JP2017110600A

JP2017110600A - インジェクタ

Info

Publication number: JP2017110600A
Application number: JP2015246620A
Authority: JP
Inventors: 基樹小西; Motoki Konishi
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2015-12-17
Publication date: 2017-06-22

Abstract

【課題】燃焼室内の燃料の密度にムラが生じ難いインジェクタを提供する。
【解決手段】バルブボディー２とその内部に配置されるニードルバルブ３とを備え、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１であって、バルブボディー２の先端に回転可能に取り付けられ、燃料の通り道となる噴射孔４ｈを有する回転部材４を備える。このインジェクタ１に備わる噴射孔４ｈの向きは、燃料の噴射に伴って回転部材４を回転させるように設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタに関する。

ディーゼルエンジンでは、燃焼室内の空気をピストンで圧縮して高温にし、インジェクタから燃料を噴射することで、燃焼室内で空気と燃料とを混合して自然着火（圧縮着火）させる。燃料の噴射を行なうインジェクタは、筒状のバルブボディーと、その内部に配置されるニードルバルブと、を備え、バルブボディーの先端に燃料の通り道となる噴射孔が形成されている（例えば、特許文献１参照）。このような構成を備えるインジェクタでは、ニードルバルブが後退（バルブボディーの先端とは反対側に移動）することで、噴射孔から燃料が噴射される。

ディーゼルエンジンのインジェクタでは、複数の噴射孔を周方向に並べて、燃焼室に燃料を分散させることで、燃焼室内で空気と燃料とが速やかに混合されるように構成されている。

特開２００３−２５４０６６号公報

従来のインジェクタでは、燃料の噴射方向が決まっているため、燃焼室内の周方向における燃料の密度にムラが生じてしまう。特に高負荷走行時、空気過剰率（燃料を完全に燃焼させるのに必要な空気量に対して実際にエンジンの供給される空気量の割合）が低くなるため、燃焼室内の燃料の密度にムラがあると、十分な燃焼を得られない虞がある。その結果、燃焼室で不完全燃焼に伴うスモークが発生するなどの問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、燃焼室内の燃料の密度にムラが生じ難いインジェクタを提供することにある。

本発明の一態様に係るインジェクタは、バルブボディーとその内部に配置されるニードルバルブとを備え、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタであって、前記バルブボディーの先端に回転可能に取り付けられ、前記燃料の通り道となる噴射孔を有する回転部材を備える。このインジェクタに備わる前記噴射孔の向きは、前記燃料の噴射に伴って前記回転部材を回転させるように設定されている。

上記インジェクタでは、燃料の噴射に伴い、噴射孔を有する回転部材が回転する。つまり、噴射孔の位置が絶えず変化しながら燃焼室に燃料が噴射される。そのため、上記インジェクタを用いることで、燃焼室の燃料の密度にムラが生じ難く、そのムラに伴う問題の発生を抑制できる。

実施形態１に係るインジェクタの概略部分断面図である。図１のインジェクタに備わる回転部材を回転軸方向から見た概略図である。実施形態１のインジェクタを備えるディーゼルエンジンの概略構成図である。

以下、本発明の実施形態に係るインジェクタを図面に基づいて説明する。

＜実施形態１＞
図１は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ１の先端側の縦断面図である。インジェクタ１は、従来の構成と同様に、バルブボディー２と、バルブボディー２の内部に配置されるニードルバルブ３と、を備える。本例のインジェクタ１における従来のインジェクタとの主な相違点は、バルブボディー２の先端に回転可能に取り付けられる回転部材４を備えることにある。以下、インジェクタ１の各構成を詳細に説明する。

≪バルブボディー・ニードルバルブ≫
バルブボディー２は、略円筒状の部材である。バルブボディー２の先端側の一部において、バルブボディー２の内径が、バルブボディー２の先端に向うに従って徐々に狭くなっている。そのため、バルブボディー２の内部に配置されるニードルバルブ３の先端が、バルブボディー２の内周面に当て止めされるようになっている。ニードルバルブ３が紙面上方（バルブボディー２の先端と反対側）に後退すれば、加圧された燃料がバルブボディー２の内周面とニードルバルブ３の外周面との間を通って回転部材４の噴射孔４ｈから噴射される。

≪回転部材≫
回転部材４は、複数の噴射孔４ｈを有する本体部４０と、フランジ部４１と、を備える。本体部４０は、略半球状部材の内周をくり抜いたような形状を備える。本体部４０の外周面形状と内周面形状はほぼ相似形となっている。一方、フランジ部４１は、本体部４０の縁部に形成される円環形状を備える。この回転部材４は、バルブボディー２の端面に配置され、円環状の押さえ部材４２でバルブボディー２から外れないように取り付けられている。回転部材４のフランジ部４１と押さえ部材４２との間、および回転部材４のフランジ部４１とバルブボディー２の端面との間にはスラストベアリング４３，４４が配置されている。また、回転部材４と押さえ部材４２との間、および押さえ部材４２とバルブボディー２との間には、各部材間の隙間からの燃料の漏れを抑制するシール部材４５，４６が設けられている。以上説明した構成により、回転部材４がバルブボディー２の先端に回転可能に取り付けられ、かつバルブボディー２からの燃料の漏れを抑制することができる。

