JP6862284B2 - Fuel injection valve and engine system - Google Patents
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Description
本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁、及びエンジンシステムに関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used in an internal combustion engine such as a gasoline engine, and an engine system.
近年、自動車におけるガソリンエンジンは燃費改善の要求が高まっており、燃費に優れたエンジンとして、燃焼室内に燃料を直接噴射し、噴射された燃料と吸入空気との混合気を点火プラグで点火して爆発させる筒内噴射式エンジンが普及してきている。しかし、筒内噴射式エンジンは噴射地点から壁面までの距離が短いために燃料が燃焼室内に付着しやすく、温度の低い壁面に付着した燃料が不完全燃焼することで発生する粒子状物質(Particulate Matter:PM)の抑制が課題となっている。この課題を解決するためには、燃焼室内の混合気形成の最適化が必要である。 In recent years, there has been an increasing demand for fuel efficiency improvement in gasoline engines in automobiles, and as an engine with excellent fuel efficiency, fuel is directly injected into the combustion chamber, and a mixture of the injected fuel and intake air is ignited by a spark plug. In-cylinder injection engines that explode are becoming widespread. However, in the in-cylinder injection engine, the distance from the injection point to the wall surface is short, so fuel easily adheres to the combustion chamber, and the particulate matter (Particulate) generated by incomplete combustion of the fuel adhering to the low temperature wall surface. Suppression of Matter: PM) has become an issue. In order to solve this problem, it is necessary to optimize the formation of the air-fuel mixture in the combustion chamber.
また、近年では、燃料と空気との理論混合比(ストイキ)よりも空気の比率を高くする希薄(リーン)燃焼を行い、冷却損失を低減し熱効率を向上する技術が注目されている。しかしながら、リーン燃焼では、燃焼室内の燃焼速度が低下することによってエンジンの効率が低下したり、異常燃焼が起こるなどの問題がある。この問題を解決するため、例えば特許文献1には、吸気ポートにバルブを設置し、希薄燃焼時に流路を絞り高速流を偏在させ、燃焼室内の流動(タンブル)を強化することで、燃焼速度を向上する技術が記載されている。一方で、希薄混合気を筒内に均質に分布させて燃焼する、均質希薄燃焼の高効率化のためには、均質度が高く、壁面への付着量の小さい噴霧の実現が求められる。特許文献2には、空気流動の小さい低回転領域での噴霧を最適化する技術が記載されている。
Further, in recent years, a technique for reducing cooling loss and improving thermal efficiency by performing lean combustion in which the ratio of air is higher than the theoretical mixture ratio (stoichi) of fuel and air has been attracting attention. However, lean combustion has problems such as a decrease in engine efficiency due to a decrease in the combustion speed in the combustion chamber and abnormal combustion. In order to solve this problem, for example, in
特許文献2に開示されている技術は、空気流動の小さい低回転領域での噴霧を最適化する。しかしながら、特許文献2に開示されている技術には、タンブル制御バルブ閉弁時の高速流が偏在する場合についての記載はなく、高均質混合気の形成と壁面付着の低減は困難であった。 The technique disclosed in Patent Document 2 optimizes spraying in a low rotation region where air flow is small. However, the technique disclosed in Patent Document 2 does not describe the case where the high-speed flow when the tumble control valve is closed is unevenly distributed, and it is difficult to form a highly homogeneous air-fuel mixture and reduce wall adhesion.
以上の課題を鑑みて、本発明の目的は、燃焼室内に高均質な燃料噴霧が形成でき、かつ壁面付着を低減する燃料噴射弁を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of forming a highly homogeneous fuel spray in a combustion chamber and reducing wall adhesion.
上記課題を解決するために、本発明の燃料噴射弁は、燃焼室に直接、燃料を噴射する燃料噴射弁において、燃料噴射孔の中心軸がピストン上面中心よりも点火プラグ先端部の側を指向する第1噴射孔グループと、燃料噴射孔の中心軸が前記点火プラグ先端部よりも前記ピストン上面中心の側を指向する第2噴射孔グループを有し、前記第1噴射孔グループの燃料噴射孔は、前記第2噴射孔グループの燃料噴射孔から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションが小さくなるように構成される。 In order to solve the above problems, the fuel injection valve of the present invention is a fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber, in which the central axis of the fuel injection hole points toward the tip of the spark plug rather than the center of the upper surface of the piston. A first injection hole group and a second injection hole group in which the central axis of the fuel injection hole points toward the center of the upper surface of the piston with respect to the tip of the spark plug, and the fuel injection hole of the first injection hole group Is configured to be larger than the flow rate of the spray injected from the fuel injection hole of the second injection hole group and the penetration is small.
