JP4170344B2 - Fuel injection device for in-cylinder direct injection - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の燃焼空間内に発生する高温高圧の燃焼ガスをシールするために、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間に設けられた燃焼ガスシールを備えた筒内直接噴射用の燃料噴射装置に関する。 In order to seal high-temperature and high-pressure combustion gas generated in a combustion space of an internal combustion engine, the present invention provides a direct in-cylinder injection provided with a combustion gas seal provided between a fuel injection valve and a fuel injection valve hole. The present invention relates to a fuel injection device.
従来、燃焼空間に燃料を直接噴射する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間を封止する燃焼ガスシールが設けられている筒内直接噴射用の燃料噴射装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in-cylinder direct injection fuel injection devices that directly inject fuel into a combustion space are provided with a combustion gas seal that seals between a fuel injection valve and a fuel injection valve hole. Is known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、このものの場合、燃料噴射弁の先端部に設けられた燃料噴射口から燃焼空間に直接燃料を噴射するので、燃料噴射弁と燃料噴射弁用孔との間に設けられた樹脂の燃焼ガスシールは燃焼空間内の高温高圧の燃焼ガスと接触し、長期間使用すると燃焼ガスシールが劣化してしまい、その結果、燃焼ガスシールのシール効果が低減するという問題点があった。 However, in this case, since the fuel is directly injected into the combustion space from the fuel injection port provided at the tip of the fuel injection valve, the resin combustion gas provided between the fuel injection valve and the fuel injection valve hole The seal comes into contact with high-temperature and high-pressure combustion gas in the combustion space, and the combustion gas seal deteriorates when used for a long period of time. As a result, the sealing effect of the combustion gas seal is reduced.
この発明は、上述のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、高温高圧の燃焼ガスとの接触を少なくすることで、燃焼ガスシールの劣化は低減し、燃焼ガスシールのシール効果は持続することができる筒内直接噴射用の燃料噴射装置を提供するものである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to reduce the contact with high-temperature and high-pressure combustion gas, thereby reducing deterioration of the combustion gas seal, A fuel injection device for direct in-cylinder injection that can maintain the sealing effect of the combustion gas seal is provided.
この発明に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、エンジンヘッドに形成された燃料噴射弁用孔に挿入され、先端部に設けられた燃料噴射口を介して、燃焼空間に燃料を直接噴射する燃料噴射弁と、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間に設けられ、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間を封止し燃焼ガスをシールする燃焼ガスシールと、を有する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、前記燃料噴射口と前記燃焼ガスシールとの間で、対向した前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼空間から前記燃焼ガスシールに向かって流れる前記燃料の流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段を備え、前記流動抵抗増大手段は、複数個形成された凹みである。 The fuel injection system for a cylinder direct injection according to the present invention is inserted into a hole for the fuel injection valve formed in d Njinheddo, through the fuel injection port provided at the distal end portion, directly injecting fuel into a combustion space And a combustion gas seal that is provided between the fuel injection valve hole and the fuel injection valve and seals between the fuel injection valve hole and the fuel injection valve to seal combustion gas A fuel injection device for in-cylinder direct injection having at least one of the opposed fuel injection valve hole and the fuel injection valve between the fuel injection port and the combustion gas seal, Flow resistance increasing means for increasing the flow resistance of the fuel flowing from the combustion space toward the combustion gas seal is provided, and the flow resistance increasing means is a plurality of dents.
この発明に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、高温高圧の燃焼ガスとの接触を少なくすることにより燃焼ガスシールの劣化は低減し、燃焼ガスシールのシール効果は持続することができる。 According to the in-cylinder direct injection fuel injection device according to the present invention, the deterioration of the combustion gas seal can be reduced by reducing the contact with the high-temperature and high-pressure combustion gas, and the sealing effect of the combustion gas seal can be maintained. it can.
