Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Verbrennungsmaschine, aus welcher Kraftstoff in eine Brennkammer der Verbrennungsmaschine eingespritzt wird.The present disclosure relates to a fuel injector for an internal combustion engine, from which fuel is injected into a combustion chamber of the internal combustion engine.
Es besteht die Anforderung, eine ausgestoßene Menge von Rauch zu verringern, wenn eine Kraftstoffeinspritzmenge groß ist, beispielsweise in einem Maschinenbetrieb unter hoher Last.There is a demand to reduce an ejected amount of smoke when a fuel injection amount is large, for example, in a high-load engine operation.
Es wird in Betracht gezogen, dass eine Erhöhung einer Durchdringungskraft einer Kraftstoffzerstäubung ein effektives Vorgehen ist, um die ausgestoßene Menge von Rauch zu verringern. Mit anderen Worten zeigt sich, dass eine Verbesserung einer Kraftstoffzerstäubungseigenschaft, wie eine hohe Durchdringung, eine Kraftstoffzerstäubung bei engem Winkel oder dergleichen, zur Verringerung des Rauchs wirksam sind. Wenn die Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung erhöht wird, kann die Kraftstoffzerstäubung, die aus dem Einspritzloch der Kraftstoffeinspritzdüse eingespritzt wird, weiter vordringen und in breitere Bereiche einer Brennkammer der Maschine gelangen. Danach wird eine gute Verbrennung erreicht, so dass die ausgestoßene Menge des Rauchs verringert wird.It is considered that increasing a penetration force of fuel atomization is an effective way to reduce the ejected amount of smoke. In other words, it has been found that improvement of fuel atomization property, such as high penetration, narrow angle fuel atomization or the like, is effective for reducing the smoke. If the penetration force of the fuel atomization is increased, the fuel spray injected from the injection hole of the fuel injection nozzle may further advance and penetrate into wider portions of a combustion chamber of the engine. Thereafter, a good combustion is achieved, so that the ejected amount of the smoke is reduced.
Andererseits erreicht in einem Fall, bei dem die Kraftstoffeinspritzmenge klein ist, beispielsweise bei einem Maschinenbetrieb unter niedriger Last, die Kraftstoffzerstäubung weitere Entfernungen in der Brennkammer, wenn der Kraftstoff in einem engen Einspritzwinkel eingespritzt wird und die Kraftstoffzerstäubung eine höhere Durchdringungskraft aufweist. Danach wird eine Flamme, welche durch die Kraftstoffverbrennung erzeugt wird, mit einer inneren Umfangswandoberfläche der Brennkammer in Kontakt gebracht, um einen Kühlverlust der Maschine dadurch zu erhöhen. Demzufolge wird ein Kraftstoffverbrauchsverhältnis gesenkt.On the other hand, in a case where the fuel injection amount is small, for example, under low load engine operation, the fuel atomization reaches further distances in the combustion chamber when the fuel is injected at a narrow injection angle and the fuel atomization has a higher penetration force. Thereafter, a flame generated by the fuel combustion is brought into contact with an inner peripheral wall surface of the combustion chamber to thereby increase a cooling loss of the engine. As a result, a fuel consumption ratio is lowered.
Es wird in Betracht gezogen, dass es wirksam ist, die Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung zu verkleinern, um den Kühlverlust zu senken. Mit anderen Worten, ist es wirksam, den Kraftstoff in einer Art einer niedrigen Durchdringung und einer Kraftstoffzerstäubung in einem breiten Winkel einzuspritzen. Danach wird die Flamme, welche durch die Kraftstoffverbrennung erzeugt wird, kaum mit der inneren Umfangswandoberfläche der Brennkammer in Kontakt gebracht, um dadurch eine Wärmemenge, die von der inneren Umfangswandoberfläche auf ein Kühlmedium (z. B. ein Maschinenkühlwasser) abgestrahlt wird, zu verringern. Wie zuvor erwähnt, wird es möglich, den Kühlverlust zu verringern und das Kraftstoffverbrauchsverhältnis zu verbessern.It is considered that it is effective to reduce the penetration force of the fuel atomization to lower the cooling loss. In other words, it is effective to inject the fuel in a manner of low penetration and fuel atomization at a wide angle. Thereafter, the flame generated by the fuel combustion is hardly brought into contact with the inner peripheral wall surface of the combustion chamber to thereby reduce an amount of heat radiated from the inner peripheral wall surface to a cooling medium (eg, engine cooling water). As mentioned above, it becomes possible to reduce the cooling loss and improve the fuel consumption ratio.
Eine Kraftstoffeinspritzdüse ist beispielsweise in einer japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2008-064038 offenbart, um die oben genannten Kraftstoffzerstäubungseigenschaften umzusetzen.For example, a fuel injector is in one Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2008-064038 disclosed to implement the above-mentioned fuel atomization properties.
Ein Einspritzloch der Kraftstoffeinspritzdüse des genannten Stands der Technik weist einen innenliegenden Öffnungsabschnitt auf, der an einer Innenwand eines Düsenkörpers ausgebildet ist, einen außenliegenden Öffnungsabschnitt, der an einer Außenwand des Düsenkörpers ausgebildet ist, und einen mittleren Lochabschnitt zwischen dem innenliegenden und dem außenliegenden Öffnungsabschnitt. Das Einspritzloch weist zwischen dem innenliegenden Öffnungsabschnitt und dem mittleren Lochabschnitt einen Innendurchmesser in einem ersten Teil des Einspritzlochs auf, wobei der Innendurchmesser entlang des ersten Teils des Einspritzlochs im Wesentlichen konstant ist. Andererseits nimmt in einem zweiten Teil des Einspritzlochs von dem mittleren Lochabschnitt zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt der Innendurchmesser des Einspritzlochs graduell zu. Der zweite Teil des Einspritzlochs wird ebenso als ein Lochabschnitt mit breitem Winkel bezeichnet.An injection hole of the fuel injection nozzle of the aforementioned prior art has an inner opening portion formed on an inner wall of a nozzle body, an outer opening portion formed on an outer wall of the nozzle body, and a middle hole portion between the inner and outer opening portions. The injection hole has an inner diameter in a first part of the injection hole between the inner opening portion and the middle hole portion, the inner diameter being substantially constant along the first part of the injection hole. On the other hand, in a second part of the injection hole from the central hole portion to the outer opening portion, the inner diameter of the injection hole gradually increases. The second part of the injection hole is also referred to as a wide angle hole portion.
Bei einem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit einer kleinen Kraftstoffmenge, ist eine Kraftstofffließgeschwindigkeit an einem benachbarten Abschnitt zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt niedriger und daher strömt der Kraftstoff entlang einer Innenwand-Oberfläche des Lochabschnitts mit breitem Winkel des Einspritzlochs. Die Kraftstoffzerstäubungseigenschaft weist eine geringe Durchdringungskraft und einen breiten Einspritzwinkel auf.In a fuel injection operation with a small amount of fuel, a fuel flow rate at an adjacent portion to the outer opening portion is lower, and therefore, the fuel flows along an inner wall surface of the wide-angle hole portion of the injection hole. The fuel atomization property has a low penetration force and a wide injection angle.
Andererseits wird in einem Fall des Kraftstoffeinspritzbetriebs mit einer großen Einspritzmenge, die Kraftstofffließgeschwindigkeit an dem Abschnitt benachbart zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt höher, und dadurch kann der Kraftstoff von der Innenwandoberfläche des Lochabschnitts mit breitem Winkel des Einspritzlochs getrennt werden. Danach weist die Kraftstoffzerstäubungseigenschaft eine hohe Durchdringungskraft und einen engen Einspritzwinkel auf.On the other hand, in a case of the fuel injection operation with a large injection amount, the fuel flow rate becomes higher at the portion adjacent to the outer opening portion, and thereby the fuel can be separated from the inner wall surface of the wide-angle hole portion of the injection hole. Thereafter, the fuel atomization property has a high penetrating force and a narrow injection angle.
Da jedoch das Einspritzloch des oben genannten Stands der Technik den Lochabschnitt mit breitem Winkel aufweist, kann sich ein Teil des Kraftstoffs an der inneren Wandoberfläche des Lochabschnitts mit breitem Winkel ansammeln. Kraftstofftröpfchen, die sich an der Innenwandoberfläche ansammeln, können umgewandelt werden und sich als Kraftstoffablagerung aufstauen. Danach kann die Kraftstoffablagerung einen nachteiligen Einfluss auf die Kraftstoffströmung durch das Einspritzloch herbeiführen. Es wird schwierig, die erforderliche Krafstoffzerstäubungseigenschaft zu erreichen.However, since the injection hole of the above-mentioned prior art has the wide angle hole portion, a part of the fuel may accumulate on the inner wall surface of the wide angle hole portion. Fuel droplets that accumulate on the inner wall surface can be converted and dammed up as a fuel deposit. Thereafter, the fuel deposit may cause an adverse effect on the fuel flow through the injection hole. It becomes difficult to achieve the required fuel atomization property.
