JP4085877B2 - Fuel injection valve for internal combustion engine - Google Patents

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JP4085877B2
JP4085877B2 JP2003121444A JP2003121444A JP4085877B2 JP 4085877 B2 JP4085877 B2 JP 4085877B2 JP 2003121444 A JP2003121444 A JP 2003121444A JP 2003121444 A JP2003121444 A JP 2003121444A JP 4085877 B2 JP4085877 B2 JP 4085877B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関し、特に、直噴火花点火式内燃機関に好適な燃料噴射弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
噴孔出口近傍に面を有する構成の燃料噴射弁としては、例えば特許文献1に記載のものがある。このものは、弁本体の開口部を閉塞するように設けられるオリフィスプレートに、第1の噴孔及びこの第1の噴孔から更に先端側へと広がる第2の噴孔が形成されており、第1の噴孔出口部にその円周方向の全体にわたって末広がり状の面を有するような構成となっている。そして、これにより、噴霧燃料の微粒化を促進しつつ、オリフィスプレートの板厚を確保してその強度を高めるようにしている。
【0003】
【特許文献1】
特開2001−263205公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、点火栓の近傍に局所的に濃い混合気を形成する成層運転と、シリンダ内に均質な混合気を形成する均質運転と、を切り換える直噴火花点火式内燃機関においては、成層運転と均質運転との双方で最適な混合気を形成できるように噴霧角度や噴霧方向を変化させることが望ましい。
【0005】
例えば、燃焼室内の雰囲気圧力が高い圧縮行程後半で燃料噴射を行う成層運転時に噴霧が確実に点火栓に至るような噴霧角度に設定すると、比較的燃焼室内の雰囲気圧力が低い吸気行程中に燃料噴射を行う均質運転時においては、噴霧角度が大きくなりすぎて噴霧が壁面に衝突してしまい混合気を十分に均質化できなくなる等の問題があるからである。
【0006】
ここで、噴孔出口部近傍に面を設け、これによって噴霧方向を変更させることも考えられる。
しかし、上記従来の燃料噴射弁は、そもそも噴霧方向を変化させることを目的として面を設けたものではなく、また、噴孔出口部の円周方向のすべてに面を有しているため、噴霧を狙いの方向に制御することはできない。
【0007】
本発明は、比較的簡単な構成で噴霧の方向を制御することができる燃料噴射弁、特に、直噴火花点火式内燃機関に好適な燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明は、複数の噴孔が略円状に配列され、供給された加圧燃料を前記複数の噴孔から筒内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射弁において、前記複数の噴孔の上流側に設けられ、噴射する燃料に旋回力を付与する旋回力付与部材と、前記複数の噴孔のいずれかの噴孔に対して設けられ、噴射開始から噴霧が発達して噴孔出口における噴霧角度が所定値以上となったときに、前記複数の噴孔からの噴霧全体の周方向の一部をコアンダ効果により引き寄せるガイド面と、を備え、前記ガイド面は、前記複数の噴孔のそれぞれの中心を結ぶ線よりも内側に配置され、噴霧方向を前記噴霧全体で見てしぼむ方向に変化させることを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
本発明に係る内燃機関の燃料噴射弁によれば、噴射開始から徐々に成長する噴霧が成長してある程度大きな噴霧角度になると、複数の噴孔からの噴霧全体の周方向の一部がコアンダ効果によってガイド面に引き寄せられる。ここで、ガイド面は前記複数の噴孔の各噴孔の中心を結ぶ線よりも内側に配置されると共に、前記複数の噴孔のいずれかに噴孔に対して設けられ、噴霧方向を噴霧全体で見てしぼむ方向に変化させる。これにより、噴霧発達時にある特定の方向に対する燃料噴射を制限することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、参考例及び本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
図1に第1参考例に係る燃料噴射弁を示す。図1(a)は縦断面図であり、図1(b)は噴孔側から見た図(図1(a)のA視図)である。図に示すように、この燃料噴射弁1は、円筒状の弁本体2と、この弁本体2の中空部内で軸方向に移動可能に設けられる針弁3と、この針弁を移動させるアクチュエータ4と、を含んで構成される。
【0011】
弁本体2の先端には、上記中空部と同軸の噴孔5が開口されており、この噴孔5の上流側の弁本体2内壁は、噴孔5を中心としたすり鉢状のシート部6を形成する。また、このシート部6の上流側には、燃料流に対して旋回力を与えるスワールチップ(旋回力付与部材)7が固定されている。
【0012】
上記針弁3は、例えば、図示しないスプリングによって図で見て下方に常時付勢されており、その先端部がシート部6に着座することで噴孔5を閉塞する。そして、アクチュエータ4が針弁3をスプリングの付勢力に抗して図で見て上方に移動させることにより、その先端部がシート部6から離れて噴孔5を開放する。
【0013】
また、弁本体2の先端には、噴孔5の出口の一部に対して傾斜面(ガイド面)8aを形成するようにガイド部材8が固定されている。このガイド部材8によって形成されるガイド面8aは、噴孔5の中心軸に対して、燃料の噴霧が十分に成長したときにその外周がなす角度よりも若干大きな角度となるように、すなわち、成長した噴霧の広がりよりも若干大きな広がりを持つように形成されている。
【0014】
ここにおいて、燃料噴射を行う前は、針弁3がシート部6に着座しており(噴孔5が閉塞しており)、燃料供給通路9を介して燃料ポンプ(図示省略)等から供給された高圧燃料は、シート部6の上流にて保持されている。
【0015】
針弁3が上昇すると、噴孔5が開放され、上記高圧燃料はシート部6を伝って噴孔5から噴射されはじめる。このとき、流れ場としてはスワールチップ7(のスワール溝)によって燃料(流)に旋回力が付与されるため、噴孔5出口において、噴射開始からの時間経過に伴って、徐々にその噴霧角度が大きくなる方向に噴霧が成長していく。
【0016】
そして、その噴霧が成長して噴霧角度がある程度大きくなると、噴霧は、その周方向の一部がコアンダ効果によって上記ガイド面8aに引き寄せられ、ガイド面9aに沿って流れるようになる。この結果、部分的に噴霧の方向が変化すると共に、ガイド面9a(ガイド部材9)が存在する部分のみ噴霧角度が大きくなることになる。
【0017】
図2、3は、上記燃料噴射弁1からの燃料噴射の様子をシミュレーションで計算した結果を示したものである。
図2(a)は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。噴射開始からの時間経過に伴って燃料の旋回流が発達し、この旋回流の発達により徐々にその噴霧角度が広がっていく。なお、図3(a)は、図2(a)のA−A断面で噴霧を見た状態(噴霧断面)を示している。
【0018】
