JP2013241866A - Fluid injection direction changing method, fluid injection direction changing mechanism, fuel injection device and internal combustion engine - Google Patents

Fluid injection direction changing method, fluid injection direction changing mechanism, fuel injection device and internal combustion engine Download PDF

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宗篤 柿木
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluid injection direction changing method, a fluid injection direction changing mechanism and a fuel injection device, capable of accurately changing and controlling the fluid injection direction without being influenced by a state of fluid, enabling the device to easily manage work accuracy by a combination of simple-shaped parts, and easy in processing and production.SOLUTION: A fluid injection direction changing method changes the injection direction of fluid F in a fluid injection device for injecting the fluid F via a fluid passage 11a, a passage member 11 is supported on the fluid outflow side of the passage member 11 for constituting the fluid passage 11a so that an angle can be changed, the fluid supply side of the passage member 11 is directly or indirectly supported by a singular or plurality of actuators 14, and the injection direction of the fluid F is changed by changing the direction of the passage member 11 by moving a fluid supply side position of the passage member 11 by selectively driving the actuator 14.

Description

本発明は、アクチュエータを利用して容易に流体噴射方向を制御することができる、流体噴射方向の変更方法、流体噴射方向変更機構、燃料噴射装置及び内燃機関に関する。   The present invention relates to a fluid injection direction changing method, a fluid injection direction changing mechanism, a fuel injection device, and an internal combustion engine that can easily control a fluid injection direction using an actuator.

近年、自動車用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いため、地球温暖化防止の観点から、ヨーロッパなどで普及している。しかしながら、このディーゼルエンジンは、黒煙や窒素酸化物(NOx)などの健康への影響が危惧される有害成分を排気ガス中に含んでいるため、日本国内では、商用車用エンジン以外では普及していない。   In recent years, automobile diesel engines are more popular in Europe and the like from the viewpoint of preventing global warming because they have better thermal efficiency than gasoline engines. However, this diesel engine contains harmful components that may be harmful to health, such as black smoke and nitrogen oxide (NOx), in exhaust gas, so it is not popular in Japan except for commercial vehicle engines. Absent.

これに対する対策の一つとして、ディーゼルエンジンの燃料噴射にコモンレール装置が用いられるようになり、一般的になっている。このコモンレール装置を使用すると、超高圧の燃料を噴射できることから、燃料の微粒化を行うことができ、燃料と空気の混合を促進して、黒煙や微粒子状物質(PM)の発生量を低減することができる。また、燃料噴射量の制御が容易であることから、燃料の噴射量や時期をきめ細かく変化させることにより、燃焼温度を低下させることができるので、窒素酸化物(NOx)の排出量を低減することができる。   As one of countermeasures against this, a common rail device has come to be used for fuel injection of diesel engines, and it has become common. By using this common rail device, it is possible to inject ultra-high pressure fuel, so that atomization of fuel can be performed, mixing of fuel and air is promoted, and the amount of black smoke and particulate matter (PM) generated is reduced. can do. In addition, since the control of the fuel injection amount is easy, the combustion temperature can be lowered by finely changing the fuel injection amount and timing, thereby reducing the amount of nitrogen oxide (NOx) emissions. Can do.

しかしながら、排気ガス中に含まれる黒煙や微粒子状物質(PM)や窒素酸化物(NOx)等の成分の排出を抑制して、現在の排ガス規制よりも更に厳しい規制値を達成するためには、このコモンレール装置による燃料噴射方式に加えて、より精密な燃料制御方法が必要となってきている。   However, in order to achieve more strict regulation values than the current exhaust gas regulations by suppressing the emission of components such as black smoke, particulate matter (PM) and nitrogen oxides (NOx) contained in the exhaust gas In addition to the fuel injection system using the common rail device, a more precise fuel control method is required.

これに関連して、穏やかな初期燃焼が窒素酸化物の低減と騒音の低減に役立つため、燃料噴射量を制御するニードルの引き上げを遅らせる仕組みを設けることで、初期の燃料噴射量を小さくし、その後、噴射量を大きくできる燃料噴射装置として、ニードルを複数本用意し、一方のニードルを駆動するための油圧流路に絞り部を設け、絞り部の無い他方のニードルに対して、ニードル同士の間で作動開始時間に遅れが出るようにして、燃料噴射量を時間的に操作し、これにより「可変噴孔」を実現する噴射装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   In this connection, since gentle initial combustion helps to reduce nitrogen oxides and noise, by providing a mechanism that delays the lifting of the needle that controls the fuel injection amount, the initial fuel injection amount is reduced, Then, as a fuel injection device that can increase the injection amount, prepare a plurality of needles, provide a throttle part in the hydraulic flow path for driving one needle, and connect the needles between the other needles without the throttle part. There has been proposed an injection device that realizes a “variable injection hole” by temporally manipulating the fuel injection amount so as to delay the operation start time between them (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、この噴射装置では、複数本のニードルによって開口された流路から噴射される燃料が衝突する構造となっているため、燃料噴霧同士が衝突して、燃料過濃領域が出現するので、排気ガス中に黒煙や未燃炭化水素、一酸化炭素といった有害成分が生成すると推定される。その結果、窒素酸化物低減と騒音低減の効果とトレードオフの関係になってしまうので、将来の排ガス規制に対応したディーゼルエンジンの開発に結びつかないという問題がある。   However, since this fuel injection device has a structure in which fuel injected from a flow path opened by a plurality of needles collides, fuel sprays collide with each other and a fuel rich region appears. It is estimated that harmful components such as black smoke, unburned hydrocarbons, and carbon monoxide are generated in the gas. As a result, there is a trade-off relationship between the effects of nitrogen oxide reduction and noise reduction, and there is a problem that it does not lead to the development of a diesel engine that meets future exhaust gas regulations.

また、この噴射装置の絞り部についても、量産化を考えた場合に、加工及び制作にかかるコストが増大することが考えられる。また、絞り部の形状次第で、噴射遅れのタイミングが決定されてしまうので、絞り部の工作精度とその品質管理によっては、噴射装置ごとに噴射遅れのタイミングにばらつきが生じる可能性が高く、作動流体やバネ定数を制御しない限り、燃料噴射量によって行うエンジンの制御が難しくなるという問題がある。その上、絞り部の存在による流れの損失も考えられ、噴射圧を高めるために要したエネルギーを絞り部で失うという、エネルギー消費の観点からは不利な機構になっているという問題もある。   In addition, it is conceivable that the cost for processing and production of the throttle part of the injection device also increases when mass production is considered. Also, since the timing of the injection delay is determined depending on the shape of the throttle, depending on the work accuracy of the throttle and its quality control, there is a high possibility that the timing of the injection delay will vary from injection unit to injection unit. Unless the fluid and the spring constant are controlled, there is a problem that it is difficult to control the engine by the fuel injection amount. In addition, there may be a flow loss due to the presence of the throttle portion, and there is also a problem that the mechanism is disadvantageous from the viewpoint of energy consumption, in which the energy required to increase the injection pressure is lost at the throttle portion.

また、この噴射装置の「可変噴孔」は、燃料噴射の方向や角度を変えることができず、「可変噴射量」の機能に限られている。しかし、エンジンの排気ガス中の有害成分を低減するためには、ノズルの孔径、噴孔数、噴射方向などを変化させるノズルの機構、即ち、孔そのものの状態を可変とすることができて、流体を制御して送出することができるノズルの機構が必要となっている。また、一方で、最近では、圧電素子(ピエゾ素子)を用いたピエゾ方式の噴射装置が実現し、複数本のニードルを用意するまでも無く、上記の噴射装置のような燃料噴射を制御できるようになってきている。   Further, the “variable injection hole” of this injection device cannot change the direction and angle of fuel injection, and is limited to the function of “variable injection amount”. However, in order to reduce harmful components in engine exhaust gas, the nozzle mechanism that changes the nozzle hole diameter, the number of injection holes, the injection direction, etc., that is, the state of the holes themselves can be made variable, There is a need for a nozzle mechanism that can control and deliver fluid. On the other hand, recently, a piezo-type injection device using a piezoelectric element (piezo element) has been realized, and it is possible to control fuel injection like the above-described injection device without preparing a plurality of needles. It is becoming.

また、ディーゼルエンジン等の内燃機関の筒内(シリンダ内)において、同じ燃焼室で運転した場合において、燃料噴射量に関係する負荷と、筒内空気流動に関係するエンジン回転数によって、排気ガス中の有害成分の量が異なり、また、熱効率の上昇に対して最適となる燃料噴霧の広がり分布も異なると予測される。これは、負荷やエンジン回転数の影響を大きく受ける、筒内の密度、圧力、温度、流動等の筒内環境によって、燃料噴射によって生じる燃料の過濃領域と希薄領域が異なってくるため、負荷やエンジン回転数によって燃料噴射後の燃料の分布が異なってくるからである。   Further, in a cylinder (in a cylinder) of an internal combustion engine such as a diesel engine, when the engine is operated in the same combustion chamber, depending on the load related to the fuel injection amount and the engine speed related to the in-cylinder air flow, It is predicted that the amount of harmful components of the fuel will be different, and that the spread distribution of the fuel spray that is optimal for the increase in thermal efficiency will be different. This is because the over-concentrated and lean regions of fuel produced by fuel injection differ depending on the in-cylinder environment such as in-cylinder density, pressure, temperature, and flow, which is greatly affected by the load and engine speed. This is because the fuel distribution after fuel injection varies depending on the engine speed.