本発明によれば、燃焼室内に高均質な燃料噴霧が形成でき、かつ壁面付着を低減する燃料噴射弁を提供することができる。本発明のその他の構成、作用、効果については以下の実施例において詳細に説明する。 According to the present invention, it is possible to provide a fuel injection valve capable of forming a highly homogeneous fuel spray in a combustion chamber and reducing wall adhesion. Other configurations, actions, and effects of the present invention will be described in detail in the following examples.
以下、本発明に係る実施例を説明する。 Hereinafter, examples according to the present invention will be described.
本発明の第1の実施例に係る内燃機関および燃料噴射弁(インジェクタ)について、図1と図2を用いて以下説明する。
図1は、筒内噴射式エンジンの構成の概要を示した図である。図1を用いて筒内噴射式エンジンの基本的な動作を説明する。図1において、シリンダヘッド101とシリンダブロック102、シリンダブロック102に挿入されたピストン103により燃焼室104が形成され、燃料室104に向けて吸気管105と排気管106がそれぞれ2つに分岐して接続されている。吸気管105の開口部には吸気弁107が、排気管106の開口部には排気弁108がそれぞれ設けられ、カム動作方式により開閉するように動作する。
The internal combustion engine and the fuel injection valve (injector) according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2.
FIG. 1 is a diagram showing an outline of the configuration of an in-cylinder injection engine. The basic operation of the in-cylinder injection engine will be described with reference to FIG. In FIG. 1, a
ピストン103はコンロッド114を介してクランク軸115と連結されており、クランク角センサ116によりエンジン回転数を検知できる。回転数の値はECU(エンジンコントロールユニット)118に送られる。クランク軸115には図示しないセルモータが連結され、エンジン始動時にはセルモータによりクランク軸115を回転させ始動することができる。シリンダブロック102には水温センサ117が備えられ、図示しないエンジン冷却水の温度を検知できる。エンジン冷却水の温度はECU118に送られる。
The
図1は1気筒のみの記述だが、吸気管105の上流には図示しないコレクタが備えられ、気筒ごとに空気を分配する。コレクタの上流には図示しないエアフローセンサとスロットル弁が備えられ、燃料室104に吸入される空気量をスロットル弁の開度によって調節できる。
Although FIG. 1 shows only one cylinder, a collector (not shown) is provided upstream of the
燃料は燃料タンク109に貯蔵され、フィードポンプ110によって高圧燃料ポンプ111に送られる。フィードポンプ110は燃料を0.3MPa程度まで昇圧して高圧燃料ポンプ111に送る。高圧燃料ポンプ111により昇圧された燃料はコモンレール112に送られる。高圧燃料ポンプ111は燃料を30MPa程度まで昇圧してコモンレール112に送る。コモンレール112には燃圧センサ113が設けられ、燃料圧力(燃圧)を検知する。燃圧の値はECU118に送られる。
The fuel is stored in the fuel tank 109 and sent to the high pressure fuel pump 111 by the
図2は、本実施例の燃料噴射弁の例として、電磁式燃料噴射弁の例を示す図である。図2を用いて噴射装置の基本的な動作を説明する。図2において、燃料は燃料供給口212から供給され、燃料噴射弁の内部に供給される。図2に示す電磁式燃料噴射弁119は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル208に通電がないときには、弁体201がスプリング210によって付勢され、ノズル体204に溶接などで接合されたシート部材202に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。弁体201の弁体シート部が着座するシート部材202のシート部の下流側には複数の燃料噴射孔301(噴射孔)が形成される。このとき、筒内噴射用燃料噴射弁では、供給される燃料圧力がおよそ1MPaから50MPaの範囲である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of an electromagnetic fuel injection valve as an example of the fuel injection valve of this embodiment. The basic operation of the injection device will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the fuel is supplied from the
