JPH11336643A - Electromagnetic fuel injection valve for cylinder injection - Google Patents

Electromagnetic fuel injection valve for cylinder injection

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Publication number
JPH11336643A
JPH11336643A JP10140796A JP14079698A JPH11336643A JP H11336643 A JPH11336643 A JP H11336643A JP 10140796 A JP10140796 A JP 10140796A JP 14079698 A JP14079698 A JP 14079698A JP H11336643 A JPH11336643 A JP H11336643A
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JP
Japan
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fuel
valve
fuel injection
spray
injection hole
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10140796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshio Okamoto
良雄 岡本
Yuzo Kadomukai
裕三 門向
Makoto Yamakado
山門  誠
Yoshiyuki Tanabe
好之 田辺
Yasuhisa Hamada
泰久 濱田
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11336643A publication Critical patent/JPH11336643A/en
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve ignitability and combustibility of an engine by providing a collision wall having a larger face than the diameter of a fuel jet and extended axially downstream on either one face side of a face passing the center of the fuel jet. SOLUTION: A nozzle member 7 is provided with a collision wall 25 integrally formed at the tip. The collision wall 25 is positioned slightly separated from a jet 8 and extended axially downstream on either one face side of a face passing the center of the jet 8. The length of a plane facing the jet 8 is sufficiently longer than the diameter of the jet 8. Fuel spray with partially strong flow can be added into widely dispersed fuel spray with swirling force effectively imparted by a fuel swirling element 22, by the collision wall 25 provided at the outlet part of the fuel jet 8. Ignitability of an engine is therefore made excellent, and lean-burn is realized to reduce the exhaust quantity of unburnt gas components and to improve fuel consumption.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ガソリンを燃焼室
内に直接噴射して燃焼させる内燃機関(以下、筒内噴射
ガソリンエンジンと称す)にあって、負荷によって幅広
く変わる燃焼状況に、適合し得る噴霧特性でもって噴射
可能な筒内噴射用電磁式燃料噴射弁に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an internal combustion engine in which gasoline is directly injected into a combustion chamber and burns it (hereinafter referred to as a direct injection gasoline engine), and can be adapted to a combustion situation which varies widely depending on a load. The present invention relates to an in-cylinder injection electromagnetic fuel injection valve that can be injected with spray characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】エンジンの吸気管内に燃料を噴射する吸
気管内燃料噴射装置に対して、燃焼室内に直接燃料を噴
射する筒内燃料噴射装置が知られている。
2. Description of the Related Art An in-cylinder fuel injection device that injects fuel directly into a combustion chamber is known, while an in-pipe fuel injection device that injects fuel into an intake pipe of an engine is known.

【0003】このような、筒内噴射ガソリンエンジンと
して、特開平6−146886 号公報がある。本引例では、燃
料噴射弁の取付け位置に対する配慮と、吸気開口端から
上方に延びる吸気ポートにより燃焼室内に縦渦の吸気流
れを形成する構成として、理論混合気よりも希薄な燃料
で希薄燃焼を安定して行い、燃費を改善するというもの
である。
As such a direct injection gasoline engine, there is JP-A-6-146886. In this reference, lean combustion is performed with a fuel leaner than the stoichiometric air-fuel mixture by considering the mounting position of the fuel injection valve and forming a vertical vortex intake flow in the combustion chamber by an intake port extending upward from the intake opening end. It is intended to stabilize and improve fuel efficiency.

【0004】一方、筆者らが検討した筒内噴射ガソリン
エンジンは、燃焼室内に吸気スワール流を生成するもの
で、従来エンジンのシリンダヘッドを大幅に変更するこ
となく希薄燃焼を実現しようとするものである。以下、
第10図を用いて、安定した燃焼を確保するための噴霧
形成法について説明する。詳細は後述するが、この筒内
噴射ガソリンエンジンに取り付けられる電磁式燃料噴射
弁は、シリンダヘッドに30°〜45°程度の傾斜をも
って取り付けられており、その噴射孔はピストンに設け
られるキャビティ(凹み)に向けられている。
On the other hand, the in-cylinder injection gasoline engine studied by the present inventors generates an intake swirl flow in a combustion chamber and attempts to realize lean combustion without largely changing the cylinder head of the conventional engine. is there. Less than,
The spray forming method for ensuring stable combustion will be described with reference to FIG. As will be described in detail later, the electromagnetic fuel injection valve attached to the direct injection gasoline engine is attached to the cylinder head at an inclination of about 30 ° to 45 °, and its injection hole is formed in a cavity (a concave portion) provided in the piston. ).

