JP2011220275A - Fuel injection device and internal combustion engine with the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve controllability of fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine with a comparatively simple structure.SOLUTION: A sleeve 17 is provided in a hollow chamber 16a of a casing 16 of an injector 15 rotatably in a direction about an axis and movably in the axial direction. A needle 19 is movably provided in a hollow chamber 17a of the sleeve 17 in the axial direction. The second injection hole 17c is formed in the sleeve 17 so that it agrees with the first injection hole 16c of the casing 16 in response to the position of the rotation in the direction about the axis or the movement in the axial direction. The fuel injection position and the fuel injection amount are controlled by controlling the rotation angle of the sleeve 17.

Description

本発明は、燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関に関し、更に詳しくは、比較的簡単な構造で内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の制御性を向上させることが可能な燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関に関する。   The present invention relates to a fuel injection device and an internal combustion engine including the same, and more specifically, a fuel injection device capable of improving controllability of fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine with a relatively simple structure, and the same The present invention relates to an internal combustion engine.

ディーゼルエンジンは、ガソリンエンジンに比べて、熱効率が良く、二酸化炭素(CO)の排出量が少ないので、地球温暖化や石油枯渇問題の観点から有利である。また、近年のコモンレール式の燃料噴射装置の採用により、燃料を微粒化でき、燃料を燃焼期間中に完全に燃焼させることができるので、黒煙や未燃炭化水素等の排出量の低減も実現されている。 Diesel engines are advantageous from the viewpoint of global warming and oil depletion because they have better thermal efficiency and less carbon dioxide (CO 2 ) emissions than gasoline engines. In addition, by adopting a common rail fuel injection device in recent years, fuel can be atomized and the fuel can be burned completely during the combustion period, thus reducing emissions of black smoke and unburned hydrocarbons. Has been.

また、黒煙、未燃炭化水素および窒素酸化物(NOx)のような排出ガスの低減や燃料消費率の低減を達成するための燃焼最適化の観点から、燃料の噴霧形状(分布)や噴射量等を負荷に応じて変化させることが重要視されており、種々の技術が提案されている。例えばニードルの上下量やニードル上昇による開弁時間を制御することにより、燃料噴射量を制御することが行われている(例えば特許文献1,2参照)。   Also, fuel spray shape (distribution) and injection from the viewpoint of combustion optimization to achieve reduction of exhaust gases such as black smoke, unburned hydrocarbons and nitrogen oxides (NOx) and fuel consumption rate It is important to change the amount and the like according to the load, and various techniques have been proposed. For example, the fuel injection amount is controlled by controlling the up / down amount of the needle and the valve opening time due to the needle rising (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

また、例えば燃料噴射装置内に軸を同一にして2つのニードルを配置し、この2つのニードルの軸方向の移動に応じて複数の噴孔を順に開放することで、燃料噴射率を変えることが行われている(例えば特許文献3〜6参照)。   Further, for example, by arranging two needles with the same shaft in the fuel injection device and opening a plurality of injection holes in order according to the axial movement of the two needles, the fuel injection rate can be changed. (For example, refer to Patent Documents 3 to 6).

また、例えば外周に溝または孔が形成されたロータリバルブをニードルの先端に設け、そのロータリバルブを回転させることで噴孔の面積を連続的に変えて燃料噴射量を制御することが行われている(例えば特許文献7参照)。   Also, for example, a rotary valve having a groove or hole formed on the outer periphery is provided at the tip of the needle, and the rotary valve is rotated to continuously change the area of the injection hole to control the fuel injection amount. (For example, refer to Patent Document 7).

しかしながら、上記した特許文献1〜7においては、燃料の噴射位置、噴射形状(分布)、噴射量または応答性等のような燃料噴射の制御性の上で充分とは言えない、という問題がある。   However, the above-described Patent Documents 1 to 7 have a problem that it is not sufficient in terms of controllability of fuel injection such as fuel injection position, injection shape (distribution), injection amount or responsiveness. .

例えば特許文献1〜6では、さらに噴孔やニードルを増やすには限界があり、燃料噴射形状や燃料噴射量をさらに精細に制御することができない。また、燃料噴射流路の一部が閉塞すると流量が一定になってしまう問題もある。   For example, in Patent Documents 1 to 6, there is a limit to increasing the number of nozzle holes and needles, and the fuel injection shape and fuel injection amount cannot be controlled more precisely. There is also a problem that the flow rate becomes constant when a part of the fuel injection flow path is closed.

また、上記した特許文献7では、微細なニードルの先端部分に配置されたロータリバルブに燃料噴射形状や燃料噴射量を制御するための溝や孔を形成しているが、その溝や孔を多く配置するには加工精度や強度確保の観点から難しいため、燃料噴射形状や燃料噴射量をさらに精細に制御することが難しい。   Further, in Patent Document 7 described above, grooves and holes for controlling the fuel injection shape and the fuel injection amount are formed in the rotary valve arranged at the tip of the fine needle. Since it is difficult to arrange from the viewpoint of ensuring processing accuracy and strength, it is difficult to control the fuel injection shape and the fuel injection amount more precisely.

また、特許文献3〜6ではニードルを2つ配置し、特許文献7ではニードルの先端部分のロータリバルブに溝や孔を配置するなど、いずれもニードルが一般的なものと異なり構造が複雑になる上、そのためにニードルの駆動制御が複雑になる問題や強度が低下する問題が生じる。   Further, in Patent Documents 3 to 6, two needles are arranged, and in Patent Document 7, a groove and a hole are arranged in the rotary valve at the tip of the needle. In addition, this causes a problem that the drive control of the needle is complicated and a problem that the strength is lowered.

特開2004−176657号公報JP 2004-176657 A 特開2007−032276号公報JP 2007-032276 A 特開2006−105067号公報JP 2006-105067 A 特開2007−224896号公報JP 2007-224896 A 特開2008−38761号公報JP 2008-38761 A 特開2007−218175号公報JP 2007-218175 A 特開平10−184495号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-184495

本発明の目的は、比較的簡単な構造で内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の制御性を向上させることができる燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関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 improving controllability of fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine with a relatively simple structure, and an internal combustion engine including the same.

上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射装置は、第1中空室を有し、かつ、前記第1中空室と外部とを連通する第1燃料噴射孔を有する筐体を装置本体に備え、前記装置本体に供給された燃料を、前記筐体の前記第1燃料噴射孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、前記第1中空室に、軸回りの回動および軸方向の移動が可能な状態で収容され、かつ、第2中空室を有する第1燃料制御部材と、前記第1燃料制御部材の回動および移動を制御する第1制御部と、前記第2中空室内に、軸方向に移動可能な状態で収容され、該軸方向の移動により前記第1燃料噴射孔への燃料の供給を制御する第2燃料制御部材と、前記第2燃料制御部材の軸方向の移動を制御する第2制御部とを備え、前記第1燃料制御部材には、該第1燃料制御部材の外部と前記第2中空室とを連通する第2燃料噴射孔が形成されており、前記第2燃料噴射孔の出口は、前記第1燃料制御部材の一または複数の位置において、前記第1燃料噴射孔の入口に対向するように設けられており、前記第1燃料制御部材の回動および軸方向の移動により、前記第1燃料噴射孔の入口と前記第2燃料噴射孔の出口とを対向させることで燃料噴射流路の形成と、該燃料噴射流路の断面積の変更とを行うものである。   In order to achieve the above object, a fuel injection device according to the present invention includes a housing having a first hollow chamber and a first fuel injection hole that communicates the first hollow chamber with the outside. A fuel injection device for injecting fuel supplied to the device main body into the combustion chamber of the internal combustion engine from the first fuel injection hole of the housing, and turning about the axis into the first hollow chamber A first fuel control member that is accommodated in an axially movable state and has a second hollow chamber; a first control unit that controls the rotation and movement of the first fuel control member; A second fuel control member that is accommodated in an axially movable state in the hollow chamber and that controls the supply of fuel to the first fuel injection hole by the axial movement; and A second control unit that controls movement in the axial direction, and the first fuel control member includes A second fuel injection hole communicating with the outside of the first fuel control member and the second hollow chamber is formed, and an outlet of the second fuel injection hole is located at one or a plurality of positions of the first fuel control member; The first fuel injection hole and the second fuel injection hole are provided so as to face the inlet of the first fuel injection hole, and the first fuel control member rotates and moves in the axial direction. The fuel injection flow path is formed and the cross-sectional area of the fuel injection flow path is changed by facing the outlet of the fuel.

また、上記の燃料噴射装置において、前記第1燃料制御部材の壁面と前記第1中空室の壁面との間の燃料のシール部は、前記第1燃料制御部材において前記第1燃料噴射孔の配置面から離れた位置に配置された第1シール面と、前記第1中空室の壁面において前記第1シール面に対向する第2シール面とを備え、前記第1シール面が、前記第2シール面に当てられた状態で接触することで形成されるものである。   In the fuel injection device, the fuel seal portion between the wall surface of the first fuel control member and the wall surface of the first hollow chamber may be disposed in the first fuel control member. A first seal surface disposed at a position away from the surface, and a second seal surface facing the first seal surface on the wall surface of the first hollow chamber, wherein the first seal surface is the second seal. It is formed by contacting with the surface in contact.

また、上記の燃料噴射装置において、前記第1燃料制御部材の外形は、円錐台形状に形成されており、前記第1燃料制御部材の壁面と、前記第1中空室の壁面とが互いに沿うように形成されているものである。   In the fuel injection device, an outer shape of the first fuel control member is formed in a truncated cone shape so that a wall surface of the first fuel control member and a wall surface of the first hollow chamber are along each other. Is formed.

上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、前記燃料噴射装置を備えるものである。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine of the present invention comprises the fuel injection device.

本発明の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関によれば、燃料噴射装置の筐体内に収容された第1燃料制御部材の軸回りの回動および軸方向の移動と、第2燃料制御部材の軸方向移動とにより燃料噴射を制御することにより、比較的簡単な構造で内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の制御性を向上させることができる。したがって、排気ガスを低減することができ、また、燃料消費率を低減することができる。   According to the fuel injection device and the internal combustion engine including the fuel injection device of the present invention, the first fuel control member accommodated in the casing of the fuel injection device rotates and moves in the axial direction, and the second fuel control member By controlling the fuel injection by the axial movement, the controllability of the fuel injection into the combustion chamber of the internal combustion engine can be improved with a relatively simple structure. Therefore, exhaust gas can be reduced and the fuel consumption rate can be reduced.