コネクタ211を介してコイル208に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成するコア(固定コア)207、ヨーク209、アンカー206に磁束密度を生じて、空隙のあるコア207とアンカー206の間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング210の付勢力と前述の燃料圧力による下流方向への付勢力を合算した付勢力よりも大きくなると、弁体201はガイド部材203、弁体ガイド205にガイドされながらアンカー206によってコア207側に吸引され、開弁状態となる。開弁状態となると、シート部材202のシート部から弁体201の弁体シート部が離座するため、これらの間に隙間が生じる。これにより高圧の燃料がシート部材202に形成された燃料噴射孔を介して、噴射される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換され、燃料噴射弁下端部に空いた燃料噴射孔に至り噴射される。
When the
図3は、図1と同じ断面の、燃焼室内の拡大図である。気筒の径方向側面部に燃料噴射弁119が備えられている。点火プラグ120は気筒の軸方向上面部で排気管106の近傍に備えられている。吸気ポート105には隔壁121が取り付けられる。この隔壁121は吸気ポート105の通路を気筒軸方向おいて上下に仕切るように構成される。つまり、吸気ポート105の空気流路が隔壁121により上側流路と下側流路とに分けられる。タンブル制御バルブ122は隔壁121の上流側に配置され、吸気ポート105の流路の一部が開閉されるように制御される。具体的にはタンブル制御バルブ122は隔壁121によって形成される吸気ポート105の下側流路の開閉を行う。
FIG. 3 is an enlarged view of the combustion chamber having the same cross section as that of FIG. A
ECU118はセンサの信号をモニタし、第1の燃料噴射弁119や点火プラグ120、高圧燃料ポンプ111、タンブル制御バルブ122といったデバイスの作動を制御できる。ECU118のROMには一般的に用いられるエンジン回転数や水温、空燃比に応じた各種デバイスの設定値がマップデータとして記録されている。図3は、タンブル制御バルブ122が開き状態であり、吸気行程において隔壁121の上側流路を通る流れ123と隔壁の下部流路を通る流れ124が形成される。
The
図4は図3と同じ断面の、タンブル制御バルブ122が閉じた状態を示した図である。吸気ポート105に付与された隔壁121の上側流路を通る流れ125は、燃焼室内に強い流れを形成する。一方、隔壁121に阻害されることで、下側流路の流れ126は流れ125に比べて弱い流れとなる。このとき、バルブの中心軸127をピストン上部まで延在させて燃焼室内の領域を領域128と領域129に分けた場合、吸気行程において、領域128には強い流れが形成し、領域129には弱い流れが形成される。
FIG. 4 is a view showing a closed state of the
図5は、図4と同じ断面において、ピストン103が下降中に燃料噴射弁119から燃料を噴射した場合の模式図である。インジェクタ119から流動の強い領域128へと燃料噴霧130を噴射し、流動の弱い領域129へと燃料噴霧131を噴射する。すなわち、燃焼室104に直接、燃料を噴射するインジェクタ119において、燃料噴射孔301の中心軸305がピストン上面中心103aよりも点火プラグ先端部120aの側を指向する第1噴射孔グループ140と、燃料噴射孔の中心軸が点火プラグ先端部120aよりもピストン上面中心103aの側を指向する第2噴射孔グループ141を有する。そして第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から燃料噴霧130を噴射し、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から燃料噴霧131を噴射する。なお、燃料噴霧130は第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)のうちの一つの燃料噴射孔からの燃料噴霧を示し、同様に燃料噴霧131は第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)のうちの一つの燃料噴射孔からの燃料噴霧を示す。132は燃料噴霧130の中心軸の噴霧方向を示し、これは第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)の中心軸とほぼ同様の方向である。同様に133は燃料噴霧131の中心軸の噴霧方向を示し、これは第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)の中心軸とほぼ同様の方向である。
FIG. 5 is a schematic view of the same cross section as in FIG. 4 when fuel is injected from the
そして本実施例の燃料噴射弁は、ピストン103が下死点にいる状態において、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)は、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションが小さくなるように構成される。つまり、流動の強い領域128に対しては、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)により領域129への噴霧に比べて燃料の噴射流量が大きく、かつ噴霧の貫徹力(ペネトレーション)が小さくなるようにする。これにより、強い流動による燃料の分散効果を得ることができ、かつシリンダへの燃料の付着を低減することができる。一方、流動の弱い領域129に対しては第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)により、領域128への噴霧に比べて燃料噴霧131が小流量とし、また流れによる分散性も弱いため、噴霧の貫徹力(ペネトレーション)が燃料噴霧130に比べて強くなるようにする。これにより、燃料噴霧131の有する運動量で燃料を拡散させることができる。
