speed Ne by varying the fuel injection amount by the fuel injection valve 1 in accordance with the accelerator opening θACC. At this time, when the engine control unit ECU outputs a control signal of the fuel injection amount to the drive control unit DCU of the fuel injection valve 1, the drive control unit DCU of the fuel injection valve 1 has a small fuel injection amount, for example. When the electromagnetic coil 10 is energized, the stroke time of the valve body 6 is controlled to be shortened. Further, when the fuel injection amount is large, the stroke time of the valve body 6 is controlled to be long when the fuel injection valve 1 is driven.

また、必要に応じて、エンジンコントロールユニットＥＣＵは、燃料ポンプＰのコントロールユニットＰＣＵに対して燃圧制御信号を出力し、コントロールユニットＰＣＵは、燃料ポンプＰを制御して、燃料噴射弁１の駆動に供給する燃料圧力を可変する。 Further, if necessary, the engine control unit ECU outputs a fuel pressure control signal to the control unit PCU of the fuel pump P, and the control unit PCU controls the fuel pump P to drive the fuel injection valve 1. The fuel pressure to be supplied is varied.

次に、図２〜図５を用いて、本実施形態による燃料噴射弁１のノズル先端部の構成について説明する。 Next, the configuration of the nozzle tip of the fuel injection valve 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図２は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁１のノズル先端部の構成を示す拡大断面図である。図３は図２の下方よりの視図である。図４及び図５は、燃料噴霧の流出作用を説明するためのもので、図４は、ノズル先端部の要部拡大断面図である。同じく、図５は、ノズル先端部の要部拡大断面図である。なお、図２〜図５において、同一符号は同一部分を示している。また、図２〜図５において、図１と同一符号は、同一部分を示している。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the nozzle tip of the fuel injection valve 1 according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a view from below of FIG. 4 and 5 are for explaining the outflow action of the fuel spray, and FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the nozzle tip. Similarly, FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the nozzle tip. 2 to 5, the same reference numerals indicate the same parts. 2-5, the same code | symbol as FIG. 1 has shown the same part.

図２に示すように、燃料噴射弁１の先端部に位置するノズル２は、ガイド孔２ａを有している。ガイド孔２ａには、弁体６が挿入されている。ノズル２には２つの円錐面が同軸に設けられ、円錐の切替部がシート部３ａを形成する。なお、シート部３ａの近傍の詳細構成は、図４及び図５を参照する。 As shown in FIG. 2, the nozzle 2 located at the tip of the fuel injection valve 1 has a guide hole 2a. A valve body 6 is inserted into the guide hole 2a. The nozzle 2 is provided with two conical surfaces coaxially, and the conical switching portion forms the sheet portion 3a. The detailed configuration in the vicinity of the seat portion 3a is described with reference to FIGS.

閉弁状態においては、弁体６とノズル２はシート部３ａで当接し、燃料をシールしている。弁体６は上下方向（図１の矢印Ａ方向及び矢印Ｂ方向）に変位することができる。弁体６がシート部３ａから離れると、弁体ロッド５の周辺の燃料溜り室から、ノズル２の弁座面３と弁体６の弁体面７の隙間を通り、燃料は環状隙間部から噴射される。 In the closed state, the valve body 6 and the nozzle 2 are in contact with each other at the seat portion 3a to seal the fuel. The valve body 6 can be displaced in the vertical direction (the direction of arrow A and the direction of arrow B in FIG. 1). When the valve body 6 is separated from the seat portion 3a, the fuel is injected from the fuel reservoir chamber around the valve body rod 5 through the gap between the valve seat surface 3 of the nozzle 2 and the valve body surface 7 of the valve body 6 and from the annular clearance portion. Is done.

弁体６の先端部にあたる弁体面７には、本発明の主要部である段差状の切欠部７ｂ，７ｃが設けてある。切欠部７ｂはノズル２の先端面４よりシート部３ａ側に奥まっており、弁体６の下端面７ａはノズル２の先端面４より突き出している。この位置関係は弁体６がリフト状態にあるときの関係を示している。なお、切欠部７ｃは弁体６の径方向の任意の位置に調整されている。 On the valve body surface 7 corresponding to the tip of the valve body 6, stepped notches 7b and 7c, which are the main parts of the present invention, are provided. The notch portion 7 b is recessed toward the sheet portion 3 a side from the front end surface 4 of the nozzle 2, and the lower end surface 7 a of the valve body 6 protrudes from the front end surface 4 of the nozzle 2. This positional relationship indicates the relationship when the valve body 6 is in the lift state. The notch 7c is adjusted to an arbitrary position in the radial direction of the valve body 6.