Demzufolge ist eine Kraftstoffeinspritzdüse erforderlich, die in dem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit kleiner Kraftstoffmenge die Kraftstoffzerstäubungseigenschaft mit der niedrigen Durchdringungskraft und dem breiten Einspritzwinkel erlangt. Accordingly, a fuel injection nozzle which acquires the fuel atomization property having the low penetration force and the wide injection angle in the fuel injection operation with a small amount of fuel is required.
Die vorliegende Offenbarung wurde im Hinblick auf das oben genannte Problem vorgenommen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Verbrennungsmaschine zu schaffen, gemäß der es möglich ist, in einem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit einer kleinen Kraftstoffmenge eine Kraftstoffzerstäubungseigenschaft mit einer niedrigen Durchdringungskraft und einem breiten Zerstäubungswinkel zu erzielen, ohne ein Problem einer Kraftstoffablagerung zu bewirken.The present disclosure has been made in view of the above problem. It is an object of the present disclosure to provide a fuel injector for an internal combustion engine, according to which it is possible to achieve a fuel atomizing property with a low penetrating force and a wide atomizing angle in a fuel injection operation with a small amount of fuel without causing a problem of fuel deposition.
Gemäß einem der Merkmale der vorliegenden Offenbarung, weist eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 für eine Verbrennungsmaschine auf;
einen Düsenkörper 2 mit einer Sackkammer 5 und einem Einspritzloch 6, wobei die Sackkammer 5 eine Innenwandoberfläche 15 mit einer halb-sphärischen Form aufweist; und
eine Nadel 3, die in dem Düsenkörper 2 bewegbar bzw. beweglich aufgenommen ist, um eine Kraftstoffeinspritzung durch das Einspritzloch (6) zu starten oder zu beenden, wenn die Nadel (3) in einer axialen Richtung des Düsenkörpers (2) hin- und herbewegt wird.In accordance with one of the features of the present disclosure, a fuel injector 1 for an internal combustion engine;
a nozzle body 2 with a baghouse 5 and an injection hole 6 , where the baghouse 5 an inner wall surface 15 having a semi-spherical shape; and
a needle 3 in the nozzle body 2 is movably received to fuel injection through the injection hole ( 6 ) to start or stop when the needle ( 3 ) in an axial direction of the nozzle body ( 2 ) is moved back and forth.
Das Einspritzloch 6 genügt der nachfolgenden Formel 1; X = {(Di – Do)/L} × 100 ≥ 5 <Formel 1> wobei ”Di” ein Innendurchmesser des Einspritzlochs (6) an dem innenliegenden Öffnungsabschnitt (17) ist,
”Do” ein innenliegender Durchmesser des Einspritzlochs (6) an dem außenliegenden Öffnungsabschnitt (18) ist,
”L” eine Lochlänge des Einspritzlochs (6) ist, und
”X” ein Verjüngungsverhältnis des Einspritzlochs ist.The injection hole 6 satisfies the following formula 1; X = {(Di - Do) / L} × 100 ≥ 5 <Formula 1> where "Di" is an inner diameter of the injection hole ( 6 ) at the inner opening portion ( 17 ),
"Do" an internal diameter of the injection hole ( 6 ) at the outer opening portion ( 18 ),
"L" is a hole length of the injection hole ( 6 ) is and
"X" is a taper ratio of the injection hole.
Die betreffenden Erfinder haben herausgefunden, dass ein Wirbel, welcher in der Sackkammer erzeugt wird, in das Einspritzloch eingetragen wird, und eine Kraftstoffzerstäubung mit einer niedrigen Durchdringungskraft und einem breiten Zerstäubungswinkel in einem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit einer kleinen Kraftstoffmenge erlangt werden kann, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” gleich oder größer als 5 (fünf) ist.The present inventors have found that a vortex generated in the baghouse is introduced into the injection hole, and fuel atomization with a low penetrating force and a wide atomizing angle can be obtained in a fuel injection operation with a small fuel amount when the injection hole taper ratio "X" is equal to or greater than 5 (five).
In der Technik bestand die Annahme, dass die Kraftstoffzerstäubung eine höhere Durchdringungskraft und einen niedrigeren Zerstäubungswinkel aufweist, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis größer wird.It has been believed in the art that the fuel atomization has a higher penetrating force and a lower atomizing angle as the injection hole taper ratio becomes larger.
Wenn die Kraftstoffeinspritzmenge kleiner wird, wird jedoch der Wirbel in der Sackkammer erzeugt, und der Wirbel kann leichter aus dem innenliegenden Öffnungsabschnitt in das Einspritzloch strömen, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis gleich oder größer als 5 (fünf) wird. Wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ferner größer als 5 wird, kann der Wirbel noch einfacher in das Einspritzloch eintreten. Dabei wird die Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung noch kleiner und der Zerstäubungswinkel derselben wird noch breiter.However, as the fuel injection amount becomes smaller, the swirl is generated in the bag chamber, and the swirl is more likely to flow into the injection hole from the inside opening portion when the injection hole taper ratio becomes equal to or larger than 5 (five). Further, when the injection hole taper ratio becomes larger than 5, the vortex can more easily enter the injection hole. In this case, the penetration force of the fuel atomization is even smaller and the atomization angle of the same becomes even wider.
Demzufolge ist es möglich, bei dem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit kleiner Kraftstoffmenge die Kraftstoffzerstäubung mit der niedrigen Durchdringungskraft und dem breiten Zerstäubungswinkel zu erreichen, ohne dass das mögliche Problem herbeigeführt wird, dass die Ablagerung an dem Einspritzloch anhaftet.As a result, in the fuel injection operation with a small amount of fuel, it is possible to achieve the fuel atomization with the low penetration force and the wide spray angle without causing the possible problem that the deposit adheres to the injection hole.
Die obengenannten sowie andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen besser verständlich. In den Zeichnungen zeigen:The above and other objects, features and advantages of the present disclosure will become more apparent from the following detailed description made with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:
1 eine schematische Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte bezüglich einer Kraftstoffeinspritzdüse, eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; 1 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing portions relevant to a fuel injection nozzle, a fuel injection valve according to a first embodiment of the present disclosure; FIG.
2 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Abschnitt II (ein Einspritzloch) aus 1 zeigt; 2 a schematic enlarged cross-sectional view, a section II (an injection hole) from 1 shows;
3 eine schematische Ansicht, die eine Kraftstoffzerstäubung bei einer Kraftstoffeinspritzung mit einer kleinen Kraftstoffmenge zeigt; 3 a schematic view showing a fuel atomization in a fuel injection with a small amount of fuel;
4 eine schematische Ansicht, die eine andere Kraftstoffzerstäubung bei einer Kraftstoffeinspritzung mit einer großen Kraftstoffmenge zeigt; 4 a schematic view showing another fuel atomization in a fuel injection with a large amount of fuel;
5A bis 5C schematische Ansichten, von denen jede eine Kraftstoffzerstäubung zeigt, wenn ein Verjüngungswinkel ”X” eines Einspritzlochs jeweils auf 0 (null), 2,5 und 8 geändert wird; 5A to 5C schematic views each showing fuel atomization when a taper angle "X" of an injection hole is changed to 0 (zero), 2.5 and 8, respectively;
6 einen Graph, der ein Verhältnis zwischen dem Verjüngungswinkel ”X” des Einspritzlochs und eine Änderungsrate einer Durchdringungskraft zeigt; 6 FIG. 15 is a graph showing a relationship between the taper angle "X" of the injection hole and a rate of change of a penetration force; FIG.
7 eine schematische Querschnittsansicht, die relevante Abschnitte bezüglich einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und 7 a schematic cross-sectional view, the relevant sections with respect to a A fuel injection nozzle of a fuel injection valve according to a second embodiment of the present disclosure shows; and
8 eine schematische vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Abschnitt VIII (ein Einspritzloch) aus 7 zeigt. 8th a schematic enlarged cross-sectional view, a section VIII (an injection hole) from 7 shows.
Die vorliegende Offenbarung wird nachstehend anhand von mehreren Ausführungsformen und/oder Modifikationen mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Die gleichen Bezugszeichen werden für dieselben oder ähnliche Teile oder Abschnitte über die mehreren Ausführungsformen und/oder Modifikationen hinweg vergeben, um wiederholte Erklärungen zu vermeiden.The present disclosure will be described below with reference to several embodiments and / or modifications with reference to the drawings. The same reference numerals will be given for the same or similar parts or portions throughout the several embodiments and / or modifications to avoid repeated explanation.