In the fuel injection valve of the present embodiment, when the
すなわち、第1噴射孔グループの噴射孔から噴射される噴霧は、第2噴射孔グループの噴射孔から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションが小さくなるように構成することで、流動の強い領域128と流動の弱い領域129のそれぞれに対し、分散性に優れ、付着量の少ない噴霧を実現できる。
That is, the spray injected from the injection holes of the first injection hole group is configured to be larger than the flow rate of the spray injected from the injection holes of the second injection hole group and the penetration is small, so that the flow of the spray is increased. It is possible to realize spraying with excellent dispersibility and a small amount of adhesion to each of the
図6は、燃料噴射直後における燃料の存在領域を示した図である。燃料噴霧130は流量が多いために、広い範囲で燃料分布130aを形成し、燃料噴霧131は流動の弱い領域に燃料分布131aを形成する。このとき、筒内に形成された順タンブル方向(図の時計回り方向)のタンブル134によって、燃料分布は順タンブル方向に移動する。
FIG. 6 is a diagram showing a region where fuel exists immediately after fuel injection. Since the
図7は、ピストン103が上方向に動作する圧縮行程中(圧縮行程初期)の燃料室内の燃料分布を示した図である。燃料分布130aと燃料分布131aは順タンブル方向に移動し、それぞれ燃料分布130bと燃料分布131bを形成する。図8は圧縮行程後期の燃料分布を示した図である。燃料分布130bと燃料分布131bは、燃料室内に均質混合気135を形成する。
FIG. 7 is a diagram showing the fuel distribution in the fuel chamber during the compression stroke (initial stage of the compression stroke) in which the
以上の通り本実施例の燃料噴射弁は、上記したように燃料噴射孔301の中心軸303がピストン上面中心103aよりも点火プラグ先端部120aの側を指向する第1噴射孔グループ140と、燃料噴射孔301の中心軸303が点火プラグ先端部120aよりもピストン上面中心103aの側を指向する第2噴射孔グループ141を有する。そして、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)は、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションが小さくなるように構成される。これにより、流動の強い領域に対してはタンブル流による分散を、流動の弱い領域に対しては噴霧の運動量による分散を行う。よって、タンブル制御弁が閉まり高速流動が偏在する燃焼室においても、均質性の高く、壁面への付着の少ない混合気を形成することができる。
As described above, in the fuel injection valve of the present embodiment, as described above, the
図9は、燃料噴射弁119に付与された第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される燃料噴霧130と、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される燃料噴霧131の模式図である。L130は第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される燃料噴霧130のペネトレーションを表し、L131は第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される燃料噴霧131のペネトレーションを表す。第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される噴霧は、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションL130がペネトレーションL131よりも小さくなるように構成される。
FIG. 9 shows the