【0005】この種の筒内噴射ガソリンエンジンは、負
荷によって均質燃焼と成層燃焼を使い分けている。筆者
らの実験解析結果によると、均質燃焼では、燃焼室全体
に噴霧を拡散させて混合気の均質化を行うため広い噴霧
角で均質な噴霧が有効であること、また、点火性向上の
ためには、プラグ回りへ可燃蒸気を導く必要から噴霧に
部分的に強い流れを作ることが有効であることがわかっ
た。一方、成層燃焼では、混合気の過度の分散を防止し
て点火プラグ回りに可燃蒸気を集中させるため噴霧角は
狭くコンパクトな噴霧が有効であることがわかった。
[0005] This type of direct injection gasoline engine selectively uses homogeneous combustion and stratified combustion depending on the load. According to the authors' experimental analysis results, in homogeneous combustion, the uniform spray is effective at a wide spray angle to diffuse the spray throughout the combustion chamber and homogenize the air-fuel mixture. It was found that it was effective to create a partially strong flow in the spray because it was necessary to guide combustible vapor around the plug. On the other hand, it was found that in the stratified combustion, a compact spray with a small spray angle is effective to prevent excessive dispersion of the air-fuel mixture and concentrate combustible vapor around the spark plug.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】前記したように、均質
燃焼では広く分散した噴霧でしかも部分的に強い流れを
有する噴霧が、成層燃焼ではコンパクトな噴霧がそれぞ
れ必要となるが、このような噴霧を生成するために、筆
者らはスワールタイプの電磁式燃料噴射弁を用いてい
る。
As described above, in homogeneous combustion, sprays that are widely dispersed and partially strong flow are required, and in stratified combustion, compact sprays are required. Have used a swirl-type electromagnetic fuel injection valve to generate the pressure.

【0007】スワールタイプの噴霧は、大気圧下では内
部に空洞を有する中空円錐状となる。燃料噴射孔出口部
の液膜は速やかに分裂微粒化し、液滴の運動量が即座に
失われてペネトレーションが抑制されるというのが特徴
である。このために、広く分散した噴霧は比較的得やす
いが、反面、部分的に強い流動は得られない。
[0007] The swirl type spray has a hollow conical shape having a cavity inside at atmospheric pressure. The liquid film at the outlet of the fuel injection hole is rapidly divided and atomized, and the momentum of the droplet is immediately lost, thereby suppressing the penetration. For this reason, a widely dispersed spray is relatively easy to obtain, but on the other hand, a partially strong flow cannot be obtained.

【0008】本発明の目的は、大気圧下でも部分的に強
い流動を有する噴霧を生成し得る電磁式燃料噴射弁を提
供するものであり、この強い流動を有する噴霧により筒
内噴射ガソリンエンジンの点火性,燃焼性ともに向上す
る筒内噴射用電磁式燃料噴射弁を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electromagnetic fuel injection valve capable of generating a spray having a partially strong flow even at atmospheric pressure. An object of the present invention is to provide an in-cylinder injection type electromagnetic fuel injection valve in which both ignition performance and combustion performance are improved.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】スワールタイプの噴霧
は、加圧下では雰囲気密度の増大によってペネトレーシ
ョンは抑制されるとともに、噴霧内外の圧力差によって
噴霧はしぼみ、形態としてはコンパクトな中実構造の噴
霧となる。成層燃焼では、圧縮行程中(ピストンが上昇
して燃焼室内の圧力が高まる)に燃料を噴射するため、
このような形状変化は好ましい。したがって、均質燃焼
と成層燃焼を使い分ける筒内噴射ガソリンエンジンで
は、大気圧下での噴霧に部分的に強い流動を調整付加す
ることで点火性と燃焼性の両立を図ることが可能とな
る。
In the swirl type spray, the penetration is suppressed by the increase in the atmospheric density under the pressurization, and the spray is reduced by the pressure difference between the inside and the outside of the spray. Becomes In stratified combustion, fuel is injected during the compression stroke (the piston rises and the pressure in the combustion chamber increases)
Such a shape change is preferred. Therefore, in a direct injection gasoline engine that uses homogeneous combustion and stratified combustion selectively, it is possible to achieve both ignitability and flammability by adjusting and adding a partly strong flow to spray under atmospheric pressure.

【0010】このために、本発明の筒内噴射用電磁式燃
料噴射弁は、内部に燃料の流通する燃料通路が形成され
るとともに、該燃料通路の開閉を行う弁部材と、該弁部
材の弁座部の上流側において燃料に旋回を与える燃料旋
回部材と、また、該弁座部の下流側において燃料の通過
を許す燃料噴射孔とを備え、燃料噴射孔より僅かに離れ
た位置にあって、該燃料噴射孔の中心を通る面のいずれ
か一方面側に軸方向下流に延びる、該燃料噴射孔の直径
より大きい面を有する衝突壁を設け、該衝突壁により噴
霧を部分的に集めて流動の強い噴霧としている。
For this purpose, the in-cylinder electromagnetic fuel injection valve of the present invention has a fuel passage through which fuel is formed, a valve member for opening and closing the fuel passage, and a valve member for the valve member. A fuel swirling member for turning fuel on the upstream side of the valve seat, and a fuel injection hole for allowing the passage of fuel on the downstream side of the valve seat; Providing a collision wall having a surface larger than the diameter of the fuel injection hole and extending axially downstream on one side of a surface passing through the center of the fuel injection hole, and the collision wall partially collects spray. And a strong flowing spray.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図1な
いし図5により説明する。図1は本発明の一実施例を示
す筒内噴射用電磁式燃料噴射弁1の縦断面図、図2は弁
部を拡大した縦断面図、図3は図2のA方向視図、図4
及び図5は筒内における噴霧の流動を示す模式図であ
る。各々の図を用いて構造及び動作について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an in-cylinder electromagnetic fuel injection valve 1 showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing an enlarged valve portion, and FIG. 4
5 is a schematic diagram showing the flow of the spray in the cylinder. The structure and operation will be described with reference to each drawing.

