JP2006046265A - Fuel injection apparatus of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関の燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine.
シリンダヘッド内壁面のほぼ中央に主燃料噴射弁を配置すると共に、主燃料噴射弁周りのシリンダヘッド内壁面に副燃料噴射弁を配置し、筒内に形成されるシリンダ中心軸線回りの旋回流の存在下で、ピストンの頂面に形成された凹溝内に主燃料噴射弁および副燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした内燃機関が公知である(特許文献1,2参照)。これら特許文献1,2に記載の内燃機関では、副燃料噴射弁からの燃料噴霧がシリンダ中心軸線を横切るように副燃料噴射弁の噴孔軸線が指向されている。
A main fuel injection valve is arranged at the center of the inner wall surface of the cylinder head, and a sub fuel injection valve is arranged on the inner wall surface of the cylinder head around the main fuel injection valve. There is known an internal combustion engine in which fuel is injected from a main fuel injection valve and a sub fuel injection valve into a concave groove formed on the top surface of a piston in the presence (see Patent Documents 1 and 2). In the internal combustion engines described in
ところで、筒内ないし凹溝内に旋回流が形成されて旋回流の存在下で燃焼が開始されると、旋回流の遠心力により比較的重い酸素が凹溝周縁部に移動し、比較的軽い既燃ガスが凹溝中央部に移動する。その結果、凹溝中央部では酸素不足が生ずることになる。 By the way, when a swirl flow is formed in the cylinder or in the groove and combustion is started in the presence of the swirl flow, relatively heavy oxygen moves to the peripheral edge of the groove due to the centrifugal force of the swirl flow and is relatively light. Burnt gas moves to the center of the groove. As a result, oxygen deficiency occurs at the center of the groove.
一方、燃料噴射弁から凹溝内壁面に向けて燃料を噴射するといっても、すべての燃料が凹溝内壁面に到達するわけではない。燃料の一部は飛行途中で速度を失い、燃料噴射弁と凹溝内壁面との中間位置に留まる場合がある。そうすると、上述した内燃機関のように副燃料噴射弁からの燃料噴霧がシリンダ中心軸線を横切る場合には、燃料の一部が凹溝中央部に留まることになる。 On the other hand, even if fuel is injected from the fuel injection valve toward the inner wall surface of the groove, not all fuel reaches the inner wall surface of the groove. Some of the fuel loses speed during the flight, and may remain at an intermediate position between the fuel injection valve and the inner wall surface of the groove. Then, when the fuel spray from the auxiliary fuel injection valve crosses the cylinder center axis as in the above-described internal combustion engine, a part of the fuel stays at the center of the groove.
しかしながら、この凹溝中央部では上述のように酸素不足が生じている。このため、上述した内燃機関では多量のスモークが発生するおそれがあるという問題点がある。 However, as described above, oxygen deficiency occurs at the center of the groove. For this reason, there is a problem that a large amount of smoke may occur in the internal combustion engine described above.
そこで本発明は、スモークの発生を抑制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を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel injection device for an internal combustion engine that can suppress the generation of smoke.
前記課題を解決するために1番目の発明によれば、シリンダヘッド内壁面のほぼ中央に主燃料噴射弁を配置すると共に、該主燃料噴射弁周りのシリンダヘッド内壁面に副燃料噴射弁を配置し、筒内に形成されるシリンダ中心軸線回りの旋回流の存在下で、ピストンの頂面に形成された凹溝内に主燃料噴射弁および副燃料噴射弁から燃料を噴射するようにした内燃機関の燃料噴射装置において、副燃料噴射弁が複数の噴孔を有し、副燃料噴射弁からの燃料噴霧がシリンダ中心軸線を横切らないように副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the first invention, the main fuel injection valve is arranged at the center of the inner wall surface of the cylinder head, and the auxiliary fuel injection valve is arranged on the inner wall surface of the cylinder head around the main fuel injection valve. An internal combustion engine in which fuel is injected from the main fuel injection valve and the sub fuel injection valve into a concave groove formed in the top surface of the piston in the presence of a swirling flow around the cylinder center axis formed in the cylinder. In a fuel injection device for an engine, the auxiliary fuel injection valve has a plurality of injection holes, and directs each injection hole axis of the auxiliary fuel injection valve so that fuel spray from the auxiliary fuel injection valve does not cross the cylinder central axis. Yes.
