JP2000314358A - 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents
直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 噴霧の噴射率及び噴霧形状に偏りを設けるこ
とができるようにして、吸気行程噴射時と圧縮行程噴射
時とでそれぞれ適切な噴霧形態を得る。 【解決手段】 燃料溜まり３及び噴孔４を有する弁本体
１と、該弁本体１内に配設されて噴孔４入口側のシート
部５ａに着座し燃料噴射時にシート部５ａからリフトす
る針弁６と、燃料溜まり３から噴孔４へ導く燃料に旋回
力を付与するスワール生成用の溝１３，１４を有するス
ワールチップ１２と、を備える。ここで、針弁１内部
に、出口側が針弁４先端面の針弁４中心軸に対しオフセ
ットした位置でシート部５ａ上流に開口する燃料通路１
８，１９を設ける。そして、各燃料通路１８，１９の入
口側を筒内圧に応じて回動する可動円筒１６により選択
的に開閉する。
とができるようにして、吸気行程噴射時と圧縮行程噴射
時とでそれぞれ適切な噴霧形態を得る。 【解決手段】 燃料溜まり３及び噴孔４を有する弁本体
１と、該弁本体１内に配設されて噴孔４入口側のシート
部５ａに着座し燃料噴射時にシート部５ａからリフトす
る針弁６と、燃料溜まり３から噴孔４へ導く燃料に旋回
力を付与するスワール生成用の溝１３，１４を有するス
ワールチップ１２と、を備える。ここで、針弁１内部
に、出口側が針弁４先端面の針弁４中心軸に対しオフセ
ットした位置でシート部５ａ上流に開口する燃料通路１
８，１９を設ける。そして、各燃料通路１８，１９の入
口側を筒内圧に応じて回動する可動円筒１６により選択
的に開閉する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、直噴火花点火式内
燃機関に用いる燃料噴射弁に関する。
燃機関に用いる燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃料噴射弁として、燃料溜まり及
び噴孔を有する弁本体と、該弁本体内に配設されて噴孔
入口側のシート部に着座し燃料噴射時にシート部からリ
フトする針弁と、燃料溜まりから噴孔へ導く燃料に旋回
力を付与するスワール生成用通路を有するスワールチッ
プと、を備え、噴霧を強い旋回流により広げつつ噴射す
るようにしたものがあり、直噴火花点火式内燃機関にお
いても用いられている。
び噴孔を有する弁本体と、該弁本体内に配設されて噴孔
入口側のシート部に着座し燃料噴射時にシート部からリ
フトする針弁と、燃料溜まりから噴孔へ導く燃料に旋回
力を付与するスワール生成用通路を有するスワールチッ
プと、を備え、噴霧を強い旋回流により広げつつ噴射す
るようにしたものがあり、直噴火花点火式内燃機関にお
いても用いられている。
【０００３】しかし、このような従来の燃料噴射弁にお
いては、スワールチップが機関の運転条件が変わっても
同じであるために、運転条件に応じて吸気行程噴射と圧
縮行程噴射とを行うなど、運転条件により雰囲気圧力
（筒内圧）が違うところに噴射する直噴火花点火式内燃
機関においては、適切な噴霧が得られず、燃費の悪化や
排気性能の悪化が避けられないという問題点があった。
いては、スワールチップが機関の運転条件が変わっても
同じであるために、運転条件に応じて吸気行程噴射と圧
縮行程噴射とを行うなど、運転条件により雰囲気圧力
（筒内圧）が違うところに噴射する直噴火花点火式内燃
機関においては、適切な噴霧が得られず、燃費の悪化や
排気性能の悪化が避けられないという問題点があった。
【０００４】そこで、本問題点を解決するために、特開
平９−２５０４２８号公報に示されているように、筒内
圧に応じて噴霧角度を適切に制御し得るようにした燃料
噴射弁が提案されている。
平９−２５０４２８号公報に示されているように、筒内
圧に応じて噴霧角度を適切に制御し得るようにした燃料
噴射弁が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記公
報に記載の燃料噴射弁にあっても、依然解決できない問
題点があった。
報に記載の燃料噴射弁にあっても、依然解決できない問
題点があった。
【０００６】すなわち、図１３及び図１４に示すよう
に、燃料噴射弁１０１の噴霧角度が適切になっても、成
層燃焼のために圧縮行程後半にて燃料を噴射する場合
（図１３）では、燃料を軸対称に噴射するために、噴霧
上端は点火プラグ１０２の方向に噴霧が届いても、噴霧
下端においてピストン１０３の上面に噴霧が吹き付けら
れ、ＨＣの発生を起こしてしまう。また、均質燃焼のた
めに吸気行程にて燃料を噴射する場合（図１４）では、
流量が多くなるためにペネトレーションが長くなり、こ
れもまたシリンダ１０４の壁面への付着が多くなり、Ｈ
Ｃの増加を招くといった問題点である。
に、燃料噴射弁１０１の噴霧角度が適切になっても、成
層燃焼のために圧縮行程後半にて燃料を噴射する場合
（図１３）では、燃料を軸対称に噴射するために、噴霧
上端は点火プラグ１０２の方向に噴霧が届いても、噴霧
下端においてピストン１０３の上面に噴霧が吹き付けら
れ、ＨＣの発生を起こしてしまう。また、均質燃焼のた
めに吸気行程にて燃料を噴射する場合（図１４）では、
