JP2000018136A - Engine fuel injection valve and fuel injection method - Google Patents
Engine fuel injection valve and fuel injection methodInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】筒内噴射エンジンが燃料の希薄燃焼(空燃比2
0〜50程度)であっても点火を良好にすると共に、す
すの排出を抑制し、かつ、高回転時の燃焼安定性を実現
する燃料噴射弁と燃料噴射方法を提供する。
【解決手段】エンジンの筒内に直接燃料を噴射するもの
であって、ノズル部に弁体,弁座,ノズル孔、及び、燃
料案内体を備え、前記燃料案内体は、旋回強さの異なる
複数の燃料旋回通路を形成し、前記複数の燃料旋回通路
は、旋回強さの小さな旋回通路が旋回強さの大きな旋回
通路よりノズル孔側に形成されてなる。
(57) [Summary] [Problem] A direct injection engine uses lean fuel combustion (air-fuel ratio 2).
The present invention provides a fuel injection valve and a fuel injection method that improve ignition, suppress soot emission, and realize combustion stability at high rotation speed even when the fuel injection rate is about 0 to 50). A fuel injection unit for directly injecting fuel into a cylinder of an engine, wherein a nozzle portion includes a valve body, a valve seat, a nozzle hole, and a fuel guide, wherein the fuel guides have different turning strengths. A plurality of fuel swirl passages are formed, and the plurality of fuel swirl passages are formed such that a swirl passage having a small swirl strength is closer to the nozzle hole than a swirl passage having a large swirl strength.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンの燃料噴
射弁及びエンジンの燃料噴射方法に係り、特に、筒内噴
射エンジンの燃料噴射装置用の燃料噴射弁に関する。The present invention relates to a fuel injection valve for an engine and a fuel injection method for an engine, and more particularly to a fuel injection valve for a fuel injection device of a direct injection engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常のエンジンにおいては、燃料の消費
量の低減を図るために、空燃比(空気と燃料の質量比)
を大きくすること、即ち、混合気の燃料量を希薄にして
希薄燃焼とすることが有効であるとされている。しか
し、混合気を希薄にすると、燃料への点火及び火炎の伝
播が不安定になり、安定した燃焼ができづらい状態が生
じる傾向がある。2. Description of the Related Art In an ordinary engine, an air-fuel ratio (mass ratio between air and fuel) is used to reduce fuel consumption.
, That is, it is effective to make the amount of fuel in the air-fuel mixture lean to achieve lean combustion. However, when the air-fuel mixture is made lean, ignition of the fuel and propagation of the flame become unstable, and there is a tendency that stable combustion becomes difficult to occur.
【0003】エンジンの気筒内に直接燃料を噴射する直
噴式の筒内噴射エンジンにおいては、成層燃焼において
点火プラグ付近に混合気を集めて、希薄な混合気であっ
ても安定した燃焼が可能になるが、成層燃焼で、点火プ
ラグ付近に混合気を集めておくためには、点火時期のす
こし前に燃料をノズルから噴射することが必要である。
このため、燃料が噴射されてから点火するまでの時間
が、従来の吸気ポート噴射エンジンに比べて短いので、
燃料が十分に気化されない内に点火されてしまい易くな
るため、これを防ぐためには、噴射時に燃料の液滴を小
さくして燃料の気化を促進する必要がある。[0003] In a direct injection type direct injection engine in which fuel is directly injected into a cylinder of an engine, an air-fuel mixture is collected near an ignition plug in stratified combustion, and stable combustion can be performed even with a lean air-fuel mixture. However, in order to collect the air-fuel mixture near the spark plug in the stratified charge combustion, it is necessary to inject the fuel from the nozzle a little before the ignition timing.
Therefore, the time from fuel injection to ignition is shorter than that of the conventional intake port injection engine,
Since the fuel is likely to be ignited before being sufficiently vaporized, in order to prevent this, it is necessary to promote the vaporization of the fuel by making the fuel droplets small during injection.
【0004】前記燃料噴射弁のノズル部による燃料の微
粒化の従来技術としては、特開平7−119584号公報記載
の技術がある。該技術は、燃料噴射弁のノズルをスワー
ルノズルとし、スワール発生部と噴射孔との間にサック
スホールを備え、前記スワール発生部でのスワールの旋
回中心線の周辺で同中心線に対して傾斜した方向に前記
噴射孔を穿設し、前記スワール旋回中心線に対し直交す
る平面でサックスホールを切断した時にできる各円孔の
中心が前記噴射孔の噴射方向中心線状にほぼ位置させた
ものである。[0004] As a conventional technique for atomizing fuel by the nozzle portion of the fuel injection valve, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-119584. This technology uses a swirl nozzle as a nozzle of a fuel injection valve, and has a sax hole between a swirl generator and an injection hole, and is inclined with respect to the swirl center line around the swirl center line at the swirl generator. The injection hole is drilled in the direction that is set, and the center of each circular hole formed when the sax hole is cut in a plane perpendicular to the swirl turning center line is substantially located at the center of the injection direction of the injection hole. It is.
【0005】該構成によって、サックスホール内でのス
ワール燃料の摩擦損失を小さくし、旋回力の強いスワー
ル燃料を噴射孔から噴射させるものであり、スワール燃
料の旋回力が強いと、燃料の微粒化が促進されるもので
ある。前記燃料の強い旋回力に加えて、燃料噴射圧を5
〜12MPa程度の高圧として燃料を噴射することによ
り、一層の微粒化を図っている。With this configuration, the friction loss of the swirl fuel in the sax hole is reduced, and the swirl fuel having a strong swirling force is injected from the injection hole. If the swirl force of the swirl fuel is strong, the fuel is atomized. Is promoted. In addition to the strong swirling force of the fuel, the fuel injection pressure is increased by 5
Further atomization is achieved by injecting the fuel at a high pressure of about 12 MPa.
【0006】一方、デイーゼルエンジンでは、燃料に旋
回を与えずに燃料を高圧(20MPa以上)で噴射してお
り、この場合には、燃料噴射弁からの燃料噴霧形状は、
比較的に中実な噴霧を形成できる。On the other hand, in a diesel engine, fuel is injected at a high pressure (20 MPa or more) without giving a turn to the fuel. In this case, the shape of the fuel spray from the fuel injection valve is as follows:
A relatively solid spray can be formed.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
如く、燃料の噴射時に燃料に旋回を与える方式は、噴霧
形状が、中空の円錐形状となり、噴霧の中心には燃料が
少ない状態となる。そのために、燃料と空気が接触して
混合される機会が少なく、局所的に過濃な混合気が存在
し、すすを発生したり、高負荷領域で空気の利用率が低
下し、出力が低くなる等の問題がある。However, as described above, in the method in which the fuel is swirled at the time of fuel injection, the shape of the spray is a hollow conical shape, and the fuel has a small amount at the center of the spray. Therefore, there is little opportunity for fuel and air to come into contact with each other and be mixed.There is a locally rich air-fuel mixture, soot is generated, and the air utilization rate is reduced in high load areas, resulting in low output. There are problems such as becoming.
【0008】図19は、前記の如き従来の直噴式の筒内
噴射エンジン1における部分負荷時の混合気の状態を示
したものであり、燃料噴射弁20で単純に燃料に旋回を
与える方式ものである。前記方式のものでは、燃料の旋
回力を小さくすると噴霧3の広がり角が小さくなり、ピ
ストンキャビティ6に衝突した燃料の一部がピストン7
の上面で気化し、気化した燃料4が点火プラグ2方向へ
搬送され、燃焼の安定化を助ける。しかし、ピストン7
に集中して衝突した燃料の多くは、燃料液膜5を形成
し、すすを発生する原因の燃料となるとの問題がある。FIG. 19 shows the state of the air-fuel mixture at a partial load in the conventional direct injection type direct injection engine 1 as described above, in which the fuel is simply swirled by the fuel injection valve 20. It is. In the above-mentioned system, when the turning force of the fuel is reduced, the spread angle of the spray 3 is reduced, and a part of the fuel colliding with the piston cavity 6 is
The vaporized fuel 4 is conveyed in the direction of the spark plug 2 on the upper surface of the fuel cell to help stabilize combustion. However, piston 7
There is a problem that most of the fuel intensively collided with the fuel becomes the fuel that forms the fuel liquid film 5 and generates soot.
【0009】一方、図20は、図19と同じ従来の直噴
式の筒内噴射エンジン1において、燃料の旋回力を大き
くした状態を示したものである。燃料の旋回力を大きく
すると、ピストン7への衝突が少なく、すすの発生を抑
制できるが、噴射燃料が中空噴霧形状となるため、中心
部に噴霧される燃料が少なく、かつ速度も遅いので、点
火プラグ2方向へ搬送される燃料(混合気)が不足し、
燃焼が不安定になる。特に、エンジン回転数Nが高い領
域では、空気流の速度が大きくなり、噴霧燃料が流され
易くなるので、噴霧速度も大きくする必要があるとの問
題がある。On the other hand, FIG. 20 shows a state in which the turning force of the fuel is increased in the same conventional direct injection type direct injection engine 1 as in FIG. When the fuel turning force is increased, the collision with the piston 7 is reduced and soot generation can be suppressed. However, since the injected fuel has a hollow spray shape, the fuel sprayed at the center is small and the speed is low. Insufficient fuel (air-fuel mixture) conveyed in the direction of spark plug 2,
Combustion becomes unstable. In particular, in a region where the engine speed N is high, the speed of the air flow increases, and the spray fuel is easily flown. Therefore, there is a problem that the spray speed needs to be increased.
【0010】また、前記デイーゼルエンジンの如く、燃
料に旋回を与えない方式では、微粒化を促進するのにさ
らに高圧にする必要があり、それに伴い、噴霧の速度が
大きくなる。噴霧の速度が大きくなると、気筒壁面に衝
突しやすくなるので、特に高負荷時にはすすを発生する
との問題がある。Further, in a system in which fuel is not swirled as in the diesel engine, it is necessary to further increase the pressure in order to promote atomization, and the spray speed increases accordingly. When the spraying speed increases, the cylinder easily collides with the cylinder wall surface, so that there is a problem that soot is generated particularly under a high load.
【0011】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、筒内噴射エ
ンジンが燃料の希薄燃焼(空燃比20〜50程度)であ
っても点火を良好にすると共に、すすの排出を抑制し、
かつ、高回転時の燃焼安定性を実現する燃料噴射弁と燃
料噴射方法を提供することにある。The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide ignition even when an in-cylinder injection engine is used for lean fuel combustion (air-fuel ratio of about 20 to 50). While reducing soot emissions,
Another object of the present invention is to provide a fuel injection valve and a fuel injection method that realize combustion stability at high rotation speed.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
本発明の第1の基本的な燃料噴射弁の一態様は、エンジ
ンの筒内に直接燃料を噴射するものであって、ノズル部
に弁体,弁座,ノズル孔、及び、燃料案内体を備え、前
記燃料案内体は、旋回強さの異なる複数の燃料旋回通路
を形成し、前記複数の燃料旋回通路は、旋回強さの小さ
な旋回通路が旋回強さの大きな旋回通路よりノズル孔側
に形成されていることを特徴としている。In order to achieve the above object,
One aspect of the first basic fuel injection valve of the present invention is to inject fuel directly into a cylinder of an engine, and a valve portion, a valve seat, a nozzle hole, and a fuel guide are provided in a nozzle portion. Wherein the fuel guide body forms a plurality of fuel swirl passages having different swirl strengths, and the plurality of fuel swirl passages include a swirl passage having a small swirl strength located closer to the nozzle hole than a swirl passage having a large swirl strength. It is characterized by being formed.