(Erste Ausführungsform: Aufbau)First Embodiment Structure
1 bis 6 zeigen eine erste Ausführungsform, an der die vorliegende Offenbarung angewendet wird. 1 to 6 show a first embodiment to which the present disclosure is applied.
Ein Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Ausführungsform ist jedem Zylinder einer Verbrennungsmaschine eines Fahrzeugs angebracht. Die Verbrennungsmaschine besteht aus einer Dieselmaschine vom Direkt-Einspritzungstyp (nachstehend die Maschine genannt).A fuel injection valve of the present embodiment is attached to each cylinder of an internal combustion engine of a vehicle. The internal combustion engine consists of a direct injection type diesel engine (hereinafter called the engine).
Das Kraftstoffeinspritzventil weist eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 auf, aus der Kraftstoff direkt in eine Brennkammer 4 der Maschine eingespritzt wird.The fuel injection valve has a fuel injection nozzle 1 on, off the fuel directly into a combustion chamber 4 the machine is injected.
Die Kraftstoffeinspritzdüse 1 besteht aus einem Düsenkörper 2 und einer Nadel 3. Eine Kraftstoffeinspritzung wird gestartet oder beendet, wenn die Nadel 3 von einer inneren Wand (einer Ventilsitzoberfläche 7) des Düsenkörpers 2 getrennt oder auf dieser aufgesetzt wird.The fuel injector 1 consists of a nozzle body 2 and a needle 3 , Fuel injection is started or stopped when the needle 3 from an inner wall (a valve seat surface 7 ) of the nozzle body 2 separated or put on this.
Der Düsenkörper 2 ist in einer zylindrischen Form mit einem Bodenende für eine bewegliche Aufnahme der Nadel 3 in einer hin- und herbewegten Weise ausgebildet. Der Düsenkörper 2 weist eine Sackkammer 5, mehrere Einspritzlöcher 6, die Ventilsitzoberfläche 7 und einen Kraftstoffkanal 8 auf.The nozzle body 2 is in a cylindrical shape with a bottom end for a movable reception of the needle 3 formed in a reciprocating manner. The nozzle body 2 has a baghouse 5 , several injection holes 6 , the valve seat surface 7 and a fuel channel 8th on.
Der Einlassabschnitt 9 der Sackkammer 5 ist an einer strömungsabwärts liegenden Seite der Ventilsitzoberfläche 7 und an einem strömungsaufwärts liegenden Ende der Sackkammer 5 ausgebildet.The inlet section 9 the baghouse 5 is on a downstream side of the valve seat surface 7 and at an upstream end of the baghouse 5 educated.
Ein Raumvolumen der Sackkammer 5 variiert in Abhängigkeit von einem Arbeitstakt einer Axialbewegung der Nadel 3 (einem Anhebebetrag), die in einer Richtung hinweg von der Ventilsitzoberfläche 7 nach oben bewegt wird. Mit anderen Worten wird das Raumvolumen der Sackkammer 5 vergrößert, wenn die Nadel 3 weiter nach oben angehoben wird. Ein ausführlicherer Aufbau der Sackkammer 5 wird nachstehend erklärt.A volume of the baghouse 5 varies depending on a power stroke of an axial movement of the needle 3 (a lift amount) that extends in a direction away from the valve seat surface 7 is moved upward. In other words, the volume of space of the baghouse 5 enlarged when the needle 3 is raised further upwards. A more detailed construction of the baghouse 5 will be explained below.
Jedes der Einspritzlöcher 6 ist an dessen Innenumfangsfläche zu der Sackkammer 5 geöffnet. Jedes der Einspritzlöcher 6 ist an einer Innenwand und einer Außenwand des Düsenkörpers 2 geöffnet.Each of the injection holes 6 is on the inner circumferential surface thereof to the baghouse 5 open. Each of the injection holes 6 is on an inner wall and an outer wall of the nozzle body 2 open.
Jedes der Einspritzlöcher 6 spritzt Kraftstoff, der aus der Sackkammer 5 entnommen ist, in die Brennkammer 4 ein. Die mehreren Einspritzlöcher 6 sind in gleichen Abständen in einer Umfangsrichtung des Düsenkörpers 2, genauer genommen mit einer vorbestimmten Neigung, an konzentrischen Punkten angeordnet.Each of the injection holes 6 injects fuel from the baghouse 5 is taken, in the combustion chamber 4 one. The multiple injection holes 6 are at equal intervals in a circumferential direction of the nozzle body 2 more precisely with a predetermined inclination, arranged at concentric points.
Die Einspritzlöcher 6 setzen sich beispielsweise aus 6 bis 12 Einspritzlöchern 6 zusammen. In der vorliegenden Ausführungsform sind 10 (zehn) Einspritzlöcher 6 in dem Düsenkörper 2 ausgebildet. Ein ausführlicherer Aufbau des Einspritzlochs 6 wird nachstehend beschrieben.The injection holes 6 consist, for example, of 6 to 12 injection holes 6 together. In the present embodiment, there are 10 (ten) injection holes 6 in the nozzle body 2 educated. A more detailed construction of the injection hole 6 will be described below.
Die Ventilsitzoberfläche 7 ist an der Innenwand des Düsenkörpers 2 ausgebildet, sodass die Nadel 3 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufgesetzt oder von dieser getrennt wird. Die Ventilsitzoberfläche 7 ist in einer konischen Form ausgebildet, sodass der Innendurchmesser in einer Richtung zu der vorderen Endseite des Düsenkörpers 2 graduell abnimmt.The valve seat surface 7 is on the inner wall of the nozzle body 2 designed so that the needle 3 on the valve seat surface 7 put on or separated from it. The valve seat surface 7 is formed in a conical shape so that the inner diameter in a direction to the front end side of the nozzle body 2 gradually decreases.
Der Kraftstoffkanal 8 ist zwischen einer Außenumfangsfläche der Nadel 3 und der Innenwand des Düsenkörpers 2 ausgebildet. Der Kraftstoffkanal 8 steht mit einer Kraftstoffzusammenlegungskammer (nicht dargestellt) der Einspritzlöcher 6 in Verbindung.The fuel channel 8th is between an outer peripheral surface of the needle 3 and the inner wall of the nozzle body 2 educated. The fuel channel 8th communicates with a fuel pooling chamber (not shown) of the injection holes 6 in connection.
Aus einer Zufuhrpumpe (nicht dargestellt) oder einer Sammelschiene bzw. Common-Rail (nicht dargestellt) wird ein unter Hochdruck stehender Kraftstoff in die Kraftstoffzusammenlegungskammer zugeführt.From a supply pump (not shown) or a common rail (not shown), a high pressure fuel is supplied to the fuel pooling chamber.
Ein Stellglied (nicht dargestellt) ist mit dem Düsenkörper 2 verbunden, um die Nadel 3 in einer Ventilanheberichtung zu bewegen, sodass die Nadel 3 von der Ventilsitzoberfläche 7 getrennt wird. Das Stellglied setzt sich beispielsweise aus einem Solenoidstellglied, einem piezo-elektrischen Stellglied oder dergleichen zusammen.An actuator (not shown) is connected to the nozzle body 2 connected to the needle 3 to move in a valve lift direction, causing the needle 3 from the valve seat surface 7 is disconnected. The actuator is composed for example of a solenoid actuator, a piezoelectric actuator or the like.
Die Nadel 3 ist beweglich in dem Düsenkörper 2 aufgenommen. Die Nadel 3 wird in einer Axialrichtung des Düsenkörpers 2 hin- und herbewegt, sodass die Kraftstoffeinspritzung durch die Einspritzlöcher 6 gestartet oder beendet wird. Die Nadel 3 weist einen Sitzabschnitt 11, einen Abschnitt mit kleinem Durchmesser 12 und einen Hauptkörperabschnitt 13 auf. Eine Vorspannkraft einer Rückholfeder (nicht dargestellt) wird in einer Ventilschließrichtung in einer Abwärtsrichtung (1) auf die Nadel 3 aufgebracht.The needle 3 is movable in the nozzle body 2 added. The needle 3 is in an axial direction of the nozzle body 2 moved back and forth, so that the fuel injection through the injection holes 6 started or stopped. The needle 3 has a seat portion 11 , a small diameter section 12 and a main body portion 13 on. A biasing force of a return spring (not is shown) in a valve closing direction in a downward direction (FIG. 1 ) on the needle 3 applied.
Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Spalt zwischen der Ventilsitzoberfläche 7 des Düsenkörpers 2 und dem Sitzabschnitt 11 der Nadel 3 klein, wenn der Anhebebetrag der Nadel 3 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Eine Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstoffkanal 8 in die Sackkammer 5 strömt, ist hoch. Bei einem Kraftstoffeinspritzungsbetrieb mit einer kleinen Kraftstoffmenge, wird ein Kraftstoffwirbel FV in der Sackkammer 5 erzeugt, und eine turbulente Komponente des Kraftstoffwirbels FV wird in das Einspritzloch 6 eingetragen. Demzufolge wird eine Kraftstoffzerstäubung Fa mit einer niedrigen Durchdringungskraft und einem breiten Zerstäubungswinkel erlangt. Die Kraftstoffzerstäubung Fa wird ebenso als eine Kraftstoffzerstäubung Fa mit breitem Winkel bezeichnet.As in 3 is shown is a gap between the valve seat surface 7 of the nozzle body 2 and the seat portion 11 the needle 3 small when the lifting amount of the needle 3 is less than a predetermined value. A flow rate of fuel coming out of the fuel channel 8th in the baghouse 5 is flowing, is high. In a fuel injection operation with a small amount of fuel, a fuel swirl FV becomes in the baghouse 5 generated, and a turbulent component of the fuel vortex FV is in the injection hole 6 entered. As a result, fuel atomization Fa having a low penetration force and a wide atomization angle is obtained. The fuel atomization Fa is also referred to as wide-angle fuel atomization Fa.
Wie in 4 gezeigt ist, wird andererseits der Spalt zwischen der Ventilsitzoberfläche 7 des Düsenköpers 2 und dem Sitzabschnitt 11 der Nadel 3 größer, wenn der Anhebebetrag der Nadel 3 größer als der vorbestimmte Wert ist. Die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der aus dem Kraftstoffkanal 8 in die Sackkammer 5 strömt, wird niedriger. Danach wird der Kraftstoff FW ohne eine Erzeugung des Wirbels in der Sackkammer 5 in das Einspritzloch 6 eingetragen. Demzufolge wird eine Kraftstoffzerstäubung Fb mit einer hohen Durchdringungskraft und einem niedrigen Zerstäubungswinkel erlangt. Die Kraftstoffzerstäubung Fb wird ebenso als eine Kraftstoffzerstäubung Fb mit engem Winkel bezeichnet.As in 4 On the other hand, the gap between the valve seat surface is shown 7 of the nozzle body 2 and the seat portion 11 the needle 3 larger when the lifting amount of the needle 3 greater than the predetermined value. The flow rate of the fuel coming out of the fuel channel 8th in the baghouse 5 flows, gets lower. Thereafter, the fuel FW becomes without generation of the vortex in the baghouse 5 into the injection hole 6 entered. As a result, fuel atomization Fb having a high penetrating force and a low atomizing angle is obtained. The fuel atomization Fb is also referred to as a narrow angle fuel atomization Fb.
Wie in 1 gezeigt ist, ist ein vorderes Ende 14 der Nadel 3 in der Sackkammer 5 positioniert, wenn der Sitzabschnitt 11 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufsetzt. Mit anderen Worten ist das vordere Ende 14 der Nadel 3 an einer unteren Seite des Einlassabschnitts 9 angeordnet, der auf einem Boden der Sackkammer 5 zuweist, wenn der Sitzabschnitt 11 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufsetzt.As in 1 is shown is a front end 14 the needle 3 in the baghouse 5 positioned when the seat section 11 on the valve seat surface 7 touches down. In other words, the front end 14 the needle 3 on a lower side of the inlet portion 9 arranged on a floor of the baghouse 5 assigns when the seat section 11 on the valve seat surface 7 touches down.
Der Sitzabschnitt 11 ist in einer Ringform ausgebildet und kann auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufgesetzt werden.The sitting section 11 is formed in a ring shape and may be on the valve seat surface 7 be put on.
Der Abschnitt mit kleinem Durchmesser 12 ist ein Abschnitt der Nadel 3, der sich von dem Sitzabschnitt 11 in einer Richtung zu dem vorderen Ende 14 der Nadel 3 erstreckt. Ein Außendurchmesser nimmt in der Richtung zu dem vorderen Ende 14 graduell ab.The section of small diameter 12 is a section of the needle 3 that is different from the sitting section 11 in a direction to the front end 14 the needle 3 extends. An outer diameter increases in the direction to the front end 14 Gradually.
Der Hauptkörperabschnitt 13 ist ein anderer Abschnitt der Nadel 3, der sich von dem Sitzabschnitt 11 in einer gegenüberliegenden Richtung zu einer hinteren Seite des Düsenkörpers 2 axial erstreckt. Der Hauptkörperabschnitt 13 weist eine Gleitoberfläche (nicht dargestellt) auf, die durch eine Gleitbohrung (nicht dargestellt) des Düsenkörpers 2 gestützt wird, sodass die Nadel 3 in dem Düsenkörper 2 hin- und herbewegt wird.The main body section 13 is another section of the needle 3 that is different from the sitting section 11 in an opposite direction to a rear side of the nozzle body 2 extends axially. The main body section 13 has a sliding surface (not shown) passing through a sliding bore (not shown) of the nozzle body 2 is supported, so the needle 3 in the nozzle body 2 is moved back and forth.
Wenn die Nadel 3 durch die Vorspannkraft der Rückstellfeder in der Axialrichtung zu der vorderen Endseite (in der Abwärtsrichtung in 1) bewegt wird, setzt der Sitzabschnitt 11 der Nadel 3 auf der Ventilsitzoberfläche 7 des Düsenkörpers 2 auf. Wenn der Sitzabschnitt 11 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufsetzt, wird der Kraftstoffkanal 8 abgesperrt, um dadurch die Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzlöchern 6 in die Brennkammer 4 zu stoppen.If the needle 3 by the biasing force of the return spring in the axial direction toward the front end side (in the downward direction in FIG 1 ) is moved, sets the seat portion 11 the needle 3 on the valve seat surface 7 of the nozzle body 2 on. If the seat section 11 on the valve seat surface 7 touches down, the fuel channel 8th shut off, thereby fuel injection from the injection holes 6 into the combustion chamber 4 to stop.
Wenn die Nadel 3 durch einen Ventilöffnungsvorgang des Stellglieds in der Axialrichtung zu der hinteren Seite (in einer Aufwärtsrichtung in 1) bewegt wird, wird der Sitzabschnitt 11 der Nadel 3 von der Ventilsitzoberfläche 7 des Düsenkörpers 2 getrennt. Wenn der Sitzabschnitt 11 von der Ventilsitzoberfläche 7 getrennt wird, wird der Kraftstoffkanal 8 geöffnet, um dadurch den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in die Sackkammer 5 zuzuführen. Demzufolge wird der Kraftstoff aus den Kraftstofflöchern 6 in die Brennkammer 4 eingespritzt.If the needle 3 by a valve opening operation of the actuator in the axial direction to the rear side (in an upward direction in FIG 1 ) is moved, the seat portion 11 the needle 3 from the valve seat surface 7 of the nozzle body 2 separated. If the seat section 11 from the valve seat surface 7 is disconnected, the fuel channel 8th opened to thereby the fuel under high pressure in the baghouse 5 supply. As a result, the fuel gets out of the fuel holes 6 into the combustion chamber 4 injected.
(Erste Ausführungsform: Charakterisierende Abschnitte)(First Embodiment: Characterizing Sections)
Eine Achse der Sackkammer 5 wird als eine Sackkammerachse ”Y” bezeichnet, während eine Achse von jedem Einspritzloch 6 als eine Einspritzlochachse ”Z” bezeichnet wird. Ein Überschneidungspunkt zwischen der Einspritzlochachse ”Z” und der Sackkammerachse ”Y” wird als eine erste Überschneidung ”O” bezeichnet. Die erste Überschneidung ”O” entspricht einem Mittelpunkt der Sackkammer 5.An axis of the baghouse 5 is referred to as a bag chamber axis "Y", while an axis of each injection hole 6 is referred to as an injection hole axis "Z". An intersection point between the injection hole axis "Z" and the baghouse axis "Y" is referred to as a first overlap "O". The first overlap "O" corresponds to a midpoint of the baghouse 5 ,
Wenn die Nadel 3 an einer Position innerhalb eines Anhebebereichs der Nadel 3 von der Ventilsitzoberfläche 7 zwischen 0 und einem vorbestimmten Wert positioniert ist, ist das vordere Ende 14 der Nadel 3 an einer Position einer vorderen Seite der ersten Überschneidung ”O” positioniert.If the needle 3 at a position within a lifting area of the needle 3 from the valve seat surface 7 is positioned between 0 and a predetermined value, is the front end 14 the needle 3 positioned at a position of a front side of the first overlap "O".
