JP4120587B2 - In-cylinder internal combustion engine - Google Patents

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Description

この発明は筒内噴射式内燃機関に係り、特に、筒内にガソリン燃料を直接噴射する燃料噴射弁と点火プラグを備える筒内噴射式内燃機関に関する。   The present invention relates to a direct injection internal combustion engine, and more particularly, to a direct injection internal combustion engine including a fuel injection valve and a spark plug for directly injecting gasoline fuel into a cylinder.

従来、例えば特開２０００−３３７１４９号公報に開示されているように、筒内にガソリン燃料を直接噴射するための燃料噴射弁と点火プラグを備えた筒内噴射式内燃機関が知られている。この内燃機関では、成層運転時に、燃料の一部が直接点火プラグに届くように燃料噴射を行っている。   2. Description of the Related Art Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-337149, a cylinder injection type internal combustion engine including a fuel injection valve and a spark plug for directly injecting gasoline fuel into a cylinder is known. In this internal combustion engine, fuel injection is performed so that part of the fuel directly reaches the spark plug during stratified operation.

特開２０００−３３７１４９号公報JP 2000-337149 A 特開２００２−３０３２２７号公報JP 2002-303227 A 特開２００３−２０６８３０号公報JP 2003-206830 A

上記の如く、従来の筒内噴射式内燃機関では、燃料の一部が直接点火プラグに届くように噴射されている。このため、十分に霧化されていない燃料が点火プラグに到達してしまい、安定した着火が困難となる。安定した着火が実行されないと、失火、内燃機関のトルク変動の増大、エミッションの悪化などの不都合が生ずることとなる。   As described above, in the conventional direct injection internal combustion engine, a part of the fuel is injected so as to reach the spark plug directly. For this reason, fuel that is not sufficiently atomized reaches the ignition plug, and stable ignition becomes difficult. If stable ignition is not executed, problems such as misfire, an increase in torque fluctuation of the internal combustion engine, and deterioration of emissions will occur.

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、点火プラグ周辺に着火性に優れた混合気層を形成し、安定した燃焼を実現することのできる筒内噴射式内燃機関を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and forms an air-fuel mixture layer having excellent ignitability around the spark plug, and can realize stable combustion. The purpose is to provide.

第１の発明は、上記の目的を達成するため、複数の噴孔を備え、燃焼室内に直接燃料を噴射するように配置された燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の前記複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧境界外側の巻き上がり領域に点火するように配置された点火プラグとを備え、
前記複数の噴孔は、前記点火プラグの方向に燃料を噴射するための、径方向に並んで形成された２以上の噴孔を含み、
前記２以上の噴孔は、前記点火プラグに向かう燃料の速度成分が、内側の噴孔より外側の噴孔の方が低下するように構成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first invention includes a fuel injection valve provided with a plurality of injection holes and arranged to inject fuel directly into a combustion chamber;
An ignition plug arranged to ignite a roll-up region outside the spray boundary of fuel injected from the plurality of injection holes of the fuel injection valve;
The plurality of nozzle holes include two or more nozzle holes formed side by side in a radial direction for injecting fuel in the direction of the spark plug,
The two or more nozzle holes are configured such that the velocity component of the fuel toward the spark plug is lower in the outer nozzle hole than in the inner nozzle hole.

また、第２の発明は、第１の発明において、
前記２以上の噴孔は、前記点火プラグに向けて同一の軸線方向に燃料が噴射され、噴孔から噴射される燃料の初速が外側ほど小さくなるように構成されていることを特徴とする。 The second invention is the first invention, wherein
The two or more nozzle holes are configured such that fuel is injected in the same axial direction toward the spark plug, and the initial velocity of the fuel injected from the nozzle holes is reduced toward the outside.

また、第３の発明は、第１の発明において、
前記２以上の噴孔は、当該２以上の噴孔を前記径方向から見て、前記点火プラグに向かう方向に対して、外側の噴孔ほど噴射角度が大きく傾斜していることを特徴とする。 The third invention is the first invention, wherein
The two or more injection holes watches the two or more injection holes from the radial direction, with respect to a direction toward the spark plug, characterized in that as the jet angle outside of the injection hole is inclined largely .

この発明は以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
第１の発明によれば、燃料噴射弁が有する２以上の噴孔から点火プラグに向けて噴射される燃料の速度成分を外側の噴孔ほど低下させることで、安定した巻き上がりを形成でき、かつ、その巻き上がり領域を大きくすることができる。このため、本発明によれば、点火プラグ周辺に着火性に優れた混合気層を形成し、安定した燃焼を実現することができる。 Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the invention, by reducing the speed component of the fuel injected from the two or more nozzle holes of the fuel injection valve toward the spark plug toward the outer nozzle hole, a stable winding can be formed, And the roll-up area | region can be enlarged. For this reason, according to the present invention, an air-fuel mixture layer having excellent ignitability can be formed around the spark plug, and stable combustion can be realized.