流量が多くなるためにペネトレーションが長くなり、こ
れもまたシリンダ１０４の壁面への付着が多くなり、Ｈ
Ｃの増加を招くといった問題点である。
【０００７】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、噴霧の噴射率及び噴霧形状に偏り
を設けることのできる燃料噴射弁を提供することによ
り、上記問題点を解決することを目的としている。
してなされたもので、噴霧の噴射率及び噴霧形状に偏り
を設けることのできる燃料噴射弁を提供することによ
り、上記問題点を解決することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、燃料溜まり及び噴孔を有する弁本体と、該
弁本体内に配設されて噴孔入口側のシート部に着座し燃
料噴射時にシート部からリフトする針弁と、燃料溜まり
から噴孔へ導く燃料に旋回力を付与するスワール生成用
通路を有するスワールチップと、を備える直噴火花点火
式内燃機関の燃料噴射弁において、針弁内部に、入口側
が燃料溜まりに連通し、出口側が針弁先端面の針弁中心
軸に対しオフセットした位置でシート部上流に開口する
燃料通路を設けたことを特徴とする。
る発明では、燃料溜まり及び噴孔を有する弁本体と、該
弁本体内に配設されて噴孔入口側のシート部に着座し燃
料噴射時にシート部からリフトする針弁と、燃料溜まり
から噴孔へ導く燃料に旋回力を付与するスワール生成用
通路を有するスワールチップと、を備える直噴火花点火
式内燃機関の燃料噴射弁において、針弁内部に、入口側
が燃料溜まりに連通し、出口側が針弁先端面の針弁中心
軸に対しオフセットした位置でシート部上流に開口する
燃料通路を設けたことを特徴とする。
【０００９】請求項２に係る発明では、前記燃料通路を
筒内圧に応じて開閉する開閉手段を設けたことを特徴と
する。請求項３に係る発明では、前記燃料通路は、針弁
中心軸を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられ、前記
開閉手段は、各燃料通路を筒内圧に応じて選択的に開閉
することを特徴とする。
筒内圧に応じて開閉する開閉手段を設けたことを特徴と
する。請求項３に係る発明では、前記燃料通路は、針弁
中心軸を挟んで対向する位置にそれぞれ設けられ、前記
開閉手段は、各燃料通路を筒内圧に応じて選択的に開閉
することを特徴とする。
【００１０】請求項４に係る発明では、前記対向する位
置にある燃料通路の通路面積を互いに異ならせたことを
特徴とする。請求項５に係る発明では、前記開閉手段
は、針弁とスワールチップとの間に設けられる可動円筒
により構成されることを特徴とする。
置にある燃料通路の通路面積を互いに異ならせたことを
特徴とする。請求項５に係る発明では、前記開閉手段
は、針弁とスワールチップとの間に設けられる可動円筒
により構成されることを特徴とする。
【００１１】請求項６に係る発明では、前記可動円筒に
よりスワール生成用通路の通路面積を制御する構成とし
たことを特徴とする。請求項７に係る発明では、前記燃
料噴射弁を、針弁の先端にピントル部を有するピントル
型燃料噴射弁としたことを特徴とする。
よりスワール生成用通路の通路面積を制御する構成とし
たことを特徴とする。請求項７に係る発明では、前記燃
料噴射弁を、針弁の先端にピントル部を有するピントル
型燃料噴射弁としたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、針弁先端
面の針弁中心軸に対しオフセットした位置でシート部上
流に開口する燃料通路を設けたことで、この燃料通路か
らの燃料により、またその圧力で針弁を偏らせることに
より、噴出流量を偏らせることができ、これにより噴霧
の噴射率及び噴霧形状に偏りを設けて、幅広い機関の運
転条件において壁面付着の低減により低燃費かつ排気性
能の向上という効果が得られる。
面の針弁中心軸に対しオフセットした位置でシート部上
流に開口する燃料通路を設けたことで、この燃料通路か
らの燃料により、またその圧力で針弁を偏らせることに
より、噴出流量を偏らせることができ、これにより噴霧
の噴射率及び噴霧形状に偏りを設けて、幅広い機関の運
転条件において壁面付着の低減により低燃費かつ排気性
能の向上という効果が得られる。
【００１３】請求項２に係る発明によれば、前記燃料通
路を筒内圧に応じて開閉することで、吸気行程噴射時と
圧縮行程噴射時とで偏りの有無を制御でき、それぞれ適
切な噴霧形態を得ることができる。
路を筒内圧に応じて開閉することで、吸気行程噴射時と
圧縮行程噴射時とで偏りの有無を制御でき、それぞれ適
切な噴霧形態を得ることができる。
【００１４】請求項３に係る発明によれば、前記燃料通
路を複数設けて、筒内圧に応じて選択的に開閉すること
で、吸気行程噴射時と圧縮行程噴射時とで偏りを変化さ
せ、それぞれ適切な噴霧形態を得ることができる。
路を複数設けて、筒内圧に応じて選択的に開閉すること
で、吸気行程噴射時と圧縮行程噴射時とで偏りを変化さ
せ、それぞれ適切な噴霧形態を得ることができる。
【００１５】請求項４に係る発明によれば、対向する位
置にある燃料通路の通路面積を互いに異ならせること
で、偏りの程度と共に噴射率を適切に制御可能となる。