本発明の実施の形態の内燃機関の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the internal combustion engine of embodiment of this invention. 図1の内燃機関の第1の実施の形態の燃料噴射装置の一例の全体断面図である。It is a whole sectional view of an example of a fuel injection device of a 1st embodiment of an internal-combustion engine of Drawing 1. 図2の燃料噴射装置の燃料噴射部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the fuel injection part of the fuel injection device of FIG. 図3のX1−X1線の要部断面図である。FIG. 4 is a main part cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG. 3. 図2および図3のスリーブの位置ずれ防止機構部の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a sleeve misalignment prevention mechanism portion of FIGS. 図2および図3のスリーブの位置ずれ防止機構部の他の例の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of another example of the sleeve misalignment prevention mechanism portion of FIGS. 2 and 3. 図2および図3のスリーブ制御部の他の例の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of another example of the sleeve control unit in FIGS. 2 and 3. 図7のスリーブ制御部の一部を抜き出して示した要部斜視図である。It is the principal part perspective view which extracted and showed a part of sleeve control part of FIG. 図2の燃料噴射装置の第1噴孔と第2噴孔との対向状態を模式的に示した燃料噴射装置の要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of the fuel injection device schematically showing a state in which a first injection hole and a second injection hole of the fuel injection device of FIG. 2 are opposed to each other. 図9の燃料噴射装置の第1噴孔と第2噴孔との対向状態の一例の平面図である。It is a top view of an example of the opposing state of the 1st injection hole of the fuel injection device of Drawing 9, and the 2nd injection hole. 図2の燃料噴射装置の第1噴孔と第2噴孔との対向状態を模式的に示した燃料噴射装置の要部斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a main part of the fuel injection device schematically showing a state in which a first injection hole and a second injection hole of the fuel injection device of FIG. 2 are opposed to each other. 図11の燃料噴射装置の第1噴孔と第2噴孔との対向状態の一例の平面図である。It is a top view of an example of the opposing state of the 1st injection hole of the fuel injection device of Drawing 11, and the 2nd injection hole. 図2の燃料噴射装置の燃料噴射量の変化を模式的に示したグラフ図である。It is the graph which showed typically the change of the fuel injection quantity of the fuel-injection apparatus of FIG. 従来のインジェクタの燃料噴射量の変化を模式的に示したグラフ図である。It is the graph which showed typically the change of the fuel injection amount of the conventional injector. 図2の燃料噴射装置を用いて均質燃焼状態を形成する場合の燃料噴射時の燃料の状態を模式的に示した内燃機関の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an internal combustion engine schematically showing the state of fuel during fuel injection when a homogeneous combustion state is formed using the fuel injection device of FIG. 2. 図2の燃料噴射装置を用いて均質燃焼状態を形成する場合の燃料噴射後の燃料の状態を模式的に示した内燃機関の構成図である。It is a block diagram of the internal combustion engine which showed typically the state of the fuel after fuel injection in the case of forming a homogeneous combustion state using the fuel-injection apparatus of FIG. 図2の燃料噴射装置を用いて成層燃焼状態を形成する場合の燃料噴射時の燃料の状態を模式的に示した内燃機関の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an internal combustion engine schematically showing a state of fuel during fuel injection when a stratified combustion state is formed using the fuel injection device of FIG. 2. 図2の燃料噴射装置を用いて成層燃焼状態を形成する場合の燃料噴射後の燃料の状態を模式的に示した内燃機関の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of an internal combustion engine schematically showing a state of fuel after fuel injection when a stratified combustion state is formed using the fuel injection device of FIG. 2. 本発明の第2の実施の形態における燃料噴射装置の要部を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the principal part of the fuel-injection apparatus in the 2nd Embodiment of this invention. 図19の一部の構成を抜き出して示した要部斜視図である。It is the principal part perspective view which extracted and showed the one part structure of FIG. 図19の燃料噴射装置の燃料噴射時の要部を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the principal part at the time of the fuel injection of the fuel-injection apparatus of FIG. 図19の燃料噴射装置の燃料噴射停止時の要部を模式的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed typically the principal part at the time of the fuel injection stop of the fuel-injection apparatus of FIG. 従来のインジェクタの筐体に穿孔された噴孔の配置部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the arrangement | positioning part of the injection hole drilled in the housing | casing of the conventional injector. 図23のインジェクタのアウターニードルの部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view of the outer needle of the injector of FIG. 従来の一般的なインジェクタの全体断面図である。It is a whole sectional view of the conventional general injector.

以下、本発明の実施の形態の内燃機関について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1に本発明の実施の形態の内燃機関の要部断面図を示す。本実施の形態の内燃機関は、例えば、トラックのような自動車に搭載される直列4気筒のコモンレール式のディーゼルエンジン1として構成される。なお、本発明はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等に適用することもできる。   FIG. 1 shows a cross-sectional view of a main part of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The internal combustion engine of the present embodiment is configured as an in-line four-cylinder common rail type diesel engine 1 mounted on an automobile such as a truck, for example. In addition, this invention is not limited to a diesel engine, It can also apply to a gasoline engine etc.

このディーゼルエンジン(以下、エンジンという)1は、シリンダ(気筒)2内のピストン3の頂面に凹設されたキャビティ(燃焼室)4内において圧縮されて高温になった空気に燃料を供給して自己着火させ、この時の自己着火による燃焼で生じる膨張ガスによってピストン3を駆動させる構成を有している。   The diesel engine (hereinafter referred to as engine) 1 supplies fuel to air that has been compressed in a cavity (combustion chamber) 4 that is recessed in the top surface of a piston 3 in a cylinder (cylinder) 2 and that has become hot. The piston 3 is driven by the expanded gas generated by the combustion by the self-ignition at this time.

シリンダ2は、ピストン3の往復運動を誘導するとともに燃料ガスを収める円筒状の部品である。シリンダ2の内周面には図示しないライナが形成されている。シリンダ2においてライナの外側の肉厚部にはシリンダ冷却用の冷却媒体が流れる冷却通路2aが形成されている。   The cylinder 2 is a cylindrical part that guides the reciprocating motion of the piston 3 and stores fuel gas. A liner (not shown) is formed on the inner peripheral surface of the cylinder 2. In the cylinder 2, a cooling passage 2 a through which a cooling medium for cooling the cylinder flows is formed in a thick portion outside the liner.

シリンダ2の内部には、ピストン3がシリンダ2の内周面のライナに沿って往復運動が可能な状態で設置されている。このピストン3の下部は、コネクティングロッド(図示せず)を介してクランクシャフト(図示せず)に接続されている。このクランクシャフトにより、ピストン3の往復運動が回転運動に変換される。なお、図1はピストン3が上死点にある時を示している。   Inside the cylinder 2, the piston 3 is installed in a state in which the piston 3 can reciprocate along the liner on the inner peripheral surface of the cylinder 2. The lower part of the piston 3 is connected to a crankshaft (not shown) via a connecting rod (not shown). The crankshaft converts the reciprocating motion of the piston 3 into a rotational motion. FIG. 1 shows the time when the piston 3 is at the top dead center.

このシリンダ2の上部のシリンダヘッド5には、吸気ポート(吸気口)7および排気ポート(排気口)8が設置されている。吸気ポート7は吸気管9に接続され、排気ポート8は排気管10に接続されている。   An intake port (intake port) 7 and an exhaust port (exhaust port) 8 are installed in the cylinder head 5 above the cylinder 2. The intake port 7 is connected to the intake pipe 9, and the exhaust port 8 is connected to the exhaust pipe 10.

また、吸気ポート7側には吸気用のバルブ11a(11)が設置され、排気ポート8側には排気用のバルブ11b(11)が設置されている。吸気用のバルブ11aは吸気ポート7を開閉し、排気用のバルブ11bは排気ポート8を開閉する。   An intake valve 11a (11) is installed on the intake port 7 side, and an exhaust valve 11b (11) is installed on the exhaust port 8 side. The intake valve 11 a opens and closes the intake port 7, and the exhaust valve 11 b opens and closes the exhaust port 8.

吸排気用のバルブ11(11a,11b)が図1の下方向に移動した時は開弁方向であり、図1の上方向に移動した時は閉弁方向である。これらの吸排気用のバルブ11(11a,11b)は、それぞれを駆動する可変動弁機構部(駆動装置)12(12a,12b)に機械的に接続されている。   When the intake / exhaust valve 11 (11a, 11b) is moved downward in FIG. 1, the valve is opened, and when it is moved upward in FIG. 1, the valve is closed. These intake / exhaust valves 11 (11a, 11b) are mechanically connected to variable valve mechanisms (drive devices) 12 (12a, 12b) for driving the valves.

また、シリンダヘッド5の吸気ポート7と排気ポート8との間であって、ピストン3の頂面中央に対向する位置には、燃料をキャビティ4内に直接噴射するためのインジェクタ(燃料噴射装置)15が設置されている。   An injector (fuel injection device) for directly injecting fuel into the cavity 4 is located between the intake port 7 and the exhaust port 8 of the cylinder head 5 and opposed to the center of the top surface of the piston 3. 15 is installed.

このインジェクタ15には、コモンレール(図示せず)に貯留された高圧燃料が常時供給される。インジェクタ15においてシリンダ2内に突出されているノズル部には、複数の微細な噴孔が形成されており、その複数の微細な噴孔から燃料が放射状に同時に噴射される。このノズル部先端の各噴孔から噴射される燃料の噴射軸Jは、上記した軸心Cに対してそれぞれ所定の噴射角度θだけ傾けられている。この噴射角度θは、燃料が燃料噴射期間の全期間に亘ってシリンダ2内のキャビティ4内に収まる角度に設定されている。   The injector 15 is constantly supplied with high-pressure fuel stored in a common rail (not shown). A plurality of fine nozzle holes are formed in the nozzle portion of the injector 15 protruding into the cylinder 2, and fuel is simultaneously injected radially from the plurality of fine nozzle holes. The injection axis J of the fuel injected from each nozzle hole at the tip of the nozzle is inclined with respect to the axis C described above by a predetermined injection angle θ. The injection angle θ is set to an angle at which the fuel is accommodated in the cavity 4 in the cylinder 2 over the entire fuel injection period.

