JP3024202B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、燃料噴射装置に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel injection device.
従来の技術 一般に、ディーゼルエンジンでは、燃料噴射ノズルよ
り高圧の燃料を燃焼室内に霧状に噴射して燃焼させてい
る。2. Description of the Related Art Generally, in a diesel engine, high-pressure fuel is injected from a fuel injection nozzle into a combustion chamber in a mist state and burned.
このような、ディーゼルエンジンの燃料噴射装置とし
ては、例えば第８図〜第９図に示すようなものがある
（例えば、特開昭61−53455号公報、実開昭61−65269号
公報参照）。As such a fuel injection device for a diesel engine, for example, there is one shown in FIGS. 8 to 9 (see, for example, JP-A-61-53455 and JP-A-61-65269). .
第８図に図示する従来例は、一般的な蓄圧式燃料噴射
ノズルのもつ弊害を改善した蓄圧式燃料噴射ノズルであ
る。The conventional example shown in FIG. 8 is a pressure-accumulation fuel injection nozzle in which the adverse effects of a general pressure-accumulation fuel injection nozzle are improved.
すなわち、一般的に蓄圧式の燃料噴射ノズルは、その
噴射燃料量を制御するために、蓄圧室の圧力を制御して
いる。このため燃料噴射量の少ない低負荷領域で、噴射
後期の圧力が緩やかに低下して、噴射燃料の微粒化が悪
い状態が長く続くという弊害があり、スモーク、HCの排
出量が増大してしまう。That is, in general, a pressure-accumulation type fuel injection nozzle controls the pressure of a pressure accumulation chamber in order to control the amount of injected fuel. For this reason, in the low-load region where the fuel injection amount is small, the pressure in the late stage of the injection gradually decreases, and there is a disadvantage that the state of poor atomization of the injected fuel continues for a long time. .
第８図に示す蓄圧式燃料噴射ノズルは、この弊害を改
善するために、燃料噴射ノズルに主ノズル101と副ノズ
ル102とを設け、主ノズル101から燃料を高圧で噴射する
とともに、主ノズル101の噴射後期に、副ノズル102から
も高圧で燃料を噴射し、噴射後期における燃料を微粒化
して燃焼の質を向上させ、スモークとHCの低減を図って
いる。In order to improve this adverse effect, the pressure-accumulation type fuel injection nozzle shown in FIG. 8 is provided with a main nozzle 101 and a sub-nozzle 102, and injects fuel from the main nozzle 101 at a high pressure. In the latter part of the injection, fuel is also injected from the sub nozzle 102 at high pressure, and the fuel in the latter part of the injection is atomized to improve the quality of combustion, thereby reducing smoke and HC.
また、第９図は２段噴射ノズルを示したもので、第１
段開弁用の第１スプリング103と第２段開弁用の第２ス
プリング104とを設け、開弁圧を２段階とし、噴射開始
初期において低噴射率の部分を設けて、着火遅れ量を少
なくし、燃費及びスモークの改善を図り、その後、高噴
射率として、短時間燃焼による高効率及び高出力を図っ
ている。FIG. 9 shows a two-stage injection nozzle.
A first spring 103 for opening the stage and a second spring 104 for opening the second stage are provided, the valve opening pressure is set to two stages, and a low injection rate portion is provided at the beginning of the injection to reduce the ignition delay. The fuel consumption and smoke are reduced to reduce the fuel consumption. After that, as the high injection rate, high efficiency and high output by short-time combustion are achieved.
発明が解決しようとする課題 しかしながら、第８図に示した改善された蓄圧式燃料
噴射ノズルによれば、低負荷領域における噴射後期の圧
力低下は改善され、スモークとHCの低減は図ることがで
きるが、構造が極めて複雑であり、最大噴射量を大きく
しようとすると、蓄圧室の容積が大きくなり、エンジン
ルームの小さい乗用車用には適さないという問題があ
り、しかも他の重要課題であるNOxを低減することはで
きないという問題点がある。However, according to the improved pressure-accumulation type fuel injection nozzle shown in FIG. 8, the pressure drop in the late stage of injection in the low load region is improved, and smoke and HC can be reduced. However, the structure is extremely complicated, and when trying to increase the maximum injection quantity, there is a problem that the capacity of the accumulator becomes large and it is not suitable for passenger cars with a small engine room. There is a problem that it cannot be reduced.