図４はノズル先端部の要部拡大断面図であり、弁体６がノズル２の先端面４より突き出した状態を示している。最先端面４ａと弁体６の最外径部である弁体面７ａとの位置関係を示しており、弁体面７ａが最先端面４ａに対して突き出している。このような状態では、燃料は、図の矢印で示すように弁体面７に沿って流入し、さらに下流に流れる際に、弁体面７の壁面に付着する（コアンダ効果）ように流れて流出する。流出する流れは、図中の矢印Ａに示すように、噴射弁軸の下方に向かう。いわゆる、噴射弁軸に対して広がりがなく比較的狭角の流れ方向となる。 FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the nozzle tip, and shows a state in which the valve body 6 protrudes from the tip surface 4 of the nozzle 2. The positional relationship between the most distal surface 4a and the valve body surface 7a which is the outermost diameter part of the valve body 6 is shown, and the valve body surface 7a protrudes with respect to the most distal surface 4a. In such a state, the fuel flows in along the valve body surface 7 as shown by the arrows in the figure, and flows and flows out so as to adhere to the wall surface of the valve body surface 7 (Coanda effect) when flowing further downstream. . As shown by the arrow A in the figure, the outflowing flow is directed downward of the injection valve shaft. The flow direction is relatively narrow with no spread with respect to the so-called injection valve shaft.

図５はノズル先端部の要部拡大断面図であり、弁体６がノズル２の先端面４より奥まった状態を示す。最先端面４ａと弁体６の最外径部である弁体面７ａとの位置関係を示しており、弁体面７ａが最先端面４ａに対してシート部３ａ側に奥まっている。このような状態では、弁体面７に沿って流入した燃料は、その後、ノズル２側に付着するよう（同様にコアンダ効果）に流れて流出する。流れは図中の矢印Ｂに示すように、噴射弁軸の径方向に向かう。いわゆる、噴射弁軸に対して広がりのある広角の流れ方向となる。 FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the main part of the nozzle tip, and shows a state in which the valve body 6 is recessed from the tip surface 4 of the nozzle 2. The positional relationship between the foremost surface 4a and the valve body surface 7a which is the outermost diameter portion of the valve body 6 is shown, and the valve body surface 7a is recessed toward the seat portion 3a side with respect to the most advanced surface 4a. In such a state, the fuel flowing in along the valve body surface 7 flows and flows out so as to adhere to the nozzle 2 side (similarly, the Coanda effect). The flow is directed in the radial direction of the injection valve shaft as indicated by an arrow B in the figure. This is a so-called wide-angle flow direction that is wide with respect to the injection valve shaft.

次に、図６，図７を用いて、本実施形態による燃料噴射弁における燃料噴霧の形成状態について説明する。 Next, the formation state of the fuel spray in the fuel injection valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.

図６は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の噴霧形状を示す図である。図７は、図６のＣ部の断面図である。なお、図６において、図１〜図５と同一符号は、同一部分を示している。 FIG. 6 is a view showing the spray shape of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a cross-sectional view of a portion C in FIG. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 to 5 denote the same parts.

図６に示すように、シート部３ａと弁体面７間の環状隙間より流出した燃料はホローコーン状噴霧１５，１６となる。このような燃料噴霧は、流出の際に、燃料は微小な環状隙間で薄膜化されるので液滴へ移行する分裂が著しく起こり微粒化性能が良くなる。 As shown in FIG. 6, the fuel that has flowed out of the annular gap between the seat portion 3 a and the valve body surface 7 becomes hollow cone sprays 15 and 16. In such fuel spraying, when the fuel flows out, the fuel is made into a thin film with a minute annular gap, so that the splitting into droplets is remarkable and the atomization performance is improved.