また、2番目の発明によれば1番目の発明において、主燃料噴射弁が複数の噴孔を有しており、シリンダ中心軸線に対しほぼ垂直な投影面上において、主燃料噴射弁の噴孔軸線が凹溝内壁面と交差して得られる主燃料衝突点のうち互いに隣接する二つの主燃料衝突点間に、副燃料噴射弁の噴孔軸線が凹溝内壁面と交差して得られる副燃料衝突点が位置するように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to the second invention, in the first invention, the main fuel injection valve has a plurality of injection holes, and the injection holes of the main fuel injection valve are on a projection plane substantially perpendicular to the cylinder center axis. A sub-fuel injection axis is obtained by intersecting the inner axis of the sub-fuel injection valve between the two main fuel collision points adjacent to each other among the main fuel collision points obtained by intersecting the inner wall with the inner surface of the groove. Each nozzle hole axis of the auxiliary fuel injection valve is oriented so that the fuel collision point is located.
また、3番目の発明によれば1番目または2番目の発明において、圧縮上死点付近で主燃料噴射を主燃料噴射弁により行うと共に、主燃料噴射に先立ってパイロット噴射を副燃料噴射弁により行うようにし、シリンダ中心軸線に対しほぼ垂直な投影面上において、主燃料噴射弁の噴孔軸線が凹溝内壁面と交差して得られる主燃料衝突点の旋回流に関し上流に、副燃料噴射弁の噴孔軸線が凹溝内壁面と交差して得られる副燃料衝突点が位置するように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to the third invention, in the first or second invention, the main fuel injection is performed by the main fuel injection valve near the compression top dead center, and the pilot injection is performed by the sub fuel injection valve prior to the main fuel injection. The sub fuel injection is performed upstream of the swirl flow at the main fuel collision point obtained by intersecting the nozzle hole axis of the main fuel injection valve with the inner wall surface of the groove on the projection plane substantially perpendicular to the cylinder center axis. Each nozzle hole axis of the auxiliary fuel injection valve is oriented so that the auxiliary fuel collision point obtained by intersecting the nozzle hole axis of the valve with the inner wall surface of the groove is located.
また、4番目の発明によれば3番目の発明において、前記投影面上において、副燃料衝突点の旋回流に関し下流でかつ主燃料衝突点の旋回流に関し上流に位置するシリンダヘッド内壁面に、グロープラグを配置している。 According to a fourth invention, in the third invention, on the projection surface, the cylinder head inner wall surface located downstream with respect to the swirling flow at the auxiliary fuel collision point and upstream with respect to the swirling flow at the main fuel collision point, A glow plug is placed.
また、5番目の発明によれば1番目から4番目の発明のいずれか一つにおいて、先端に向かうにしたがい互いに近づくように副燃料噴射弁を主燃料噴射弁に対し傾斜させて配置し、副燃料噴射弁に関し主燃料噴射弁側の凹溝内に燃料が噴射されかつ主燃料噴射弁と反対側の凹溝内には燃料が噴射されないように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 Further, according to the fifth aspect, in any one of the first to fourth aspects, the sub fuel injection valve is disposed so as to be inclined with respect to the main fuel injection valve so as to approach each other as it approaches the tip. Directing the axis of each injection hole of the auxiliary fuel injection valve so that fuel is injected into the groove on the side of the main fuel injection valve and fuel is not injected into the groove on the side opposite to the main fuel injection valve. I am letting.
また、6番目の発明によれば1番目から5番目の発明のいずれか一つにおいて、噴孔軸線に沿った副燃料噴射弁から凹溝内壁面までの距離が、噴孔軸線に沿った主燃料噴射弁から凹溝内壁面までの距離とほぼ等しくなるように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to the sixth invention, in any one of the first to fifth inventions, the distance from the auxiliary fuel injection valve to the inner wall surface of the groove along the nozzle hole axis is the main axis along the nozzle hole axis. Each nozzle hole axis of the auxiliary fuel injection valve is oriented so as to be substantially equal to the distance from the fuel injection valve to the inner wall surface of the groove.