このようなエンジン1は、下記の第1、第2の実施の形態のいずれかのインジェクタ15を備えて構成される。   Such an engine 1 includes an injector 15 according to any of the following first and second embodiments.

まず、第1の実施の形態の燃料噴射装置であるインジェクタ15について図2〜図4等を参照しながら説明する。なお、図2はインジェクタ15の一例の全体断面図、図3は図2の燃料噴射部の拡大断面図、図4は図3のX1−X1線の断面図を示している。   First, the injector 15 which is the fuel injection device of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 is an overall cross-sectional view of an example of the injector 15, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the fuel injection portion of FIG. 2, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG.

図2に示すように、インジェクタ15は、燃料噴射部15aと、ニードル制御部(第2制御部)15bと、燃料流入管T1、燃料流通管T2,T3および燃料流出管T4の各配管とを備えている。   As shown in FIG. 2, the injector 15 includes a fuel injection section 15a, a needle control section (second control section) 15b, and a fuel inflow pipe T1, fuel flow pipes T2, T3, and a fuel outflow pipe T4. I have.

インジェクタ15の外形を形成する筐体16において燃料噴射部15aには、中空室(第1中空室)16aが形成されている。この中空室16aは、図3に示すように、大径室16a1と、半球面室16a2と、それらの間の中間室16a3とを有している。大径室16a1の直径は、半球面室16a2の最上部の直径よりも大きい。中間室16a3の壁面は、大径室16a1から半球面室16a2に向かって連続的に小径になるようにテーパ状に形成されている。   In the casing 16 that forms the outer shape of the injector 15, a hollow chamber (first hollow chamber) 16a is formed in the fuel injection portion 15a. As shown in FIG. 3, the hollow chamber 16a has a large-diameter chamber 16a1, a hemispherical chamber 16a2, and an intermediate chamber 16a3 therebetween. The diameter of the large-diameter chamber 16a1 is larger than the uppermost diameter of the hemispherical chamber 16a2. The wall surface of the intermediate chamber 16a3 is formed in a tapered shape so as to continuously decrease in diameter from the large diameter chamber 16a1 toward the hemispherical chamber 16a2.

この中空室16aは、図2〜図4に示すように、筐体16下端のノズル部16bに穿孔された複数の微細な第1噴孔(第1燃料噴射孔)16cを通じて外部(キャビティ4)と接続されている。なお、ノズル部16bの外形は、例えば半球面状に形成されている。   As shown in FIGS. 2 to 4, the hollow chamber 16 a is formed outside (cavity 4) through a plurality of fine first injection holes (first fuel injection holes) 16 c drilled in the nozzle portion 16 b at the lower end of the housing 16. Connected with. In addition, the external shape of the nozzle part 16b is formed in hemispherical shape, for example.

各第1噴孔16cの開口面の形状(穴形状)は、例えば円形状に形成されている。ここでは、第1噴孔16cが、筐体16の軸方向に沿って2段に配置されており、その各々の段において筐体16の軸回りに沿って予め設定された間隔毎に配置されている場合が例示されている。ただし、第1噴孔16cの配置段数は、1段でも良いし、3段以上でも良い。また、1または複数の第1噴孔16cをノズル部16bの先端部(半球面底部)に配置しても良い。   The shape (hole shape) of the opening surface of each first nozzle hole 16c is formed in a circular shape, for example. Here, the first nozzle holes 16c are arranged in two stages along the axial direction of the casing 16, and are arranged at predetermined intervals along the axis of the casing 16 in each stage. The case is illustrated. However, the number of arrangement stages of the first injection holes 16c may be one, or three or more. Further, one or a plurality of first injection holes 16c may be arranged at the tip (hemispherical bottom) of the nozzle portion 16b.

また、図2および図3に示すように、中空室16a内には、スリーブ(第1燃料制御部材)17が収容されている。このスリーブ17は、燃料噴射流路の切り替えおよび燃料噴射量の調整を行う制御部材であり、その軸を筐体16の軸と一致させた状態で、かつ、スリーブ17の軸回りの回動および軸方向(上下方向)の移動が可能な状態で中空室16a内に収容されている。   Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a sleeve (first fuel control member) 17 is accommodated in the hollow chamber 16a. The sleeve 17 is a control member that switches the fuel injection flow path and adjusts the fuel injection amount. The sleeve 17 has a shaft aligned with the shaft of the housing 16 and rotates around the shaft of the sleeve 17. It is accommodated in the hollow chamber 16a so as to be movable in the axial direction (vertical direction).

このスリーブ17にはその軸に沿って延在するように中空室(第2中空室)17aが形成されている。この中空室17aは、図3に示すように、大径室17a1と、小径室17a2と、それらの間の中間室17a3とを有している。大径室17a1の直径は、小径室17a2の直径よりも大きい。中間室17a3の壁面は、大径室17a1から小径室17a2に向かって次第に小径になるようにテーパ状に形成されている。   A hollow chamber (second hollow chamber) 17a is formed in the sleeve 17 so as to extend along its axis. As shown in FIG. 3, the hollow chamber 17a has a large-diameter chamber 17a1, a small-diameter chamber 17a2, and an intermediate chamber 17a3 therebetween. The diameter of the large diameter chamber 17a1 is larger than the diameter of the small diameter chamber 17a2. The wall surface of the intermediate chamber 17a3 is formed in a tapered shape so that the diameter gradually decreases from the large diameter chamber 17a1 toward the small diameter chamber 17a2.

また、スリーブ17は、大径部17b1と、半球面部(小径部)17b2と、それらの間のテーパ部17b3とを一体的に有している。大径部17b1は、中空室16aの大径室16a1内に収容されており、大径部17b1の側壁面は、大径室16a1の壁面に沿うように形成されている。大径部17b1の直径は、半球面部17b2の最上部の直径よりも大きい。   The sleeve 17 has a large-diameter portion 17b1, a hemispherical portion (small-diameter portion) 17b2, and a tapered portion 17b3 between them. The large diameter portion 17b1 is accommodated in the large diameter chamber 16a1 of the hollow chamber 16a, and the side wall surface of the large diameter portion 17b1 is formed along the wall surface of the large diameter chamber 16a1. The diameter of the large diameter part 17b1 is larger than the diameter of the uppermost part of the hemispherical part 17b2.

スリーブ17の半球面部17b2は、半球面室16a2内に収容されており、半球面部17b2の外形は、半球面室16a2の壁面に沿うように形成されている。この半球面部17b2には、図2〜図4に示すように、中空室17a(小径室17a2)と中空室16a(半球面室16a2)とを連通する複数の微細な第2噴孔(第2燃料噴射孔)17cが穿孔されている。各第2噴孔17cの開口面の形状(穴形状)は、例えば円形状に形成されている。なお、第2噴孔17cの開口面の形状は円形状に限定されるものではなく種々変更可能である。   The hemispherical portion 17b2 of the sleeve 17 is accommodated in the hemispherical chamber 16a2, and the outer shape of the hemispherical portion 17b2 is formed along the wall surface of the hemispherical chamber 16a2. As shown in FIGS. 2 to 4, the semispherical portion 17 b 2 has a plurality of fine second injection holes (secondary holes) communicating the hollow chamber 17 a (small-diameter chamber 17 a 2) and the hollow chamber 16 a (hemispherical chamber 16 a 2). A fuel injection hole 17c is bored. The shape (hole shape) of the opening surface of each second nozzle hole 17c is formed in a circular shape, for example. The shape of the opening surface of the second injection hole 17c is not limited to a circular shape, and can be variously changed.

この第2噴孔17cは、その出口が、スリーブ17の回転方向および軸方向の一または複数の位置において、筐体16の第1噴孔16cの入口に対向(一致)するように設けられている。そして、スリーブ17の回動および軸方向移動により、第1噴孔16cの入口と第2噴孔17cの出口とが対向(一致)することで燃料噴射流路が形成される。これにより、燃料流通管T2を通じて燃料噴射部15aに供給された燃料は、スリーブ17の大径室17a1から小径室17a2に流れ、第2噴孔17cおよび第1噴孔16cを通じてキャビティ4に噴射される。   The second nozzle hole 17c is provided such that the outlet thereof faces (matches) the inlet of the first nozzle hole 16c of the housing 16 at one or a plurality of positions in the rotational direction and the axial direction of the sleeve 17. Yes. Then, the rotation and the axial movement of the sleeve 17 cause the inlet of the first injection hole 16c and the outlet of the second injection hole 17c to face (match), thereby forming a fuel injection flow path. Thereby, the fuel supplied to the fuel injection part 15a through the fuel flow pipe T2 flows from the large diameter chamber 17a1 of the sleeve 17 to the small diameter chamber 17a2, and is injected into the cavity 4 through the second injection hole 17c and the first injection hole 16c. The

この第2噴孔17cは、例えば、第1噴孔16cに合わせて、スリーブ17の軸方向に沿って2段になって配置されており、その各々の段においてスリーブ17の軸回りに沿って予め設定された間隔毎に配置されている。なお、第2噴孔17cの配置段数は、1段でも良いし、3段以上でも良い。また、1または複数の第2噴孔17cを半球面部17b2の先端部(半球面底部)に配置しても良い。   For example, the second nozzle holes 17c are arranged in two stages along the axial direction of the sleeve 17 so as to match the first nozzle holes 16c, and along the axis of the sleeve 17 at each stage. They are arranged at intervals set in advance. The number of arrangement stages of the second nozzle holes 17c may be one or three or more. Further, one or a plurality of second injection holes 17c may be disposed at the tip end (hemispherical bottom) of the hemispherical portion 17b2.

また、ここでは、スリーブ17の位置(回転方向または軸方向の位置)に応じて、複数の第1噴孔16cのうちの1または複数の所望の第1噴孔16cを選択することが可能な構成が例示されている。すなわち、スリーブ17の所望の位置において、複数の第1噴孔16cのうちの所望の第1噴孔16cと、第2噴孔17cとは対向(一致)するが、所望しない第1噴孔16cには、第2噴孔17cが対向(一致)しないようになっている。これにより、スリーブ17の位置を制御することにより、キャビティ4の面内および深さ方向における燃料噴射位置を制御することができる。したがって、キャビティ4内において燃焼に最適な位置に燃料の噴霧(燃料分布)を形成することができる。   Here, one or a plurality of desired first injection holes 16c among the plurality of first injection holes 16c can be selected according to the position of the sleeve 17 (the position in the rotational direction or the axial direction). The configuration is illustrated. In other words, at the desired position of the sleeve 17, the desired first nozzle hole 16c of the plurality of first nozzle holes 16c and the second nozzle hole 17c face (match), but are not desired first nozzle holes 16c. The second nozzle hole 17c is not opposed (matched). Thereby, by controlling the position of the sleeve 17, the fuel injection position in the plane of the cavity 4 and in the depth direction can be controlled. Therefore, fuel spray (fuel distribution) can be formed in the cavity 4 at a position optimal for combustion.