NOxを低減できる燃料噴射ノズルとして、第９図に示
した、２段噴射ノズルが提案されている。しかしなが
ら、２段噴射ノズルは、第１スプリング103及び第２ス
プリング104によって開弁圧を規制しているので、こま
かい燃料圧力の制御ができないという問題点がある。As a fuel injection nozzle capable of reducing NOx, a two-stage injection nozzle shown in FIG. 9 has been proposed. However, since the two-stage injection nozzle regulates the valve opening pressure by the first spring 103 and the second spring 104, there is a problem that fine fuel pressure cannot be controlled.
本発明は、従来のこのような問題点に着目してなされ
たものであり、その目的とするところは、簡単な構造
で、スモーク,HC,NOxを低減し得る燃料噴射装置を提供
しようとするものである。The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object thereof is to provide a fuel injection device capable of reducing smoke, HC, and NOx with a simple structure. Things.
課題を解決するための手段 このため本発明は、複数個の噴射孔を有し燃焼室の中
央付近に配置された主噴射ノズルと、該主噴射ノズルに
向けて開口する１個の噴射孔を有した副噴射ノズルと、
を備え、シリンダ軸方向と直交する平面上で、該副噴射
ノズルの噴射方向を挟んで前記副噴射ノズルに対向する
主噴射ノズルの隣り合う噴射孔のなす角度が、それ以外
の主噴射ノズルの隣り合う噴射孔のなす角度に対して大
きく設定した。また、前記副噴射ノズルの噴射孔の開閉
を行うニードル先端が着座するシート部に、前記副噴射
ノズルの軸直角平面上で前記副噴射ノズルの噴射孔から
90゜の範囲内に、切欠部を形成した。Means for Solving the Problems For this reason, the present invention provides a main injection nozzle having a plurality of injection holes and arranged near the center of the combustion chamber, and one injection hole opening toward the main injection nozzle. A sub-injection nozzle having
On a plane orthogonal to the cylinder axis direction, the angle formed by the adjacent injection hole of the main injection nozzle facing the sub injection nozzle across the injection direction of the sub injection nozzle, the angle of the other main injection nozzle It was set to be large with respect to the angle between adjacent injection holes. Further, the seat portion on which the tip of the needle that opens and closes the injection hole of the sub-injection nozzle is seated, the injection hole of the sub-injection nozzle on the plane perpendicular to the axis of the sub-injection nozzle.
A notch was formed within a range of 90 °.
作用 先ず、副噴射ノズルより着火に必要十分な燃料を充分
に微粒化された状態で、主噴射ノズルからの噴射に先立
ち、主噴射ノズルに向けて噴射する。Operation First, in a state where the fuel necessary and sufficient for ignition is sufficiently atomized from the sub-injection nozzle, the fuel is injected toward the main injection nozzle prior to the injection from the main injection nozzle.
続いて、主噴射ノズルから、出力に見合った充分な量
の燃料を、多くの噴射孔より均一に噴射する。Subsequently, a sufficient amount of fuel corresponding to the output is uniformly injected from many injection holes from the main injection nozzle.
実施例 以下、本発明を図面に基づいて説明する。第１図〜第
４図は、本発明の一実施例を示す図である。Examples Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are views showing one embodiment of the present invention.
まず構成を説明する。第１図は、燃焼室を下から見た
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面の側断面図で
ある。なお、本実施例は、吸・排気弁を各２個づつ有す
る場合について説明する。First, the configuration will be described. FIG. 1 is a view of the combustion chamber viewed from below, and FIG. 2 is a side sectional view of a section taken along line AA of FIG. In this embodiment, a case will be described in which two intake and exhaust valves are provided.