請求項５に係る発明によれば、針弁とスワールチップと
の間に可動円筒を設けてこれにより開閉することで、開
閉手段をスマートに構成できる。
置にある燃料通路の通路面積を互いに異ならせること
で、偏りの程度と共に噴射率を適切に制御可能となる。
請求項５に係る発明によれば、針弁とスワールチップと
の間に可動円筒を設けてこれにより開閉することで、開
閉手段をスマートに構成できる。
【００１６】請求項６に係る発明によれば、前記可動円
筒によりスワール生成用通路の通路面積を同時に制御す
ることで、噴射率及びスワール強度を可変にできる。請
求項７に係る発明によれば、ピントル型燃料噴射弁に適
用することで、偏りの方向を規定し易くなる。
筒によりスワール生成用通路の通路面積を同時に制御す
ることで、噴射率及びスワール強度を可変にできる。請
求項７に係る発明によれば、ピントル型燃料噴射弁に適
用することで、偏りの方向を規定し易くなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示
す燃料噴射弁の断面図、図２は同上燃料噴射弁の要部拡
大図、図３は作動状態別の図２のＸ−Ｘ断面図、図４は
作動状態別の図２のＹ−Ｙ断面図である。
に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態を示
す燃料噴射弁の断面図、図２は同上燃料噴射弁の要部拡
大図、図３は作動状態別の図２のＸ−Ｘ断面図、図４は
作動状態別の図２のＹ−Ｙ断面図である。
【００１８】この燃料噴射弁の弁本体（ケーシング）１
には、側壁に設けた高圧燃料導入部２より高圧燃料が導
入される燃料溜まり（高圧燃料室）３が形成されてい
る。燃料溜まり３の下方には、弁本体１の先端面に開口
する噴孔４が形成され、該噴孔４の入口側にはテーパ状
のシート面５が形成されている。
には、側壁に設けた高圧燃料導入部２より高圧燃料が導
入される燃料溜まり（高圧燃料室）３が形成されてい
る。燃料溜まり３の下方には、弁本体１の先端面に開口
する噴孔４が形成され、該噴孔４の入口側にはテーパ状
のシート面５が形成されている。
【００１９】また、弁本体１内には、先端部にてシート
部（本実施形態ではシート面５の内周側の端縁）５ａに
着座して噴孔４を塞ぐ針弁（ニードル）６と、該針弁６
の後方に設けられて正又は負の電圧を印加することによ
り可動部材７を介して針弁６をシート部５ａからリフト
させる圧電装置（圧電素子の積層構造体）８と、が配設
されている。９は針弁ガイド、１０は圧電装置駆動配
線、１１は圧電装置固定用ボルトを示している。
部（本実施形態ではシート面５の内周側の端縁）５ａに
着座して噴孔４を塞ぐ針弁（ニードル）６と、該針弁６
の後方に設けられて正又は負の電圧を印加することによ
り可動部材７を介して針弁６をシート部５ａからリフト
させる圧電装置（圧電素子の積層構造体）８と、が配設
されている。９は針弁ガイド、１０は圧電装置駆動配
線、１１は圧電装置固定用ボルトを示している。
【００２０】更に、弁本体１内には、燃料溜まり２と噴
孔４との間に位置させて、外周側（弁本体１内壁側）に
円筒状のスワールチップ１２が設けられ、内周側（針弁
２外周側）には後述する可動円筒１６が設けられてい
る。
孔４との間に位置させて、外周側（弁本体１内壁側）に
円筒状のスワールチップ１２が設けられ、内周側（針弁
２外周側）には後述する可動円筒１６が設けられてい
る。
【００２１】スワールチップ１２には、燃料溜まり２か
ら噴孔４へ導く燃料に旋回力を付与するスワール生成用
通路として、スワールチップ１２外周面（弁本体１内壁
側）に縦方向に溝１３が形成されると共に、この溝１３
の下端に連ねて、スワールチップ１２下端面に横方向か
つ斜めに（針弁６の中心軸とはオフセットした位置を指
向するように）溝１４が形成されている。そして、この
スワール生成用の溝１４は、後述する可動円筒１６の切
欠き部１７を介して、シート部５ａ上流にて弁本体１と
針弁４とのテーパ面間に形成される環状のスワール室１
５に開口している。
ら噴孔４へ導く燃料に旋回力を付与するスワール生成用
通路として、スワールチップ１２外周面（弁本体１内壁
側）に縦方向に溝１３が形成されると共に、この溝１３
の下端に連ねて、スワールチップ１２下端面に横方向か
つ斜めに（針弁６の中心軸とはオフセットした位置を指
向するように）溝１４が形成されている。そして、この
スワール生成用の溝１４は、後述する可動円筒１６の切
欠き部１７を介して、シート部５ａ上流にて弁本体１と
針弁４とのテーパ面間に形成される環状のスワール室１
５に開口している。
【００２２】ここまでの構成での作用を説明する。針弁
６がシート部５ａに着座して噴孔４を塞いでいる閉弁状
態では、図示しない燃料ポンプにより高圧燃料導入部２
から導入される高圧燃料は、燃料溜まり２に高圧の状態
で溜まっている。このとき、スワールチップ１２の溝１
３，１４によりシート部５ａの直上流のスワール室１５
まで高圧燃料で満たされている。
６がシート部５ａに着座して噴孔４を塞いでいる閉弁状
態では、図示しない燃料ポンプにより高圧燃料導入部２
から導入される高圧燃料は、燃料溜まり２に高圧の状態
で溜まっている。このとき、スワールチップ１２の溝１
３，１４によりシート部５ａの直上流のスワール室１５
まで高圧燃料で満たされている。