また、7番目の発明によれば1番目から6番目の発明のいずれか一つにおいて、副燃料噴射弁が少なくとも第1および第2の噴孔を有し、シリンダ中心軸線に対しほぼ垂直な投影面上において、第1の噴孔の軸線と旋回流の流れ方向とのなす角が鋭角であり、かつ第2の噴孔の軸線と旋回流の流れ方向とのなす角が鈍角であるように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to a seventh aspect, in any one of the first to sixth aspects, the auxiliary fuel injection valve has at least first and second injection holes, and is projected substantially perpendicular to the cylinder center axis. On the surface, the angle formed between the axis of the first nozzle hole and the flow direction of the swirl flow is an acute angle, and the angle formed between the axis of the second nozzle hole and the flow direction of the swirl flow is obtuse The axis of each injection hole of the auxiliary fuel injection valve is directed.
また、8番目の発明によれば7番目の発明において、第2の噴孔の径を第1の噴孔の径よりも大きく設定している。 According to the eighth invention, in the seventh invention, the diameter of the second nozzle hole is set larger than the diameter of the first nozzle hole.
また、9番目の発明によれば7番目の発明において、第2の噴孔の軸線に沿った副燃料噴射弁から凹溝内壁面までの距離が、第1の噴孔の軸線に沿った副燃料噴射弁から凹溝内壁面までの距離よりも長くなるように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to the ninth aspect, in the seventh aspect, the distance from the auxiliary fuel injection valve along the axis of the second injection hole to the inner wall surface of the groove is the auxiliary value along the axis of the first injection hole. Each nozzle hole axis of the auxiliary fuel injection valve is oriented so as to be longer than the distance from the fuel injection valve to the inner wall surface of the groove.
また、10番目の発明によれば7番目の発明において、シリンダ中心軸線に対しほぼ垂直な投影面上において、第1の噴孔の軸線と第2の噴孔の軸線とのなす角を二分する直線と、旋回流の流れ方向とのなす角が鈍角であるように、副燃料噴射弁の各噴孔軸線を指向させている。 According to the tenth invention, in the seventh invention, the angle formed by the axis of the first nozzle hole and the axis of the second nozzle hole is bisected on the projection plane substantially perpendicular to the cylinder center axis. Each nozzle hole axis of the auxiliary fuel injection valve is oriented so that the angle formed by the straight line and the flow direction of the swirl flow is an obtuse angle.
また、11番目の発明によれば1番目から10番目の発明のいずれか一つにおいて、副燃料噴射弁の最大噴霧角を主燃料噴射弁の最大噴霧角よりも小さく設定している。 According to the eleventh invention, in any one of the first to tenth inventions, the maximum spray angle of the auxiliary fuel injection valve is set smaller than the maximum spray angle of the main fuel injection valve.
また、12番目の発明によれば1番目から11番目の発明のいずれか一つにおいて、副燃料噴射弁における燃料噴射圧を主燃料噴射弁における燃料噴射圧よりも高く設定している。 According to the twelfth invention, in any one of the first to eleventh inventions, the fuel injection pressure in the auxiliary fuel injection valve is set higher than the fuel injection pressure in the main fuel injection valve.
また、13番目の発明によれば1番目から12番目の発明のいずれか一つにおいて、副燃料噴射弁の噴孔の長さ対直径比を主燃料噴射弁の噴孔の長さ対直径比よりも小さく設定している。 According to a thirteenth aspect of the invention, in any one of the first to twelfth aspects of the invention, the injection hole length / diameter ratio of the auxiliary fuel injection valve is set to the injection hole length / diameter ratio of the main fuel injection valve. Is set smaller.
また、14番目の発明によれば1番目から13番目の発明のいずれか一つにおいて、主燃料噴射弁に関し、排気弁側よりも吸気弁側のシリンダヘッド内壁面に副燃料噴射弁を配置している。 According to the fourteenth invention, in any one of the first to thirteenth inventions, the auxiliary fuel injection valve is arranged on the inner wall surface of the cylinder head closer to the intake valve than to the exhaust valve. ing.
スモークの発生を抑制することができる。 The occurrence of smoke can be suppressed.