主噴射ノズル１は燃焼室２の、略中央に配置され、副
噴射ノズル３は２つの吸気弁4,4につながる吸気ポート
5,5の間に設置されている。The main injection nozzle 1 is disposed substantially at the center of the combustion chamber 2, and the sub injection nozzle 3 is an intake port connected to two intake valves 4, 4.
It is installed between 5,5.
主噴射ノズル１は、複数の噴射孔６を有し、それらの
噴射孔６は、副噴射ノズル３を避けるように、副噴射ノ
ズル３方向の隣り合う噴射孔6a間の角度θ１を大きくと
り、その他の方向の噴射孔６は均等な角度配分θ２とな
るように配置されている。The main injection nozzle 1 has a plurality of injection holes 6, and the injection holes 6 have a large angle θ 1 between the adjacent injection holes 6 a in the direction of the sub injection nozzle 3 so as to avoid the sub injection nozzle 3. other directions of the injection hole 6 is arranged so as to be equal angular distribution theta 2.
副噴射ノズル３は、１個の噴射孔７を有し、その開口
方向は、燃焼室２の略中央に配置された主噴射ノズル１
の方向となっている。The sub-injection nozzle 3 has one injection hole 7, and the opening direction of the sub-injection nozzle 7 is approximately the center of the combustion chamber 2.
Direction.
そして、副噴射ノズル３の全リフト量は、主噴射ノズ
ル１の約1/3〜1/9程度に規制されており、また、ノズル
開口圧力は、主噴射ノズル１の噴射に先立ち副噴射ノズ
ル３が噴射を開始するように、主噴射ノズル１の開口圧
力より低く設定されている。The total lift amount of the sub-injection nozzle 3 is regulated to about 1/3 to 1/9 of that of the main injection nozzle 1, and the nozzle opening pressure is controlled by the sub-injection nozzle prior to the injection of the main injection nozzle 1. 3 is set lower than the opening pressure of the main injection nozzle 1 so that injection starts.
また、ピストン８の燃焼室２の形状は、副噴射ノズル
３からの噴霧が、主噴射ノズル１の近傍で燃えるための
空間を確保するために、中央部に平坦な部分９が形成さ
れた浅皿型となっている。The shape of the combustion chamber 2 of the piston 8 is such that a flat portion 9 is formed at the center in order to secure a space for the spray from the sub-injection nozzle 3 to burn near the main injection nozzle 1. It has a dish shape.
更に、図示しない噴射ポンプからは、各気筒ごとに、
燃料噴射管10が接続されており、主噴射ノズル１と副噴
射ノズル３に分岐して接続されている。Further, from an injection pump (not shown), for each cylinder,
A fuel injection pipe 10 is connected, and is branched and connected to the main injection nozzle 1 and the sub injection nozzle 3.
なお、図中11は排気弁を示し、また、燃料の噴射状態
を集合した点で表している。In the drawing, reference numeral 11 denotes an exhaust valve, and the state of fuel injection is represented by a set of points.
第３図〜第４図には、ノズル先端部の拡大断面図を示
す。第３図の主噴射ノズル、第４図の副噴射ノズル共に
ニードル12が噴射孔６または７を塞ぐVCD（VALVE COVER
ED ORIFICE）型の構造となっている。3 and 4 are enlarged sectional views of the nozzle tip. In both the main injection nozzle of FIG. 3 and the sub injection nozzle of FIG.
ED ORIFICE) type structure.
そして、副噴射ノズル３には、ニードル12の先端12a
が着座するシート部13の、噴射孔７開口方向と同一側の
一部に切欠部14が穿設されている。Then, the tip 12a of the needle 12 is
A notch 14 is formed in a part of the seat 13 on which the seat 13 is seated on the same side as the opening direction of the injection hole 7.
次に第５図〜第６図を参照して作用を説明する。 Next, the operation will be described with reference to FIGS.
