JP2004068726A

JP2004068726A - Fuel injection device for internal combustion engine

Info

Publication number: JP2004068726A
Application number: JP2002230012A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Omae; 大前　和広
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP4075511B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection device for an internal combustion engine for injecting fuel in a hollow conical form during low load operation of the engine and injecting the fuel in a columnar form with its sufficiently strong penetrating force during high load operation of the engine. <P>SOLUTION: The fuel injection device comprises a first injection hole 5 for fuel injection with no swirl and a second injection hole 6 for fuel injection with swirl. Only the second injection hole 6 is used during the low load operation of the engine for performing fuel injection and only the first injection hole 5 or both the first and second injection holes 5, 6 are used during the high load operation of the engine for performing fuel injection. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開２００１−１２３３４号公報には、燃料噴射装置において、放射状に形成された各噴孔入口の上流部に重複するように環状溝を形成し、弁体のリフト量を小さくすることによって燃料が主に環状溝を介して噴孔へ流入するようにし、それにより、環状溝において燃料を旋回流として各噴孔に導き、旋回流となった燃料を噴射することにより、燃料を中空円錐状に噴射することが提案されている。
【０００３】
中空円錐状に噴射された燃料は微粒化が促進されるが、その一方で、貫徹力が弱くなる。それにより、燃料の貫徹力を高めるためには、弁体のリフト量を大きくして燃料が直接的にも噴孔へ流入するようにし、燃料を旋回流とすることなく柱状に噴射するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前述の燃料噴射装置において、噴孔は、燃料を中空円錐状に噴射するために、環状溝で旋回させた燃料を良好に通過させなければならず、噴孔径は比較的大きなものとなる。それにより、燃料を直接的に噴孔へ流入させて燃料を柱状に噴射しても、燃料の貫徹力をそれほど高めることはできない。こうして、機関高負荷時にように多量の吸気が気筒内へ供給されて圧縮行程末期の筒内圧力が高い時には、それほど高くない貫徹力によって意図ように燃料を噴射することはできず、この時の燃焼が悪化してしまう。
【０００５】
従って、本発明の目的は、機関低負荷時には燃料を中空円錐状に噴射し、機関高負荷時には貫徹力を十分に強くして燃料を柱状に噴射することができる内燃機関の燃料噴射装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、燃料を旋回させることなく噴射するための第一噴孔と、燃料を旋回させて噴射するための第二噴孔とを具備し、機関低負荷時には前記第二噴孔だけを使用して燃料噴射を実施し、機関高負荷時には前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して燃料噴射を実施することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明による請求項２に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記機関低負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射も前記第二噴孔だけを使