例えば、図17と図18に示すように、シリンダ41内に挿入されたピストン42の頂部の燃焼室43が同じ形状で、かつ、燃料噴射装置(インジェクタ)20から噴射される燃料Fの噴射状態が同じで有っても、負荷とエンジン回転数が異なると、図17に示すように良好な噴霧状態となる場合と、負荷が大きくなると、図18に示すように、矢印Aで示す部分等で、燃料噴霧がシリンダヘッド41aの下面に衝突して、熱損失が大きくなる場合が予測される。また、図17と図19に示すように、燃焼室43の形状が異なっている場合には、最適な噴霧状況も異なってくるため、燃料室43の形状に合わせて、燃料Fの噴射方向を異ならせる必要が生じることになる。   For example, as shown in FIGS. 17 and 18, the combustion chamber 43 at the top of the piston 42 inserted into the cylinder 41 has the same shape, and the injection state of the fuel F injected from the fuel injection device (injector) 20 If the load and the engine speed are different, even if the load and the engine speed are different, a good spray state is obtained as shown in FIG. 17, and if the load is increased, a portion indicated by an arrow A as shown in FIG. Thus, it is predicted that the fuel spray collides with the lower surface of the cylinder head 41a and the heat loss increases. Further, as shown in FIGS. 17 and 19, when the shape of the combustion chamber 43 is different, the optimum spraying situation also differs. Therefore, the injection direction of the fuel F is changed in accordance with the shape of the fuel chamber 43. It will be necessary to make it different.

つまり、ディーゼルエンジンの筒内(シリンダ内)において、同じ燃焼室43で回転数、噴射量を変えて運転した場合に、燃焼室43内において、噴射した噴霧の重なりや、噴霧が燃焼室43の壁面に衝突した後に、燃料過濃領域が形成されることによって、排気ガス中のSootやHC等の有害成分の増加につながることが予測される。また、一方で、燃料希薄領域も発生し、燃焼が完結しないまま排出される燃料も出ることで、燃費の悪化も予測される。つまり、燃料過濃領域をできるだけ形成しないで、かつ、未燃領域も小さくなるような燃料噴霧分布の実現が望まれる。   That is, when the engine is operated in the same combustion chamber 43 while changing the rotation speed and the injection amount in the cylinder (inside the cylinder) of the diesel engine, the overlap of the injected sprays and the sprays in the combustion chamber 43 It is predicted that a fuel rich region is formed after colliding with the wall surface, leading to an increase in harmful components such as soot and HC in the exhaust gas. On the other hand, a fuel lean region is also generated, and fuel that is discharged without completing combustion is also expected, so that fuel consumption is also expected to deteriorate. That is, it is desired to realize a fuel spray distribution that does not form the fuel-rich region as much as possible and also reduces the unburned region.

そこで、噴霧の噴射角度を変えて燃料を噴射することができれば、筒内環境に因らずに、排気ガス中の有害成分を低減でき、高効率を実現することが可能となる。そのため、筒内の環境によって最適の噴霧広がり分布を設定することができる燃料供給装置の実現が要望されるようになってきた。   Therefore, if fuel can be injected while changing the spray angle of spray, harmful components in the exhaust gas can be reduced regardless of the in-cylinder environment, and high efficiency can be realized. Therefore, it has been desired to realize a fuel supply device that can set an optimal spray spread distribution according to the environment in the cylinder.

なお、上記の「可変噴孔」を実現する噴射装置で示されているように、ニードル間で燃料噴射孔の角度を変えて加工すれば、噴射直後は、図20に示すように、一方のニードルの狭角の噴射孔から噴射し、次に、図21に示すように、他方のニードルの広角の噴射孔から噴射することで、広がり角が狭角の噴霧から、広がり角が広角の噴霧噴射に変化させることができる。しかしながら、孔加工によって、広角の噴霧における広がり分布は一定となってしまうという問題がある。   As shown in the injection device that realizes the above-mentioned “variable injection hole”, if processing is performed by changing the angle of the fuel injection hole between the needles, as shown in FIG. As shown in FIG. 21, by spraying from the narrow-angle injection hole of the needle and then from the wide-angle injection hole of the other needle, the spray having the widening angle is widened from the spray having the widening angle. Can be changed to injection. However, there is a problem that the spread distribution in the wide-angle spray becomes constant due to the hole processing.

また、これに関連して、低NOx、低スモークのディーゼル燃焼を実現するために、軽負荷、高負荷のエンジン運転状態に応じて、「予混合圧縮噴射モード」と「通常噴射モード」の2種類の噴射方法が提案され(例えば、特許文献2参照)、噴射角度を変更することができる噴射装置の需要が高いことを示している。しかし、これは、燃焼方法、燃焼制御の手法についての提案であり、その方法を実現するための、噴射角度を変更することができる噴射装置自体については触れられていない。   In this connection, in order to realize low NOx and low smoke diesel combustion, two types of “premixed compression injection mode” and “normal injection mode” are selected according to the engine operation state of light load and high load. Various types of injection methods have been proposed (see, for example, Patent Document 2), indicating that there is a high demand for injection devices that can change the injection angle. However, this is a proposal for a combustion method and a combustion control technique, and no mention is made of an injection device itself that can change the injection angle for realizing the method.

特開2000−329025号公報JP 2000-329025 A 特開2003−83119号公報JP 2003-83119 A

本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、流体の状態に左右されること無く、正確に、流体噴射方向を連続的又は段階的に変化及び制御することができ、装置が、単純な形状の部品による組み合わせで、工作精度が管理し易く、容易に加工及び制作ができる、流体噴射方向の変更方法及び流体噴射方向変更機構を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above situation, and its object is to accurately change and control the fluid ejection direction continuously or stepwise without being influenced by the state of the fluid. It is an object of the present invention to provide a fluid ejection direction changing method and a fluid ejection direction changing mechanism, in which the machine accuracy is easily managed by a combination of simple shaped parts, and the machining and production can be easily performed.

また、更なる目的は、自由度の少ない一方向の方向制御だけでなく、自由度の多い多方向で流体噴射方向の変更が可能で、燃料噴射の方向に関して細かい制御が可能であり、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストンの頂部に形成された燃焼室に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができ、所望の燃料の空間分布を自在に作り出す制御が可能となり、排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法のための極めて有効な手段となる燃料噴射装置を提供することにある。   A further object is not only to control the direction of one direction with a low degree of freedom, but also to change the direction of fluid injection in multiple directions with a high degree of freedom, and to allow fine control over the direction of fuel injection. It is possible to precisely set the optimal fuel injection direction to the combustion chamber formed at the top of the piston in accordance with the state of the cylinder (inside the cylinder) and to inject the fuel, and to achieve a desired fuel spatial distribution. It is an object of the present invention to provide a fuel injection device that can be freely created and is a very effective means for a fuel control technique for reducing harmful components of exhaust gas.

また、更なる目的は、内燃機関の負荷及びエンジン回転数に応じて、最適となる燃料噴霧の広がり分布を設定できて、排気ガス中の有害成分の低減が可能で、燃料消費量の少ない燃焼にとって最適になるように、燃料を噴射しながら、燃料噴射期間中に燃料の噴射の角度を変更することが可能な内燃機関を提供することにある。   A further object is to set an optimal fuel spray spread distribution according to the load of the internal combustion engine and the engine speed, to reduce harmful components in the exhaust gas, and to reduce the fuel consumption. The present invention provides an internal combustion engine capable of changing the angle of fuel injection during the fuel injection period while injecting fuel so as to be optimal.

上記のような目的を達成するための本発明の流体噴射方向の変更方法は、流体通路を経由して流体を噴射する流体噴射装置における流体の噴射方向を変更する流体噴射方向の変更方法であって、前記流体通路を構成する通路部材の流体流出側で該通路部材を角度変更可能な支持部材で支持すると共に、前記通路部材の流体供給側を単数又は複数のアクチュエータで直接又は間接に支持して、前記アクチュエータを選択的に駆動することにより前記通路部材の流体供給側の位置を移動させることで、前記通路部材の方向を変化させて、流体の噴射方向を変更することを特徴とする方法である。   A fluid ejection direction changing method of the present invention for achieving the above object is a fluid ejection direction changing method for changing a fluid ejection direction in a fluid ejection device that ejects fluid via a fluid passage. The passage member constituting the fluid passage is supported on the fluid outflow side of the passage member by a support member capable of changing the angle, and the fluid supply side of the passage member is directly or indirectly supported by one or a plurality of actuators. Then, by selectively driving the actuator, the fluid supply side position of the passage member is moved, thereby changing the direction of the passage member and changing the fluid ejection direction. It is.

この方法によれば、流体の状態に左右されることなく、連続的及び/又は段階的に流体の噴射方向を変化させることができる。しかも、複数のアクチュエータを用いる場合には、一方向だけでなく多方向で流体の噴射方向を変更することができる。   According to this method, the ejection direction of the fluid can be changed continuously and / or stepwise without being influenced by the state of the fluid. In addition, when a plurality of actuators are used, the fluid ejection direction can be changed not only in one direction but also in multiple directions.

また、上記の流体噴射方向の変更方法において、前記流体流出側の角度変更可能な支持を前記通路部材と前記支持部材との間に凹凸面を有する波打ち構造を設けて行うと共に、前記通路部材の流体供給側の前記アクチュエータを圧電素子を含んで形成する。つまり、流体が通過する流体通路の外部にあるアクチュエータの圧電素子(ピエゾ素子)に電圧を加えて電気エネルギーを与えることによって圧電素子を変形させ、それによって、通路部材の流体供給側の位置を変化させ、流体が通過する流体通路の噴射方向を連続的又は段階的に変化させるようにする。この方法によれば、圧電素子を用いて流体の噴射方向を制御するので、圧電素子に加える電気信号に応じた、流体の噴射方向の細かい制御が可能となる。   Further, in the above-described method of changing the fluid ejection direction, the support capable of changing the angle on the fluid outflow side is performed by providing a corrugated structure having an uneven surface between the passage member and the support member. The actuator on the fluid supply side is formed including a piezoelectric element. In other words, the piezoelectric element is deformed by applying electric energy to the piezoelectric element (piezo element) of the actuator outside the fluid passage through which the fluid passes, thereby changing the position of the passage member on the fluid supply side. The ejection direction of the fluid passage through which the fluid passes is changed continuously or stepwise. According to this method, since the fluid ejection direction is controlled using the piezoelectric element, it is possible to finely control the fluid ejection direction in accordance with the electrical signal applied to the piezoelectric element.