図示しない噴射ポンプから圧送されてきた燃料は、燃
料噴射管10を伝わり、分岐して主噴射ノズル１及び副噴
射ノズル３に供給される。このため、燃料圧力が伝播
し、まず、開弁圧力の低い副噴射ノズル３が、所定の開
弁圧力PSOになった時点で、ニードル12がリフトし、燃
料噴射が始まる。The fuel pumped from an injection pump (not shown) is transmitted through the fuel injection pipe 10, branched and supplied to the main injection nozzle 1 and the sub injection nozzle 3. Therefore, the fuel pressure is propagated, first, low sub injection nozzle 3 with the valve opening pressure, when it reaches a predetermined valve opening pressure P SO, needle 12 is lifted, the fuel injection begins.
この際、シート部13の噴射孔７と同一側に、切欠部14
が設けられているので、切欠部14に流入した燃料の圧力
によりニードル12は、第５図に図示した如く、反切欠部
側の斜め上方向に押し上げられ、通路が拡がるので全リ
フト量が主噴射ノズル１より小さい、例えば20〜70μと
微小であるにも拘わらず、燃料量が確保され毎サイクル
安定した噴霧が形成される。At this time, the notch 14
As shown in FIG. 5, the needle 12 is pushed up diagonally upward on the side opposite to the notch portion by the pressure of the fuel flowing into the notch portion 14 and the passage is expanded, so that the total lift amount is mainly increased. In spite of being smaller than the injection nozzle 1, for example, as small as 20 to 70 μ, a fuel amount is secured and a stable spray is formed every cycle.
副噴霧ノズル３からの燃料噴射量は、全リフト量が主
噴射ノズル１の1/3〜1/9に規制されており、また噴射孔
が１個に限られているので、全開出力時の副噴射ノズル
３から噴射される燃料の全噴射量に占める割合は５％以
下となる。しかしながら、全リフト量が規制されている
ために、噴孔入口部7aで噴孔7bに流入しようとしている
燃料が激しく衝突するために、噴霧の微粒化が進み、か
つ、燃料蒸発の潜熱量も少ないため、非常に着火し易い
燃料となっている。As for the fuel injection amount from the sub spray nozzle 3, the total lift amount is regulated to 1/3 to 1/9 of the main injection nozzle 1, and the number of injection holes is limited to one. The ratio of the fuel injected from the sub-injection nozzle 3 to the total injection amount is 5% or less. However, since the total lift amount is regulated, the fuel which is about to flow into the injection hole 7b at the injection hole inlet portion 7a collides violently, so that atomization of the spray proceeds, and the latent heat amount of fuel evaporation also increases. Due to the small amount, it is very easy to ignite.
燃料圧力が更に上昇して、主噴射ノズル１の開弁圧力
PMOに達すると、主噴射ノズル１から燃料噴射が始ま
る。The fuel pressure further rises and the valve opening pressure of the main injection nozzle 1
When PMO is reached, fuel injection from the main injection nozzle 1 starts.
その際に、副噴射ノズル３から噴射された燃料は、非
常に着火し易い燃料となっているので、主噴射ノズル１
から噴射される燃料の良い着火源となる。また、副噴射
ノズルの噴射方向が、主噴射ノズル１の方向を向いてい
るため、主噴射ノズル１の各噴射孔６から噴射された燃
料を平均的に加熱でき、毎サイクル安定した緩やかな燃
焼が実現できる。At this time, the fuel injected from the sub-injection nozzle 3 is very easily ignited, so the main injection nozzle 1
It is a good ignition source for the fuel injected from. In addition, since the injection direction of the sub-injection nozzle is oriented toward the main injection nozzle 1, the fuel injected from each injection hole 6 of the main injection nozzle 1 can be heated on average, and a stable and gentle combustion in each cycle. Can be realized.
