JP2006312915A - Fuel injector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定量の燃料を噴射可能とした燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device capable of injecting a predetermined amount of fuel.
燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンにより圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射装置から燃料が直接噴射される。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排気ガスが吸気ポートから排出される。 2. Description of the Related Art Conventionally, a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber instead of an intake port is known. In this cylinder injection type internal combustion engine, when the intake valve is opened, air is drawn into the combustion chamber from the intake port and compressed by the piston, and fuel is directly injected from the fuel injection device to the high-pressure air. Then, high-pressure air and mist-like fuel are mixed in the combustion chamber, and this air-fuel mixture is led to a spark plug to ignite and explode, so that driving force can be obtained, and when the exhaust valve is opened, Exhaust gas after combustion is discharged from the intake port.
このような筒内噴射式内燃機関にて、燃料噴射装置は、先端部にサック部とスリット形状の噴射口を有するハウジング内にニードル弁が移動自在で、且つ、燃料通路を閉塞するように付勢支持されて構成されている。そして、所定のタイミングで、このニードル弁を移動して燃料通路を開放することで、燃料通路の燃料がサック部を介して噴射口から燃焼室に向けて噴射される。このような燃料噴射装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。
In such an in-cylinder internal combustion engine, the fuel injection device is attached so that the needle valve can move freely in a housing having a sac portion and a slit-shaped injection port at the tip, and the fuel passage is closed. It is supported and configured. Then, by moving the needle valve at a predetermined timing to open the fuel passage, the fuel in the fuel passage is injected from the injection port toward the combustion chamber through the sac portion. As such a fuel injection device, there is one described in
上述した筒内噴射式内燃機関に適用される従来の燃料噴射装置では、所定量の燃料が一度サック部に充満してから噴射口を通して燃焼室に噴射されるため、燃料噴射期間が経過してニードル弁により燃料通路を閉じても、若干量の燃料がサック部に付着して残留する。この場合、サック部に残留した燃料が燃焼ガスにより蒸し焼きにされ、特に、ニードル弁の先端部にデポジットとして堆積してしまう。すると、この堆積したデポジットが燃料通路の流路面積を狭めて燃料の流路抵抗となり、流量低下を引き起こして燃料噴射量がばらつき、燃焼悪化を招いてしまう。一般に、ニードル弁の先端部へのデポジットの堆積を防止するには、ニードル弁により燃料通路が開放されたときに、燃料通路からサック部に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁の先端部に付着したデポジットを剥離することが有効的である。 In the conventional fuel injection device applied to the above-described cylinder injection internal combustion engine, since a predetermined amount of fuel is once filled in the sac portion and then injected into the combustion chamber through the injection port, the fuel injection period has elapsed. Even if the fuel passage is closed by the needle valve, a small amount of fuel remains attached to the sack portion. In this case, the fuel remaining in the sack portion is steamed by the combustion gas, and is particularly deposited as a deposit on the tip portion of the needle valve. Then, the accumulated deposit narrows the flow passage area of the fuel passage and becomes a flow passage resistance of the fuel, which causes a decrease in the flow rate, varies the fuel injection amount, and deteriorates combustion. In general, in order to prevent deposit accumulation on the tip of the needle valve, when the fuel passage is opened by the needle valve, it adheres to the tip of the needle valve by the fluid force of the fuel flowing from the fuel passage to the sack portion. It is effective to peel off the deposited deposit.
ところで、燃料通路の燃料がサック部を通って噴射口に流入するとき、このサック部で旋回流が生成される。即ち、燃料通路の燃料は、ニードル弁の開放時に、サック部に流れ込んでその形状により旋回流となり、その後、スリット形状の噴射口に向かう。しかし、燃料を噴射する噴射口がスリット形状で、特に、噴射弁の軸中心から一方側へ傾斜して設けられている場合には、サック部で生成された旋回流が部分的に大きく成長してから崩壊してしまい、ニードル弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができないという問題がある。 By the way, when the fuel in the fuel passage flows into the injection port through the sac portion, a swirl flow is generated in the sac portion. That is, when the needle valve is opened, the fuel in the fuel passage flows into the sac portion and turns into a swirling flow due to its shape, and then heads toward the slit-shaped injection port. However, when the injection port for injecting the fuel is slit-shaped, particularly when it is inclined from the axial center of the injection valve to one side, the swirl flow generated in the sack part partially grows greatly. There is a problem that the deposit that has collapsed and cannot adhere to the tip of the needle valve cannot be reliably peeled off.
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図った燃料噴射装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection device that improves combustion by suppressing deposit accumulation on an injection valve.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の燃料噴射装置は、燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が連通するサック部及びスリット噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに支持されて前記燃料通路を開閉自在な噴射弁と、前記噴射弁を軸方向に移動することで前記燃料通路を開閉可能な噴射弁移動手段と、前記噴射弁を周方向に回動可能な噴射弁回動手段とを具えたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fuel injection device according to the present invention includes a housing having a fuel passage and a sac portion and a slit injection port communicating with the fuel passage at a tip portion, and the housing. An injection valve that is supported to open and close the fuel passage, an injection valve moving means that can open and close the fuel passage by moving the injection valve in the axial direction, and an injection that can turn the injection valve in the circumferential direction And a valve turning means.