そして、上記のような目的を達成するための本発明の流体噴射方向変更機構は、流体通路を経由して噴射される流体の方向を変更する流体噴射方向変更機構において、前記流体通路を構成する通路部材の流体流出側を角度変更可能に支持する支持部材で支持し、前記通路部材の流体供給側を単数又は複数のアクチュエータで直接又は間接に支持して構成すると共に、前記アクチュエータの駆動を制御する制御装置を備え、該制御装置により前記アクチュエータを選択的に駆動することにより前記通路部材の前記流体供給側の位置を移動させて前記通路部材の方向を変化させるように構成される。   And the fluid injection direction change mechanism of the present invention for achieving the above object comprises the fluid passage in the fluid injection direction change mechanism that changes the direction of the fluid injected through the fluid passage. The fluid outlet side of the passage member is supported by a support member that can change the angle, and the fluid supply side of the passage member is supported directly or indirectly by one or a plurality of actuators, and the drive of the actuator is controlled. And a controller that selectively drives the actuator to move the position of the passage member on the fluid supply side to change the direction of the passage member.

この構成によれば、流体の状態に左右されることなく、連続的及び/又は段階的に流体の噴射方向を変化させることができる。しかも、複数のアクチュエータを用いる場合には、一方向だけでなく多方向で流体の噴射方向を変更することができる。   According to this configuration, the fluid ejection direction can be changed continuously and / or stepwise without being influenced by the fluid state. In addition, when a plurality of actuators are used, the fluid ejection direction can be changed not only in one direction but also in multiple directions.

また、上記の流体噴射方向変更機構において、前記通路部材を角度変更可能に支持する前記支持部材を弾性変形可能な部材で前記通路部材の流体流出側を支持するように形成すると共に、前記アクチュエータを圧電素子を含んで形成し、前記制御装置を前記圧電素子に対して選択的に電圧を印加する電圧制御装置で形成すると、圧電素子を用いて流体の噴射方向を制御するので、圧電素子に加える電気信号に応じた、流体の噴射方向の細かい制御が可能となる。また、この流体噴射方向変更機構が部品の組み合わせによる構成となることに加えて、構成する部品が単純な形状となることから、工作精度を管理し易い部品となるので、工作性が著しく向上し、検査や管理も容易となる。   In the fluid ejection direction changing mechanism, the support member that supports the passage member so that the angle can be changed is formed to support the fluid outflow side of the passage member with an elastically deformable member, and the actuator If the piezoelectric device is formed and the control device is formed by a voltage control device that selectively applies a voltage to the piezoelectric device, the fluid ejection direction is controlled using the piezoelectric device, so that the fluid is applied to the piezoelectric device. Fine control of the fluid ejection direction according to the electrical signal becomes possible. In addition to the fluid injection direction changing mechanism being configured by a combination of parts, the parts to be configured have a simple shape, which makes it easy to manage the machining accuracy, thus significantly improving the workability. Inspection and management become easy.

更に、上記の流体噴射方向変更機構において、前記支持部材の前記弾性変形可能な部材を凹凸面を有する波打ち構造で構成すると、比較的簡単な形状である凹凸面を有する波打ち構造を用いることにより、工作性がよく、軽量な支持部材とすることができ、しかも、通路部材の流体流出側の周囲に波打ち構造を有する壁面を設けることで容易に流体流出側を気密構造にすることができる。   Furthermore, in the fluid ejection direction changing mechanism described above, when the elastically deformable member of the support member is configured with a corrugated structure having an uneven surface, by using the corrugated structure having an uneven surface having a relatively simple shape, The workability is good and the support member can be made light, and the fluid outflow side can be easily formed into an airtight structure by providing a wall surface having a corrugated structure around the fluid outflow side of the passage member.

そして、上記の目的を達成するための本発明の燃料噴射装置は、上記の流体噴射方向変更機構を備えて構成される。つまり、上記の流体噴射方向変更機構を、従来技術の燃料噴射装置に備わる各噴射孔に部品として取り付けることで、燃料の噴射方向を変化して噴射孔の中心軸の傾斜を広く変化させて燃料噴霧の分布の広がりを制御できるようになる。これにより、燃料噴射における可変噴射広がり分布を実現できるようになる。   And the fuel-injection apparatus of this invention for achieving said objective is comprised including said fluid injection direction change mechanism. In other words, by attaching the fluid injection direction changing mechanism as a component to each injection hole provided in the fuel injection device of the prior art, the fuel injection direction is changed, and the inclination of the central axis of the injection hole is changed widely, thereby changing the fuel injection direction. The spread of the spray distribution can be controlled. Thereby, the variable injection spread distribution in the fuel injection can be realized.

また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、この燃料噴射装置を備えて構成される。この構成により、燃料の状態に左右されることなく、連続的及び/又は段階的に燃料の噴射方向を変化させる制御を行うことができる。また、複数のアクチュエータを用いる場合には、一方向だけでなく多方向で連続的及び/又は段階的に燃料の噴射方向を変更することができ、また、これにより、燃料の噴霧の広がり分布を内燃機関のピストン行程の1サイクルの噴射毎に設定したり、1サイクル内での燃料噴射中においても燃料の噴射方向を変更したりできるようになることで、より自由度の高い燃料噴射を行えるようになる。特に、圧電素子を用いて燃料の噴射方向を制御すると、圧電素子に加える電気信号に応じて細かくかつ正確な制御が可能となる。   In order to achieve the above object, an internal combustion engine of the present invention includes this fuel injection device. With this configuration, it is possible to perform control to change the fuel injection direction continuously and / or stepwise without being influenced by the state of the fuel. In addition, when a plurality of actuators are used, the fuel injection direction can be changed continuously and / or stepwise not only in one direction but also in multiple directions. Fuel injection with a higher degree of freedom can be performed by setting for each cycle injection in the piston stroke of the internal combustion engine or by changing the fuel injection direction even during fuel injection within one cycle. It becomes like this. In particular, when the fuel injection direction is controlled using a piezoelectric element, fine and accurate control is possible according to an electric signal applied to the piezoelectric element.

従って、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストンの頂部に形成された燃焼室に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができるようになり、所望の燃料の空間分布を燃焼室内に自在に作り出す制御が可能となる。そのため、より内燃機関における燃料供給の最適化を図ることができるので、この内燃機関は排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法のための極めて有効な手段を備えていることになる。   Therefore, in accordance with the state of the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine, it becomes possible to precisely set the optimum fuel injection direction for the combustion chamber formed at the top of the piston and inject the fuel. It is possible to control to create a desired fuel spatial distribution freely in the combustion chamber. As a result, the fuel supply in the internal combustion engine can be further optimized, so that the internal combustion engine is provided with extremely effective means for a fuel control technique for reducing harmful components of the exhaust gas.

本発明に係る流体噴射方向の変更方法及び流体噴射方向変更機構によれば、流体通路の外部に設けた単数又は複数のアクチュエータの選択的駆動により、流体の状態に左右されること無く、正確に、かつ、連続的及び/又は段階的に、流体の噴射方向を変更及び制御することができる。また、複数のアクチュエータを用いることで、自由度の少ない一方向の方向制御だけでなく自由度の多い多方向で流体噴射方向を容易に制御できる。その上、流体噴射方向変更機構の構成が、部品の組み合わせによる構成となる上に、構成する部品が単純な形状になることから、工作精度が管理し易くなり、容易に加工及び制作ができる。   According to the fluid ejection direction changing method and the fluid ejection direction changing mechanism according to the present invention, by selectively driving one or more actuators provided outside the fluid passage, the fluid ejection direction can be accurately determined without depending on the fluid state. In addition, the fluid ejection direction can be changed and controlled continuously and / or stepwise. Further, by using a plurality of actuators, it is possible to easily control the fluid ejection direction not only in one direction with a low degree of freedom but also in many directions with a high degree of freedom. In addition, the configuration of the fluid ejection direction changing mechanism is a combination of components, and the components to be configured have a simple shape. Therefore, the machining accuracy can be easily managed, and machining and production can be easily performed.

そして、本発明に係る燃料噴射装置および内燃機関によれば、燃料噴射の方向に関して細かい制御が可能で、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストンの頂部に形成された燃焼室に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができ、所望の燃料の空間分布を自在に作り出す制御が可能となる。また、内燃機関の負荷及びエンジン回転数に応じて、最適となる燃料噴霧の広がり分布を設定でき、更に、排気ガス中の有害成分を低減でき、かつ、燃料消費量の少ない燃焼にとって最適になるように、燃料噴射期間中に燃料を噴射しながら、燃料の噴射方向を変更することができる。従って、この内燃機関は、排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法に極めて有効な手段を備えた内燃機関となる。   According to the fuel injection device and the internal combustion engine of the present invention, fine control is possible with respect to the direction of fuel injection, and combustion is formed on the top of the piston in accordance with the state in the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine. It is possible to precisely set the optimum fuel injection direction for the chamber and to inject the fuel, and control to freely create a desired fuel spatial distribution is possible. In addition, an optimal fuel spray spread distribution can be set according to the load of the internal combustion engine and the engine speed, and furthermore, harmful components in the exhaust gas can be reduced, and it is optimal for combustion with low fuel consumption. Thus, the fuel injection direction can be changed while injecting fuel during the fuel injection period. Therefore, this internal combustion engine is an internal combustion engine provided with means extremely effective for a fuel control method for reducing harmful components of exhaust gas.