図1から図3までは本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。本発明を火花点火式内燃機関に適用することもできる。 1 to 3 show a case where the present invention is applied to a compression ignition type internal combustion engine. The present invention can also be applied to a spark ignition internal combustion engine.
図1から図3までを参照すると、1はたとえば四つの気筒を有する機関本体、2はシリンダブロック、2aはシリンダボア内壁面、3はシリンダヘッド、3aはシリンダヘッド内壁面、4はピストン、5はピストン4の頂面に形成された凹溝からなる燃焼室、5aは凹溝内壁面、6a,6bはシリンダヘッド3内に形成された一対の吸気ポート、7a,7bは一対の吸気弁、8a,8bはシリンダヘッド3内に形成された一対の排気ポート、9a,9bは一対の排気弁をそれぞれ示す。吸気ポート6a,6bは吸気枝管(図示しない)を介してサージタンク(図示しない)に接続される。一方、排気ポート8a,8bは排気マニホルド(図示しない)に接続される。
Referring to FIGS. 1 to 3, for example, 1 is an engine body having four cylinders, 2 is a cylinder block, 2a is a cylinder bore inner wall surface, 3 is a cylinder head, 3a is a cylinder head inner wall surface, 4 is a piston, Combustion chamber formed of a concave groove formed on the top surface of the
特に図2および3に示されるように、吸気ポート6aおよび吸気弁7aと吸気ポート6bおよび吸気弁7bとはシリンダ中心軸線L−Lを通って拡がる対称面K−Kに関してほぼ対称的に配置され、排気ポート8aおよび排気弁9aと排気ポート8bおよび排気弁9bとも対称面K−Kに関してほぼ対称的に配置される。また、燃焼室5の中心はシリンダ中心軸線L−Lにほぼ一致される。
In particular, as shown in FIGS. 2 and 3, the
シリンダヘッド内壁面3aのほぼ中央には燃焼室5の中央に臨むように主燃料噴射弁10が配置される。また、主燃料噴射弁10周りのシリンダヘッド内壁面3aには副燃料噴射弁11が配置される。具体的には、それぞれの先端が対称面K−K上に位置するように、主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11が配置される。
A main
この場合、図1および図3からわかるように、副燃料噴射弁11は主燃料噴射弁10に関し排気弁9a,9b側よりも吸気弁7a,7b側にオフセットして配置される。このようにすると、副燃料噴射弁11が排気ポート8a,8b内を流通する排気ガスにより加熱されるのを阻止することができる。さらに、副燃料噴射弁11は主燃料噴射弁10と凹溝内壁面5aとのほぼ中間に配置される。
In this case, as can be seen from FIGS. 1 and 3, the auxiliary
また、特に図1に示されるように、主燃料噴射弁10はその中心軸線がシリンダ中心軸線L−Lにほぼ一致するように配置される。これに対し、副燃料噴射弁11はその中心軸線M−Mが主燃料噴射弁10の中心軸線L−Lに対し傾斜するよう配置され、あるいは先端に向かうにしたがい互いに近づくよう主燃料噴射弁10に対し傾斜して配置される。
In particular, as shown in FIG. 1, the main
図1に示される例では、主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11はそれぞれ対応する燃料供給管10a,11aを介して共通の燃料リザーバすなわちコモンレール12に接続され、コモンレール12は吐出量を制御可能な燃料ポンプ13に接続される。コモンレール12にはコモンレール12内の燃料圧を検出するための燃料センサ14が取り付けられており、この燃料圧が目標燃料圧に一致するように燃料ポンプ13の吐出量が制御される。したがって、図1に示される例では、主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11の噴射圧は互いに等しくなっている。
In the example shown in FIG. 1, the main
図3に示されるように、吸気ポート6a内にはスワール制御弁15が配置される。スワール制御弁15が閉弁されると吸気ガスが吸気ポート6bのみから筒内に流入し、その結果図3に示されるように、筒内および燃焼室5内にシリンダ中心軸線L−L回りの旋回流Sが形成される。これに対し、スワール制御弁15が開弁されると、両方の吸気ポート6a,6bを介して多量の吸気ガスが筒内に流入する。
As shown in FIG. 3, a
図1に示される内燃機関では、圧縮上死点(TDC)付近で主燃料噴射が主燃料噴射弁10により行われ、主燃料噴射に先立ってパイロット噴射が副燃料噴射弁11により行われる。すなわち、図4(A)に示されるように圧縮TDC付近で主燃料Qmが主燃料噴射弁10から凹溝5内に噴射される。また、図4(B)に示されるように、主燃料噴射よりもクランク角間隔INTだけ先に補助燃料Qpが副燃料噴射弁11から凹溝5内に噴射される。この場合のクランク角間隔INTは5°程度に設定される。