図2(b)は、噴霧角度が大きくなった(所定値以上となった)噴霧発達後の状態を示している。噴射開始からある時間が経過して噴霧角度が大きくなると(所定角度以上となると)、図で見て右側の噴霧、すなわち、ガイド部材8側の噴霧が、コアンダ効果によって突然右側壁面(ガイド面8a)に引き寄せられ、ガイド面8aを沿って流れるようになる。この結果、周方向の一部分の噴霧角度が変化することになる(大きくなる)。
【0019】
図3(b)は、図2(b)のB−B断面で噴霧を見た状態(噴霧断面)を示しており、図3(a)と比べると、コアンダ効果によって噴霧の周方向の一部がガイド面8aに沿って流れる状況では、噴霧の断面形状が変化しているだけではなく、噴霧に切れ目が生じていることが分かる。
【0020】
そして、このように噴霧に切れ目が生じることによって、特に燃焼室内の雰囲気圧力(背圧)が高い状態において特徴がでる。すなわち、雰囲気圧力が高い状態においては、通常、噴霧がしぼむ傾向にあるが、上記のように切れ目が生じた噴霧では、その切れ目から噴霧の内部に空気が流入することになるため、噴霧がしぼむ現象、すなわち、噴霧角度が小さくなる現象が現れないのである。
【0021】
このため、例えば、直噴火花点火式内燃機関のように、比較的雰囲気圧力が高い圧縮行程の後半に燃料を噴射する場合に適用したとしても、その噴霧が雰囲気圧力の影響を受けてしぼむことがないため、可燃混合気を安定して点火栓近傍に形成することができることになる。
【0022】
参考例に係る燃料噴射弁1によると、噴孔5の中心軸とガイド面8aとの角度は、噴孔5の中心軸と成長した噴霧の外周側との角度よりも大きな角度を有しているので、噴霧角度がある程度大きくなると、その周方向の一部がコアンダ効果によってガイド面8aに引き寄せられ、部分的により大きな噴霧角度に変化させることができる。これにより、噴霧の方向を部分的に変化させることができると共に、噴霧に切れ目が生じて噴霧のしぼみを防止することができる。
【0023】
なお、旋回力付与部材としてのスワールチップ7を備えているので、噴霧は噴射からの時間経過と共に徐々に成長して噴霧角度が大きくなっていく。このため、後述するように、噴射からの時間を適宜調整することで、必要な場合にのみ上記コアンダ効果を利用して噴霧の噴射方向を部分的に噴射させると共に、コアンダ効果を利用しないようにすることも可能である。
【0024】
ここで、上記燃料噴射弁1を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合の効果について説明する。図4は、直噴火花点火式内燃機関のシステム構成図である。
この機関では、シリンダヘッド11、シリンダブロック12及びピストン13によって形成される燃焼室14上部に点火栓15が配置されており、上記燃料噴射弁1は、その噴孔5が斜め下方を向くと共にガイド部材8(ガイド面8a)が点火栓15に向かう方向に配置されるように、吸気ポート側のシリンダ壁(燃焼室横方向)に設けられている。
【0025】
また、コントロールユニット(C/U)16には、エアフロメータ17、スロットル開度センサ18、クランク角センサ19等の各種センサからの検出信号が入力されており、運転条件に応じて、燃焼室14内に均質な混合気を形成する均質運転を行うか、点火栓15近傍に局所的に濃い混合気を形成する成層運転を行うか、を判別して燃料噴射弁1に駆動信号を出力する。なお、燃料噴射弁1とコントロールユニット16とによって燃料噴射装置を構成することになる。
【0026】
従来の燃料噴射弁を用いた場合、成層運転のように圧縮行程後半の雰囲気圧力が高い状態で燃料噴射を行うと、噴霧角度が小さくなってしまい(噴霧がしぼんでしまい)、点火栓15に向かわなくなるおそれがある。一方、これを考慮して雰囲気圧力が高い状態であっても噴霧が点火栓15に至るように噴霧角度を大きく設定すると、今度は、吸気行程中に燃料噴射を行う均質運転時において、噴霧角度が大きくなりすぎて噴霧が壁面に衝突してしまうことになる。
【0027】
これに対して、上記燃料噴射弁1を用いて、図4に示すように、そのガイド面8aが点火栓15側に向かうように配置とすることにより、コアンダ効果によって噴霧の周方向の一部が点火栓15側に向かうと共に、噴霧に生じた切れ目から内側に空気が流れ込んで噴霧がしぼむ(噴霧角度が小さくなる)ことを防止できるので、噴霧角度の設定を大きくすることなく、点火栓15近傍に安定して混合気を形成できる。
【0028】
次に第2参考例に係る燃料噴射弁について説明する。
上記図4では燃料噴射弁を燃焼室横側に配置する構成となっているが、この第2参考例に係る燃料噴射弁は、燃料噴射弁が燃焼室上部に配置される、いわゆる直上型の直噴火花点火式内燃機関に適用する場合に特に有効である。
【0029】
図5(a)は第2参考例に係る燃料噴射弁10の縦断面図であり、図5(b)は噴孔側から見た図(図5(a)のB視図)である。この参考例に係る燃料噴射弁10は、上記第1実施形態(図1)に対して、噴孔5の周方向にガイド面8a(ガイド部材8)を不連続に複数個設けた点が相違する。なお、その他の構成は第1実施形態と同様であるので説明は省略する。
【0030】
図6(a)は、上記燃料噴射弁10からの噴霧が成長したときの状態(噴霧発達後の状態)を示しており、図6(b)は、図6(a)のC−C断面で燃料噴射弁10側から噴霧を見た状態(噴霧断面)を示している。
【0031】
参考例ではガイド面8aを複数設けているところ、この複数のガイド面8aに対応する部分の噴霧のみが、コアンダ効果によって当該ガイド面8aに引き寄せられることになる(噴霧角度が大きくなる)。そして、この噴霧の断面を見ると、上記第1参考例と同様に、噴霧に切れ目が生じているので(図6(b)参照)、この燃料噴射弁10によって、雰囲気圧力が高い状態で燃料噴射を行ったとしても噴霧がしぼむことを防止できることになる。
【0032】
このように、この参考例に係る燃料噴射弁10によると、噴孔5の円周上に複数のガイド面8aを適宜設けることによって、噴霧の任意の部分を広げることができると共に、これによってより多く切れ目が生じるので、噴霧がしぼむようなことをより確実に防止することができる。
【0033】
さらに、第3参考例に係る燃料噴射弁について説明する。
図7(a)は第3参考例に係る燃料噴射弁20の縦断面図であり、図7(b)は噴孔側から見た図(図7(a)のC視図)である。この燃料噴射弁20は、いわゆるホールノズルから燃料が噴射されるタイプのものであり、上記第1、第2実施形態(図1、図5)に対して、噴孔5が1つではなく、微細な複数の噴孔51が円状に配置されている点が相違する。なお、その他の構成は第1、2参考例と同様であるので説明は省略する。
【0034】
この燃料噴射弁20では、各噴孔51のそれぞれにガイド面8aを設けるのではなく、複数の微細な噴孔51のうちのいずれかを対象とし、この対象とする噴孔51aからの噴霧に対してコアンダ効果を利用するようにしたものである。そして、ガイド面8aは、図7(b)に示すように、各噴孔51の中心を通る線(円)の外側の位置で、対象とする噴孔51aに対して面を形成するように設けられている。
【0035】
すなわち、この燃料噴射弁20では、複数ある噴孔51のうち対象とする噴孔51aからの噴霧が、コアンダ効果によりガイド面8aに引き寄せられるか否かによって、噴霧全体の一部分の噴霧角度が変化することを特徴としている。なお、対象とする噴孔51aは1つに限るものではなく、複数個としてもよい。また、ガイド面8aは、上記第1実施形態に係る燃料噴射弁1と同様に、対象とする噴孔51aから噴射される噴霧が十分に成長したときの噴霧角度よりも若干大きな角度を有して形成されている。
【0036】
図8、9は、上記燃料噴射弁20からの噴霧の状態を示すものである。
図8は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。この場合、まだコアンダ効果は現れず、噴霧はガイド面8aに引き寄せられていない(ガイド面8aに沿っていない)。従って、D−D断面で噴霧を燃料噴射弁20側から見ると、対象とする噴孔51aからの噴霧も他の噴孔51からのものと同様である(図8(b)参照)。