ところで、副噴射ノズル３の噴射方向が、主噴射ノズ
ル１の方向を向いているため、主噴射ノズル１の噴霧と
オーバーラップする部分が出来る。しかし、主噴射ノズ
ル１のニードル12のリフト量が大きいため、主噴射ノズ
ル１から噴射された燃料噴霧の粒子径が比較的大きく、
火炎が逆流する速度よりも噴霧の飛翔速度が速くなるの
で、主噴射ノズル１の噴射孔６近傍では燃焼は開始され
ず、スモークが発生することはない。特に、副噴射ノズ
ルの噴射方向を挟んで前記副噴射ノズルに対向する主噴
射ノズルの隣り合う噴射孔のなす角度が、それ以外の主
噴射ノズルの隣り合う噴射孔のなす角度に対して大きく
設定されているので、主噴射ノズルから噴射される燃料
が副噴射ノズルから燃料が噴射される領域では相対的に
希薄となり、スモークやNOxの発生を効果的に抑制する
ことができる。By the way, since the injection direction of the sub injection nozzle 3 is directed to the direction of the main injection nozzle 1, there is a portion that overlaps with the spray of the main injection nozzle 1. However, since the lift amount of the needle 12 of the main injection nozzle 1 is large, the particle diameter of the fuel spray injected from the main injection nozzle 1 is relatively large,
Since the flying speed of the spray is higher than the speed at which the flame flows backward, combustion is not started near the injection hole 6 of the main injection nozzle 1 and no smoke is generated. In particular, the angle formed by the adjacent injection holes of the main injection nozzle opposed to the sub injection nozzle across the injection direction of the sub injection nozzle is set to be larger than the angle formed by the adjacent injection holes of the other main injection nozzles. Therefore, the fuel injected from the main injection nozzle becomes relatively lean in a region where the fuel is injected from the sub-injection nozzle, and the generation of smoke and NOx can be effectively suppressed.
なお、第６図において、PMCは主噴射ノズル１の閉弁
圧力、PSCは副噴射ノズル３の閉弁圧力である。Note that in Figure 6, P MC is closed pressure of the main injection nozzle 1, is P SC is closed pressure auxiliary injection nozzle 3.
第７図には、本発明の他の実施例を示す。この実施例
は、切欠部15を副噴射ノズルシート部13の噴射孔７開口
方向と直角方向位置に設けたものである。FIG. 7 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the cutout portion 15 is provided at a position perpendicular to the opening direction of the injection hole 7 of the sub injection nozzle sheet portion 13.
本実施例によれば、噴射孔の入口部7aへ流入する燃料
の量が左右（図で上下）で異なり、燃料が噴孔7bに均一
に流入しないため、燃料が噴孔7b内で強い渦流を維持し
たまま噴射される。このため、噴霧の流径が微細化する
と同時に、噴霧角度も広がり、より広い範囲に着火源を
生成することができる。According to the present embodiment, the amount of fuel flowing into the inlet 7a of the injection hole differs between left and right (up and down in the figure), and the fuel does not flow uniformly into the injection hole 7b. It is injected while maintaining. For this reason, the flow diameter of the spray becomes finer, and at the same time, the spray angle becomes wider, so that an ignition source can be generated in a wider range.
ただし、副噴射ノズル３の噴霧が主噴射ノズル１噴霧
の燃焼域と重ならないようにする配慮が必要である。However, care must be taken to prevent the spray of the sub-injection nozzle 3 from overlapping the combustion area of the spray of the main injection nozzle 1.
以上の実施例は主・副噴射ノズルが各々１本の場合に
ついて説明したが、主噴射ノズルを複数本近づけて設置
して使用すれば、各噴射ノズルの分担を少なく出来るの
で応答性を良くすることができる。また、副噴射ノズル
を主噴射ノズルを挟み対向する位置に設置すれば、両副
噴射ノズルから噴射した燃料が燃焼室の中央付近で衝突
するので、より燃料は微粒化されより良い着火源となる
ことが期待できる。In the above embodiment, the case where each of the main and sub injection nozzles is one has been described. However, if a plurality of main injection nozzles are installed and used close to each other, the sharing of each injection nozzle can be reduced, thereby improving the responsiveness. be able to. Also, if the sub-injection nozzle is installed at a position facing the main injection nozzle, the fuel injected from both sub-injection nozzles collides near the center of the combustion chamber, so that the fuel is atomized and a better ignition source is provided. Can be expected.