本発明の燃料噴射装置では、前記サック部の周方向に対して、前記燃料通路から該サック部に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域が設定され、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を前記旋回流変動領域の角度ずつ回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, a swirl flow fluctuation region is set in which a swirl flow of fuel flowing from the fuel passage to the sac portion varies with respect to a circumferential direction of the sac portion, and the injection valve turning means includes: In one injection, the injection valve is rotated by the angle of the swirl flow fluctuation region.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、一回の噴射時に、前記噴射弁を約30度から60度度ずつ回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve by about 30 to 60 degrees at a time of one injection.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁移動手段による前記噴射弁の移動時に該噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve when the injection valve moves by the injection valve moving means.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、前記噴射弁により前記燃料通路の開放時または閉止時に該噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve by the injection valve when the fuel passage is opened or closed.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定回転数以上で、且つ、予め設定された所定負荷以上のときに、前記噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device according to the present invention, the injection valve rotation means rotates the injection valve when the rotation speed is equal to or higher than a predetermined rotation speed and is equal to or higher than a predetermined load. Yes.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、予め設定された所定時間ごとに前記噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve every predetermined time set in advance.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、電磁力により前記噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve by electromagnetic force.
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射弁回動手段は、カム機構により前記噴射弁を回動することを特徴としている。 In the fuel injection device of the present invention, the injection valve rotating means rotates the injection valve by a cam mechanism.
本発明の燃料噴射装置によれば、燃料通路を有するハウジングにサック部及びスリット噴射口を設け、噴射弁移動手段により噴射弁を軸方向に移動して燃料通路を開閉可能とすると共に、噴射弁回動手段により噴射弁を周方向に回動可能としたので、サック部で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路を開閉する噴射弁が周方向に回動することで、噴射弁の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、噴射弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、噴射弁へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。 According to the fuel injection device of the present invention, the housing having the fuel passage is provided with the sack portion and the slit injection port, and the fuel passage can be opened and closed by moving the injection valve in the axial direction by the injection valve moving means. The injection valve can be rotated in the circumferential direction by the rotating means, so that the injection valve that opens and closes the fuel passage rotates in the circumferential direction even if the swirling flow of the fuel generated in the sack portion partially fluctuates. As a result, the fluid force of the fuel acts uniformly on the tip of the injection valve in the circumferential direction, and the deposit adhering to the tip of the injection valve can be reliably peeled off, and the deposit is deposited on the injection valve. By suppressing this, variation in the fuel injection amount due to a decrease in the flow rate can be prevented, and combustion can be improved.
以下に、本発明に係る燃料噴射装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Embodiments of a fuel injection device according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の実施例1に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図2は、実施例1の燃料噴射装置における回転体の斜視図、図3は、実施例1の燃料噴射装置におけるサック部での旋回流の変動領域を表す説明図、図4は、ニードル弁のリストタイミングに対する回動タイミングを表すタイムチャート、図5は、実施例1の燃料噴射装置が適用された内燃機関の概略構成図である。 1 is a schematic sectional view showing a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a rotating body in the fuel injection device of the first embodiment, and FIG. 3 is a fuel injection device of the first embodiment. FIG. 4 is a time chart showing the rotation timing of the needle valve relative to the wrist timing, and FIG. 5 is an internal combustion engine to which the fuel injection device of the first embodiment is applied. FIG.