特許文献1,2のインジェクタの場合、燃料噴射位置は固定である。また、特許文献3〜6のインジェクタの場合、インジェクタの軸方向の燃料噴射位置は選択することはできる。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合は、例えばインジェクタ15の軸方向のみならず、軸回り方向における燃料噴射位置をも選択することができるので、特許文献1〜6の場合よりも燃料噴射位置をより精細に設定することができる。   In the case of the injectors of Patent Documents 1 and 2, the fuel injection position is fixed. Moreover, in the case of the injectors of Patent Documents 3 to 6, the fuel injection position in the axial direction of the injector can be selected. On the other hand, in the case of the injector 15 of the first embodiment, for example, not only the axial direction of the injector 15 but also the fuel injection position in the direction around the axis can be selected. The fuel injection position can be set more finely than the case.

また、特許文献7のインジェクタの場合、微細なニードルの先端のロータリバルブに燃料噴射位置を制御するための溝や孔を形成しているので、その溝や孔を多く配置するには加工精度や強度確保の観点から難しい。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合は、燃料噴射位置を制御する第2噴孔17cをスリーブ17に形成しているので、特許文献7の場合よりもインジェクタ15の軸方向および軸回り方向の両方(特に軸方向)においてより多くの第2噴孔17cを配置できる。このため、特許文献7の場合よりも燃料噴射位置をより精細に設定することができる。   In addition, in the case of the injector of Patent Document 7, grooves and holes for controlling the fuel injection position are formed in the rotary valve at the tip of a fine needle. Difficult from the viewpoint of securing strength. On the other hand, in the case of the injector 15 of the first embodiment, the second injection hole 17c for controlling the fuel injection position is formed in the sleeve 17, so that the shaft of the injector 15 is more than in the case of Patent Document 7. More second injection holes 17c can be arranged in both the direction and the direction around the axis (particularly in the axial direction). For this reason, the fuel injection position can be set more finely than in the case of Patent Document 7.

なお、第2噴孔17cの直径は、第1噴孔16cの直径と同じである。ただし、第1、第2噴孔16c,17cのいずれか一方の直径を他方の直径よりも大きくしても良い。また、第1噴孔16cの入口部分の直径を第2噴孔17cの出口部分の直径よりも部分的に大きくしても良いし、その逆でも良い。このように直径(対向する開口面積)を変えることにより、第1噴孔16cと第2噴孔17cとの位置合わせ精度を緩和することができる。   The diameter of the second nozzle hole 17c is the same as the diameter of the first nozzle hole 16c. However, the diameter of one of the first and second nozzle holes 16c and 17c may be larger than the other diameter. Further, the diameter of the inlet portion of the first nozzle hole 16c may be partially larger than the diameter of the outlet portion of the second nozzle hole 17c, or vice versa. Thus, by changing the diameter (opposing opening area), the alignment accuracy between the first nozzle hole 16c and the second nozzle hole 17c can be relaxed.

また、上記したスリーブ17のテーパ部17b3は、大径部17b1から半球面部17b2に向かって連続的に小径になるように、また、中空室16aの中間室16a3の壁面(テーパ面)に沿うようにテーパ状に形成されている。   Further, the taper portion 17b3 of the sleeve 17 described above is continuously reduced in diameter from the large diameter portion 17b1 toward the hemispherical surface portion 17b2, and also along the wall surface (taper surface) of the intermediate chamber 16a3 of the hollow chamber 16a. It is formed in a taper shape.

このスリーブ17のテーパ部17b3のテーパ面(第1シール面)と、中空室16aの中間室16a3のテーパ面(第2シール面)とは、スリーブ17の壁面と中空室16aの壁面との間の燃料が第1噴孔16cから漏れるのを抑制または防止するためのシール部を構成する部分であり、そのシール部は、スリーブ17のテーパ部17b3のテーパ面が、中空室16aの中間室16a3の壁面のテーパ面に当てられた状態で接触することで形成される。   The taper surface (first seal surface) of the taper portion 17b3 of the sleeve 17 and the taper surface (second seal surface) of the intermediate chamber 16a3 of the hollow chamber 16a are between the wall surface of the sleeve 17 and the wall surface of the hollow chamber 16a. This is a portion that constitutes a seal portion for suppressing or preventing the fuel from leaking from the first injection hole 16c, and the seal portion has a taper surface of the taper portion 17b3 of the sleeve 17 and an intermediate chamber 16a3 of the hollow chamber 16a. It forms by contacting in the state contact | abutted on the taper surface of this wall surface.

ここで、図23に特許文献6のインジェクタ50Aの燃料の漏れ防止のためのシール部の構成を例示する。この図23はインジェクタ50Aの筐体51に穿孔された噴孔52の配置部分の拡大断面図を示している。   Here, FIG. 23 illustrates a configuration of a seal portion for preventing fuel leakage of the injector 50A of Patent Document 6. FIG. 23 shows an enlarged cross-sectional view of an arrangement portion of the injection hole 52 drilled in the casing 51 of the injector 50A.

特許文献6では、噴孔52でのシール部53a〜53cをニードル54(インナーニードル54aやアウターニードル54b)自体で形成する構成になっている。この場合、例えば1つのアウターニードル54bで1つの噴孔52の上下2箇所のシール部53a,53bを形成する必要があるが、微細なアウターニードル54bの先端面を双方のシール部53a,53bに充分なシール性を持たせるように加工することは極めて難しい。   In patent document 6, it is the structure which forms the seal parts 53a-53c in the nozzle hole 52 with the needle 54 (the inner needle 54a and the outer needle 54b) itself. In this case, for example, one outer needle 54b needs to form two seal portions 53a and 53b in the upper and lower portions of one nozzle hole 52. The tip end surface of the fine outer needle 54b is formed on both seal portions 53a and 53b. It is extremely difficult to process so as to have a sufficient sealing property.

また、図24は図23のアウターニードル54bの部分拡大断面図を示している。アウターニードル54bの先端は細く鋭角に形成されているので、作動負荷によって欠け易いが、アウターニードル54bの先端部が破線で示すように少しでも欠けると、図23で示したシール部53a,53bの領域が少なくなる結果、燃料が噴孔52からキャビティ4に漏れ易くなる。   FIG. 24 shows a partially enlarged sectional view of the outer needle 54b of FIG. Since the tip of the outer needle 54b is thin and has an acute angle, it tends to be chipped due to an operating load. However, if the tip of the outer needle 54b is chipped as shown by the broken line, the seal portions 53a and 53b shown in FIG. As a result of the reduced area, the fuel is liable to leak from the nozzle hole 52 to the cavity 4.

これらの結果、特許文献6では、燃料漏れを防止するために新たな構成が必要になり、インジェクタの構造が複雑になる場合もある。なお、特許文献3〜5には、図23および図24は図示されていないが、特許文献3〜5のインジェクタも特許文献6と同様に2つのニードルを持つ構造なので同様の問題が生じることが想定される。   As a result, in Patent Document 6, a new configuration is required to prevent fuel leakage, and the structure of the injector may be complicated. 23 and 24 are not shown in Patent Documents 3 to 5, but the injectors of Patent Documents 3 to 5 have a structure with two needles as in Patent Document 6, and the same problem may occur. is assumed.

これに対して第1の実施の形態のインジェクタ15では、図3等に示すように、スリーブ17の第1シール面(テーパ部17b3のテーパ面)および中空室16aの第2シール面(中空室16a3のテーパ面)が、複数の第1噴孔16cの配置面から離れて配置されており、シール部の加工条件が第1噴孔16cに左右されることがないので、シール部の加工精度を緩和することができるとともに、シール部の領域を特許文献3〜6に比べて大きく確保することができる。このため、シール部の加工を容易にすることができる。また、第1シール面および第2シール面の一部が多少欠けたとしてもシール性が低下することもない。これらの結果、第1噴孔16cからキャビティ4への燃料漏れを抑制または防止することができる。また、このシール部は、構成が簡単であり、シール部を設けたとしてもインジェクタ15の構成が複雑になることもない。   On the other hand, in the injector 15 of the first embodiment, as shown in FIG. 3 and the like, the first seal surface of the sleeve 17 (taper surface of the tapered portion 17b3) and the second seal surface of the hollow chamber 16a (hollow chamber). 16a3 taper surface) is arranged away from the arrangement surface of the plurality of first injection holes 16c, and the processing conditions of the seal portion are not affected by the first injection holes 16c, so that the processing accuracy of the seal portion Can be relaxed, and the area of the seal portion can be secured larger than in Patent Documents 3 to 6. For this reason, processing of a seal part can be made easy. Further, even if a part of the first seal surface and the second seal surface are missing, the sealing performance is not deteriorated. As a result, fuel leakage from the first nozzle hole 16c to the cavity 4 can be suppressed or prevented. In addition, this seal portion has a simple configuration, and even if the seal portion is provided, the configuration of the injector 15 is not complicated.

このようなスリーブ17の上面と中空室16aの天井面との間には、スリーブ17の駆動を制御するスリーブ制御部(第1制御部)18が設置されている。スリーブ制御部18は、図3に示すように、例えばソレノイド18aと、その外周側に設置された超音波モータ18bと、バネ18cとを有している。   Between the upper surface of the sleeve 17 and the ceiling surface of the hollow chamber 16a, a sleeve control unit (first control unit) 18 for controlling the driving of the sleeve 17 is installed. As shown in FIG. 3, the sleeve controller 18 includes, for example, a solenoid 18a, an ultrasonic motor 18b installed on the outer peripheral side, and a spring 18c.