In the internal combustion engine shown in FIG. 1, main fuel injection is performed by the main
なお、図4(C)に示されるように、クランク角間隔INTを圧縮上死点前(BTDC)20から30°程度に設定することもできる。あるいは、図4(D)に示されるように、補助燃料Qp1,Qp2を複数回に分けて噴射することもできる。この場合、先行する補助燃料Qp1の噴射時期は図4(C)の場合と同様に設定することができ、後続の補助燃料Qp2の噴射時期は図4(B)の場合と同様に設定することができる。さらに、主燃料噴射が行われた後の膨張行程または排気行程に、副燃料噴射弁11から追加の燃料を噴射することもできる。いずれの場合でも、副燃料噴射弁11により行われる燃料噴射の回数は主燃料噴射弁10により行われる燃料噴射の回数と同じかそれよりも多いのが好ましい。
As shown in FIG. 4C, the crank angle interval INT can be set to about 30 ° from 20 before compression top dead center (BTDC). Alternatively, as shown in FIG. 4D, the auxiliary fuels Qp1 and Qp2 can be injected in a plurality of times. In this case, the injection timing of the preceding auxiliary fuel Qp1 can be set in the same manner as in FIG. 4C, and the injection timing of the subsequent auxiliary fuel Qp2 is set in the same manner as in FIG. 4B. Can do. Further, additional fuel can be injected from the auxiliary
次に、副燃料噴射弁11の先端部を示す図5を参照すると、20はケーシング、21はケーシング20内を軸線M−M方向に摺動可能なニードル、22は弁座、23はサック部、24a,24bはサック部23から延びる一対の噴孔、Ja,Jbは噴孔24a,24bの中心軸線である噴孔軸線をそれぞれ示している。ニードル21が弁座22に着座しているときには燃料が噴射されない。ニードル21が弁座22から離脱すると、燃料がサック部23に到り、次いで噴孔24a,24bから噴射される。
Next, referring to FIG. 5 showing the tip of the auxiliary
主燃料噴射弁10も副燃料噴射弁11と同様に構成される。ただし、主燃料噴射弁10の噴孔の数はたとえば8つとされる。なお、主燃料噴射弁10の噴孔の数はたとえば10でもよく、副燃料噴射弁11の噴孔の数はたとえば4でもよい。
The main
図6はシリンダ中心軸線L−Lにほぼ垂直な投影面P上に投影された主燃料噴射弁10の噴孔軸線Ha,Hb,Hc,Hd,He,Hf,Hg,Hhおよび副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbを示している。図6に示されるように、主燃料噴射弁10の噴孔軸線Ha−Hhは主燃料噴射弁10から半径方向外向きに、ほぼ等間隔で放射状に延び、凹溝内壁面5aと交差してそれぞれ主燃料衝突点Ga,Gb,Gc,Gd,Ge,Gf,Gg,Ghを形成する。
FIG. 6 shows the injection hole axes Ha, Hb, Hc, Hd, He, Hf, Hg, Hh and the auxiliary fuel injection valves of the main
同様に、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbも副燃料噴射弁11から半径方向外向きに延び、凹溝内壁面5aと交差してそれぞれ副燃料衝突点Fa,Fbを形成する。
Similarly, the nozzle hole axes Ja and Jb of the auxiliary
この場合、凹溝5の中央部を通過しないように副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。言い換えると、副燃料噴射弁11からの燃料噴霧がシリンダ中心軸線L−Lを横切らないように副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。
In this case, the injection hole axis lines Ja and Jb of the auxiliary
また、互いに隣接する二つの主燃料衝突点Gh,Ga間に副燃料衝突点Faが位置し、互いに隣接する二つの主燃料衝突点Ge,Gf間に副燃料衝突点Fbが位置するように、副燃料噴射弁10の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。言い換えると、主燃料衝突点Gaの旋回流Sに関し上流に副燃料衝突点Faが位置し、主燃料衝突点Gfの旋回流Sに関し上流に副燃料衝突点Fbが位置するように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。