本発明の第1の実施の形態の流体噴射方向変更機構の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the fluid injection direction change mechanism of the 1st Embodiment of this invention. 図1の流体噴射方向変更機構のノズルの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nozzle of the fluid injection direction change mechanism of FIG. 本発明の第2の実施の形態の流体噴射方向変更機構の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the fluid injection direction change mechanism of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の流体噴射方向変更機構の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the fluid injection direction change mechanism of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施の形態の流体噴射方向変更機構の構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the structure of the fluid injection direction change mechanism of the 4th Embodiment of this invention. 図5の流体噴射方向変更機構のノズルの構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the nozzle of the fluid injection direction change mechanism of FIG. 圧電素子の変形を例示する側断面図である。It is a sectional side view which illustrates modification of a piezoelectric element. 図4の流体噴射方向変更機構で、圧電素子が変形していない状態における流体噴射方向を示す側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a fluid ejection direction in a state where the piezoelectric element is not deformed by the fluid ejection direction changing mechanism of FIG. 4. 図4の流体噴射方向変更機構で、圧電素子が変形した状態における流体噴射方向を示す側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a fluid ejection direction in a state where a piezoelectric element is deformed by the fluid ejection direction changing mechanism of FIG. 4. 図1の流体噴射方向変更機構のノズルで、圧電素子が変形しない状態における流体噴射方向を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the fluid ejection direction in the state which the piezoelectric element does not deform | transform with the nozzle of the fluid ejection direction change mechanism of FIG. 図1の流体噴射方向変更機構のノズルで、圧電素子が変形した状態における流体噴射方向の変化を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows the change of the fluid ejection direction in the state which the piezoelectric element deform | transformed with the nozzle of the fluid ejection direction change mechanism of FIG. 図1の流体噴射方向変更機構のノズルで、圧電素子が図11と逆方向に変形した状態における流体噴射方向の変化を示す側断面図である。FIG. 12 is a side sectional view showing a change in the fluid ejection direction in a state where the piezoelectric element is deformed in the direction opposite to that in FIG. 11 in the nozzle of the fluid ejection direction changing mechanism in FIG. 1. 図1の流体噴射方向変更機構のノズルを備えた燃料噴射装置の燃料噴射口部分を示す部分側断面図である。It is a partial sectional side view which shows the fuel-injection part of the fuel-injection apparatus provided with the nozzle of the fluid-injection direction change mechanism of FIG. 内燃機関の燃焼室における燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of the fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine. 内燃機関の燃焼室における別の燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of another fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine. 内燃機関の燃焼室における多層の層状の燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of the multilayered layered fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine. 従来技術における内燃機関の燃焼室における燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of the fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine in a prior art. 従来技術における、図17と同じ燃焼室形状での、内燃機関の燃焼室における別の燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of another fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine in the combustion chamber shape same as FIG. 17 in a prior art. 従来技術における、図17と異なる燃焼室形状での、内燃機関の燃焼室における燃料の噴霧状況を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the spray condition of the fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine in a combustion chamber shape different from FIG. 17 in a prior art. 従来技術における、複数の噴射孔を有する噴射装置における狭角での噴射を示す模式的な部分側断面図である。It is typical partial sectional drawing which shows the injection in a narrow angle in the injection device which has a some injection hole in a prior art. 図20の複数の噴射孔を有する噴射装置における広角での噴射を示す模式的な部分側断面図である。It is a typical fragmentary sectional side view which shows the injection in a wide angle in the injection device which has a some injection hole of FIG.

以下、本発明に係る実施の形態の流体噴射方向の変更方法、流体噴射方向変更機構、燃料噴射装置及び内燃機関について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a fluid injection direction changing method, a fluid injection direction changing mechanism, a fuel injection device, and an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

最初に、流体噴射方向の変更方法及び流体噴射方向変更機構について説明する。図1及び図2に示すように、第1の実施の形態における流体噴射方向変更機構1は、通路部材11の流体通路11aを経由して噴射される流体Fの方向を変更する機構であり、装置躯体2とノズル10とアクチュエータ14とノズル拘束部材3と固定用部材4を備えて構成されている。   First, a fluid ejection direction changing method and a fluid ejection direction changing mechanism will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the fluid ejection direction changing mechanism 1 in the first embodiment is a mechanism that changes the direction of the fluid F ejected through the fluid passage 11 a of the passage member 11. The apparatus housing 2, the nozzle 10, the actuator 14, the nozzle restraining member 3, and the fixing member 4 are provided.

図1に示すように、装置躯体2は、下部に円錐台形状にくり抜かれた台座部2aが設けられ、この台座部2aに隣接して円筒形状にくり抜かれた円筒部2bとこの円筒部分に隣接する雌ネジ部2cとが設けられている。なお、この流体噴射方向変更機構1を燃料噴射装置等に組み付ける場合には、この装置躯体2は燃料噴射装置の噴射孔取り付け部分で代用されることになる。   As shown in FIG. 1, the apparatus housing 2 is provided with a pedestal portion 2a hollowed out in a truncated cone shape at the bottom, and a cylindrical portion 2b hollowed out in a cylindrical shape adjacent to the pedestal portion 2a and the cylindrical portion. An adjacent female screw portion 2c is provided. When the fluid injection direction changing mechanism 1 is assembled to a fuel injection device or the like, the device housing 2 is substituted by an injection hole mounting portion of the fuel injection device.

また、図2に示すように、ノズル10は、流体通路11aと噴射口11bを有する通路部材11と支持部材12を有して構成される。この支持部材12は、スカート部12aと、このスカート部12aと通路部材11の噴射口11bとの間に設けられた弾性変形部12bとから構成される。   As shown in FIG. 2, the nozzle 10 includes a passage member 11 having a fluid passage 11 a and an injection port 11 b and a support member 12. The support member 12 includes a skirt portion 12 a and an elastic deformation portion 12 b provided between the skirt portion 12 a and the injection port 11 b of the passage member 11.

この支持部材12の弾性変形部12bは凹凸面を有する波打ち構造で構成するが、これ以外のバネ支持やゴムなどの弾性体で支持してもよい。但し、内燃機関の燃料噴射装置に使用する場合は、耐熱性を考慮する必要があり、また、内燃機関の燃焼室内の燃焼ガスが通路部材11の噴射口11bの後側(流体供給側)に回り込まないようにする必要があるため、図1及び図2に示すような波打ち構造の金属板で構成するのが好ましい。このノズル10の噴射口11b側の通路部材11の支持構造により、流体通路11aを構成する通路部材11の流体流出側を角度変更可能に支持する支持部材12で支持する。   The elastic deformation portion 12b of the support member 12 is constituted by a corrugated structure having an uneven surface, but may be supported by an elastic body such as a spring support or rubber. However, when it is used for a fuel injection device of an internal combustion engine, it is necessary to consider heat resistance, and the combustion gas in the combustion chamber of the internal combustion engine is on the rear side (fluid supply side) of the injection port 11b of the passage member 11. Since it is necessary not to wrap around, it is preferable to use a metal plate having a corrugated structure as shown in FIGS. With the support structure of the passage member 11 on the injection port 11b side of the nozzle 10, the fluid outflow side of the passage member 11 constituting the fluid passage 11a is supported by a support member 12 that supports an angle changeable.

図1に示すように、この流体噴射方向変更機構1は、装置躯体2の台座部2aにノズル10のスカート部12aを嵌合し、そのスカート部12aの噴射口11bとは反対側部分、即ち、装置躯体2の円筒部2bに、アクチュエータ14とノズル拘束部材3とを嵌合し、更に、雄ネジ部を有する固定用部材4をねじ込むことにより組み立てられる。なお、このノズル拘束部材3と固定用部材4は、ノズル10とアクチュエータ14を燃料噴射装置等の流体噴射方向変更機構1を組み入れる側の装置の部品で拘束する場合は不要となる。   As shown in FIG. 1, in the fluid ejection direction changing mechanism 1, a skirt portion 12a of a nozzle 10 is fitted to a pedestal portion 2a of an apparatus housing 2, and a portion of the skirt portion 12a opposite to an ejection port 11b, The actuator 14 and the nozzle restraining member 3 are fitted into the cylindrical portion 2b of the apparatus housing 2, and further assembled by screwing the fixing member 4 having a male screw portion. The nozzle restraining member 3 and the fixing member 4 are not necessary when the nozzle 10 and the actuator 14 are restrained by parts of a device that incorporates the fluid injection direction changing mechanism 1 such as a fuel injection device.

この構成により、通路部材11の流体供給側を複数のアクチュエータ14で直接又は間接(図1及び図2では直接)に支持する。このアクチュエータ14は、圧電素子を含んで形成され、アクチュエータ14の駆動を制御する制御装置(図示しない)を備えると共に、更に、この制御装置を、アクチュエータ14の圧電素子に対して選択的に電圧を印加して、電気エネルギーを供給できるように構成された電圧制御装置(図示しない)で形成する。なお、図示しないが圧電素子制御用配線も設けられる。この制御装置によりアクチュエータ14の圧電素子を選択的に駆動することにより、通路部材11の流体供給側の位置を移動させて通路部材11の方向を変化させる。   With this configuration, the fluid supply side of the passage member 11 is supported directly or indirectly (directly in FIGS. 1 and 2) by the plurality of actuators 14. The actuator 14 is formed to include a piezoelectric element, and includes a control device (not shown) that controls the driving of the actuator 14. Further, the actuator 14 selectively applies a voltage to the piezoelectric element of the actuator 14. It is formed by a voltage control device (not shown) configured to be applied and to be able to supply electric energy. Although not shown, a piezoelectric element control wiring is also provided. By selectively driving the piezoelectric element of the actuator 14 by this control device, the position of the passage member 11 on the fluid supply side is moved to change the direction of the passage member 11.

