(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体と、前記本体の上部一側に形成された固定溝に設置され、スワール量を調節するスワール自動調整装置が備えられたスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターにおいて、前記スワール自動調整装置は、前記本体の上部一側に固定結合される上部ハウジングと；中央に貫通孔が形成された下部ハウジングと；前記下部ハウジングの前記貫通孔に設置されたノブ軸と；前記ノブ軸に支持されて前記上部ハウジングの底部と前記下部ハウジングの上部の間に設置されたベーンと；前記ノブ軸が噴射圧によって回動するように前記ノブ軸に設置された復原スプリングと；を含み、
前記上部ハウジング、前記ノブ軸、前記下部ハウジング及びベーンが結合される場合、前記上部ハウジングと前記下部ハウジングの間には高圧部と低圧部が形成され、前記上部ハウジングには前記低圧部と連通したリターン通路が形成され、前記下部ハウジングには前記高圧部と連通した燃料通路が形成されることを特徴とするスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター。
【請求項２】
前記ノブ軸と前記ベーンは一体に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター。
【請求項３】
前記上部ハウジングの上部には、前記リターン通路をまとめて外部と連結させる空間が設けられたカバーが装着されることを特徴とする、請求項１に記載のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター。
【請求項４】
前記ベーンには、前記ベーンが直接前記燃料通路とリターン通路を塞ぐのを防止するようにストッパーが設置されることを特徴とする、請求項１に記載のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター。
【請求項５】
前記上部ハウジング及び前記下部ハウジングには密封のためのシーリングリングが設置されることを特徴とする、請求項１に記載のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター。
【請求項６】
燃料吸入部、燃料排出部及び前記燃料吸入部から前記燃料排出部に延長されて形成された燃料通路を含むボディーと；前記燃料排出部近くの燃料通路上に固定設置され、中心軸に沿って形成された貫通孔を含むシートと；前記シートの貫通孔に回動可能に挿入され、前記シートと協力して複数個の燃料チャンネルを形成するスワラーと；燃料噴射圧力によって自動的に前記スワラーを回動させることによりスワール量を調節するスワール調節装置と；を含み、
前記スワール調節装置は、前記ボディーの上部一側に固定結合される上部ハウジングと；中央に貫通孔が形成され、前記上部ハウジングと結合して複数個の空間を形成する下部ハウジングと；前記下部ハウジングの貫通孔に回動可能に挿入される中心軸と、前記中心軸上に一体に形成された複数個のベーンを含むが、前記各々のベーンは前記上部ハウジングと前記下部ハウジングの間に形成された複数個の空間を、各々前記燃料通路と連通する第１チャンバーとインジェクターの外部と連通する第２チャンバーに分割する回動部材と；前記第１チャンバーと前記第２チャンバーの圧力差により、前記回動部材に作用する回動力に対抗する回動力を前記回動部材に提供する弾性部材と；を含むことを特徴とする燃料インジェクター。
【請求項７】
前記第１チャンバーは、前記下部ハウジングに形成される第１オープニングによって前記燃料通路と連通することを特徴とする、請求項６に記載の燃料インジェクター。
【請求項８】
前記第２チャンバーは、前記上部ハウジングに形成される第２オープニングによって前記インジェクターの外部と連通することを特徴とする、請求項６に記載の燃料インジェクター。
【請求項９】
前記回動部材は前記ノブ軸の上部に形成されたシリンダー形のヘッドをさらに含み、前記複数個のベーンは前記ヘッドに結合されることを特徴とする、請求項６に記載の燃料インジェクター。
【請求項１０】
前記回動部材は前記ベーンの両側に形成されたストッパーをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の燃料インジェクター。
【請求項１１】
前記弾性部材の一側は前記下部ハウジングに固定され、他側は前記ヘッドに固定されることを特徴とする、請求項９に記載の燃料インジェクター。