【0037】
図9は、噴霧角度が大きくなった噴霧発達後の状態を示している。この場合、噴孔51aからの噴霧は、コアンダ効果によってガイド面8aに引き寄せられる(ガイド面8aに沿うようになる)。従って、E−E断面で噴霧を燃料噴射弁20側から見ると、噴孔51aからの噴霧方向が変化しており、また、噴霧全体として見れば、その周方向の一部分の噴霧角度が大きくなる(図9(b)参照)。
【0038】
この参考例に係る燃料噴射弁20によると、噴孔を複数個有する燃料噴射弁において、その複数の微細な噴孔51のうちのいずれかに対して、各噴孔51の中心を結ぶ線の外側にガイド面8aを配置することにより、コアンダ効果を利用して対象とする噴孔51aからの噴霧方向を噴霧が広がる方向に変化させることができる。このため、対象とする噴孔51aを点火栓側に配置すれば、噴霧角度の設定を変えることなく、噴霧を点火栓に向かわせることができることになる。
【0039】
次に、本発明の実施形態に係る燃料噴射弁について説明する。
図10(a)は本発明の実施形態に係る燃料噴射弁30の縦断面図であり、図10(b)は噴孔側から見た図(図10(a)のD視図)である。この燃料噴射弁30も上記第3参考例(図7)と同様に、複数のホールノズルから燃料が噴射されるタイプのものであるが、コアンダ効果を利用して噴霧の一部を広げるのではなく、噴霧の一部の広がりを小さくするようにしている点が相違する。
【0040】
この燃料噴射弁30では、上記第3参考例に係る燃料噴射弁20に対して、対象とする噴孔51aに対して、各噴孔51の中心を通る円の内側にガイド面8aが形成されている点が相違する。なお、対象とする噴孔51aを複数個としてもよいこと、ガイド面8aが対象とする噴孔51aから噴射される噴霧が十分に成長したときの噴霧角度よりも若干大きな角度となる面を形成していること、については、上記第3参考例の燃料噴射弁20の場合と同様である。
【0041】
図11、12は、上記燃料噴射弁30からの噴霧の状態を示すものである。
図11は、噴霧角度がまだ小さい噴霧発達中の状態を示している。この場合、まだコアンダ効果は現れず、噴霧はガイド面8aに引き寄せられていない。従って、F−F断面で噴霧を燃料噴射弁30側から見ると、対象とする噴孔51aからの噴霧も他の噴孔51からのものと同様である(図11(b)参照)。
【0042】
図12は、噴霧角度が大きくなった噴霧発達後の状態を示している。この場合、対象とする噴孔51aからの噴霧は、コアンダ効果によってガイド面8aに引き寄せられる。従って、G−G断面で噴霧を燃料噴射弁30側から見ると、噴孔51aからの噴霧方向が変化しており、また、噴霧全体として見れば、その周方向の一部分の噴霧角度が小さくなる(図12(b)参照)。
【0043】
この実施形態に係る燃料噴射弁30によると、噴孔を複数個有する燃料噴射弁において、その複数の微細な噴孔51のうちのいずれかに対して、各噴孔51の中心を結ぶ線の内側にガイド面8aを配置することにより、コアンダ効果を利用して対象とする噴孔51aからの噴霧方向を噴霧がしぼむ方向に変化させることができる。これにより、ある特定の方向に対する燃料噴射を制限すること等が可能となる。
【0044】
これまでは、噴孔(5、51)の出口にガイド面8aを設けることにより、コアンダ効果を利用して噴霧角度(噴霧方向)を部分的に変更することについて説明したが、上記燃料噴射弁(1、10、20、30)を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合おいては、このコアンダ効果の利用/非利用、すなわち、噴霧の周方向の一部をコアンダ効果によってガイド面8aに沿わせる場合と、沿わせない場合と、を運転状態に応じて切り換えることも有効である。
【0045】
例えば、燃料噴射弁が燃焼室横方向に配置される直噴火花点火式内燃機関においては、そのガイド面8aが点火栓15側になるようにして上記第1参考例に係る燃料噴射弁1(図1)を設けるようにする。そして、成層運転時には、図13(a)に示すように、コアンダ効果によって噴霧の一部をガイド面8aに沿わせるようにすることにより、噴霧を点火栓15側へと導きつつ、点火栓15近傍にコンパクトな混合気を形成する。
【0046】
一方、均質運転時には、図13(b)に示すように、噴霧の一部をガイド面8aに沿わせないようにする(コアンダ効果を利用しない)ことで、噴霧が点火栓15に直撃することを回避しつつ、燃焼室14全体に均質な混合気を形成する。
なお、上記第3参考例に係る燃料噴射弁20を用いた場合も同様である。
【0047】
また、直上型の直噴火花点火式内燃機関においては、上記第2参考例に係る燃料噴射弁10(図5)を設けるようにする。そして、成層運転時には、図14(a)に示すように、噴霧の一部をガイド面8aに沿わせないようにする(コアンダ効果を利用しない)ことで、比較的小さい噴霧角度(θ1)とし、噴霧が点火栓15に直撃することを回避しつつ、ピストン13の上面のピストンボウル13aを利用して微粒化を促進しつつ、点火栓15近傍に成層混合気を形成する。
【0048】
一方、均質運転時には、図14(b)に示すように、コアンダ効果によって噴霧の一部をガイド面8aに沿わせるようにすることで、噴霧角度(θ2)を大きくし、微粒化をより促進させて燃焼室14内の均質な混合気を形成する。なお、上記第3参考例に係る燃料噴射弁20を用いた場合も同様であが、上記実施形態に係る燃料噴射弁30を用いた場合には、コアンダ効果を利用することで噴霧角度を小さくすることになる
【0049】
なお、上記コアンダ効果の利用/非利用、すなわち、噴霧の周方向の一部をガイド面8aに沿わせる場合と沿わせない場合との切り換えは、例えば、以下のようにして行うことが可能である。
(1)上記のように、燃料に旋回流を生じさせる、いわゆる渦巻き噴射弁では、噴射からの時間経過と共に成長して徐々に噴霧角度が大きくなっていく。このため、噴射からの時間を適宜調整することで、コアンダ効果の利用/非利用を切り換えることができる。例えば、コアンダ効果を利用しない場合には、噴霧が成長してコアンダ効果が起こる前に噴射を止め再び噴射を開始するということを繰り返して(すなわち、短い噴射期間を繰り返して)燃料噴射を行う一方、コアンダ効果を利用する場合には、噴霧が成長する長い噴射期間とすればよい。
(2)また、渦巻き噴射弁では、燃料噴射圧力が高いと噴霧角度が大きくなり、燃料噴射圧力が低いと噴霧角度が小さくなるという特性を有するので、コアンダ効果を利用する場合には燃料噴射圧力を高くし、コアンダ効果を利用しない場合には、燃料噴射圧力を低くするようにすればよい。
(3)噴霧は背圧(燃焼室内の雰囲気圧力)の影響を受けることから、この背圧を制御することによってコアンダ効果の利用/非利用を切り換えることも可能である。例えば、一般に、背圧が低いほど噴霧角度が大きくなるので、コアンダ効果を利用する場合には下死点に近い状態で燃料噴射を行い、コアンダ効果を利用しない場合には上死点に近い状態で燃料噴射を行うようにすればよい。なお、吸気バルブの閉じ時期を早くして背圧を上昇させ、吸気バルブの閉じ時期を遅くして背圧を低下させるようにしてもよい。
(4)更に、燃料噴射弁として燃料と空気とを噴射可能な2流体噴射弁を用いた場合には、噴射される空気に対する燃料の質量割合によって噴霧角度を調整できるので、コアンダ効果を利用する場合には燃料の質量割合を大きくし、コアンダ効果を利用しない場合には燃料の質量割合を小さくするようにすればよい。
【0050】