【0013】そして、前記燃料噴射弁の具体的な態様と
しては、前記燃料旋回通路が、前記ノズル孔の中心軸線
と交差する仮想線から所定距離オフセットされ、旋回強
さの小さな旋回通路と旋回強さの大きな旋回通路とでオ
フセット距離を異にしている。また、前記複数の燃料旋
回通路は、1つ以上の通路がノズル孔の出口方向に向け
て傾斜し、前記燃料旋回通路の内側に燃料を旋回させな
い少なくとも1つの未旋回燃料室を形成したことを特徴
とし、前記燃料案内体が、燃料を上流から下流にバイパ
スさせるバイパス燃料通路を有し、その通路面積を異に
した複数個から成ることを特徴としている。As a specific mode of the fuel injection valve, the fuel swirl passage is offset by a predetermined distance from an imaginary line intersecting the center axis of the nozzle hole, and the swirl passage having a small swirl strength and the swirl strength are formed. The offset distance is different from the large turning path. In addition, the plurality of fuel swirl passages may be configured such that one or more passages are inclined toward an exit direction of a nozzle hole, and at least one unswirled fuel chamber that does not swirl fuel is formed inside the fuel swirl passage. It is characterized in that the fuel guide has a bypass fuel passage for bypassing fuel from upstream to downstream, and is constituted by a plurality of fuel passages having different passage areas.
【0014】また、本発明の第2の基本的な燃料噴射弁
の態様としては、前記燃料案内体が、前記ノズル孔の中
心軸線と交差する仮想線上に形成された複数の燃料案内
通路を備え、該燃料案内通路は燃料流同士が衝突すべく
構成されていることを特徴としている。According to a second basic aspect of the fuel injection valve of the present invention, the fuel guide has a plurality of fuel guide passages formed on an imaginary line intersecting a central axis of the nozzle hole. The fuel guide passage is characterized in that the fuel flows are configured to collide with each other.
【0015】更に、本発明の第3の基本的な燃料噴射弁
の態様としては、前記燃料案内体が、複数のノズル孔の
中心軸線と交差する仮想線上に形成された複数の燃料案
内通路と複数の燃料旋回通路とを備えていることを特徴
としている。Further, as a third basic aspect of the fuel injection valve of the present invention, the fuel guide body includes a plurality of fuel guide passages formed on an imaginary line intersecting a central axis of the plurality of nozzle holes. A plurality of fuel swirl passages are provided.
【0016】そして、本発明の前記基本的な燃料噴射弁
の共通する具体的態様としては、前記燃料旋回通路もし
くは燃料案内通路が、溝もしくは孔であり、前記弁体
が、球体もしくは円錐であり、前記弁体と前記弁座のす
き間の通路面積をノズル出口方向に向けて小さくし、キ
ャビティの発生を防止していることを特徴としている。
一方、本発明のエンジンの筒内に直接燃料を噴射する燃
料噴射方法は、筒内への直接の燃料噴射において、噴霧
角の異なる2つ以上の燃料を同一中心軸線上に噴射し、
前記噴霧角の異なる2つ以上の燃料は、噴霧角の小さな
燃料によって形成された噴霧を噴霧角の大きな燃料によ
って形成された噴霧よりも先に噴射することを特徴とし
ている。In a specific embodiment common to the basic fuel injection valve of the present invention, the fuel swirl passage or the fuel guide passage is a groove or a hole, and the valve body is a sphere or a cone. The passage area between the valve body and the valve seat is reduced toward the nozzle outlet to prevent the generation of a cavity.
On the other hand, in the fuel injection method of the present invention for directly injecting fuel into a cylinder of an engine, in direct fuel injection into a cylinder, two or more fuels having different spray angles are injected on the same central axis,
The two or more fuels having different spray angles are characterized by injecting a spray formed by a fuel having a small spray angle before a spray formed by a fuel having a large spray angle.
【0017】また、本発明のエンジンの筒内に直接燃料
を噴射する燃料噴射方法の他の態様としては、粒径の異
なる2つ以上の燃料噴霧を同一中心軸線上に噴射し、前
記粒径の異なる2つ以上に燃料噴霧は、粒径の大きな燃
料によって形成された噴霧を粒径が小さい燃料によって
形成された噴霧よりも先に、かつ、噴霧角を小さくして
噴射することを特徴としている。According to another aspect of the fuel injection method of the present invention for injecting fuel directly into a cylinder of an engine, two or more fuel sprays having different particle diameters are injected on the same central axis. In two or more different fuel sprays, a spray formed by a fuel having a large particle diameter is sprayed earlier than a spray formed by a fuel having a small particle diameter, and a spray angle is reduced. I have.
【0018】前述の如く構成された本発明に係る第1の
基本的な燃料噴射弁は、燃料の噴霧にあたっては、1つ
の燃料旋回通路により形成される燃料の噴霧広がり角が
小さな噴霧を先に噴出させ、次に、他の燃料旋回通路に
より形成される噴霧広がり角の大きな噴霧を噴出させ、
これにより、エンジンの筒内に空間的に中実な噴霧を形
成することができると共に、広がり角の小さな噴霧燃料
を先に、点火プラグ方向に搬送できるので、すすの排出
を抑止しつつ、燃焼の安定化を図ることができる。In the first basic fuel injection valve according to the present invention having the above-described structure, when spraying the fuel, the fuel spray formed by one fuel swirl passage and having a small spray spread angle is first sprayed. Jetting, and then jetting a spray having a large spray spread angle formed by another fuel swirl passage,
As a result, a spatially solid spray can be formed in the cylinder of the engine, and the spray fuel having a small divergence angle can be conveyed in the direction of the spark plug first, so that the emission of soot can be suppressed while suppressing the emission of soot. Can be stabilized.
【0019】また、本発明に係る第2の基本的な燃料噴
射弁は、燃料案内体の複数の燃料案内通路にオフセット
を設けず、前記燃料案内体の中心を通り互いに直角に交
わる仮想線上に複数の燃料案内通路を設けたので、対向
する燃料案内通路から燃料を噴射して衝突させる。衝突
した燃料は、中心方向に向けた速度成分をもつため、燃
料噴霧の中心にも燃料が存在する中実の燃料噴霧とな
る。Further, the second basic fuel injection valve according to the present invention does not provide offsets in a plurality of fuel guide passages of the fuel guide body, but on an imaginary line passing through the center of the fuel guide body and intersecting at right angles with each other. Since a plurality of fuel guide passages are provided, the fuel is injected from the opposed fuel guide passages to collide. Since the colliding fuel has a velocity component directed toward the center, the fuel becomes a solid fuel spray in which the fuel also exists at the center of the fuel spray.
【0020】更に、本発明に係る第3の基本的な燃料噴
射弁は、複数の燃料案内通路により円錐噴霧を形成し、
内側の噴霧は衝突により生成し、外側の噴霧は燃料旋回
通路によって旋回させて生成する構成であるので、エン
ジンの筒内に空間的に中実な噴霧を形成することができ
る。噴霧の中心へ燃料が集中しすぎるのを防止するため
に、燃料が衝突する燃料案内通路の総断面積を燃料旋回
通路の総断面積よりも小さくしている。Further, a third basic fuel injection valve according to the present invention forms a conical spray by a plurality of fuel guide passages,
Since the inner spray is generated by collision and the outer spray is swirled by the fuel swirl passage, a spatially solid spray can be formed in the cylinder of the engine. To prevent the fuel from concentrating too much on the center of the spray, the total cross-sectional area of the fuel guide passage with which the fuel collides is made smaller than the total cross-sectional area of the fuel swirl passage.
【0021】[0021]
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明のエンジ
ンの燃料噴射弁の一実施形態について説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fuel injection valve for an engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0022】図1は、本実施形態の筒内噴射エンジン1
の制御システムを含めた全体構成を示したものである。
筒内噴射エンジン1は、その気筒51のヘッド部50に
吸気管47と排気管48とを接続しており、該接続部に
は、インテークバルブ46とエキゾーストバルブ49と
が配置されている。前記ヘッド部50には点火プラグ2
と燃料噴射弁20が取付けられ、前記吸気管47の上流
には電動モータ42によって駆動される絞り弁41が配
置されると共に、該吸気管47には、エアフロメータ4
3や絞り弁開度検出計44が取付けられている。前記気
筒51内にはピストン7が上下摺動可能に配置され、該
ピストン7の上面にはピストンキャビティ6が形成され
ている。FIG. 1 shows a direct injection engine 1 according to this embodiment.
1 shows the overall configuration including the control system of FIG.
In the cylinder injection engine 1, an intake pipe 47 and an exhaust pipe 48 are connected to a head section 50 of a cylinder 51, and an intake valve 46 and an exhaust valve 49 are arranged at the connection section. The head part 50 has a spark plug 2
A throttle valve 41 driven by an electric motor 42 is disposed upstream of the intake pipe 47, and an air flow meter 4 is provided in the intake pipe 47.
3 and a throttle valve opening detector 44 are attached. A piston 7 is disposed in the cylinder 51 so as to be vertically slidable, and a piston cavity 6 is formed on an upper surface of the piston 7.
【0023】前記エンジン1の制御装置45は、前記エ
アフロメータ43や絞り弁開度検出計44からの信号及
びエンジン回転数Nやアクセル開度α等の信号を受けて
点火時期や燃料量を計算して前記点火プラグ2や燃料噴
射弁20等に信号を出力して制御している。吸入管47
の上流からの空気は、エアフロメータ44で計量され、
絞り弁41によって空気量を制御される。該絞り弁41
は、前記電動モータ42によってアクセルペダル開度α
に応じて制御してもよい。The control device 45 of the engine 1 receives signals from the air flow meter 43 and the throttle valve opening detector 44 and signals such as the engine speed N and the accelerator opening α to calculate the ignition timing and fuel amount. Then, a signal is output to the ignition plug 2, the fuel injection valve 20, and the like to perform control. Inhalation pipe 47
Is measured by an air flow meter 44,
The amount of air is controlled by the throttle valve 41. The throttle valve 41
Is the accelerator pedal opening α by the electric motor 42.