以下、この発明の各実施の形態を図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当の部材、部位については、同一符号を付してある。
実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第1の螺旋溝および第2の螺旋溝を省略したときの断面図、図2は図1の燃料噴射弁用孔2に第1の螺旋溝7を形成し、燃料噴射弁4に第2の螺旋溝8を形成したときの拡大断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members and parts are denoted by the same reference numerals.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the fuel injection device for direct injection in a cylinder according to
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置のエンジンヘッド1には、燃料噴射弁用孔2が形成されている。この燃料噴射弁用孔2には燃焼空間3に燃料を直接噴射する燃料噴射弁4が挿入されている。
燃料噴射弁4の先端部には燃料が噴射する燃料噴射口5が形成されている。また、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間には、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間を封止し、燃焼空間3の燃焼ガスをシールするリング状の燃焼ガスシール6が設けられている。
A fuel
A
燃料噴射弁4の燃料噴射弁用孔2に対向した外周面には、燃焼空間3と連通して、燃料噴射口5の端面から燃焼ガスシール6まで第2の螺旋溝8が形成されている。
燃料噴射弁用孔2の燃料噴射弁4に対向した内周面には、第2の螺旋溝8と対応して、第1の螺旋溝7が形成されている。
第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8の螺旋方向は互いに逆向きになっている。
第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8は、燃焼空間3から燃焼ガスシール6に向かって流れる燃料ガスの流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段をそれぞれ構成している。
A second
A first
The spiral directions of the first
The first
第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8の深さは数100μm程度である。
The depth of the first
燃料噴射口5の近傍の燃焼空間3に面したエンジンヘッド1には、燃焼空間3内の燃料を点火する点火プラグ9が設けられている。
The
次に、実施の形態1に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の動作について説明する。
燃料噴射弁4を用いて燃料を燃焼空間3に直接噴射して燃焼を行う内燃機関では、燃焼空間3に空気を吸引する過程や、燃焼空間3に吸引した空気をピストン(図示せず)で圧縮する行程に燃料噴射弁4から燃料を噴射して、点火プラグ9の放電エネルギーにより蒸発した燃料を発火させる。
Next, the operation of the in-cylinder direct injection fuel injection device according to
In an internal combustion engine that performs combustion by directly injecting fuel into the
発火により燃焼空間3の空気と燃料が高温高圧の燃焼ガスに変化すると、燃焼空間3の高温高圧の燃焼ガスは燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間の隙間空間に流入する。
その結果、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8には燃焼空間3から燃焼ガスが流入し、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8により燃焼ガスに旋回力が作用する。
When the air and fuel in the
As a result, the combustion gas flows into the first
通常、気体に旋回力が作用すると、当初は流れに乱れが生じて流動抵抗が増大するが、流動抵抗となる渦などが安定すると、流動抵抗が減少して、円滑な流動へ移行する。一方、内燃機関の内部のように高回転数のサイクルで流れが変化する場合(軸回転数3000rpmでは、1秒間に25回の燃焼ガスの入れ替わりが発生する)、気体に乱れが発生すると流動抵抗が増大し、円滑な流れに移行する前に再び気体の流れ方向が変わってしまう。その結果、常に乱れが発生した状態となり、流動抵抗が増大した状態が維持される。 Normally, when a swirl force acts on the gas, initially, the flow is disturbed and the flow resistance is increased. However, when the vortex or the like that becomes the flow resistance is stabilized, the flow resistance is decreased and a smooth flow is achieved. On the other hand, when the flow changes at a high speed cycle as in the internal combustion engine (when the shaft speed is 3000 rpm, the combustion gas is changed 25 times per second), the flow resistance is generated when the gas is disturbed. And the gas flow direction is changed again before shifting to a smooth flow. As a result, disturbance is always generated, and the flow resistance is increased.
このことから、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8に流入する燃焼ガスには、高い流動抵抗が作用し、高温高圧の燃焼ガスが燃焼ガスシール6に到達するまでに時間の遅れが生じるので、その間に燃焼空間3における燃焼ガスの圧力が低下し始め、燃焼ガスは燃焼ガスシール6に十分到達する前に再び燃焼空間3に引き戻される。
From this, a high flow resistance acts on the combustion gas flowing into the first
以上説明したように、実施の形態1に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、燃料噴射口5から燃焼ガスシール6までの間で、対向した燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4には、燃焼空間3から連通して第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8が形成されているので、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れに乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール6に到達する高温高圧の燃焼ガスの量が減少し、燃焼ガスシール6の劣化は低減し、燃焼ガスシール6のシール効果は持続することができる。
As described above, according to the fuel injection device for in-cylinder direct injection according to the first embodiment, the fuel
また、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8は、双方の螺旋方向が互いに逆向きになっているので、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れには、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール6に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール6の劣化は低減し、燃焼ガスシール6のシール効果は持続することができる。
In addition, since the first
図3は実施の形態1に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔2には第1の螺旋溝7が形成されておらず、燃料噴射弁4には第2の螺旋溝8が形成されている。
その他の構成は、実施の形態1と同じである。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part showing another example of the direct-injection fuel injection device according to the first embodiment.
In the fuel injection device for in-cylinder direct injection, the fuel
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第2の螺旋溝8のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
According to the fuel injection device for in-cylinder direct injection, since only the second
図4は実施の形態1に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す要部断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔2には第1の螺旋溝7が形成されており、燃料噴射弁4には、第2の螺旋溝8が形成されていない。
その他の構成は、実施の形態1と同じである。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the main part showing another example of the direct-injection fuel injection device according to the first embodiment.