Die Sackkammer 5 ist auf einer strömungsabwärts liegenden Seite des Kraftstoffkanals 8 positioniert. Ein vorderer Endabschnitt der Sackkammer 5 wird durch eine halb-sphärische Oberfläche 15 gebildet. Ein einlassseitiger Abschnitt der Sackkammer 5 wird durch eine zylindrische Oberfläche 16 gebildet. Die halb-sphärische Oberfläche 15 weist einen vorbestimmten Radius in Bezug auf die erste Überschneidung ”O” auf. Die zylindrische Oberfläche 16 weist einen Radius in Bezug auf die Sackkammerachse ”Y” auf, welcher derselbe wie der Radius der halb-sphärischen Oberfläche 15 ist.The baghouse 5 is on a downstream side of the fuel channel 8th positioned. A front end portion of the baghouse 5 is made by a semi-spherical surface 15 educated. An inlet side portion of the baghouse 5 is through a cylindrical surface 16 educated. The semi-spherical surface 15 has a predetermined radius with respect to the first intersection "O". The cylindrical surface 16 has a radius with respect to the pocket axis "Y", which is the same as the radius of the semi-spherical surface 15 is.
Jedes der Einspritzlöcher 6 ist in Bezug zu einer Ebene senkrecht zu der Sackkammerachse ”Y” um einen vorbestimmten Winkel nach unten geneigt. Die Einspritzlochachse ”Z” ist in Bezug zu der Sackkammerachse Y um einen vorbestimmten Neigungswinkel ”θ” geneigt. Each of the injection holes 6 is inclined downwards by a predetermined angle with respect to a plane perpendicular to the baghouse axis "Y". The injection hole axis "Z" is inclined with respect to the bag chamber axis Y by a predetermined inclination angle "θ".
Eine Öffnung des Einspritzlochs 6, die an der Innenwand des Düsenkörpers 2 zu der Sackkammer 5 geöffnet ist, ist als innenliegender Öffnungsabschnitt 17 bezeichnet, wohingegen eine andere Öffnung des Einspritzlochs 6, die an der Außenwand des Düsenkörpers 2 zu der Brennkammer 4 geöffnet ist, als ein außenliegender Öffnungsabschnitt 18 bezeichnet ist.An opening of the injection hole 6 attached to the inner wall of the nozzle body 2 to the baghouse 5 is open as an internal opening section 17 whereas a different opening of the injection hole 6 attached to the outside wall of the nozzle body 2 to the combustion chamber 4 is open as an outboard opening section 18 is designated.
Der innenliegende Öffnungsabschnitt 17 ist an dessen Innenumfangsoberfläche zu der Sackkammer 5 geöffnet. Der innenliegende Öffnungsabschnitt 17 weist eine kreisförmige Querschnittsform auf.The internal opening section 17 is on the inner peripheral surface thereof to the baghouse 5 open. The internal opening section 17 has a circular cross-sectional shape.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist eine Mitte 21 des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 an einer Grenze zwischen der halb-sphärischen Oberfläche 15 und der zylindrischen Oberfläche 16 der Sackkammer 5 ausgebildet. Allerdings kann der innenliegende Öffnungsabschnitt 17 ebenso an einem beliebigen anderen Abschnitt geöffnet sein, der in der halb-sphärischen Oberfläche 15 vollständig ausgebildet ist, oder an einem beliebigen anderen Abschnitt, der vollständig in der zylindrischen Oberfläche 16 ausgebildet ist.In the present embodiment, a center 21 the inner opening portion 17 at a boundary between the semi-spherical surface 15 and the cylindrical surface 16 the baghouse 5 educated. However, the inner opening portion 17 also be open at any other section that is in the semi-spherical surface 15 is completely formed, or at any other portion which is completely in the cylindrical surface 16 is trained.
Der außenliegende Öffnungsabschnitt 18 weist eine kreisförmige Querschnittsform auf.The outer opening section 18 has a circular cross-sectional shape.
Der Innendurchmesser des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 wird als innenliegender Innendurchmesser ”Di” bezeichnet, während ein Innendurchmesser des außenliegenden Öffnungsabschnitts 18 als ein außenliegender Innendurchmesser ”Do” bezeichnet wird. Eine Länge des Einspritzlochs 6 in einer Richtung der Einspritzlochachse ”Z” wird als eine Lochlänge ”L” bezeichnet. Ein Verhältnis einer Differenz zwischen der dem innenliegenden Innendurchmesser ”Di” und dem außenliegenden Innendurchmesser ”Do” in Bezug auf die Lochlänge ”L” wird als ein Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” bezeichnet.The inner diameter of the inner opening portion 17 is referred to as an inner diameter "Di", while an inner diameter of the outer opening portion 18 as an outside inside diameter "Do". A length of the injection hole 6 in a direction of the injection hole axis "Z" is referred to as a hole length "L". A ratio of a difference between the inside inner diameter "Di" and the outside inside diameter "Do" with respect to the hole length "L" is referred to as an injection hole taper ratio "X".
Der Neigungswinkel der Einspritzlochachse ”Z” in Bezug auf die Sackkammerachse ”Y” wird als ein Lochneigungswinkel ”θ” bezeichnet. Ein axialer Abstand zwischen der Mitte 21 des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 und des Einlassabschnitts 9 der Sackkammer 5 wird als ein Lochposition-Axialabstand ”h” bezeichnet. Ein Axialabstand zwischen einem Bodenende 22 der Sackkammer 5 und dem Einlassabschnitt 9 wird als eine Sackkammerlänge ”H” bezeichnet.The inclination angle of the injection hole axis "Z" with respect to the bag chamber axis "Y" is referred to as a hole inclination angle "θ". An axial distance between the center 21 the inner opening portion 17 and the inlet section 9 the baghouse 5 is referred to as a hole position axial distance "h". An axial distance between a bottom end 22 the baghouse 5 and the inlet section 9 is referred to as a bag-chamber length "H".
Ein Überschneidungspunkt zwischen der Einspritzlochachse ”Z” und einer Außenseitenoberfläche des Abschnitts mit kleinem Durchmesser 12 der Nadel 3 wird als eine zweite Überschneidung ”P” bezeichnet. Ein Abstand zwischen der Mitte 21 des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 und der zweiten Überschneidung ”P” in einer horizontalen Richtung (einer Richtung senkrecht zu der Sackkammerachse ”Y”) wird als ein Lochposition-Horizontalabstand ”S” bezeichnet.An intersecting point between the injection hole axis "Z" and an outer side surface of the small-diameter portion 12 the needle 3 is referred to as a second overlap "P". A distance between the middle 21 the inner opening portion 17 and the second intersection "P" in a horizontal direction (a direction perpendicular to the blind-chamber axis "Y") is referred to as a hole-position horizontal distance "S".
Der Lochposition-Horizontalabstand ”S” variiert in Abhängigkeit von einem Anhebebetrag der Nadel 3. Das Einspritzloch 6 erfüllt die folgende Formel 1: X = {(Di – Do)/L} × 100 ≥ 5 <Formel 1> The hole position horizontal distance "S" varies depending on a lift amount of the needle 3 , The injection hole 6 meets the following formula 1: X = {(Di - Do) / L} × 100 ≥ 5 <Formula 1>
Mit anderen Worten, wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” auf größer als 5 (fünf) eingestellt.In other words, in the present embodiment, the injection hole taper ratio "X" is set larger than 5 (five).
Zudem erfüllt das Einspritzloch 6 die nachfolgenden Formeln 2 und 3: {(H – Di × sinθ)/2} ≤ h ≤ {(H + Di × sinθ)/2} <Formel 2> 0,5 ≤ (H/S) ≤ 2 <Formel 3> In addition, the injection hole meets 6 the following formulas 2 and 3: {(H-Di × sinθ) / 2} ≦ h ≦ {(H + Di × sinθ) / 2} <Formula 2> 0.5 ≤ (H / S) ≤ 2 <Formula 3>
In jedem der Einspritzlöcher 6 ist eine Querschnittsfläche in einer Ebene senkrecht zu der Einspritzlochachse ”Z” derart eingestellt, dass sie in einer Richtung von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 18 linear abnimmt.In each of the injection holes 6 That is, a sectional area in a plane perpendicular to the injection hole axis "Z" is set to be in a direction from the inside opening portion 17 to the outer opening portion 18 decreases linearly.