May be controlled according to
【0024】エンジン1の部分負荷時には、燃料噴射弁
20は、燃料をピストンキャビティ6に留まるようなタ
イミング(圧縮行程−上死点前40〜60度)で噴射
し、点火プラグ2によって点火されるが、高負荷運転時
には、気筒51内に燃料を均一に分散するタイミング
(吸気行程−上死点前330〜180度程度)で噴射す
る。When the engine 1 is partially loaded, the fuel injection valve 20 injects fuel at such a timing that the fuel remains in the piston cavity 6 (compression stroke—40 to 60 degrees before top dead center), and is ignited by the spark plug 2. However, during high-load operation, fuel is injected at a timing (intake stroke—about 330 to 180 degrees before top dead center) in which the fuel is uniformly dispersed in the cylinder 51.
【0025】エンジン1の運転条件は、制御装置45で
前記エアフロメータ43の信号,エンジン回転数N,絞
り弁開度44,アクセル開度αなどによって決められ、
それに応じて燃料噴射弁20の燃料の噴射量,噴射タイ
ミングが決定される。The operating conditions of the engine 1 are determined by a signal from the air flow meter 43, the engine speed N, the throttle valve opening 44, the accelerator opening α and the like by the control device 45.
The fuel injection amount and injection timing of the fuel injection valve 20 are determined accordingly.
【0026】図2は、本実施形態の燃料噴射弁20の構
成を示したものである。該燃料噴射弁20は、燃料入口
コネクタ部27,ソレノイドコイル部28,電気コネク
タ部29,可動コア30,ノズル31付きノズル部22
から成っており、可動コア30の端部には球状弁体21
が配置され、該可動コア30はコイルスプリング26に
よって弁座25に押圧されている。前記ノズル部22内
の前記球状弁体21の周囲には、燃料案内体23が配置
されている。ソレノイドコイル部28に通電すると可動
コア30が励磁され、前記コイルスプリング26の付勢
力に打ち勝って前記可動コア30を引き上げるように作
用し、可動コア30が引き上げられると前記球状弁体2
1と前記弁座25との間が開口する。FIG. 2 shows the configuration of the fuel injection valve 20 of the present embodiment. The fuel injection valve 20 includes a fuel inlet connector section 27, a solenoid coil section 28, an electric connector section 29, a movable core 30, and a nozzle section 22 with a nozzle 31.
And a spherical valve element 21 at the end of the movable core 30.
The movable core 30 is pressed against the valve seat 25 by the coil spring 26. A fuel guide 23 is arranged around the spherical valve body 21 in the nozzle portion 22. When the solenoid coil portion 28 is energized, the movable core 30 is excited and acts to lift the movable core 30 by overcoming the urging force of the coil spring 26. When the movable core 30 is pulled up, the spherical valve 2
1 and the valve seat 25 open.
【0027】前記燃料噴射弁20に導かれた燃料は、燃
料入口コネクタ部27の燃料通路27aより内部に供給
され、燃料案内体23,球状弁体21と弁座25との間
を介してノズル31よりエンジン1の燃焼室内に直接噴
射される。The fuel guided to the fuel injection valve 20 is supplied into the fuel inlet 27 from the fuel passage 27 a of the fuel inlet connector 27, and passes through the fuel guide 23, the spherical valve 21 and the valve seat 25 through the nozzle. 31 directly injects into the combustion chamber of the engine 1.
【0028】前記球状弁体21は、通常、スプリング2
6の付勢力と燃料の流体圧力(5MPa以上)によって
弁座部25に押え付けられて燃料のノズル31からの噴
出を止めている。The spherical valve element 21 is usually provided with a spring 2
By the urging force of No. 6 and the fluid pressure of the fuel (5 MPa or more), the fuel is pressed against the valve seat 25 and the ejection of the fuel from the nozzle 31 is stopped.
【0029】前記電気コネクタ部29を介して100ボ
ルト程度の電流を入力して、ソレノイド部28に電流を
流すと、該ソレノイド部28によって発生した電磁力に
より弁体23を引き上げる。ストッパ24によって引き
上げる位置を一定にすることができ、燃料の計量精度を
高めている。When a current of about 100 volts is input through the electric connector 29 and a current flows through the solenoid 28, the valve 23 is pulled up by the electromagnetic force generated by the solenoid 28. The stopper 24 allows the position to be pulled up to be constant, thereby increasing the fuel measurement accuracy.
【0030】このように、ソレノイドコイル部28の電
圧のオン−オフによって、球状弁体21の弁座25から
の開閉を制御し、ノズル31から噴射される燃料の噴射
量を制御できる。ソレノイドコイル部28に加える電流
は、その応答性の向上を図るため初めに多くの電流を流
し、その後ソレノイドの発熱を防止するために、電流を
低くするような制御が望ましい。As described above, opening and closing of the spherical valve 21 from the valve seat 25 can be controlled by turning on and off the voltage of the solenoid coil portion 28, and the amount of fuel injected from the nozzle 31 can be controlled. It is desirable to control the current applied to the solenoid coil section 28 so that a large amount of current flows first to improve the responsiveness, and then to reduce the current to prevent heat generation of the solenoid.
【0031】図3は、図2の前記燃料噴射弁20の燃料
案内体23の第1実施例を示したもので、(a)は横断
面、(b)は縦断面を示している。該燃料案内体23
は、概略筒状をしており、内部中心に球状弁体21を案
内する弁体案内孔35を備えると共に、その周囲には燃
料案内通路面36を備えている。前記燃料案内体23の
中心を通り互いに直角に交わる仮想線X−X,Y−Yに
平行に燃料旋回孔33bと燃料旋回溝34aとが形成さ
れている。該燃料旋回孔33bと燃料旋回溝34aとは燃
料に旋回を与えるものであり、燃料の噴霧角度を広げ、
燃料の微粒化を図るものである。FIGS. 3A and 3B show a first embodiment of the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20 shown in FIG. 2, wherein FIG. 3A shows a horizontal section and FIG. 3B shows a vertical section. The fuel guide 23
Has a valve guide hole 35 for guiding the spherical valve 21 at the center thereof, and a fuel guide passage surface 36 around the valve guide hole 35. A fuel swirl hole 33b and a fuel swirl groove 34a are formed in parallel with virtual lines XX and YY passing through the center of the fuel guide 23 and intersecting at right angles to each other. The fuel swirl hole 33b and the fuel swirl groove 34a give swirl to the fuel, widen the spray angle of the fuel,
It is intended to atomize the fuel.
【0032】燃料旋回溝34aのオフセット量L1は、
燃料旋回孔33bのオフセット量L2に比べて小さく
し、かつ、燃料旋回溝34aの開口部をノズル31に近
い下部位置とする。このような構成により、燃料の噴霧
にあたっては、燃料旋回溝34aにより形成される燃料
の噴霧広がり角が小さな噴霧を先に噴出させ、次に、燃
料旋回孔33bにより形成される噴霧広がり角の大きな
噴霧を噴出させることができる。これにより、空間的に
中実な噴霧を形成することができると共に、広がり角の
小さな噴霧燃料を先に、点火プラグ2方向に搬送できる
ので、すすのを抑止しつつ、燃焼の安定化を図ることが
できる。The offset amount L1 of the fuel swirl groove 34a is:
The fuel swirl hole 33b is smaller than the offset amount L2, and the opening of the fuel swirl groove 34a is located at a lower position close to the nozzle 31. With such a configuration, when spraying the fuel, the spray having a small spray spread angle of the fuel formed by the fuel swirl groove 34a is jetted first, and then the spray spread angle formed by the fuel swirl hole 33b is increased. The spray can be ejected. As a result, a spatially solid spray can be formed, and the spray fuel having a small spread angle can be conveyed in the direction of the spark plug 2 first, so that the soot is suppressed and the combustion is stabilized. be able to.
【0033】図4は、燃料案内体23の第2実施例を示
したものである。図3の第1実施例においては、燃料旋
回溝34aと燃料旋回孔33bとの開口部の上下位置を
異なる構造としたが、第2実施例では、燃料旋回溝34
aと燃料旋回溝33aとの上下位置を同じくしている。
燃料旋回溝又は孔のオフセット量が小さいと噴霧の広が
り角は小さく、噴霧速度が大きくなる。燃料旋回溝34
から噴出した燃料は、噴霧3bを形成し、燃料旋回溝3
3aから噴出した燃料は、より大きな旋回力により噴霧
3aを形成する。従来の燃料噴射弁は、噴霧3aまたは
噴霧3bのみの単独噴霧であり、内部に燃料のない中空
噴霧である。燃料旋回溝又は孔の開口部の上下位置を変
えないと、2つの旋回溝の加工を同じ面上でできるの
で、加工が容易であるという利点がある。FIG. 4 shows a second embodiment of the fuel guide 23. In the first embodiment shown in FIG. 3, the fuel swirl grooves 34a and the fuel swirl holes 33b have different vertical positions of the openings, but in the second embodiment, the fuel swirl grooves 34a and 33b have different structures.
a and the vertical position of the fuel swirl groove 33a are the same.
When the offset amount of the fuel swirl groove or hole is small, the spread angle of the spray is small, and the spray speed increases. Fuel swirl groove 34
From the fuel forms a spray 3b, and the fuel swirl groove 3
The fuel ejected from 3a forms spray 3a with a larger swirling force. The conventional fuel injection valve is a single spray of only the spray 3a or the spray 3b, and is a hollow spray without fuel inside. If the vertical position of the opening of the fuel swirl groove or the hole is not changed, machining of the two swirl grooves can be performed on the same surface, so that there is an advantage that machining is easy.
【0034】図5は、燃料噴射弁20の燃料案内体23
の第3実施例を示したものである。燃料旋回孔34bを
ノズル方向を下方に斜めに形成する。一方、燃料旋回孔
33bの開口部は上部に位置し、オフセットL2を大きく
する。燃料旋回孔33bによって形成される噴霧は、広
がり角の大きい噴霧3aとなる。燃料旋回孔34bのオ
フセットL1は、燃料旋回孔33bのオフセットL2に
比べて小さく、旋回力は少ない。かつ、ノズル方向傾斜
した角度がついているので、広がり角の小さな噴霧3b
を形成する。更に、燃料旋回孔34を斜めに開けること
により、弁体21の下部にそって燃料が流れやすくな
り、通常の旋回ノズルで発生する弁体21下流のキャビ
ティを小さくする効果があり、中実化が促進される。FIG. 5 shows the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20.
This shows a third embodiment of the present invention. The fuel swirl hole 34b is formed obliquely downward in the nozzle direction. Meanwhile, the fuel swirl hole
The opening 33b is located at the upper part and increases the offset L2. The spray formed by the fuel swirl holes 33b becomes the spray 3a having a large spread angle. The offset L1 of the fuel swirl hole 34b is smaller than the offset L2 of the fuel swirl hole 33b, and the swirl force is small. In addition, since the nozzle is inclined at an angle to the nozzle direction, the spray 3b having a small spread angle is provided.
To form Further, by obliquely opening the fuel swirl hole 34, the fuel can easily flow along the lower part of the valve body 21, and there is an effect that a cavity downstream of the valve body 21 generated by a normal swirl nozzle is reduced, and the solid state is realized. Is promoted.