Further, the sub fuel collision point Fa is positioned between the two main fuel collision points Gh and Ga adjacent to each other, and the sub fuel collision point Fb is positioned between the two main fuel collision points Ge and Gf adjacent to each other. The injection hole axis lines Ja and Jb of the auxiliary
なお、燃料は主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11からそれぞれの噴孔軸線に沿って進行し、対応する衝突点付近に到る。しかしながら、燃料は進行途中で速度を失い、したがって衝突点において凹溝内壁面5aに必ずしも衝突するわけではない。
The fuel travels along the injection hole axis from the main
さて、副燃料噴射弁11からパイロット噴射が行われると、燃料が噴孔軸線Ja,Jbに沿って進行し、その結果図7(A)に示されるように燃料噴霧Xa,Xbが形成される。これら燃料噴霧Xa,Xbは旋回流Sによって流され、図7(B)に示されるように、燃料噴霧Xaは主燃料噴射弁10の噴孔軸線Ha上または主燃料衝突点Ga付近まで進行し、燃料噴霧Xbは主燃料噴射弁10の噴孔軸線Hf上または主燃料衝突点Gf付近まで進行する。
Now, when pilot injection is performed from the auxiliary
次いで、主燃料噴射弁10から主燃料噴射が行われると、燃料が噴孔軸線Ha−Hhに沿って進行し、その結果図8に示されるように、燃焼室5内にほぼ均一な燃料噴霧Ya,Yb,Yc,Yd,Ye,Yf,Yg,Yhが形成される。
Next, when the main fuel injection is performed from the main
このとき、燃料噴霧Xa,Xbは着火する直前かまたはすでに着火している。したがって、主燃料Qm(図4)を確実に着火して燃焼させることができ、かくしてスモークの発生を確実に抑制することができる。 At this time, the fuel sprays Xa and Xb have been ignited immediately before or already. Therefore, the main fuel Qm (FIG. 4) can be reliably ignited and burned, and thus the generation of smoke can be reliably suppressed.
また、上述したように、副燃料噴射弁11からの燃料噴霧Xa,Xbがシリンダ中心軸線L−Lを横切らないように副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。その結果、副燃料噴射弁11から噴射された燃料が、酸素不足が生じうる凹溝5の中央部に留まるのが阻止され、したがってスモークの発生を確実に抑制することができる。
Further, as described above, the injection hole axes Ja and Jb of the auxiliary
ところで、複数の噴孔を有する燃料噴射弁において、噴孔軸線のなす角のうち最大のものを最大噴霧角と称すると、図5に示される角度αは副燃料噴射弁11の最大噴霧角を示しており、角度βは主燃料噴射弁10の最大噴霧角を示している。
By the way, in the fuel injection valve having a plurality of injection holes, when the maximum angle formed by the injection hole axis is referred to as the maximum spray angle, the angle α shown in FIG. 5 represents the maximum spray angle of the auxiliary
本発明による実施例では、図5からわかるように副燃料噴射弁11の最大噴霧角αは主燃料噴射弁10の最大噴霧角βよりも小さく設定される。すなわち、パイロット噴射が行われるクランク角では副燃料噴射弁11から燃焼室5までの距離が比較的大きくなっており、このような場合にも燃料が凹溝5内に確実に噴射されるように、副燃料噴射弁11の最大噴霧角αが設定される。
In the embodiment according to the present invention, as can be seen from FIG. 5, the maximum spray angle α of the auxiliary
また、本発明による実施例では、図6からわかるように、副燃料噴射弁11に関し主燃料噴射弁10側の凹溝5m内に燃料が噴射され、かつ主燃料噴射弁10と反対側の凹溝5r内には燃料が噴射されないように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。このようにすると、サック部23(図5)の容積を低減することができる。
Further, in the embodiment according to the present invention, as can be seen from FIG. The injection hole axes Ja and Jb of the auxiliary
さらに、本発明による実施例では、噴孔軸線Ja,Jbに沿った副燃料噴射弁11から凹溝内壁面5aまでの距離が、噴孔軸線Ha−Hhに沿った主燃料噴射弁10から凹溝内壁面5aまでの距離とほぼ等しくなるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向されている。このようにすると、副燃料噴射弁11から噴射された燃料の挙動を、主燃料噴射弁10から噴射された燃料の挙動とほぼ同じと考えることができる。