また、本実施形態の噴霧は、弁体６の先端面に設けた段差状の切欠部７ｂ，７ｃによって噴霧が分断され、広角な噴霧でそのペネトレーションが小さくなる第１の噴霧部分１５と、狭角な噴霧でそのペネトレーションが大きくなる第２の噴霧部分１６と、より構成される。 In addition, the spray of the present embodiment is divided into a first spray portion 15 in which the spray is divided by stepped notches 7b and 7c provided on the distal end surface of the valve body 6, and the penetration is reduced by wide-angle spray. A second spraying portion 16 whose penetration is increased by angular spraying is constituted.

また、図６に示すように、第１の噴霧部分１５の外縁部には微細な液滴で構成されるロールアップ噴霧１５ａが形成されている。このロールアップ噴霧１５ａが点火プラグ周りに存在し点火を安定化する役目を有している。 In addition, as shown in FIG. 6, a roll-up spray 15 a composed of fine droplets is formed on the outer edge of the first spray portion 15. This roll-up spray 15a exists around the spark plug and serves to stabilize ignition.

図７に噴霧の断面を示している。図から明らかなように、段差状の切欠部７ｂ，７ｃによって噴霧１５，１６が分断されており、径方向断面において２箇所に噴霧の切れが存在している。この噴霧の切れによって、噴霧内部への周囲空気の導入が積極的に起こり、様々な雰囲気条件下によってもその噴射の方向が変化しないという特性を引き出している。 FIG. 7 shows a cross section of the spray. As is apparent from the figure, the sprays 15 and 16 are divided by the stepped notches 7b and 7c, and there are two spray breaks in the radial cross section. Due to the spray cut, ambient air is positively introduced into the spray, and the characteristic that the direction of injection does not change even under various atmospheric conditions is brought out.

なお、ストロークを変える手段としては、図１に示したように、コイルとプランジャからなるソレノイド方式の他に、ピエゾ素子等の積層型の電歪素子，超磁歪素子を用いることもできる。電歪素子や磁歪素子は、プランジャの上部とボディの上部との間に配置される。電歪素子や磁歪素子は、制御入力に応じて、歪み量が変化するため、弁体のストロークを連続的に変えることができる。図１に示す方式では、ストロークは１種類を切り替えるだけであるが、ストロークを連続的に変化することで、噴霧形状を連続的に変えることができる。 As a means for changing the stroke, as shown in FIG. 1, in addition to a solenoid system composed of a coil and a plunger, a laminated electrostrictive element such as a piezoelectric element or a giant magnetostrictive element can also be used. The electrostrictive element and the magnetostrictive element are disposed between the upper part of the plunger and the upper part of the body. In the electrostrictive element and the magnetostrictive element, the amount of strain changes according to the control input, and therefore the stroke of the valve body can be continuously changed. In the method shown in FIG. 1, only one type of stroke is switched, but the spray shape can be continuously changed by continuously changing the stroke.

次に、図８〜図１０を用いて、本実施形態による燃料噴射弁における燃焼室への噴霧状態について説明する。図８は、本発明の第１の実施形態による噴霧形態における、内燃機関の吸気弁と点火プラグとの位置関係の説明図で、図１０のＤ方向からの視図ある。図９及び図１０は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁を搭載した内燃機関の断面図である。 Next, the spray state to the combustion chamber in the fuel injection valve by this embodiment is demonstrated using FIGS. 8-10. FIG. 8 is an explanatory view of the positional relationship between the intake valve and the ignition plug of the internal combustion engine in the spray form according to the first embodiment of the present invention, and is a view from the direction D of FIG. 9 and 10 are sectional views of the internal combustion engine equipped with the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.

図８に示すように、広角な噴霧でそのペネトレーションが小さくなる第１の噴霧部分１５と点火プラグ１０６との関係においては、噴霧の外縁部に存在するロールアップ噴霧１５ａが点火プラグ１０６に近接して生成されている。これによって、点火プラグ１０６回りに可燃混合気が形成され点火が安定して行われる。 As shown in FIG. 8, in the relationship between the first spray portion 15 and the ignition plug 106 whose penetration is reduced by wide-angle spray, the roll-up spray 15 a existing at the outer edge of the spray approaches the spark plug 106. Has been generated. As a result, a combustible air-fuel mixture is formed around the spark plug 106 and ignition is stably performed.