【0035】図6は、燃料噴射弁20の燃料案内体23
の第4実施例を示したものである。燃料旋回溝33a,
34aの開口部に環状溝37を設ける。この場合、燃料
旋回溝33a,34aから旋回した燃料が噴出する前
に、環状溝37から未旋回燃料が噴出する。未旋回燃料
は、燃料の圧力によって微粒化するが、噴霧広がり角の
小さな噴霧を形成し、かつ、燃料旋回溝33a,34a
を通った燃料よりも先に噴出し、点火プラグ2方向へ搬
送される。未旋回燃料が多すぎると、ピストン7に集中
して衝突し、すすを伴う燃焼となりやすいので、部分負
荷時の全噴射量の約30%程度以下とする。たとえば環
状溝37の体積を4.5mm3 程度とする。図7は、燃料
噴射弁20の燃料案内体23の第5実施例を示したもの
である。該第5実施例の燃料案内体23は、燃料旋回溝
34aと燃料旋回孔33bとは別に、バイパス通路5
5,56を設けてる。該バイパス通路55,56を介し
た燃料は旋回力が加えられずに、噴出するので、噴霧広
がり角の小さな噴霧を形成できる。その周囲には燃料旋
回溝33aと燃料旋回孔34bとによって形成された噴
霧が分布するので、中実化を実現できる。FIG. 6 shows the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20.
Is a fourth embodiment of the present invention. The fuel swirl groove 33a,
An annular groove 37 is provided in the opening of 34a. In this case, before the fuel swirled from the fuel swirl grooves 33a and 34a is jetted, unturned fuel is spouted from the annular groove 37. The unswirl fuel is atomized by the pressure of the fuel, but forms a spray having a small spray divergence angle, and the fuel swirl grooves 33a, 34a
The fuel is ejected prior to passing through the fuel, and is conveyed in the direction of the spark plug 2. If the amount of unswirled fuel is too large, the fuel concentrates on the piston 7 and collides with it, so that combustion with soot tends to occur. Therefore, the fuel injection amount is set to about 30% or less of the total injection amount at a partial load. For example, the volume of the annular groove 37 is set to about 4.5 mm 3 . FIG. 7 shows a fifth embodiment of the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20. The fuel guide body 23 of the fifth embodiment includes a bypass passage 5 separate from the fuel swirl groove 34a and the fuel swirl hole 33b.
5, 56 are provided. Since the fuel passing through the bypass passages 55 and 56 is jetted without applying a swirling force, a spray having a small spray spread angle can be formed. The spray formed by the fuel swirl groove 33a and the fuel swirl hole 34b is distributed around the periphery, so that solidification can be realized.
【0036】図8は、燃料噴射弁20の燃料案内体23
の第6実施例を示したものである。バイパス通路55の
開口部を特定部位のみに設けることで、噴霧をノズル軸
とは異なる方向に形成できる。更に、図9の燃料案内体
23の第7実施例に示すように、バイパス通路55の内
の特定部位のバイパス通路55aの面積を他のバイパス
通路55の面積と不均等にすることにより、ノズル内の
速度分布を制御し、噴霧をノズル軸とは異なる方向に形
成できる。燃料噴射弁20の取付けレイアウトが制約さ
れた条件で、燃料噴射方向を自由に設定できる利点があ
る。かつ、ノズルを特定の方向に曲げるための加工を必
要としない。FIG. 8 shows the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20.
Of the sixth embodiment. By providing the opening of the bypass passage 55 only at a specific portion, the spray can be formed in a direction different from the nozzle axis. Further, as shown in a seventh embodiment of the fuel guide body 23 in FIG. 9, the area of the bypass passage 55a at a specific portion of the bypass passage 55 is made unequal to the area of the other bypass passages 55, so that the nozzle The spray can be formed in a direction different from the nozzle axis by controlling the velocity distribution in the inside. There is an advantage that the fuel injection direction can be set freely under conditions where the mounting layout of the fuel injection valve 20 is restricted. In addition, there is no need for processing for bending the nozzle in a specific direction.
【0037】図10は、燃料噴射弁20の燃料案内体2
3の第8実施例を示したものである。前記燃料案内体2
3は、燃料旋回孔33b,34bにオフセットを設け
ず、前記燃料案内体23の中心を通り互いに直角に交わ
る仮想線X−X,Y−Y上に設けたものであり、対向す
る燃料旋回孔33b,34bから燃料を流出して衝突さ
せる。衝突した燃料は、中心方向に向けた速度成分をも
つため、燃料噴霧の中心にも燃料が存在する中実の燃料
噴霧となる。FIG. 10 shows the fuel guide 2 of the fuel injection valve 20.
13 shows an eighth embodiment of the present invention. The fuel guide 2
Numeral 3 is provided on imaginary lines XX, YY passing through the center of the fuel guide 23 and intersecting at right angles with each other without offsetting the fuel swirl holes 33b, 34b. The fuel flows out from the fuel tanks 33b and 34b to collide with each other. Since the colliding fuel has a velocity component directed toward the center, the fuel becomes a solid fuel spray in which the fuel also exists at the center of the fuel spray.
【0038】図11は、燃料噴射弁20の燃料案内体2
3の第9実施例を示したものである。燃料旋回溝33a
と燃料旋回孔34bとにより円錐噴霧を形成し、衝突に
よりその内側に噴霧を形成する構成である。即ち、燃料
旋回溝33aをオフセットして燃料を旋回噴霧すると共
に、燃料旋回孔34bを燃料案内体23の中心を通り互
いに直角に交わる仮想線X−X,Y−Y上に設けたもの
であり、対向する燃料旋回孔34b,34bから燃料を
流出して衝突させるものである。噴霧の中心へ燃料が集
中しすぎるのを防止するために、燃料が衝突する溝の総
断面積を案内溝の総断面積よりも小さくする。FIG. 11 shows the fuel guide 2 of the fuel injection valve 20.
13 shows a ninth embodiment of the present invention. Fuel swirl groove 33a
And the fuel swirl hole 34b to form a conical spray, and a spray is formed inside the conical spray by collision. That is, the fuel is swirled and sprayed while offsetting the fuel swirl groove 33a, and the fuel swirl hole 34b is provided on the imaginary lines XX and YY passing through the center of the fuel guide 23 and intersecting at right angles to each other. The fuel is caused to flow out from the opposed fuel swirl holes 34b, 34b and collide. To prevent the fuel from concentrating too much on the center of the spray, the total cross-sectional area of the groove where the fuel collides is made smaller than the total cross-sectional area of the guide groove.
【0039】図12は、燃料噴射弁20の燃料案内体2
3の第1実施例における球状弁体21を変更した例を示
したものである。本実施例においては、球状弁体21を
円錐形状としたものであり、該円錐形状のために、球状
弁体21の下流にキャビティが存在しにくく、燃料噴霧
体の中空化を抑止できる。円錐角αを小さくするほど噴
霧角を小さく、中実度を上げることができる。FIG. 12 shows the fuel guide 2 of the fuel injection valve 20.
3 shows an example in which the spherical valve element 21 in the first embodiment is changed. In the present embodiment, the spherical valve element 21 is formed in a conical shape. Due to the conical shape, a cavity is hardly present downstream of the spherical valve element 21, and hollowing of the fuel spray can be suppressed. The smaller the cone angle α, the smaller the spray angle and the higher the solidity.
【0040】図13は、燃料噴射弁20の燃料案内体2
3の第1実施例を前記図12の如く弁体を円錐形状とし
たものを示している。(a)に示すように球状弁体21
と弁座25の間の隙間50をノズル31に近付くほど狭
くなるようにしている。(c)に示すように、ノズル31
に近付くほど隙間50を大きくすると拡大流となり、キ
ャビティが起こりやすくなる。キャビティ生じると、弁
座25の下流に燃料の無い中空部が生じ、噴霧も中空形
状になりやすい。弁座25との隙間50を(b)のように
更に縮小流とすることにより、流れを安定化し、キャビ
ティの発生も防止でき、噴霧を中実化できる。キャビテ
ィの抑止は噴射量の安定化にも効果がある、計量精度を
向上できる利点もある。FIG. 13 shows the fuel guide 2 of the fuel injection valve 20.
FIG. 12 shows the first embodiment of FIG. 3 in which the valve body has a conical shape as shown in FIG. As shown in FIG.
The gap 50 between the nozzle and the valve seat 25 is made narrower as approaching the nozzle 31. As shown in FIG.
When the gap 50 is made larger as the distance from the nozzle becomes closer, the flow becomes enlarged and a cavity is likely to occur. When a cavity is formed, a fuel-free hollow portion is formed downstream of the valve seat 25, and the spray tends to have a hollow shape. By further reducing the gap 50 between the valve seat 25 and the valve seat 25 as shown in (b), the flow can be stabilized, the generation of cavities can be prevented, and the spray can be solidified. Suppression of the cavity is also effective in stabilizing the injection amount, and has the advantage of improving measurement accuracy.
【0041】図14は、本実施形態と従来例とのエンジ
ンの燃料噴射装置による燃料噴霧の噴霧広がり角に対す
る燃焼安定度とすすの発生度合いとの関係を示したもの
である。該図14から理解されるように、噴霧の広がり
角を小さくすると燃焼の安定度が中空噴霧でも向上する
が、同時にすすの排出が増大する。このため、すすと燃
焼安定の両立は困難なものとなるが、本実施形態では、
燃料噴霧の中実化によってピストンへの噴霧燃料の集中
した衝突を防止し、すすの排出を抑止しつつ、燃焼の安
定化を図っている。FIG. 14 shows the relationship between the combustion stability and the degree of soot generation with respect to the spray spread angle of the fuel spray by the fuel injection device of the engine of the present embodiment and the conventional example. As understood from FIG. 14, when the spread angle of the spray is reduced, the stability of combustion is improved even with the hollow spray, but at the same time, the discharge of soot increases. For this reason, it is difficult to achieve both combustion stability and soot, but in this embodiment,
The solidification of fuel spray prevents concentrated spray of fuel spray on the piston, and suppresses soot emission while stabilizing combustion.
【0042】図15は、本実施形態の燃料噴射時期と点
火時期とを変えた時の燃焼安定度とすすの排出特性との
関係を示している。燃料噴射後30度くらいで点火をす
ると、燃料が安定する。これは噴射された燃料が点火プ
ラグに到達するまでの時間と一致する。すすは、燃料の
噴射時期を早めると低くなる。従来方式ではすすの増大
はさらに大きい(図示せず)。これはピストンへの集中
した衝突を防止できるからであるが、噴射時期をはやめ
すぎると燃焼が拡散してしまい、点火プラグ付近に燃料
が存在しなくなり、燃焼の安定がよくない。このため、
噴射時期を遅くしてもピストンに燃料が集中して衝突し
ない中実噴霧が有効であることが理解される。FIG. 15 shows the relationship between the combustion stability and the emission characteristics of soot when the fuel injection timing and the ignition timing are changed in the present embodiment. When the ignition is performed at about 30 degrees after the fuel injection, the fuel is stabilized. This coincides with the time required for the injected fuel to reach the spark plug. Soot becomes lower when the fuel injection timing is advanced. In the conventional method, the increase in soot is even larger (not shown). This is because concentrated collision with the piston can be prevented. However, if the injection timing is too fast, the combustion will diffuse, and there will be no fuel near the spark plug, resulting in poor combustion stability. For this reason,
It is understood that solid spraying in which fuel does not concentrate and collide with the piston even when the injection timing is delayed is effective.