図10は、燃料噴射弁の先端の拡大図である。本実施例は、第1噴射孔グループ140が3つの燃料噴射孔(301a、301b、301c)からなり、第2噴射孔グループ141が3つの燃料噴射孔(301d、301e、301f)からなる、6噴射孔のマルチホール型の燃料噴射弁である。ただし、本発明は各噴射孔グループ(140、141)の燃料噴射孔の数が3つに限定されるものではない。本実施例において、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)と第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)とが異なる孔径となるように構成される。具体的には第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)に比べ、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)の孔径の方が小さくなるように構成される。これにより第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される噴霧に比べ、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される噴霧の流量を大きくすることができる。第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301a、301b、301c)の中心軸303に垂直な方向の最小断面積が、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)の中心軸303に垂直な方向の最小断面積と比べて小さくなるように構成されると言っても良い。
FIG. 10 is an enlarged view of the tip of the fuel injection valve. In this embodiment, the first
図11は、第1噴射孔グループ140に属する燃料噴射孔(301a、301b、301c)の噴射孔軸303と、弁体軸305に平行な、燃料噴射弁先端の拡大断面図である。燃料噴射弁先端は、弁体201、シート部材202、サック室302で、弁座面304などにより構成される。燃料は弁体201とシート部材202の隙間を通り、流れ311の経路を通って燃料噴射孔(301a、301b、301c)に流入するか、サック室302を経由し、流れ312の経路を通って燃料噴射孔(301a、301b、301c)に流入する。本実施例では、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)は、出口に向かって断面積が拡大するように構成される。出口に向かって流路が広がることで、主流方向の流速が低下するとともに、噴射孔出口での噴射方向306が広がり、ペネトレーションが低下する。
FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the
図12は、第1噴射孔グループ140から噴射される燃料噴霧130と、第2噴射孔グループ141から噴射される燃料噴霧131の、燃料噴射弁近傍の拡大図である。第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)は上記したように出口に向かって広がりテーパを有しており、噴射孔出口より下流で噴霧が広がることで、ペネトレーションが低下する。すなわち、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)は噴射出口に向かって断面積が増加するテーパを有することで、第2噴射孔グループ141の燃料噴射孔(301d、301e、301f)から噴射される燃料噴霧131に比べ、ペネトレーションの小さい燃料噴霧130を噴射することができる。なお、第2噴射孔グループ141の燃料噴孔(301d、301e、301f)は、噴孔出口に向かって断面積が小さくなる、絞りテーパ形状としても良い。第2噴射孔グループ141の燃料噴孔(301d、301e、301f)を絞りテーパ形状とすることで、噴射孔出口での噴霧角が小さくなり、ペネトレーションが大きくなる。
FIG. 12 is an enlarged view of the
次に、タンブル制御バルブ122の開度による制御方法を、図13を用いて説明する。図13は、タンブル制御バルブ122が開き状態での、燃料噴射を表した図である。タンブル制御バルブ122が開いた状態では、隔壁121の下部からの流れ込み124が発生することで、下向きの強い流れが形成される。これにより、貫徹力の弱い、第1噴射孔グループ140に属する燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される燃料噴霧は、流れに負けて下向きに流れてしまい、燃焼室内に十分に分散されない。そこで、燃料噴射圧力を上昇させることで、図14に示すように、噴霧の貫徹力を上昇させ、燃焼室内に十分に燃料を分散させることができる。すなわち、タンブル制御バルブ122の開度を大きくするに従って、燃料の供給圧力を高めるように制御することで、燃焼室内に均質な混合気を形成することができる。具体的にはコモンレール112に燃料を供給する高圧燃料ポンプ111を制御することで供給燃料が高くなるように制御する。
Next, a control method based on the opening degree of the
図15に、タンブル制御バルブ122と燃料供給圧力の関係を示す。内燃機関の制御装置であるECU118は、要求負荷が高い場合には、タンブル制御バルブ122の開度を上げる。このとき、燃料供給圧力をタンブル制御バルブ122の開度に応じて上げることで、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される噴霧の貫徹力を高め、燃焼室内に均質な混合気を形成することができる。一方、エンジンへの要求負荷が中・低負荷の場合には、リーン均質燃焼モードへと変わり、タンブル制御バルブ122の開度を小さくするように制御する。このとき、均質混合気と低付着量を両立するため、燃料供給圧力を下げ、第1噴射孔グループ140の燃料噴射孔(301a、301b、301c)から噴射される噴霧の貫徹力を下げるように制御する。
FIG. 15 shows the relationship between the
以上の通り図3に示したように、本実施例のエンジンシステムでは気筒の空気入口側の吸気ポート105に空気流路を気筒の軸方向上下に分ける隔壁121が設けられる。そしてこのエンジンシステムにおいて、隔壁121の下側流路を開閉する絞り弁122が設けられている。またこのエンジンシステムにおいて、低負荷、又は中負荷の状態で絞り弁122が閉じられるように制御する制御部を備えることが望ましい。またこのエンジンシステムにおいて、絞り弁122の開度を大きくするに従って、燃料噴射弁119に供給する燃料圧力を高めるように制御する制御部(ECU)を備えることが望ましい。