【請求項１２】
前記弾性部材はコイルスプリングであり、前記コイルスプリングは前記回動部材のノブ軸に挿入されることを特徴とする、請求項１１に記載の燃料インジェクター。
【請求項１３】
前記ヘッドはその上部の中央に形成された円形の突起を含み、前記上部ハウジングはその下部に形成された前記突起が回動可能に挿入される円形の溝を含むことを特徴とする、請求項９に記載の燃料インジェクター。
【請求項１４】
前記スワール調節装置は、前記上部ハウジングと前記下部ハウジングの間に配置されるシーリングリングをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の燃料インジェクター。
【請求項１５】
前記スワール調節装置は前記上部ハウジングの上側に結合され、前記ボディーと結合するための空間部を有するカバーをさらに含むことを特徴とする、請求項６に記載の燃料インジェクター。
【請求項１６】
前記空間部はネジ部であることを特徴とする、請求項１５に記載の燃料インジェクター。
【請求項１７】
前記スワール調節装置は、前記カバーと前記上部ハウジングの間に配置されるシーリングリングをさらに含むことを特徴とする、請求項１５に記載の燃料インジェクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに係り、より詳しくは、軽量化が可能で、別の装置を付加せずにインジェクターのスワール調整が可能なように改善されたスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１に示すように、従来のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター２０は、上部に設置されたスワラー調整ノブ６０がニードルガイド一体型スワラー４０を回動させ、スワラーとノズルチップの相対位置が変更されてノズルに達する燃料の経路を直線／斜線に変えることにより所望のスワール量を得るようになっている。
【０００３】
前記インジェクター２０は、燃料吸入部１２、燃料噴射部１４、前記燃料吸入部１２から燃料噴射部１４に延びて形成される燃料通路１６を含む。
【０００４】
そして、前記スワール量の変更は、以下の通り行われる。即ち、ニードルガイド一体型スワラー４０外側部とノズルチップ内側部とが結合された状態で、各突起の垂直面だけが接触した状態では、突起の傾斜面に燃料流路が形成されてスワールが発生した燃料噴射が行われ、各突起の傾斜面だけ接触した状態では反対に垂直面により燃料流路が形成され、スワールのない燃料噴射が行われる構造を有している。
【０００５】
このような接触面の変更はニードルガイド一体型スワラー４０の回動運動によってなされるが、従来の可変スワール形インジェクター２０の場合は、この回動運動がインジェクター２０外部に別途に設置されたモーターや回動機構によってＥＣＵを制御する方式を採用していた。
【０００６】
このようなインジェクター２０を駆動するためには燃料噴射時期（期間を含む）、燃料圧力、スワラー４０の回動位置などの制御が必須であるが、これは通常のＥＣＵで扱っていない事柄であるため、ＥＣＵ制御方式が全体的に変わらなければならない。
【０００７】
また、スワラー４０の回動位置を制御するためにインジェクター２０ごとにモーターを設置する方法や、インジェクター４個をまとめて（４気筒エンジンの場合）一括リンク機構を配置する方法が考えられるが、いずれの方法もインジェクター２０に吸気ポートが隣接して、空間が非常に狭くなるため困難が伴う。
【０００８】
しかも最近のエンジン開発動向として、吸気流動損失を最少化するためにポート面積を最大化させる傾向があるため、余裕空間を確保することが非常にむずかしい。
【０００９】
またＧＤＩ（Ｇａｓｏｌｉｎｅ  Ｄｉｒｅｃｔ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ）（登録商標）エンジンの場合、低速低負荷時に強い吸気流動を得るためにタンブル強化バルブやスワール制御バルブを設置しており、吸気抵抗がＭＰＩ（Ｍｕｌｔｉ  ＰｏｉｎｔＩｎｊｅｃｔｉｏｎ）エンジンより大きくなって最大出力が減少する恐れがある。これはタンブル強化バルブやスワール制御バルブを高速または高負荷条件でオープンさせるとしても吸気流動に抵抗を与えるからである。これを考慮して吸気ポートの面積を増大させればＭＰＩエンジンと同等水準の吸気抵抗と体積効率、最大出力を確保することができる。しかし、この場合、吸気ポート周辺の余裕空間はさらに少なくなる。