第２の発明によれば、噴射される燃料の初速を変えることで、点火プラグに向かう燃料の速度成分を外側の噴孔ほど低下させることができる。このため、本発明によれば、安定した巻き上がりを形成でき、かつ、その巻き上がり領域を大きくすることができる。   According to the second invention, by changing the initial speed of the injected fuel, the speed component of the fuel directed to the spark plug can be reduced toward the outer injection hole. For this reason, according to this invention, the stable winding can be formed and the winding area | region can be enlarged.

第３の発明によれば、上記２以上の噴孔を径方向から見た場合の噴射燃料の進行方向を変えることで、点火プラグに向かう燃料の速度成分を外側の噴孔ほど低下させることができる。このため、本発明によれば、安定した巻き上がりを形成でき、かつ、その巻き上がり領域を大きくすることができる。 According to the third invention, by changing the traveling direction of the injection I燃 fee when viewed the two or more injection holes from the radial direction, reducing the velocity component of the fuel toward the spark plug as the outer nozzle hole be able to. For this reason, according to this invention, the stable winding can be formed and the winding area | region can be enlarged.

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。尚、各図において共通する要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の燃料噴射弁を搭載した内燃機関１０を示す図である。
内燃機関１０は、シリンダヘッド１２を備えている。シリンダヘッド１２には、吸気ポート１４と排気ポート１６が連通している。吸気ポート１４および排気ポート１６には、それぞれ吸気弁１８および排気弁２０が配置されている。また、内燃機関１０の筒内には、その内部を往復移動するピストン２２が設けられている。内燃機関１０の筒内には、シリンダヘッド１２とピストン２２の頂部との間に燃焼室２４が形成されている。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing an internal combustion engine 10 equipped with a fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention.
The internal combustion engine 10 includes a cylinder head 12. An intake port 14 and an exhaust port 16 communicate with the cylinder head 12. An intake valve 18 and an exhaust valve 20 are disposed in the intake port 14 and the exhaust port 16, respectively. A piston 22 that reciprocates inside the cylinder of the internal combustion engine 10 is provided. A combustion chamber 24 is formed in the cylinder of the internal combustion engine 10 between the cylinder head 12 and the top of the piston 22.

シリンダヘッド１２には、筒内（燃焼室内２４）に直接燃料を噴射するための燃料噴射弁２６が組み込まれている。燃料噴射弁２６は、燃焼室２４の中央に設けられている。燃焼室２４内に突出した燃料噴射弁２６の噴射部には、燃料を噴射するための噴孔が複数個設けられている。また、シリンダヘッド１２には、点火プラグ２８が燃料噴射弁２６の近傍に組み込まれている。本実施形態の燃料噴射弁２６は、燃料噴射部の形状に特徴を有している。以下、図２および図３を参照して、本実施形態の燃料噴射弁２６の噴孔形状およびその周辺の形状について詳述する。   The cylinder head 12 incorporates a fuel injection valve 26 for directly injecting fuel into the cylinder (combustion chamber 24). The fuel injection valve 26 is provided in the center of the combustion chamber 24. The injection portion of the fuel injection valve 26 protruding into the combustion chamber 24 is provided with a plurality of injection holes for injecting fuel. A spark plug 28 is incorporated in the vicinity of the fuel injection valve 26 in the cylinder head 12. The fuel injection valve 26 of this embodiment is characterized by the shape of the fuel injection portion. Hereinafter, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the shape of the injection hole of the fuel injection valve 26 of this embodiment and the shape of its periphery are explained in detail.

図２は、図１に示す燃料噴射弁２６の噴射部の構造を説明するための図であり、図２（Ａ）は、噴射部を噴射出口側から見た図を示し、図２（Ｂ）は、燃料噴射弁２６の噴射部の断面図を示している。
図２に示すように、燃料噴射弁２６は、ニードル弁３０を備えている。また、燃料噴射弁２６には、燃焼室２４に突出した先端部にプレート３２が設けられている。プレート３２には、燃焼室２４内に燃料を噴射する際の指向性を決定する複数の噴孔３４が形成されている。これらの噴孔３４は、円筒状に形成された孔であり、プレート３２の軸線を中心とする同心円上となる位置に設けられている。また、それぞれの噴孔３４の中心線は、噴霧角がプレート３２の軸線に対して傾斜して構成されている。このような形状を有する噴孔３４によれば、燃料を分散して、かつ、噴霧角が広角となるように噴射することができる。尚、燃料噴射弁２６では、ニードル弁３０によりプレート３２の上流側の流路が開放または遮断されることで、燃料噴射の実行または停止が制御されている。 2 is a view for explaining the structure of the injection portion of the fuel injection valve 26 shown in FIG. 1, and FIG. 2 (A) shows a view of the injection portion viewed from the injection outlet side, and FIG. ) Shows a cross-sectional view of the injection portion of the fuel injection valve 26.
As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 26 includes a needle valve 30. In addition, the fuel injection valve 26 is provided with a plate 32 at a tip portion protruding into the combustion chamber 24. The plate 32 is formed with a plurality of injection holes 34 that determine directivity when fuel is injected into the combustion chamber 24. These nozzle holes 34 are holes formed in a cylindrical shape, and are provided at positions on concentric circles centering on the axis of the plate 32. Further, the center line of each nozzle hole 34 is configured such that the spray angle is inclined with respect to the axis of the plate 32. According to the injection hole 34 having such a shape, the fuel can be dispersed and injected so that the spray angle becomes a wide angle. In the fuel injection valve 26, execution or stop of fuel injection is controlled by opening or blocking the flow path upstream of the plate 32 by the needle valve 30.