【００２３】開弁させるために、圧電装置８に正又は負
の電圧が印加されると、可動部材７を介して、針弁６が
上方にリフトして、シート部５ａから離れる。この針弁
６のリフトにより、シート部５ａの隙間を通って、高圧
燃料が噴孔４より噴出する。このとき、燃料は、燃料溜
まり２からスワールチップ１２の溝１３，１４を通り、
スワール室１５を介して噴孔４に導かれるため、スワー
ル生成用の溝１４により燃料に旋回成分が与えられて、
スワール室１５にて旋回流を生じつつ噴孔４へ向かう。
よって、噴孔４では極めて強い旋回流となり、扇型状に
噴霧が広がる。このとき、液膜は強いせん断力を受けて
微粒化される。
の電圧が印加されると、可動部材７を介して、針弁６が
上方にリフトして、シート部５ａから離れる。この針弁
６のリフトにより、シート部５ａの隙間を通って、高圧
燃料が噴孔４より噴出する。このとき、燃料は、燃料溜
まり２からスワールチップ１２の溝１３，１４を通り、
スワール室１５を介して噴孔４に導かれるため、スワー
ル生成用の溝１４により燃料に旋回成分が与えられて、
スワール室１５にて旋回流を生じつつ噴孔４へ向かう。
よって、噴孔４では極めて強い旋回流となり、扇型状に
噴霧が広がる。このとき、液膜は強いせん断力を受けて
微粒化される。
【００２４】次に本発明の特徴的構成について説明す
る。可動円筒１６は、針弁６とスワールチップ１２との
間に摺接状態で一定範囲内を回動可能に設けられてい
る。もちろん、針弁６の上下動を案内し得る。
る。可動円筒１６は、針弁６とスワールチップ１２との
間に摺接状態で一定範囲内を回動可能に設けられてい
る。もちろん、針弁６の上下動を案内し得る。
【００２５】そして、この可動円筒１６には、スワール
チップ１２のスワール生成用の溝１４に対応する位置に
切欠き部１７が設けられ、この切欠き部１７は可動円筒
１６の回動範囲においてスワール生成用の溝１４から噴
孔４側への流れを妨げることがないよう周方向に大きく
形成してある。
チップ１２のスワール生成用の溝１４に対応する位置に
切欠き部１７が設けられ、この切欠き部１７は可動円筒
１６の回動範囲においてスワール生成用の溝１４から噴
孔４側への流れを妨げることがないよう周方向に大きく
形成してある。
【００２６】ここにおいて、針弁４の内部には、入口側
が側部（可動円筒１６の内周面に相対する部位）に開口
し、出口側が針弁４先端面の針弁４中心軸に対しオフセ
ットした位置でシート部５ａよりわずかに上流側に開口
する燃料通路１８，１９が、針弁４中心軸を挟んで対向
する位置に、それぞれ設けられている。また、これらの
燃料通路１８，１９の通路面積は互いに異ならせてあ
り、一方の燃料通路１８の通路面積を、他方の燃料通路
１９の通路面積より大きくしてある。
が側部（可動円筒１６の内周面に相対する部位）に開口
し、出口側が針弁４先端面の針弁４中心軸に対しオフセ
ットした位置でシート部５ａよりわずかに上流側に開口
する燃料通路１８，１９が、針弁４中心軸を挟んで対向
する位置に、それぞれ設けられている。また、これらの
燃料通路１８，１９の通路面積は互いに異ならせてあ
り、一方の燃料通路１８の通路面積を、他方の燃料通路
１９の通路面積より大きくしてある。
【００２７】可動円筒１６には、針弁４がリフトした状
態での針弁４側部の燃料通路１８，１９の各入口部に対
応する高さ位置に、内外を貫通する燃料通路２０，２１
が設けられている。そして、可動円筒１６のある回動位
置（後述する第１回動位置）で、針弁４側の一方の燃料
通路１８と可動円筒１６側の一方の燃料通路２０とが連
通し、可動円筒１６の他の回動位置（後述する第２回動
位置）で、針弁４側の他方の燃料通路１９と可動円筒１
６側の他方の燃料通路２１とが連通するように、周方向
位置を設定してある。
態での針弁４側部の燃料通路１８，１９の各入口部に対
応する高さ位置に、内外を貫通する燃料通路２０，２１
が設けられている。そして、可動円筒１６のある回動位
置（後述する第１回動位置）で、針弁４側の一方の燃料
通路１８と可動円筒１６側の一方の燃料通路２０とが連
通し、可動円筒１６の他の回動位置（後述する第２回動
位置）で、針弁４側の他方の燃料通路１９と可動円筒１
６側の他方の燃料通路２１とが連通するように、周方向
位置を設定してある。
【００２８】可動円筒１６側の各燃料通路２０，２１
は、可動円筒１６とスワールチップ１２との間に形成し
た空間部２２を介して燃料溜まり３に連通している。次
に可動円筒１６の回動機構について説明する。
は、可動円筒１６とスワールチップ１２との間に形成し
た空間部２２を介して燃料溜まり３に連通している。次
に可動円筒１６の回動機構について説明する。
【００２９】円筒状のスワールチップ１２の下端面の周
方向１箇所（スワール生成用の溝１４の無い部分）を切
欠くことにより、弁本体１とスワールチップ１２と可動
円筒１６とで囲まれる圧力室２３を形成する一方、図３
に示されるように、可動円筒１６の圧力室２３を画成す
る外周壁より、一体的に、圧力隔壁２４を突出形成し
て、この圧力隔壁２４により、圧力室２３を２室（２３
Ａ，２３Ｂ）に画成してある。
方向１箇所（スワール生成用の溝１４の無い部分）を切
欠くことにより、弁本体１とスワールチップ１２と可動
円筒１６とで囲まれる圧力室２３を形成する一方、図３