図８に示すように、狭角な噴霧でそのペネトレーションが大きくなる第２の噴霧部分１６と吸気弁１０３と関係においては、噴霧の吸気弁１０３への接触が避けられている。これによって壁面付着が抑制されて的確な噴射量が確保される。ＨＣ（ハイドロカーボン）等の未燃焼ガス成分の排出も抑制される。 As shown in FIG. 8, the contact of the spray with the intake valve 103 is avoided in the relationship between the second spray portion 16 and the intake valve 103 whose penetration is increased by the narrow-angle spray. As a result, the wall surface adhesion is suppressed and an accurate injection amount is secured. The emission of unburned gas components such as HC (hydrocarbon) is also suppressed.

図９に示す構成において、内燃機関１０１は、吸気の開閉弁となる吸気弁１０３と、燃焼された排気ガスを排出するための開閉弁となる排気弁１０４を有している。燃料噴射弁１は、内燃機関１０１のシリンダ１０８によって形成された燃焼室１０５の中央上方（シリンダヘッド１０７ａのセンタ部）に略垂直に備えられている、センタ噴射式である。 In the configuration shown in FIG. 9, the internal combustion engine 101 includes an intake valve 103 that serves as an intake on-off valve, and an exhaust valve 104 that serves as an on-off valve for discharging the combusted exhaust gas. The fuel injection valve 1 is a center injection type that is provided substantially vertically above the center of the combustion chamber 105 (center portion of the cylinder head 107a) formed by the cylinder 108 of the internal combustion engine 101.

燃料噴射弁１からの噴霧１５０Ａ，１６０Ａは、燃焼室１０５に直接噴射され、混合気の形成を行っている。さらに、燃焼室１０５の混合気を圧縮するピストン１０７と、圧縮された混合気に点火する点火プラグ１０６とを有している。点火プラグ１０６は、燃料噴射弁１の近傍に点火プラグ下流側を燃料噴射弁側に傾けて設置されている。なお、燃料噴射弁１は図示しない燃料ポンプより加圧された燃料を供給されている。 Sprays 150A and 160A from the fuel injection valve 1 are directly injected into the combustion chamber 105 to form an air-fuel mixture. Furthermore, it has a piston 107 that compresses the air-fuel mixture in the combustion chamber 105 and a spark plug 106 that ignites the compressed air-fuel mixture. The spark plug 106 is installed in the vicinity of the fuel injection valve 1 such that the downstream side of the spark plug is inclined toward the fuel injection valve. The fuel injection valve 1 is supplied with pressurized fuel from a fuel pump (not shown).

図９は、本実施形態に係る燃料噴射弁１を内燃機関１０１に取り付け、ピストン１０７が上昇した圧縮行程状態での噴霧を噴射している様子を示している。主に内燃機関が低負荷時の状態にあるケースを示している。噴霧１５０Ａは僅かに変化するが、点火を安定に行うに十分な噴霧状態を成している。 FIG. 9 shows a state in which the fuel injection valve 1 according to this embodiment is attached to the internal combustion engine 101 and spray is injected in the compression stroke state in which the piston 107 is raised. This shows a case where the internal combustion engine is in a low load state. Although the spray 150A changes slightly, the spray state is sufficient to stably perform ignition.

また、噴霧１６０Ａはピストン１０７のキャビティ１０７ａ内に位置し、点火プラグ１０６方向にその流れを指向されている。これによって、点火がアシストされる。 Further, the spray 160A is located in the cavity 107a of the piston 107, and its flow is directed toward the spark plug 106. This assists ignition.

図１０は、本実施形態に係る燃料噴射弁１を内燃機関１０１に取り付け、ピストン１０７が下降した吸気行程状態での噴霧を噴射している様子を示している。主に内燃機関が高負荷時の状態にあるケースを示している。このケースでは噴射量を多くして筒内に分散させる必要がある。噴霧１５０Ｂ（図８の噴霧１５）はペネトレーションを短くしてロールアップ噴霧を形成し、点火に寄与する的確な噴霧状態を成している。 FIG. 10 shows a state in which the fuel injection valve 1 according to this embodiment is attached to the internal combustion engine 101 and spray is injected in the intake stroke state in which the piston 107 is lowered. This shows a case where the internal combustion engine is in a state of high load. In this case, the injection amount needs to be increased and dispersed in the cylinder. The spray 150B (spray 15 in FIG. 8) forms a roll-up spray by shortening the penetration and forms an accurate spray state that contributes to ignition.