【0043】以上、本発明の一実施形態について詳述し
たが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱す
ることなく、設計において種々の変更ができるものであ
る。As described above, one embodiment of the present invention has been described in detail. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and does not depart from the spirit of the present invention described in the claims. Various changes can be made in the design.
【0044】例えば、前記実施形態においては、燃料噴
射弁の燃料案内体は、旋回強さの異なる2つの燃料旋回
溝(もしくは燃料旋回孔)を備えた構成とし、旋回強さ
の異なる2つの燃料旋回流を同一中心軸線上に噴霧する
ようにしているが、前記燃料案内体に3つもしくはそれ
以上の燃料旋回溝(もしくは燃料旋回孔)を位置を異に
して備え、旋回強さの異なる3つもしくはそれ以上の燃
料旋回流を生成するようにすることもできるものであ
る。For example, in the above embodiment, the fuel guide of the fuel injection valve is provided with two fuel swirl grooves (or fuel swirl holes) having different swirl strengths. Although the swirling flow is sprayed on the same central axis, three or more fuel swirling grooves (or fuel swirling holes) are provided on the fuel guide at different positions, and the swirling strengths are different. One or more fuel swirl flows may be generated.
【0045】また、前記実施形態においては、燃料噴射
弁によって、燃料を横から噴射した燃料噴射装置につい
て説明したが、図16〜図18に示されているいるよう
に、燃料噴射弁を気筒中心に設けた構成でも本発明の実
施はできるものである。Further, in the above-described embodiment, the fuel injection device in which fuel is injected from the side by the fuel injection valve has been described. However, as shown in FIGS. The present invention can be implemented even with the configuration provided in the above.
【0046】即ち、図16に示すように、エンジンの圧
縮行程で燃料噴射弁20から燃料3が噴射される場合
(図16(a))には、その後、可燃混合気がきた時期
(図16(b))で点火プラグ2によって燃料が点火さ
れる。That is, as shown in FIG. 16, when the fuel 3 is injected from the fuel injection valve 20 during the compression stroke of the engine (FIG. 16 (a)), the timing at which the combustible mixture comes (FIG. 16) In (b)), the fuel is ignited by the ignition plug 2.
【0047】また、図17では、吸気行程後半に燃料噴
射弁20から噴射された燃料3(図17(a))は、空
気スワールにより燃料の拡散を防止しつつ、可燃混合気
がきた時期(図17(b))に点火プラグ2によって点
火される。この場合、燃料が噴射されてから点火までの
時間が比較的長く、ピストン7への衝突も少ないので、
気化が促進され、すすが少なくなりやすい。In FIG. 17, the fuel 3 (FIG. 17 (a)) injected from the fuel injection valve 20 in the latter half of the intake stroke is prevented from diffusing by the air swirl, and a combustible mixture comes ( In FIG. 17B, ignition is performed by the ignition plug 2. In this case, since the time from fuel injection to ignition is relatively long and the collision with the piston 7 is small,
Vaporization is promoted, soot is easily reduced.
【0048】更に、図18では、吸気行程後半に燃料噴
射弁20から噴射された燃料3(図18(a))は、空
気タンブルにより点火プラグ2方向に搬送され、可燃混
合気がきた時期(図18(b))に点火プラグ2によっ
て点火される。この場合、燃料が噴射されてから点火ま
での時間が比較的長く、ピストン7への衝突も少ないの
で、気化が促進され、すすが少なくなりやすいが、エン
ジンの回転数などで点火プラグ7に混合気が到達する時
間が異なるので、回転数などに応じた精密な制御が必要
となる。Further, in FIG. 18, the fuel 3 (FIG. 18 (a)) injected from the fuel injection valve 20 in the latter half of the intake stroke is conveyed in the direction of the spark plug 2 by air tumble, and a combustible mixture comes ( In FIG. 18B, ignition is performed by the ignition plug 2. In this case, since the time from injection of fuel to ignition is relatively long, and collision with the piston 7 is small, vaporization is promoted and soot is easily reduced, but mixed with the ignition plug 7 depending on the engine speed. Since the time required to reach the energy differs, it is necessary to perform precise control according to the number of revolutions.
【0049】以上の説明は、成層燃焼についての説明で
あるが、本発明の燃料噴射装置は、エンジンの高負荷運
転でも燃料噴霧の中実化が達成されることで、空気と燃
料との混合が促進され、すすの排出の抑制と、高出力化
が期待できる。Although the above description is for stratified charge combustion, the fuel injection device of the present invention achieves the solidification of fuel spray even at high load operation of the engine, thereby enabling the mixing of air and fuel. Is promoted, soot emission can be suppressed and high output can be expected.
【0050】また、図3に示されている燃料噴射弁20
の燃料案内体23の第1実施例の如く、オフセット量L
1が、オフセット量L2に比べて小さく設定されている
場合には、オフセット量L1のものがオフセット量L2
のものに対して燃料に加えられる旋回の強さは小さい。
旋回を強くし、噴霧角を大きくして液膜の厚さを薄くす
ることによって、微粒化を促進して噴霧粒径を小さくす
ることができる。このことは、オフセット量を小さくす
ると、噴霧角が小さくなり、噴霧粒径が大きくなる一
方、オフセット量を大きくすることによって、噴霧角が
大きくなり、噴霧粒径が小さくなることを意味する。The fuel injection valve 20 shown in FIG.
As in the first embodiment of the fuel guide body 23, the offset amount L
1 is set smaller than the offset amount L2, the offset amount L1 is set to be smaller than the offset amount L2.
The swirling intensity applied to the fuel is small relative to the ones.
By increasing the swirling and increasing the spray angle to reduce the thickness of the liquid film, atomization can be promoted and the spray particle diameter can be reduced. This means that when the offset amount is reduced, the spray angle is reduced and the spray particle diameter is increased, while by increasing the offset amount, the spray angle is increased and the spray particle size is reduced.
【0051】リーン燃焼を安定化させるためには、点火
プラグに混合気を確実に供給することが重要である。前
記燃料噴射弁20の燃料案内体23の第1実施例におい
ては、燃料の噴霧角が小さいと、粒径が大きくなり、該
燃料噴霧が気筒内の空気流動の影響を受けにくく、噴霧
の慣性エネルギによって点火プラグ方向に供給される。
この粒径の大きな燃料噴霧は、噴霧速度を大きく保つこ
とができ、ピストンのキャビティ上面で気化が行われ、
点火プラグに到達することになるので、燃焼安定化でき
る。しかし、粒径の大きな噴霧が多すぎると、気化不十
分となり、スモークを発生する。In order to stabilize the lean combustion, it is important to surely supply the air-fuel mixture to the spark plug. In the first embodiment of the fuel guide 23 of the fuel injection valve 20, when the spray angle of the fuel is small, the particle diameter becomes large, and the fuel spray is hardly affected by the air flow in the cylinder. It is supplied in the direction of the spark plug by the energy.
This fuel spray with a large particle diameter can keep the spray speed high, and is vaporized on the upper surface of the piston cavity.
Since the fuel reaches the spark plug, the combustion can be stabilized. However, if there are too many sprays having a large particle size, vaporization will be insufficient and smoke will be generated.
【0052】そして、噴霧角が大きい粒径の小さい燃料
噴霧は、空気流動の影響を受け易く、点火プラグには到
達しづらいが、粒径が小さい故に、ピストンキャビティ
上での気化が促進されることで、スモーク低減作用があ
る。The fuel spray having a large spray angle and a small particle diameter is easily affected by the air flow and is difficult to reach the spark plug. However, since the particle diameter is small, vaporization on the piston cavity is promoted. This has the effect of reducing smoke.
【0053】前記粒径の大きな燃料噴霧と、粒径の小さ
な燃料噴霧とを組み合わせて噴霧することで、リーン燃
焼における点火の促進とスモーク低減作用との両方を可
能にする燃料噴射方法が実現できる。By spraying the fuel spray having a large particle size and the fuel spray having a small particle size in combination, it is possible to realize a fuel injection method which enables both promotion of ignition in lean combustion and reduction of smoke. .
【0054】即ち、噴霧初期の粒径の大きな燃料噴霧に
よって点火を行い、その後、粒径の小さな主燃料噴霧を
キャビティ内に分散させ、前記点火火炎によって、粒径
の小さな燃料噴霧に基づく混合気に伝播させて燃焼を行
う。That is, ignition is performed by a fuel spray having a large particle diameter at the initial stage of spraying, and thereafter, a main fuel spray having a small particle diameter is dispersed in the cavity, and a mixture based on the fuel spray having a small particle diameter is formed by the ignition flame. And propagated to perform combustion.
【0055】このように、粒径の大きな燃料噴霧(粒径
20μ以上)を粒径の小さな燃料噴霧(粒径20μ未
満)より先に噴射し、かつ、両噴射を同一中心軸線上に
行う方法とすることによって、スモークの排出を抑制し
つつ、安定したリーン燃焼を可能とする。As described above, a method of injecting a fuel spray having a large particle diameter (particle diameter of 20 μm or more) prior to a fuel spray of a small particle diameter (less than 20 μm) and performing both injections on the same central axis. By doing so, it is possible to perform stable lean combustion while suppressing the emission of smoke.
【0056】図21に本発明の説明図を示す。インジェ
クタ1が例えばピストン面に対してα=45度に配置さ
れている。燃料噴霧はインジェクタ1の軸方向に形成さ
れる。噴霧が対称である場合、インジェクタが傾けて取
付けられているので、図中、下側の噴霧はピストンに衝
突しやすく、ピストン表面に液膜を形成し、過濃混合気
が形成され、スモークを発生しやすくなる。FIG. 21 is an explanatory diagram of the present invention. The injector 1 is arranged, for example, at α = 45 degrees with respect to the piston surface. The fuel spray is formed in the axial direction of the injector 1. If the spray is symmetric, the injector is installed at an angle, so the lower spray in the figure is likely to collide with the piston, forming a liquid film on the piston surface, forming an over-enriched mixture, and causing smoke. More likely to occur.