Further, in the embodiment according to the present invention, the distance from the auxiliary
ところで、本発明による実施例では、図9に示されるように、噴孔軸線Jaと旋回流Sの流れ方向Tとのなす角θaが鋭角であり、かつ第2の噴孔軸線Jbと旋回流Sの流れ方向Tとのなす角θbが鈍角であるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。別の見方をすると、対称面K−Kの一側Kuに噴孔軸線Jaが延びかつ対称面K−Kの他側Kdに噴孔軸線Jbが延びるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向されるということにもなる。このようにすると、燃料噴霧Xa,Xbを凹溝5内に広く分散させることができる。
By the way, in the embodiment according to the present invention, as shown in FIG. 9, the angle θa formed by the nozzle hole axis Ja and the flow direction T of the swirl flow S is an acute angle, and the second nozzle hole axis Jb and the swirl flow The injection hole axes Ja and Jb of the auxiliary
この場合、噴孔軸線Jaに沿い進行して形成される燃料噴霧Xa(図7参照)の凹溝内壁面5aに対する入射角は比較的小さいけれども、噴孔軸線Jbに沿い進行して形成される燃料噴霧Xbの凹溝内壁面5aに対する入射角が比較的大きくなる。このことは、凹溝内壁面5aに到達した燃料噴霧Xaは凹溝内壁面5aから比較的離脱しやすいけれども、凹溝内壁面5aに到達した燃料噴霧Xbが凹溝内壁面5aから比較的離脱しにくいことを意味している。ところが、凹溝内壁面5aに付着する燃料の量が増大すると、排気ガス中の未燃炭化水素の量も増大する。
In this case, the fuel spray Xa (see FIG. 7) formed along the nozzle hole axis Ja has a relatively small incident angle with respect to the
そこで、燃料噴霧Xbの貫徹力を燃料噴霧Xaの貫徹力よりも小さくし、燃料噴霧Xbが凹溝内壁面5aに付着しにくくするのが好ましい。
Therefore, it is preferable that the penetration force of the fuel spray Xb is smaller than the penetration force of the fuel spray Xa so that the fuel spray Xb does not easily adhere to the
これを達成するために、たとえば図10に示されるように、噴孔軸線Jbに対応する噴孔24bの径を、噴孔軸線Jaに対応する噴孔24aの径よりも大きく設定することができる。
In order to achieve this, for example, as shown in FIG. 10, the diameter of the
あるいは、図11(A),(B)に示されるように、噴孔軸線Jbに沿った副燃料噴射弁11から凹溝内壁面5aまでの距離が、噴孔軸線Jaに沿った副燃料噴射弁11から凹溝内壁面5aまでの距離よりも長くなるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbを指向させることができる。ここで、図11(A)に示される例では、副燃料噴射弁11は対称面K−K上に配置される。これに対し、図11(B)に示される例では、副燃料噴射弁11は対称面K−Kの一側Kuに配置される。
Alternatively, as shown in FIGS. 11A and 11B, the distance from the auxiliary
さらに、より端的に、図12(A),(B)に示されるように、上述した角θa,θbを小さくして燃料噴霧Xa,Xbの凹溝内壁面5aに対する入射角を減少させることもできる。すなわち、図12(A)に示される例では、投影面P上において、噴孔軸線Jaと噴孔軸線Jbとのなす角αPを二分する直線Wと、旋回流Sの流れ方向Tとのなす角φが鈍角であるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。一方、図12(B)に示される例では、対称面K−Kの一側にのみ噴孔軸線Ja,Jbが延びるように、副燃料噴射弁11の噴孔軸線Ja,Jbが指向される。この場合、噴孔軸線Ja,Jbと旋回流Sの流れ方向Tとのなす角θa,θbが共に鋭角になり、したがって燃料噴霧Xa,Xbの凹溝内壁面5aに対する入射角が減少される。
Further, more simply, as shown in FIGS. 12A and 12B, the angles θa and θb described above may be reduced to reduce the incident angle of the fuel sprays Xa and Xb with respect to the concave groove
