JP2001200774A - Variable injection hole type fuel injection nozzle - Google Patents
Variable injection hole type fuel injection nozzleInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は可変噴孔型燃料噴射
ノズルにかかるもので、とくにディーゼルエンジンその
他の内燃機関に燃料を霧化状態で供給するための燃料噴
射ノズルであって、噴孔の断面積を可変とすることがで
きる可変噴孔型燃料噴射ノズルに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable injection hole type fuel injection nozzle, and more particularly to a fuel injection nozzle for supplying fuel to a diesel engine or other internal combustion engine in an atomized state. The present invention relates to a variable injection hole type fuel injection nozzle whose cross-sectional area can be changed.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来からエンジン性能の向上、窒素酸化
物(NOx)やスモークなどの排気ガスの低減、および
燃焼騒音の低減を目的としてディーゼル噴射ノズルで
は、噴射ノズルの噴孔径の最適化が行われてきた。しか
しながら、従来のように噴孔径がエンジンの運転領域の
変化にかかわらず一定のままであると排気ガス性能の改
善に問題があることから、エンジンの負荷および回転数
に合わせて、噴口径を変化させる噴孔可変機構を有する
可変噴孔型燃料噴射ノズルの研究報告および特許出願が
行われている。たとえば、特開平10−196490
号、特願平10−375881号などがある。2. Description of the Related Art Conventionally, for the purpose of improving engine performance, reducing exhaust gas such as nitrogen oxides (NOx) and smoke, and reducing combustion noise, the diameter of the injection nozzle of a diesel injection nozzle has been optimized. I have been. However, if the nozzle hole diameter remains constant regardless of changes in the operating range of the engine as in the past, there is a problem in improving exhaust gas performance.Therefore, the nozzle hole diameter is changed according to the engine load and rotation speed. Research reports and patent applications on a variable injection hole type fuel injection nozzle having an injection hole variable mechanism have been made. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-196490
And Japanese Patent Application No. Hei 10-375881.
【0003】特願平10−375881号では、噴孔可
変機構としてロータリーバルブなどを採用している。図
11ないし図14にもとづき概説する。図11は、従来
の可変噴孔型燃料噴射ノズルを採用した、たとえばジャ
ーク式の燃料噴射装置1の概略図であって、燃料噴射装
置1は、燃料噴射ポンプ2と、可変噴孔型燃料噴射ノズ
ル3と、噴射量センサー4と、制御手段5と、を有す
る。[0003] Japanese Patent Application No. 10-375881 employs a rotary valve or the like as an injection hole variable mechanism. An outline will be given based on FIG. 11 to FIG. FIG. 11 is a schematic view of, for example, a jerk type fuel injection device 1 employing a conventional variable injection hole type fuel injection nozzle. The fuel injection device 1 includes a fuel injection pump 2 and a variable injection hole type fuel injection nozzle. It has a nozzle 3, an injection amount sensor 4, and a control unit 5.
【0004】燃料噴射ポンプ2は、燃料タンク(図示せ
ず)からの燃料を高圧化して燃料噴射ノズル3の燃料導
入部6に供給する。[0004] The fuel injection pump 2 pressurizes fuel from a fuel tank (not shown) and supplies the fuel to a fuel introduction section 6 of a fuel injection nozzle 3.
【0005】燃料噴射ノズル3は、燃料導入部6を形成
したノズルハウジング7と、ノズルハウジング7に取り
付けたノズルボディ8と、ノズルボディ8内に往復摺動
するニードル弁9と、噴孔可変機構10と、を有する。
ノズルハウジング7には、その燃料導入部6からノズル
ボディ3まで燃料通路11を形成し、燃料溜まり室12
においてニードル弁9の受圧部13に圧力を作用可能と
してある。The fuel injection nozzle 3 includes a nozzle housing 7 having a fuel introduction portion 6 formed therein, a nozzle body 8 attached to the nozzle housing 7, a needle valve 9 reciprocatingly sliding within the nozzle body 8, and an injection hole variable mechanism. And 10.
A fuel passage 11 is formed in the nozzle housing 7 from the fuel introduction section 6 to the nozzle body 3, and a fuel reservoir chamber 12 is formed.
In the above, pressure can be applied to the pressure receiving portion 13 of the needle valve 9.
【0006】図12は、ニードル弁9のシート時におけ
る図11のXII部分拡大断面図、図13は、図12の
XIII−XIII線拡大断面図であって、燃料噴射ノ
ズル3は、ホールノズルタイプであり、そのノズルボデ
ィ8の先端部にホール14を形成し、ホール14の周壁
に複数個(たとえば5個)の噴孔15を等角度間隔で形
成してある。FIG. 12 is an enlarged sectional view taken along the line XII of FIG. 11 when the needle valve 9 is seated. FIG. 13 is an enlarged sectional view taken along the line XIII-XIII of FIG. A hole 14 is formed at the tip of the nozzle body 8, and a plurality of (for example, five) injection holes 15 are formed on the peripheral wall of the hole 14 at equal angular intervals.