図３は、燃料噴射弁２６のプレート３２周辺を拡大した断面図である。
図３に示すように、噴孔３４の内周面には、プレート３２の外側の噴孔ほど段階的に大きなテーパが施されている。この噴孔３４のテーパは、噴射出口側に向かって広がるように形成されている。より具体的には、図３に示す噴孔３４a、３４b、３４cは、その中心線がともに同一方向となるように形成されており、噴孔３４b、３４cには、テーパが施されている。噴孔３４cには、噴孔３４bよりも大きなテーパが施されている。このような構成によれば、外側の噴孔から噴射される燃料の初速を内側の噴孔から噴射される燃料の初速より段階的に小さくすることができる。 FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view around the plate 32 of the fuel injection valve 26.
As shown in FIG. 3, the inner peripheral surface of the nozzle hole 34 is tapered in a stepwise manner toward the outer nozzle hole of the plate 32. The taper of the injection hole 34 is formed so as to expand toward the injection outlet side. More specifically, the nozzle holes 34a, 34b, 34c shown in FIG. 3 are formed so that their center lines are in the same direction, and the nozzle holes 34b, 34c are tapered. The nozzle hole 34c is tapered more than the nozzle hole 34b. According to such a configuration, the initial speed of the fuel injected from the outer nozzle hole can be reduced stepwise from the initial speed of the fuel injected from the inner nozzle hole.

次に、図４を参照して、本実施形態の筒内噴射式内燃機関１０で用いられる燃焼方式について説明する。
図４は、本実施形態の燃料噴射弁２６が燃料を噴射した際に形成される噴霧を示す図である。
筒内噴射式内燃機関では、例えば低負荷時などにおいて、燃料消費量を抑えるべく、空燃比を下げた状態で安定した運転を実現するために成層運転が行われる。この成層運転は、点火時に、点火プラグ２８周辺に着火性に優れた混合気層が形成されるように燃料を噴射する運転である。図４に示すように、本実施形態の燃料噴射弁２６では、上記成層運転を行う際に、複数の噴孔から細かく分散された燃料を、燃料噴射弁２６の軸線方向に対して広角となる噴霧角で噴射している。ここでは、この噴射角の境界、すなわち、最外周の噴孔（例えば、図３中の噴孔３４c）の中心線の延長線上を「噴霧境界」と称する。それぞれの噴孔から所定の初速で噴射された燃料は、噴孔の中心線方向に直進性を有して進むが、噴霧境界の外側にあるほぼ流速ゼロの空気との間に相対速度が生ずる。その結果、噴霧境界周辺には、渦が形成される。そして、噴射された燃料は、その渦によって、巻き上げられながら空気と混ざることで、噴霧境界周辺に混合気層を形成する。上述した点火プラグ２８は、その巻き上げられた混合気層に点火できる位置に設けられている。つまり、本実施形態の筒内噴射式内燃機関１０は、燃料噴射弁２６が有する複数の噴孔から燃料が噴射された後に形成される混合気の巻き上がり部分に点火することにより、燃焼を行うことができる。 Next, with reference to FIG. 4, the combustion system used with the cylinder injection type internal combustion engine 10 of this embodiment is demonstrated.
FIG. 4 is a view showing the spray formed when the fuel injection valve 26 of the present embodiment injects fuel.
In a direct injection internal combustion engine, for example, at a low load, a stratified operation is performed in order to realize a stable operation in a state where the air-fuel ratio is lowered in order to suppress fuel consumption. This stratified operation is an operation in which fuel is injected so that an air-fuel mixture layer having excellent ignitability is formed around the spark plug 28 during ignition. As shown in FIG. 4, in the fuel injection valve 26 of the present embodiment, when the stratified operation is performed, the fuel finely dispersed from the plurality of injection holes has a wide angle with respect to the axial direction of the fuel injection valve 26. Spraying at spray angle. Here, the boundary of the injection angle, that is, the extension line of the center line of the outermost peripheral nozzle hole (for example, the nozzle hole 34c in FIG. 3) is referred to as a “spray boundary”. The fuel injected from each nozzle hole at a predetermined initial speed advances straight in the direction of the center line of the nozzle hole, but a relative velocity is generated between the nozzle and the air at almost zero flow velocity outside the spray boundary. . As a result, vortices are formed around the spray boundary. The injected fuel is mixed with air while being rolled up by the vortex, thereby forming an air-fuel mixture layer around the spray boundary. The spark plug 28 described above is provided at a position where the wound air-fuel mixture layer can be ignited. That is, the in-cylinder injection internal combustion engine 10 according to the present embodiment performs combustion by igniting the rising portion of the air-fuel mixture formed after fuel is injected from the plurality of injection holes of the fuel injection valve 26. be able to.