【0012】電磁式燃料噴射弁1は、コントロールユニ
ットにより演算されたデューティのON−OFF信号に
よりシート部の開閉を行うことにより燃料の噴射を実施
する。磁気回路は、有底筒状のヨーク3,ヨーク3の開
口端を閉じる栓体部2aとヨーク3の中心部に延びる柱
状部2bとからなるコア2及びコア2に空隙を隔てて対
面するプランジャ4とからなる。柱状部2bの中心に
は、プランジャ4とロッド5とボール弁6からなる可動
部4Aを、ノズル部材7に形成された燃料の通過を許す
噴射孔部8の上流側のシート面9に、押圧する弾性部材
としてのスプリング10を挿入保持するための穴が設け
てある。スプリング10の上端は、セット荷重を調整す
るためにコア2の中心に挿通されたスプリングアジャス
タ11の下端に当接している。
The electromagnetic fuel injection valve 1 performs fuel injection by opening and closing a seat portion in response to a duty ON-OFF signal calculated by a control unit. The magnetic circuit includes a core 2 including a bottomed cylindrical yoke 3, a plug 2 a for closing an open end of the yoke 3, and a columnar portion 2 b extending to the center of the yoke 3, and a plunger facing the core 2 with a gap therebetween. 4 At the center of the columnar portion 2b, a movable portion 4A composed of a plunger 4, a rod 5, and a ball valve 6 is pressed against a seat surface 9 on the upstream side of an injection hole portion 8 formed in a nozzle member 7 to allow passage of fuel. A hole for inserting and holding a spring 10 as an elastic member is provided. The upper end of the spring 10 is in contact with the lower end of a spring adjuster 11 inserted into the center of the core 2 to adjust the set load.

【0013】コア2の柱状部2b側とヨーク3の可動部
4A側で対面する隙間部は、コイル14側へ燃料が流出
するのを防ぐために、両者間に機械的に固定されたシー
ルリング12が設けられている。磁気回路を励磁するコ
イル14はボビン13に巻かれ、その外周をプラスチッ
ク材でモールドされている。これらから成るコイル組立
体15の端子17は、コア2のつば部に設けた穴16に
挿入されている。この端子17は、図示しないコントロ
ールユニットの端子と結合されている。ヨーク3の有底
部には、可動部4Aを受容するプランジャ受容部18が
開けられており、その下部にはさらにプランジャ受容部
18より大径に形成され、ストッパ19及びノズル部材
7を受容するノズル受容部20がヨーク先端まで貫設さ
れている。
A gap facing the columnar portion 2b of the core 2 and the movable portion 4A of the yoke 3 has a seal ring 12 mechanically fixed between the two to prevent fuel from flowing out to the coil 14 side. Is provided. A coil 14 for exciting a magnetic circuit is wound around a bobbin 13 and its outer periphery is molded with a plastic material. The terminals 17 of the coil assembly 15 composed of these are inserted into holes 16 provided in the flange of the core 2. The terminal 17 is connected to a terminal of a control unit (not shown). A plunger receiving portion 18 for receiving the movable portion 4A is opened at the bottomed portion of the yoke 3, and a nozzle formed to have a diameter larger than that of the plunger receiving portion 18 at a lower portion thereof to receive the stopper 19 and the nozzle member 7. The receiving portion 20 extends through to the tip of the yoke.