【0007】ニードル弁9は、そのシート時には、ニー
ドル弁9のシート部16がノズルボディ8の噴孔15よ
り上流側のシート面17にシートすることにより、燃料
導入部6からの燃料通路11と噴孔15とを遮断してい
る。燃料溜まり室12(図11)においてニードル弁9
の受圧部13が燃料噴射ポンプ2からの燃料圧力を受け
ると、バルブスプリング18の付勢力に抗してニードル
弁9がリフトして噴孔15から燃料を噴射する。[0007] When the seat is in the seat, the seat portion 16 of the needle valve 9 seats on the seat surface 17 on the upstream side of the injection hole 15 of the nozzle body 8, so that the fuel passage 11 and the fuel passage 11 from the fuel introduction portion 6 are connected. The injection hole 15 is blocked. The needle valve 9 in the fuel storage chamber 12 (FIG. 11)
When the pressure receiving portion 13 receives the fuel pressure from the fuel injection pump 2, the needle valve 9 lifts up against the urging force of the valve spring 18 and injects fuel from the injection hole 15.
【0008】制御手段5は、噴射量センサー4からの燃
料圧力の検出信号に応じて噴孔可変機構10のアクチュ
エータ19(たとえばロータリーソレノイドあるいはス
テッピングモーターなど)を駆動し、燃料噴射ノズル3
における噴孔可変機構10を制御する。The control means 5 drives an actuator 19 (for example, a rotary solenoid or a stepping motor) of the injection hole variable mechanism 10 in response to a fuel pressure detection signal from the injection amount sensor 4, and the fuel injection nozzle 3
Is controlled in the injection hole variable mechanism 10 in FIG.
【0009】噴孔可変機構10は、アクチュエータ19
と、このアクチュエータ19に取り付けたドライブシャ
フト20と、このドライブシャフト20の先端部に一体
に形成したロータリーバルブ21と、を有する。ドライ
ブシャフト20は、ノズルハウジング7の頂部からニー
ドル弁9の内部に挿入されてその下部に至る。ドライブ
シャフト20は、その回転運動をロータリーバルブ21
に伝達可能である。図14は、ロータリーバルブ21の
斜視図であって、ロータリーバルブ21は、ニードル弁
9の下部に位置してホール14の内部に係合可能な、下
流側に先細りとしたほぼ円錐状を呈し、噴孔15を閉鎖
可能なシート円弧部22と、シート円弧部22の間であ
って噴孔15に連通可能な所定容積の可変用溝部23
(導入用燃料通路)と、を(図示の例ではそれぞれ5個
づつ)有する。The variable injection hole mechanism 10 includes an actuator 19
And a drive shaft 20 attached to the actuator 19, and a rotary valve 21 integrally formed at the tip of the drive shaft 20. The drive shaft 20 is inserted into the inside of the needle valve 9 from the top of the nozzle housing 7 and reaches the lower part thereof. The drive shaft 20 uses a rotary valve 21
Can be transmitted to FIG. 14 is a perspective view of the rotary valve 21. The rotary valve 21 has a substantially conical shape tapered downstream, which is located below the needle valve 9 and can be engaged with the inside of the hole 14. A sheet arc portion 22 capable of closing the injection hole 15, and a variable groove portion 23 having a predetermined volume between the sheet arc portion 22 and communicating with the injection hole 15.
(Introduction fuel passage) (five in the example shown).
【0010】また、ニードル弁9のシート時に、ロータ
リーバルブ21はその軸線のまわりに回転可能であり、
ロータリーバルブ21のシート円弧部22が噴孔15に
対向位置すれば噴孔15を閉鎖し、可変用溝部23が噴
孔15に臨めばニードル弁9のリフトにより燃料通路1
1と噴孔15とが可変用溝部23を介して連通可能とな
る。When the needle valve 9 is seated, the rotary valve 21 is rotatable around its axis.
When the seat arc portion 22 of the rotary valve 21 is opposed to the injection hole 15, the injection hole 15 is closed, and when the variable groove portion 23 faces the injection hole 15, the fuel passage 1 is lifted by the needle valve 9.
1 and the injection hole 15 can be communicated via the variable groove 23.
【0011】図13中、ロータリーバルブ21を時計方
向あるいは反時計方向に回動させることにより、ノズル
ボディ8(ホール14)における噴孔15に対するロー
タリーバルブ21の可変用溝部23の相対位置を可変と
し、シート円弧部22が噴孔15の入口部分における開
口断面積の所定割合を遮蔽して噴孔15の開口度を変え
ることができる。In FIG. 13, by rotating the rotary valve 21 clockwise or counterclockwise, the relative position of the variable groove 23 of the rotary valve 21 with respect to the injection hole 15 in the nozzle body 8 (hole 14) is made variable. In addition, the sheet arc portion 22 blocks a predetermined ratio of the opening cross-sectional area at the inlet portion of the injection hole 15 and can change the opening degree of the injection hole 15.
【0012】こうした構成の可変噴孔型燃料噴射ノズル
3ないし噴孔可変機構10において、噴孔可変機構10
により噴孔15の開口断面積を可変とすることができる
ため、エンジンの負荷状態ないし回転状態に応じた噴射
特性を得ることが可能とはなる。In the variable injection hole type fuel injection nozzle 3 or the injection hole variable mechanism 10 having such a configuration, the injection hole variable mechanism 10
Thus, the opening cross-sectional area of the injection hole 15 can be made variable, so that it becomes possible to obtain injection characteristics according to the load state or the rotation state of the engine.