また、噴霧１６０Ｂ（図８の噴霧１６）はピストン１０７のキャビティ１０７ａ方向に指向されており、吸気弁１０３への衝突を避けている。これによって、燃料噴射量が最適化される。さらに、その流れは、ペネトレーションが強くキャビティ１０７ａ方向に指向されている。これによって、筒内に適度に分散されると共に、所望の噴霧は点火をアシストするために作用する。 Further, the spray 160B (spray 16 in FIG. 8) is directed toward the cavity 107a of the piston 107, and avoids collision with the intake valve 103. Thereby, the fuel injection amount is optimized. Further, the flow is strongly penetrating and directed toward the cavity 107a. As a result, the spray is appropriately dispersed in the cylinder, and the desired spray acts to assist ignition.

内燃機関の運転状態が低負荷の場合も、高負荷の場合も、燃料圧力は、通常の圧力（例えば、１０Ｍｐａ）としている。 The fuel pressure is set to a normal pressure (for example, 10 Mpa) regardless of whether the operating state of the internal combustion engine is low or high.

また、燃料の噴射は、複数回に分けて噴射すると良い。そのようにすることで、１回当たりの噴射量が減少して噴霧のペネトレーションを小さくできるため、形成された噴霧１５０Ａ，１５０Ｂが点火プラグ１０６に滞留し易くなり、更に点火や燃焼の安定性を向上する。 In addition, the fuel may be injected in a plurality of times. By doing so, since the injection amount per one time can be reduced and the penetration of the spray can be reduced, the formed sprays 150A and 150B are liable to stay in the spark plug 106, and further improve the stability of ignition and combustion. improves.

次に、図１１及び図１２を用いて、本実施形態による燃料噴射弁の他の構成について説明する。図１１は、本発明の第１の実施形態による燃料噴射弁の他の構成におけるノズル先端部の構成を示す拡大断面図である。図１２は、図１１の下方よりの視図である。 Next, another configuration of the fuel injection valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view showing the configuration of the nozzle tip in another configuration of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention. 12 is a view from below of FIG.

本例では、図２乃至図５に示した弁体６の例とは異なり、ノズル２０側に段差状の切欠部を設けたものである。 In this example, unlike the example of the valve body 6 shown in FIGS. 2 to 5, a stepped notch is provided on the nozzle 20 side.

図１１に示した例では、ノズル２０に段差２２ａを径方向の所望の位置まで設けたものである。この例では段差が変化する位置を噴射弁のほぼ中心軸としている。弁体はガイド部３１，ロッド３０，弁体面３２を有している。なお、この弁体の最外径部３２ａの下流は円錐状に延びる先端部３３を形成している。 In the example shown in FIG. 11, the nozzle 20 is provided with a step 22a up to a desired radial position. In this example, the position at which the step changes is used as the central axis of the injection valve. The valve body has a guide portion 31, a rod 30, and a valve body surface 32. In addition, the downstream end of the outermost diameter portion 32a of the valve body forms a tip portion 33 extending conically.

ノズル２０に設けた段差２２ａは弁体の最外径部３２ａに対して奥まっており、段差２２ｂは弁体の最外径部３２ａに対して突き出している。この位置関係は弁体６がリフト状態にあるときの関係を示している。 The step 22a provided on the nozzle 20 is recessed with respect to the outermost diameter portion 32a of the valve body, and the step 22b protrudes with respect to the outermost diameter portion 32a of the valve body. This positional relationship indicates the relationship when the valve body 6 is in the lift state.

本例においても、燃料は流出する際に、弁体面３２の壁面に付着する（コアンダ効果）流れと、弁座面２１の壁面に付着する流れを形成する。図中の矢印Ａに示すように、噴射弁軸の下方に向かう、いわゆる、狭角の流れ方向となる。また、矢印Ｂに示すように、噴射弁の径方向に向かう広角の流れ方向となる。 Also in this example, when the fuel flows out, a flow adhering to the wall surface of the valve body surface 32 (Coanda effect) and a flow adhering to the wall surface of the valve seat surface 21 are formed. As indicated by an arrow A in the figure, the flow direction is a so-called narrow angle, which is directed downward of the injection valve shaft. Further, as indicated by an arrow B, the flow direction is a wide angle toward the radial direction of the injection valve.