実施例1の燃料噴射装置が適用された内燃機関において、図5に示すように、内燃機関としてのエンジン10は、筒内噴射式の火花点火エンジンである。このエンジン10にて、シリンダブロック11上にシリンダヘッド12が締結されており、このシリンダブロック11に形成された複数のシリンダボア13にピストン14がそれぞれ上下移動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック11の下部にクランクシャフト15が回転自在に支持されており、ピストン14はコネクティングロッド16を介してこのクランクシャフト15にそれぞれ連結されている。
In the internal combustion engine to which the fuel injection device of
燃焼室17は、シリンダブロック11とシリンダヘッド12とピストン14により構成されており、この燃焼室17は、上部(シリンダヘッド12の下面)の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室17の上部、つまり、シリンダヘッド12の下面に吸気ポート18及び排気ポート19が対向して形成されており、この吸気ポート18及び排気ポート19に対して吸気弁20及び排気弁21の下端部がそれぞれ位置している。従って、この吸気弁20及び排気弁21が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート18及び排気ポート19を開閉し、吸気ポート18と燃焼室17、燃焼室17と排気ポート19とをそれぞれ連通することができる。
The
吸気ポート18には、インテークマニホールド22を介してサージタンク23が連結され、このサージタンク23には吸気管24が連結されており、この吸気管24の空気取入口にはエアクリーナ25が取付けられている。そして、このエアクリーナ25の下流側にスロットル弁を有する電子スロットル装置26が設けられている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室17に直接燃料を噴射するインジェクタ27が装着されており、このインジェクタ27は、吸気ポート18側に位置し、上下方向に所定角度傾斜している。更に、シリンダヘッド12には、燃焼室17の上方に位置して混合気に着火する点火プラグ28が装着されている。
A
一方、排気ポート19には、エギゾーストマニホールド29を介して排気管30が連結されており、この排気管30には排気ガス中に含まれるHC、CO、NOxなどの有害物質を浄化処理する触媒装置31,32が装着されている。また、吸気管24におけるサージタンク23の下流側と、排気管30における各触媒装置31,32の間とには排気ガス再循環通路(EGR通路)33が設けられており、このEGR通路33にはEGR弁34が設けられている。
On the other hand, an
また、車両には電子制御ユニット(ECU)35が搭載されており、このECU35は、インジェクタ27、点火プラグ28、EGR弁34などを制御可能となっている。即ち、吸気管24の上流側にはエアフローセンサ36が装着されると共に、サージタンク23には吸気負圧センサ37が装着され、計測した吸入空気量、吸気負圧をECU35に出力している。また、電子スロットル装置26は現在のスロットル開度をECU35に出力しており、エンジン回転数センサ38は検出したエンジン回転数をECU35に出力している。従って、ECU35は、検出した吸入空気量、吸気負圧、スロットル開度(またはアクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、噴射時期、点火時期、EGR弁開度などを決定している。
In addition, an electronic control unit (ECU) 35 is mounted on the vehicle, and the ECU 35 can control the
このように構成されたエンジン10に搭載されたインジェクタ27において、図1に示すように、ハウジング41は中空円筒形状をなし、本体部42に対して先端部43が小径となっており、この先端部43に球面形状のサック部44が形成されると共に、外部に開口してスリット形状をなす噴射口45が形成されている。この噴射口45は、噴射軸線O1がインジェクタ27の中心軸線O2に対して所定角度上方に傾斜することで、噴射角度αが設定されている。噴射弁としてのニードル弁46は、円盤形状をなすフランジ部47と、このフランジ部47より小径の円柱形状をなす弁本体48と、この弁本体48の下端部から円錐形状をなすシール部49とが一体をなして構成されている。そして、ニードル弁46は、フランジ部47の外周面がハウジング41における本体部42の内周面に所定のクリアランスをもって係合し、且つ、軸心方向(図1にて上下方向)に沿って移動自在に支持されている。また、ニードル弁46は、弁本体48の外周面がハウジング41における先端部43の内周面に所定の隙間をもって挿入され、シール部49が先端部43の内周傾斜面50に当接可能となっている。
In the
従って、ハウジング41とニードル弁46との間に燃料通路51が構成されることとなり、この燃料通路51における燃料流動方向の下流側がサック部44(噴射口45)に連通可能となっている。そして、ニードル弁46のシール部49がハウジング41の内周傾斜面50に当接することで、燃料通路51を遮断して閉止することができる一方、シール部49が内周傾斜面50から離れることで、燃料通路51を連通して開放することができ、このとき、燃料通路51にある燃料をサック部44に供給し、サック部44に供給された燃料を噴射口45から燃焼室17に噴射することができる。
Accordingly, the
また、ニードル弁46の上部には後述する回転体52が固定されており、この回転体52は円柱形状をなし、上部に支持フランジ53が連結されている。一方、ハウジング41内の上部には、支持リング54を介して支持板55が固定されており、この支持板55と回転体52のフランジ部53との間にはコイルスプリング56が圧縮状態で介装されている。そのため、ニードル弁46は、このコイルスプリング56の付勢力によりシール部49がハウジング41の内周傾斜面50に当接する方向に付勢支持されている。また、ハウジング41の内周面には、ニードル弁46のフランジ部47の上方に位置してストッパリング57が固定されており、ハウジング41の壁内には、ニードル弁46のフランジ部47に対向し、且つ、若干上方に位置して移動用ソレノイド58が内蔵されている。
A rotating body 52 (described later) is fixed to the upper portion of the
従って、移動用ソレノイド58へ通電していない状態では、ニードル弁46は、コイルスプリング56の付勢力によりシール部49がハウジング41の傾斜面50に密着することで、燃料通路51を遮断して閉止している。そして、移動用ソレノイド58へ通電すると、ニードル弁46に対して吸引力が発生し、コイルスプリング56の付勢力に抗してニードル弁46がストッパリング57に当接するまで上方に移動し、燃料通路51を連通して開放することができる。
Therefore, in a state where the moving
また、上述した回転体52は、図2に詳細に示すように、外周部側にN極の磁石59aとS極の磁石59bとが周方向に沿って所定間隔で交互に内蔵されると共に、内周部側にN極の磁石60aとS極の磁石60bとが周方向に沿って所定間隔で交互に内蔵されている。一方、ハウジング41の壁内には、この回転体52に対向して回動用ソレノイド61が内蔵されている。
Further, as shown in detail in FIG. 2, the rotating
従って、回動用ソレノイド61へ通電していない状態では、回転体52の各磁石59a,59b,60a,60bに電磁力は作用せず、回転体52と一体のニードル弁46は回転せずに静止している。そして、回動用ソレノイド61へ通電すると、回転体52の各磁石59a,59b,60a,60bに電磁力が作用し、回転体52と一体のニードル弁46は回転することができる。