［噴射孔］
上記本体部４０に設けられる噴射孔４ｈは単数でも良いが、複数であることが好ましい。本例では、回転部材４に６つの噴射孔４ｈが形成されている。これらの噴射孔４ｈは、燃料の噴射に伴って回転部材４を回転させるように設定されている。つまり、噴射孔４ｈの軸線が、回転部材４を回転させる方向に燃料を噴射するように設定されている。この噴射孔４ｈの軸線の向きに関し、図１に加えて図２を参照して以下に説明する。

まず、図１を参照し、回転部材４の回転軸４ｓに直交する方向（即ち、インジェクタ１の側方）から見たときの噴射孔４ｈの軸線の方向を説明する。この方向から見たとき、噴射孔４ｈの軸線は、回転軸４ｓに対して傾いている。回転軸４ｓに対する噴射孔４ｈの軸線の傾きθ_１は、燃焼室の形状や大きさによって適宜選択することができる。

次に、図２を参照し、回転部材４の回転軸４ｓ方向から見たときの噴射孔４ｈの軸線の方向を説明する。この方向から見たとき、噴射孔４ｈの軸線は、回転軸４ｓから径方向に対して傾いている。より具体的には、回転軸４ｓから伸び、噴射孔４ｈの入口４ｅの中心を通る径方向線（二点鎖線参照）に対して、噴射孔４ｈの出口４ｏの中心が時計回りにズレた位置にある。このように、径方向線に対する噴射孔４ｈの軸線が傾いていることで、噴射孔４ｈから塗り潰し矢印で示すように燃料を噴射したときに、噴射の反力で回転部材４が回転する。燃料の噴射量が同じなら、径方向線に対する噴射孔４ｈの軸線の傾きθ_２を大きくすれば回転部材４の回転速度が大きくなり、傾きθ_２が９０°のとき上記回転速度は最大になる。

ここで、図２の方向から見たときの各噴射孔４ｈは、周方向に同じ向き（本例では時計回り）に傾いている必要がある。また、各噴射孔４ｈの軸線の傾きθ_２は、同じであることが好ましい。

≪インジェクタの適用例≫
実施形態１に示すインジェクタ１は、直接燃料噴射式ディーゼルエンジンに好適に利用することができる。以下、インジェクタ１を備えるディーゼルエンジンの構成例を図３に基づいて簡単に説明する。

図３に示すディーゼルエンジン１００は、シリンダブロック５０と、シリンダブロック５０の上部に配置されるシリンダヘッド６０と、シリンダブロック５０に収容されたピストン７０とを備える。ピストン７０の頂面には、凹部によりキャビティ７１が形成されており、シリンダヘッド６０とキャビティ７１とで燃焼室８０が形成される。燃焼室８０には、シリンダヘッド６０に形成される吸気ポート６１と排気ポート６３とが連通しており、各ポート６１，６３の開閉は、吸気バルブ６２と排気バルブ６４で制御されている。

このような構成を備えるディーゼルエンジン１００において、上述したインジェクタ１の回転部材４が燃焼室８０に露出するように、インジェクタ１がシリンダヘッド６０に設けられている。インジェクタ１は、既に述べたように、燃料の噴射に伴い回転部材４が回転する構成を備えているため、燃焼室８０内にムラなく燃料を噴射できる。その結果、燃焼室８０における不完全燃焼を抑制できる。

ここで、高負荷走行時、空気過剰率は低くなるが、本例のインジェクタ１によれば、空気過剰率が低くなっても燃焼室８０での不完全燃焼を抑制することができる。高負荷走行時には、燃料噴射圧が高くなるため、噴射圧の上昇に伴って回転部材４の回転も速くなり、燃焼室８０における燃料と気体の混合が速やかに行なわれるからである。

本発明のインジェクタは、自動車のディーゼルエンジンに好適に利用可能である。

１インジェクタ
２バルブボディー
３ニードルバルブ
４回転部材４ｓ回転軸
４０本体部４１フランジ部４２押さえ部材４３，４４スラストベアリング
４５，４６シール部材
４ｈ噴射孔４ｅ入口４ｏ出口
１００ディーゼルエンジン
５０シリンダブロック
６０シリンダヘッド
６１吸気ポート６２吸気バルブ６３排気ポート６４排気バルブ
７０ピストン７１キャビティ
８０燃焼室

Claims

バルブボディーとその内部に配置されるニードルバルブとを備え、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射するインジェクタであって、
前記バルブボディーの先端に回転可能に取り付けられ、前記燃料の通り道となる噴射孔を有する回転部材を備え、
前記噴射孔の向きは、前記燃料の噴射に伴って前記回転部材を回転させるように設定されているインジェクタ。