【0014】可動部4Aは、磁性材料製プランジャ4
と、一端がプランジャ4に接合されたロッド5とロッド
5の他端に接合されたボール6とより成るが、ロッド5
のプランジャ4側には燃料の通過を許す空洞部5Aが設
けてある。この空洞部5Aには燃料の流出口5Bが設け
てある。また可動部4Aは、プランジャ4の外周がシー
ルリング12に当接することでその軸方向の動きを案内
されるとともに、他端部に接合されたボール6がノズル
部材7の中空部の内壁21に挿入される円筒状の燃料旋
回素子22の内壁に当接することでそれぞれガイドされ
ている。ノズル部材7には、ボール弁6をガイドする円
筒状の燃料旋回素子22につづいて、ボール弁6をシー
トするシート面9が形成されており、シート面9の中央
には燃料の通過を許す噴射孔8が設けられている。可動
部4Aのストローク(軸上方への移動量)は、ロッド5
の首部の受け面5aとストッパ19間の空隙の寸法で決
定される。なお、26はフィルタで燃料中,配管中のゴ
ミや異物がシート側へ侵入するのを防ぐために設けられ
ている。
The movable part 4A is a plunger 4 made of a magnetic material.
And a ball 5 joined at one end to the plunger 4 and a ball 6 joined at the other end of the rod 5.
The plunger 4 is provided with a cavity 5A that allows the passage of fuel. The cavity 5A is provided with a fuel outlet 5B. The movable portion 4A is guided in its axial direction by the outer periphery of the plunger 4 abutting against the seal ring 12, and the ball 6 joined to the other end is attached to the inner wall 21 of the hollow portion of the nozzle member 7. Each is guided by contacting the inner wall of the cylindrical fuel swirl element 22 to be inserted. The nozzle member 7 is provided with a seat surface 9 for seating the ball valve 6 following a cylindrical fuel swirl element 22 for guiding the ball valve 6, and the center of the seat surface 9 allows passage of fuel. An injection hole 8 is provided. The stroke of the movable portion 4A (the amount of upward movement) is
Is determined by the size of the gap between the receiving surface 5a of the neck portion and the stopper 19. A filter 26 is provided to prevent dust and foreign matter in the fuel and pipes from entering the sheet.

【0015】ノズル部材7の先端には、一体的に形成さ
れる本発明にかかる衝突壁25が設けられている。ここ
に、図2及び図3を用いてその作用について説明する。
図2は先部分周辺の拡大断面図で、図3は図2のA方向
視図である。
At the tip of the nozzle member 7, an integrally formed collision wall 25 according to the present invention is provided. Here, the operation will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the tip portion, and FIG. 3 is a view in the direction A of FIG.

【0016】衝突壁25は、噴射孔8より僅かに離れた
位置にあって、その噴射孔8の中心を通る面のいずれか
一方面側に軸方向下流に延長されている。また、噴射孔
8に対面する平面の長さは、噴射孔8の直径より十分大
きい面を有している。なお、実施例はその断面が三ヶ月
型として示されているが、噴射孔8に対応する面が多少
わん曲するなど変形しても良い。
The collision wall 25 is located at a position slightly distant from the injection hole 8, and extends axially downstream to one of the surfaces passing through the center of the injection hole 8. The length of the plane facing the injection hole 8 is sufficiently larger than the diameter of the injection hole 8. In the embodiment, the cross section is shown as a three-month type, but the surface corresponding to the injection hole 8 may be deformed such as to be slightly curved.

【0017】戻って、燃料旋回素子22には、軸方向溝
23と径方向溝24が設けてある。本実施例では、軸方
向溝23はDカット面で形成しているが、環状通路等他
の形状であっても良い。かかる軸方向溝23と径方向溝
24は、弁上方より導入される燃料通路であるが、軸方
向溝23を通過した燃料は径方向溝24にて軸中心より
偏心導入される。いわゆる、燃料に旋回が付与されノズ
ル部材7に設けた噴射孔8より噴射する際の微粒化を促
進する働きがある。ここに、燃料旋回素子22により付
与される旋回強度(スワール数S)は次式で求められ
る。
Returning to the description, the fuel swirling element 22 is provided with an axial groove 23 and a radial groove 24. In the present embodiment, the axial groove 23 is formed by a D-cut surface, but may be another shape such as an annular passage. The axial groove 23 and the radial groove 24 are fuel passages that are introduced from above the valve. Fuel passing through the axial groove 23 is eccentrically introduced from the axial center by the radial groove 24. In other words, the fuel is swirled to promote atomization when the fuel is injected from the injection holes 8 provided in the nozzle member 7. Here, the swirling strength (swirl number S) provided by the fuel swirling element 22 is obtained by the following equation.

【0018】[0018]

【数1】 S=(角運動量)/(噴射軸方向の運動量)×(オリフィス半径) =2・d0・Ls/n・ds2・cos θ/2 ここに、 d0:燃料噴射孔の直径 Ls:溝の偏心量 n :溝の数 θ :弁座の角度 ds:流れ学的等価直径で溝幅Wと溝高さHを用いて表される。[Number 1] S = (angular momentum) / (momentum injection axis direction) × herein (orifice radius) = 2 · d 0 · Ls / n · ds 2 · cos θ / 2, d 0: the fuel injection holes Diameter Ls: Eccentric amount of groove n: Number of grooves θ: Angle of valve seat ds: Rheologically equivalent diameter, expressed using groove width W and groove height H.

【0019】=2・W・H/W+H である。このスワール数を大きくすると、微粒化が促進
され噴霧が分散される。
= 2 · W · H / W + H. Increasing the swirl number promotes atomization and disperses the spray.