(Erste Ausführungsform: Experimentelle Ergebnisse)First Embodiment Experimental Results
Es wurden Experimente ausgeführt, um zu erkunden, wie eine Änderungsrate der Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung variiert, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” auf verschiedene Weise geändert wird. Die experimentellen Ergebnisse sind in den 5A bis 5C und 6 gezeigt.Experiments were conducted to explore how a rate of change of fuel injection permeation force varies as the injection hole taper ratio "X" is changed in various ways. The experimental results are in the 5A to 5C and 6 shown.
Das experimentelle Ergebnis ist in einem Graph in 6 gezeigt, wobei die Experimente durch Änderung des Einspritzloch-Verjüngungsverhältnisses ”X” vorgenommen wurden, um eine Erforschung für die Änderungsrate der Durchdringungskraft durchzuführen. Die Änderungsrate der Durchdringungskraft in 6 entspricht einer Änderungsrate, wobei jeder Wert zu einem unterschiedlichen Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” mit einem Wert für einen Fall verglichen wird, dass das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” 0 ist (X = 0).The experimental result is in a graph in 6 The experiments were performed by changing the injection hole taper ratio "X" to conduct research on the rate of change of the penetrating force. The rate of change of penetrating force in 6 corresponds to a rate of change, each value to a different injection hole taper ratio "X" having a value for a case that the injection hole taper ratio "X" is 0 (X = 0).
Nachstehend werden ein Aufbau des Einspritzlochs eines Vergleichsbeispiels als auch ein Aufbau des Einspritzlochs der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf die 5A bis 5C erklärt.Hereinafter, a structure of the injection hole of a comparative example as well as a structure of the injection hole of the present embodiment will be described with reference to FIGS 5A to 5C explained.
Wie in 5A (erstes Vergleichsbeispiel) und 5B (ein zweites Vergleichsbeispiel) gezeigt ist, weist eine Kraftstoffeinspritzdüse 100 einen Düsenkörper 101 und eine Nadel 102 auf. In dem Düsenkörper 101 sind mehrere Einspritzlöcher 103 (obwohl in den Zeichnungen ein Einspritzloch gezeigt ist) und eine Sackkammer 104 ausgebildet.As in 5A (first comparative example) and 5B (a second comparative example), has a fuel injection nozzle 100 a nozzle body 101 and a needle 102 on. In the nozzle body 101 are several injection holes 103 (although an injection hole is shown in the drawings) and a baghouse 104 educated.
Wie in 5A gezeigt ist, weist das Einspritzloch 103 des ersten Vergleichsbeispiels einen innenliegenden Öffnungsabschnitt 105 mit einer Kreisform an einer Innenwandoberfläche, welche die Sackkammer 104 bildet, und einen außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 mit einer Kreisform an einer Außenwandoberfläche des Düsenkörpers 101 auf. Das Einspritzloch 103 ist ein sogenanntes gerades Loch, wobei eine Querschnittsfläche des Einspritzlochs in einer Ebene senkrecht zu der Einspritzlochachse ”Z” von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 105 bis zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 konstant ist. Das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” des Einspritzlochs 103 ist 0 (null). Eine Kraftstoffzerstäubung Fc, die aus dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 eingespritzt wird, weist eine hohe Durchdringungskraft und einen engen Zerstäubungswinkel auf.As in 5A is shown has the injection hole 103 of the first comparative example has an inner opening portion 105 with a circular shape on an inner wall surface containing the baghouse 104 forms, and an outer opening portion 106 with a circular shape on an outer wall surface of the nozzle body 101 on. The injection hole 103 is a so-called straight hole, wherein a cross-sectional area of the injection hole in a plane perpendicular to the injection hole axis "Z" from the inside opening portion 105 to the outer opening portion 106 is constant. The injection hole taper ratio "X" of the injection hole 103 is zero. A fuel atomization Fc, which from the outer opening portion 106 is injected, has a high penetration force and a narrow sputtering angle.
Wie in 5B gezeigt ist, weist das Einspritzloch 103 des zweiten Vergleichsbeispiels den innenliegenden Öffnungsabschnitt 105 und den außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 in derselben Weise wie das erste Vergleichsbeispiels auf. Das Einspritzloch 103 ist ein sogenanntes verjüngtes Loch, wobei eine Querschnittsfläche des Einspritzlochs in einer Ebene senkrecht zu der Einspritzlochachse ”Z”, in einer Richtung von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 115 zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 linear abnimmt. Das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” des Einspritzlochs 103 ist bei dem zweiten Vergleichsbeispiels 2,5. Eine Kraftstoffzerstäubung Fd, die aus dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 106 eingespritzt wird, weist eine höhere Durchdringungskraft und einen schmaleren Zerstäubungswinkel als diejenigen der Kraftstoffzerstäubung Fc des ersten Vergleichsbeispiels auf. Wie in 5C der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gezeigt ist, ist das Einspritzloch 6 ein verjüngtes Loch, wobei die Querschnittsfläche des Einspritzlochs in einer Ebene senkrecht zu der Einspritzlochachse ”Z”, in der Richtung von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 18 linear abnimmt. Das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” des Einspritzlochs 6 beträgt in der ersten Ausführungsform 8. Die Kraftstoffzerstäubung Fa, die aus dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 18 eingespritzt wird, weist einen niedrigere Durchdringungskraft und einen breiteren Zerstäubungswinkel als diejenigen der obengenannten Vergleichsbeispiele auf.As in 5B is shown has the injection hole 103 of the second comparative example, the inner opening portion 105 and the outer opening portion 106 in the same manner as the first comparative example. The injection hole 103 is a so-called tapered hole, wherein a cross-sectional area of the injection hole in a plane perpendicular to the injection hole axis "Z", in a direction from the inner opening portion 115 to the outer opening portion 106 decreases linearly. The injection hole taper ratio "X" of the injection hole 103 is 2.5 in the second comparative example. A fuel atomization Fd coming from the outer opening section 106 is injected, has a higher penetrating force and a narrower atomizing angle than those of the fuel atomization Fc of the first comparative example. As in 5C The first embodiment of the present disclosure is the injection hole 6 a tapered hole, wherein the cross-sectional area of the injection hole is in a plane perpendicular to the injection hole axis "Z", in the direction from the inside opening portion 17 to the outer opening portion 18 decreases linearly. The injection hole taper ratio "X" of the injection hole 6 is in the first embodiment 8. The fuel atomization Fa, from the outer opening portion 18 is injected, has a lower penetrating force and a wider atomization angle than those of the above-mentioned comparative examples.
Der außenliegende Innendurchmesser „Do” des Einspritzlochs 6 der ersten Ausführungsform als auch ein außenliegender Innendurchmesser ”Do” des Einspritzlochs 103 des zweiten Vergleichsbeispiels sind derselbe wie ein außenliegender Innendurchmesser „Do” des Einspritzlochs 103 des ersten Vergleichsbeispiels. In ähnlicher Weise ist die Lochlängen ”L” des Einspritzlochs 6 der ersten Ausführungsform als auch die Lochlängen ”L” des Einspritzlochs 103 des zweiten Vergleichsbeispiels dieselbe wie eine Lochlänge ”L” des Einspritzlochs 103 des ersten Vergleichsbeispiels.The outside inside diameter "Do" of the injection hole 6 of the first embodiment as well as an outside inside diameter "Do" of the injection hole 103 of the second comparative example are the same as an outside inside diameter "Do" of the injection hole 103 of the first comparative example. Similarly, the hole length "L" of the injection hole 6 of the first embodiment as well as the hole lengths "L" of the injection hole 103 of the second comparative example is the same as a hole length "L" of the injection hole 103 of the first comparative example.
Genauer genommen ist bei dem zweiten Vergleichsbeispiel (5B) ein innenliegender Innendurchmesser ”Di” des innenliegenden Öffnungsabschnitts 105 größer als derjenige des ersten Vergleichsbeispiels (5A), während der außenliegende Innendurchmesser ”Do” als auch die Lochlängen ”L” gleich denjenigen des ersten Vergleichsbeispiels sind, sodass das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” 2,5 wird.More specifically, in the second comparative example ( 5B ) An inner inner diameter "Di" of the inner opening portion 105 greater than that of the first comparative example ( 5A ), while the outside inner diameter "Do" and the hole lengths "L" are equal to those of the first comparative example, so that the injection hole taper ratio "X" becomes 2.5.
Bei dem Einspritzloch 6 der ersten Ausführungsform ist der innenliegende Innendurchmesser ”Di” des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 größer ausgeführt als derjenige des ersten Vergleichsbeispiels, während der außenliegende Innendurchmesser ”Do” als auch die Lochlänge ”L” gleich denjenigen des ersten Vergleichsbeispiels beibehalten wird, sodass das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” 8 wird.At the injection hole 6 In the first embodiment, the inside inner diameter is "Di" of the inside opening portion 17 made larger than that of the first comparative example, while the outer inner diameter "Do" and the hole length "L" is maintained equal to those of the first comparative example, so that the injection hole taper ratio "X" 8.