Therefore, in the state where the
本実施例では、移動用ソレノイド58により噴射弁移動手段が構成され、磁石59a,59b,60a,60bと回転体52と回動用ソレノイド61により噴射弁回動手段が構成される。
In this embodiment, the moving
なお、上述したインジェクタ27は、基端部に図示しないデリバリパイプを介して燃料ポンプ、燃料タンクなどが連結されており、ハウジング41内を通して燃料通路51の上流側に所定圧の燃料が供給されている。
The above-described
そして、本実施例の燃料噴射装置では、サック部44の周方向に対して、燃料通路51からこのサック部44に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域が設定されており、一回の燃料噴射時に、ニードル弁46をこの旋回流変動領域の角度ずつ回動するようにしている。
In the fuel injection device of the present embodiment, a swirl flow fluctuation region is set in which the swirl flow of the fuel flowing from the
即ち、図1及び図3に示すように、ニードル弁46が移動して燃料通路51が開放され、この燃料通路51の燃料がサック部44に流れ込むと、サック部44が球面形状であるため、特に、図3に斜線で表す領域Sに旋回流が生成され、その後、噴射口45から燃焼室17に噴射される。ところが、サック部44に対して噴射口45がスリット形状で、且つ、噴射角度αが設定されているため、サック部44で生成された旋回流が部分的に大きく成長してから崩壊するような旋回流変動領域S1,S2,S3が発生する。ところで、燃料噴射後には若干量の燃料がサック部44に付着するため、この燃料が燃焼ガスにより蒸し焼きにされてニードル弁46のシール部49にデポジットが堆積するが、ニードル弁46により燃料通路51が開放され、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力によりニードル弁46に付着したデポジットを剥離することができる。ところが、上述したように、サック部44の周方向に対して旋回流が崩壊する旋回流変動領域S1,S2,S3があるため、この旋回流変動領域S1,S2,S3では、燃料の流体力が弱まり、ニードル弁46に付着したデポジットを確実に剥離することができない。
That is, as shown in FIGS. 1 and 3, when the
そこで、本実施例では、この旋回流変動領域S1,S2,S3に対応して旋回流変動角度θ1,θ2,θ3(θ1=θ2=θ3)を設定し、一回の燃料噴射時に、ニードル弁46をこの旋回流変動角度θ1,θ2,θ3に応じた回動角度θずつ回動することで、ニードル弁46のシール部49を、デポジットが剥離されにくい旋回流変動領域S1,S2,S3と、デポジットを確実に剥離できるそれ以外の領域との間で交互に移動し、ニードル弁46のシール部49に堆積したデポジットを周方向均一に剥離するようにしている。この場合、噴射口45の形状や形成位置に基づいて、ニードル弁46の回動角度θを旋回流変動角度θ1,θ2,θ3と同じ角度に設定している。具体的には、旋回流変動領域S1,S2,S3とそれ以外の領域との間で交互に移動する角度であればよく、30度から60度の角度が好ましく、45度が最適である。
Therefore, in this embodiment, the swirl flow fluctuation angles θ 1 , θ 2 , θ 3 (θ 1 = θ 2 = θ 3 ) are set corresponding to the swirl flow fluctuation regions S 1 , S 2 , S 3 , The deposit peels off the
また、本実施例では、ニードル弁46の軸方向への移動時に、このニードル弁46を所定角度θだけ回動するようにしており、具体的には、ニードル弁46が上方に移動して燃料通路51を開放するとき、または、ニードル弁46が下方に移動して燃料通路51を閉止するときに、ニードル弁46を回動している。即ち、図4に示すように、燃料噴射開始信号が出力されると、ニードル弁46がゼロからフルリフトまで移動する期間だけニードル弁回転信号Aを出力し、この期間にニードル弁46を所定角度θ回動する。また、燃料噴射停止信号が出力されると、ニードル弁46がフルリフトからゼロまで戻る期間だけニードル弁回転信号Bを出力し、この期間にニードル弁46を所定角度θ回動する。なお、ニードル弁46がゼロからフルリフトまで移動する期間にニードル弁46を所定角度θの半分の角度θ/2だけ回動し、ニードル弁46がフルリフトからゼロまで戻る期間にニードル弁46を残りの半分の角度θ/2だけ回動するようにしてもよい。
Further, in this embodiment, when the
従って、図1に示すように、燃料噴射信号が出力されると、インジェクタ27は、ニードル弁46がコイルスプリング56の付勢力により燃料通路51を閉止している状態から、移動用ソレノイド58へ通電し、ニードル弁46をコイルスプリング56の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路51を開放すると共に、回動用ソレノイド61へ所定期間だけ通電し、ニードル弁46が移動する期間だけ回転体52及びニードル弁46を所定角度θだけ回動する。すると、燃料通路51の燃料がサック部44に流れ込み、噴射口45から燃焼室17に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド58への通電が停止され、ニードル弁46がコイルスプリング56の付勢力により下方に移動することで燃料通路51を閉止し、燃料通路51からサック部44への燃料供給が停止され、噴射口45からの燃料噴射が終了する。
Therefore, as shown in FIG. 1, when the fuel injection signal is output, the
この燃料噴射時に、ニードル弁46が上方に移動して燃料通路51を開放するため、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着したデポジットを剥離することができる。そして、この一回の燃料噴射で、ニードル弁46は、上方に移動する期間だけ所定角度θだけ回動するため、旋回流変動領域S1,S2,S3に位置してデポジットが十分に剥離できなかったニードル弁46におけるシール部49の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる旋回流変動領域S1,S2,S3の間の領域に移動することとなる。従って、次の燃料噴射時に、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着して前回の燃料噴射時に剥離できなかったデポジットを確実に剥離することができる。
At the time of this fuel injection, the
このように実施例1の燃料噴射装置にあっては、ハウジング41内に燃料通路51を設けると共に、先端部にこの燃料通路51に連通するサック部44及びスリット形状をなす噴射口45を形成し、このハウジング41にニードル弁46を移動自在で、且つ、回動自在に支持し、移動用ソレノイド58への通電によりニードル弁46を移動して燃料通路51を開閉可能とすると共に、回動用ソレノイド61への通電によりニードル弁46を所定角度θだけ回動可能としている。
As described above, in the fuel injection device according to the first embodiment, the
従って、サック部44で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路51を開閉するニードル弁46を所定角度θだけ回動することで、ニードル弁46の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、ニードル弁46の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、ニードル弁46へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、エンジン10の燃焼改善を図ることができる。
Therefore, even if the swirling flow of the fuel generated in the