【0013】しかしながら、ロータリーバルブ21の回
転に応じて噴孔15の開口断面積(噴孔径)を小さくす
ると、すなわち噴孔開度を小さくすると、ノズルボディ
8のシート面17とロータリーバルブ21の可変用溝部
23との間から噴孔15に至る燃料は、噴孔15の入口
部分においてシート円弧部22により遮蔽されていない
開口部(すなわち噴孔15の軸線からずれた開口部)か
ら噴孔15内に流れ込むので、噴孔15内部にその軸線
のまわりの旋回流が発生し、噴孔15どうしがノズルボ
ディ8の軸線方向においてなす噴孔角度α(図12)よ
りも実際の噴射角度(噴霧角)が大きくなる可能性があ
る。あるいは、それぞれの噴孔15から噴射される燃料
の広がり角(噴射傘角)も所定の角度より大きくなる可
能性がある。However, if the opening cross-sectional area (injection hole diameter) of the injection hole 15 is reduced according to the rotation of the rotary valve 21, that is, if the injection hole opening degree is reduced, the seat surface 17 of the nozzle body 8 and the rotary valve 21 can be changed. The fuel that reaches the injection hole 15 from the space between the nozzle hole 23 and the injection hole 15 does not pass through the opening that is not shielded by the sheet arc 22 at the entrance of the injection hole 15 (that is, the opening that is offset from the axis of the injection hole 15). Therefore, a swirling flow around the axis is generated inside the injection hole 15, and the actual injection angle (spray angle) is smaller than the actual injection angle α (FIG. 12) between the injection holes 15 in the axial direction of the nozzle body 8. Angle) may be large. Alternatively, the spread angle (injection angle) of the fuel injected from each injection hole 15 may be larger than a predetermined angle.
【0014】噴射方向ないし噴射角が噴孔角度αよりも
大きくなると、エンジン燃焼時において燃焼特性を悪化
させる要因になることが考えられる。If the injection direction or the injection angle is larger than the injection hole angle α, it is considered that this may cause deterioration of the combustion characteristics during engine combustion.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、噴孔断面積を可変と
してエンジン燃焼特性を改善可能な可変噴孔型燃料噴射
ノズルを提供することを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and provides a variable injection hole type fuel injection nozzle capable of improving the engine combustion characteristics by changing the injection hole cross-sectional area. As an issue.
【0016】また本発明は、噴孔内部の旋回流を低減
し、噴射角度の変化を抑えることができる可変噴孔型燃
料噴射ノズルを提供することを課題とする。Another object of the present invention is to provide a variable injection hole type fuel injection nozzle capable of reducing a swirling flow inside the injection hole and suppressing a change in injection angle.
【0017】また本発明は、燃料通路から噴孔に向かう
燃料の流れにできるだけ乱れがないようにして噴孔内部
の旋回流の発生を抑制可能な可変噴孔型燃料噴射ノズル
を提供することを課題とする。It is another object of the present invention to provide a variable injection hole type fuel injection nozzle capable of suppressing the occurrence of a swirling flow inside the injection hole by minimizing the flow of fuel from the fuel passage toward the injection hole. Make it an issue.
【0018】[0018]
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、噴孔
角度を変更すること、噴孔長さを変更すること、あるい
は噴孔可変機構におけるロータリーバルブなどの部品の
形状を変更することに着目したもので、第一の発明は、
噴孔およびこの噴孔につながるシート面を形成したノズ
ルボディと、上記噴孔の開口断面積を変化させることが
できる噴孔可変機構と、を有する可変噴孔型燃料噴射ノ
ズルであって、上記噴孔と上記シート面とがなす流路角
度をほぼ直角にしたことを特徴とする可変噴孔型燃料噴
射ノズルである。That is, the present invention focuses on changing the injection hole angle, changing the injection hole length, or changing the shape of a component such as a rotary valve in the injection hole variable mechanism. In the first invention,
A variable injection hole type fuel injection nozzle, comprising: a nozzle body having an injection hole and a sheet surface connected to the injection hole; and an injection hole variable mechanism capable of changing an opening cross-sectional area of the injection hole. A variable injection hole type fuel injection nozzle, characterized in that a flow passage angle formed between the injection hole and the seat surface is substantially perpendicular.
【0019】上記噴孔に直交するように、上記シート面
の形状を変更することができる。The shape of the sheet surface can be changed so as to be orthogonal to the injection hole.
【0020】上記シート面に直交するように、上記噴孔
の噴孔角度を変更することができる。The injection hole angle of the injection hole can be changed so as to be orthogonal to the sheet surface.
【0021】上記噴孔可変機構は、上記シート面にシー
ト可能なロータリーバルブと、このロータリーバルブを
駆動するドライブシャフトと、を有し、このロータリー
バルブを回動させることにより上記噴孔の上記開口断面
積を変化させることができる。The injection hole variable mechanism has a rotary valve capable of seating on the seat surface, and a drive shaft for driving the rotary valve. The rotary valve is rotated to open the opening of the injection hole. The cross-sectional area can be varied.