Wie in 6 gezeigt ist, ist in einem Bereich des Einspritzloch-Verjüngungsverhältnisses ”X” zwischen 0 (null) und 3 (drei) die Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung, die aus der Kraftstoffeinspritzdüse 1 eingespritzt wird, annähernd konstant, selbst wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” von 0 (null) bis hoch auf 3 (drei) zunimmt.As in 6 is shown, in a range of the injection hole taper ratio "X" between 0 (zero) and 3 (three), the penetration force of the fuel atomization, which is from the fuel injection nozzle 1 even if the injection hole taper ratio "X" increases from 0 (zero) to high to 3 (three).
Andererseits wird in einem Bereich des Einspritzloch-Verjüngungsverhältnisses ”X” über 3 (drei) die Durchdringungskraft der Kraftstoffzerstäubung kleiner, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” zunimmt.On the other hand, in a range of the injection hole taper ratio "X" beyond 3 (three), the penetration force of the fuel atomization becomes smaller as the injection hole taper ratio "X" increases.
Allerdings ist in einem Bereich des Einspritzloch-Verjüngungsverhältnisses ”X” zwischen 3 (drei) und 5 (fünf) ein Abnahmebetrag der Durchdringungskraft relativ klein.However, in a range of the injection hole taper ratio "X" between 3 (three) and 5 (five), a decrease amount of the penetrating force is relatively small.
In einem Bereich des Einspritzloch-Verjüngungsverhältnisses ”X” über 5 (fünf) nimmt die Durchdringungskraft stark ab. Dies liegt daran, dass der innenliegende Innendurchmesser ”Di” des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 ausreichend groß wird, und demzufolge wird das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” gleich oder größer als 5 (fünf). Danach kann eine Strudelströmung, die durch den Kraftstoffwirbel verursacht wird, einfacher von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 in das Einspritzloch 6 eintreten. Eine Strömungsgeschwindigkeit eines Teils der Kraftstoffströmung in dem Einspritzloch 6 entlang der Einspritzlochachse ”Z” nimmt ab, während eine Strömungsgeschwindigkeit des anderen Teils des Kraftstoffstrudels um die Einspritzlochachse ”Z” in einer spiralförmigen Weise zunimmt. In Folge dessen weist die Kraftstoffzerstäubung, die aus dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 18 eingespritzt wird, die niedrigere Durchdringungskraft, jedoch den breiteren Zerstäubungswinkel auf. In a range of the injection hole taper ratio "X" beyond 5 (five), the penetrating force sharply decreases. This is because the inner inner diameter "Di" of the inner opening portion 17 becomes sufficiently large, and accordingly, the injection hole taper ratio "X" becomes equal to or larger than 5 (five). Thereafter, a whirling flow caused by the fuel vortex may be easier from the inside opening portion 17 into the injection hole 6 enter. A flow rate of part of the fuel flow in the injection hole 6 along the injection hole axis "Z" decreases, while a flow velocity of the other part of the fuel flow around the injection hole axis "Z" increases in a spiral manner. As a result, the fuel atomization from the outer opening portion 18 injected, the lower penetrating power but the wider atomizing angle.
In dem Graph in 6 ist das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” über 5 (fünf) als ein bevorzugter Bereich der vorliegenden Offenbarung angezeigt, bei dem eine Abweichung der Änderungsrate der Durchdringungskraft berücksichtigt wird. Beispielsweise kann die Änderungsrate der Durchdringungskraft in einer Breite ”FB” der Abweichung variieren, wenn das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” bei 0 (null), 2,5 (zwei Komma fünf) oder 4 (vier) ist.In the graph in 6 For example, the injection hole taper ratio "X" above FIG. 5 (five) is indicated as a preferable range of the present disclosure in which a deviation of the rate of change of the penetration force is taken into consideration. For example, the rate of change of the penetrating force may vary in a width "FB" of the deviation when the injection hole taper ratio "X" is 0 (zero), 2.5 (two point five), or 4 (four).
(Erste Ausführungsform: Vorteile)First Embodiment: Advantages
Wie obenstehend erwähnt, wird bei der Kraftstoffeinspritzdüse 1 der vorliegenden Ausführungsform jeder von dem Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X”, dem innenliegenden Innendurchmesser ”Di”, dem außenliegenden Innendurchmesser ”Do” und der Lochlänge ”L” derart entschieden, dass sie die Formel 1 erfüllen (X = {(Di – Do)/L} × 100 ≥ 5).As mentioned above, in the fuel injection nozzle 1 of the present embodiment, each of the injection hole taper ratio "X", the inside diameter "Di", the outside diameter "Do" and the hole length "L" are decided to satisfy the formula 1 (X = {(Di - Do) / L} × 100 ≥ 5).
Mit anderen Worten kann als eine Folge daraus, dass das Einspritzloch-Verjüngungsverhältnis ”X” gleich oder größer als 5 (fünf) gesetzt wird, der innenliegende Öffnungsabschnitt 17 derart ausgeführt werden, dass er größer wird. Dann kann die Strudelströmung, die durch den Wirbel verursacht wird, einfacher von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 in das Einspritzloch 6 eintreten. Es kann eine größere Menge von turbulenter Energie, die in der Sackkammer 5 erzeugt wird, von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 in das Einspritzloch 6 eingetragen werden. Daher ist es möglich, das Problem des Einspritzlochs aus dem Stand der Technik zu überwinden. Genauer genommen ist es möglich, in dem Kraftstoffeinspritzungsbetrieb mit der kleinen Kraftstoffmenge die Kraftstoffzerstäubung mit der niedrigen Durchdringungskraft und dem breiteren Zerstäubungswinkel zu erlangen, ohne das mögliche Problem zu erzeugen, dass die Ablagerung an dem Einspritzloch anhaftet.In other words, as a result of the injection hole taper ratio "X" being set equal to or larger than 5 (five), the inside opening portion can be set 17 be made such that it becomes larger. Then, the whirling flow caused by the swirl can be more easily from the inside opening portion 17 into the injection hole 6 enter. There may be a greater amount of turbulent energy in the baghouse 5 is generated from the inner opening portion 17 into the injection hole 6 be registered. Therefore, it is possible to overcome the problem of the injection hole of the prior art. More specifically, in the fuel injection operation with the small fuel amount, it is possible to obtain the fuel atomization with the low penetration force and the wider spray angle without causing the possible problem that the deposit adheres to the injection hole.
Zudem werden die Sackkammerlänge ”H”, der Lochpositionsaxialabstand ”h”, der innenliegende Innendurchmesser ”Di” und der Lochneigungswinkel ”θ” derart entschieden, dass sie die Formel 2 ({(H – Di × sinθ)/2} ≤ h ≤ {(H + Di × sinθ)/2}) erfüllen.In addition, the bag chamber length "H", the hole position axial distance "h", the inside diameter "Di" and the hole inclination angle "θ" are decided to satisfy the formula 2 ({(H-Di × sinθ) / 2} ≦ h ≦ { (H + Di × sinθ) / 2}).
Gemäß dem obengenannten Merkmal kann die Strudelströmung, die eine Erzeugungsquelle für die turbulente Energie in der Sackkammer 5 ist, einfacher erzeugt werden. Wenn die Strudelströmung erzeugt wird, ist es wahrscheinlich, dass eine Mitte der Strudelströmung und der Mitte 21 des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 auf einer gerade erstreckenden Linie von der Einspritzlochachse ”Z” angeordnet sind. Dann kann die Strudelströmung einfacher von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 in das Einspritzloch 6 eintreten. Die Durchdringungskraft wird noch kleiner und der Zerstäubungswinkel der Kraftstoffzerstäubung wird noch breiter.According to the above feature, the vortex flow, which is a source of generation of the turbulent energy in the baghouse 5 is easier to generate. When the vortex flow is generated, it is likely that a center of the vortex flow and the center 21 the inner opening portion 17 are arranged on a straight line from the injection hole axis "Z". Then, the whirling flow can be easier from the inside opening portion 17 into the injection hole 6 enter. The penetration force becomes even smaller and the atomization angle of fuel atomization becomes wider.
Wenn der Anhebebetrag der Nadel 3 von der Ventilsitzoberfläche 7 in einem Bereich zwischen 0 (null) und einem vorbestimmten Wert liegt, ist das vordere Ende 14 der Nadel 3 an der Position angeordnet, die auf der Seite liegt, die näher zu dem Bodenende 22 der Sackkammer 5 als der ersten Überschneidung ”O” ist.When the lifting amount of the needle 3 from the valve seat surface 7 is in a range between 0 (zero) and a predetermined value, is the leading end 14 the needle 3 arranged at the position that lies on the side closer to the bottom end 22 the baghouse 5 as the first overlap is "O".