用して実施されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による請求項３に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置において、前記機関高負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射も前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して実施されることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明による請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記機関高負荷時と前記機関低負荷時との間には機関中負荷時が存在し、前記機関中負荷時には前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して燃料噴射を実施することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による請求項５に記載の内燃機関の燃料噴射装置は、請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置において、前記機関中負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射は前記第二噴孔だけを使用して実施されることを特徴とする
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明による燃料噴射装置の噴孔近傍を示す概略断面図である。１は燃料噴射装置本体である。燃料噴射装置本体１内の噴孔近傍における空間は、分離壁２によって半径方向に内側空間と外側空間とに分割されている。内側空間には第一弁体３が挿入されており、外側空間には、分離壁２に対して摺動するように中空の第二弁体４が挿入されている。
【００１２】
内側空間において、燃料噴射装置本体１の第一弁体３に対する第一シート部１ａより内側には、燃料噴射装置本体１の中心軸線に対して放射状に複数の第一噴孔５が形成されている。また、外側空間において、燃料噴射装置本体１の第二弁体４に対する第二シート部１ｂより内側には、燃料噴射装置本体１の中心軸線対して放射状に複数の第二噴孔６が形成されている。
【００１３】
内側空間及び外側空間には高圧の燃料が供給されており、第一弁体３が開弁して第一シート部１ａが開放されれば、第一噴孔５によって燃料が噴射され、また、第二弁体４が開弁して第二シート部１ｂが開放されれば、第二噴孔６によって燃料が噴射される。こうして、本燃料噴射装置によれば、第一噴孔５及び第二噴孔６のいずれによっても燃料を噴射することが可能である。
【００１４】
図２は第二噴孔６近傍の拡大断面図であり、図３は第二噴孔６を燃料噴射装置の内側から見た正面図である。図２及び図３に示すように、第二噴孔６が形成された燃料噴射装置本体１の内壁には、各第二噴孔６に対して偏心して燃料導き溝７が形成されている。この燃料導き溝は、例えば、Ｖ字形又はＵ字形断面の切歯を燃料噴射装置本体の軸線に対して平行に移動させて切削加工される。
【００１５】
第二弁体４は、図２に示すように、開弁に際して僅かしかリフトせず、燃料噴射装置本体１の内壁に対して僅かな隙間しか形成されない。それにより、第二弁体４の開弁時において、外側空間内の高圧燃料は、この僅かな隙間から直接的に第二噴孔６へは流入し難く、先ずは燃料導き溝７へ流入し、その後に第二噴孔６へ流入する。こうして、燃料は、周囲部から第二噴孔６へ流入するために、図２及び図３に点線で示すように、第二噴孔６内を旋回して噴射され、中空円錐状の燃料噴霧となる。このように中空円錐状に燃料を噴射することにより、噴射燃料は容易に微粒化される。
【００１６】
これに対して、第一噴孔５には、燃料導き溝のような加工はされておらず、また、第一弁体３の開弁に際してのリフト量は比較的大きくされる。それにより、第一弁体３の開弁時において、内側空間内の高圧燃料は、直接的に第一噴孔５へ流入して柱状に噴射される。第一噴孔５は、第二噴孔６のように旋回する燃料を通過させる必要がないために、燃料の旋回を妨げないように噴孔径を大きくしなくても良く、噴孔径を比較的小さくして柱状として噴射される燃料の貫徹力を十分に高めることができる。
【００１７】
図４は、機関回転数Ｎと機関負荷Ｌとによって定まる九つの機関運転領域を示している。九つの運転領域において、Ａは低回転低負荷領域であり、Ｂは中回転低負荷領域であり、Ｃは高回転低負荷領域であり、Ｄは低回転中負荷領域であり、Ｅは中回転中負荷領域であり、Ｆは高回転中負荷領域であり、Ｇは低回転高負荷領域であり、Ｈは中回転高負荷領域であり、Ｉは高回転高負荷領域である。
【００１８】