上記(1)〜(4)によれば、噴射弁自体の構造を複雑化することなく、比較的容易にコアンダ効果の利用/非利用を切り換えることができる。そして、このように、運転状態に応じて、コアンダ効果の利用/非利用を切り換えて噴霧の部分的な広がり(すなわち、噴霧角度、噴霧方向)を変更することにより、噴霧が点火栓15に直撃することを回避しつつ微粒化を促進できるのであるが、その他にも噴孔5(又は噴孔51)の近傍の堆積物を処理できるという効果も有する。
【0051】
すなわち、従来は噴孔の中以外は清掃することが困難であったが、コアンダ効果の利用/非利用を切り換えることによって、噴孔出口の流れ場が変化することになるため、噴孔出口の堆積物を燃料によって除去することが可能となる。
【0052】
従って、上述したように、運転状態に応じてコアンダ効果の利用/非利用を切り換えることによって、同時に、噴孔出口の堆積物を除去できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1参考例に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図2】第1参考例に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態を数値計算により求めた結果を示す図である。
【図3】第1参考例に係る燃料噴射弁からの噴霧の断面を数値計算により求めた結果を示す図である。
【図4】第1参考例に係る燃料噴射弁を直噴火花点火式内燃機関に適用した場合を説明した図である。
【図5】第2参考例に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図6】第2参考例に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態を示す図である。
【図7】第3参考例に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図8】第3参考例に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態(噴霧発達中)を示す図である。
【図9】第3参考例に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態(噴霧発達後)を示す図である。
【図10】本発明の実施形態に係る燃料噴射弁を示す図である。
【図11】施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態(噴霧発達中)を示す図である。
【図12】施形態に係る燃料噴射弁からの噴霧の状態(噴霧発達後)を示す図である。
【図13】料噴射弁を燃焼室横方向に配置した直噴火花点火式内燃機関を示す図である。
【図14】料噴射弁を燃焼室上部に配置した、いわゆる直上型直噴火花点火式内燃機関を示す図である。
【符号の説明】
1,10,20,30…燃料噴射弁、2…弁本体、3…針弁、4…アクチュエータ、5,51…噴孔、6…シート部、7…スワールチップ、8…ガイド部材、8a…ガイド面、13…ピストン、14…燃焼室、15…点火栓
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection valve suitable for a direct injection spark ignition internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
An example of a fuel injection valve having a surface in the vicinity of the nozzle hole outlet is described in Patent Document 1. In this, an orifice plate provided so as to close the opening of the valve body is formed with a first injection hole and a second injection hole that extends further from the first injection hole to the tip side. The first nozzle hole outlet has a divergent surface over the entire circumferential direction. And thereby, the atomization of the atomized fuel is promoted, and the thickness of the orifice plate is ensured to increase its strength.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-263205
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in a direct-injection spark ignition internal combustion engine that switches between a stratified operation in which a locally rich mixture is formed in the vicinity of the spark plug and a homogeneous operation in which a homogeneous mixture is formed in the cylinder, the stratified operation and the homogeneous It is desirable to change the spray angle and spray direction so that an optimal mixture can be formed both in operation.
[0005]
For example, if the spray angle is set so that the spray reliably reaches the spark plug during the stratified operation in which fuel injection is performed in the latter half of the compression stroke in which the atmospheric pressure in the combustion chamber is high, the fuel is discharged during the intake stroke in which the atmospheric pressure in the combustion chamber is relatively low. This is because during the homogeneous operation in which injection is performed, there is a problem that the spray angle becomes too large and the spray collides with the wall surface, making it impossible to sufficiently homogenize the air-fuel mixture.
[0006]
Here, it is also conceivable to provide a surface in the vicinity of the nozzle hole outlet portion and thereby change the spray direction.