に示されるように、可動円筒１６の圧力室２３を画成す
る外周壁より、一体的に、圧力隔壁２４を突出形成し
て、この圧力隔壁２４により、圧力室２３を２室（２３
Ａ，２３Ｂ）に画成してある。
【００３０】そして、一方の室２３Ａにスプリング２５
を収納して、このスプリング２５により圧力隔壁２４を
図３で反時計回り方向に付勢し、圧力隔壁２４をストッ
パ２６に当接させてある。
を収納して、このスプリング２５により圧力隔壁２４を
図３で反時計回り方向に付勢し、圧力隔壁２４をストッ
パ２６に当接させてある。
【００３１】そして、一方の室２３Ａに弁本体１に形成
した大気圧導入孔２７より大気圧を導入するようにし
て、室２３Ａを基準圧力室としてある。また、他方の室
２３Ｂに弁本体１に形成した筒内圧導入孔２８より筒内
圧を導入するようにして、室２３Ｂを圧力感知室として
ある。
した大気圧導入孔２７より大気圧を導入するようにし
て、室２３Ａを基準圧力室としてある。また、他方の室
２３Ｂに弁本体１に形成した筒内圧導入孔２８より筒内
圧を導入するようにして、室２３Ｂを圧力感知室として
ある。
【００３２】従って、筒内圧が大気圧以下である場合、
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、スプリング２
５の付勢力により圧力隔壁２４はストッパ２６に当接
し、このときの可動円筒１６の第１回動位置で、燃料通
路１８と燃料通路２０とが連通する。
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、スプリング２
５の付勢力により圧力隔壁２４はストッパ２６に当接
し、このときの可動円筒１６の第１回動位置で、燃料通
路１８と燃料通路２０とが連通する。
【００３３】これに対し、筒内圧が大気圧に比べ高くな
ると、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、圧力感
知室２３Ｂ内の筒内圧と基準圧力室２３Ａ内の大気圧と
の差圧で、スプリング２５の付勢力に抗して、圧力隔壁
２４と共に可動円筒１６が時計回り方向に第２回動位置
まで回動し、このとき、燃料通路１９と燃料通路２１と
が連通する。従って、可動円筒１６が開閉手段を構成す
る。
ると、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように、圧力感
知室２３Ｂ内の筒内圧と基準圧力室２３Ａ内の大気圧と
の差圧で、スプリング２５の付勢力に抗して、圧力隔壁
２４と共に可動円筒１６が時計回り方向に第２回動位置
まで回動し、このとき、燃料通路１９と燃料通路２１と
が連通する。従って、可動円筒１６が開閉手段を構成す
る。
【００３４】次に作用を説明する。先ず、高負荷時のい
わゆる均質燃焼時の場合とアイドリングや中低負荷時の
いわゆる成層燃焼時の場合とに分けて、燃料噴射弁の状
態を筒内圧力と共に説明する。
わゆる均質燃焼時の場合とアイドリングや中低負荷時の
いわゆる成層燃焼時の場合とに分けて、燃料噴射弁の状
態を筒内圧力と共に説明する。
【００３５】図５に示すように、均質燃焼時は吸気行程
にて燃料を噴射するため、燃料噴射時の筒内圧は大気圧
より低い状態になっている。一方、成層燃焼時は圧縮行
程にて燃料を噴射するため、燃料噴射時の筒内圧は大気
圧に比べて高い状態になっている。
にて燃料を噴射するため、燃料噴射時の筒内圧は大気圧
より低い状態になっている。一方、成層燃焼時は圧縮行
程にて燃料を噴射するため、燃料噴射時の筒内圧は大気
圧に比べて高い状態になっている。
【００３６】従って、均質燃焼のため吸気行程にて燃料
を噴射する場合、吸気行程の筒内圧は大気圧以下である
ため、スプリング２５の付勢力により圧力隔壁２４はス
トッパ２６に当接する第１回動位置まで回動し、このと
き、燃料通路１８と燃料通路２０とが連通する。
を噴射する場合、吸気行程の筒内圧は大気圧以下である
ため、スプリング２５の付勢力により圧力隔壁２４はス
トッパ２６に当接する第１回動位置まで回動し、このと
き、燃料通路１８と燃料通路２０とが連通する。
【００３７】逆に、成層燃焼のため圧縮行程にて燃料を
噴射する場合、圧縮行程の筒内圧は大気圧に比べ極めて
高いため、圧力感知室２３Ｂ内の筒内圧と基準圧力室２
３Ａ内の大気圧との差圧で、スプリング２５の付勢力に
抗して、圧力隔壁２４と共に可動円筒１６が第２回動位
置まで回動し、このとき、燃料通路１９と燃料通路２１
とが連通する。
噴射する場合、圧縮行程の筒内圧は大気圧に比べ極めて
高いため、圧力感知室２３Ｂ内の筒内圧と基準圧力室２
３Ａ内の大気圧との差圧で、スプリング２５の付勢力に
抗して、圧力隔壁２４と共に可動円筒１６が第２回動位
置まで回動し、このとき、燃料通路１９と燃料通路２１
とが連通する。
【００３８】その結果、針弁４がリフトした場合に以下
のようになる。均質燃焼時（吸気行程噴射時）に針弁４
がリフトすると、図６に示すように、燃料通路１８と燃
料通路２０とが連通し、高圧燃料がスワール生成用の溝
１４を通って出てくるだけでなく、この燃料通路１８か
らの燃料が加わる。同時に圧力により針弁４が図６にお
いて左側に偏る。これにより、燃料通路１８のある側
（右側）を通る流量が多くなり、逆側の流量が少なくな
る。これにより、噴霧は図６のように左側の流量が大き