発明の効果 以上説明してきたように構成されているので、本発明
によれば、複雑な噴射装置を用いることなく、燃焼を良
好かつ緩やかにすることができ、スモークHC,NOxは低減
し、燃焼騒音も低減する。Advantageous Effects of the Invention Since the present invention is configured as described above, according to the present invention, the combustion can be made good and moderate without using a complicated injection device, the smoke HC and NOx are reduced, and the combustion is reduced. Noise is also reduced.
第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は燃
焼室を下から見た図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う
断面の側断面図、第３図は主噴射ノズル先端の拡大断面
図、第４図は副噴射ノズル先端の拡大断面図、第５図は
副噴射ノズルに設けた切欠部の作用を説明する説明図、
第６図は燃料圧力と主・副噴射ノズルのリフトの状態を
示す図、第７図は本発明の他の実施例に係る副噴射ノズ
ルを示す平断面図、第８図は従来の蓄圧式噴射ノズルを
示す断面図、第９図は従来の２段式噴射ノズルを示す断
面図である。 １……主噴射ノズル、２……燃焼室、３……副噴射ノズ
ル、５……吸気ポート、６……主噴射ノズル噴射孔、７
……副噴射ノズル噴射孔、９……平坦部、12……ニード
ル、13……シート部、14……切欠部、15……切欠部。1 to 4 show one embodiment of the present invention, FIG. 1 is a view of a combustion chamber viewed from below, FIG. 2 is a side sectional view of a section taken along line AA of FIG. FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the main injection nozzle, FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the sub-injection nozzle, FIG.
FIG. 6 is a view showing the state of the fuel pressure and the lift of the main and sub injection nozzles, FIG. 7 is a plan sectional view showing a sub injection nozzle according to another embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 9 is a sectional view showing an injection nozzle, and FIG. 9 is a sectional view showing a conventional two-stage injection nozzle. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Main injection nozzle, 2 ... Combustion chamber, 3 ... Sub injection nozzle, 5 ... Intake port, 6 ... Main injection nozzle injection hole, 7
... Sub-injection nozzle injection hole, 9... Flat portion, 12... Needle, 13... Sheet portion, 14... Notch portion, 15.
Claims (2)
配置された主噴射ノズルと、該主噴射ノズルに向けて開
口する１個の噴射孔を有した副噴射ノズルと、を備え、
シリンダ軸方向と直交する平面上で、該副噴射ノズルの
噴射方向を挟んで前記副噴射ノズルに対向する主噴射ノ
ズルの隣り合う噴射孔のなす角度が、それ以外の主噴射
ノズルの隣り合う噴射孔のなす角度に対して大きく設定
されていることを特徴とする燃料噴射装置。1. A main injection nozzle having a plurality of injection holes and arranged near the center of a combustion chamber, and a sub-injection nozzle having one injection hole opening toward the main injection nozzle. Prepared,
On a plane orthogonal to the cylinder axis direction, the angle between adjacent injection holes of the main injection nozzle facing the auxiliary injection nozzle across the injection direction of the auxiliary injection nozzle is equal to the adjacent injection of the other main injection nozzles. A fuel injection device, which is set to be large with respect to the angle formed by the holes.
ードル先端が着座するシート部に、前記副噴射ノズルの
軸直角平面上で前記副噴射ノズルの噴射孔から90゜の範
囲内に、切欠部が形成されていることを特徴とする請求
項１に記載の燃料噴射装置。2. A seat portion on which a tip of a needle for opening and closing the injection hole of the sub-injection nozzle is seated, on a plane perpendicular to the axis of the sub-injection nozzle within a range of 90 ° from the injection hole of the sub-injection nozzle, The fuel injection device according to claim 1, wherein a notch is formed.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2299277A JP3024202B2 (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Fuel injection device |
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| JP2299277A JP3024202B2 (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Fuel injection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH04171264A JPH04171264A (en) | 1992-06-18 |
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| JP2299277A Expired - Lifetime JP3024202B2 (en) | 1990-11-05 | 1990-11-05 | Fuel injection device |
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| JP (1) | JP3024202B2 (en) |
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