However, the conventional fuel injection valve is not provided with a surface for the purpose of changing the spray direction in the first place, and has a surface in the entire circumferential direction of the nozzle hole outlet. Cannot be controlled in the intended direction.
[0007]
An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of controlling the direction of spraying with a relatively simple configuration, particularly a fuel injection valve suitable for a direct injection spark ignition internal combustion engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention includes a plurality of injection holes are arranged in a substantially circular, in the fuel injection valve of the supplied pressurized fuel to an internal combustion engine that directly injected into the cylinder from the plurality of injection holes, the plurality of injection provided upstream of the hole, a turning force applying member for applying a swirling force to the fuel injection, the plurality of provided for any of the injection holes of the injection hole, injection hole spray developed from start of injection when the spray angle at the outlet exceeds a predetermined value, and a guide surface for attracting the Coanda effect part of the circumferential direction of the entire spray from the plurality of injection holes, the guide surface, said plurality of injection It is arrange | positioned inside the line | wire which connects each center of a hole, and changes the spraying direction to the direction which squeezes seeing the said spraying whole, It is characterized by the above-mentioned.
[0009]
【The invention's effect】
According to the fuel injection valve for an internal combustion engine according to the present invention, when a spray that gradually grows from the start of injection grows to a certain large spray angle, a part of the entire spray from the plurality of nozzle holes in the circumferential direction is the Coanda effect. Ru is attracted to the guide surface by. Here, the guide surface is disposed on the inner side of a line connecting the centers of the nozzle holes of the plurality of nozzle holes, and is provided in any one of the plurality of nozzle holes with respect to the spray direction. Change the direction of the overall view. Thereby, the fuel injection with respect to a specific direction at the time of spray development can be restrict | limited.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, reference examples and embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a fuel injection valve according to a first reference example . Fig.1 (a) is a longitudinal cross-sectional view, FIG.1 (b) is the figure (A view of Fig.1 (a)) seen from the nozzle hole side. As shown in the figure, the fuel injection valve 1 includes a cylindrical valve body 2, a needle valve 3 provided so as to be movable in the axial direction within a hollow portion of the valve body 2, and an actuator 4 for moving the needle valve. And comprising.
[0011]
A nozzle hole 5 coaxial with the hollow portion is opened at the tip of the valve body 2, and an inner wall of the valve body 2 on the upstream side of the nozzle hole 5 has a mortar-shaped seat portion 6 centered on the nozzle hole 5. Form. Further, on the upstream side of the seat portion 6, a swirl tip (a turning force applying member) 7 that gives a turning force to the fuel flow is fixed.
[0012]
The needle valve 3 is always urged downward as seen in the figure by a spring (not shown), for example, and closes the nozzle hole 5 by the tip portion of the needle valve 3 being seated on the seat portion 6. The actuator 4 moves the needle valve 3 upward as seen in the figure against the urging force of the spring, so that the tip portion thereof is separated from the seat portion 6 to open the injection hole 5.
[0013]
Further, a guide member 8 is fixed at the tip of the valve body 2 so as to form an inclined surface (guide surface) 8 a with respect to a part of the outlet of the injection hole 5. The guide surface 8a formed by the guide member 8 has an angle slightly larger than the angle formed by the outer periphery when the fuel spray is sufficiently grown with respect to the central axis of the nozzle hole 5, that is, It is formed to have a slightly larger spread than the spread of the grown spray.
[0014]
Here, before fuel injection, the needle valve 3 is seated on the seat portion 6 (the injection hole 5 is closed), and is supplied from a fuel pump (not shown) or the like via the fuel supply passage 9. The high-pressure fuel is held upstream of the seat portion 6.
[0015]
When the needle valve 3 is raised, the injection hole 5 is opened, and the high-pressure fuel starts to be injected from the injection hole 5 through the seat portion 6. At this time, a swirl force is applied to the fuel (flow) by the swirl tip 7 (swirl groove) as a flow field, so that the spray angle gradually increases with the passage of time from the start of injection at the outlet of the nozzle hole 5. The spray grows in the direction of increasing.
[0016]
When the spray grows and the spray angle increases to some extent, the spray is partially drawn in the circumferential direction by the Coanda effect and flows along the guide surface 9a. As a result, the spray direction partially changes and the spray angle increases only in the portion where the guide surface 9a (guide member 9) exists.
[0017]
2 and 3 show the results of calculation of the state of fuel injection from the fuel injection valve 1 by simulation.
FIG. 2 (a) shows a state in which the spray angle is still small during the development of the spray. The swirling flow of fuel develops with the passage of time from the start of injection, and the spray angle gradually widens with the development of this swirling flow. In addition, Fig.3 (a) has shown the state (spray cross section) which looked at the spray in the AA cross section of Fig.2 (a).
[0018]
FIG. 2B shows a state after the spray development in which the spray angle is increased (becomes a predetermined value or more). When a spray angle increases after a certain time has elapsed from the start of injection (when the spray angle becomes greater than or equal to a predetermined angle), the spray on the right side in the figure, that is, the spray on the guide member 8 side is suddenly caused by the Coanda effect (the guide surface 8a). ) And flows along the guide surface 8a. As a result, the spray angle of a part in the circumferential direction changes (becomes larger).
[0019]
FIG. 3 (b) shows a state (spray cross section) in which the spray is seen on the BB cross section of FIG. 2 (b). Compared with FIG. In a situation where the part flows along the guide surface 8a, it can be seen that not only the cross-sectional shape of the spray changes, but also the spray has a break.
[0020]
In addition, the occurrence of a break in the spray in this way is characterized particularly in a state where the atmospheric pressure (back pressure) in the combustion chamber is high. That is, in a state where the atmospheric pressure is high, the spray tends to squeeze normally. However, in the spray where the cut is generated as described above, the air flows into the spray from the cut, so the spray is squeezed. The phenomenon, that is, the phenomenon that the spray angle becomes small does not appear.
[0021]
For this reason, for example, even when applied to the case where fuel is injected in the latter half of the compression stroke where the atmospheric pressure is relatively high, such as a direct-injection spark ignition internal combustion engine, the spray is squeezed under the influence of the atmospheric pressure. Therefore, the combustible air-fuel mixture can be stably formed near the spark plug.
[0022]
According to the fuel injection valve 1 according to the present reference example , the angle between the central axis of the nozzle hole 5 and the guide surface 8a is larger than the angle between the central axis of the nozzle hole 5 and the outer peripheral side of the grown spray. Therefore, when the spray angle is increased to some extent, a part of the circumferential direction is attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect, and can be partially changed to a larger spray angle. Thereby, while being able to change the direction of spraying partially, the cut | interruption arises in spraying and the squeezing of spraying can be prevented.