なお、通路部材11を変化させる方向が一方向のみでよい場合には、アクチュエータ14は2個又は一個(単数)でよく、1個の場合には、この1個のアクチュエータ14の駆動により通路部材11の角度を変化させ、アクチュエータ14の駆動停止により、支持部材12の弾性変形部12bの弾性変形の復元力により通路部材11の角度を元に戻す。   When only one direction is required to change the passage member 11, the actuator 14 may be two or one (single), and in the case of one, the passage member is driven by driving the one actuator 14. 11 is changed, and by stopping the driving of the actuator 14, the angle of the passage member 11 is restored by the restoring force of the elastic deformation of the elastic deformation portion 12b of the support member 12.

次に、図3に示す第2の実施の形態における流体噴射方向変更機構1Aについて説明する。この流体噴射方向変更機構1Aは、ノズル10Aが、支持部材12Aのスカート部12aの噴射口11bとは反対側にフランジ12cを有して構成される。この流体噴射方向変更機構1Aでは、支持部材12のフランジ12cにより、支持部材12Aが装置躯体2やノズル拘束部材3に接触する面積が広くなり、ノズル10Aをより強固に装置躯体2に固定することができる。この構成以外は、第1の実施の形態の流体噴射方向変更機構1と同じである。   Next, the fluid ejection direction changing mechanism 1A in the second embodiment shown in FIG. 3 will be described. The fluid ejection direction changing mechanism 1A is configured such that the nozzle 10A has a flange 12c on the side opposite to the ejection port 11b of the skirt portion 12a of the support member 12A. In this fluid ejection direction changing mechanism 1A, the flange 12c of the support member 12 increases the area where the support member 12A contacts the device housing 2 and the nozzle restraining member 3, and the nozzle 10A is more firmly fixed to the device housing 2. Can do. Except for this configuration, it is the same as the fluid ejection direction changing mechanism 1 of the first embodiment.

次に、図4に示す第3の実施の形態における流体噴射方向変更機構1Bについて説明する。この流体噴射方向変更機構1Bは、装置躯体2Bが下部部材2dと上部部材2eに分割できるように構成され、また、ノズル10Bが、支持部材12Bのスカート部12aの噴射口11bとは反対側に円筒部12dを有して構成される。この流体噴射方向変更機構1Bでは、装置躯体2Bの下部部材2dと上部部材2eの接続により、この下部部材2dと上部部材2eの間に、支持部材12Bのスカート部12aと円筒部12dを挟み込んでノズル10Bを固定する。この構成では、図1及び図3に示すようなノズル拘束部材3と固定用部材4が不要になる。この構成以外は、第1の実施の形態の流体噴射方向変更機構1と同じである。   Next, the fluid ejection direction changing mechanism 1B in the third embodiment shown in FIG. 4 will be described. The fluid ejection direction changing mechanism 1B is configured such that the device housing 2B can be divided into a lower member 2d and an upper member 2e, and the nozzle 10B is disposed on the opposite side of the ejection port 11b of the skirt portion 12a of the support member 12B. It has a cylindrical portion 12d. In this fluid ejection direction changing mechanism 1B, the skirt portion 12a and the cylindrical portion 12d of the support member 12B are sandwiched between the lower member 2d and the upper member 2e by connecting the lower member 2d and the upper member 2e of the apparatus housing 2B. The nozzle 10B is fixed. In this configuration, the nozzle restraining member 3 and the fixing member 4 as shown in FIGS. 1 and 3 are not necessary. Except for this configuration, it is the same as the fluid ejection direction changing mechanism 1 of the first embodiment.

次に、図5及び図6に示す第4の実施の形態における流体噴射方向変更機構1Cについて説明する。この流体噴射方向変更機構1Cでは、ノズル10Cの支持部材12Cのスカート部12eが噴射口11b側に対してその反対側に広がるように、即ち、図1に示すスカート部12aと拡径の方向が逆になるように形成される。   Next, a fluid ejection direction changing mechanism 1C according to the fourth embodiment shown in FIGS. 5 and 6 will be described. In this fluid ejection direction changing mechanism 1C, the skirt portion 12e of the support member 12C of the nozzle 10C is expanded on the opposite side with respect to the ejection port 11b side, that is, the diameter of the skirt portion 12a shown in FIG. It is formed to be reversed.

そして、図5に示すように、この流体噴射方向変更機構1Cの組み立ては、装置躯体2Cの孔に対して、アクチュエータ14が挿入された後、この装置躯体2Cに、内部が円錐台形状にくり抜かれ、かつ、外部が円筒形状に形成されたノズル拘束部材3Cが当接され、この円錐台形状のくり抜き部分にノズル10Cが挿入される。その後、ノズル拘束部材3Cにノズル押さえリング13が当接され、更に、底面4aに燃料噴射口4bが開口され、内部が円筒状にくり抜かれた円筒部4cを有する固定用部材4Cが、その円筒部4cにノズル押さえリング13とノズル10Cとノズル拘束部材3Cが入るように配置される。この構成では、ノズル10Cの先端部が広がっており、固定用部材4Cを装置躯体2に組み付け後に初めて、固定用部材4Cの中にノズル10Cが固定されることになる。   As shown in FIG. 5, the assembly of the fluid ejection direction changing mechanism 1C is performed by inserting the actuator 14 into the hole of the device housing 2C, and then forming the inside of the device housing 2C into a truncated cone shape. The nozzle restraining member 3C, which is pulled out and formed in a cylindrical shape on the outside, comes into contact, and the nozzle 10C is inserted into the hollowed-out portion of the truncated cone shape. Thereafter, the nozzle restraining ring 13 is brought into contact with the nozzle restraining member 3C, the fuel injection port 4b is opened on the bottom surface 4a, and the fixing member 4C having the cylindrical portion 4c hollowed out in a cylindrical shape is formed in the cylinder. The nozzle pressing ring 13, the nozzle 10C, and the nozzle restraining member 3C are arranged in the portion 4c. In this configuration, the tip of the nozzle 10C is widened, and the nozzle 10C is fixed in the fixing member 4C only after the fixing member 4C is assembled to the apparatus housing 2.

この構成にすると、装置躯体2Cに対して、すべての部品を図5の下側から組み付けることができるため、組み立て時に装置躯体2Cの移動が不要となり、製造時の手間が省けるようになる。また、この構成によれば、ノズル10Cの大きさ、特に、支持部材12Cの流体供給側を小さくすることができる。この構成以外は、第1の実施の形態の流体噴射方向変更機構1と同じである。   With this configuration, all the parts can be assembled to the apparatus housing 2C from the lower side of FIG. 5, so that it is not necessary to move the apparatus housing 2C at the time of assembly, and labor during production can be saved. Further, according to this configuration, the size of the nozzle 10C, in particular, the fluid supply side of the support member 12C can be reduced. Except for this configuration, it is the same as the fluid ejection direction changing mechanism 1 of the first embodiment.

上記の構成の流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cによれば、流体通路11aを経由して噴射される流体の方向を変更する流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cにおいて、流体通路11aを構成する通路部材11の流体流出側を角度変更可能に支持部材12、12A、12B、12Cで支持し、通路部材11の流体供給側を複数のアクチュエータ14で直接(又は間接)に支持して構成される。また、更に、角度変更可能に支持する支持部材12、12A、12B、12Cを弾性変形可能な部分である、凹凸面を有する波打ち構造で構成する弾性変形部12bで、通路部材11の噴射口11b側を保持するように形成される。それと共に、アクチュエータ14は圧電素子を含んで形成される。   According to the fluid ejection direction changing mechanism 1, 1A, 1B, 1C having the above configuration, in the fluid ejection direction changing mechanism 1, 1A, 1B, 1C for changing the direction of the fluid ejected via the fluid passage 11a, The fluid outflow side of the passage member 11 constituting the fluid passage 11a is supported by support members 12, 12A, 12B, and 12C so that the angle can be changed, and the fluid supply side of the passage member 11 is directly (or indirectly) by a plurality of actuators 14. Constructed with support. Further, the injection port 11b of the passage member 11 includes an elastic deformation portion 12b having a corrugated structure having an uneven surface, which is an elastically deformable portion of the support members 12, 12A, 12B, and 12C that support the angle change. It is formed to hold the side. At the same time, the actuator 14 is formed including a piezoelectric element.

次に、上記の流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cにおける流体噴射方向の変更方法について説明する。この方法では、アクチュエータ14の駆動を制御する制御装置で、アクチュエータ14を選択的に駆動することにより通路部材11の流体供給側の位置を移動させることで、通路部材11の方向を変化させて、流体Fの噴射方向を変更する。   Next, a method for changing the fluid ejection direction in the fluid ejection direction changing mechanism 1, 1A, 1B, 1C will be described. In this method, the control device that controls the driving of the actuator 14 moves the position of the fluid supply side of the passage member 11 by selectively driving the actuator 14, thereby changing the direction of the passage member 11. The injection direction of the fluid F is changed.