本燃料噴射装置は、例えば、ディーゼルエンジンに使用され、気筒上部略中心からピストン頂面に形成されたキャビティ内へ複数の噴孔から燃料を放射状に噴射する。前述の九つの運転領域における領域Ａ及びＢにおいては、第二弁体４だけをリフトさせて各第二噴孔６によって燃料を中空円錐状に噴射する。この時には、燃料噴射量が比較的少なく、キャビティ内に広範囲に燃料を分散させると、良好に着火燃焼しない。それにより、貫徹力を低くして燃料をあまり分散させないようにすると共に、中空円錐状の噴霧によって燃料の微粒化を促進することにより、燃料を良好に着火燃焼させることができる。
【００１９】
また、その他の領域Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、及びＩにおいては、燃料噴射量が比較的多くなるために、キャビティ内に広範囲に燃料を分散させた方が空気利用率が高まって燃焼を良好なものとすることができる。それにより、第一弁体３だけをリフトさせて各第一噴孔５によって燃料を柱状に噴射する。本燃料噴射装置においては、前述したように、第一噴孔５は、旋回する燃料を通過させる必要がないために、貫徹力を十分に高めるように噴孔径が設定されている。こうして、第一噴孔５によれば貫徹力の高い柱状の燃料噴射が可能であり、吸気量が多くて燃料噴射時期である圧縮行程末期の気筒内圧力が非常に高くても、噴射燃料をキャビティの広範囲に分散させることができると共に、噴射燃料は、高い貫徹力によって吸気との間で大きな摩擦力が発生し、この摩擦力によって十分に微粒化されるために、良好な燃焼を実現することができる。
【００２０】
ところで、噴射された燃料が、一度に着火燃焼すると大きな騒音が発生するために、パイロット燃料噴射として、必要量の燃料を分割して先に噴射することが公知である。前述した各運転領域において、このようなパイロット燃料噴射が実施される場合には、領域Ａ及びＢでは、パイロット燃料噴射も前述した主燃料噴射と同様に、第二噴孔６を使用して燃料を中空円錐状に噴射する。この時には、パイロット燃料噴射及び主燃料噴射を合わせた必要量の燃料はそれほど多くはなく、確実な着火燃焼を実現するためには、パイロット噴射燃料と主噴射燃料とを互いに分散させないようにしなければならず、それにより、パイロット燃料噴射も主燃料噴射に合わせて貫徹力の低い中空円錐状に噴射されるようになっている。
【００２１】
また、領域Ｃ、Ｄ、Ｅ、及びＦでは、パイロット燃料噴射は、前述した主燃料噴射とは異なり、第二噴孔６を使用して燃料を中空円錐状に噴射する。この時には、必要量の燃料が増大するために、キャビティ内に広範囲に燃料を分散させて空気利用率を高めることが好ましく、それにより、パイロット燃料噴射は、貫徹力の低い中空円錐状として燃料を噴射し、キャビティ内の燃料噴射装置近傍に良好に微粒化した燃料を位置させ、その後の主燃料噴射では、貫徹力の高い柱状として燃料を噴射し、燃料噴射装置から離間するキャビティ内の周囲近傍に吸気との大きな摩擦力により良好に微粒化した燃料を位置させて、燃料をキャビティ内に広範囲に分散させるようにしている。
【００２２】
また、領域Ｇ、Ｈ、及びＩでは、パイロット燃料噴射も、前述した主燃料噴射と同様に、第一噴孔５を使用して燃料を柱状に噴射する。この時には、多量の吸気が気筒内へ供給されるために、燃料噴射時における筒内圧力が非常に高く、パイロット燃料噴射を貫徹力の低い中空円錐状として燃料を噴射すると、燃料は燃料噴射装置の極近傍に集中してしまう。また、この時には、パイロット噴射燃料と主噴射燃料とを合わせた必要量の燃料が多く、パイロット噴射燃料量も比較的多くなる。それにより、本燃料噴射装置では、パイロット噴射燃料も貫徹力の高い柱状に噴射され、飛行中における吸気との大きな摩擦力によって微粒化された燃料をキャビティの周囲壁に衝突させて跳ね返してキャビティの中央部に位置させ、その後、主噴射燃料も同様に貫徹力の高い柱状に噴射され、吸気との摩擦力によって微粒化させた燃料を、キャビティの周囲壁に衝突させた前後において、キャビティの周囲壁近傍に位置させることができる。こうして、多量の燃料をキャビティ内に広範囲に分散させることができ、空気利用率の高い良好な燃焼が実現可能となる。
【００２３】
高回転高負荷領域Ｉにおいては、多量の必要燃料を、高回転に伴う短時間で噴射しなければならず、パイロット燃料噴射と主燃料噴射との間に時間間隔を設けることが困難である場合には、パイロット燃料噴射を実施しないようにしても良い。
【００２４】
本燃料噴射装置において、第一噴孔５によって燃料を貫徹力の高い柱状で噴射する際には、同時に第二噴孔６によって燃料を噴射しても良い。パイロット燃料噴射又は主燃料噴射において、燃料を柱状に噴射する時には、噴射燃料量は比較的多く、第一噴孔５に加えて第二噴孔６により燃料が噴射されることにより、短時間でパイロット燃料噴射又は主燃料噴射における必要量の燃料を噴射することができ、それにより、例えば、高回転高負荷領域Ｉにおいてもパイロット燃料噴射を確実に実施することができる。この第二噴孔６による燃料噴射は、第二弁体４のリフト量を小さくして中空円錐状に燃料を噴射しても、第二弁体４のリフト量を大きくして燃料導き溝７を介することなく直接的に第二噴孔６へ燃料が流入するようにして燃料を柱状に噴射するようにしても良い。