[0023]
In addition, since the swirl tip 7 as a turning force imparting member is provided, the spray gradually grows with the passage of time from the injection and the spray angle increases. For this reason, as will be described later, by appropriately adjusting the time from the injection, the spray direction of the spray is partially injected using the Coanda effect only when necessary, and the Coanda effect is not used. It is also possible to do.
[0024]
Here, the effect when the fuel injection valve 1 is applied to a direct injection spark ignition internal combustion engine will be described. FIG. 4 is a system configuration diagram of a direct injection spark ignition internal combustion engine.
In this engine, an ignition plug 15 is disposed above a combustion chamber 14 formed by a cylinder head 11, a cylinder block 12, and a piston 13, and the fuel injection valve 1 has a guide hole and its injection hole 5 faces obliquely downward. It is provided on the cylinder wall (combustion chamber lateral direction) on the intake port side so that the member 8 (guide surface 8a) is arranged in the direction toward the spark plug 15.
[0025]
The control unit (C / U) 16 receives detection signals from various sensors such as an air flow meter 17, a throttle opening sensor 18, a crank angle sensor 19, and the like. Whether a homogeneous operation for forming a homogeneous air-fuel mixture is performed or a stratified operation for locally forming a rich air-fuel mixture in the vicinity of the spark plug 15 is determined, and a drive signal is output to the fuel injection valve 1. The fuel injection valve 1 and the control unit 16 constitute a fuel injection device.
[0026]
When the conventional fuel injection valve is used, if the fuel injection is performed in a state where the atmospheric pressure in the latter half of the compression stroke is high as in the stratified operation, the spray angle becomes small (spray is deflated), and the spark plug 15 There is a risk of not going. On the other hand, if the spray angle is set large so that the spray reaches the spark plug 15 even in a state where the atmospheric pressure is high in consideration of this, this time, in the homogeneous operation in which fuel injection is performed during the intake stroke, the spray angle Becomes too large and the spray collides with the wall surface.
[0027]
On the other hand, by using the fuel injection valve 1 and arranging the guide surface 8a toward the spark plug 15 as shown in FIG. 4, a part of the circumferential direction of the spray is caused by the Coanda effect. Is directed to the spark plug 15 side, and air can be prevented from flowing into the inside from the breaks generated in the spray to reduce the spray (the spray angle becomes small), so the spark plug 15 can be made without increasing the spray angle setting. An air-fuel mixture can be formed stably in the vicinity.
[0028]
Next, a fuel injection valve according to a second reference example will be described.
In FIG. 4, the fuel injection valve is arranged on the side of the combustion chamber. However, the fuel injection valve according to the second reference example is a so-called direct-up type in which the fuel injection valve is arranged in the upper part of the combustion chamber. This is particularly effective when applied to a direct injection spark ignition internal combustion engine.
[0029]
FIG. 5A is a longitudinal sectional view of the fuel injection valve 10 according to the second reference example , and FIG. 5B is a view as seen from the injection hole side (view B in FIG. 5A). The fuel injection valve 10 according to this reference example differs from the first embodiment (FIG. 1) in that a plurality of discontinuous guide surfaces 8a (guide members 8) are provided in the circumferential direction of the injection hole 5. To do. Since other configurations are the same as those of the first embodiment, description thereof is omitted.
[0030]
6A shows a state when the spray from the fuel injection valve 10 has grown (a state after the development of the spray), and FIG. 6B shows a cross section taken along the line CC in FIG. 6A. The state which looked at the spray from the fuel injection valve 10 side (spray cross section) is shown.
[0031]
In this reference example , when a plurality of guide surfaces 8a are provided, only the spray corresponding to the plurality of guide surfaces 8a is attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect (spray angle increases). Then, when the cross section of this spray is seen, since the spray is cut like the first reference example (see FIG. 6 (b)), the fuel injection valve 10 allows the fuel in a state where the atmospheric pressure is high. Even if the injection is performed, it is possible to prevent the spray from being deflated.
[0032]
As described above, according to the fuel injection valve 10 according to this reference example , by appropriately providing the plurality of guide surfaces 8a on the circumference of the injection hole 5, it is possible to widen an arbitrary portion of the spray and thereby more since many breaks occurs, it is possible to more reliably prevent the spray collapses like.
[0033]
Furthermore, a fuel injection valve according to a third reference example will be described.
FIG. 7A is a longitudinal sectional view of the fuel injection valve 20 according to the third reference example , and FIG. 7B is a view (viewed as C in FIG. 7A) viewed from the injection hole side. This fuel injection valve 20 is of a type in which fuel is injected from a so-called hole nozzle. Compared to the first and second embodiments (FIGS. 1 and 5), the number of injection holes 5 is not one, The difference is that a plurality of fine nozzle holes 51 are arranged in a circle. Since other configurations are the same as those of the first and second reference examples , description thereof is omitted.
[0034]
In the fuel injection valve 20, the guide surface 8a is not provided in each of the injection holes 51, but any one of the plurality of fine injection holes 51 is targeted, and spraying from the target injection hole 51a is performed. On the other hand, the Coanda effect is used. And as shown in FIG.7 (b), the guide surface 8a forms a surface with respect to the target nozzle hole 51a in the position outside the line (circle) passing through the center of each nozzle hole 51. Is provided.
[0035]
That is, in this fuel injection valve 20, the spray angle of a part of the entire spray changes depending on whether or not the spray from the target nozzle hole 51a among the plurality of nozzle holes 51 is attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect. It is characterized by doing. Note that the target nozzle hole 51a is not limited to one, and may be a plurality. Further, the guide surface 8a has an angle slightly larger than the spray angle when the spray injected from the target injection hole 51a is sufficiently grown, like the fuel injection valve 1 according to the first embodiment. Is formed.
[0036]
8 and 9 show the state of spray from the fuel injection valve 20.
FIG. 8 shows a state during spray development where the spray angle is still small. In this case, the Coanda effect does not yet appear, and the spray is not attracted to the guide surface 8a (not along the guide surface 8a). Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 20 side in the DD section, the spray from the target nozzle hole 51a is the same as that from the other nozzle holes 51 (see FIG. 8B).
[0037]
FIG. 9 shows a state after spray development in which the spray angle is increased. In this case, the spray from the nozzle hole 51a is attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect (becomes along the guide surface 8a). Accordingly, when the spray is viewed from the fuel injection valve 20 side in the EE cross section, the spray direction from the nozzle hole 51a is changed, and when viewed as the entire spray, a partial spray angle in the circumferential direction is increased. (See FIG. 9B).