As described above, as shown in FIG. 3, in the engine system of this embodiment, the
以上の本実施例によれば、吸気ポート105の流路を絞り燃焼室内に高速流が形成されている場合に、高均質で、壁面付着を低減する燃料噴射弁、又はエンジンシステムを提供することが可能となる。
According to the above embodiment, a fuel injection valve or an engine system that is highly homogeneous and reduces wall adhesion when a high-speed flow is formed in the combustion chamber by narrowing the flow path of the
本発明の第2の実施例に係る燃料噴射弁について、図16から図18を用いて以下説明する。実施例1と筒内噴射式エンジン、及び燃料噴射弁の基本的な構成は同じなので説明を省略する。また同様の符号は実施例1と同じ機能を示すため説明を省略する。本実施例に係る燃料噴射弁は、燃料噴射孔の中心軸がピストン上面中心103aよりも点火プラグ先端部120aの側を指向する第1噴射孔グループ143に属する燃料噴射孔(301a´、301b´、301c´)において、噴孔軸に垂直な方向の断面がオーバル形状で構成され、オーバル形状の長軸方向が噴射孔軸方向によって変化するねじり噴射孔により構成される。その他の構成は第1の実施例と同一とする。燃料噴射孔の中心軸が点火プラグ先端部120aよりもピストン上面中心103aの側を指向する第2噴射孔グループ144に属する燃料噴射孔(301d´、301e´、301f´)については実施例1の燃料噴射孔(301d、301e、301f)と同様に真円形状で形成される。なお、オーバル形状は卵形、長円形、又は楕円形などを含む形状であるが、本実施例では特に楕円形であることが望ましい。以下においては楕円を例として説明するが、本発明はこれに限定されるわけではない。
The fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 16 to 18. Since the basic configurations of the in-cylinder injection engine and the fuel injection valve are the same as those of the first embodiment, the description thereof will be omitted. Further, since the same reference numerals indicate the same functions as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted. In the fuel injection valve according to the present embodiment, the fuel injection holes (301a', 301b'" belong to the first
図16は、図10と同様の、燃料噴射弁先端の拡大図である。第2の実施例では、第1噴射孔グループ143が楕円噴孔(301a´、301b´、301c´)で構成される。図17(a)に、図11と同様の、燃料噴射弁先端の拡大断面図を示す。本実施例に係る燃料噴射弁では、楕円噴孔(301a´、301b´、301c´)の中心軸303に垂直な方向の断面は楕円で構成される。なお、断面の一部は真円としてもよい。図17(b)に、噴射孔入口と噴射孔出口での断面形状を示す。本実施例では、楕円噴孔(301a´、301b´、301c´)の噴射孔入口の断面は真円で構成し、噴射孔出口の断面を楕円で構成する。また、楕円の長軸方向は、噴射孔軸方向によって変化するねじり噴射孔である。ねじり噴射孔を通る流れは、噴射孔の軸周りの回転方向の流れ(スワール)を形成する。
FIG. 16 is an enlarged view of the tip of the fuel injection valve, similar to FIG. 10. In the second embodiment, the first
図18は、第1噴射孔グループ143から噴射される燃料噴霧130と、第2噴射孔グループ144から噴射される燃料噴霧131の、燃料噴射弁近傍の拡大図である。第1噴射孔グループ143はねじり噴射孔(301a´、301b´、301c´)により構成され、噴射孔出口より下流で噴霧が広がることで、ペネトレーションが低下する。すなわち、第1噴射孔グループ143の燃料噴射孔(301a´、301b´、301c´)は噴孔軸303に垂直な方向の断面が楕円で構成され、楕円の長軸方向が噴射孔軸方向によって変化するねじり噴射孔により構成される。また実施例1と同様に第1噴射孔グループ143の全ての燃料噴射孔(301a´、301b´、301c´)の最小断面積と比べて第2噴射孔グループ144の全ての燃料噴射孔(301d´、301e´、301f´)の最小断面積が小さくなるように構成されることが望ましい。これにより、第2噴射孔グループ144の燃料噴射孔(301d´、301e´、301f´)から噴射される燃料噴霧133に比べ、流量は大きく、かつ、ペネトレーションの小さい噴霧を噴射することができる。
FIG. 18 is an enlarged view of the
101…シリンダヘッド
102…シリンダブロック
103…ピストン
104…燃焼室
105…吸気管
106…排気管
107…吸気弁
108…排気弁
109…燃料タンク
110…フィードポンプ