In this direct injection fuel injection device, the first
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第1の螺旋溝7のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
According to the fuel injection device for in-cylinder direct injection, since only the first
なお、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8が燃焼空間3と連通して燃料噴射口5の端面から燃焼ガスシール6まで形成されているとして説明したが、勿論このものに限らず、流動抵抗は燃焼ガスの流入部分でより高くなるため、燃焼空間3の近傍にのみ形成させたものであってもよい。
In the in-cylinder direct injection fuel injection device having the above configuration, the first
また、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第1の螺旋溝7および第2の螺旋溝8の深さについては、燃焼ガスシール6に近づくにつれて浅くさせたものであってもよい。
Further, in the in-cylinder direct injection fuel injection device having the above-described configuration, the depths of the first
実施の形態2.
図5は実施の形態2に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の第1の凹み10および第2の凹み11を形成したときの拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view when the
燃料噴射弁用孔2の燃料噴射弁4に対向した内周面には、燃焼空間3から燃焼ガスシール6まで複数個の第1の凹み10が形成されている。
一方、燃料噴射弁4の燃料噴射弁用孔2に対向した外周面には、燃料噴射口5の端面から燃焼ガスシール6まで複数個の第2の凹み11が形成されている。
第1の凹み10と第2の凹み11は、燃料噴射弁4の軸線方向および周方向に沿って互いに離れて配置されているので、図6では第2の凹み11のみが示されており、第1の凹み10は示されていない。
第1の凹み10および第2の凹み11は流動抵抗増大手段をそれぞれ構成している。
A plurality of
On the other hand, a plurality of
Since the
The
第1の凹み10および第2の凹み11の深さは数100μm程度である。
その他の構成は、実施の形態1と同じである。
The depth of the
Other configurations are the same as those of the first embodiment.
次に、実施の形態2に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の動作について説明する。
燃焼空間3の空気と燃料が高温高圧の燃焼ガスに変化するまでは、実施の形態1と同じである。
Next, the operation of the in-cylinder direct injection fuel injection device according to
The process is the same as in the first embodiment until the air and fuel in the
まず、図6に示すように、燃焼空間3の高温高圧の燃焼ガスは燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間の隙間空間12に流入する。
次に、隙間空間12に流入する燃焼ガスの流れ13は早いので、ベルヌーイの定理により、燃焼ガスの流れ13は第2の凹み11の側近を通過する際に第2の凹み11に残留していた燃焼ガスを吸引する。
さらに、燃焼ガスの吸引により、減圧された第2の凹み11に後流の燃焼ガスが引き込まれ、第2の凹み11近傍の燃焼ガスの流れ13は、第2の凹み11に沿った流線となる。
その結果、燃焼ガスの流れ13の第2の凹み11の下流部近傍には渦14が発生し、燃焼ガスの流れ13の反第2の凹み11側には渦15が発生する。
First, as shown in FIG. 6, the high-temperature and high-pressure combustion gas in the
Next, since the
Further, the suction of the combustion gas causes the downstream combustion gas to be drawn into the decompressed
As a result, a
この渦14、15により燃焼ガスの流れ13の流動抵抗は増大し、高温高圧の燃焼ガスが燃焼ガスシール6に到達するまでに時間の遅れが生じ、その間に燃焼空間3における燃焼ガスの圧力が低下し始めるので、燃焼ガスは燃焼ガスシール6に十分到達する前に再び燃焼空間3に引き戻される。
The flow resistance of the
以上説明したように、実施の形態2に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置によれば、燃料噴射口5と燃焼ガスシール6との間で、対向した燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4には、複数個の第1の凹み10および第2の凹み11が形成されているので、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ13に乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール6に到達する高温高圧の燃焼ガスの量が減少し、燃焼ガスシール6の劣化は低減し、燃焼ガスシール6のシール効果は持続することができる。
As described above, according to the fuel injection device for direct in-cylinder injection according to the second embodiment, the fuel
なお、図7に示すように、第1の凹み10と第2の凹み11が互いに対向して配置されたものであってもよい。
この場合、第1の凹み10および第2の凹み11の下流部近傍に燃焼ガスの流れ13の渦14が発生し、燃焼ガスの流れ13を挟み込むようになる。また、第1の凹み10と第2の凹み11との間の中心付近には、第1の凹み10による渦と第2の凹み11による渦とが互いに激突している渦15が発生する。
In addition, as shown in FIG. 7, the
In this case, the
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第1の凹み10および第2の凹み11が互いに対向しているので、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ13には、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール6に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール6の劣化は低減し、燃焼ガスシール6のシール効果はさらに持続することができる。
According to this direct injection fuel injection device, since the
また、図8に示すように、燃料噴射弁4の軸方向に第1の凹み10と第2の凹み11とが互いにずれて配置されたものであってもよい。
この場合、第2の凹み11の下流部近傍には燃焼ガスの流れ13の渦14が発生し、燃焼ガスの流れ13の反第1の凹み10側には渦15が発生する。さらに、渦14、15は第1の凹み10からも影響を受け、さらに大きな渦となる。
Moreover, as shown in FIG. 8, the
In this case, a
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、燃料噴射弁4の軸方向に第1の凹み10と第2の凹み11とは互いにずれて配置されているので、燃料噴射弁用孔2と燃料噴射弁4との間に流入する高温高圧の燃焼ガスの流れ13には、さらに大きな乱れが生じて流動抵抗が増大し、燃焼ガスシール6に到達する高温高圧の燃焼ガスの量は減少し、燃焼ガスシール6の劣化は低減し、燃焼ガスシール6のシール効果はさらに持続することができる。
According to the fuel injection device for direct injection in a cylinder, since the
図9は実施の形態2に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置の他の例を示す断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置には、燃料噴射弁用孔2に第1の凹み10が形成されておらず、燃料噴射弁4には第2の凹み11が形成されている。
その他の構成は、実施の形態2と同じである。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the direct-injection fuel injection device according to the second embodiment.