く且つペネトレーションが長くなる。一方、逆側は流量
が小さくペネトレーションも小さい。
のようになる。均質燃焼時（吸気行程噴射時）に針弁４
がリフトすると、図６に示すように、燃料通路１８と燃
料通路２０とが連通し、高圧燃料がスワール生成用の溝
１４を通って出てくるだけでなく、この燃料通路１８か
らの燃料が加わる。同時に圧力により針弁４が図６にお
いて左側に偏る。これにより、燃料通路１８のある側
（右側）を通る流量が多くなり、逆側の流量が少なくな
る。これにより、噴霧は図６のように左側の流量が大き
く且つペネトレーションが長くなる。一方、逆側は流量
が小さくペネトレーションも小さい。
【００３９】成層燃焼時（圧縮行程噴射時）に針弁４が
リフトすると、図７に示すように、燃料通路１９と燃料
通路２１とが連通し、高圧燃料がスワール生成用の溝１
４を通って出てくるだけでなく、この燃料通路１９から
の燃料が加わる。同時に圧力により針弁４が図７におい
て右側に偏る。これにより、燃料通路１９のある側（左
側）を通る流量が多くなり、逆側の流量が少なくなる。
これにより、噴霧は図７のように右側の流量が大きく且
つペネトレーションが長くなる。一方、逆側は流量が小
さくペネトレーションも小さい。
リフトすると、図７に示すように、燃料通路１９と燃料
通路２１とが連通し、高圧燃料がスワール生成用の溝１
４を通って出てくるだけでなく、この燃料通路１９から
の燃料が加わる。同時に圧力により針弁４が図７におい
て右側に偏る。これにより、燃料通路１９のある側（左
側）を通る流量が多くなり、逆側の流量が少なくなる。
これにより、噴霧は図７のように右側の流量が大きく且
つペネトレーションが長くなる。一方、逆側は流量が小
さくペネトレーションも小さい。
【００４０】但し、噴霧にはスワールがかかっているの
で、必ずしも上記のように開通した燃料通路１８，１９
のある側と逆側の噴霧の流量が大きくなるというわけで
はないが、少なくとも均質燃焼時（吸気行程噴射時）と
成層燃焼時（圧縮行程噴射時）とで互いに反対側に偏る
ことになるので、機関への燃料噴射弁の周方向取付角度
の設定により、偏る方向を規定することができる。
で、必ずしも上記のように開通した燃料通路１８，１９
のある側と逆側の噴霧の流量が大きくなるというわけで
はないが、少なくとも均質燃焼時（吸気行程噴射時）と
成層燃焼時（圧縮行程噴射時）とで互いに反対側に偏る
ことになるので、機関への燃料噴射弁の周方向取付角度
の設定により、偏る方向を規定することができる。
【００４１】これにより機関の中では以下のようにな
る。成層燃焼時（圧縮行程噴射時）には、図８に示すよ
うに、燃料噴射弁１０１からの噴霧流量を噴霧上端側に
偏らせることができ、噴霧下端側のピストン１０３冠面
への噴霧の衝突を避け、可燃混合気を点火プラグ１０２
回りにて形成しやすくなる。
る。成層燃焼時（圧縮行程噴射時）には、図８に示すよ
うに、燃料噴射弁１０１からの噴霧流量を噴霧上端側に
偏らせることができ、噴霧下端側のピストン１０３冠面
への噴霧の衝突を避け、可燃混合気を点火プラグ１０２
回りにて形成しやすくなる。
【００４２】均質燃焼時（吸気行程噴射時）には、図９
に示すように、噴霧下端側の流量を多くすることがで
き、噴霧上端側がシリンダ１０４の壁面にぶつかるとい
った現象を生じないことになる。
に示すように、噴霧下端側の流量を多くすることがで
き、噴霧上端側がシリンダ１０４の壁面にぶつかるとい
った現象を生じないことになる。
【００４３】これにより成層燃焼時の安定性が向上し、
なおかつ均質燃焼時のＨＣ低減を図ることができる。
尚、本実施形態では、均質燃焼時に使用する燃料通路１
８，２０の通路面積を成層燃焼時に使用する燃料通路１
９，２１の通路面積より大きくしているが、これは、均
質燃焼時と成層燃焼時とで偏りの程度を変化させると共
に、均質燃焼時の噴射率を高くするためである。
なおかつ均質燃焼時のＨＣ低減を図ることができる。
尚、本実施形態では、均質燃焼時に使用する燃料通路１
８，２０の通路面積を成層燃焼時に使用する燃料通路１
９，２１の通路面積より大きくしているが、これは、均
質燃焼時と成層燃焼時とで偏りの程度を変化させると共
に、均質燃焼時の噴射率を高くするためである。
【００４４】図１０には第２実施形態を示す。この実施
形態は、燃料噴射弁をピントル型燃料噴射弁としたも
の、すなわち、針弁６の先端に、ピントル部として、噴
孔４を貫通して延びる軸状のピン４１と、該ピン４１の
先端の傘状突起４２とを有する構成としたものである。
形態は、燃料噴射弁をピントル型燃料噴射弁としたも
の、すなわち、針弁６の先端に、ピントル部として、噴
孔４を貫通して延びる軸状のピン４１と、該ピン４１の
先端の傘状突起４２とを有する構成としたものである。
【００４５】これによれば、流量が偏る方向を予測しや
すいという効果がある。尚、本実施形態では、ピントル
部として、ピン３１及び傘状突起３２を有するものとし
たが、ピン３１のみを有する構造としてもよい。
すいという効果がある。尚、本実施形態では、ピントル
部として、ピン３１及び傘状突起３２を有するものとし
たが、ピン３１のみを有する構造としてもよい。
【００４６】図１１には第３実施形態を示す。この実施
形態は、均質燃焼時の噴射率を高くするために、均質燃