図５は、複数の噴孔から燃料が噴射された際に渦が形成される原理を概念的に示した図である。
ここでは、本実施形態の燃料噴射弁２６との対比のため、複数の噴孔は同様に構成されており、同じ初速で燃料を噴射するものとする。その結果、最も外側の噴霧と周囲の空気との間には、大きな速度差が生じることにより、噴霧境界上には、複数の小さな渦が形成される。つまり、複数の噴孔から同じ初速の燃料が噴射された場合には、渦は、最外周の噴孔から噴射された燃料と周囲の空気の間にのみ生じ、内周側の噴孔から噴射された燃料は、渦の形成に寄与しない。また、このような構成により形成された小さな渦では、噴射された燃料を大きく巻き上がらせることができない。このため、燃料噴射量にばらつきがあると、点火プラグ２８の周辺に着火性に優れた混合気層を安定して形成することが困難となり、安定した燃焼を実現することができない。安定した燃焼を実現するには、噴霧境界の外側に大きなスケールの渦を生じさせ、巻き上がり領域を大きくするのが望ましい。本実施形態の燃料噴射弁２６は、この要求を満たすべく、上述した噴孔形状を有している。 FIG. 5 is a diagram conceptually showing the principle that vortices are formed when fuel is injected from a plurality of nozzle holes.
Here, for comparison with the fuel injection valve 26 of the present embodiment, the plurality of injection holes are configured in the same manner, and the fuel is injected at the same initial speed. As a result, there is a large velocity difference between the outermost spray and the surrounding air, thereby forming a plurality of small vortices on the spray boundary. In other words, when the same initial velocity fuel is injected from a plurality of nozzle holes, the vortex is generated only between the fuel injected from the outermost nozzle hole and the surrounding air, and injected from the inner nozzle hole. The spent fuel does not contribute to the formation of vortices. In addition, with the small vortex formed by such a configuration, the injected fuel cannot be rolled up greatly. For this reason, if the fuel injection amount varies, it becomes difficult to stably form an air-fuel mixture layer having excellent ignitability around the spark plug 28, and stable combustion cannot be realized. In order to achieve stable combustion, it is desirable to create a large scale vortex outside the spray boundary and increase the roll-up area. The fuel injection valve 26 of the present embodiment has the above-described nozzle hole shape to satisfy this requirement.

図６は、本実施形態１の燃料噴射弁２６により噴射される燃料の巻き上がりが大きくなる原理を概念的に示した図である。
既述した通り、本実施形態の燃料噴射弁２６は、プレート３２の外側の噴孔ほど段階的に大きなテーパが施されている。このため、本実施形態の燃料噴射弁２６によれば、外側の噴孔から噴射される燃料の初速を内側の噴孔から噴射される燃料の初速より段階的に小さくすることができる。つまり、複数の噴孔から噴射された燃料と周囲空気との速度差を、段階的に変化させることができる。このため、最外周の噴孔のみでなくその内周側の噴孔から噴射される燃料をも渦の形成に寄与させることができ、大きなスケールの渦を形成することが可能となる。すなわち、燃料の巻き上がり領域を大きくすることが可能となる。そして、巻き上げられながら十分に霧化された混合気層に点火することにより、安定した着火が可能となる。このため、本実施形態の筒内噴射式内燃機関１０によれば、サイクル間の燃焼変動の低減、主にHCなどの未燃成分の低減による排気ガスの清浄化、および燃費の向上を実現することができる。 FIG. 6 is a diagram conceptually showing the principle that the amount of fuel injected by the fuel injection valve 26 of the first embodiment is increased.
As described above, the fuel injection valve 26 of the present embodiment is tapered in a stepwise manner toward the outer nozzle holes of the plate 32. For this reason, according to the fuel injection valve 26 of the present embodiment, the initial speed of the fuel injected from the outer nozzle hole can be reduced stepwise from the initial speed of the fuel injected from the inner nozzle hole. That is, the speed difference between the fuel injected from the plurality of nozzle holes and the ambient air can be changed stepwise. For this reason, not only the outermost nozzle hole but also the fuel injected from the inner nozzle hole can contribute to the formation of the vortex, and a large scale vortex can be formed. That is, it becomes possible to enlarge the fuel winding region. Then, stable ignition can be performed by igniting the sufficiently atomized air-fuel mixture layer while being rolled up. For this reason, according to the direct injection internal combustion engine 10 of the present embodiment, it is possible to reduce combustion fluctuations between cycles, clean exhaust gas mainly by reducing unburned components such as HC, and improve fuel efficiency. be able to.