111…高圧燃料ポンプ
112…コモンレール
113…燃圧センサ
114…コンロッド
115…クランク軸
116…クランク角センサ
117…水温センサ
118…ECU
119…燃料噴射弁
120…点火プラグ
121…隔壁
122…タンブル制御バルブ
123…隔壁上部流れ
124…隔壁下部流れ
125…隔壁上部流れ(タンブル制御バルブ閉状態時)
126…隔壁下部流れ(タンブル制御バルブ閉状態時)
127…吸気バルブ中心軸
128…強流動領域
129…弱流動領域
130…第1噴射孔グループの噴射孔からの噴霧
131…第2噴射孔グループの噴射孔からの噴霧
132…第1噴射孔グループの噴射孔からの噴霧方向
133…第2噴射孔グループの噴射孔からの噴霧方向
134…タンブル流
135…混合気
140…第1噴射孔グループの噴射孔
141…第2噴射孔グループの噴射孔
201…弁体
202…シート部材
203…ガイド部材
204…ノズル体
205…弁体ガイド
206…アンカー
207…コア
208…コイル
209…ヨーク
210…スプリング
211…コネクタ
212…燃料供給口
301…噴射孔
302…サック室
303…噴射孔中心軸
304…弁座面
305…弁体中心軸
306…噴孔出口での速度ベクトル
307…噴孔出口での速度ベクトル
311…シート部側からの流れ込み
312…サック室側からの流れ込み
101 ...
119 ...
126 ... Flow at the bottom of the bulkhead (when the tumble control valve is closed)
127 ... Intake valve
Claims (10)
前記燃料室内におけるバルブの中心軸をピストン上部まで延在させ2分した領域のうち、中心軸が点火プラグの先端部がある側の領域を指向する燃料噴射孔を複数備える第1噴射孔グループと、中心軸が点火プラグの先端部がない側の領域を指向する燃料噴射孔を複数備える第2噴射孔グループを有し、前記第1噴射孔グループにおける各々の前記燃料噴射孔は、前記第2噴射孔グループにおける各々の前記燃料噴射孔から噴射される噴霧の流量よりも大きく、かつペネトレーションが小さくなるように構成される燃料噴射弁。 In a fuel injection valve that injects fuel directly into the combustion chamber
A first injection hole group having a plurality of fuel injection holes in which the central axis of the valve in the fuel chamber extends to the upper part of the piston and is divided into two, and the central axis points to the area on the side where the tip of the spark plug is located. A second injection hole group having a plurality of fuel injection holes whose central axis points to a region on the side where the tip of the spark plug is not provided is provided, and each of the fuel injection holes in the first injection hole group is the second injection hole. A fuel injection valve configured to be larger than the flow rate of the spray injected from each of the fuel injection holes in the injection hole group and the penetration is small.
前記気筒の空気入口側の吸気ポートに空気流路を前記気筒の軸方向上下に分ける隔壁が設けられたエンジンシステム。 The fuel injection valve according to claim 1 is attached to the cylinder, and the fuel injection valve is attached to the cylinder.
An engine system in which an intake port on the air inlet side of the cylinder is provided with a partition wall that divides an air flow path into upper and lower axial directions of the cylinder.
前記隔壁の下側流路を開閉する絞り弁が設けられたエンジンシステム。 In the engine system according to claim 7,
An engine system provided with a throttle valve that opens and closes the lower flow path of the partition wall.
低負荷、又は中負荷の状態で前記絞り弁が閉じられるように制御する制御部を備えたエンジンシステム。 In the engine system according to claim 8,
An engine system including a control unit that controls the throttle valve to be closed under a low load or a medium load.
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