焼時に使用する燃料通路１８，２０を複数個設けてい
る。もちろん第１実施形態のように通路面積を変更して
も同様の効果が得られる。あるいは、成層燃焼時に使用
する燃料通路１９，２１の径で絞ってもよい。
形態は、均質燃焼時の噴射率を高くするために、均質燃
焼時に使用する燃料通路１８，２０を複数個設けてい
る。もちろん第１実施形態のように通路面積を変更して
も同様の効果が得られる。あるいは、成層燃焼時に使用
する燃料通路１９，２１の径で絞ってもよい。
【００４７】図１２には第４実施形態を示す。この実施
形態は、第１実施形態（図３）に対し、可動円筒１６の
切欠き部１７大きさを変えたもので、均質燃焼時の第１
回動位置においてはスワールチップ１２のスワール生成
用の溝１４の開口部と正しく合致させるが、成層燃焼時
の第２回動位置においてはスワール生成用の溝１４の開
口部を絞ることにより、成層燃焼時の流量を絞ることを
特徴としている。
形態は、第１実施形態（図３）に対し、可動円筒１６の
切欠き部１７大きさを変えたもので、均質燃焼時の第１
回動位置においてはスワールチップ１２のスワール生成
用の溝１４の開口部と正しく合致させるが、成層燃焼時
の第２回動位置においてはスワール生成用の溝１４の開
口部を絞ることにより、成層燃焼時の流量を絞ることを
特徴としている。
【図１】 本発明の第１実施形態を示す燃料噴射弁の断
面図
面図
【図２】 同上燃料噴射弁の要部拡大断面図
【図３】 作動状態別の図２のＸ−Ｘ断面図
【図４】 作動状態別の図２のＹ−Ｙ断面図
【図５】 筒内圧の変化を示す図
【図６】 均質燃焼の場合の針弁リフト時の様子を示す
断面図
断面図
【図７】 成層燃焼の場合の針弁リフト時の様子を示す
断面図
断面図
【図８】 成層燃焼の場合の噴霧形態を示す図
【図９】 均質燃焼の場合の噴霧形態を示す図
【図１０】 第２実施形態を示す図２のＹ−Ｙ断面図
【図１１】 第３実施形態を示す要部拡大断面図
【図１２】 第４実施形態を示す作動状態別の図２のＸ
−Ｘ断面図
−Ｘ断面図
【図１３】 成層燃焼の場合の従来の問題点を示す図
【図１４】 均質燃焼の場合の従来の問題点を示す図
１ 弁本体 ２ 高圧燃料導入部 ３ 燃料溜まり ４ 噴孔 ５ シート面 ５ａ シート部 ６ 針弁 ７ 可動部材 ８ 圧電装置 １２ スワールチップ １３，１４ 溝（スワール生成用通路） １５ スワール室 １６ 可動円筒（開閉手段） １７ 切欠き部 １８，１９ 燃料通路 ２０，２１ 燃料通路 ２３ 圧力室 ２３Ａ 基準圧力室 ２３Ｂ 圧力感知室 ２４ 圧力隔壁 ２５ スプリング ２６ ストッパ ２７ 大気圧導入孔 ２８ 筒内圧導入孔 ３１ ピン ３２ 傘状突起
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｆ０２Ｍ 61/10 Ｑ 61/12 61/12 Ｆターム(参考） 3G023 AA02 AA04 AB01 AC05 AD03 AD12 AG01 3G066 AA02 AB02 AD12 BA17 BA23 BA26 CC06U CC14 CC17 CC18 CC20 CC21 CC43 CC48 CC61 CC66 CC68T CC70 CE13 CE14 CE27 CE34 DA08 3G301 HA01 HA04 HA16 JA02 JA26 KA06 KA07 KA08 KA09 LB04 LC05 LC07 MA11 MA18 MA19 MA27 MA29 ND01 PB03A PB03Z PC01Z
Claims (7)
- 【請求項１】燃料溜まり及び噴孔を有する弁本体と、該
弁本体内に配設されて噴孔入口側のシート部に着座し燃
料噴射時にシート部からリフトする針弁と、燃料溜まり
から噴孔へ導く燃料に旋回力を付与するスワール生成用
通路を有するスワールチップと、を備える直噴火花点火
式内燃機関の燃料噴射弁において、 針弁内部に、入口側が燃料溜まりに連通し、出口側が針
弁先端面の針弁中心軸に対しオフセットした位置でシー
ト部上流に開口する燃料通路を設けたことを特徴とする
直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁。 - 【請求項２】前記燃料通路を筒内圧に応じて開閉する開
閉手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の直噴火
花点火式内燃機関の燃料噴射弁。 - 【請求項３】前記燃料通路は、針弁中心軸を挟んで対向
する位置にそれぞれ設けられ、前記開閉手段は、各燃料
通路を筒内圧に応じて選択的に開閉することを特徴とす
る請求項２記載の直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射
弁。 - 【請求項４】前記対向する位置にある燃料通路の通路面
積を互いに異ならせたことを特徴とする請求項３記載の
直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁。 - 【請求項５】前記開閉手段は、針弁とスワールチップと
の間に設けられる可動円筒により構成されることを特徴
とする請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の直噴