【0020】以上のように構成された、本噴射弁1の動
作を説明する。噴射弁1は、電磁コイル14に与えられ
る電気的なON−OFF信号により、可動部4Aを操作
してバルブシート面9の開閉を行い、それによって燃料
の噴射制御を行う。電気信号がコイル14に与えられる
と、コア2,ヨーク3,プランジャ4で磁気回路が形成
され、プランジャ4がコア2側に吸引される。プランジ
ャ4が移動すると、これと一体になっているボール弁6
も移動してノズル部材7の弁座のシート面9から離れ噴
射孔8を開放する。燃料は、図示しない燃料ポンプや燃
料圧力を調整するレギュレータを介して加圧調整され、
フィルタ26から噴射弁1の内部に流入し、コイル組立
体15の下部通路、プランジャ4の外周部分、ストッパ
19とロッド5の隙間、燃料旋回素子22の溝23,2
4を通って、シート部へ旋回供給され、噴射孔8を通っ
てエンジンの燃焼室内に噴射される。
The operation of the injection valve 1 configured as described above will be described. The injection valve 1 operates the movable part 4A to open and close the valve seat surface 9 in response to an electrical ON-OFF signal given to the electromagnetic coil 14, thereby performing fuel injection control. When an electric signal is applied to the coil 14, a magnetic circuit is formed by the core 2, the yoke 3, and the plunger 4, and the plunger 4 is attracted to the core 2. When the plunger 4 moves, the ball valve 6 integrated therewith
Also moves away from the seat surface 9 of the valve seat of the nozzle member 7 to open the injection hole 8. The fuel is pressurized and adjusted via a fuel pump (not shown) or a regulator that adjusts the fuel pressure.
The fuel flows into the injection valve 1 from the filter 26, and passes through the lower passage of the coil assembly 15, the outer peripheral portion of the plunger 4, the gap between the stopper 19 and the rod 5, the grooves 23 and 2 of the fuel swirling element 22.
4, is swirled and supplied to the seat portion, and is injected through the injection hole 8 into the combustion chamber of the engine.

【0021】ここに、噴霧形態を模式化した図4及び図
5を用いてその流動を説明する。
Here, the flow will be described with reference to FIGS. 4 and 5, which schematically show the spray form.

【0022】図4は、吸気行程期間に噴射した様子を示
している。広く分散した噴霧と部分的に強い流動を有す
る噴霧の流動を示したもので、筒内噴射ガソリンエンジ
ンのアイドル運転や高負荷運転時に対応し、混合気の均
質化を行い燃焼(均質燃焼)を実施する。このような噴
霧は、燃料の旋回強度(スワール力)を十分に強めて得
られるが、本実施例では燃料旋回素子22の溝23の偏
心量Ls(溝中心と軸心間距離)を大きくしている。ス
ワール力を十分に強めると、噴射孔8部で燃料の圧力エ
ネルギーが旋回速度エネルギーに置換され燃料の膜状化
が進む。しかる後、中空円錐状に噴射される、この液膜
は速やかに分裂微粒化されて液滴の運動量が失われ、ペ
ネトレーションが抑制され均質に分散される。さらに、
本実施例では噴射孔8出口部に衝突壁25が設けてある
ため、液膜の一部がこの衝突壁25への付着効果によっ
て集められ、図4に示したような部分的に強い流動を生
成する。この部分的に強い流動は、ピストンのキャビテ
ィに向うように配置されており、このキャビティのR面
でさらにその方向を曲げられて、分散した噴霧の一部を
巻き込むようにして点火プラグに向かう。
FIG. 4 shows how the fuel is injected during the intake stroke. Spray that has a widely dispersed spray and a spray that has a partially strong flow. This corresponds to the idle operation and high load operation of the direct injection gasoline engine, and the mixture is homogenized to perform combustion (homogeneous combustion). carry out. Such spray can be obtained by sufficiently increasing the swirling strength (swirl force) of the fuel. In the present embodiment, the amount of eccentricity Ls (distance between the groove center and the axis) of the groove 23 of the fuel swirling element 22 is increased. ing. When the swirl force is sufficiently increased, the pressure energy of the fuel is replaced by the swirling velocity energy at the injection holes 8 and the film formation of the fuel proceeds. Thereafter, the liquid film sprayed in the shape of a hollow cone is rapidly divided and atomized, the momentum of the droplet is lost, the penetration is suppressed, and the liquid film is uniformly dispersed. further,
In the present embodiment, since the collision wall 25 is provided at the outlet of the injection hole 8, a part of the liquid film is collected by the effect of adhesion to the collision wall 25, and a partially strong flow as shown in FIG. Generate. This partially strong flow is arranged towards the piston cavity, which is further deflected at the R-plane of this cavity and towards the spark plug so as to entrain a part of the dispersed spray.