図13は主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11の噴孔軸線が図6に示されるように指向される場合における、グロープラグ30の配置の一例を示している。図13を参照すると、投影面P上において、副燃料衝突点Faの旋回流Sに関し下流でかつ主燃料衝突点Haの旋回流Sに関し上流に位置するシリンダヘッド内壁面3aに、グロープラグ30が配置される。このようにすると、副燃料噴射弁11からの燃料噴霧Xaが旋回流Sにより移動される途中でグロープラグ30に接触する(図7および8参照)。したがって、燃料噴霧Xaを確実に着火させることが可能となり、機関を確実にかつ速やかに始動させることが可能となる。また、主燃料噴射弁10からの燃料噴霧の進行ないし拡散がグロープラグ30によって妨げられることがない。
FIG. 13 shows an example of the arrangement of the
ところで、副燃料噴射弁11により行われるパイロット噴射では、主燃料噴射に比べてかなり少ない量の燃料を噴射する必要がある。そこで、副燃料噴射弁11の噴孔における流量が主燃料噴射弁10の噴孔における流量のたとえば半分となるように、副燃料噴射弁11を構成することができる。
By the way, in the pilot injection performed by the auxiliary
また、副燃料噴射弁11から噴射された燃料を広く分散させるために、副燃料噴射弁11の噴孔の長さ対直径比を主燃料噴射弁10の噴孔の長さ対直径比よりも小さく設定することもできる。
Further, in order to widely disperse the fuel injected from the auxiliary
あるいは、副燃料噴射弁11から噴射された燃料の微粒化を促進するために、副燃料噴射弁11における燃料噴射圧を主燃料噴射弁10における燃料噴射圧よりも高く設定することもできる。具体的には、図14に示されるように、主燃料噴射弁10および副燃料噴射弁11は燃料供給管10a,11aを介してそれぞれ対応するコモンレール40,41に接続される。副燃料噴射弁用コモンレール41は一方では燃料ポンプ13に接続され、他方では電磁弁42を介して主燃料噴射弁用コモンレール40に接続される。主燃料噴射弁用コモンレール40は電磁弁43およびリターン通路44を介して燃料タンク13に接続される。また、これらコモンレール40,41にはその内部の燃料圧を検出するための燃料圧センサ45,46が取り付けられている。
Alternatively, the fuel injection pressure in the auxiliary
この場合、副燃料噴射弁用コモンレール41内の燃料圧が比較的高い目標燃料圧になるように、燃料ポンプ13の吐出量が制御される。また、主燃料噴射弁用コモンレール40内の燃料圧が比較的低い目標燃料圧になるように、電磁弁42,43が開閉制御される。
In this case, the discharge amount of the
さらに、副燃料噴射弁11からの燃料の微粒化を促進するために、たとえば燃料供給管11aに電気ヒータ47を取り付けて副燃料噴射弁11から噴射される燃料を加熱するようにしてもよい。
Furthermore, in order to promote atomization of fuel from the auxiliary
1 機関本体
3a シリンダヘッド内壁面
5 凹溝
10 主燃料噴射弁
11 副燃料噴射弁
Ja,Jb 副燃料噴射弁の噴孔軸線
K 対称面
L シリンダ中心軸線
S 旋回流
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine
Claims (14)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004231169A JP2006046265A (en) | 2004-08-06 | 2004-08-06 | Fuel injection apparatus of internal combustion engine |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009228599A (en) * | 2008-03-24 | 2009-10-08 | Mazda Motor Corp | Fuel injection device for diesel engine |
JP2010133391A (en) * | 2008-12-08 | 2010-06-17 | National Maritime Research Institute | Fuel injection device for coping with multiple kinds of fuel |
JP2014521011A (en) * | 2011-07-22 | 2014-08-25 | ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト | Combustion method for piston-type internal combustion engine |
-
2004
- 2004-08-06 JP JP2004231169A patent/JP2006046265A/en not_active Withdrawn
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A621 | Written request for application examination |
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A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071207 |