また、実施例1の燃料噴射装置では、サック部44の周方向に対して、燃料通路51からこのサック部44に流れ込む燃料の旋回流が変動する旋回流変動領域S1,S2,S3を設定し、一回の燃料噴射時に、ニードル弁46を、この旋回流変動領域S1,S2,S3に対応する旋回流変動角度θ1,θ2,θ3と同じ所定の回動角度θずつ回動するようにしている。従って、ニードル弁46のシール部49は、デポジットが剥離されにくい旋回流変動領域S1,S2,S3と、デポジットを確実に剥離できるそれ以外の領域との間で交互に移動することとなり、ニードル弁46のシール部49に堆積したデポジットを周方向均一に剥離することができる。
Further, in the fuel injection device of the first embodiment, the swirl flow fluctuation regions S 1 , S 2 , S 3 in which the swirl flow of the fuel flowing from the
更に、実施例1の燃料噴射装置では、ニードル弁46を回動用ソレノイド61の電磁力により回動可能とし、ニードル弁46がフルリフトする期間にこのニードル弁46を所定角度θ回動するか、または、ニードル弁46がフルリフトから戻る期間にこのニードル弁46を所定角度θ回動するようにしている。従って、簡単な構成でニードル弁46を容易に回動することができ、また、ニードル弁46のシール部49がハウジング41の内周傾斜面50と接触していないときにニードル弁46を回動するため、ニードル弁46を抵抗なく回動することができ、回動用ソレノイド61が消費する電力を低減することができる。
Further, in the fuel injection device of the first embodiment, the
図6は、本発明の実施例2に係る燃料噴射装置における燃料噴射制御を表すフローチャートである。なお、実施例1の燃料噴射装置の全体構成は、前述した実施例1で説明したものと同様であり、図1を用いて説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing fuel injection control in the fuel injection device according to the second embodiment of the present invention. The overall configuration of the fuel injection device according to the first embodiment is the same as that described in the first embodiment, and will be described with reference to FIG.
実施例2の燃料噴射装置では、図1に示すように、インジェクタ27にて、移動用ソレノイド58に通電することで、ニードル弁46をコイルスプリング56の付勢力に抗して上方に移動し、燃料通路51を開放することができる。また、回動用ソレノイド61に通電することで、回転体52及びニードル弁46を所定角度θだけ回転することができる。そして、本実施例では、エンジン10が、予め設定された所定回転数以上で、且つ、予め設定された所定負荷以上のときに、ニードル弁46を回動すると共に、予め設定された所定時間ごとにニードル弁46を回動するようにしている。
In the fuel injection device of the second embodiment, as shown in FIG. 1, the
ここで、実施例2の燃料噴射装置における燃料噴射制御を図6のフローチャートを用いて説明する。 Here, the fuel injection control in the fuel injection device of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
実施例2の燃料噴射装置の燃料噴射制御において、図6に示すように、ステップS11にて、燃料噴射信号が出力されたかどうかを判定し、燃料噴射信号が出力されていなければ、何もしないでこのルーチンを抜ける。一方、ステップS11にて、燃料噴射信号が出力されたと判定されると、ステップS12にて、エンジン回転数がアイドル回転数以上かどうかを判定する。ここで、エンジン回転数がアイドル回転数以上であると判定されると、ステップS13にて、エンジン負荷が中負荷(例えば、80N)以上かどうかを判定する。ここで、エンジン負荷が中負荷以上であると判定されると、ステップS14にて、前回、燃料噴射時にニードル弁46を移動すると共に回動してから所定時間(例えば、15分)経過したかどうかを判定する。ここで、所定時間が経過していれば、ステップS15に移行する。
In the fuel injection control of the fuel injection device of the second embodiment, as shown in FIG. 6, it is determined in step S11 whether or not a fuel injection signal has been output. If the fuel injection signal has not been output, nothing is done. To exit this routine. On the other hand, if it is determined in step S11 that the fuel injection signal has been output, it is determined in step S12 whether the engine speed is equal to or higher than the idle speed. If it is determined that the engine speed is equal to or higher than the idle speed, it is determined in step S13 whether the engine load is equal to or higher than a medium load (for example, 80 N). Here, if it is determined that the engine load is equal to or higher than the medium load, whether or not a predetermined time (for example, 15 minutes) has elapsed since the
このステップS15では、ニードル弁リフト信号を出力すると共にニードル弁回転信号を出力する。すると、図1に示すように、インジェクタ27では、移動用ソレノイド58へ通電し、ニードル弁46がコイルスプリング56の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路51を開放すると共に、回動用ソレノイド61へ所定期間だけ通電し、ニードル弁46がリフトする期間だけ回転体52及びニードル弁46を所定角度θだけ回動する。そして、ニードル弁46がリフトすると、燃料通路51の燃料がサック部44に流れ込み、噴射口45から燃焼室17に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド58への通電が停止され、ニードル弁46がコイルスプリング56の付勢力により下方に移動することで燃料通路51を閉止し、燃料通路51からサック部44への燃料供給が停止され、噴射口45からの燃料噴射が終了する。
In step S15, a needle valve lift signal is output and a needle valve rotation signal is output. Then, as shown in FIG. 1, the
この燃料噴射時に、ニードル弁46が上方に移動して燃料通路51を開放するため、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着したデポジットを剥離することができる。この一回の燃料噴射で、ニードル弁46は所定角度θ回動する。
At the time of this fuel injection, the
そして、図6に戻り、ステップS16では、タイマをリセットし、ステップS17にて、タイマを再びスタートさせる。 Then, returning to FIG. 6, in step S16, the timer is reset, and in step S17, the timer is started again.