つまり、図7に示すように、アクチュエータ14の第1圧電素子14aと第2圧電素子14bに対して、図7の左側の図のように第1圧電素子14aにプラスの電圧を加えて膨張させると共に第2圧電素子14bにマイナスの電圧を加えて収縮させると、通路部材11が図7の下側に動く。また、図7の右側の図のように第2圧電素子14bにプラスの電圧を加えて膨張させると共に第1圧電素子14aにマイナスの電圧を加えて収縮させると、通路部材11が図7の上側に動く。なお、第1圧電素子14aと第2圧電素子14bには、それぞれ保護部材14aa、14baを設けて通路部材11を押圧する部分を保護することが好ましい。   That is, as shown in FIG. 7, the first piezoelectric element 14a and the second piezoelectric element 14b of the actuator 14 are expanded by applying a positive voltage to the first piezoelectric element 14a as shown on the left side of FIG. If the second piezoelectric element 14b is contracted by applying a negative voltage, the passage member 11 moves downward in FIG. When the positive voltage is applied to the second piezoelectric element 14b and the first piezoelectric element 14a is contracted by applying a negative voltage to the first piezoelectric element 14a as shown in the right side of FIG. It moves to. The first piezoelectric element 14a and the second piezoelectric element 14b are preferably provided with protective members 14aa and 14ba, respectively, to protect the portion that presses the passage member 11.

図8及び図9に、この第1圧電素子14aと第2圧電素子14bの動きと、通路部材11及び流体通路11aの噴射方向の変更との関係を、第3の実施の形態の流体噴射方向変更機構1Bで示す。図8では、第1圧電素子14aと第2圧電素子14bの両方とも電圧が印加されず、通路部材11はノズル10Bの中心線方向を向いている。図9では、第1圧電素子14aはマイナスの電圧が印加されて第2圧電素子14bにはプラスの電圧が印加される。その結果、通路部材11はノズル10Bの中心線方向から角度αだけ傾斜する。この傾斜角αは、第1圧電素子14aと第2圧電素子14bに印加する電圧の大きさによるので、この電圧の大きさを制御することできめ細かく傾斜角αの大きさを制御できる。   FIG. 8 and FIG. 9 show the relationship between the movement of the first piezoelectric element 14a and the second piezoelectric element 14b and the change in the ejection direction of the passage member 11 and the fluid passage 11a, and the fluid ejection direction of the third embodiment. This is indicated by a change mechanism 1B. In FIG. 8, no voltage is applied to both the first piezoelectric element 14a and the second piezoelectric element 14b, and the passage member 11 faces the center line direction of the nozzle 10B. In FIG. 9, a negative voltage is applied to the first piezoelectric element 14a, and a positive voltage is applied to the second piezoelectric element 14b. As a result, the passage member 11 is inclined by an angle α from the center line direction of the nozzle 10B. Since the inclination angle α depends on the magnitude of the voltage applied to the first piezoelectric element 14a and the second piezoelectric element 14b, the magnitude of the voltage can be controlled to finely control the magnitude of the inclination angle α.

言い換えると、通常、装置躯体2Bに拘束されたノズル10Bからの流体Fは、ノズル10Bの一部である流体流路11aを通過して、噴射口(ノズル孔)11bから流出する。そして、圧電素子(ピエゾ素子)14a、14b等に電圧が印加されないときは、図8に示すように、ノズル10Bを制作した時の流体通路11aが指す方向に流体Fが流れ出る。   In other words, normally, the fluid F from the nozzle 10B constrained by the apparatus housing 2B passes through the fluid flow path 11a which is a part of the nozzle 10B and flows out from the ejection port (nozzle hole) 11b. When no voltage is applied to the piezoelectric elements (piezo elements) 14a, 14b, etc., as shown in FIG. 8, the fluid F flows out in the direction indicated by the fluid passage 11a when the nozzle 10B is manufactured.

次に圧電素子14a、14b等のいずれかに、選択的に電圧(プラスの場合もマイナスの場合もある)が印加されることで、圧電素子14a、14bが変形し、膨張変形した圧電素子14bがノズル10Bの通路部材11の流体供給側の端部を押圧することで、通路部材11の端部に力が加わり、この端部の位置が変化する。通路部材11の端部が動くと図9に示すよう通路部材11及び流体通路11aの方向を変え、流体Fの流れ出し方向が変わることになる。   Next, a voltage (which may be positive or negative) is selectively applied to one of the piezoelectric elements 14a, 14b, etc., so that the piezoelectric elements 14a, 14b are deformed and expanded and deformed. By pressing the end of the passage member 11 of the nozzle 10B on the fluid supply side, a force is applied to the end of the passage member 11, and the position of this end changes. When the end of the passage member 11 moves, the direction of the passage member 11 and the fluid passage 11a is changed as shown in FIG. 9, and the flow-out direction of the fluid F is changed.

次に、通路部材11の傾斜と第1の実施の形態のノズル10との関係を、図10〜図12に示す。アクチュエータ14を構成する圧電素子への選択的な電圧の印加、即ち、アクチュエータの選択的駆動により、通路部材11の燃料供給側の位置を変化させることができ、これにより、通路部材11を図10〜図12に示すように傾斜させることができる。また、アクチュエータ14の制御量により、図11に示す傾斜角αや図12に示す傾斜角βの大きさを制御することができる。   Next, the relationship between the inclination of the passage member 11 and the nozzle 10 of the first embodiment is shown in FIGS. The position of the fuel supply side of the passage member 11 can be changed by applying a selective voltage to the piezoelectric elements constituting the actuator 14, that is, by selectively driving the actuator. ~ Can be tilted as shown in FIG. Further, the magnitude of the inclination angle α shown in FIG. 11 and the inclination angle β shown in FIG. 12 can be controlled by the control amount of the actuator 14.

なお、図2に示すようにアクチュエータ14を通路部材11の間に隙間を設けて配置し、一つのアクチュエータ14の圧電素子に電圧を加えることで、その圧電素子のみで通路部材11を押圧するようにしてもよく、図8及び図9に示すように、通路部材11を2つの圧電素子の間に挟み込んで構成し、両方の圧電素子にプラスの電圧とマイナスの電圧をそれぞれ印加して通路部材11を押圧するようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, the actuator 14 is arranged with a gap between the passage members 11, and a voltage is applied to the piezoelectric element of one actuator 14 so that the passage member 11 is pressed only by the piezoelectric element. Alternatively, as shown in FIGS. 8 and 9, the passage member 11 is sandwiched between two piezoelectric elements, and a positive voltage and a negative voltage are applied to both piezoelectric elements, respectively. 11 may be pressed.

上記の構成の流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1C及び流体噴射方向の変更方法によれば、例えば、図2、図6に示すようなアクチュエータ14の四方の配置により流体の噴射方向を一方向だけでなく二方向で変更することができ、しかも、流体Fの状態に左右されることなく、流体Fの噴射方向を正確に連続的及び/又は段階的に流体噴射方向を変化させる制御を行うことができる。   According to the fluid ejection direction changing mechanism 1, 1 </ b> A, 1 </ b> B, 1 </ b> C and the fluid ejection direction changing method configured as described above, for example, the fluid ejection direction can be changed by arranging the actuator 14 in four directions as shown in FIGS. 2 and 6. Control that can be changed not only in one direction but also in two directions, and in which the direction of fluid F is changed accurately and continuously and / or stepwise without depending on the state of the fluid F. It can be performed.

また、アクチュエータ14の配置をより多く、きめ細かく配置することにより、容易に通路部材11の傾斜方向を増加することができるので、これにより、噴射された流体による空間分布を、自在な空間分布に作り出す制御が可能となる。   In addition, since the actuator 14 can be arranged more finely and finely, the inclination direction of the passage member 11 can be easily increased. Thus, the spatial distribution of the ejected fluid can be made into a free spatial distribution. Control becomes possible.

つまり、流体通路11aの外部に設けたアクチュエータ14の駆動により容易に、流体Fの状態に左右されること無く、正確に、かつ、連続的及び/又は段階的に、流体Fの噴射方向を変化及び制御することができる。また、複数のアクチュエータ14の選択的駆動により容易に流体噴射方向を、自由度の少ない一方向の方向制御だけでなく、自由度の多い多方向で方向制御できる。その上、流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cの構成が、部品の組み合わせによる構成となる上に、構成する部品が単純な形状になることから、工作精度が管理し易く、容易に加工及び制作ができるようになる。   In other words, the ejection direction of the fluid F can be changed easily and continuously and / or stepwise without being influenced by the state of the fluid F easily by driving the actuator 14 provided outside the fluid passage 11a. And can be controlled. In addition, the fluid ejection direction can be easily controlled not only in one direction with a small degree of freedom but also in many directions with a large degree of freedom by selectively driving the plurality of actuators 14. In addition, the configuration of the fluid ejection direction changing mechanism 1, 1A, 1B, 1C is a combination of components, and the components to be configured have a simple shape. Can be processed and produced.

更に、圧電素子14a、14bを用いて流体Fの噴射方向を制御するので、圧電素子14a、14bに加える電気信号に応じた、流体Fの噴射方向の細かい制御が可能となる。   Further, since the ejection direction of the fluid F is controlled using the piezoelectric elements 14a and 14b, fine control of the ejection direction of the fluid F according to the electric signal applied to the piezoelectric elements 14a and 14b is possible.

また、支持部材12、12A、12B、12Cの弾性変形部12bを凹凸面を有する波打ち構造で構成すると、工作性がよく、軽量な支持部材12とすることができ、しかも、通路部材11の流体流出側の周囲に波打ち構造を有する壁面を設けることで容易に気密構造にすることができる。   Further, if the elastically deforming portions 12b of the support members 12, 12A, 12B, and 12C are configured with a corrugated structure having a concavo-convex surface, the workability is good and the light support member 12 can be obtained. By providing a wall surface having a corrugated structure around the outflow side, an airtight structure can be easily obtained.

次に、本発明に係る実施の形態の燃料噴射装置と内燃機関について説明する。図13に例示するように、この燃料噴射装置(インジェクタ)20は、上記の流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cを備えて構成される。また、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、上記の燃料噴射装置20を備えて構成される。   Next, a fuel injection device and an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention will be described. As illustrated in FIG. 13, the fuel injection device (injector) 20 includes the fluid injection direction changing mechanisms 1, 1 </ b> A, 1 </ b> B, and 1 </ b> C described above. Further, the internal combustion engine of the embodiment according to the present invention includes the fuel injection device 20 described above.