【0022】第二の発明は、噴孔およびこの噴孔につな
がるシート面を形成したホールを有するノズルボディ
と、上記噴孔の開口断面積を変化させることができる噴
孔可変機構と、を有する可変噴孔型燃料噴射ノズルであ
って、上記噴孔の長さを、上記噴孔の直径の4.8倍〜
5.8倍としたことを特徴とする可変噴孔型燃料噴射ノ
ズルである。A second invention has a nozzle body having an injection hole and a hole formed with a sheet surface connected to the injection hole, and an injection hole variable mechanism capable of changing an opening sectional area of the injection hole. A variable injection hole type fuel injection nozzle, wherein a length of the injection hole is 4.8 times or more of a diameter of the injection hole.
It is a variable injection hole type fuel injection nozzle characterized by having a ratio of 5.8.
【0023】上記噴孔可変機構は、ロータリーバルブを
採用したものに限定されず、噴孔の入口部分を所定の割
合で部分的に遮蔽することができるタイプの噴孔可変機
構であれば、たとえば噴孔の入口部分に対してスライド
する部材を利用するなど、その他任意のものを採用可能
である。The above-described injection hole variable mechanism is not limited to the one using a rotary valve, and any injection hole variable mechanism that can partially block the inlet portion of the injection hole at a predetermined ratio, for example, Other arbitrary ones can be adopted, such as using a member that slides with respect to the inlet portion of the injection hole.
【0024】本発明による可変噴孔型燃料噴射ノズルに
おいて、とくに第一の発明では、ノズルボディの先端部
におけるホール内のシート面から噴孔にいたる燃料通路
の角度変更部分の角度(流路角度)をほぼ直角にしたの
で、ノズルボディの先端部のシート面から噴孔に流入し
ていく燃料に旋回流成分が発生しにくく、噴孔内部の旋
回流を抑制し、噴孔から燃焼室に噴射されてゆく燃料の
噴射角度(噴霧角度)を拡大させることなく、噴孔の噴
孔角度に合わせてほぼ一定に維持することができる。In the variable injection hole type fuel injection nozzle according to the present invention, particularly in the first invention, the angle of the angle changing portion of the fuel passage from the sheet surface in the hole at the tip end portion of the nozzle body to the injection hole (flow path angle) ) Is made almost perpendicular, so that the swirl flow component is not easily generated in the fuel flowing into the injection hole from the seat surface at the tip of the nozzle body, and the swirl flow inside the injection hole is suppressed. The injection angle (spray angle) of the injected fuel can be maintained substantially constant in accordance with the injection hole angle of the injection hole without expanding.
【0025】第二の発明では、噴孔径に対する噴孔長さ
の比を従来の3.9から、これより大きな4.8〜5.
8程度としたので、燃料が噴孔内部を流れる期間あるい
は長さを従来より長くし、発生する可能性がある旋回流
が噴孔の出口部分に至るときにはこれを消失させ、旋回
流の発生による噴霧角度の拡大を同じく抑制することが
できる。In the second invention, the ratio of the injection hole length to the injection hole diameter is 4.8 to 5.
Since the length is about 8, the period or length of the fuel flowing inside the injection hole is made longer than before, and the swirl flow that may occur is eliminated when reaching the outlet of the injection hole, and the swirl flow is generated. The expansion of the spray angle can also be suppressed.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】つぎに本発明による可変噴孔型燃
料噴射ノズルについて説明する。図11ないし図14に
おいて述べた従来の可変噴孔型燃料噴射ノズル3との比
較を行うため、従来の可変噴孔型燃料噴射ノズル3をモ
デル1とし、本発明による可変噴孔型燃料噴射ノズル3
をモデル2(可変噴孔型燃料噴射ノズル30)、モデル
3(可変噴孔型燃料噴射ノズル31)、モデル4(可変
噴孔型燃料噴射ノズル32)およびモデル5(可変噴孔
型燃料噴射ノズル33)とした。ただし、図11ないし
図14と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこ
れを省略する。すなわち図1は、従来の可変噴孔型燃料
噴射ノズル3(モデル1)の要部断面図、図2は、本発
明(第二の発明)による可変噴孔型燃料噴射ノズル30
(モデル2)の要部断面図、図3は、本発明(第二の発
明)による可変噴孔型燃料噴射ノズル31(モデル3)
の要部断面図、図4は、本発明(第一の発明)による可
変噴孔型燃料噴射ノズル32(モデル4)の要部断面
図、図5は、本発明(第一の発明)による可変噴孔型燃
料噴射ノズル33(モデル5)の要部断面図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a variable injection hole type fuel injection nozzle according to the present invention will be described. In order to make a comparison with the conventional variable injection hole type fuel injection nozzle 3 described in FIGS. 11 to 14, the conventional variable injection hole type fuel injection nozzle 3 is used as a model 1 and the variable injection hole type fuel injection nozzle according to the present invention is used. 3
Are model 2 (variable hole type fuel injection nozzle 30), model 3 (variable hole type fuel injection nozzle 31), model 4 (variable hole type fuel injection nozzle 32), and model 5 (variable hole type fuel injection nozzle 30). 33). However, the same parts as those in FIGS. 11 to 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. FIG. 1 is a sectional view of a main part of a conventional variable injection hole type fuel injection nozzle 3 (model 1), and FIG. 2 is a variable injection hole type fuel injection nozzle 30 according to the present invention (second invention).
FIG. 3 is a sectional view of a main part of (model 2), and FIG. 3 is a variable injection hole type fuel injection nozzle 31 (model 3) according to the present invention (second invention).