【００２５】
このように、本燃料噴射装置では、第一噴孔５を使用する柱状の燃料噴射と、第二噴孔６を使用する中空円錐状の燃料噴射とがそれぞれに実施可能としたが、これは本発明を限定するものではなく、少なくとも第二噴孔６を使用する中空円錐状の燃料噴射だけを独立に実施可能であれば良い。例えば、一つの弁体しか有しておらず、この弁体を小さくリフトさせることにより、本燃料噴射装置の第一噴孔５に対応する柱状燃料噴射噴孔は依然として閉鎖されているが、本燃料噴射装置の第二噴孔６に対応する円錐状燃料噴射噴孔は開放されて燃料が中空円錐状に噴射され、弁体をさらにリフトさせることにより、円錐状燃料噴射噴孔と共に柱状燃料噴射噴孔も開放され、燃料が円錐状燃料噴射噴孔に加えて柱状燃料噴射噴孔によって貫徹力の高い柱状に噴射されるような燃料噴射装置を本発明に適用することも可能である。この燃料噴射装置において、円錐状燃料噴射噴孔が、第二噴孔６と同様な燃料導き溝７を有するものである場合には、弁体を大きくリフトさせて柱状燃料噴射噴孔によって燃料を噴射する時には、円錐状燃料噴射噴孔によっても燃料は柱状に噴射されることとなる。
【００２６】
このような燃料噴射装置を使用する場合には、前述した実施形態において、第一噴孔５によって燃料を柱状に噴射する時には、弁体を大きくリフトさせて、円錐状燃料噴射噴孔による燃料噴射に加えて柱状燃料噴射噴孔によって燃料を貫徹力の高い柱状に噴射することとなる。このような燃料噴射に際して、弁体を大きくリフトさせる途中において弁体が小さくリフトされた時には、円錐状燃料噴射噴孔から燃料が中空円錐状に噴射され、その後に、弁体が大きくリフトされて柱状燃料噴射噴孔から燃料が柱状に噴射されることとなる。
【００２７】
前述したように、燃料を貫徹力の高い柱状に噴射するのは、パイロット燃料噴射及び主燃料噴射においても、燃料をキャビティ内の全体に広範囲に分布させるためである。こうして、燃料噴射の当初において貫徹力の低い中空円錐状に燃料が噴射されれば、この燃料は燃料噴射装置の近傍に位置し、また、その後の噴射燃料が高い貫徹力によってキャビティの周囲部へ位置することとなり、燃料をキャビティ内全体に分布させるのに有利となる。
【００２８】
【発明の効果】
このように、本発明による内燃機関の燃料噴射装置によれば、燃料を旋回させることなく噴射するための第一噴孔と、燃料を旋回させて噴射するための第二噴孔とを具備し、機関低負荷時には第二噴孔だけを使用して燃料噴射を実施し、機関高負荷時には第一噴孔だけ又は第一噴孔と第二噴孔との両方を使用して燃料噴射を実施するようになっている。それにより、機関低負荷時には第二噴孔だけを使用して燃料を中空円錐状に噴射することができると共に、機関高負荷時には第二噴孔とは別に設けられた第一噴孔が少なくとも使用され、第一噴孔により貫徹力を十分に高くして燃料を柱状に噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による燃料噴射装置の噴孔近傍における概略断面図である。
【図２】図１の第二噴孔近傍における拡大断面図である。
【図３】第二噴孔の燃料噴射装置の内側から見た正面図である。
【図４】機関回転数と機関負荷とによって定まる九つの運転領域を示すマップである。
【符号の説明】
１…燃料噴射装置本体
３…第一弁体
４…第二弁体
５…第一噴孔
６…第二噴孔
７…燃料導き溝[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-12334 discloses that in a fuel injection device, an annular groove is formed so as to overlap an upstream portion of each of the radially formed injection hole inlets, and the amount of fuel is reduced by reducing the lift amount of a valve body. The fuel flows into the injection holes mainly through the annular groove, whereby the fuel is guided to each injection hole as a swirling flow in the annular groove, and the fuel in the swirling flow is injected to form the fuel into a hollow conical shape. It has been proposed to inject.