ソレノイド18aは、スリーブ17の軸方向(矢印P1の方向)の移動を制御する制御部であり、コイル部18a1と鉄心部18a2とを有している。コイル部18a1は、中空室16aの天井面においてスリーブ17の上面外周に沿ってリング状に配置されている。また、鉄心部18a2は、スリーブ17の上面においてコイル部18a1に対向する位置にリング状に設置されている。鉄心部18a2に代えて磁石を用いても良い。   The solenoid 18a is a control unit that controls the movement of the sleeve 17 in the axial direction (the direction of the arrow P1), and includes a coil portion 18a1 and an iron core portion 18a2. The coil portion 18a1 is arranged in a ring shape along the outer periphery of the upper surface of the sleeve 17 on the ceiling surface of the hollow chamber 16a. The iron core portion 18a2 is installed in a ring shape at a position facing the coil portion 18a1 on the upper surface of the sleeve 17. A magnet may be used instead of the iron core portion 18a2.

また、超音波モータ18bは、スリーブ17の軸回り(矢印P2の方向)の回動を制御する制御部であり、ステータ部18b1と、ロータ部18b2とを有している。ステータ部18b1は、中空室16aの天井面においてコイル部18a1の外周に沿ってリング状に設置されている。また、ロータ部18b2は、スリーブ17の上面においてステータ部18b1に対向する位置にリング状に設置されている。なお、ソレノイド18aと、超音波モータ18bとの配置は逆でも良い。   The ultrasonic motor 18b is a control unit that controls the rotation of the sleeve 17 about the axis (the direction of the arrow P2), and includes a stator unit 18b1 and a rotor unit 18b2. The stator portion 18b1 is installed in a ring shape along the outer periphery of the coil portion 18a1 on the ceiling surface of the hollow chamber 16a. The rotor portion 18b2 is installed in a ring shape at a position facing the stator portion 18b1 on the upper surface of the sleeve 17. The arrangement of the solenoid 18a and the ultrasonic motor 18b may be reversed.

また、バネ18cは、スリーブ17上面と中空室16aの天井面との間にニードル19を取り囲むように配置されている。このバネ18cは、スリーブ17を下方(中空室16aの第1噴孔16cの配置面側)に付勢するように設定されており、このバネ18cにより非動作時におけるスリーブ17と中空室16aの天井面と距離が適切な距離に保たれている。   The spring 18c is arranged so as to surround the needle 19 between the upper surface of the sleeve 17 and the ceiling surface of the hollow chamber 16a. The spring 18c is set so as to urge the sleeve 17 downward (on the side of the first nozzle hole 16c of the hollow chamber 16a), and the spring 18c causes the sleeve 17 and the hollow chamber 16a to be inactive. The ceiling surface and the distance are kept at an appropriate distance.

また、スリーブ17とスリーブ制御部18との相対的な位置ずれを防止するための位置ずれ防止機構を設けても良い。図5および図6にスリーブ17の位置ずれ防止機構部の一例の拡大断面図を示す。   Further, a misregistration prevention mechanism for preventing relative misregistration between the sleeve 17 and the sleeve control unit 18 may be provided. 5 and 6 are enlarged cross-sectional views showing an example of the position shift prevention mechanism portion of the sleeve 17.

図5に示すように、ソレノイド18aのコイル部18a1の外囲部には上方(スリーブ17の軸方向)に凹む溝25aが形成されている。一方、鉄心部18a2において溝25aの対向位置には、上方(スリーブ17の軸方向)に突出する突起26aが形成されている。この突起26aは溝25a内に嵌められている。これにより、スリーブ17が、その軸に直交する方向にずれないようにすることができる。したがって、スリーブ17の軸に直交する方向におけるスリーブ17とスリーブ制御部18との相対位置関係を常に良好な状態に保つことができる。   As shown in FIG. 5, a groove 25a recessed upward (in the axial direction of the sleeve 17) is formed in the surrounding portion of the coil portion 18a1 of the solenoid 18a. On the other hand, a protrusion 26a protruding upward (in the axial direction of the sleeve 17) is formed at a position facing the groove 25a in the iron core portion 18a2. The protrusion 26a is fitted in the groove 25a. Thereby, the sleeve 17 can be prevented from shifting in a direction perpendicular to the axis. Therefore, the relative positional relationship between the sleeve 17 and the sleeve control unit 18 in the direction orthogonal to the axis of the sleeve 17 can always be kept in a good state.

また、図6では、ソレノイド18aのコイル部18a1の外囲部の溝25bと、これに嵌合されるスリーブ17側の突起部26bとが鍵状に形成されており、溝25b内に突起部26bが噛み合うよう収まっている。これにより、スリーブ17の軸に直交する方向におけるスリーブ17とスリーブ制御部18との相対位置関係を常に良好に保つことができる上、スリーブ17の軸方向の移動も制限することができるので、スリーブ17の軸方向におけるスリーブ17とスリーブ制御部18との対向距離関係をも常に良好に保つことができる。   Further, in FIG. 6, the groove 25b in the outer portion of the coil portion 18a1 of the solenoid 18a and the protrusion portion 26b on the sleeve 17 fitted thereto are formed in a key shape, and the protrusion portion is formed in the groove 25b. 26b fits into mesh. As a result, the relative positional relationship between the sleeve 17 and the sleeve controller 18 in the direction orthogonal to the axis of the sleeve 17 can always be kept good, and the movement of the sleeve 17 in the axial direction can also be restricted. The opposing distance relationship between the sleeve 17 and the sleeve control unit 18 in the 17 axial direction can always be kept good.

また、図7および図8にスリーブ制御部18の他の例を示す。図7はスリーブ制御部18の断面図、図8はスリーブ17の軸回り回動制御部を抜き出した斜視図を示している。   7 and 8 show another example of the sleeve control unit 18. FIG. 7 is a cross-sectional view of the sleeve control unit 18, and FIG. 8 is a perspective view of the sleeve 17 that rotates around the axis of the sleeve 17.

ここでは、スリーブ17の軸回りの回動制御部を超音波モータに代えて電動モータ18mとした場合が例示されている。すなわち、スリーブ17の上面には歯車付きの台座18dがスリーブ17の外周に沿ってリング状に配置されている。この歯車付きの台座18dは、歯車18e1,18e2を介して電動モータ18mによって回転駆動されるようになっている。なお、電動モータ18mの数は1個に限定されるものではなく複数設けても良い。また、この場合も図5および図6で示したスリーブ17の位置ずれ防止機構を設けても良い。   Here, the case where the rotation control unit around the axis of the sleeve 17 is replaced with an ultrasonic motor is an electric motor 18m is illustrated. That is, on the upper surface of the sleeve 17, a base 18 d with a gear is arranged in a ring shape along the outer periphery of the sleeve 17. The pedestal 18d with gears is rotationally driven by an electric motor 18m through gears 18e1 and 18e2. The number of electric motors 18m is not limited to one, and a plurality of electric motors 18m may be provided. Also in this case, a mechanism for preventing displacement of the sleeve 17 shown in FIGS. 5 and 6 may be provided.

一方、図2および図3に示すように、スリーブ17の中空室17a(大径室17a1)内には、ニードル(第2燃料制御部材、針弁)19が、その軸を筐体16およびスリーブ17の軸と一致させた状態で、ニードル19の軸方向(上下方向、矢印P1の方向)に移動可能な状態で収容されている。   On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 3, a needle (second fuel control member, needle valve) 19 is provided in the hollow chamber 17a (large diameter chamber 17a1) of the sleeve 17, and the shaft of the needle (second fuel control member, needle valve) is used as the shaft. The needle 19 is accommodated so as to be movable in the axial direction (vertical direction, direction of arrow P1) of the needle 19 in a state where it is aligned with the 17 axis.

このニードル19は、図3に示す中空室17aの小径室17a2内への燃料の供給を制御する部材である。ニードル19は、円柱状に形成されており、その直径は、大径室17a1よりは小さいが、小径室17a2よりは大きい。   The needle 19 is a member that controls the supply of fuel into the small-diameter chamber 17a2 of the hollow chamber 17a shown in FIG. The needle 19 is formed in a columnar shape, and its diameter is smaller than that of the large-diameter chamber 17a1, but larger than that of the small-diameter chamber 17a2.

ニードル19において中間室17a3の壁面に対向する先端部には、中間室17a3の壁面の傾斜に合うようにテーパが形成されている。このニードル19の先端部が、中間室17a3の壁面に接している状態が閉弁状態であり、中間室17a3の壁面から離れている状態が開弁状態である。   A taper is formed at the tip of the needle 19 that faces the wall surface of the intermediate chamber 17a3 so as to match the inclination of the wall surface of the intermediate chamber 17a3. The state where the tip of the needle 19 is in contact with the wall surface of the intermediate chamber 17a3 is a valve-closed state, and the state where the needle 19 is separated from the wall surface of the intermediate chamber 17a3 is a valve-open state.

このニードル19の軸方向の移動は、図2および図3に示すニードル制御部15bによって制御されるようになっている。図2には、ニードル制御部15bとして、例えば従来と同様のソレノイドSを用いた制御部を例示している。   The movement of the needle 19 in the axial direction is controlled by a needle control unit 15b shown in FIGS. FIG. 2 illustrates, for example, a control unit using a solenoid S similar to the conventional one as the needle control unit 15b.

ソレノイドSは、筐体16の上部の第1制御室FCR1に設置されており、コイル部S1と、バルブ部S2と、バネS3とを有している。   The solenoid S is installed in the first control chamber FCR1 at the upper part of the housing 16, and has a coil part S1, a valve part S2, and a spring S3.

第1制御室FCR1は、燃料流出管T4に接続されているとともに、燃料流通管T3を通じて第2制御室FCR2に接続されている。この第2制御室FCR2には、ピストン部PSおよびバネSRが設置されている。ピストン部PSは、ニードル19と一体的に接続されている。   The first control chamber FCR1 is connected to the fuel outflow pipe T4 and is connected to the second control chamber FCR2 through the fuel circulation pipe T3. In the second control chamber FCR2, a piston part PS and a spring SR are installed. The piston part PS is integrally connected to the needle 19.

また、第1制御室FCR1は、オリフィスORの流通路を通じてコマンド室CMRに接続されている。コマンド室CMRは、燃料流入管T1に接続されている。このコマンド室CMRには、ピストン部PSの上面が、オリフィスORに対応した状態で面している。   The first control chamber FCR1 is connected to the command chamber CMR through the flow path of the orifice OR. The command chamber CMR is connected to the fuel inflow pipe T1. The upper surface of the piston portion PS faces the command chamber CMR in a state corresponding to the orifice OR.