ところで、上述した実施の形態１においては、プレート３２に形成される噴孔３４を、外周側の噴孔ほど大きなテーパを設けることとしたが、燃料噴射弁２６から噴射される燃料の巻き上がりを大きくするための噴孔およびその周辺部の形状は、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、以下の図７乃至図１２に示す形状であってもよい。尚、燃料の巻き上がりを大きくするために設けるこれらの形状は、少なくとも点火プラグ２８に向かう巻き上がりを生じさせる噴孔に施しておけばよい。   By the way, in the first embodiment described above, the nozzle hole 34 formed in the plate 32 is provided with a taper that is larger toward the outer peripheral nozzle hole. However, the fuel injected from the fuel injection valve 26 is wound up. The shape of the nozzle hole for enlarging it and the periphery thereof are not limited to this. That is, for example, the shapes shown in FIGS. These shapes provided to increase the fuel winding may be provided at least in the nozzle hole that causes the fuel plug 28 to roll up.

図７は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第１の変形例を示す図である。
図７に示す噴孔３６a、３６b、３６cは、その中心線がともに同一方向となるように形成されている。更に、噴孔３６bおよび３６cには、その内周面に流路面積を制限するための絞りが設けられている。この絞りは、外側の噴孔ほど大きく噴孔の流路面積を小さくするように形成されている。このため、外側の噴孔ほど段階的に燃料の初速を低下させることができる。 FIG. 7 is a view showing a first modification of the nozzle hole shape provided in the plate 32.
The nozzle holes 36a, 36b, and 36c shown in FIG. 7 are formed so that their center lines are in the same direction. Further, the nozzle holes 36b and 36c are provided with a restriction for limiting the flow area on the inner peripheral surface thereof. The aperture is formed so that the outer nozzle hole is larger and the flow passage area of the nozzle hole is smaller. For this reason, the initial velocity of the fuel can be decreased stepwise as the outer nozzle hole is formed.

図８は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第２の変形例を示す図である。
図８に示す例では、プレート３２の上流側に設けられた燃料噴射弁２６の弁座３８の形状に特徴を有している。すなわち、弁座３８がプレート３２の上方を覆うように設けられており、プレート３２の上面と弁座３８との隙間が外側の噴孔ほど徐々に小さくなるように形成されている。このような構成によれば、外側の噴孔から噴射される燃料ほど弁座３８によって大きく絞られた後に噴射されることとなる。このため、各々の噴孔から噴射される燃料の燃圧は、外側の噴孔ほど段階的に小さくなる。つまり、外側の噴孔ほど段階的に噴射される燃料の初速を低下させることができる。 FIG. 8 is a view showing a second modification of the nozzle hole shape provided in the plate 32.
The example shown in FIG. 8 is characterized by the shape of the valve seat 38 of the fuel injection valve 26 provided on the upstream side of the plate 32. That is, the valve seat 38 is provided so as to cover the upper side of the plate 32, and the gap between the upper surface of the plate 32 and the valve seat 38 is formed so that the outer nozzle hole gradually becomes smaller. According to such a configuration, the fuel injected from the outer nozzle hole is injected after being largely throttled by the valve seat 38. For this reason, the fuel pressure of the fuel injected from each nozzle hole becomes smaller in steps toward the outer nozzle hole. That is, the initial speed of the fuel injected stepwise can be reduced as the outer nozzle holes are moved.

図９は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第３の変形例を示す図である。
図９に示す例は、プレート３２の弁座４０が上記図８に示す例と同様に、プレート３２の上方を覆うように設けられており、弁座４０によりプレート３２の上方の流路を外側の噴孔ほど絞るように構成されたものである。このような構成によれば、上記図８に示す例と同様の理由で、各々の噴孔から噴射される燃料の燃圧を、外側の噴孔ほど段階的に小さくすることができる。つまり、外側の噴孔ほど段階的に噴射される燃料の初速を低下させることができる。 FIG. 9 is a view showing a third modification of the nozzle hole shape provided in the plate 32.
In the example shown in FIG. 9, the valve seat 40 of the plate 32 is provided so as to cover the upper part of the plate 32 as in the example shown in FIG. The nozzle hole is configured so as to be narrowed. According to such a configuration, for the same reason as in the example shown in FIG. 8, the fuel pressure of the fuel injected from each nozzle hole can be gradually reduced toward the outer nozzle hole. That is, the initial speed of the fuel injected stepwise can be reduced as the outer nozzle holes are moved.