[0003]
Atomization of the fuel injected in the shape of a hollow cone is promoted, but on the other hand, the penetration force is weakened. Therefore, in order to increase the penetration force of the fuel, the lift amount of the valve body is increased so that the fuel directly flows into the injection hole, and the fuel is injected in a columnar shape without a swirling flow. ing.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-described fuel injection device, in order to inject the fuel in a hollow conical shape, the injection hole must pass the fuel swirled in the annular groove satisfactorily, and the injection hole diameter is relatively large. Accordingly, even if the fuel is directly injected into the injection hole and the fuel is injected in a columnar shape, the penetration force of the fuel cannot be increased so much. In this way, when a large amount of intake air is supplied into the cylinder and the in-cylinder pressure at the end of the compression stroke is high as in the case of high engine load, fuel cannot be injected as intended with a not so high penetration force. Combustion worsens.
[0005]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can inject fuel in a hollow conical shape when the engine is under low load, and sufficiently inject the fuel with a sufficiently high penetration force when the engine is under a high load. It is to be.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1 of the present invention includes a first injection hole for injecting fuel without swirling, and a second injection hole for swirling and injecting fuel. At low engine load, fuel injection is performed using only the second injection hole, and at high engine load, only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole are used. The fuel injection is performed.
[0007]
Further, in the fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 2 according to the present invention, in the fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, at the time of low engine load, pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection, The pilot fuel injection is also performed using only the second injection hole.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, in the fuel injection control apparatus for an internal combustion engine according to the first aspect, at the time of high engine load, pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection. The pilot fuel injection is also performed using only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole.
[0009]
A fuel injection device for an internal combustion engine according to a fourth aspect of the present invention is the fuel injection device for an internal combustion engine according to the first aspect, wherein the fuel injection device is provided between the high engine load state and the low engine load state. At the time of medium load, fuel injection is performed using only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole during the engine middle load.
[0010]
Further, in the fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 5 according to the present invention, in the fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 4, at the time of the engine middle load, pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection, The pilot fuel injection is performed using only the second injection hole.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic sectional view showing the vicinity of the injection hole of the fuel injection device according to the present invention. Reference numeral 1 denotes a fuel injection device main body. The space in the vicinity of the injection hole in the fuel injection device main body 1 is radially divided into an inner space and an outer space by a separation wall 2. The first valve body 3 is inserted into the inner space, and the hollow second valve body 4 is inserted into the outer space so as to slide with respect to the separation wall 2.
[0012]
In the inner space, a plurality of first injection holes 5 are formed radially with respect to the central axis of the fuel injection device main body 1 inside the first seat portion 1a with respect to the first valve body 3 of the fuel injection device main body 1. I have. In the outer space, a plurality of second injection holes 6 are formed radially with respect to the center axis of the fuel injection device main body 1 inside the second seat portion 1b with respect to the second valve body 4 of the fuel injection device main body 1. ing.
[0013]
High-pressure fuel is supplied to the inner space and the outer space, and when the first valve body 3 is opened and the first seat portion 1a is opened, fuel is injected through the first injection hole 5, and When the second valve body 4 is opened and the second seat portion 1b is opened, fuel is injected through the second injection hole 6. Thus, according to the present fuel injection device, it is possible to inject fuel from both the first injection hole 5 and the second injection hole 6.
[0014]
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the second injection hole 6, and FIG. 3 is a front view of the second injection hole 6 as viewed from the inside of the fuel injection device. As shown in FIGS. 2 and 3, a fuel guide groove 7 is formed eccentrically with respect to each second injection hole 6 on the inner wall of the fuel injection device main body 1 in which the second injection hole 6 is formed. This fuel guide groove is cut by, for example, moving incisors having a V-shaped or U-shaped cross section in parallel with the axis of the fuel injector main body.