【００１０】
即ち、現実的にインジェクター２０のスワール量を制御するためには、別途の機構を吸気ポート及びインジェクター２０の周囲に設置する必要があるが、そのための空間を確保するのは事実上不可能である。さらに、別途の駆動装置と別途のＥＣＵ制御チャンネルを確保するために費用が余分に必要になるという短所もある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解決するために発明されたものであって、噴霧のスワール量を自動的に調整することによってエンジン組立及び整備の便宜性を向上させ、軽量化を図り、別途のＥＣＵ制御ライン及びスワラー制御装置を不要にしたスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明のスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターは、本体と、前記本体の上部一側に形成された固定溝に設置され、スワール量を調節するスワール自動調整装置が備えられたスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターにおいて、前記スワール自動調整装置は、前記本体の上部一側に固定結合される上部ハウジングと；中央に貫通孔が形成された下部ハウジングと；前記下部ハウジングの前記貫通孔に設置されたノブ軸と；前記ノブ軸に支持されて前記上部ハウジングの底部と前記下部ハウジングの上部の間に設置されたベーンと；前記ノブ軸が噴射圧によって回動するように前記ノブ軸に設置された復原スプリングと；を含み、前記上部ハウジング、前記ノブ軸、前記下部ハウジング及びベーンが結合される場合、前記上部ハウジングと前記下部ハウジングの間には高圧部と低圧部が形成され、前記上部ハウジングには前記低圧部と連通したリターン通路が形成され、前記下部ハウジングには前記高圧部と連通した燃料通路が形成されることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照して本発明による好ましい実施例について詳細に説明する。
【００１４】
図２は本発明による自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの構成を概略的に示す断面図、図３は本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに採用されたスワール自動調整装置を概略的に示す斜視図、図４は図３の組立断面図を示す。
【００１５】
本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクター２００は、燃料吸入部２０３、燃料排出部２０７及び燃料吸入部２０３から燃料排出部２０７に延びて形成された燃料通路２０５を備えたボディー２０１を含む。
【００１６】
燃料通路２０５の端部には中心部に貫通孔が形成されているシート２６が固定され、シート２６の貫通孔にスワラー２４が回動可能に挿入される。
【００１７】
前記スワラー２４と前記シート２６の間には複数個の燃料チャンネルが形成され、燃料が燃料チャンネルを通過しながらスワールされる。この時、スワラー２４が回動すれば、前記燃料チャンネルの形状が変わることによって噴射される燃料のスワール量が変わることとなる。
【００１８】
本発明の好ましい実施例によるスワール自動調節装置１００は、前記スワラー２４に結合してスワラー２４を回動させる装置である。
【００１９】
図２に示されているように、スワール自動調節装置１００はインジェクターのボディーの上部一側に設置される。
【００２０】
図３及び図４は本発明のスワール自動調節装置１００を示している。スワール自動調節装置１００は上部ハウジング１１０、上部ハウジング１１０に結合される下部ハウジング１２０、上部ハウジング１１０と下部ハウジング１２０の間に配置される回動部材１３０及び弾性部材１４０を含む。
【００２１】
上部ハウジング１１０の内周面には複数個のブロック１１３が備えられ、各ブロック１１３には第２オープニング１１１が形成されている。本発明の好ましい実施例では４個のブロックが示されているが、必ずしもこれに限られるわけではない。第２オープニング１１１はインジェクターの外部と連通する。
【００２２】
下部ハウジング１２０には中心部に円形の溝１２７が形成され、この円形の溝１２７の外周に沿って前記上部ハウジング１１０のブロック１１３と同一な個数の扇形形態の溝１２３が対応する位置に形成される。一方、円形の溝１２７の中心部には貫通孔１２５が形成される。