図１０は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第４の変形例を示す図である。
図１０に示す例では、噴孔４２bと噴孔４２cはともに、同一方向となる中心線を有する２つの円筒部からなり、その２つの円筒部の中心線間距離を所定距離だけ離間させた段付き形状で形成されている。更に、最も外側の噴孔４２cの中心線間距離の方が内側の噴孔４２bの中心線間距離よりも大きくなるように形成されている。このような構成によれば、外側の噴孔ほど絞りを大きくすることができる。つまり、外側の噴孔ほど段階的に噴射される燃料の初速を低下させることができる。 FIG. 10 is a view showing a fourth modification of the nozzle hole shape provided in the plate 32.
In the example shown in FIG. 10, both the nozzle hole 42b and the nozzle hole 42c are composed of two cylindrical portions having a center line in the same direction, and the distance between the center lines of the two cylindrical portions is separated by a predetermined distance. It is formed with a shape. Further, the distance between the center lines of the outermost nozzle holes 42c is formed to be larger than the distance between the center lines of the inner nozzle holes 42b. According to such a configuration, it is possible to enlarge the aperture toward the outer nozzle hole. That is, the initial speed of the fuel injected stepwise can be reduced as the outer nozzle holes are moved.

図１１は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第５の変形例を示す図である。
図１１に示す例は、上記図１０と同様に、噴孔４４bと噴孔４４cはともに、同一方向となる中心線を有する２つの円筒部からなり、その２つの円筒部の中心線間距離を所定距離だけ離間させた段付き形状で形成されている。上記図１０に示す例に対し、図１１に示す例では、噴孔４４bと噴孔４４cのそれぞれに設けられた２つの円筒部の中心線間距離は一定とされている。図１１に示す例では、噴孔４４bに対し噴孔４４cの方が段差部が小さくなるように形成されている。このような構成によれば、外側の噴孔ほど絞りを大きくすることができる。つまり、外側の噴孔ほど段階的に流速を減少させることができる。 FIG. 11 is a view showing a fifth modification of the nozzle hole shape provided in the plate 32.
In the example shown in FIG. 11, similarly to FIG. 10, both the nozzle hole 44b and the nozzle hole 44c are composed of two cylindrical portions having a center line in the same direction, and the distance between the center lines of the two cylindrical portions is set. It is formed in a stepped shape separated by a predetermined distance. In contrast to the example shown in FIG. 10, in the example shown in FIG. 11, the distance between the center lines of the two cylindrical portions provided in each of the nozzle hole 44b and the nozzle hole 44c is constant. In the example shown in FIG. 11, the nozzle hole 44c is formed so that the stepped portion is smaller than the nozzle hole 44b. According to such a configuration, it is possible to enlarge the aperture toward the outer nozzle hole. That is, the flow velocity can be decreased stepwise as the outer nozzle hole is formed.

図１２は、プレート３２に設けられる噴孔形状の第６の変形例を示す図であり、図１２（Ａ）は、プレート３２の拡大した断面図を示し、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）中の矢視Ｃ方向から見た噴孔の断面図を示している。
図１２に示す例では、図１２（Ａ）に示す方向から見た場合には、各噴孔４６a、４６b、４６cは、いずれも中心線が同一方向となるように形成されているが、図１２（Ｂ）に示す方向から見た場合には、外側の噴孔の中心線ほど大きく傾斜するように形成されている。つまり、図１２に示す例は、各噴孔から噴射される燃料の初速に差はないが、図１２（Ｂ）に示す方向において、外側の噴孔ほど噴射角度が大きく傾斜するように構成されている。その結果、図１２（Ｂ）に示す方向において、外側の噴孔ほど噴射される燃料の初速の下方向成分（図１２（Ｂ）中の破線を用いた矢印参照）が減少することとなる。従って、図１２（Ａ）に示す方向において、各噴孔から噴射される燃料の初速を、外側の噴孔ほど段階的に低下させることができる。 FIG. 12 is a view showing a sixth modification of the injection hole shape provided in the plate 32, FIG. 12A shows an enlarged sectional view of the plate 32, and FIG. Sectional drawing of the nozzle hole seen from the arrow C direction in (A) is shown.
In the example shown in FIG. 12, when viewed from the direction shown in FIG. 12A, each nozzle hole 46a, 46b, 46c is formed such that the center line is in the same direction. When viewed from the direction shown in FIG. 12B, the center line of the outer nozzle hole is formed so as to be largely inclined. That is, in the example shown in FIG. 12, there is no difference in the initial velocity of the fuel injected from each nozzle hole, but the injection angle is inclined more greatly toward the outer nozzle hole in the direction shown in FIG. ing. As a result, in the direction shown in FIG. 12B, the downward component of the initial velocity of the fuel injected toward the outer nozzle hole (see the arrow using the broken line in FIG. 12B) decreases. Accordingly, in the direction shown in FIG. 12A, the initial speed of the fuel injected from each nozzle hole can be decreased stepwise as the outer nozzle hole is formed.