Zudem werden die Sackkammerlänge ”H” und der Lochpositions-Horizontalabstand ”S” derart entschieden, dass sie die Formel 3 (0,5 ≤ (H/S) ≤ 2) erfüllen.In addition, the bag chamber length "H" and the hole position horizontal distance "S" are decided to satisfy formula 3 (0.5 ≦ (H / S) ≦ 2).
Gemäß dem obengenannten Merkmal kann die Strudelströmung einfacher in der Sackkammer 5 erzeugt werden, wenn der Anhebebetrag der Nadel 3 in dem Bereich zwischen 0 (null) und dem vorbestimmten Wert liegt. Dann kann die größere Menge der Strudelströmung, die in der Sackkammer 5 erzeugt wird, in das Einspritzloch 6 eingetragen werden, sodass die Kraftstoffzerstäubung die niedrigere Durchdringungskraft und den breiteren Zerstäubungswinkel aufweist.According to the above feature, the whirling flow can be made easier in the baghouse 5 are generated when the lifting amount of the needle 3 is in the range between 0 (zero) and the predetermined value. Then, the greater amount of vortex flow in the baghouse 5 is generated in the injection hole 6 so that the fuel atomization has the lower penetrating force and the wider atomizing angle.
In der vorliegenden Ausführungsform nimmt die Querschnittsfläche des Einspritzlochs 6 in der Ebene senkrecht zu der Einspritzlochachse ”Z” in der Richtung von dem innenliegenden Öffnungsabschnitt 17 (der an der Innenwandoberfläche der Sackkammer 5 ausgebildet ist) zu dem außenliegenden Öffnungsabschnitt 18 (der an der Außenwandoberfläche des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist) linear ab.In the present embodiment, the cross-sectional area of the injection hole decreases 6 in the plane perpendicular to the injection hole axis "Z" in the direction from the inside opening portion 17 (The on the inner wall surface of the baghouse 5 is formed) to the outer opening portion 18 (The on the outer wall surface of the nozzle body 2 is formed) linearly.
Gemäß dem oben genannten Merkmal strömt der Kraftstoff entlang der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 6, ohne während dem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit der kleinen Kraftstoffmenge eine Trennung der Kraftstoffströmung von der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs zu erzeugen, da in dem Einspritzloch 6 kein Punkt besteht, an dem sich die Querschnittsfläche stark verändert. Daher ist es viel einfacher, die Kraftstoffzerstäubung mit der niedrigeren Durchdringungskraft und dem breiteren Zerstäubungswinkel zu bewirken.According to the above feature, the fuel flows along the inner wall surface of the injection hole 6 without during the fuel injection operation with the small amount of fuel one Separation of the fuel flow from the inner wall surface of the injection hole to produce, since in the injection hole 6 there is no point at which the cross-sectional area changes greatly. Therefore, it is much easier to effect the fuel atomization with the lower penetrating force and the wider atomizing angle.
Wie obenstehend erwähnt, kann das Kraftstoffverbrauchsverhältnis verbessert werden, da es möglich ist, den thermischen Verlust in dem Kraftstoffeinspritzbetrieb mit der kleinen Kraftstoffmenge zu verringern.As mentioned above, since it is possible to reduce the thermal loss in the fuel injection operation with the small amount of fuel, the fuel consumption ratio can be improved.
(Zweite Ausführungsform: Aufbau)Second Embodiment: Construction
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist in den 7 und 8 gezeigt.A second embodiment of the present disclosure is disclosed in FIGS 7 and 8th shown.
Wenn der Anhebebetrag der Nadel 3 von der Ventilsitzoberfläche 7 in dem Bereich zwischen 0 (null) und dem vorbestimmten Wert liegt, ist das vordere Ende 14 der Nadel 3 an einer Position angeordnet, die auf einer Seite liegt, die näher zu dem Einlassabschnitt 9 der Sackkammer 5 als der ersten Überschneidung ”O” ist.When the lifting amount of the needle 3 from the valve seat surface 7 is in the range between 0 (zero) and the predetermined value, is the leading end 14 the needle 3 disposed at a position lying on a side closer to the inlet portion 9 the baghouse 5 as the first overlap is "O".
Bei der zweiten Ausführungsform wird der Überschneidungspunkt zwischen der Einspritzlochachse ”Z” und der Sackkammerachse ”Y” ebenso als die erste Überschneidung ”O” bezeichnet. Der axiale Abstand zwischen dem Bodenende 22 der Sackkammer 5 und dem Einlassabschnitt 9 wird ebenso als die Sackkammerlänge ”H” bezeichnet. Ein Abstand zwischen der Mitte 21 des innenliegenden Öffnungsabschnitts 17 und der ersten Überschneidung ”O” in der horizontalen Richtung wird als ein Lochposition-Horizontalabstand ”R” bezeichnet.In the second embodiment, the intersection point between the injection hole axis "Z" and the baghouse axis "Y" is also referred to as the first intersection "O". The axial distance between the bottom end 22 the baghouse 5 and the inlet section 9 is also referred to as the bag-chamber length "H". A distance between the middle 21 the inner opening portion 17 and the first overlap "O" in the horizontal direction is referred to as a hole position horizontal distance "R".
Das Einspritzloch 6 erfüllt die folgende Formel 4: 0,5 ≤ (H/R) ≤ 2 <Formel 4> The injection hole 6 meets the following formula 4: 0.5 ≤ (H / R) ≤ 2 <Formula 4>
Gemäß der zweiten Ausführungsform können dieselben Vorteile wie diejenigen der ersten Ausführungsform erzielt werden.According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
(Modifikationen)(Modifications)
Bei der obengenannten Ausführungsform besteht die Sackkammer 5, die an einem unteren Ende des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist, aus der halb-sphärischen Oberfläche 15 und der zylindrischen Oberfläche 16. Allerdings kann die Sackkammer 5 lediglich aus der halb-sphärischen Oberfläche 15 bestehen, die direkt mit dem unteren Ende des Düsenkörpers 2 verbunden ist.In the above embodiment, the baghouse 5 attached to a lower end of the nozzle body 2 is formed from the semi-spherical surface 15 and the cylindrical surface 16 , However, the baghouse can 5 only from the semi-spherical surface 15 exist directly with the lower end of the nozzle body 2 connected is.
In den obengenannten Ausführungsformen ist das vordere Ende 14 der Nadel 3 an der Position innerhalb der Sackkammer 5 angeordnet, wenn die Nadel 3 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufgesetzt ist. Es ist nicht immer notwendig, dass das vordere Ende 14 der Nadel 3 an der Position in der Sackkammer 5 angeordnet ist. Mit anderen Worten kann das vordere Ende 14 der Nadel 3 an einer Position angeordnet sein, die axial über dem Einlassabschnitt 9 der Sackkammer 5 liegt, wenn die Nadel 3 auf der Ventilsitzoberfläche 7 aufgesetzt ist.In the above embodiments, the front end is 14 the needle 3 at the position within the baghouse 5 arranged when the needle 3 on the valve seat surface 7 is attached. It is not always necessary that the front end 14 the needle 3 at the position in the baghouse 5 is arranged. In other words, the front end 14 the needle 3 be disposed at a position axially above the inlet portion 9 the baghouse 5 lies when the needle 3 on the valve seat surface 7 is attached.
Bei den obengenannten Ausführungsformen ist jedes der Einspritzlöcher 6 (die Einspritzlochachse ”Z”) um einen vorbestimmten Winkel (90° – θ) in Bezug zu der Ebene senkrecht zu der Sackkammerachse ”Y” nach unten geneigt. Allerdings kann die Einspritzlochachse ”Z” des Einspritzlochs 6 derart angeordnet sein, dass sie zu der Sackkammerachse ”Y” senkrecht ist.In the above embodiments, each of the injection holes is 6 (the injection hole axis "Z") is inclined downward by a predetermined angle (90 ° -θ) with respect to the plane perpendicular to the baghouse axis "Y". However, the injection hole axis "Z" of the injection hole 6 be arranged so that it is perpendicular to the bag-chamber axis "Y".
Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die obengenannten Ausführungsformen und/oder Modifikationen beschränkt, sondern kann ferner auf verschiedene Weisen modifiziert werden ohne von einem Kern der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.The present disclosure is not limited to the above-mentioned embodiments and / or modifications, but may be modified in various ways without departing from a gist of the present disclosure.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2008-064038 [0006] JP 2008-064038 [0006]