一方、ステップS12で、エンジン回転数がアイドル回転数以上でなかったり、ステップS13で、エンジン負荷が中負荷以上でなかったり、ステップS14で、所定時間が経過していなければ、ステップS18に移行する。このステップS18では、ニードル弁リフト信号を出力する。すると、図1に示すように、インジェクタ27では、移動用ソレノイド58へ通電し、ニードル弁46が移動して燃料通路51を開放することで、燃料通路51の燃料がサック部44に流れ込み、噴射口45から燃焼室17に噴射される。このとき、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着したデポジットを剥離する。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド58への通電が停止され、ニードル弁46が移動して燃料通路51を閉止することで、燃料供給が停止されて噴射口45からの燃料噴射が終了する。
On the other hand, if the engine speed is not equal to or higher than the idling speed in step S12, the engine load is not equal to or higher than the medium load in step S13, or the predetermined time has not elapsed in step S14, the process proceeds to step S18. . In step S18, a needle valve lift signal is output. Then, as shown in FIG. 1, the
そして、図6に戻り、燃料噴射信号が出力された(ステップS11)ときに、エンジン回転数がアイドル回転数以上(ステップS12)で、エンジン負荷が中負荷以上(ステップS13)であるときに、所定時間が経過していれば、ステップS15の処理を行う。即ち、インジェクタ27にて、ニードル弁46を移動して燃料通路51を開放すると共に、ニードル弁46を所定角度θだけ回動し、燃焼室17に燃料噴射を行うと共に、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着したデポジットを剥離する。
Returning to FIG. 6, when the fuel injection signal is output (step S11), the engine speed is equal to or higher than the idle speed (step S12), and the engine load is equal to or higher than the medium load (step S13). If the predetermined time has elapsed, the process of step S15 is performed. That is, in the
この場合、ニードル弁46のシール部49にデポジットが堆積しやすいエンジン10の運転状態で、所定時間ごとにニードル弁46を所定角度θだけ回動するため、旋回流変動領域に位置してデポジットが十分に剥離できなかったニードル弁46におけるシール部49の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる領域に所定時間ごとに移動することとなる。従って、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁46のシール部49に付着したデポジットを周方向均一に剥離することができる。
In this case, since the
このように実施例2の燃料噴射装置にあっては、燃料噴射信号が出力されたとき、ニードル弁46にデポジットが堆積しやすいエンジン10の運転状態であるアイドル回転数以上で、エンジン中負荷以上であるときに、所定時間ごとに、回動用ソレノイド61への通電により回転体52及びニードル弁46を所定角度θだけ回動可能としている。
As described above, in the fuel injection device according to the second embodiment, when the fuel injection signal is output, the engine speed is higher than the idling speed in the operating state of the
従って、ニードル弁46にデポジットが堆積しやすいエンジン10の運転状態であるとき、所定時間ごとにニードル弁46を回動することとなり、不要時の回動用ソレノイド61への通電をやめて消費電力を低減することができる。
Therefore, when the
なお、実施例2では、アイドル回転数以上で、且つ、エンジン中負荷以上であるときに、所定時間ごとに回動用ソレノイド61へ通電してニードル弁46を回動するようにしたが、経過時間に関係なく、アイドル回転数以上で、且つ、エンジン中負荷以上であるときに、回動用ソレノイド61へ通電してニードル弁46を回動するようにしたり、エンジン10の運転状態に関係なく、所定時間ごとに回動用ソレノイド61へ通電してニードル弁46を回動するようにしてもよい。
In the second embodiment, when the engine speed is equal to or higher than the idling speed and equal to or higher than the engine load, the
また、上述した実施例1、2では、インジェクタ27にて、ハウジング41の先端部43に球面形状のサック部44を形成し、このサック部44に噴射角度αをもってスリット形状をなす噴射口45を形成したが、噴射角度αを0度としたスリット形状の噴射口であっても、本発明の燃料噴射装置を適用することで、上述したものと同様の作用効果を奏することができる。
In the first and second embodiments described above, the
図7は、本発明の実施例3に係る燃料噴射装置を表す概略断面図、図8は、実施例3の燃料噴射装置におけるガイド溝の形状を表すハウジング内周面の概略図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection device according to
実施例3の燃料噴射装置において、図7及び図8に示すように、インジェクタ71のハウジング41は中空円筒形状をなし、先端部43に球面形状のサック部44とスリット形状の噴射口45が形成されている。噴射弁としてのニードル弁72は、円盤形状をなすフランジ部73と、このフランジ部73より小径の円柱形状をなす弁本体74と、この弁本体74の下端部から円錐形状をなすシール部75とが一体をなして構成されている。そして、ニードル弁72は、弁本体74の外周面がハウジング41における先端部43の内周面に所定の隙間をもって挿入されることで、燃料通路51が構成されており、シール部75が内周傾斜面50に当接することで、燃料通路51を閉止可能となっている。