[0015]
As shown in FIG. 2, the second valve body 4 lifts only slightly when the valve is opened, and only a small gap is formed with respect to the inner wall of the fuel injection device main body 1. Accordingly, when the second valve body 4 is opened, the high-pressure fuel in the outer space is unlikely to directly flow into the second injection hole 6 from this small gap, and first flows into the fuel guide groove 7. After that, it flows into the second injection hole 6. In this manner, the fuel is swirled and injected inside the second injection hole 6 as shown by a dotted line in FIGS. It becomes. By injecting the fuel in a hollow conical shape, the injected fuel is easily atomized.
[0016]
On the other hand, the first injection hole 5 is not processed like the fuel guide groove, and the lift amount when the first valve body 3 is opened is made relatively large. Thereby, when the first valve body 3 is opened, the high-pressure fuel in the inner space directly flows into the first injection hole 5 and is injected in a columnar shape. Since the first orifice 5 does not need to allow the fuel to swirl like the second orifice 6, it is not necessary to increase the diameter of the orifice so as not to hinder the swirl of the fuel. It is possible to sufficiently increase the penetration force of the fuel that is made smaller and injected as a column.
[0017]
FIG. 4 shows nine engine operating regions determined by the engine speed N and the engine load L. In the nine operating ranges, A is a low rotation low load region, B is a medium rotation low load region, C is a high rotation low load region, D is a low rotation medium load region, and E is a medium rotation low load region. F is a high rotation medium load region, G is a low rotation high load region, H is a medium rotation high load region, and I is a high rotation high load region.
[0018]
This fuel injection device is used, for example, in a diesel engine, and radially injects fuel from a plurality of injection holes into a cavity formed on a piston top surface from substantially the center of an upper portion of a cylinder. In the regions A and B in the nine operating regions described above, only the second valve body 4 is lifted, and the fuel is injected in a hollow conical shape through the second injection holes 6. At this time, if the fuel injection amount is relatively small and the fuel is widely dispersed in the cavity, ignition and combustion will not be performed well. Thereby, the fuel can be satisfactorily ignited and burned by lowering the penetration force so as not to disperse the fuel much and promoting atomization of the fuel by spraying in a hollow cone shape.
[0019]
Further, in the other regions C, D, E, F, G, H, and I, since the fuel injection amount is relatively large, dispersing the fuel over a wide area in the cavity increases the air utilization rate. Combustion can be improved. As a result, only the first valve body 3 is lifted, and fuel is injected in a columnar shape through each first injection hole 5. In the present fuel injection device, as described above, the diameter of the first injection hole 5 is set so as to sufficiently increase the penetration force since it is not necessary to pass the swirling fuel. Thus, according to the first injection hole 5, a columnar fuel injection with a high penetration force is possible, and even if the intake air amount is large and the pressure in the cylinder at the end of the compression stroke, which is the fuel injection timing, is very high, the injected fuel can be injected. In addition to being able to be dispersed over a wide area of the cavity, the injected fuel generates a large frictional force with the intake air due to the high penetration force, and is sufficiently atomized by the frictional force, thereby achieving good combustion. be able to.
[0020]
By the way, since the injected fuel ignites and burns at once, a large noise is generated. Therefore, it is known that a necessary amount of fuel is divided and injected first as pilot fuel injection. In a case where such pilot fuel injection is performed in each of the above-described operation regions, in regions A and B, the pilot fuel injection is also performed using the second injection holes 6 in the same manner as in the above-described main fuel injection. Is injected in a hollow conical shape. At this time, the required amount of fuel combined with the pilot fuel injection and the main fuel injection is not so large, and in order to realize reliable ignition combustion, the pilot injection fuel and the main injection fuel must not be dispersed with each other. Instead, the pilot fuel injection is also injected in a hollow cone shape having a low penetration force in accordance with the main fuel injection.