【００２３】
下部ハウジング１２０の溝１２３には第１オープニング１２１が形成されるが、この第１オープニング１２１は図２に示されているように、燃料通路２０５と連通する。
【００２４】
上部ハウジング１１０と下部ハウジング１２０とが結合すれば、前記上部ハウジング１１０のブロック１１３と下部ハウジング１２０の溝１２３の間に４個の空間が生じるようになる。
【００２５】
回動部材１３０は、垂直下方に延びて形成されたノブ軸１３３と、このノブ軸１３３の上部に形成されたシリンダー形態のヘッド１３５とを含む。一方、前記ヘッド１３５の外周面には４個のベーン１３１が一体に形成されている。
【００２６】
ヘッド１３５は下部ハウジング１２０の溝１２７に嵌入され、ノブ軸１３３は下部ハウジング１２０の貫通孔１２５に挿入される。
【００２７】
上部ハウジング１１０、下部ハウジング１２０及び回動部材１３０が前記のように結合されれば、４個の個別空間が生じるようになり、４個のベーン１３１が各々４個の空間に配置される。従って、各空間は２個のチャンバー、つまり第１チャンバー１６１と第２チャンバー１６２に分けられる。
【００２８】
第１チャンバー１６１は下部ハウジング１２０に形成された第１オープニング１２１によって燃料通路２０５と連通し、第２チャンバー１６２は上部ハウジング１１０に形成された第２オープニング１１１によってインジェクターの外部と連通する。従って、高圧の燃料が噴射される場合、燃料通路２０５と連通した第１チャンバー１６１の圧力が第２チャンバー１６２の圧力に比べて増加することになり、この時発生する圧力差によってベーン１３１に回動力が作用するので回動部材１３０が回動するようになる。
【００２９】
この時、回動部材１３０と下部ハウジング１２０の間にはコイルスプリング１４０が挿入される。コイルスプリング１４０の一側はヘッド１３５の下部に固定され、他側は下部ハウジング１２０に固定されて回動部材１３０に回動力を提供する。
【００３０】
前記コイルスプリング１４０による回動力は、前記第１チャンバー１６１と第２チャンバー１６２の圧力差による回動力に抵抗するものとなる。
【００３１】
一方、ベーン１３１が最大に回動する場合に第１オープニング１２１や第２オープニング１１１を塞ぐのを防止するために、ベーン１３１の両側にストッパー１３２を形成する。
【００３２】
回動部材１３０のヘッド１３５上部の中心部には円形の突起１３７が備えられ、これに対応する大きさで上部ハウジング１１０に円形の溝１１５が形成されて、上部ハウジング１１０と下部ハウジング１２０とが結合する時に前記突起１３７が前記溝１１５に挿入されることにより、回動部材１３０が安定した状態で回動できるようにする。
【００３３】
上部ハウジング１１０と下部ハウジング１２０の間には円形のシーリングリング１７０を配置して、密封が良好な状態で結合されるようにする。
【００３４】
本発明の好ましい実施例によるスワール自動調節装置１００は上部ハウジング１１０の上面に結合されるカバー２１０をさらに含むが、上部ハウジング１１０とカバー２１０の間にはインジェクターの外部と連通する一定の空間が形成される。一方、カバー２１０にはネジ部２１１が備えられ、このネジ部２１１によってインジェクターボディーの上部一側と結合される。従って、カバー２１０と上部ハウジング１１０の間には空間２２０が形成され、外部と連通するようになる。
【００３５】
カバー２１０が上部ハウジング１１０に結合される時、密封効果のために円形のシーリングリング１７０が配置される。
【００３６】
また、図面に示されていないが、前記スワール自動調節装置１００の外周面にはインジェクター本体に垂直方向に形成された溝と結合する突起を形成して、スワール自動調節装置１００が回動しないようにする。
【００３７】
詳述したような構成を有する本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの作用を図５及び図６を参照して説明する。ここでは一般的なスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの作用に関する説明は省略し、本発明の特徴による作用のみを説明することとする。
【００３８】
本発明の好ましい実施例によるインジェクターはスワール自動調節装置１００を含み、スワール自動調節装置１００は燃料の噴射圧に応じてスワラー２４によるスワール量を自動的に調節するように構成される。