[0038]
According to the fuel injection valve 20 according to this reference example , in the fuel injection valve having a plurality of injection holes, a line connecting the center of each injection hole 51 to any one of the plurality of fine injection holes 51 By disposing the guide surface 8a on the outer side, the spray direction from the target nozzle hole 51a can be changed to the direction in which the spray spreads using the Coanda effect. Therefore, if the target nozzle hole 51a is arranged on the spark plug side, the spray can be directed to the spark plug without changing the setting of the spray angle.
[0039]
Next, a description will be given of a fuel injection valve according to implementation embodiments of the present invention.
10 (a) is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve 30 according to the implementation embodiments of the present invention, in FIG. 10 (b) drawing as seen from the nozzle hole side (D plan view in FIG. 10 (a)) is there. This fuel injection valve 30 is also of the type in which fuel is injected from a plurality of hole nozzles, as in the third reference example (FIG. 7), but it is not possible to spread a part of the spray using the Coanda effect. The difference is that the spread of a part of the spray is reduced.
[0040]
In the fuel injection valve 30, a guide surface 8a is formed inside a circle passing through the center of each injection hole 51 with respect to the target injection hole 51a with respect to the fuel injection valve 20 according to the third reference example. Is different. It should be noted that there may be a plurality of target nozzle holes 51a, and the guide surface 8a forms a surface that is slightly larger than the spray angle when the spray sprayed from the target nozzle holes 51a has grown sufficiently. This is the same as in the case of the fuel injection valve 20 of the third reference example .
[0041]
11 and 12 show the state of spray from the fuel injection valve 30. FIG.
FIG. 11 shows a state in which the spray angle is still small during the development of the spray. In this case, the Coanda effect does not yet appear, and the spray is not attracted to the guide surface 8a. Therefore, when the spray is viewed from the fuel injection valve 30 side in the FF cross section, the spray from the target nozzle hole 51a is the same as that from the other nozzle holes 51 (see FIG. 11B).
[0042]
FIG. 12 shows a state after spray development in which the spray angle is increased. In this case, the spray from the target nozzle hole 51a is attracted to the guide surface 8a by the Coanda effect. Therefore, when the spray is viewed from the GG cross section from the fuel injection valve 30 side, the spray direction from the nozzle hole 51a is changed, and when viewed as the entire spray, the spray angle of a part of the circumferential direction becomes small. (See FIG. 12B).
[0043]
According to the fuel injection valve 30 according to this embodiment, in the fuel injection valve having a plurality of injection holes, the line connecting the center of each injection hole 51 to any one of the plurality of fine injection holes 51 by arranging the guide surface 8a on the inner side, it is possible to change the spray direction from the nozzle hole 51a of interest by utilizing the Coanda effect to spray deflated direction. This makes it possible to limit fuel injection in a specific direction.
[0044]
So far, it has been described that the spray angle (spray direction) is partially changed using the Coanda effect by providing the guide surface 8a at the outlet of the nozzle hole (5, 51). When (1, 10, 20, 30) is applied to a direct-injection spark ignition internal combustion engine, use / non-use of this Coanda effect, that is, a part of the circumferential direction of the spray is guided by the Coanda effect 8a. It is also effective to switch between the case of being along the line and the case of not being along the line depending on the operation state.
[0045]
For example, in a direct-injection spark-ignition internal combustion engine in which the fuel injection valve is disposed in the combustion chamber lateral direction, the fuel injection valve 1 according to the first reference example (with the guide surface 8a facing the spark plug 15) ( 1) is provided. During the stratification operation, as shown in FIG. 13A, by causing a part of the spray to follow the guide surface 8a by the Coanda effect, the spray is guided to the spark plug 15 side, and the spark plug 15 A compact mixture is formed in the vicinity.
[0046]
On the other hand, at the time of homogeneous operation, as shown in FIG. 13B, the spray hits the spark plug 15 directly by preventing a part of the spray from being along the guide surface 8a (not using the Coanda effect). In this way, a homogeneous air-fuel mixture is formed throughout the combustion chamber 14.
The same applies to the case where the fuel injection valve 20 according to the third reference example is used.
[0047]
Further, in the direct-type direct injection spark ignition internal combustion engine, the fuel injection valve 10 (FIG. 5) according to the second reference example is provided. In the stratified operation, as shown in FIG. 14A, a part of the spray is not allowed to follow the guide surface 8a (the Coanda effect is not used), so that the spray angle (θ1) is relatively small. The stratified mixture is formed in the vicinity of the spark plug 15 while promoting atomization using the piston bowl 13a on the upper surface of the piston 13 while avoiding the spray directly hitting the spark plug 15.
[0048]
On the other hand, at the time of homogeneous operation, as shown in FIG. 14B, a spray angle (θ2) is increased and atomization is further promoted by causing a part of the spray to follow the guide surface 8a by the Coanda effect. To form a homogeneous mixture in the combustion chamber 14. Incidentally, sprayed by the third but Ru similarly Der case of using the fuel injection valve 20 according to the reference example, in the case of using the fuel injection valve 30 according to the above you facilities embodiment, utilizing the Coanda effect Will reduce the angle. [0049]
The use / non-use of the Coanda effect, that is, switching between the case where a part of the circumferential direction of the spray is along the guide surface 8a and the case where it is not along, can be performed, for example, as follows. is there.
(1) As described above, a so-called spiral injection valve that generates a swirling flow in fuel grows with the passage of time from injection and gradually increases the spray angle. For this reason, use / non-use of the Coanda effect can be switched by appropriately adjusting the time from injection. For example, when the Coanda effect is not used, fuel injection is repeated by repeating injection (ie, repeating a short injection period) before the Coanda effect occurs and the injection is stopped before the Coanda effect occurs. When using the Coanda effect, a long injection period during which the spray grows may be used.
(2) Further, since the swirl injection valve has a characteristic that the spray angle becomes large when the fuel injection pressure is high and the spray angle becomes small when the fuel injection pressure is low, the fuel injection pressure is used when the Coanda effect is used. When the coanda effect is not used, the fuel injection pressure may be lowered.
(3) Since the spray is affected by the back pressure (atmospheric pressure in the combustion chamber), the use / non-use of the Coanda effect can be switched by controlling the back pressure. For example, in general, the lower the back pressure, the larger the spray angle, so when using the Coanda effect, fuel injection is performed near the bottom dead center, and when not using the Coanda effect, the state is close to top dead center In this case, the fuel injection may be performed. The back pressure may be increased by increasing the closing time of the intake valve and decreasing the back pressure by delaying the closing time of the intake valve.
(4) Further, when a two-fluid injection valve capable of injecting fuel and air is used as the fuel injection valve, the spray angle can be adjusted by the mass ratio of the fuel to the injected air, so the Coanda effect is used. In such a case, the fuel mass ratio may be increased, and when the Coanda effect is not used, the fuel mass ratio may be decreased.