【0057】図22のようにインジェクタの軸方向に対
して、噴霧をβだけ偏向させることによって、インジェ
クタの取付けレイアウトを変更することなく、ピストン
方向への衝突量40を少なくできる。しかし、βを大き
くしすぎるとピストンキャビティから燃料がはみだし易
くなり、点火プラグ方向への燃料が少なくなり、燃料の
安定性が低下したり、ピストン,シリンダの周囲に付着
し、未燃焼炭化水素が増大したり、エンジンオイルの希
釈を生ずる。また、噴霧広がり角を大きくしても噴霧の
到達長さを小さくできるが、同様にキャビティから噴霧
がはみだし易くなる。By deflecting the spray by β with respect to the axial direction of the injector as shown in FIG. 22, the collision amount 40 in the piston direction can be reduced without changing the mounting layout of the injector. However, if β is set too large, the fuel tends to protrude from the piston cavity, and the amount of fuel in the direction of the spark plug decreases, and the stability of the fuel is reduced. Increase or cause dilution of engine oil. Further, even if the spray divergence angle is increased, the reaching length of the spray can be shortened, but the spray easily escapes from the cavity.
【0058】図23のように噴霧の到達長さP1,P2
の異なる噴霧を用いることによって、キャビティから燃
料をはみださずに、ピストン方向への燃料の付着を防止
し、かつ点火プラグ方向への燃料の搬送を行うことがで
きる。すなわち、燃焼安定性向上,スモーク排出量の低
減の両立を図ることができる。これによって、噴霧広が
り角や偏向角を大きくせずに、ピストンキャビティへの
燃料の付着を防止することができ、スモークを低減でき
る。As shown in FIG. 23, the arrival lengths P1 and P2 of the spray
By using the different sprays, it is possible to prevent the fuel from adhering in the direction of the piston and to transport the fuel in the direction of the spark plug without protruding the fuel from the cavity. That is, both improvement in combustion stability and reduction in smoke emission can be achieved. This makes it possible to prevent fuel from adhering to the piston cavity without increasing the spray spread angle and the deflection angle, thereby reducing smoke.
【0059】図24に偏向角βとピストンキャビティへ
の液膜付着率を示す。液膜付着率は噴射した燃料に対し
て、ピストンに付着した燃料の率として定義した。偏向
角を大きくするとピストンに対する噴霧の入射角がゆる
くなるので、液膜付着率が減少する。さらに、同じ偏向
角でもP1/P2を1より大きくすることによってピス
トン方向への付着を減少できるので、スモークを減少で
きる効果がある。また、上記したように偏向角を大きく
しすぎると、キャビティからのはみだし燃料が多くなる
ので、望ましくない。偏向角は20度以下にするのが望
ましい。FIG. 24 shows the deflection angle β and the liquid film adhesion rate to the piston cavity. The liquid film deposition rate was defined as the rate of fuel deposited on the piston with respect to the injected fuel. Increasing the deflection angle reduces the angle of incidence of the spray on the piston, thereby reducing the liquid film adhesion rate. Further, even if the deflection angle is the same, by making P1 / P2 larger than 1, the adhesion in the piston direction can be reduced, so that there is an effect that smoke can be reduced. On the other hand, if the deflection angle is too large as described above, the amount of fuel protruding from the cavity increases, which is not desirable. The deflection angle is desirably 20 degrees or less.
【0060】図25では燃料の旋回を加えるための旋回
溝33を有する。オフセットL1及びL2は同じでもよ
い。オフセットを変えることによって旋回の異なる噴霧
を形成できるので、噴霧の分散度(中実化)を高めるこ
とができる。このオリフィスに未旋回燃料を供給するバ
イパス55を設けることによって、ノズル内の流れが偏
り、噴霧を偏向することができる。FIG. 25 has a swirl groove 33 for swirling the fuel. Offsets L1 and L2 may be the same. By changing the offset, sprays having different swirls can be formed, so that the degree of dispersion (solidification) of the sprays can be increased. By providing a bypass 55 for supplying unturned fuel to the orifice, the flow in the nozzle is deviated and the spray can be deflected.
【0061】図25はバイパス55を4つとして、ノズ
ルによって偏向した例である。FIG. 25 shows an example in which four bypasses 55 are used and the nozzles are deflected by nozzles.
【0062】図26に他の実施例を示す。燃料旋回溝が
L1,L2は同じでよい。また、縦溝のバイパス通路は
均等にするもしくはこの例では設けない。燃料ノズルは
インジェクタの軸に対して傾けて加工する。これによっ
てインジェクタの軸とは偏向した方向に燃料噴霧を形成
できる。また、弁体とノズルの位置関係を選ぶことによ
ってP1,P2を非対称にすることができる。偏向させ
た場合はノズル内部の流れが乱れるので、中実噴霧の作
用もあり、バイパスを設けない、または0.41mcc 程度の
容積となるようにする。また、図27に示すようにノズ
ルの出口角度を直交させないことによってノズル出口で
の流速分布が不均等になり、P1/P2を1より大きく
なるようにできる。ノズルの直径としては0.3mm 以上
1mm以下程度、偏向角度は0.5 度以上20度以下。燃
料噴霧角度は50度から100度程度が望ましい。取付け
角αは例えば45度とする。望ましい偏向角はインジェ
クタの取付け角度で異なる。すなわち、取付け角が36
度では偏向角は45度に比べて小さい値でよい。FIG. 26 shows another embodiment. The fuel swirl grooves L1 and L2 may be the same. Further, the bypass passage of the vertical groove is made equal or not provided in this example. The fuel nozzle is machined at an angle to the axis of the injector. Thereby, the fuel spray can be formed in a direction deviated from the axis of the injector. P1 and P2 can be made asymmetric by selecting the positional relationship between the valve element and the nozzle. If it is deflected, the flow inside the nozzle will be disturbed, so there is also the effect of solid spraying, so that no bypass is provided or the volume is set to about 0.41 mcc. By not making the outlet angles of the nozzles orthogonal as shown in FIG. 27, the flow velocity distribution at the nozzle outlet becomes uneven, and P1 / P2 can be made larger than 1. The diameter of the nozzle is about 0.3 mm or more and 1 mm or less, and the deflection angle is 0.5 degree or more and 20 degrees or less. The fuel spray angle is desirably about 50 to 100 degrees. The mounting angle α is, for example, 45 degrees. The desired deflection angle depends on the mounting angle of the injector. That is, when the mounting angle is 36
In degrees, the deflection angle may be smaller than 45 degrees.
【0063】図28にノズル端面のノズル直交面からの
角度γとP1/P2の関係を示す。γを大きくするとP
1/P2を大きくすることができる。しかし、P1/P
2を大きくしすぎるとピストン方向に対して、点火プラ
グ方向への燃料の分布が多くなりすぎ、点火プラグがく
すぶりやすくなるなどの問題が発生しやすくなるので、
P1/P2は2以下にする。FIG. 28 shows the relationship between the angle γ of the nozzle end face from the nozzle orthogonal plane and P1 / P2. When γ is increased, P
1 / P2 can be increased. However, P1 / P
If the value of 2 is too large, the distribution of fuel in the direction of the spark plug becomes too large with respect to the direction of the piston, and problems such as smoldering of the spark plug tend to occur.
P1 / P2 is set to 2 or less.
【0064】図29の上方向からみた断面図を図30に
示す。吸気弁を2つ設け、吸気通路の片側を閉じるよう
な空気流動生成通路60を設ける。これによって、部分
負荷時には気筒内に旋回空気流を形成する。これによっ
てピストンキャビティ内での燃料の分散および点火プラ
グ方向への搬送を助け、燃焼安定性向上,スモーク低減
を図る。この場合、旋回空気流によって燃料のはみだし
を防ぐために、燃料の噴射方向を旋回空気流の下流方向
でかつキャビティ方向へ向ける。この場合もピストンへ
の燃料の付着が多くなりやすいので、P1/P2を1よ
り大きくする。図31にエンジン試験結果の一例を示
す。噴霧方向すなわち偏向方向を大きくすることによっ
てスモークを小さくすることができる。しかし、偏向角
を大きくしすぎると、キャビティから噴霧がはみだすの
で、スモークが多くなりやすい。そのため、偏向角は2
0度以下とする。また、偏向角が小さいときにはピスト
ンへの燃料の付着が多く、スモークが増大し、点火プラ
グ方向への燃料も少なくなるので、燃焼の安定度も低下
する。偏向角が大きすぎても、キャビティから燃料がは
みだすため、燃焼の安定度が低下する。また、P1/P
2を1より大きくすることによってピストンへの燃料の
付着を低減できるので、スモークを低減できる。FIG. 30 is a sectional view taken from above in FIG. Two intake valves are provided, and an air flow generation passage 60 that closes one side of the intake passage is provided. As a result, a swirling air flow is formed in the cylinder at a partial load. This helps to disperse the fuel in the piston cavity and transport it in the direction of the spark plug, thereby improving combustion stability and reducing smoke. In this case, in order to prevent the fuel from protruding due to the swirling air flow, the fuel injection direction is directed downstream of the swirling air flow and toward the cavity. Also in this case, P1 / P2 is set to be larger than 1 because fuel is likely to adhere to the piston. FIG. 31 shows an example of the engine test result. The smoke can be reduced by increasing the spray direction, that is, the deflection direction. However, if the deflection angle is too large, the spray will protrude from the cavity, so that smoke tends to increase. Therefore, the deflection angle is 2
0 degrees or less. In addition, when the deflection angle is small, the amount of fuel attached to the piston is large, smoke increases, and the amount of fuel in the direction of the spark plug decreases, so that the stability of combustion also decreases. If the deflection angle is too large, the fuel protrudes from the cavity, so that the stability of combustion is reduced. Also, P1 / P
By making 2 larger than 1, fuel adhesion to the piston can be reduced, so that smoke can be reduced.
【0065】図32に噴霧のP1/P2と燃焼安定度の
関係を示す。燃焼変動が少ないほうがエンジンが安定し
ており、望ましい。P1/P2を1〜1.4 の範囲とす
ることによって燃焼変動を低減できる。P1/P2を1
以上とすると、点火プラグ方向への噴霧が少なくなり、
着火性が低下し、燃焼変動が増大する。一方、P1/P
2が大きすぎると、キャビティから噴霧がはみだしやす
くなり、点火プラグ周囲に燃焼が集まりにくくなる。FIG. 32 shows the relationship between P1 / P2 of the spray and the combustion stability. It is desirable that the combustion fluctuation is small because the engine is stable. By setting P1 / P2 in the range of 1 to 1.4, combustion fluctuation can be reduced. P1 / P2 is 1
With the above, the spray toward the spark plug decreases,
The ignitability decreases and the combustion fluctuation increases. On the other hand, P1 / P
If the size 2 is too large, the spray tends to protrude from the cavity, and it becomes difficult for combustion to collect around the spark plug.