In this in-cylinder direct injection fuel injection device, the
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第2の凹み11のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
According to the fuel injection device for in-cylinder direct injection, since only the
図10は実施の形態2に係る筒内直接噴射用の燃料噴射装置のさらなる他の例を示す拡大断面図である。
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置は、燃料噴射弁用孔2には第1の凹み10が形成されており、燃料噴射弁4には第2の凹み11が形成されていない。
その他の構成は、実施の形態2と同じである。
FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view showing still another example of the direct-injection fuel injection device according to the second embodiment.
In this direct injection fuel injection device, the fuel
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
この筒内直接噴射用の燃料噴射装置によると、第1の凹み10のみを形成すればよいので、加工が容易となる。
According to the fuel injection device for in-cylinder direct injection, since only the
なお、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第1の凹み10および第2の凹み11が燃料噴射口5の端面から燃焼ガスシール6まで形成されているとして説明したが、勿論このものに限らず、流動抵抗は燃焼ガスの流入部分でより高くなるため、燃焼空間3の近傍にのみ形成させたものであってもよい。
In the fuel injection device for direct injection in a cylinder having the above configuration, the
また、上記構成の筒内直接噴射用の燃料噴射装置では、第1の凹み10および第2の凹み11の深さについては、燃焼ガスシール6に近づくにつれて浅くさせたものであってもよい。
Further, in the fuel injection device for in-cylinder direct injection having the above-described configuration, the depth of the
1 エンジンヘッド、2 燃料噴射弁用孔、3 燃焼空間、4 燃料噴射弁、5 燃料噴射口、6 燃焼ガスシール、7 第1の螺旋溝、8 第2の螺旋溝、9 点火プラグ、10 第1の凹み、11 第2の凹み、12 隙間空間、13 燃焼ガスの流れ、14 渦、15 渦。
1 Engine Head, 2 Fuel Injection Valve Hole, 3 Combustion Space, 4 Fuel Injection Valve, 5 Fuel Injection Port, 6 Combustion Gas Seal, 7 First Spiral Groove, 8 Second Spiral Groove, 9 Spark Plug, 10
Claims (3)
前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間に設けられ、前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁との間を封止し燃焼ガスをシールする燃焼ガスシールと、
を有する筒内直接噴射用の燃料噴射装置において、
前記燃料噴射口と前記燃焼ガスシールとの間で、対向した前記燃料噴射弁用孔と前記燃料噴射弁の少なくとも一方に設けられ、前記燃焼空間から前記燃焼ガスシールに向かって流れる前記燃料の流動抵抗を増大させる流動抵抗増大手段を備え、
前記流動抵抗増大手段は、複数個形成された凹みであることを特徴とする筒内直接噴射用の燃料噴射装置。 A fuel injection valve that is inserted into a fuel injection valve hole formed in the engine head and directly injects fuel into the combustion space via a fuel injection port provided at the tip;
A combustion gas seal provided between the fuel injection valve hole and the fuel injection valve, sealing between the fuel injection valve hole and the fuel injection valve and sealing combustion gas;
In-cylinder direct injection fuel injection device having
The flow of the fuel that is provided in at least one of the fuel injection valve hole and the fuel injection valve facing each other between the fuel injection port and the combustion gas seal and flows from the combustion space toward the combustion gas seal Comprising flow resistance increasing means for increasing resistance;
The in-cylinder direct injection fuel injection device, wherein the flow resistance increasing means is a plurality of indentations.
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