【0023】図5は、圧縮行程後期に噴射した噴霧の流
動の様子を示している。筒内噴射ガソリンエンジンの部
分負荷運転時に対応し、混合気の希薄化により成層燃焼
を実施する。圧縮行程後期では、燃焼室内の圧力が0.
5MPa 程度上昇するため、噴霧は雰囲気密度の増大
によってペネトレーションが抑制されるとともに、噴霧
内外の圧力差によってしぼみ、図に示されるようなコン
パクト噴霧となってピストンのキャビティ内に収まる。
燃焼室内は、この部分を除いて希薄化され成層混合気が
生成される。
FIG. 5 shows the flow of the spray injected in the latter half of the compression stroke. In response to partial load operation of the direct injection gasoline engine, stratified charge combustion is performed by leaning the mixture. In the latter half of the compression stroke, the pressure in the combustion chamber becomes
Since the pressure rises by about 5 MPa, the penetration of the spray is suppressed by the increase in the atmosphere density, and the spray is deflated by the pressure difference between the inside and the outside of the spray, forming a compact spray as shown in FIG.
Except for this portion, the combustion chamber is diluted to produce a stratified mixture.

【0024】図6及び図7は本発明の第二実施例を示す
もので、図7は図6のB方向視図である。この実施例
は、衝突壁28を有するノズルカバー27をノズル部材
7に設けたものである。第一実施例との違いは、衝突壁
28をノズル部材7とは別体にしていることであり、こ
れによって噴射弁が安価に製作できる。なお、ノズルカ
バー27の材質を熱伝導性の良い材料とすることによ
り、燃焼時に温度が高められデポジット(ガソリンやガ
ソリンと混合したエンジン潤滑油の炭素化途上物であ
る)の自己洗浄効果が得られる。本実施例においても、
図4及び図5に示したような噴霧形態を得られ、第一実
施例と同様な作用効果が得られている。
FIGS. 6 and 7 show a second embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view as viewed in the direction B in FIG. In this embodiment, a nozzle cover 27 having a collision wall 28 is provided on the nozzle member 7. The difference from the first embodiment is that the collision wall 28 is formed separately from the nozzle member 7, whereby the injection valve can be manufactured at low cost. When the material of the nozzle cover 27 is made of a material having good thermal conductivity, the temperature is raised during combustion, and a self-cleaning effect of deposits (which is a gasoline or an engine lubricating oil mixed with gasoline which is being carbonized) can be obtained. Can be Also in this embodiment,
The spray forms shown in FIGS. 4 and 5 are obtained, and the same operation and effects as those of the first embodiment are obtained.

【0025】図8及び図9は、本発明の第三実施例を示
すもので、図9は図8のC方向視図である。この実施例
は、燃料噴射孔30の出口部に段差を設けたもので、燃
料の噴射の際に、噴射孔長さの大きくなる端面側29で
噴霧を部分的に集めて流動の強い噴霧となるように構成
したものである。第一実施例及び第二実施例とは異な
り、噴射孔の部分的な追加工によって構成するため、噴
射弁がより安価に製作できるという効果がある。
FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a view in the direction C of FIG. In this embodiment, a step is provided at the outlet portion of the fuel injection hole 30. At the time of fuel injection, the spray is partially collected on the end face side 29 where the injection hole length is large, and a strong flow of the spray is obtained. It is configured so that Unlike the first embodiment and the second embodiment, since the injection valve is configured by partial additional processing, the injection valve can be manufactured at lower cost.

【0026】次に、図10を用いて、筆者らが検討に用
いた筒内直噴ガソリンエンジン60について構成と燃焼
動作の概要を説明する。図は、エンジン回りの要部拡大
図を示している。61はスロットルバルブを内蔵する吸
入空気量制御装置で、62は吸入空気量制御装置61を
取り付ける吸気マニホールドである。63はシリンダヘ
ッドで、吸気マニホールド62側に吸気弁64,中央部
に点火プラグ65,吸気弁64と反対側に排気弁66が
設けられている。本発明に係る筒内噴射用電磁式燃料噴
射弁1は、シリンダヘッド63の吸気マニホールド62
との結合部付近に30°〜45°傾斜して取り付けられ
る。その噴射方向は、燃焼室67内のピストン69に設
けられたキャビティ69Aに向かうように固定されてい
る。68はシリンダである。図中の白抜きの矢印は吸気
の流れを示しており、ハッチングの矢印は排気ガスの流
れをそれぞれ示している。
Next, the configuration and combustion operation of the in-cylinder direct-injection gasoline engine 60 used in the study by the present inventors will be described with reference to FIG. The figure shows an enlarged view of a main part around the engine. Reference numeral 61 denotes an intake air amount control device having a built-in throttle valve, and reference numeral 62 denotes an intake manifold to which the intake air amount control device 61 is attached. A cylinder head 63 is provided with an intake valve 64 on the intake manifold 62 side, a spark plug 65 in the center, and an exhaust valve 66 on the side opposite to the intake valve 64. The in-cylinder electromagnetic fuel injection valve 1 according to the present invention includes an intake manifold 62 of a cylinder head 63.
It is attached at an angle of 30 ° to 45 ° in the vicinity of the joint with the above. The injection direction is fixed so as to be directed to a cavity 69A provided in a piston 69 in the combustion chamber 67. 68 is a cylinder. In the drawing, white arrows indicate the flow of intake air, and hatched arrows indicate the flow of exhaust gas.