【0066】図33に本発明の他の実施例を示す。旋回
溝として、オフセットの異なる旋回通路34及び55を
設ける。旋回通路55は燃料ノズルに対して、旋回通路
34に比べて上流に配置される。球状弁体21が持ち上
がると旋回通路34から旋回通路55下流のたまってい
た燃料と共に燃料が噴出する。旋回通路34のオフセッ
トは55に比べて小さく選ぶことによってまず、狭い噴
霧が噴出し、その後通路55によって旋回を加えられた
燃料が噴出し、噴霧が広がる。初期に噴出する燃料の量
は通路55からノズルまでの容積で制御可能で、その分
散度は通路34のオフセット量で調整できる。FIG. 33 shows another embodiment of the present invention. As the turning groove, turning paths 34 and 55 having different offsets are provided. The swirl passage 55 is disposed upstream of the swirl passage 34 with respect to the fuel nozzle. When the spherical valve element 21 is lifted, fuel is ejected from the swirl passage 34 together with the fuel accumulated downstream of the swirl passage 55. By selecting the offset of the swirl passage 34 smaller than 55, first, a narrow spray is jetted, and then the fuel swirled by the passage 55 is jetted, and the spray is spread. The amount of fuel initially ejected can be controlled by the volume from the passage 55 to the nozzle, and the degree of dispersion can be adjusted by the offset amount of the passage 34.
【0067】図34は他の実施例であり、旋回通路55
の下流の容積をさらに大きくするために未旋回室56を
設ける。これによってまず、未旋回部分の燃料が増出
し、初期噴霧の量を増加することができる。FIG. 34 shows another embodiment.
The non-swirl chamber 56 is provided in order to further increase the downstream volume of the airbag. As a result, first, the fuel in the unswirled portion increases, and the amount of the initial spray can be increased.
【0068】図35に旋回通路下流の容積と初期噴霧量
の関係を示す。下流の容積を大きくすることによって、
初期噴霧量を多くすることができる。FIG. 35 shows the relationship between the volume downstream of the swirl path and the initial spray amount. By increasing the downstream volume,
The initial spray amount can be increased.
【0069】図36に示すように旋回通路34のオフセ
ットを大きくすることによって初期噴霧の分散度を大き
く、粒径を小さくすることができる。As shown in FIG. 36, by increasing the offset of the swirl passage 34, the degree of dispersion of the initial spray can be increased and the particle diameter can be reduced.
【0070】以上の説明は成層燃焼について説明した
が、エンジンの高負荷運転でも噴霧の中実化によって空
気と燃料の混合が促進され、すす排出の抑止,高出力化
に効果がある。Although the above description has been directed to the stratified combustion, even when the engine is operated under a high load, the solidification of the spray promotes the mixing of air and fuel, which is effective in suppressing soot emission and increasing the output.
【0071】[0071]
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明のエンジンの燃料噴射弁は、燃料噴射弁の燃料噴霧形
状が中実で、かつ、速度の小さい噴霧を形成することに
より、筒内噴射エンジン内でのすすの排出を抑制しつ
つ、希薄燃焼(空燃比20〜50程度)を実現する。更
に、該筒内噴射エンジンでの高負荷運転時においても、
すすの排出を抑制し、該エンジンの出力の向上を図るこ
とができる。As can be understood from the above description, the fuel injection valve of the engine according to the present invention has a solid fuel spray shape of the fuel injection valve and forms a low-speed spray in the cylinder. Lean combustion (air-fuel ratio of about 20 to 50) is realized while suppressing soot emission in the injection engine. Further, even during high-load operation with the in-cylinder injection engine,
Soot emission can be suppressed, and the output of the engine can be improved.
【図1】本発明の一実施形態の燃料噴射弁を備えた筒内
噴射エンジンの全体構成図。FIG. 1 is an overall configuration diagram of a direct injection engine including a fuel injection valve according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の燃料噴射装置の燃料噴射弁の縦断面
図。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve of the fuel injection device of the present invention.
【図3】図2の燃料噴射弁のノズル部の燃料案内体の詳
細を示す第1実施例で、(a)は横断面図、(b)は燃
料噴霧状態を示す縦断面図。FIGS. 3A and 3B are cross-sectional views of a first embodiment showing details of a fuel guide of a nozzle portion of the fuel injection valve of FIG. 2, and FIG.
【図4】本発明の燃料案内体の第2実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は(b)のA−A断面の燃料噴霧の半径方向の流
量分布図。4A and 4B show a second embodiment of the fuel guide according to the present invention, in which FIG. 4A is a cross-sectional view, FIG.
(C) is a radial flow distribution diagram of the fuel spray on the AA cross section of (b).
【図5】本発明の燃料案内体の第3実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は燃料噴霧の半径方向の流量分布図。5A is a cross-sectional view of a third embodiment of the fuel guide according to the present invention, FIG. 5B is a vertical cross-sectional view showing a fuel spray state, FIG.
(C) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図6】本発明の燃料案内体の第4実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は燃料噴霧の半径方向の流量分布図。6A and 6B show a fourth embodiment of the fuel guide according to the present invention, wherein FIG. 6A is a cross-sectional view, FIG.
(C) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図7】本発明の燃料案内体の第5実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は燃料噴霧の半径方向の流量分布図。7A is a cross-sectional view of a fifth embodiment of the fuel guide body of the present invention, FIG. 7B is a vertical cross-sectional view showing a fuel spray state,
(C) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図8】本発明の燃料案内体の第6実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図。8 (a) is a cross-sectional view and FIG. 8 (b) is a vertical cross-sectional view showing a fuel spray state in a sixth embodiment of the fuel guide according to the present invention.
【図9】本発明の燃料案内体の第7実施例で、(a)は
横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図。9A and 9B are a cross-sectional view and a vertical cross-sectional view showing a fuel spray state in a fuel guide according to a seventh embodiment of the present invention.
【図10】本発明の燃料案内体の第8実施例で、(a)
は横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は燃料噴霧の半径方向の流量分布図。FIG. 10 shows an eighth embodiment of the fuel guide according to the present invention, in which (a)
Is a transverse sectional view, (b) is a longitudinal sectional view showing a fuel spray state,
(C) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図11】本発明の燃料案内体の第9実施例で、(a)
は横断面図、(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、
(c)は燃料噴霧の半径方向の流量分布図。FIG. 11 shows a ninth embodiment of the fuel guide according to the present invention, wherein (a)
Is a transverse sectional view, (b) is a longitudinal sectional view showing a fuel spray state,
(C) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図12】本発明の燃料案内体の第1実施例において弁
体を円錐形状に変更したもので、(a)は横断面図、
(b)は燃料噴霧状態を示す縦断面図、(c)は燃料噴
霧の半径方向の流量分布図。FIG. 12 shows a fuel guide according to a first embodiment of the present invention, in which a valve body is changed to a conical shape.
(B) is a longitudinal sectional view showing a fuel spray state, and (c) is a radial flow rate distribution diagram of the fuel spray.
【図13】本発明の燃料案内体の第1実施例において弁
体を円錐形状に変更したもので、(a)(b)は燃料噴
霧状態を示す縦断面図、(c)は参考例であって、燃料
噴霧状態を示す縦断面図。13A and 13B show a fuel guide body according to a first embodiment of the present invention in which a valve body is changed to a conical shape. FIGS. 13A and 13B are longitudinal sectional views showing a fuel spray state, and FIG. 13C is a reference example. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a fuel spray state.
【図14】本発明と従来例との燃料噴霧の噴霧広がり角
に対する燃焼安定度とすすの発生度合いとの関係図。FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the degree of combustion stability and the degree of soot generation with respect to the spray spread angle of the fuel spray between the present invention and the conventional example.
【図15】本発明の燃料噴射時期と点火時期に対する燃
焼安定度あるいはすす排出特性を示す図であって、
(a)は燃焼安定度を示す図、(b)はすす特性を示す
図。FIG. 15 is a graph showing combustion stability or soot emission characteristics with respect to fuel injection timing and ignition timing according to the present invention;
(A) is a figure showing combustion stability, (b) is a figure showing soot characteristics.
【図16】本発明の他の実施形態を示すものであって燃
焼噴射弁を筒体センタに配置した図であって、(a)
(b)は燃料噴射時及び点火時を示す図。FIG. 16 is a view showing another embodiment of the present invention, in which a combustion injection valve is arranged at a center of a cylinder body, and (a).
(B) is a diagram showing the time of fuel injection and the time of ignition.
【図17】本発明の更に他の実施形態を示すものであっ
て燃焼噴射弁を筒体センタに配置した図であって、
(a)(b)は燃料噴射時及び点火時を示す図。FIG. 17 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which a combustion injection valve is arranged at a cylinder center;
(A), (b) is a figure which shows the time of fuel injection and the time of ignition.
【図18】本発明の更に他の実施形態を示すものであっ
て燃焼噴射弁を筒体センタに配置した図であって、
(a)(b)は燃料噴射時及び点火時を示す図。FIG. 18 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which a combustion injection valve is arranged at a cylinder center,
(A), (b) is a figure which shows the time of fuel injection and the time of ignition.
【図19】従来の筒内噴射の燃料噴射弁における燃料噴
射時の気筒内混合気状態を示す図。FIG. 19 is a view showing a state of an air-fuel mixture in a cylinder at the time of fuel injection in a conventional in-cylinder fuel injection valve.
【図20】従来の筒内噴射の燃料噴射弁における燃料噴
射時の気筒内混合気状態の説明図。FIG. 20 is an explanatory diagram of a state of an in-cylinder mixture during fuel injection in a conventional in-cylinder fuel injection valve.
【図21】本発明の動作説明図。FIG. 21 is an operation explanatory diagram of the present invention.
【図22】本発明の動作説明図。FIG. 22 is an operation explanatory diagram of the present invention.
【図23】本発明の動作説明図。FIG. 23 is an operation explanatory diagram of the present invention.
【図24】偏向角と液膜噴射率。FIG. 24 shows deflection angles and liquid film ejection rates.
【図25】本発明のノズルの構成及び動作説明図。FIG. 25 is a diagram illustrating the configuration and operation of a nozzle according to the present invention.
【図26】本発明のノズルの構成及び動作説明図。FIG. 26 is a diagram illustrating the configuration and operation of a nozzle according to the present invention.
【図27】本発明のノズルの構成及び動作説明図。FIG. 27 is a diagram illustrating the configuration and operation of a nozzle according to the present invention.
【図28】ノズル端面の角度とP1/P2の関係。FIG. 28 shows the relationship between the angle of the nozzle end face and P1 / P2.
【図29】他のエンジンへの適用例。FIG. 29 shows an example of application to another engine.
【図30】他のエンジンへの適用例。FIG. 30 shows an example of application to another engine.
【図31】エンジン試験結果の一例。FIG. 31 shows an example of an engine test result.
【図32】燃焼安定度の関係を示す図面。FIG. 32 is a view showing a relationship between combustion stability levels.
【図33】本発明のノズルの構成及び動作説明図。FIG. 33 is a diagram illustrating the configuration and operation of a nozzle according to the present invention.
【図34】本発明のノズルの構成及び動作説明図。FIG. 34 is a diagram illustrating the configuration and operation of a nozzle according to the present invention.
【図35】旋回通路下流の容積と初期噴霧量の関係を示
す図面。FIG. 35 is a view showing the relationship between the volume downstream of the swirl path and the initial spray amount.
【図36】旋回通路のオフセット量と初期噴霧の分散
度,粒径の関係を示す図面。FIG. 36 is a drawing showing the relationship between the offset amount of the swirl path and the degree of dispersion and particle size of the initial spray.