このようなニードル制御部15bは、電子制御ユニット(Engine Control Unit:以下、ECUと略す)に電気的に接続されており、その動作(リフト量)がECUにより制御される。なお、ニードル制御部15bはソレノイドを用いた構成に限定されるものではなく、例えばピエゾアクチュエータ(圧電素子)を用いても良い。   Such a needle controller 15b is electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU), and its operation (lift amount) is controlled by the ECU. The needle control unit 15b is not limited to a configuration using a solenoid, and for example, a piezo actuator (piezoelectric element) may be used.

ここで、図25に比較のため従来の一般的なインジェクタ50Bを示す。図2および図25に示すように、第1の実施の形態のインジェクタ15においては、スリーブ17を設けたことにより、ニードル19およびニードル制御部15bとして、図25に示す従来の一般的なインジェクタ50Bのニードル55およびニードル制御部56を使用することができる。   Here, FIG. 25 shows a conventional general injector 50B for comparison. As shown in FIGS. 2 and 25, in the injector 15 of the first embodiment, by providing the sleeve 17, the conventional general injector 50B shown in FIG. 25 is used as the needle 19 and the needle controller 15b. Needle 55 and needle controller 56 can be used.

特許文献3〜7の場合は、ニードルおよびニードル制御部が一般的なものとは異なる上、その構造や制御方法が複雑になる。また、上記の燃料漏れ等の観点からニードルに高い加工精度および位置合わせ精度が要求される。   In the case of Patent Documents 3 to 7, the needle and the needle control unit are different from general ones, and the structure and control method thereof are complicated. In addition, high processing accuracy and alignment accuracy are required for the needle from the viewpoint of the above-described fuel leakage and the like.

これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15では、ニードル19およびニードル制御部15b自体は一般的なものを使用できる上、ニードル19およびニードル制御部15bとは別個にスリーブ17とスリーブ制御部18を設置するだけであり、しかもスリーブ17には上記のように高い加工精度や位置合わせ精度も要求されないので、比較的簡単な構造でインジェクタ15の燃料噴射の制御性を向上させることができる。   On the other hand, in the injector 15 according to the first embodiment, the needle 19 and the needle control unit 15b themselves can be general ones, and the sleeve 17 and the sleeve control can be controlled separately from the needle 19 and the needle control unit 15b. Only the portion 18 is installed, and the sleeve 17 is not required to have high machining accuracy and alignment accuracy as described above. Therefore, the fuel injection controllability of the injector 15 can be improved with a relatively simple structure. .

また、特許文献7の場合、例えばニードルが中空筒状に形成されておりニードルの強度が低下している。すなわち、1つのニードルに開閉弁の機能と燃料噴射制御の機能とを持たせていることによりニードルの強度が弱くなっている。   Moreover, in patent document 7, the needle is formed in the hollow cylinder shape, for example, and the intensity | strength of the needle is falling. That is, the strength of the needle is weakened by giving the function of the on-off valve and the function of fuel injection control to one needle.

これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15では、ニードル19自体は一般的なものを使用できるので、ニードル19の強度を確保でき、その変形や損傷を低減できる。したがって、インジェクタ15の寿命や信頼性の低下を招くことなく、インジェクタ15の燃料噴射の制御性を向上させることができる。   On the other hand, in the injector 15 of the first embodiment, since the needle 19 itself can be a general one, the strength of the needle 19 can be ensured and its deformation and damage can be reduced. Therefore, the controllability of the fuel injection of the injector 15 can be improved without degrading the life and reliability of the injector 15.

図2および図3に示す燃料流通管T2は、燃料流入管T1から供給された燃料を燃料噴射部15aに供給する通路であり、上記した中空室16aに接続され、さらにスリーブ17に形成された燃料供給通路17dを通じて中空室17a(大径室17a1)に接続されている。   The fuel flow pipe T2 shown in FIGS. 2 and 3 is a passage for supplying the fuel supplied from the fuel inflow pipe T1 to the fuel injection portion 15a. The fuel flow pipe T2 is connected to the hollow chamber 16a and further formed in the sleeve 17. It is connected to the hollow chamber 17a (large diameter chamber 17a1) through the fuel supply passage 17d.

次に、燃料噴射量、燃料噴射位置および燃料噴射形状(分布)の制御の一例について図9〜図14を参照しながら説明する。   Next, an example of control of the fuel injection amount, the fuel injection position, and the fuel injection shape (distribution) will be described with reference to FIGS.

図9および図11は第1の実施の形態のインジェクタ15の筐体16の第1噴孔16cとスリーブ17の第2噴孔17cとの対向状態を模式的に示したインジェクタ15の要部斜視図を示し、図10および図12はそれぞれ図9および図11の第1噴孔16cと第2噴孔17cとの対向状態の平面図を示している。   9 and 11 are perspective views of the main part of the injector 15 schematically showing the opposed state of the first injection hole 16c of the casing 16 and the second injection hole 17c of the sleeve 17 of the injector 15 of the first embodiment. FIGS. 10 and 12 are plan views of the first nozzle hole 16c and the second nozzle hole 17c in FIGS. 9 and 11 facing each other.

第1の実施の形態のインジェクタ15の場合、スリーブ17の軸回り回動または軸方向移動により燃料噴射流路を形成する。このスリーブ17の回転角度は微小な角度で高精細に設定することができる。このため、スリーブ17の回転角度の微小な変更により第1噴孔16cと第2噴孔17cとの開口面の対向状態を連続的に変えることができ、燃料噴射流路の断面積を連続的に変えることができる。あるいは、燃料噴射のたびにスリーブ17を回転させることで噴射毎の噴射量を変化させることもできる。   In the case of the injector 15 according to the first embodiment, the fuel injection flow path is formed by rotating or axially moving the sleeve 17. The rotation angle of the sleeve 17 can be set at a fine angle with high definition. For this reason, the facing state of the opening surfaces of the first injection hole 16c and the second injection hole 17c can be continuously changed by a minute change in the rotation angle of the sleeve 17, and the cross-sectional area of the fuel injection flow path is continuously changed. Can be changed to Alternatively, the injection amount for each injection can be changed by rotating the sleeve 17 for each fuel injection.

例えば図10は、第1噴孔16cと第2噴孔17cとがほぼ完全に一致している場合で燃料噴射流路の断面積が最も大きい。図12は、第1噴孔16cと第2噴孔17cとの重なりが図10の場合よりも小さい場合で燃料噴射流路の断面積も図10の場合よりも小さい。   For example, FIG. 10 shows the case where the first injection hole 16c and the second injection hole 17c are almost completely aligned, and the cross-sectional area of the fuel injection flow path is the largest. FIG. 12 shows a case where the overlap between the first injection hole 16c and the second injection hole 17c is smaller than in the case of FIG. 10, and the cross-sectional area of the fuel injection flow path is also smaller than in the case of FIG.

このように第1の実施の形態のインジェクタ15においては、スリーブ17の回転角度を微調整することにより、燃料噴射量を高精細な精度で増減することができる。また、上記した燃料噴射位置の制御との組み合わせにより、燃料噴射形状(燃料噴射分布)を高精細な精度で設定することができる。   As described above, in the injector 15 of the first embodiment, the fuel injection amount can be increased or decreased with high precision by finely adjusting the rotation angle of the sleeve 17. Moreover, the fuel injection shape (fuel injection distribution) can be set with high precision by combining with the control of the fuel injection position described above.

また、燃料噴射量をニードルの上下量や開弁時間により制御していた従来のインジェクタの場合、燃料噴射流路の一部が閉塞した場合、燃料噴射量が一定になってしまう問題がある。すなわち、燃料の噴射が高圧になると、燃料噴射流路内で液体が音速に達し、それ以上加速されない、いわゆる閉塞という現象が生じ、それ以上の噴射流量にならないという問題がある。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15においては、燃料噴射流路の一部が閉塞した場合、燃料噴射流路の断面積(穴径)を変える(大径にする)ことで燃料噴射量を変えることができるので、上記のような問題を回避することができる。   Further, in the case of a conventional injector in which the fuel injection amount is controlled by the up / down amount of the needle or the valve opening time, there is a problem that the fuel injection amount becomes constant when a part of the fuel injection flow path is blocked. That is, when the fuel injection is at a high pressure, the liquid reaches the sonic speed in the fuel injection flow path, causing a phenomenon of so-called clogging that is not accelerated further, and there is a problem that the injection flow rate does not become higher. On the other hand, in the injector 15 of the first embodiment, when a part of the fuel injection flow path is blocked, the cross-sectional area (hole diameter) of the fuel injection flow path is changed (made larger). Since the fuel injection amount can be changed, the above problem can be avoided.

また、スリーブ17の回転時には、スリーブ17のテーパ部17b3を中間室16a3の壁面に押し付けた状態で回転させることにより、スリーブ17の回転時の燃料漏れを抑制または防止することができる。   Further, when the sleeve 17 is rotated, by rotating the taper portion 17b3 of the sleeve 17 against the wall surface of the intermediate chamber 16a3, fuel leakage during rotation of the sleeve 17 can be suppressed or prevented.

図13は第1の実施の形態のインジェクタ15の燃料噴射量の変化を模式的に示したものである。また、図14は比較のため燃料噴射流路の断面積(穴径)が一定で1つのニードルのリフト量で燃料噴射量を決定する従来のインジェクタの燃料噴射量の変化を模式的に示したものである。   FIG. 13 schematically shows a change in the fuel injection amount of the injector 15 of the first embodiment. For comparison, FIG. 14 schematically shows a change in the fuel injection amount of a conventional injector that determines the fuel injection amount by the lift amount of one needle with a constant cross-sectional area (hole diameter) of the fuel injection flow path. Is.

燃料噴射量をニードルのリフト量によって決定する従来のインジェクタの場合は燃料噴射量が図14に示すように変化する。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合、上記のように燃料流路の断面積(穴径)を変化させるとともに、さらにニードル19のリフト量を変化させることで燃料噴射量を決定する。これにより、燃料噴射量や燃料噴射形状(分布)をより精細に設定することができる。また、図13に示すように、燃料噴射量を非線形に変化させることができる。このため、燃料流量の立ち上がりを急峻にすることにより、燃料流量を燃焼に必要な量に、より短期間で設定することができる。すなわち、燃料噴射の応答性を向上させることができる。   In the case of a conventional injector in which the fuel injection amount is determined by the lift amount of the needle, the fuel injection amount changes as shown in FIG. On the other hand, in the case of the injector 15 of the first embodiment, the fuel injection amount is obtained by changing the cross-sectional area (hole diameter) of the fuel flow path as described above and further changing the lift amount of the needle 19. To decide. Thereby, the fuel injection amount and the fuel injection shape (distribution) can be set more finely. Further, as shown in FIG. 13, the fuel injection amount can be changed nonlinearly. For this reason, by making the rise of the fuel flow rate steep, the fuel flow rate can be set to an amount necessary for combustion in a shorter period of time. That is, the responsiveness of fuel injection can be improved.