In the fuel injection device of the third embodiment, as shown in FIGS. 7 and 8, the
また、ニードル弁72と支持板55との間にはコイルスプリング56が圧縮状態で介装され、ニードル弁72は、このコイルスプリング56の付勢力によりシール部75がハウジング41の内周傾斜面50に当接する方向に付勢支持されている。また、ハウジング41の壁内には、ニードル弁72のフランジ部73に対向し、且つ、若干上方に位置して移動用ソレノイド58が内蔵されている。
In addition, a
従って、移動用ソレノイド58へ通電していない状態では、ニードル弁72は、コイルスプリング56の付勢力によりシール部75がハウジング41の傾斜面50に密着することで、燃料通路51を遮断して閉止している。そして、移動用ソレノイド58へ通電すると、ニードル弁72に対して吸引力が発生し、コイルスプリング56の付勢力に抗してニードル弁72が上方に移動し、燃料通路51を連通して開放することができる。
Therefore, in a state in which the solenoid for
また、ニードル弁72のフランジ部73には、径方向に沿って支持孔76が形成されており、この支持孔76には左右一対のスライド部材77,78が移動自在に嵌合し、このスライド部材77,78の間に形状記憶合金で形成されたコイルスプリング79が介装されている。一方、ハウジング41の本体部42の内周面には、ニードル弁72に装着されたスライド部材77,78に対向して複数のガイド溝80が周方向に所定間隔で互いに平行をなすように形成されている。この各ガイド溝80は、その深さが下端部が深く、上端部にいくほど浅くなって本体部42の内周面に均一となっており、ガイド溝80の上端部が隣接するガイド溝の上端部と鉛直方向においてほぼ同一位置となるように設定されている。
Further, a
従って、ニードル弁72が低温状態にあるとき、コイルスプリング79が収縮状態にあって、各スライド部材77,78はガイド溝80から逸脱しており、ニードル弁46が軸方向に移動するとき、このニードル弁72は回転しない。そして、ニードル弁72が加熱されて所定の高温状態になると、コイルスプリング79も加熱されて伸張状態となり、各スライド部材77,78はガイド溝80に係合し、ニードル弁46が上方に移動するとき、スライド部材77,78がガイド溝80に沿って移動するため、ニードル弁46は回転することができる。この場合、ニードル弁46が上方に移動すると、スライド部材77,78はガイド溝80の上端部からはずれるため、ニードル弁46が下方に移動するとき、ニードル弁46はスライド部材77,78がハウジング41の内周面を押圧した状態で下降するため、回転しない。
Therefore, when the
本実施例では、スライド部材77,78とコイルスプリング79とカム機構としてのガイド溝80により噴射弁回動手段が構成される。
In the present embodiment, the injection valve rotating means is constituted by the
従って、燃料噴射信号が出力されると、インジェクタ71は、ニードル弁72が燃料通路51を閉止している状態から移動用ソレノイド58へ通電し、ニードル弁72をコイルスプリング56の付勢力に抗して上方に移動することで燃料通路51を開放する。このとき、エンジン10の運転状態が、例えば、所定負荷以上であれば、ニードル弁72と共にコイルスプリング79が加熱されるため、このコイルスプリング79が伸張して各スライド部材77,78がガイド溝80に係合することとなり、ニードル弁46が上方に移動するとき、スライド部材77,78がガイド溝80に沿って移動するため、ニードル弁46は所定角度だけ回動する。すると、燃料通路51の燃料がサック部44に流れ込み、噴射口45から燃焼室17に噴射される。そして、所定期間が経過すると、移動用ソレノイド58への通電が停止され、ニードル弁72がコイルスプリング56の付勢力により下方に移動することで燃料通路51を閉止し、燃料通路51からサック部44への燃料供給が停止され、噴射口45からの燃料噴射が終了する。
Accordingly, when the fuel injection signal is output, the
この燃料噴射時に、ニードル弁72が上方に移動して燃料通路51を開放するため、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁72のシール部75に付着したデポジットを剥離することができる。そして、この一回の燃料噴射で、ニードル弁72は、所定角度だけ回動するため、デポジットが十分に剥離できなかったニードル弁72におけるシール部75の特定部位が、デポジットを確実に剥離できる領域に移動する。従って、次の燃料噴射時に、燃料通路51からサック部44に流れ込む燃料の流体力により、ニードル弁72のシール部75に付着して前回の燃料噴射時に剥離できなかったデポジットを確実に剥離することができる。
At the time of this fuel injection, since the
このように実施例3の燃料噴射装置にあっては、ハウジング41にニードル弁72を移動自在で、且つ、回動自在に支持し、移動用ソレノイド58への通電によりニードル弁72を移動して燃料通路51を開閉可能とすると共に、ニードル弁72の移動時にスライド部材77,78がガイド溝80にガイドされながら移動することでニードル弁76を所定角度だけ回動可能としている。
As described above, in the fuel injection device according to the third embodiment, the
従って、サック部44で生成された燃料の旋回流が部分的に変動しても、燃料通路51を開閉するニードル弁72を所定角度だけ回動することで、ニードル弁72の先端部はその周方向で均一に燃料の流体力が作用することとなり、ニードル弁72の先端部に付着したデポジットを確実に剥離することができ、ニードル弁72へのデポジットの堆積を抑制することで、流量低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、エンジン10の燃焼改善を図ることができる。
Therefore, even if the swirling flow of the fuel generated in the
また、実施例3の燃料噴射装置では、ニードル弁72に左右一対のスライド部材77,78を形状記憶合金製のコイルスプリング79により外側に突出可能に設ける一方、ハウジング41の内周面に、このスライド部材77,78が係合可能なガイド溝80を形成している。従って、ニードル弁72が高温状態にあるときには、コイルスプリング79が伸張して各スライド部材77,78がガイド溝80に係合することとなり、ニードル弁72が上方に移動するとき、スライド部材77,78がガイド溝80に沿って移動し、ニードル弁72を所定角度だけ回動することができる。即ち、ソレノイドなどの電気部品を用いることなく、簡単な機械的な構成でニードル弁72を容易に回動することができ、コストを低減することができると共に、消費電力を低減することができる。