20…燃料噴射弁、21…球状弁体、22…ノズル部、
23…燃料案内体、25…弁座、26…コイルスプリン
グ、27…燃料入口コネクタ部、28…ソレノイドコイ
ル部、29…電気コネクタ部、30…可動コア、33
a,34a…燃料旋回溝、33b,34b…燃料旋回
孔。20: fuel injection valve, 21: spherical valve element, 22: nozzle part,
23: fuel guide, 25: valve seat, 26: coil spring, 27: fuel inlet connector, 28: solenoid coil, 29: electric connector, 30: movable core, 33
a, 34a: fuel swirl groove; 33b, 34b: fuel swirl hole.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 容子 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 大須賀 稔 茨城県日立市大みか町七丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Fターム(参考) 3G066 AA02 AA05 AB02 AD12 BA02 BA14 BA16 BA24 CC06U CC14 CC15 CC20 CC32 CC34 CC43 CC48 CC66 CD28 CD30 CE22 DA01 DB09 DC04 DC09 DC11 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoko Nakayama 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Minoru Osuka 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture No.1 F term in Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (reference) 3G066 AA02 AA05 AB02 AD12 BA02 BA14 BA16 BA24 CC06U CC14 CC15 CC20 CC32 CC34 CC43 CC48 CC66 CD28 CD30 CE22 DA01 DB09 DC04 DC09 DC11
Claims (27)
燃料案内体を備えたエンジンの燃料噴射弁において、 前記燃料案内体は、旋回強さの異なる複数の燃料旋回通
路を形成していることを特徴とする燃料噴射弁。A nozzle body, a valve seat, a nozzle hole, and
A fuel injection valve for an engine provided with a fuel guide, wherein the fuel guide forms a plurality of fuel swirl passages having different swirl strengths.
さな旋回通路が旋回強さの大きな旋回通路よりノズル孔
側に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の
燃料噴射弁。2. The fuel injection system according to claim 1, wherein the plurality of fuel swirl passages are formed such that a swirl passage having a small swirl strength is closer to the nozzle hole than a swirl passage having a large swirl strength. valve.
燃料案内体とを備えたエンジンの燃料噴射弁において、 前記燃料案内体は、前記ノズル孔の中心軸線と交差する
仮想線上に形成された複数の燃料案内通路を備え、該燃
料案内通路は燃料流同士が衝突すべく形成されているこ
とを特徴とする燃料噴射弁。3. A valve body, a valve seat, a nozzle hole, and
A fuel injection valve for an engine including a fuel guide, wherein the fuel guide includes a plurality of fuel guide passages formed on an imaginary line intersecting a central axis of the nozzle hole, and the fuel guide passage includes a fuel flow passage. A fuel injection valve characterized in that the fuel injection valves are formed to collide with each other.
燃料案内体とを備えたエンジンの燃料噴射弁において、 前記燃料案内体は、複数のノズル孔の中心軸線と交差す
る仮想線上に形成された複数の燃料案内通路と複数の燃
料旋回通路とを備えていることを特徴とする燃料噴射
弁。4. A valve body, a valve seat, a nozzle hole, and
In a fuel injection valve for an engine including a fuel guide, the fuel guide includes a plurality of fuel guide passages and a plurality of fuel swirl passages formed on an imaginary line intersecting a central axis of the plurality of nozzle holes. A fuel injection valve.
は、溝もしくは孔であることを特徴とする請求項1乃至
4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。5. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel swirl passage or the fuel guide passage is a groove or a hole.
軸線と交差する仮想線から所定距離オフセットされてい
ることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。6. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel swirl passage is offset by a predetermined distance from an imaginary line intersecting a central axis of the nozzle hole.
さな旋回通路と旋回強さの大きな旋回通路とでオフセッ
ト距離を異にしていることを特徴とする請求項6に記載
の燃料噴射弁。7. The fuel injection according to claim 6, wherein the plurality of fuel swirl paths have different offset distances between a swirl path having a small swirl strength and a swirl path having a large swirl strength. valve.
路がノズル孔の出口方向に向けて傾斜して形成されてい
ることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。8. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the plurality of fuel swirl passages are formed such that one or more passages are inclined toward the exit direction of the nozzle hole.
ない少なくとも1つの未旋回燃料室を形成したことを特
徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。9. The fuel injection valve according to claim 1, wherein at least one unswirled fuel chamber that does not swirl the fuel is formed inside the fuel swirl passage.
にバイパスさせるバイパス燃料通路を有することを特徴
とする請求項1に記載の燃料噴射装置。10. The fuel injection device according to claim 1, wherein the fuel guide has a bypass fuel passage for bypassing fuel from upstream to downstream.
を異にした複数個から成ることを特徴とする請求項10
に記載の燃料噴射装置。11. The fuel cell system according to claim 10, wherein the bypass fuel passage comprises a plurality of fuel passages having different passage areas.
A fuel injection device according to claim 1.
をノズル出口方向に向けて小さくし、キャビティの発生
を防止したことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射
弁。12. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the passage area between the valve body and the valve seat is reduced toward the nozzle outlet to prevent the generation of a cavity.
とを特徴とする請求項1乃至12のいずれか一項に記載
の燃料噴射弁。13. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the valve body is a sphere or a cone.
料噴射方法において、 噴霧角の異なる2つ以上の燃料を同一中心軸線上に噴霧
したことを特徴とする燃料噴射方法。14. A fuel injection method for directly injecting fuel into a cylinder of an engine, wherein two or more fuels having different spray angles are sprayed on the same central axis.
噴霧角の小さな燃料によって形成された噴霧を噴霧角の
大きな燃料によって形成された噴霧よりも先に噴射する
ことを特徴とする請求項14に記載の燃料噴射方法。15. The two or more fuels having different spray angles,
15. The fuel injection method according to claim 14, wherein the spray formed by the fuel having the small spray angle is injected before the spray formed by the fuel having the large spray angle.
料噴射方法において、 粒径の異なる2つ以上の燃料噴霧を同一中心軸線上に噴
射したことを特徴とする燃料噴射方法。16. A fuel injection method for directly injecting fuel into a cylinder of an engine, wherein two or more fuel sprays having different particle diameters are injected on the same central axis.
は、粒径の大きな燃料によって形成された噴霧を粒径が
小さい燃料によって形成された噴霧よりも先に、かつ、
噴霧角を小さくして噴射することを特徴とする請求項1
6に記載の燃料噴射方法。17. The fuel spray for two or more fuel particles having different particle diameters includes a spray formed by a fuel having a large particle diameter and a fuel spray formed by a fuel having a small particle diameter.
2. The method of claim 1, wherein the spray angle is reduced.
7. The fuel injection method according to 6.
る内燃機関において、 燃料噴霧の噴射方向に対する到達長さが非対称であるイ
ンジェクタを備えることを特徴とするエンジンの燃料噴
射弁及び燃料噴射方法。18. An internal combustion engine having an injection valve for directly injecting fuel into a cylinder, comprising an injector having an asymmetric arrival length in a fuel spray injection direction, wherein the fuel injection valve and the fuel injection for the engine are provided. Method.
噴霧が点火プラグ方向に向くようにインジェクタを配置
することを特徴とするエンジンの燃料噴射弁及び燃料噴
射方法。19. A fuel injection valve and a fuel injection method for an engine according to claim 18, wherein the injector is arranged so that the spray having a long reaching length is directed toward the spark plug.
噴霧がピストン方向に向くようにインジェクタを配置す
ることを特徴とするエンジンの燃料噴射弁及び燃料噴射
方法。20. A fuel injection valve and a fuel injection method for an engine according to claim 18, wherein the injector is arranged so that the spray having a short arrival length is directed toward the piston.
筒内に空気旋回流を形成するスワール発生装置を備える
内燃機関において、 燃料噴霧の噴射方向に対する到達長さが非対称であるイ
ンジェクタを備えることを特徴とするエンジンの燃料噴
射弁及び燃料噴射方法。21. An internal combustion engine provided with an injection valve for directly injecting fuel into a cylinder and a swirl generator for forming a swirling air flow in a cylinder, comprising an injector having an asymmetric arrival length in a fuel spray injection direction. A fuel injection valve and a fuel injection method for an engine.
噴霧が点火プラグ方向に向くようにインジェクタを配置
することを特徴とするエンジンの燃料噴射弁及び燃料噴
射方法。22. The fuel injection valve and the fuel injection method for an engine according to claim 22, wherein the injector is arranged so that the spray having a long reaching length is directed toward the spark plug.
噴霧がピストン方向に向くようにインジェクタを配置す
ることを特徴とするエンジンの燃料噴射弁及び燃料噴射
方法。23. The fuel injection valve and the fuel injection method for an engine according to claim 22, wherein the injector is arranged so that the spray having a small arrival length is directed toward the piston.
噴霧が点火プラグ及びスワール空気流の下流方向に向く
ようにインジェクタを配置することを特徴とするエンジ
ンの燃料噴射弁及び燃料噴射方法。24. The fuel injection valve and the fuel injection method for an engine according to claim 22, wherein the injector is arranged so that the spray having a long reaching length is directed to the downstream direction of the spark plug and the swirl airflow.
において、旋回溝上流から下流をバイパスさせる燃料通
路の面積,個数を非対称とすることを特徴とするエンジ
ンの燃料噴射弁及び燃料噴射方法。25. A fuel injection valve and a fuel injection method for an engine according to claim 18, wherein the area and the number of fuel passages for bypassing the swirl groove from upstream to downstream are asymmetric.
において、旋回溝を設け、その下流に設けたノズル部が
インジェクタの軸方向とは傾斜していることを特徴とす
るエンジンの燃料噴射弁及び燃料噴射方法。26. The injector according to claim 18, wherein a swirl groove is provided, and a nozzle portion provided downstream thereof is inclined with respect to an axial direction of the injector. Injection method.
において、旋回溝を設け、その下流に設けたノズル部が
インジェクタの軸方向とは傾斜し、かつノズルの端面が
ノズルとは直交していないことを特徴とするエンジンの
燃料噴射弁及び燃料噴射方法。27. The injector according to claim 18, wherein a swirl groove is provided, a nozzle portion provided downstream thereof is inclined with respect to an axial direction of the injector, and an end face of the nozzle is not orthogonal to the nozzle. A fuel injection valve and a fuel injection method for an engine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188543A JP2000018136A (en) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Engine fuel injection valve and fuel injection method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10188543A JP2000018136A (en) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Engine fuel injection valve and fuel injection method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018136A true JP2000018136A (en) | 2000-01-18 |
Family
ID=16225552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10188543A Pending JP2000018136A (en) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Engine fuel injection valve and fuel injection method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000018136A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008038666A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Kubota Corp | Multi-cylinder engine |
-
1998
- 1998-07-03 JP JP10188543A patent/JP2000018136A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008038666A (en) * | 2006-08-02 | 2008-02-21 | Kubota Corp | Multi-cylinder engine |
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