図１３は、プレート３２に設けられる噴孔のパターンの変形例を示す図である。
上述した実施の形態１においては、プレート３２に設けられる噴孔３４の形状は、円形断面を有し、円筒状に形成された孔であり、プレート３２の軸線を中心とする同心円上となる位置に設けられたものであるとしたが、噴射された燃料の巻き上がりを大きくすべく、プレート３２に設けられる噴孔の形状はこれに限定されるものではない。すなわち、図１３に示す例のように、噴孔は、プレート３２の軸線を中心とする同心円上に所定間隔毎に形成された複数のスリット４８からなるものであってもよい。そして、このように形成された噴孔に、図６乃至図１１に示す手法を適用することにより、外側の噴孔ほど段階的に噴射される燃料の初速を低下させることができる。 FIG. 13 is a view showing a modification of the nozzle hole pattern provided in the plate 32.
In the first embodiment described above, the shape of the injection hole 34 provided in the plate 32 is a hole having a circular cross section and formed in a cylindrical shape, and is located on a concentric circle centering on the axis of the plate 32. However, the shape of the nozzle holes provided in the plate 32 is not limited to this in order to increase the rolling up of the injected fuel. That is, as in the example shown in FIG. 13, the nozzle hole may be composed of a plurality of slits 48 formed at predetermined intervals on a concentric circle centered on the axis of the plate 32. Then, by applying the method shown in FIGS. 6 to 11 to the nozzle holes formed in this way, the initial velocity of the fuel injected stepwise can be reduced toward the outer nozzle holes.

尚、上述した実施の形態１においては、噴孔３４a、３４b、３４cが、前記第１の発明における「２以上の噴孔」に相当している。   In the first embodiment described above, the nozzle holes 34a, 34b, 34c correspond to “two or more nozzle holes” in the first invention.

実施の形態２．
次に、図１４を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態の内燃機関１０は、燃料噴射弁２６の構成を除き、実施の形態１の内燃機関１０と同様の構成を有している。 Embodiment 2. FIG.
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The internal combustion engine 10 of the present embodiment has the same configuration as the internal combustion engine 10 of the first embodiment except for the configuration of the fuel injection valve 26.

上述した実施の形態１では、燃料噴射弁２６の噴孔３４から噴射された燃料の巻き上がりを大きくすることにより、点火プラグ２８の周辺に着火性に優れた混合気層を形成させることとしている。これに対して、本実施形態では、点火プラグ２８に向かう噴孔から貫徹力の弱い燃料を直接点火プラグ２８に向けて噴射することにより、点火プラグ２８の周辺に着火性に優れた混合気層を形成させる点に特徴を有している。   In the first embodiment described above, an air-fuel mixture layer having excellent ignitability is formed around the spark plug 28 by increasing the amount of fuel injected from the injection hole 34 of the fuel injection valve 26. . On the other hand, in the present embodiment, a fuel mixture layer having excellent ignitability is formed around the spark plug 28 by injecting fuel having a low penetrating force directly from the injection hole toward the spark plug 28 toward the spark plug 28. It has the feature in forming.

次に、図１４を参照して、上記機能を実現するための具体的な手法について説明する。   Next, a specific method for realizing the above function will be described with reference to FIG.

図１４は、本発明の実施の形態２の燃料噴射弁の噴孔周辺を拡大した断面図である。
本実施形態の燃料噴射弁２６のプレート５０には、複数の噴孔５２が設けられている。この噴孔５２は、図２（Ａ）に示す噴孔３４と同様に円筒状に形成されている。これらの噴孔５２は、点火プラグ２８に向けて燃料を噴射するための噴孔５２cを備えている。噴孔５２cからは、他の噴孔に比して貫徹力の弱い燃料が点火プラグ２８に向けて直接噴射されている。より具体的には、燃料が液滴状態で点火プラグ２８に直接到達しない程度の貫徹力で、噴孔５２cから点火プラグ２８に向けて燃料が噴射されている。このような強さで噴射された燃料は、点火プラグ２８に向かう飛行の途中で霧化が進み易い。このため、このような構成によれば、点火プラグ２８の周辺に十分に霧化され、着火性に優れた混合気を形成することができ、安定した着火が可能となる。具体的には、このような貫徹力の弱い燃料噴射は、上述した実施の形態１で説明した図３の手法により噴孔５２cにテーパ形状を施すことで、或いは図７乃至図１２に示す手法により噴孔５２cを構成することで実現されるものである。 FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention.
A plurality of injection holes 52 are provided in the plate 50 of the fuel injection valve 26 of the present embodiment. The nozzle hole 52 is formed in a cylindrical shape like the nozzle hole 34 shown in FIG. These injection holes 52 are provided with injection holes 52 c for injecting fuel toward the spark plug 28. From the nozzle hole 52c, fuel having a lower penetration force than other nozzle holes is directly injected toward the spark plug 28. More specifically, the fuel is injected from the injection hole 52c toward the spark plug 28 with a penetrating force that does not directly reach the spark plug 28 in a droplet state. The fuel injected with such strength is easily atomized during the flight toward the spark plug 28. For this reason, according to such a structure, it can fully atomize around the ignition plug 28, can form the air-fuel mixture having excellent ignitability, and enables stable ignition. Specifically, such a fuel injection with a weak penetrating force is achieved by applying a tapered shape to the nozzle hole 52c by the method of FIG. 3 described in the first embodiment, or the method shown in FIGS. This is realized by configuring the nozzle hole 52c.