本例のような構造とすることでも、図６で説明したような、広角な噴霧でそのペネトレーションが小さくなる第１の噴霧部分１５と、狭角な噴霧でそのペネトレーションが大きくなる第２の噴霧部分１６と、よりなる噴霧を構成することができる。 Even with the structure as in this example, the first spray portion 15 whose penetration is reduced by a wide-angle spray and the second spray whose penetration is increased by a narrow-angle spray, as described in FIG. A spray consisting of part 16 can be constructed.

以上説明したように、本実施形態によっても、成層燃焼と均質燃焼の双方に適する噴霧を形成でき、ＤＩエンジンの低燃費化と高出力化を両立できる。 As described above, according to the present embodiment, spray suitable for both stratified combustion and homogeneous combustion can be formed, and both low fuel consumption and high output of the DI engine can be achieved.

１燃料噴射弁
２ノズル
３弁座面
４ノズル先端面
６弁体
７弁体面
７ｂ，７ｃ段差状の切欠部
１０電磁コイル
１５第１の噴霧部分
１５ａ噴霧外縁部のロールアップ噴霧
１６第２の噴霧部分
１０１内燃機関
１０３吸気弁
１０４排気弁
１０５燃焼室
１０６点火プラグ
１０７ピストン DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 2 Nozzle 3 Valve seat surface 4 Nozzle front end surface 6 Valve body 7 Valve body surface 7b, 7c Stepped notch 10 Electromagnetic coil 15 1st spray part 15a Roll-up spray 16 of spray outer edge part 2nd spray Portion 101 Internal combustion engine 103 Intake valve 104 Exhaust valve 105 Combustion chamber 106 Spark plug 107 Piston

Claims

In the fuel injection device that is arranged at the center portion of the cylinder head so as to oppose the crown surface of the piston in which the concave cavity is formed, and injects the fuel downward in the cylinder,
A first spray portion that forms part of a hollow cone spray sprayed at a first spray angle and a second that forms part of a hollow cone spray sprayed at a second spray angle smaller than the first spray angle. Forming a spray consisting of a spray portion of
A fuel injection device characterized by injecting a first spray portion toward a spark plug direction and injecting a second spray portion toward a piston direction.

The fuel injection device according to claim 1,
The first spray portion is a wide-angle spray, its penetration is set small,
The second spray portion is a narrow-angle spray, and its penetration is set large.
The fuel spray device according to claim 1, wherein each of the first spray portion and the second spray portion is configured as a spray that forms part of a hollow cone spray.

The fuel injection device according to claim 1,
An injection direction of the second spray portion is set so that the second spray portion does not collide with a wall surface of the intake valve when the intake valve is opened and lifted.

The fuel injection device according to claim 1,
A nozzle having a fuel passage in the interior; and a vertically movable inside the nozzle; and a conical valve body surface facing a conical valve seat surface of the nozzle, wherein the valve body surface is A valve body that seals the fuel in contact with the seat portion of the valve seat surface;
An outwardly-opening type fuel injection valve in which fuel is injected from the annular gap portion by forming an annular gap between the seat portion and the valve seat surface of the valve body by the operation of the valve body And
A step is formed on the front end surface of the valve body, and when the valve body is lifted, one end of the step is located upstream from the outlet end of the nozzle (the valve seat surface side), 2. The fuel injection device according to claim 1, wherein the other end of the step is located downstream of the nozzle outlet end.

The fuel injection device according to claim 4, wherein
One end of the step on the nozzle side formed in the valve body is formed in a desired range in the radial direction of the valve body, and when the valve body is lifted and fuel is injected, One end forms a spray with a wide angle and small penetration,
The other end of the nozzle-side step formed in the valve body is formed in a desired range in the radial direction of the valve body, and the step is raised when the valve body is lifted and fuel is injected. A spray with a narrow angle and a large penetration is formed by the other end of
A fuel injection device characterized in that each of a wide-angle spray with a small penetration and a narrow-angle spray with a large penetration is configured as a spray that forms part of a hollow cone spray.