[0050]
According to the above (1) to (4), use / non-use of the Coanda effect can be switched relatively easily without complicating the structure of the injection valve itself. In this way, the spray directly hits the spark plug 15 by switching the use / non-use of the Coanda effect and changing the partial spread of the spray (that is, spray angle, spray direction) according to the operating state. Although atomization can be promoted while avoiding this, there is also an effect that deposits near the nozzle hole 5 (or nozzle hole 51) can be treated.
[0051]
That is, conventionally, it was difficult to clean except the inside of the nozzle hole, but the flow field at the nozzle hole outlet changes by switching the use / non-use of the Coanda effect. Deposits can be removed by fuel.
[0052]
Therefore, as described above, the deposit at the nozzle hole outlet can be removed simultaneously by switching the use / non-use of the Coanda effect according to the operating state.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a fuel injection valve according to a first reference example .
FIG. 2 is a diagram showing the results of numerical calculation of the state of spray from a fuel injection valve according to a first reference example .
FIG. 3 is a view showing a result of a numerical calculation of a cross section of spray from a fuel injection valve according to a first reference example .
FIG. 4 is a diagram illustrating a case where the fuel injection valve according to the first reference example is applied to a direct injection spark ignition internal combustion engine.
FIG. 5 is a view showing a fuel injection valve according to a second reference example .
FIG. 6 is a view showing a state of spray from a fuel injection valve according to a second reference example .
FIG. 7 is a view showing a fuel injection valve according to a third reference example .
FIG. 8 is a view showing a state of spray from a fuel injection valve according to a third reference example (during spray development).
FIG. 9 is a diagram showing a state of spray from a fuel injection valve according to a third reference example (after spray development).
10 is a diagram showing a fuel injection valve according to implementation embodiments of the present invention.
11 is a diagram showing the spray from the fuel injection valve according to implementation embodiments state (during spray development).
12 is a diagram showing a state (after spraying development) of the spray from the fuel injection valve according to implementation embodiments.
13 is a diagram showing a fuel injection valve disposed in the combustion chamber laterally straight eruption flowers ignition type internal combustion engine.
[14] The fuel injection valve disposed in the combustion chamber top, illustrates a so-called directly above type linear eruption flowers ignition type internal combustion engine.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,10,20,30 ... Fuel injection valve, 2 ... Valve body, 3 ... Needle valve, 4 ... Actuator, 5,51 ... Injection hole, 6 ... Seat part, 7 ... Swirl tip, 8 ... Guide member, 8a ... Guide surface, 13 ... piston, 14 ... combustion chamber, 15 ... spark plug

Claims (6)

略円状に配列された複数の噴孔を有し、供給された加圧燃料を筒内に直接噴射する内燃機関の燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔の上流側に設けられ、噴射する燃料に旋回力を付与する旋回力付与部材と、
前記複数の噴孔のいずれかの噴孔に対して設けられ、噴射開始から噴霧が発達して噴孔出口における噴霧角度が所定値以上となったときに、前記複数の噴孔からの噴霧全体の周方向の一部をコアンダ効果により引き寄せるガイド面と、を備え
前記ガイド面は、前記複数の噴孔の各噴孔の中心を結ぶ線よりも内側に配置され、噴霧方向を前記噴霧全体で見てしぼむ方向に変化させることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。
In a fuel injection valve of an internal combustion engine that has a plurality of injection holes arranged in a substantially circular shape and directly injects supplied pressurized fuel into a cylinder ,
A turning force applying member provided on the upstream side of the plurality of nozzle holes, for applying a turning force to the fuel to be injected;
When the provided for a plurality of any of the injection holes of the injection hole, the spray angle in DI hole outlet spray is developed from start of injection becomes equal to or greater than a predetermined value, the entire spray from the plurality of injection holes And a guide surface that draws a part of the circumferential direction by the Coanda effect ,
The fuel injection of the internal combustion engine, wherein the guide surface is disposed inside a line connecting the centers of the nozzle holes of the plurality of nozzle holes, and changes the spray direction to a direction of squeezing as viewed in the entire spray. valve.
機関の運転条件に応じて、前記噴霧全体の周方向の一部をコアンダ効果によって前記ガイド面に沿わせる場合と、前記噴霧全体の周方向の一部を前記ガイド面に沿わせない場合と、を切り換えることを特徴とする請求項記載の内燃機関の燃料噴射弁。Depending on the operating conditions of the engine, when the circumferential direction part of the entire spray is along the guide surface by the Coanda effect, and when the circumferential direction part of the entire spray is not along the guide surface, 2. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 1, wherein: 前記噴霧全体の周方向の一部を前記ガイド面に沿わせない場合に、前記ガイド面に沿わせる場合に対し、短い噴射期間を繰り返すようにして燃料噴射を行うことを特徴とする請求項記載の内燃機関の燃料噴射弁。 3. The fuel injection is performed by repeating a short injection period in a case where a part of the entire spray in the circumferential direction is not along the guide surface and is along the guide surface. The fuel injection valve of the internal combustion engine described. 前記噴霧全体の周方向の一部を前記ガイド面に沿わせない場合に、前記ガイド面に沿わせる場合に対し、噴射圧力を低下させて燃料噴射を行うことを特徴とする請求項又は請求項記載の内燃機関の燃料噴射弁。If not along a part of the circumferential direction of the entire spray to said guide surface, with respect to the case be along the guide surface, according to claim 2 or claims, characterized in that by lowering the injection pressure the fuel is injected Item 6. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to Item 3 . 前記噴霧全体の周方向の一部を前記ガイド面に沿わせない場合に、前記ガイド面に沿わせる場合に対し、燃焼室内圧力が高い条件で燃料噴射を行うことを特徴とする請求項のいずれか1つに記載の内燃機関の燃料噴射弁。If not along a part of the circumferential direction of the entire spray to said guide surface, with respect to the case be along the guide surface, claims 2 to, characterized in that the fuel is injected at a high condition the combustion chamber pressure 5. A fuel injection valve for an internal combustion engine according to any one of 4 above. 前記噴霧全体の周方向の一部を前記ガイド面に沿わせない場合に上死点に近い状態で燃料噴射を行い、前記ガイド面に沿わせる場合に下死点に近い状態で燃料噴射を行うことを特徴とする請求項記載の内燃機関の燃料噴射弁。When a portion of the entire spray is not along the guide surface, fuel is injected near the top dead center, and when it is along the guide surface, fuel is injected near the bottom dead center. The fuel injection valve for an internal combustion engine according to claim 5 .
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