燃料噴射装置20は、上記の流体噴射方向変更機構1、1A、1B、1Cを、従来技術の燃料噴射装置に備わる各噴射孔に、部品として取り付けることで、燃料の噴射方向を変化させて噴射孔の中心軸の傾斜を広く変化させて燃料の噴霧の分布の広がりを制御することができるようになる。   The fuel injection device 20 changes the fuel injection direction by attaching the fluid injection direction changing mechanism 1, 1 </ b> A, 1 </ b> B, and 1 </ b> C as a component to each injection hole provided in the conventional fuel injection device. The spread of the fuel spray distribution can be controlled by widely changing the inclination of the central axis of the hole.

例えば、図13に示すように、従来の燃料噴射装置にもあるニードル21が燃料噴射装置20の図13の最上部に示してある。燃料噴射装置20は、装置の最小構成単位を形成するため、ノズル10、圧電素子を有して形成されるアクチュエータ14、燃料流路構成ブロック22、噴射装置躯体23、圧電素子制御配線24等を有して構成される。燃料流路構成ブロック22の弁座には、燃料噴射装置20のニードル21が当たるようになっている。これより上の燃料噴射装置20の構造は、従来技術の燃料噴射装置の構造と同じである。   For example, as shown in FIG. 13, a needle 21 that is also in a conventional fuel injection device is shown at the top of FIG. 13 of the fuel injection device 20. The fuel injection device 20 includes a nozzle 10, an actuator 14 formed with a piezoelectric element, a fuel flow path configuration block 22, an injection device housing 23, a piezoelectric element control wiring 24, etc. in order to form the minimum structural unit of the device. It is configured. The needle 21 of the fuel injection device 20 hits the valve seat of the fuel flow path constituting block 22. The structure of the fuel injection device 20 above this is the same as the structure of the fuel injection device of the prior art.

次に、図13を参照しながら、燃料噴射装置20の作動を説明する。通常、ニードル21の隙間から流れ出した燃料(流体)Fは、燃料流路構成ブロック22内を通過し、ノズル10に設けた燃料流路(流体通路)11aから、噴射口(噴射孔)11bへと流れ、燃料Fが噴射口11bから出る。アクチュエータ14の圧電素子に電圧が印加されないときは、ノズル10の燃料流路11aが元の状態にある。一方、アクチュエータ14の圧電素子に選択的に電圧が印加された状態では、選択されたアクチュエータ14の圧電素子の変形によって、ノズル10の燃料流路11aの向きが変わり、それにより、ノズル10の燃料噴射の広がり分布が変更される。つまり、アクチュエータ14の圧電素子の変形の有無で、アクチュエータ14の圧電素子に当接している通路部材11及び燃料流路11aの方向が変化し、それに伴って噴射口11bの方向が変わり、燃料Fの噴射方向が変化する。   Next, the operation of the fuel injection device 20 will be described with reference to FIG. Normally, the fuel (fluid) F flowing out from the gap between the needles 21 passes through the fuel flow path constituting block 22, and from the fuel flow path (fluid path) 11a provided in the nozzle 10 to the injection port (injection hole) 11b. The fuel F exits from the injection port 11b. When no voltage is applied to the piezoelectric element of the actuator 14, the fuel flow path 11a of the nozzle 10 is in its original state. On the other hand, in a state where a voltage is selectively applied to the piezoelectric element of the actuator 14, the direction of the fuel flow path 11 a of the nozzle 10 changes due to the deformation of the selected piezoelectric element of the actuator 14. The spread distribution of the injection is changed. That is, depending on whether or not the piezoelectric element of the actuator 14 is deformed, the direction of the passage member 11 and the fuel flow path 11a that are in contact with the piezoelectric element of the actuator 14 changes, and the direction of the injection port 11b changes accordingly, and the fuel F The injection direction changes.

上記のように、エンジン負荷や回転数に応じて、燃料噴射装置20を作動させることで、図14に示すようなエンジンの負荷状態が軽負荷の場合や、図15に示すようなエンジンの負荷状態が高負荷の場合に合わせて、燃料Fの噴射方向や噴霧の広がり分布を設定することが可能となる。また、予混合圧縮噴射モードと通常噴射モードを実現することが可能となる。   As described above, by operating the fuel injection device 20 according to the engine load and the rotational speed, the engine load state as shown in FIG. 14 is light or the engine load as shown in FIG. The injection direction of the fuel F and the spread distribution of the spray can be set according to the case where the state is a high load. In addition, the premixed compression injection mode and the normal injection mode can be realized.

更に、図16に示すように、燃料噴射期間中に噴射広がり角度を噴射期間(例えば、角度A:1.8ms、角度B:1.5ms、角度C:1.0ms等)に応じて変更すると、燃料濃度分布を層F1、F2、F3で形成されるような層状にすることが可能となる。これは、燃料噴射期間中に、噴射方向の角度毎に噴射期間を定めることで、燃料濃度の濃い領域から薄い領域を燃料室内に層状に作ることが可能となるからである。これにより、火炎の伝播を制御できるようになる。   Further, as shown in FIG. 16, when the injection spread angle is changed during the fuel injection period according to the injection period (for example, angle A: 1.8 ms, angle B: 1.5 ms, angle C: 1.0 ms, etc.). The fuel concentration distribution can be made into a layer shape formed by the layers F1, F2, and F3. This is because by defining the injection period for each angle in the injection direction during the fuel injection period, it is possible to make a thin region from a region having a high fuel concentration in a layered manner in the fuel chamber. Thereby, the propagation of the flame can be controlled.

また、この燃料噴射装置20を備えた内燃機関は、燃料Fの噴射方向を一方向だけでなく多方向に変更することができ、また、燃料の状態に左右されることなく、燃料Fの噴射方向を変化させ、制御を行うことができる。これにより、燃焼室43内に所望の燃料の空間分布を作り出す制御ができるようになる。特に、圧電素子の制御を用いて噴射方向を制御すると、圧電素子に加える電気信号に応じた細かくかつ正確な制御が可能となる。   In addition, the internal combustion engine provided with the fuel injection device 20 can change the injection direction of the fuel F not only in one direction but also in multiple directions, and the injection of the fuel F without being influenced by the state of the fuel. Control can be performed by changing the direction. Thereby, it is possible to control to create a desired fuel spatial distribution in the combustion chamber 43. In particular, when the ejection direction is controlled using the control of the piezoelectric element, fine and accurate control according to the electric signal applied to the piezoelectric element becomes possible.

従って、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストン42の頂部に形成された燃焼室43に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができるようになり、所望の燃料の空間分布を燃焼室43内に自在に作り出す制御が可能となる。そのため、この内燃機関は排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法のための極めて有効な手段を備えていることになる。この噴霧広がり分布を内燃機関のピストン行程の1サイクルの噴射毎に設定したり、1サイクル内での燃料噴射中においても燃料の噴射方向を変更したりできるようになることで、より自由度の高い燃料噴射を行えるようになるので、より内燃機関における燃料供給の最適化を図ることができる。   Therefore, in accordance with the state in the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine, the fuel can be injected by precisely setting the optimum fuel injection direction for the combustion chamber 43 formed at the top of the piston 42. Therefore, it is possible to control to create a desired fuel spatial distribution in the combustion chamber 43 freely. Therefore, this internal combustion engine is equipped with a very effective means for a fuel control technique for reducing harmful components of exhaust gas. This spray spread distribution can be set for each injection in one cycle of the piston stroke of the internal combustion engine, and the fuel injection direction can be changed even during the fuel injection in one cycle. Since high fuel injection can be performed, the fuel supply in the internal combustion engine can be further optimized.

上記の燃料噴射装置20によれば、燃料噴射の方向に関して細かい制御が可能で、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストン42の頂部に形成された燃焼室43に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができ、所望の燃料の空間分布を自在に作り出す制御が可能となり、排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法のための極めて有効な手段となるので、内燃機関の燃料噴射装置に利用できる。   According to the fuel injection device 20 described above, fine control is possible with respect to the direction of fuel injection, and with respect to the combustion chamber 43 formed at the top of the piston 42 in accordance with the state in the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine. It is possible to precisely set the optimal fuel injection direction and inject fuel, and control to freely create the desired fuel spatial distribution, which is extremely useful for fuel control techniques to reduce harmful components of exhaust gas Since it becomes an effective means, it can utilize for the fuel-injection apparatus of an internal combustion engine.

また、噴射口11bの中心軸の傾斜を変化させる噴射の分布の広がりの制御は、圧電素子を含んで形成されるアクチュエータ14と弾性変形部12bによる支持のノズル10、10A、10B、10Cを組み合わせることによって行うため、細かい制御が可能であり、燃料噴射方向の制御による燃焼状態制御を容易に行うことができる。   Further, the control of the spread of the jet distribution that changes the inclination of the central axis of the jet nozzle 11b is performed by combining the actuator 14 formed including a piezoelectric element and the nozzles 10, 10A, 10B, and 10C supported by the elastic deformation portion 12b. Therefore, fine control is possible, and combustion state control by control of the fuel injection direction can be easily performed.