In the fuel injection device according to the third embodiment, a pair of left and
なお、この実施例3にて、ニードル弁72を回動するカム機構として傾斜した複数のガイド溝80を形成したが、この構成に限定されるものではない。例えば、隣接するガイド溝の上端部と下端部を鉛直方向の連結溝や逆方向に傾斜したガイド溝で連結し、スライド部材77,78を確実にガイドできるようにしてもよい。
In the third embodiment, a plurality of
また、上述した各実施例では、噴射弁回動手段を回転体52、回動用ソレノイド61で構成したり、スライド部材77,78、コイルスプリング79、ガイド溝80で構成したりしたが、これに限るものではない。
Further, in each of the above-described embodiments, the injection valve rotating means is configured by the rotating
そして、上述した各実施例では燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射式の内燃機関として説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。 In each of the above-described embodiments, the cylinder injection type internal combustion engine that injects fuel directly into the combustion chamber has been described. However, the same effect as described above can be applied to a port injection type internal combustion engine that injects fuel into the intake port. There is an effect.
以上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、噴射弁を回動して燃料の流体力を周方向で均一に作用させることで、噴射弁の先端部に付着したデポジットを確実に剥離するようにしたものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。 As described above, the fuel injection device according to the present invention reliably peels the deposit attached to the tip of the injection valve by rotating the injection valve and causing the fluid force of the fuel to act uniformly in the circumferential direction. Thus, the present invention is suitable for any kind of internal combustion engine.
10 エンジン(内燃機関)
17 燃焼室
23 サージタンク
24 吸気管
27,71 インジェクタ
28 点火プラグ
30 排気管
33 排気ガス再循環通路(EGR通路)
35 電子制御ユニット、ECU(制御手段)
37 吸気負圧センサ
41 ハウジング
44 サック部
45 噴射口
46,72 ニードル弁(噴射弁)
51 燃料通路
52 回転体(噴射弁回動手段)
56 コイルスプリング
58 移動用ソレノイド(噴射弁移動手段)
59a,59b,60a,60b 磁石
61 回動用ソレノイド(噴射弁回動手段)
77,78 スライド部材(噴射弁回動手段)
79 コイルスプリング(噴射弁回動手段)
80 ガイド溝(カム機構、噴射弁回動手段)
10 Engine (Internal combustion engine)
17
35 Electronic control unit, ECU (control means)
37 Intake
51
56
59a, 59b, 60a,
77, 78 Slide member (injection valve rotating means)
79 Coil spring (Injection valve rotating means)
80 Guide groove (cam mechanism, injection valve rotating means)
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005136407A JP2006312915A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Fuel injector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005136407A JP2006312915A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Fuel injector |
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---|---|
JP2006312915A true JP2006312915A (en) | 2006-11-16 |
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ID=37534499
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---|---|---|---|
JP2005136407A Pending JP2006312915A (en) | 2005-05-09 | 2005-05-09 | Fuel injector |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013132895A (en) * | 2011-12-27 | 2013-07-08 | Seiko Epson Corp | Flow path member, liquid ejecting head and liquid ejecting apparatus |
-
2005
- 2005-05-09 JP JP2005136407A patent/JP2006312915A/en active Pending
Cited By (1)
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