また、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合は、燃料流路の断面積(穴径)を変化させるとともに、さらにニードル19のリフト量を変化させることで燃料噴射量を決定するので、特許文献7の場合に比べて燃料噴射流量および燃料噴射形状(分布)の制御性を向上させることができる。また、燃料流量の立ち上がりを急峻にすることができ、特許文献7の場合よりも燃料噴射の応答性を向上させることができる。   In the case of the injector 15 of the first embodiment, the fuel injection amount is determined by changing the sectional area (hole diameter) of the fuel flow path and further changing the lift amount of the needle 19. The controllability of the fuel injection flow rate and the fuel injection shape (distribution) can be improved compared to the case of Document 7. Further, the rising of the fuel flow rate can be made steep, and the responsiveness of fuel injection can be improved as compared with the case of Patent Document 7.

また、特許文献7の場合、ニードルに溝や孔を形成するので、ニードルの精密な加工が必要である。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合、スリーブ17自体を単独で製造でき、上記のようにニードル19の精密な加工を必要としないので、インジェクタ15の量産性を向上させることができる。   In Patent Document 7, since a groove or a hole is formed in the needle, precise processing of the needle is necessary. On the other hand, in the case of the injector 15 according to the first embodiment, the sleeve 17 itself can be manufactured independently, and the precision processing of the needle 19 is not required as described above, so that the mass productivity of the injector 15 is improved. be able to.

さらに、特許文献1〜7のインジェクタでは、バネ等の使用が多く機械的に複雑で制御も複雑になるのに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15の場合は、構造を比較的簡単化することができ、制御も比較的容易にすることができる。特に、スリーブ17とニードル19とを分けていることにより、各々を別々に制御できるので、制御を容易にでき、燃料噴射の制御性を向上させることができる。   Furthermore, in the injectors of Patent Documents 1 to 7, the use of a spring or the like is often mechanically complicated and the control is complicated. In contrast, the injector 15 of the first embodiment has a relatively simple structure. And control can be made relatively easy. In particular, since the sleeve 17 and the needle 19 are separated, each can be controlled separately, so that the control can be facilitated and the controllability of fuel injection can be improved.

次に、インジェクタ15による燃料噴射形状(分布)の一例について図15〜図18を参照しながら説明する。   Next, an example of the fuel injection shape (distribution) by the injector 15 will be described with reference to FIGS.

図15および図16はインジェクタ15を用いて均質燃焼状態を形成する場合の燃料Fの状態を模式的に示している。図15は燃料噴射時、図16は燃料噴射後の燃料Fの状態を示している。   FIG. 15 and FIG. 16 schematically show the state of the fuel F when the homogeneous combustion state is formed using the injector 15. FIG. 15 shows the state of the fuel F, and FIG. 16 shows the state of the fuel F after the fuel injection.

均質燃焼時には燃料Fの噴霧が比較的広い範囲に亘ってキャビティ4内に分布している。均質燃焼は、高負荷燃焼時や予混合圧縮着火(Homogeneous Charge Compression Ignition:以下、HCCIという)燃焼時に有効である。   During homogeneous combustion, the spray of the fuel F is distributed in the cavity 4 over a relatively wide range. Homogeneous combustion is effective during high-load combustion or premixed compression ignition (hereinafter referred to as HCCI) combustion.

HCCI燃焼は、燃料と空気とを予め混合させた均一で希薄な混合気を圧縮し、自着火させる燃焼方法である。HCCI燃焼の場合、均一な混合気を燃焼させることから黒煙の発生を低減できる。また、希薄な混合気であることから燃焼温度を低くすることができ窒素酸化物(NOx)の発生を低減できる。さらに、圧縮比を高くできるので、高い効率を得ることができる。   HCCI combustion is a combustion method in which a uniform and lean air-fuel mixture in which fuel and air are mixed in advance is compressed and self-ignited. In the case of HCCI combustion, the generation of black smoke can be reduced by burning a uniform air-fuel mixture. Moreover, since it is a lean air-fuel mixture, the combustion temperature can be lowered and the generation of nitrogen oxides (NOx) can be reduced. Furthermore, since the compression ratio can be increased, high efficiency can be obtained.

しかし、HCCI燃焼の場合、燃料が希薄なため失火あるいは過早着火の恐れがあり、また、運転領域が狭いという問題がある。これに対して、第1の実施の形態のインジェクタ15を用いた場合、キャビティ4内に燃料過濃度領域と燃料希薄領域とを形成することにより、燃料を確実に着火することができ、かつ、キャビティ4内全体では希薄混合気になるような燃料濃度分布を生成することができる。これにより、失火の問題を回避でき、また、運転領域を拡大することができる。したがって、HCCI燃焼による低NOxで、かつ、低PM(Particulate Matter)での燃焼を実現することができる。   However, in the case of HCCI combustion, there is a risk that misfiring or pre-ignition may occur due to the lean fuel, and there is a problem that the operating range is narrow. In contrast, when the injector 15 of the first embodiment is used, the fuel can be ignited reliably by forming the fuel overconcentration region and the fuel lean region in the cavity 4, and It is possible to generate a fuel concentration distribution so that the entire inside of the cavity 4 becomes a lean air-fuel mixture. Thereby, the problem of misfire can be avoided and the operation area can be expanded. Therefore, combustion with low NOx by HCCI combustion and low PM (Particulate Matter) can be realized.

図17および図18はインジェクタ15を用いて成層燃焼状態を形成する場合の燃料Fの状態を模式的に示している。図17は燃料噴射時、図18は燃料噴射後の燃料Fの状態を示している。   FIGS. 17 and 18 schematically show the state of the fuel F when the stratified combustion state is formed using the injector 15. FIG. 17 shows the state of the fuel F, and FIG. 18 shows the state of the fuel F after the fuel injection.

成層燃焼時には、燃料Fの噴霧がキャビティ4の上層部に分布している。成層燃焼は、軽負荷時に有効である。第1の実施の形態のインジェクタ15を用いた場合、スリーブ17およびニードル19の制御により、均質燃焼のための燃料噴射形状(分布)から成層燃焼のための燃料噴射形状(分布)に交互に切り替えることができる。   During stratified combustion, the spray of fuel F is distributed in the upper layer of the cavity 4. Stratified combustion is effective at light loads. When the injector 15 of the first embodiment is used, the sleeve 17 and the needle 19 are controlled so that the fuel injection shape (distribution) for homogeneous combustion is alternately switched to the fuel injection shape (distribution) for stratified combustion. be able to.

第2の実施の形態のインジェクタ
図19は第2の実施の形態におけるインジェクタ15の燃料噴射部を模式的に示し、図20は図19のインジェクタ15の燃料噴射部の筐体16およびスリーブ17を抜き出して示している。なお、図19および図20では説明を分かり易くするためにインジェクタ15の内部を透かして見せている。
Injector of Second Embodiment FIG. 19 schematically shows a fuel injection portion of the injector 15 in the second embodiment, and FIG. 20 shows a housing 16 and a sleeve 17 of the fuel injection portion of the injector 15 of FIG. Shown extracted. In FIG. 19 and FIG. 20, the inside of the injector 15 is shown in a watermark for easy understanding.

第2の実施の形態のインジェクタ15においては、スリーブ17の下部と、その周囲の中空室16aの形状が円錐台形状に形成されている。すなわち、スリーブ17の下部には、半球面部17b2に代えて円錐台形部(小径部)17b4が形成されている。また、中空室16aの下部には、半球面室16a2に代えて円錐台形室16a4が形成されている。そして、このスリーブ17の円錐台形部17b4の壁面と、これに対向する中空室16aの円錐台形室16a4の壁面とが互いに沿うように直線状(平坦)に形成されている。これにより、スリーブ17を中空室16aの壁面に押し当てた時にスリーブ17の壁面と中空室16aの壁面との密着性を向上させることができるので、上記した燃料のシール性を向上させることができる。これ以外の構成は前記実施の形態1で説明したのと同じである。   In the injector 15 of the second embodiment, the lower portion of the sleeve 17 and the shape of the surrounding hollow chamber 16a are formed in a truncated cone shape. That is, a frustoconical part (small diameter part) 17b4 is formed in the lower part of the sleeve 17 instead of the hemispherical part 17b2. In addition, a truncated cone chamber 16a4 is formed in the lower portion of the hollow chamber 16a instead of the hemispherical chamber 16a2. The wall surface of the frustoconical portion 17b4 of the sleeve 17 and the wall surface of the frustoconical chamber 16a4 of the hollow chamber 16a opposed thereto are formed in a straight line (flat) so as to be along each other. Thereby, when the sleeve 17 is pressed against the wall surface of the hollow chamber 16a, the adhesion between the wall surface of the sleeve 17 and the wall surface of the hollow chamber 16a can be improved, so that the above-described fuel sealing performance can be improved. . The other configuration is the same as that described in the first embodiment.

次に、第2の実施の形態のスリーブ17の回転制御方法について図21および図22を参照しながら説明する。   Next, a rotation control method for the sleeve 17 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 21 and 22.

図21は燃料噴射時のインジェクタ15の要部の状態を模式的に示している。この図21では、筐体16のノズル部16bの所望の第1噴孔16cと、スリーブ17の円錐台形部17b4の所望の第2噴孔17cとが一致している段階が示されている。燃料はこの状態で噴射される。   FIG. 21 schematically shows a state of a main part of the injector 15 at the time of fuel injection. FIG. 21 shows a stage where the desired first injection hole 16c of the nozzle portion 16b of the housing 16 and the desired second injection hole 17c of the frustoconical portion 17b4 of the sleeve 17 coincide with each other. Fuel is injected in this state.