上記の内燃機関によれば、燃料噴霧の噴射広がり分布を変化させ、内燃機関の筒内(シリンダ内)の燃料分布の制御を行うことができる。これにより、従来から提案されている、NOx、Sootの同時低減を目指した予混合的な燃焼を実現することができ、燃焼室43内に過濃領域の少ない燃料分布を作り出し、完全燃焼しながら、かつ、NOxを低減するような燃料分布になるように燃料噴霧を制御することができるようになる。   According to the above internal combustion engine, it is possible to control the fuel distribution in the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine by changing the injection spread distribution of the fuel spray. As a result, it is possible to realize premixed combustion aiming at simultaneous reduction of NOx and soot, which has been proposed in the past, creating a fuel distribution with a small overconcentration region in the combustion chamber 43, and complete combustion In addition, the fuel spray can be controlled to achieve a fuel distribution that reduces NOx.

本発明の流体噴射方向の変更方法及び流体噴射方向変更機構によれば、流体通路の外部に設けた複数のアクチュエータの選択的駆動により容易に、流体の状態に左右されること無く、正確に、流体の噴射方向を連続的及び/又は段階的に変化及び制御することができ、また、複数のアクチュエータを用いる場合には、自由度の少ない一方向の方向制御だけでなく、自由度の多い多方向で方向制御でき、その上、流体噴射方向変更機構の構成が、部品の組み合わせによる構成となる上に、構成する部品が単純な形状になることから、工作精度が管理し易く、容易に加工及び制作ができるので、多くの流体噴射装置の流体噴射方向の変更方法及び流体噴射方向変更機構に利用できる。   According to the fluid ejection direction changing method and the fluid ejection direction changing mechanism of the present invention, it is easy to selectively drive a plurality of actuators provided outside the fluid passage, without being influenced by the fluid state, accurately. The ejection direction of the fluid can be changed and controlled continuously and / or stepwise, and when a plurality of actuators are used, not only one-direction direction control with a low degree of freedom but also a large number of degrees of freedom. In addition, the structure of the fluid injection direction changing mechanism is a combination of parts, and the constituent parts have a simple shape, so that the machining accuracy is easy to manage and machining is easy. And can be used for a fluid ejection direction changing method and a fluid ejection direction changing mechanism of many fluid ejecting apparatuses.

また、本発明の燃料噴射装置によれば、燃料噴射の方向に関して細かい制御が可能で、内燃機関の筒内(シリンダ内)の状態に合わせて、ピストンの頂部に形成された燃焼室に対して最適な燃料噴射方向を精密に設定して燃料噴射することができ、所望の燃料の空間分布を自在に作り出す制御が可能となり、排出ガスの有害成分を低減するための燃料制御手法のための極めて有効な手段となるので、内燃機関の燃料噴射装置に利用できる。   Further, according to the fuel injection device of the present invention, it is possible to finely control the direction of fuel injection, and with respect to the combustion chamber formed at the top of the piston in accordance with the state of the cylinder (inside the cylinder) of the internal combustion engine. It is possible to precisely set the optimal fuel injection direction and inject fuel, and control to freely create the desired fuel spatial distribution, which is extremely useful for fuel control techniques to reduce harmful components of exhaust gas Since it becomes an effective means, it can utilize for the fuel-injection apparatus of an internal combustion engine.

更に、本発明の内燃機関によれば、内燃機関の負荷及びエンジン回転数に応じて、最適となる燃料噴霧の広がり分布を設定できて、排気ガス中の有害成分の低減が可能で、燃料消費量の少ない燃焼にとって最適になるように、燃料を噴射しながら、燃料噴射期間中に燃料の噴射の角度を変更することができるので、自動車に搭載される内燃機関等として利用できる。   Furthermore, according to the internal combustion engine of the present invention, an optimal fuel spray spread distribution can be set according to the load of the internal combustion engine and the engine speed, and harmful components in the exhaust gas can be reduced. Since the angle of fuel injection can be changed during the fuel injection period while injecting fuel so as to be optimal for combustion with a small amount, it can be used as an internal combustion engine or the like mounted on an automobile.

1、1A、1B、1C 流体噴射方向変更機構
2 装置躯体
2a 台座部
2b 円筒部
2c 雌ネジ部
2d 下部部材
2e 上部部材
3、3C ノズル拘束部材
4、4C 固定用部材
4a 固定用部材の底面
4b 燃料噴射口
4c 固定用部材の円筒部
10、10A、10B、10C ノズル
11 通路部材
11a 流体通路
11b 噴射口
12、12A、12B、12C 支持部材
12a スカート部(拡径形状)
12b 弾性変形部
12c フランジ
12d 円筒部
12e スカート部(縮径形状)
13 ノズル押さえリング
14 アクチュエータ
14a、14b 圧電素子
14aa、14ba 保護部材
20 燃料噴射装置
21 ニードル
22 燃料流路構成ブロック
23 噴射装置躯体
24 圧電素子制御配線
F 流体
α、β 傾斜角
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1A, 1B, 1C Fluid injection direction change mechanism 2 Apparatus housing 2a Base part 2b Cylindrical part 2c Female screw part 2d Lower member 2e Upper member 3, 3C Nozzle restraint member 4, 4C Fixing member 4a Bottom surface 4b of fixing member Fuel injection port 4c Cylindrical portion 10, 10A, 10B, 10C Nozzle 11 passage member 11a Fluid passage 11b Injection port 12, 12A, 12B, 12C Support member 12a Skirt portion (expanded shape)
12b Elastic deformation part 12c Flange 12d Cylindrical part 12e Skirt part (reduced diameter shape)
13 Nozzle holding ring 14 Actuator 14a, 14b Piezoelectric element 14aa, 14ba Protection member 20 Fuel injection device 21 Needle 22 Fuel flow path component block 23 Injection device housing 24 Piezoelectric element control wiring F Fluid α, β Inclination angle

Claims (7)

流体通路を経由して流体を噴射する流体噴射装置における流体の噴射方向を変更する流体噴射方向の変更方法であって、前記流体通路を構成する通路部材の流体流出側で該通路部材を角度変更可能な支持部材で支持すると共に、前記通路部材の流体供給側を単数又は複数のアクチュエータで直接又は間接に支持して、前記アクチュエータを選択的に駆動することにより前記通路部材の流体供給側の位置を移動させることで、前記通路部材の方向を変化させて、流体の噴射方向を変更することを特徴とする流体噴射方向の変更方法。   A fluid ejection direction changing method for changing a fluid ejection direction in a fluid ejecting apparatus that ejects fluid via a fluid passage, wherein the angle of the passage member is changed on the fluid outflow side of the passage member constituting the fluid passage. A position on the fluid supply side of the passage member by supporting the fluid supply side of the passage member directly or indirectly by one or a plurality of actuators and selectively driving the actuator. By changing the direction of the passage member to change the direction of ejecting the fluid. 前記流体流出側の角度変更可能な支持を前記通路部材と前記支持部材との間に凹凸面を有する波打ち構造を設けて行うと共に、前記通路部材の流体供給側の前記アクチュエータを圧電素子を含んで形成することを特徴とする請求項1に記載の流体噴射方向の変更方法。   The angle changeable support on the fluid outflow side is performed by providing a corrugated structure having an uneven surface between the passage member and the support member, and the actuator on the fluid supply side of the passage member includes a piezoelectric element. The method of changing a fluid ejection direction according to claim 1, wherein the fluid ejection direction is formed. 流体通路を経由して噴射される流体の方向を変更する流体噴射方向変更機構において、前記流体通路を構成する通路部材の流体流出側を角度変更可能に支持する支持部材で支持し、前記通路部材の流体供給側を単数又は複数のアクチュエータで直接又は間接に支持して構成すると共に、前記アクチュエータの駆動を制御する制御装置を備え、該制御装置により前記アクチュエータを選択的に駆動することにより前記通路部材の前記流体供給側の位置を移動させて前記通路部材の方向を変化させることを特徴とする流体噴射方向変更機構。   In the fluid ejection direction changing mechanism for changing the direction of the fluid ejected via the fluid passage, the fluid outlet side of the passage member constituting the fluid passage is supported by a support member that can change the angle, and the passage member The fluid supply side is configured to be supported directly or indirectly by a single or a plurality of actuators, and includes a control device that controls the driving of the actuator, and the actuator is selectively driven by the control device to thereby pass the passage. A fluid ejection direction changing mechanism characterized in that a position of the fluid supply side of the member is moved to change the direction of the passage member. 前記通路部材を角度変更可能に支持する前記支持部材を弾性変形可能な部材で前記通路部材の流体流出側を支持するように形成すると共に、前記アクチュエータを圧電素子を含んで形成し、前記制御装置を前記圧電素子に対して選択的に電圧を印加する電圧制御装置で形成することを特徴とする請求項3に記載の流体噴射方向変更機構。   The support member that supports the passage member so that the angle can be changed is formed so as to support the fluid outflow side of the passage member with an elastically deformable member, and the actuator includes a piezoelectric element, and the control device The fluid ejection direction changing mechanism according to claim 3, wherein the fluid ejection direction changing mechanism is formed by a voltage control device that selectively applies a voltage to the piezoelectric element. 前記支持部材の前記弾性変形可能な部材を凹凸面を有する波打ち構造で構成することを特徴とする請求項4に記載の流体噴射方向変更機構。   The fluid ejection direction changing mechanism according to claim 4, wherein the elastically deformable member of the support member is configured with a corrugated structure having an uneven surface. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の流体噴射方向変更機構を備えたことを特徴とする燃料噴射装置。   A fuel injection device comprising the fluid injection direction changing mechanism according to any one of claims 3 to 5. 請求項6に記載の燃料噴射装置を備えたことを特徴とする内燃機関。   An internal combustion engine comprising the fuel injection device according to claim 6.
JP2012114695A 2012-05-18 2012-05-18 Fluid injection direction changing method, fluid injection direction changing mechanism, fuel injection device and internal combustion engine Pending JP2013241866A (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112253348A (en) * 2020-09-15 2021-01-22 东风汽车集团有限公司 Liquid fuel internal combustion engine and liquid fuel injection device thereof

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