FIG. 4 is a sectional view of a main part of a variable injection hole type fuel injection nozzle 32 (model 4) according to the present invention (first invention), and FIG. 5 is a sectional view of the main part of the present invention (first invention). It is principal part sectional drawing of the variable injection hole type fuel injection nozzle 33 (model 5).
【0027】図6は、それぞれのモデル1、2、3、
4、5についての各諸元、すなわち、噴孔角度α、噴孔
角度αの1/2の角度、ロータリーバルブ21における
シート円弧部22の軸線に対するコーン角度β、ロータ
リーバルブ21のシート円弧部22(すなわちノズルボ
ディ8のシート面17)および噴孔15がなす流路角度
θ、ならびに噴孔15の直径Dに対する長さLの比L/
Dをまとめた図表である。すなわち、モデル1(従来の
可変噴孔型燃料噴射ノズル3)は、噴孔角度αが145
度、αの1/2が72.5度、ロータリーバルブ21の
コーン角度βが30度、ロータリーバルブ21および噴
孔15のなす流路角度θが77.5度、比L/Dが従来
とおり3.9であることを示している。本発明による他
のモデル2、3、4、5についても同様である。すなわ
ち、モデル2(可変噴孔型燃料噴射ノズル30)(図
2)は、比L/Dを4.8とした以外は従来と同じであ
る。モデル3(可変噴孔型燃料噴射ノズル31)(図
3)は、比L/Dを5.8とした以外は従来と同じであ
る。モデル4(可変噴孔型燃料噴射ノズル32)(図
4)は、比L/Dが3.9、および噴孔角度αが145
度と従来と同じであるが、ロータリーバルブ21および
噴孔15のなす流路角度θを90度とし、これに合うよ
うにロータリーバルブ21のコーン角度βを17.5度
としてある。モデル5(可変噴孔型燃料噴射ノズル3
3)(図5)は、比L/Dが3.9、およびロータリー
バルブ21のコーン角度βが30度と従来と同じである
が、噴孔角度αを125度とし、これに合うようにロー
タリーバルブ21および噴孔15のなす流路角度θを8
7.5度(ほぼ直角)としてある。FIG. 6 shows each model 1, 2, 3,
4 and 5, namely, the injection hole angle α, the angle of の of the injection hole angle α, the cone angle β of the rotary valve 21 with respect to the axis of the seat arc portion 22, and the seat arc portion 22 of the rotary valve 21. (That is, the seat surface 17 of the nozzle body 8) and the flow path angle θ formed by the injection hole 15 and the ratio L / L of the length L to the diameter D of the injection hole 15.
It is the chart which summarized D. That is, in the model 1 (conventional variable injection hole type fuel injection nozzle 3), the injection hole angle α is 145.
, 1/2 of α is 72.5 degrees, the cone angle β of the rotary valve 21 is 30 degrees, the flow path angle θ between the rotary valve 21 and the injection hole 15 is 77.5 degrees, and the ratio L / D is the same as before. 3.9. The same applies to other models 2, 3, 4, and 5 according to the present invention. That is, Model 2 (variable injection hole type fuel injection nozzle 30) (FIG. 2) is the same as the conventional one except that the ratio L / D is 4.8. Model 3 (variable injection hole type fuel injection nozzle 31) (FIG. 3) is the same as the conventional one except that the ratio L / D is 5.8. Model 4 (variable injection hole type fuel injection nozzle 32) (FIG. 4) has a ratio L / D of 3.9 and an injection hole angle α of 145.
The angle is the same as the conventional one, but the flow path angle θ between the rotary valve 21 and the injection hole 15 is set to 90 degrees, and the cone angle β of the rotary valve 21 is set to 17.5 degrees so as to match this. Model 5 (variable injection hole type fuel injection nozzle 3
3) (FIG. 5) shows that the ratio L / D is 3.9, and the cone angle β of the rotary valve 21 is 30 degrees, which is the same as the conventional one. The flow path angle θ between the rotary valve 21 and the injection hole 15 is set to 8
It is 7.5 degrees (almost right angle).
【0028】上述のようなモデル1、2、3、4、5に
ついて、燃料の流れの数値解析を行った。図7は、モデ
ル1、2、3について、ロータリーバルブ21を軸線ま
わりに所定角度すなわち、10度、15度、20度、2
2.5度、25度だけ回転させ、そのときの噴孔15の
開口度(たとえば100%は全開状態)、および燃料噴
射角度(噴霧角度)を数値解析により計算した結果を示
す図表である。図8は、図7の結果を横軸がロータリー
バルブ21の回転角、縦軸を噴霧角度として示したグラ
フである。Numerical analysis of the fuel flow was performed on the models 1, 2, 3, 4, and 5 as described above. FIG. 7 shows that for the models 1, 2, and 3, the rotary valve 21 is rotated at a predetermined angle around the axis, that is, at 10, 15, 20, and 2 degrees.
It is a chart showing the result of having calculated by numerical analysis the opening degree (for example, 100% is a full open state) of the injection hole 15 and the fuel injection angle (spray angle) at that time rotated by 25 degrees and 25 degrees. FIG. 8 is a graph showing the results of FIG. 7 with the horizontal axis representing the rotation angle of the rotary valve 21 and the vertical axis representing the spray angle.