【0027】本ガソリンエンジンは、負荷によって燃焼
状態を以下のように制御している。部分負荷では後期筒
内噴射(圧縮行程噴射)により成層燃焼を、また、高負
荷では前記筒内噴射(吸気行程噴射)により均質燃焼を
行っている。成層燃焼では点火プラグ65近傍に濃い混
合気の層を形成させ希薄な混合気の安定燃焼を実現す
る。また、均質燃焼では燃焼室全体に混合気の均質化を
図り、予混合希薄燃焼を実現する。これらは、低燃費と
高出力を同時に実現することを狙ったものであり、筒内
噴射用電磁式燃料噴射弁1から噴射される噴霧は、吸
気,圧縮等のタイミングに合わせてそれぞれ生成され
る。噴射信号は、図示しない制御ユニットがエンジンの
運転情報に基づいて行う。図は吸気行程時の燃料噴射の
状況を示したもので、噴霧燃料は燃焼室67において空
気と混合を促進するが、この際、噴霧中の部分的に強い
流動を持つ噴霧はピストン69のキャビティ69Aによ
って流れ方向を規制される。すなわち、図中に濃く示し
た矢印のようにその流れが点火プラグ65に向かうよう
になる。また一方、速度の小さい小径液滴は、燃焼室6
7内に分散され空気との混合が促進される。しかる後、
混合気は圧縮行程で圧縮され点火プラグ65にて着火さ
れ、未燃焼ガスの排出量が抑制された安定した希薄燃焼
が実現される。
In this gasoline engine, the combustion state is controlled by the load as follows. At partial load, stratified charge combustion is performed by late-stage in-cylinder injection (compression stroke injection), and at high load, homogeneous combustion is performed by the in-cylinder injection (intake stroke injection). In the stratified combustion, a layer of a rich air-fuel mixture is formed in the vicinity of the ignition plug 65 to realize stable combustion of a lean air-fuel mixture. In the homogeneous combustion, the mixture is homogenized in the entire combustion chamber, thereby realizing the premixed lean combustion. These aim at realizing low fuel consumption and high output at the same time, and the spray injected from the in-cylinder electromagnetic fuel injection valve 1 is generated at the timing of intake, compression, and the like. . The injection signal is issued by a control unit (not shown) based on the operation information of the engine. The figure shows the situation of fuel injection during the intake stroke, in which the spray fuel promotes mixing with air in the combustion chamber 67. At this time, the spray having a strong flow partially in the spray The flow direction is regulated by 69A. That is, the flow is directed toward the ignition plug 65 as indicated by the dark arrow in the drawing. On the other hand, small-diameter droplets having a low velocity are generated in the combustion chamber 6.
7 to promote mixing with air. After a while
The air-fuel mixture is compressed in the compression stroke and ignited by the spark plug 65, thereby realizing stable lean combustion in which the amount of unburned gas discharged is suppressed.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
燃料旋回素子によって効果的に旋回力を付与されて得ら
れる広く分散した噴霧中に、燃料噴射孔の出口部に設け
た衝突壁によって部分的に強い流動を有する噴霧を付加
できる。このような噴霧を筒内噴射ガソリンエンジンの
燃焼室に供給すると、噴霧の流動と小径液滴の分散によ
って、エンジンの点火性を良好とし、あわせて希薄混合
燃焼が実現され未燃ガス成分の排出量の低減と燃費の向
上が図られる。
As described above, according to the present invention,
The spray having a strong flow can be added partially by the collision wall provided at the outlet of the fuel injection hole during the widely dispersed spray obtained by the swirling force being effectively applied by the fuel swirling element. When such a spray is supplied to the combustion chamber of a direct injection gasoline engine, the flow of the spray and the dispersion of the small-diameter droplets improve the ignitability of the engine. The amount is reduced and the fuel efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例である筒内噴射用電磁式燃料
噴射弁の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an in-cylinder electromagnetic fuel injection valve according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の筒内噴射用電磁式燃料噴射弁の先部分
周辺の拡大断面図。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of a leading end portion of the in-cylinder electromagnetic fuel injection valve of the present invention.

【図3】図2のA方向から視みた正面図。FIG. 3 is a front view as viewed from a direction A in FIG. 2;

【図4】吸気行程噴射(大気圧下)での噴霧の模式図。FIG. 4 is a schematic view of spraying during intake stroke injection (under atmospheric pressure).

【図5】圧縮行程噴射(加圧下)での噴霧の模式図。FIG. 5 is a schematic view of spraying in compression stroke injection (under pressure).

【図6】本発明の第二実施例を示す電磁式燃料噴射弁の
先部分周辺の断面図。
FIG. 6 is a sectional view of the vicinity of a leading end of an electromagnetic fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6のB方向から視みた正面図。FIG. 7 is a front view as viewed from a direction B in FIG. 6;

【図8】本発明の第三実施例を示す電磁式燃料噴射弁の
噴射孔部分周辺の断面図。
FIG. 8 is a sectional view of the vicinity of an injection hole portion of an electromagnetic fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention.