[0021]
In the regions C, D, E, and F, the pilot fuel injection uses the second injection hole 6 to inject the fuel in a hollow conical shape, unlike the main fuel injection described above. At this time, in order to increase the required amount of fuel, it is preferable to increase the air utilization rate by dispersing the fuel over a wide area in the cavity, whereby the pilot fuel injection is performed as a hollow cone having a low penetration force. Inject and position the well atomized fuel near the fuel injection device in the cavity, and in the subsequent main fuel injection, inject the fuel as a columnar shape with high penetrating force, near the periphery in the cavity separated from the fuel injection device The fuel finely atomized by the large frictional force with the intake air is located in the cavity so that the fuel is widely dispersed in the cavity.
[0022]
In the regions G, H, and I, the pilot fuel injection also uses the first injection holes 5 to inject fuel in a columnar manner, similarly to the main fuel injection described above. At this time, since a large amount of intake air is supplied into the cylinder, the in-cylinder pressure at the time of fuel injection is extremely high, and the fuel is injected as a hollow cone having a low penetration force in the pilot fuel injection. Will be concentrated in the immediate vicinity of. Also, at this time, the required amount of fuel including the pilot injection fuel and the main injection fuel is large, and the pilot injection fuel amount is relatively large. As a result, in this fuel injection device, the pilot injection fuel is also injected in a columnar shape having a high penetrating force, and the fuel atomized by the large frictional force with the intake air during flight collides with the peripheral wall of the cavity and rebounds to repel the cavity. It is located in the center, and then the main injected fuel is similarly injected in a columnar shape with high penetrating force, and before and after the fuel atomized by the frictional force with the intake air collides with the peripheral wall of the cavity, It can be located near a wall. Thus, a large amount of fuel can be widely dispersed in the cavity, and good combustion with high air utilization can be realized.
[0023]
In the high rotation and high load region I, a large amount of required fuel must be injected in a short time associated with high rotation, and it is difficult to provide a time interval between the pilot fuel injection and the main fuel injection. , The pilot fuel injection may not be performed.
[0024]
In the present fuel injection device, when the fuel is injected by the first injection hole 5 in a columnar shape having a high penetration force, the fuel may be simultaneously injected by the second injection hole 6. In the pilot fuel injection or the main fuel injection, when the fuel is injected in a columnar shape, the amount of injected fuel is relatively large, and the fuel is injected by the second injection hole 6 in addition to the first injection hole 5, so that the fuel is injected in a short time. The required amount of fuel in the pilot fuel injection or the main fuel injection can be injected, so that, for example, the pilot fuel injection can be reliably performed even in the high rotation and high load region I. The fuel injection through the second injection hole 6 increases the lift amount of the second valve body 4 and increases the fuel introduction groove 7 even if the lift amount of the second valve body 4 is reduced and the fuel is injected in a hollow conical shape. Alternatively, the fuel may be directly injected into the second injection hole 6 without passing through the fuel, and the fuel may be injected in a columnar shape.
[0025]
As described above, in the present fuel injection device, the column-shaped fuel injection using the first injection hole 5 and the hollow conical fuel injection using the second injection hole 6 can be respectively performed. The present invention is not limited thereto, and it is sufficient that at least only the fuel injection in the shape of a hollow cone using the second injection hole 6 can be independently performed. For example, only one valve body is provided, and by lifting this valve body small, the columnar fuel injection hole corresponding to the first injection hole 5 of the present fuel injection device is still closed. The conical fuel injection hole corresponding to the second injection hole 6 of the fuel injection device is opened, fuel is injected in a hollow conical shape, and the valve body is further lifted, whereby the columnar fuel injection hole is formed together with the conical fuel injection hole. It is also possible to apply the present invention to a fuel injection device in which the injection hole is also opened and fuel is injected in a columnar shape having a high penetration force by the columnar fuel injection hole in addition to the conical fuel injection hole. In this fuel injection device, when the conical fuel injection hole has the same fuel guide groove 7 as the second injection hole 6, the valve body is largely lifted to supply the fuel by the columnar fuel injection hole. When the fuel is injected, the fuel is also injected in a column shape by the conical fuel injection nozzle.