続いて、図22は燃料噴射停止時のインジェクタ15の要部の状態を模式的に示している。ここでは、スリーブ17およびニードル19を矢印P3に示す軸方向に若干下降する。これにより、スリーブ17のテーパ部17b3を中間室16a3の壁面に押し付け、燃料漏れを抑制または防止する。また、ニードル19の先端を中間室17b3の傾斜面に押し付け、燃料の噴射を停止する。   Next, FIG. 22 schematically shows the state of the main part of the injector 15 when the fuel injection is stopped. Here, the sleeve 17 and the needle 19 are slightly lowered in the axial direction indicated by the arrow P3. As a result, the tapered portion 17b3 of the sleeve 17 is pressed against the wall surface of the intermediate chamber 16a3 to suppress or prevent fuel leakage. Further, the tip of the needle 19 is pressed against the inclined surface of the intermediate chamber 17b3 to stop fuel injection.

この時、第2の実施の形態のインジェクタ15では、上記したようにスリーブ17の円錐台形部17b4の壁面と、これに対向する中空室16aの円錐台形室16a4の壁面とが互いに沿うように直線状(平坦)に形成されていることにより、スリーブ17を下降してスリーブ17の壁面を中空室16aの壁面に押し当てた時に円錐台形部17b4の壁面と円錐台形室16a4の壁面との密着性を向上させることができるので、燃料のシール性を向上させることができる。なお、これ以外の効果は前記第1の実施の形態で説明したのと同じである。   At this time, in the injector 15 according to the second embodiment, as described above, the wall surface of the frustoconical portion 17b4 of the sleeve 17 and the wall surface of the frustoconical chamber 16a4 of the hollow chamber 16a opposite to the wall surface are linear. Due to the shape (flat), when the sleeve 17 is lowered and the wall surface of the sleeve 17 is pressed against the wall surface of the hollow chamber 16a, the adhesion between the wall surface of the frustoconical portion 17b4 and the wall surface of the frustoconical chamber 16a4 Therefore, the sealing performance of the fuel can be improved. The other effects are the same as those described in the first embodiment.

その後、上記状態(スリーブ17のテーパ部17b3を中間室16a3の壁面に押し付け、また、ニードル19の先端を中間室17a3の傾斜面に押し付けた状態)を維持したまま、スリーブ17を矢印P4に示す方向に予め設定された角度だけ回転し、所望の第1噴孔16cと所望の第2噴孔17cとが離れたところで回転を停止することにより、燃料噴射停止動作を終了する。   Thereafter, the sleeve 17 is indicated by an arrow P4 while maintaining the above-described state (the state in which the tapered portion 17b3 of the sleeve 17 is pressed against the wall surface of the intermediate chamber 16a3 and the tip of the needle 19 is pressed against the inclined surface of the intermediate chamber 17a3). The fuel injection stop operation is terminated by stopping the rotation when the desired first injection hole 16c and the desired second injection hole 17c are separated from each other.

本発明の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関は、燃料噴射装置の筐体内に収容された第1燃料制御部材の軸回りの回動および軸方向の移動により燃料噴射を制御することにより、比較的簡単な構造で内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の制御性を向上させることができるので、自動車等の燃料噴射装置およびそれを備える内燃機関に利用できる。   The fuel injection device of the present invention and the internal combustion engine including the fuel injection device are compared by controlling the fuel injection by rotating around the axis and moving in the axial direction of the first fuel control member housed in the casing of the fuel injection device. Since the controllability of fuel injection into the combustion chamber of the internal combustion engine can be improved with a simple structure, it can be used for a fuel injection device such as an automobile and an internal combustion engine equipped with the same.

1 ディーゼルエンジン(内燃機関)
2 シリンダ(気筒)
4 キャビティ(燃焼室)
15 インジェクタ(燃料噴射装置)
15a 燃料噴射部
15b ニードル制御部(第2制御部)
16 筐体
16a 中空室
16a1 大径室
16a2 半球面室(小径室)
16a3 中間室
16a4 円錐台形室(小径室)
16b ノズル部
16c 第1噴孔(第1燃料噴射孔)
17 スリーブ(第1燃料制御部材)
17a 中空室
17b1 大径部
17b2 半球面部(小径部)
17b3 テーパ部
17b4 円錐台形部
17c 第2噴孔(第2燃料噴射孔)
17d 燃料供給通路
18 スリーブ制御部(第1制御部)
18a ソレノイド
18a1 コイル部
18a2 鉄心部
18b 超音波モータ
18b1 ステータ部
18b2 ロータ部
18c バネ
18d 台座
18e1,18e2 歯車
18m 電動モータ
19 ニードル(第2燃料制御部材)
25a,25b 溝
26a,26b 突起
S ソレノイド
S1 コイル部
S2 バルブ部
S3 バネ
OR オリフィス
SR バネ
T1 燃料流入管
T2,T3 燃料流通管
T4 燃料流出管
FCR1 第1制御室
FCR2 第2制御室
CMR コマンド室
1 Diesel engine (internal combustion engine)
2 cylinders
4 Cavity (combustion chamber)
15 Injector (fuel injection device)
15a Fuel injection unit 15b Needle control unit (second control unit)
16 Housing 16a Hollow chamber 16a1 Large diameter chamber 16a2 Hemispherical chamber (small diameter chamber)
16a3 Intermediate chamber 16a4 frustoconical chamber (small-diameter chamber)
16b Nozzle part 16c 1st injection hole (1st fuel injection hole)
17 Sleeve (first fuel control member)
17a Hollow chamber 17b1 Large diameter part 17b2 Hemispherical surface part (small diameter part)
17b3 Tapered portion 17b4 Frustum-shaped portion 17c Second injection hole (second fuel injection hole)
17d Fuel supply passage 18 Sleeve control unit (first control unit)
18a Solenoid 18a1 Coil portion 18a2 Iron core portion 18b Ultrasonic motor 18b1 Stator portion 18b2 Rotor portion 18c Spring 18d Base 18e1, 18e2 Gear 18m Electric motor 19 Needle (second fuel control member)
25a, 25b Groove 26a, 26b Protrusion S Solenoid S1 Coil part S2 Valve part S3 Spring OR Orifice SR Spring T1 Fuel inflow pipe T2, T3 Fuel flow pipe T4 Fuel outflow pipe FCR1 First control chamber FCR2 Second control chamber CMR Command chamber

Claims (4)

第1中空室を有し、かつ、前記第1中空室と外部とを連通する第1燃料噴射孔を有する筐体を装置本体に備え、前記装置本体に供給された燃料を、前記筐体の前記第1燃料噴射孔から内燃機関の燃焼室に噴射する燃料噴射装置であって、
前記第1中空室に、軸回りの回動および軸方向の移動が可能な状態で収容され、かつ、第2中空室を有する第1燃料制御部材と、
前記第1燃料制御部材の回動および移動を制御する第1制御部と、
前記第2中空室内に、軸方向に移動可能な状態で収容され、該軸方向の移動により前記第1燃料噴射孔への燃料の供給を制御する第2燃料制御部材と、
前記第2燃料制御部材の軸方向の移動を制御する第2制御部とを備え、
前記第1燃料制御部材には、該第1燃料制御部材の外部と前記第2中空室とを連通する第2燃料噴射孔が形成されており、
前記第2燃料噴射孔の出口は、前記第1燃料制御部材の一または複数の位置において、前記第1燃料噴射孔の入口に対向するように設けられており、
前記第1燃料制御部材の回動および軸方向の移動により、前記第1燃料噴射孔の入口と前記第2燃料噴射孔の出口とを対向させることで燃料噴射流路の形成と、該燃料噴射流路の断面積の変更とを行う燃料噴射装置。
The apparatus main body includes a casing having a first hollow chamber and having a first fuel injection hole that communicates the first hollow chamber with the outside, and the fuel supplied to the apparatus main body A fuel injection device for injecting into the combustion chamber of an internal combustion engine from the first fuel injection hole,
A first fuel control member accommodated in the first hollow chamber in a state capable of rotating around an axis and moving in the axial direction, and having a second hollow chamber;
A first control unit for controlling rotation and movement of the first fuel control member;
A second fuel control member that is accommodated in the second hollow chamber so as to be movable in the axial direction, and that controls the supply of fuel to the first fuel injection hole by the movement in the axial direction;
A second control unit for controlling the axial movement of the second fuel control member,
The first fuel control member has a second fuel injection hole that communicates the outside of the first fuel control member with the second hollow chamber,
The outlet of the second fuel injection hole is provided to face the inlet of the first fuel injection hole at one or more positions of the first fuel control member,
The first fuel control member is rotated and moved in the axial direction so that the inlet of the first fuel injection hole faces the outlet of the second fuel injection hole, thereby forming a fuel injection flow path, and the fuel injection A fuel injection device that changes the cross-sectional area of the flow path.
前記第1燃料制御部材の壁面と前記第1中空室の壁面との間の燃料のシール部は、前記第1燃料制御部材において前記第1燃料噴射孔の配置面から離れた位置に配置された第1シール面と、前記第1中空室の壁面において前記第1シール面に対向する第2シール面とを備え、前記第1シール面が、前記第2シール面に当てられた状態で接触することで形成される請求項1記載の燃料噴射装置。   The fuel seal portion between the wall surface of the first fuel control member and the wall surface of the first hollow chamber is disposed at a position away from the disposition surface of the first fuel injection hole in the first fuel control member. A first seal surface and a second seal surface facing the first seal surface on the wall surface of the first hollow chamber are provided, and the first seal surface is in contact with the second seal surface. The fuel injection device according to claim 1, wherein the fuel injection device is formed. 前記第1燃料制御部材の外形は、円錐台形状に形成されており、前記第1燃料制御部材の外壁面と、前記第1中空室の壁面とが互いに沿うように形成されている請求項1または2記載の燃料噴射装置。   The outer shape of the first fuel control member is formed in a truncated cone shape, and the outer wall surface of the first fuel control member and the wall surface of the first hollow chamber are formed along each other. Or the fuel-injection apparatus of 2. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料噴射装置を備える内燃機関。   An internal combustion engine comprising the fuel injection device according to any one of claims 1 to 3.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014070573A (en) * 2012-09-28 2014-04-21 Keihin Corp Fuel injection valve
JP2015203403A (en) * 2014-04-16 2015-11-16 株式会社デンソー Injector for internal combustion engine
WO2017138813A1 (en) * 2016-02-09 2017-08-17 Cereus Technology B.V. Rotating fuel injector assembly

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