【0029】図7および図8からわかるように、モデル
1に対して、モデル2は噴孔15の長さを1.25倍
(L/D=4.8)とし、およびモデル3は1.5倍
(L/D=5.8)としたものであるが、比L/Dを大
きくするように噴孔15の長さを長くすると、とくにロ
ータリーバルブ21の回転角度が22.5度および25
度のときに噴射角度の変化をモデル1に比較して小さ
く、すなわち、噴孔角度α(=145度)からのズレを
小さくすることができる。As can be seen from FIGS. 7 and 8, the length of the injection hole 15 in the model 2 is 1.25 times (L / D = 4.8), and the length in the model 3 is 1.25. Although it is five times (L / D = 5.8), if the length of the injection hole 15 is increased so as to increase the ratio L / D, the rotation angle of the rotary valve 21 becomes 22.5 degrees, 25
In the case of the degree, the change of the injection angle is smaller than that of the model 1, that is, the deviation from the injection hole angle α (= 145 degrees) can be reduced.
【0030】これは、ロータリーバルブ21を回転させ
ることにより噴孔15の開口度を絞ると、噴孔15内部
に強い旋回流が生じ、従来のモデル1の場合には噴孔1
5の出口における燃料噴射角度が噴孔角度αに比べて上
向きとなるが、モデル2およびモデル3のように噴孔1
5の長さを長くすると、噴孔15内部で流れがさらに回
転することによりモデル1に比較して噴射角度が下向き
になったためと考えられる。When the opening of the injection hole 15 is reduced by rotating the rotary valve 21, a strong swirling flow is generated inside the injection hole 15.
5, the fuel injection angle at the outlet is upward as compared to the injection hole angle α.
It is considered that when the length of the nozzle 5 was increased, the flow further rotated inside the injection hole 15 and the injection angle became lower than that in the model 1.
【0031】つぎにモデル4は、ロータリーバルブ21
のシート円弧部22が噴孔15の軸線と直交するように
ロータリーバルブ21の形状を変更し、これについても
上述の場合と同様に流れの数値解析を行った。モデル5
は、噴孔15とロータリーバルブ21とのなす流路角度
θが直角に近づくように噴孔角度を125度にしたもの
で、このモデル5についても数値解析を行った。図9
は、モデル1、4についての数値解析の結果を示す図表
である。図10は、図9の結果、およびモデル5につい
ての結果を示したグラフである。Next, the model 4 is a rotary valve 21
The shape of the rotary valve 21 was changed so that the seat circular arc portion 22 was perpendicular to the axis of the injection hole 15, and numerical analysis of the flow was performed in the same manner as described above. Model 5
Is a model in which the injection hole angle is set to 125 degrees so that the flow path angle θ formed between the injection hole 15 and the rotary valve 21 approaches a right angle. FIG.
6 is a table showing the results of numerical analysis on models 1 and 4. FIG. 10 is a graph showing the result of FIG. 9 and the result of Model 5.
【0032】図9および図10に示すように、モデル4
についてはロータリーバルブ21を回転させても、噴射
角度がほとんど変わらないことを確認することができ
る。これは、ロータリーバルブ21の可変用溝部23か
ら噴孔15に至るその入口部分において、噴孔15とロ
ータリーバルブ21とを直交させることにより、噴孔1
5の入口部分における流路の左右の壁部に生じる圧力が
ほぼ均等となり、噴孔15内に生じる可能性がある旋回
流を低減させることができるためと考えられる。さら
に、噴孔角度θを125度とすることにより流路角度θ
をほぼ90度(87.5度)としたモデル5について
も、従来のモデル1に比較して、ロータリーバルブ21
を回転させたときの噴孔角度α(=125度)からの噴
射角度の変化が小さくなっていることを確認することが
できる。これは、モデル4の場合と同様に、噴孔15の
入口部分における流れをできるだけ均等化し、噴孔15
内で生ずる可能性がある旋回流を低減させることができ
たことによるものと考えられる。As shown in FIG. 9 and FIG.
It can be confirmed that even when the rotary valve 21 is rotated, the injection angle hardly changes. This is because the injection hole 15 and the rotary valve 21 are made orthogonal to each other at the inlet portion from the variable groove 23 of the rotary valve 21 to the injection hole 15, thereby forming the injection hole 1.
It is considered that the pressure generated on the left and right walls of the flow path at the inlet portion of the nozzle 5 becomes substantially equal, and the swirling flow that may be generated in the injection hole 15 can be reduced. Further, by setting the injection hole angle θ to 125 degrees, the flow path angle θ
Is approximately 90 degrees (87.5 degrees), the rotary valve 21 is also compared with the conventional model 1.
It can be confirmed that the change in the injection angle from the injection hole angle α (= 125 degrees) when rotating is small. This equalizes the flow at the inlet of the nozzle hole 15 as much as possible, as in the case of the model 4, and
It is considered that the swirl flow which may occur in the inside of the fuel cell was reduced.
【0033】[0033]
【発明の効果】以上のように本発明によれば、噴孔とロ
ータリーバルブないしはシート面とがなす流路角度を直
角に近づけること、あるいは噴孔の長さを従来より長く
することなどにより、噴孔内部における旋回流の発生を
抑制し、噴射角度の大きな変化を防止して、エンジン燃
焼特性の改善に寄与することができる。As described above, according to the present invention, by making the flow path angle between the injection hole and the rotary valve or the seat surface closer to a right angle, or by making the injection hole length longer than before, etc. It is possible to suppress the generation of the swirling flow inside the injection hole, prevent a large change in the injection angle, and contribute to the improvement of the engine combustion characteristics.