【００３９】
これをより具体的に説明すれば、本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターは、均一燃焼領域で低スワール噴霧特性と超稀薄領域で高スワール噴霧特性を有する。
【００４０】
図５には、燃料噴射圧が低い場合のコイルスプリング１４０の復原力によって回動部材１３０が時計方向に最大に回動した状態が示されている。
【００４１】
一方、図６には、ベーン１３１に作用する燃料噴射圧により回動部材１３０に作用する回動力が、コイルスプリング１４０の復原力によって回動部材１３０に作用する回動力を克服して反時計方向に最大に回動した状態が示されている。
【００４２】
つまり、燃料の噴射圧が変ることによって回動部材１３０が回動するが、各状態で噴射圧による回動力がコイルスプリング１４０による回動力より大きければ前記回動部材１３０は反時計方向に回動し、その反対であれば前記回動部材１３０は時計方向に回動する。
【００４３】
結局、燃料噴射圧が変って回動部材１３０が回動すれば、回動部材１３０に固定結合されたスワラー２４が回動するようになり、噴射される燃料のスワール量が変る。従って、燃料噴射圧に応じてスワール量が自動的に調節される。
【００４４】
この二つの場合においては前記ストッパー１３２を形成することにより、ベーン１３１が直接燃料通路１２１とリターン通路１１１を塞ぐのを防止するのが好ましい。前記燃料通路１２１とリターン通路１１１が直接塞がると再び圧力が加わった時に圧力を受ける面積が小さくなるため応答速度が低下する恐れがある。
【００４５】
そして、燃料圧の最大設計値と最少設計値に合せてベーン１３１の有効面積から必要なスプリング常数を得ることができ、これにより連続した燃料圧の制御でも滑らかにかつ安定的な回動部材１３０の位置制御が可能にある。
【００４６】
【発明の効果】
前述のように、本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターは次のような効果を有する。
【００４７】
インジェクターの流量及びスワラー特性が改善されることにより、エンジンに最も適した状態で運転が可能になる。
【００４８】
そして、別途のＥＣＵ制御ライン及びスワラー制御装置の付加がなくてもインジェクターのスワール調整が可能になり、別途の装置が付加されないのでエンジンの組立性及び整備の便宜性が増大し、軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの構成を概略的に示した断面図である。
【図２】本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターの構成を概略的に示した断面図である。
【図３】本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに採用されたスワール自動調整装置を概略的に示した斜視図である。
【図４】図３の概略的な組立断面図である。
【図５】本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに採用されたスワール自動調整装置の作動原理を概略的に示した図である。
【図６】本発明によるスワール自動調節ガソリン直噴エンジンインジェクターに採用されたスワール自動調整装置の作動原理を概略的に示した図である。
【符号の説明】
１２  燃料吸入部
１４  燃料噴射部
１６  燃料通路
２０  インジェクター
２４  スワラー
２６  シート
６０  スワラー調節ノブ
４０  スワラー
１００  スワール自動調節装置
１１０  上部ハウジング
１１１  第２オープニング
１１３  ブロック
１１５  溝
１２０  下部ハウジング
１２１  第１オープニング
１２３  溝
１２５  貫通孔
１２７  溝
１３０  回動部材
１３１  ベーン
１３２  ストッパー
１３３  ノブ軸
１３５  ヘッド
１３７  突起
１４０  コイルスプリング（弾性部材）
１６１  第１チャンバー
１６２  第２チャンバー
１７０  シーリング  リング
２０１  ボディー
２０３  燃料吸入部
２０５  燃料通路
２０７  燃料排出部
２１０  カバー
２１１  ネジ部
２２０  空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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