火花点火式内燃機関の燃料噴射弁。 - 【請求項６】前記可動円筒によりスワール生成用通路の
通路面積を制御する構成としたことを特徴とする請求項
５記載の直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁。 - 【請求項７】前記燃料噴射弁を、針弁の先端にピントル
部を有するピントル型燃料噴射弁としたことを特徴とす
る請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載の直噴火花
点火式内燃機関の燃料噴射弁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12481099A JP3797019B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12481099A JP3797019B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314358A true JP2000314358A (ja) | 2000-11-14 |
| JP3797019B2 JP3797019B2 (ja) | 2006-07-12 |
Family
ID=14894692
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12481099A Expired - Fee Related JP3797019B2 (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 直噴火花点火式内燃機関の燃料噴射弁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3797019B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002276418A (ja) * | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Hitachi Ltd | ターボ過給機付き筒内噴射エンジン及びその制御方法 |
| JP2005133679A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Toyota Motor Corp | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
| DE10158697B4 (de) * | 2000-12-30 | 2005-07-07 | Hyundai Motor Co. | BDE Einspritzdüse mit variablem Drall |
| US6929195B2 (en) | 2001-10-23 | 2005-08-16 | Hyundai Motor Company | Fuel injector having a swirl regulator |
| JP2007016694A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Toyota Motor Corp | 火花点火式筒内噴射型内燃機関の制御装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6668079B2 (ja) * | 2016-01-12 | 2020-03-18 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 燃料噴射装置 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP12481099A patent/JP3797019B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10158697B4 (de) * | 2000-12-30 | 2005-07-07 | Hyundai Motor Co. | BDE Einspritzdüse mit variablem Drall |
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| DE10219137B4 (de) * | 2001-10-23 | 2007-11-29 | Hyundai Motor Co. | Kraftstoffinjektor mit einem Verwirbelungsregler |
| JP2005133679A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Toyota Motor Corp | 筒内噴射式火花点火内燃機関 |
| JP2007016694A (ja) * | 2005-07-07 | 2007-01-25 | Toyota Motor Corp | 火花点火式筒内噴射型内燃機関の制御装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3797019B2 (ja) | 2006-07-12 |
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