[0026]
In the case where such a fuel injection device is used, in the above-described embodiment, when the fuel is injected into the column by the first injection hole 5, the valve body is largely lifted, and the fuel injection by the conical fuel injection injection hole is performed. In addition to this, the fuel is injected in a columnar shape having a high penetration force by the columnar fuel injection nozzles. In such a fuel injection, when the valve body is lifted small while the valve body is lifted largely, fuel is injected in a hollow conical shape from the conical fuel injection injection hole, and thereafter, the valve body is lifted greatly. The fuel is injected in a column shape from the columnar fuel injection holes.
[0027]
As described above, the reason why the fuel is injected in a columnar shape having a high penetration force is to distribute the fuel over the entire cavity in the pilot fuel injection and the main fuel injection. Thus, if the fuel is injected in a hollow cone shape having a low penetration force at the beginning of the fuel injection, this fuel is located near the fuel injection device, and the injected fuel thereafter is injected into the peripheral portion of the cavity by the high penetration force. Position, which is advantageous for distributing the fuel throughout the cavity.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention includes the first injection hole for injecting fuel without swirling, and the second injection hole for swirling and injecting fuel. At low engine load, fuel injection is performed using only the second injection hole, and at high engine load, fuel injection is performed using only the first injection hole or both the first and second injection holes. It is supposed to. Thereby, at the time of low engine load, fuel can be injected in a hollow conical shape using only the second injection hole, and at the time of high engine load, at least the first injection hole provided separately from the second injection hole is used. The fuel can be injected in a columnar shape with sufficiently high penetration force by the first injection hole.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in the vicinity of an injection hole of a fuel injection device according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view in the vicinity of a second injection hole in FIG.
FIG. 3 is a front view of the second injection hole as viewed from the inside of the fuel injection device.
FIG. 4 is a map showing nine operating regions determined by an engine speed and an engine load.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection device main body 3 ... First valve body 4 ... Second valve body 5 ... First injection hole 6 ... Second injection hole 7 ... Fuel guide groove

Claims

燃料を旋回させることなく噴射するための第一噴孔と、燃料を旋回させて噴射するための第二噴孔とを具備し、機関低負荷時には前記第二噴孔だけを使用して燃料噴射を実施し、機関高負荷時には前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して燃料噴射を実施することを特徴とする内燃機関の燃料噴射装置。A first injection hole for injecting fuel without swirling and a second injection hole for swirling and injecting fuel are provided. When the engine is under low load, fuel injection is performed using only the second injection hole. And performing fuel injection using only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole at a high engine load.

前記機関低負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射も前記第二噴孔だけを使用して実施されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。The fuel for an internal combustion engine according to claim 1, wherein pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection when the engine is under a low load, and the pilot fuel injection is also performed using only the second injection hole. Injection device.

前記機関高負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射も前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して実施されることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射制御装置。At the time of high engine load, pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection, and the pilot fuel injection is also performed using only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole. The fuel injection control device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein:

前記機関高負荷時と前記機関低負荷時との間には機関中負荷時が存在し、前記機関中負荷時には前記第一噴孔だけ又は前記第一噴孔と前記第二噴孔との両方を使用して燃料噴射を実施することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の燃料噴射装置。During the high engine load and the low engine load, there is an intermediate engine load, and at the engine medium load, only the first injection hole or both the first injection hole and the second injection hole The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection is performed by using a fuel injection device.

前記機関中負荷時には前記燃料噴射に先だってパイロット燃料噴射が実施され、前記パイロット燃料噴射は前記第二噴孔だけを使用して実施されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の燃料噴射装置。The fuel for an internal combustion engine according to claim 4, wherein a pilot fuel injection is performed prior to the fuel injection at the time of the engine medium load, and the pilot fuel injection is performed using only the second injection hole. Injection device.