ところで、上述した実施の形態２においては、噴孔５２a、５２b、５２cの中心線は、同一方向となるように形成されているが、これに限らず、点火プラグ２８の位置に合わせ、その噴射方向、すなわち、点火用とされる噴孔５２cの中心線の傾斜角度は、噴孔５２a、５２bの傾斜角度と異なるものであってもよい。   In the second embodiment described above, the center lines of the injection holes 52a, 52b, and 52c are formed in the same direction. However, the present invention is not limited to this, and the injection is performed in accordance with the position of the spark plug 28. The direction, that is, the inclination angle of the center line of the injection hole 52c used for ignition may be different from the inclination angle of the injection holes 52a and 52b.

尚、上述した実施の形態２においては、噴孔５２cが、前記第４の発明における「１以上の噴孔」に相当している。   In the second embodiment described above, the nozzle hole 52c corresponds to “one or more nozzle holes” in the fourth invention.

本発明の実施の形態１の燃料噴射弁を搭載した内燃機関を示す図である。It is a figure which shows the internal combustion engine carrying the fuel injection valve of Embodiment 1 of this invention. 図１に示す燃料噴射弁の噴射部の構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of the injection part of the fuel injection valve shown in FIG. 燃料噴射弁のプレート周辺を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the plate periphery of the fuel injection valve was expanded. 本実施形態の燃料噴射弁が燃料を噴射した際に形成される噴霧を示す図である。It is a figure which shows the spray formed when the fuel injection valve of this embodiment injects fuel. 複数の噴孔から燃料が噴射された際に渦が形成される原理を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the principle in which a vortex is formed when fuel is injected from several injection holes. 本実施形態１の燃料噴射弁により噴射される燃料の巻き上がりが大きくなる原理を概念的に示した図である。It is the figure which showed notionally the principle that the winding of the fuel injected by the fuel injection valve of Embodiment 1 becomes large. プレートに設けられる噴孔形状の第１の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 1st modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔形状の第２の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔形状の第３の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔形状の第４の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 4th modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔形状の第５の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 5th modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔形状の第６の変形例を示す図である。It is a figure which shows the 6th modification of the nozzle hole shape provided in a plate. プレートに設けられる噴孔のパターンの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the pattern of the nozzle hole provided in a plate. 本発明の実施の形態２の燃料噴射弁の噴孔周辺を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the nozzle hole periphery of the fuel injection valve of Embodiment 2 of this invention was expanded.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 筒内噴射式内燃機関
２４ 燃焼室
２６ 燃料噴射弁
２８ 点火プラグ
３２、５０ プレート
３４、３６、４２、４４、４６、５２ 噴孔
３８、４０ 弁座
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 In-cylinder injection type internal combustion engine 24 Combustion chamber 26 Fuel injection valve 28 Spark plug 32, 50 Plate 34, 36, 42, 44, 46, 52 Injection hole 38, 40 Valve seat

Claims (3)

複数の噴孔を備え、燃焼室内に直接燃料を噴射するように配置された燃料噴射弁と、
前記燃料噴射弁の前記複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧境界外側の巻き上がり領域に点火するように配置された点火プラグとを備え、
前記複数の噴孔は、前記点火プラグの方向に燃料を噴射するための、径方向に並んで形成された２以上の噴孔を含み、
前記２以上の噴孔は、前記点火プラグに向かう燃料の速度成分が、内側の噴孔より外側の噴孔の方が低下するように構成されていることを特徴とする筒内噴射式内燃機関。 A fuel injection valve provided with a plurality of injection holes and arranged to inject fuel directly into the combustion chamber;
An ignition plug arranged to ignite a roll-up region outside the spray boundary of fuel injected from the plurality of injection holes of the fuel injection valve;
The plurality of nozzle holes include two or more nozzle holes formed side by side in a radial direction for injecting fuel in the direction of the spark plug,
The in-cylinder internal combustion engine, wherein the two or more nozzle holes are configured such that the velocity component of the fuel toward the spark plug is lower in the outer nozzle hole than in the inner nozzle hole. . 前記２以上の噴孔は、前記点火プラグに向けて同一の軸線方向に燃料が噴射され、噴孔から噴射される燃料の初速が外側ほど小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関。   The two or more nozzle holes are configured such that fuel is injected in the same axial direction toward the spark plug, and the initial velocity of the fuel injected from the nozzle holes decreases toward the outside. Item 2. The in-cylinder injection internal combustion engine according to Item 1. 前記２以上の噴孔は、当該２以上の噴孔を前記径方向から見て、前記点火プラグに向かう方向に対して、外側の噴孔ほど噴射角度が大きく傾斜していることを特徴とする請求項１記載の筒内噴射式内燃機関。 The two or more injection holes watches the two or more injection holes from the radial direction, with respect to a direction toward the spark plug, characterized in that as the jet angle outside of the injection hole is inclined largely The in-cylinder internal combustion engine according to claim 1.
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