【図1】従来の可変噴孔型燃料噴射ノズル3(モデル
1)の要部断面図である。FIG. 1 is a sectional view of a main part of a conventional variable injection hole type fuel injection nozzle 3 (model 1).
【図2】本発明(第二の発明)による可変噴孔型燃料噴
射ノズル30(モデル2)の要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of a variable injection hole type fuel injection nozzle 30 (model 2) according to the present invention (second invention).
【図3】本発明(第二の発明)による可変噴孔型燃料噴
射ノズル31(モデル3)の要部断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a main part of a variable injection hole type fuel injection nozzle 31 (model 3) according to the present invention (second invention).
【図4】本発明(第一の発明)による可変噴孔型燃料噴
射ノズル32(モデル4)の要部断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a main part of a variable injection hole type fuel injection nozzle 32 (model 4) according to the present invention (first invention).
【図5】本発明(第一の発明)による可変噴孔型燃料噴
射ノズル33(モデル5)の要部断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a main part of a variable injection hole type fuel injection nozzle 33 (model 5) according to the present invention (first invention).
【図6】モデル1、2、3、4、5についての各諸元、
すなわち、噴孔角度α、噴孔角度αの1/2の角度、ロ
ータリーバルブ21におけるシート円弧部22の軸線に
対するコーン角度β、ロータリーバルブ21のシート円
弧部22(ノズルボディ8のシート面17)および噴孔
15がなす流路角度θ、ならびに噴孔15の直径Dに対
する長さLの比L/Dをまとめた図表である。FIG. 6 shows specifications for models 1, 2, 3, 4, and 5;
That is, the injection hole angle α, the angle of の of the injection hole angle α, the cone angle β with respect to the axis of the seat arc portion 22 in the rotary valve 21, the seat arc portion 22 of the rotary valve 21 (the seat surface 17 of the nozzle body 8). 5 is a table summarizing the flow path angle θ formed by the injection holes 15 and the ratio L / D of the length L to the diameter D of the injection holes 15.
【図7】モデル1、2、3について、ロータリーバルブ
21を軸線まわりに所定角度すなわち、10度、15
度、20度、22.5度、25度だけ回転させ、そのと
きの噴孔15の開口度(たとえば100%は全開状
態)、および燃料噴射角度(噴霧角度)を数値解析によ
り計算した結果を示す図表である。FIG. 7 shows the rotation of the rotary valve 21 at a predetermined angle around the axis, ie, 10 degrees, 15 degrees, for models 1, 2, and 3.
, 20 degrees, 22.5 degrees, and 25 degrees, and the results of numerical analysis of the opening degree (for example, 100% is fully open) of the injection hole 15 and the fuel injection angle (spray angle) at that time are shown. FIG.
【図8】図7の結果を横軸がロータリーバルブ21の回
転角、縦軸を噴霧角度として示したグラフである。8 is a graph showing the results of FIG. 7 with the horizontal axis representing the rotation angle of the rotary valve 21 and the vertical axis representing the spray angle.
【図9】同、モデル1、4についての、図7と同様の数
値解析の結果を示す図表である。FIG. 9 is a table showing the results of the same numerical analysis as in FIG. 7 for models 1 and 4;
【図10】同、図9の結果、およびモデル5についての
結果を、図8と同様に示したグラフである。FIG. 10 is a graph showing the result of FIG. 9, and the result of Model 5, similarly to FIG.
【図11】従来の可変噴孔型燃料噴射ノズルを採用し
た、たとえばジャーク式の燃料噴射装置1の概略図であ
る。FIG. 11 is a schematic view of, for example, a jerk type fuel injection device 1 employing a conventional variable injection hole type fuel injection nozzle.
【図12】同、ニードル弁9のシート時における図11
のXII部分拡大断面図である。12 is the same as FIG. 11 when the needle valve 9 is seated.
2 is an enlarged sectional view of a part XII of FIG.
【図13】図12のXIII−XIII線拡大断面図で
ある。FIG. 13 is an enlarged sectional view taken along line XIII-XIII of FIG.
【図14】同、ロータリーバルブ21の斜視図である。14 is a perspective view of the rotary valve 21. FIG.