【図9】図6のC方向から視みた正面図。FIG. 9 is a front view as viewed from a direction C in FIG. 6;

【図10】本発明の電磁式燃料噴射弁を組み込んだ筒内
噴射ガソリンエンジンの要部拡大図。
FIG. 10 is an enlarged view of a main part of a direct injection gasoline engine incorporating the electromagnetic fuel injection valve of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…電磁式燃料噴射弁、6…ボール弁、8…燃料噴射
孔、22…燃料旋回素子、23…軸方向溝、24…径方
向溝、25…衝突壁。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electromagnetic fuel injection valve, 6 ... Ball valve, 8 ... Fuel injection hole, 22 ... Fuel swirl element, 23 ... Axial groove, 24 ... Radial groove, 25 ... Collision wall.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山門 誠 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 田辺 好之 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者 濱田 泰久 茨城県ひたちなか市高場2477番地 株式会 社日立カーエンジニアリング内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Makoto Yamamon 502, Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref. Machinery Research Laboratories, Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd.Automotive Equipment Division (72) Inventor Yasuhisa Hamada 2477 Takaba, Hitachinaka City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Car Engineering Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する
電磁式燃料噴射弁であって、内部に燃料の流通する燃料
通路が形成されるとともに、該燃料通路の開閉を行う弁
部材と、該弁部材の弁座部の上流側において燃料に旋回
を与える燃料旋回部材と、また、該弁座部の下流側にお
いて燃料の通過を許す燃料噴射孔とを備え、燃料噴射孔
より僅かに離れた位置にあって、該燃料噴射孔の中心を
通る面のいずれか一方面側に軸方向下流に延びる、該燃
料噴射孔の直径より大きい面を有する衝突壁を設けたこ
とを特徴とする筒内噴射用電磁式燃料噴射弁。
1. An electromagnetic fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a valve member for forming a fuel passage through which fuel flows and opening and closing the fuel passage is provided. A fuel swirling member for turning fuel on the upstream side of the valve seat of the valve member; and a fuel injection hole for allowing passage of fuel on the downstream side of the valve seat. And a collision wall having a surface that is larger than the diameter of the fuel injection hole and extends axially downstream on one of the surfaces passing through the center of the fuel injection hole. Electromagnetic fuel injection valve for internal injection.
【請求項2】内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する
電磁式燃料噴射弁であって、内部に燃料の流通する燃料
通路が形成されるとともに、該燃料通路の開閉を行う弁
部材と、該弁部材の弁座部の上流側において燃料に旋回
を与える燃料旋回部材と、また、該弁座部の下流側にお
いて燃料の通過を許す燃料噴射孔とを備え、燃料噴射孔
より僅かに離れた位置にあって、該燃料噴射孔の中心を
通る面のいずれか一方面側に軸方向下流に延びる、該燃
料噴射孔の直径より大きい面を有する衝突壁を設け、該
衝突壁により噴霧を部分的に集めて流動の強い噴霧とし
たことを特徴とする筒内噴射用電磁式燃料噴射弁。
2. An electromagnetic fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, the valve including a fuel passage through which fuel flows, and a valve member for opening and closing the fuel passage. A fuel swirling member for turning fuel on the upstream side of the valve seat of the valve member; and a fuel injection hole for allowing passage of fuel on the downstream side of the valve seat. A collision wall having a surface larger than the diameter of the fuel injection hole and extending downstream in the axial direction on one of the surfaces passing through the center of the fuel injection hole. An electromagnetic fuel injection valve for in-cylinder injection, characterized in that the fuel is partially collected to form a strong flowing spray.
【請求項3】内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する
電磁式燃料噴射弁であって、内部に燃料の流通する燃料
通路が形成されるとともに、該燃料通路の開閉を行う弁
部材と、該弁部材の弁座部の上流側において燃料に旋回
を与える燃料旋回部材と、また、該弁座部の下流側にお
いて燃料の通過を許す燃料噴射孔とを備え、該燃料噴射
孔の該端面が部分的に段差を有して構成され、燃料の噴
射の際に、噴射孔の長さの大なる端面側で噴霧を部分的
に集めて流動の強い噴霧としたことを特徴とする筒内噴
射用電磁式燃料噴射弁。
3. An electromagnetic fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein a valve member for forming a fuel passage through which fuel flows and opening and closing the fuel passage is provided. A fuel swirling member for turning fuel on the upstream side of the valve seat of the valve member; and a fuel injection hole for allowing the passage of fuel on the downstream side of the valve seat, wherein the end face of the fuel injection hole is provided. Is characterized in that it has a partly stepped portion, and at the time of fuel injection, the spray is partially collected on the end face side where the length of the injection hole is large to form a strong flow spray. Electromagnetic fuel injection valve for injection.
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