1 ジャーク式の燃料噴射装置(図11) 2 燃料噴射ポンプ 3 可変噴孔型燃料噴射ノズル(図12、図1)(モデ
ル1) 4 噴射量センサー 5 制御手段 6 燃料導入部 7 ノズルハウジング 8 ノズルボディ 9 ニードル弁 10 噴孔可変機構 11 燃料通路 12 燃料溜まり室 13 ニードル弁9の受圧部 14 ノズルボディ8の先端部のホール 15 噴孔 16 ニードル弁9のシート部 17 ノズルボディ8のシート面 18 バルブスプリング 19 アクチュエータ 20 ドライブシャフト 21 ロータリーバルブ 22 ロータリーバルブ21のシート円弧部 23 ロータリーバルブ21の可変用溝部(導入用燃料
通路) 30 可変噴孔型燃料噴射ノズル(モデル2)(図2)
(第二の発明) 31 可変噴孔型燃料噴射ノズル(モデル3)(図3)
(第二の発明) 32 可変噴孔型燃料噴射ノズル(モデル4)(図4)
(第一の発明) 33 可変噴孔型燃料噴射ノズル(モデル5)(図5)
(第一の発明) α 噴孔15どうしがノズルボディ8の軸線方向におい
てなす噴孔角度 β ロータリーバルブ21におけるシート円弧部22の
軸線に対するコーン角度 θ ロータリーバルブ21のシート円弧部22(すなわ
ちノズルボディ8のシート面17)および噴孔15がな
す流路角度 L/D 噴孔15の直径Dに対する長さLの比DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Jerk type fuel injection device (FIG. 11) 2 Fuel injection pump 3 Variable injection hole type fuel injection nozzle (FIG. 12, FIG. 1) (model 1) 4 Injection amount sensor 5 Control means 6 Fuel introduction part 7 Nozzle housing 8 Nozzle Body 9 Needle valve 10 Injection hole variable mechanism 11 Fuel passage 12 Fuel reservoir 13 Pressure receiving portion of needle valve 9 Hole at tip of nozzle body 8 15 Injection hole 16 Seat portion of needle valve 9 17 Seat surface of nozzle body 8 18 Valve spring 19 Actuator 20 Drive shaft 21 Rotary valve 22 Seat arc of rotary valve 21 Variable groove (introduction fuel passage) of rotary valve 21 Variable injection hole type fuel injection nozzle (model 2) (FIG. 2)
(Second Invention) 31 Variable Injection Hole Type Fuel Injection Nozzle (Model 3) (FIG. 3)
(Second Invention) 32 Variable Injection Hole Type Fuel Injection Nozzle (Model 4) (FIG. 4)
(First Invention) 33 Variable Injection Hole Type Fuel Injection Nozzle (Model 5) (FIG. 5)
(First Invention) α Injection hole angle formed between the injection holes 15 in the axial direction of the nozzle body 8 β Cone angle with respect to the axis of the seat arc portion 22 of the rotary valve 21 θ Seat arc portion 22 of the rotary valve 21 (that is, the nozzle body) 8) The flow path angle formed by the sheet surface 17) and the injection hole 15 L / D The ratio of the length L to the diameter D of the injection hole 15
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AD12 BA01 CC05U CC06T CC14 CC20 CC23 CC26 CC48 CD30 CE13 CE21 CE22 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3G066 AA07 AB02 AD12 BA01 CC05U CC06T CC14 CC20 CC23 CC26 CC48 CD30 CE13 CE21 CE22
Claims (5)
面を形成したノズルボディと、 前記噴孔の開口断面積を変化させることができる噴孔可
変機構と、を有する可変噴孔型燃料噴射ノズルであっ
て、 前記噴孔と前記シート面とがなす流路角度をほぼ直角に
したことを特徴とする可変噴孔型燃料噴射ノズル。1. A variable injection hole type fuel injection nozzle comprising: a nozzle body having an injection hole and a sheet surface connected to the injection hole; and an injection hole variable mechanism capable of changing an opening cross-sectional area of the injection hole. A variable injection hole type fuel injection nozzle, wherein a flow path angle between the injection hole and the seat surface is substantially perpendicular.
ト面の形状を変更することを特徴とする請求項1記載の
可変噴孔型燃料噴射ノズル。2. The variable injection hole type fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the shape of the seat surface is changed so as to be orthogonal to the injection hole.
噴孔の噴孔角度を変更することを特徴とする請求項1記
載の可変噴孔型燃料噴射ノズル。3. The variable injection hole type fuel injection nozzle according to claim 1, wherein an injection hole angle of the injection hole is changed so as to be orthogonal to the seat surface.
を有し、 このロータリーバルブを回動させることにより前記噴孔
の前記開口断面積を変化させることを特徴とする請求項
1記載の可変噴孔型燃料噴射ノズル。4. The injection hole variable mechanism includes: a rotary valve capable of seating on the seat surface; a drive shaft for driving the rotary valve;
The variable injection hole type fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the opening cross-sectional area of the injection hole is changed by rotating the rotary valve.
面を形成したホールを有するノズルボディと、 前記噴孔の開口断面積を変化させることができる噴孔可
変機構と、を有する可変噴孔型燃料噴射ノズルであっ
て、 前記噴孔の長さを、前記噴孔の直径の4.8倍〜5.8
倍としたことを特徴とする可変噴孔型燃料噴射ノズル。5. A variable injection hole type including: a nozzle body having an injection hole and a hole having a sheet surface connected to the injection hole; and an injection hole variable mechanism capable of changing an opening cross-sectional area of the injection hole. A fuel injection nozzle, wherein a length of the injection hole is 4.8 times to 5.8 times a diameter of the injection hole.
A variable injection hole type fuel injection nozzle characterized by being doubled.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
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JP2007032367A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyota Motor Corp | Fuel injection valve |
-
2000
- 2000-01-18 JP JP2000009337A patent/JP2001200774A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2007032367A (en) * | 2005-07-25 | 2007-02-08 | Toyota Motor Corp | Fuel injection valve |
JP4517968B2 (en) * | 2005-07-25 | 2010-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | Fuel injection valve |
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