JP2003013824A - 燃料噴射器及びスプレーパターン形成方法 - Google Patents
燃料噴射器及びスプレーパターン形成方法Info
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Abstract
つきを減少させるスプレーパターンの形成方法及び装置
を提供する。 【解決手段】 スプレー装置100は、入口206を有
する第1の面202と、チェンバ208が形成された第
2の面204とを有するプレート200と、第2の面に
対向配置され、密封半径方向距離18より離れた所にあ
る少なくとも1つのオリフィスを有するオリフィスディ
スク300とより成る。
Description
パターン形成方法に関する。
または燃焼室へ燃料を供給する燃料系統の一体的なコン
ポーネントであると。エンジンの性能は、噴射器性能の
ばらつきを最小限に抑えることにより改善可能である。
また、噴射器性能のばらつきは、スプレー方向、スプレ
ー粒子サイズ、スプレー質量流量及びスプレーパターン
を再現可能な態様で制御することにより最小限に抑える
ことができる。
ルと弁座の相互作用により生じる燃料流のパスに一直線
上にオリフィスが互いに隣接している。その結果得られ
るスプレー特性は、オリフィス同士が互いに近接してい
るため、オリフィスに連携する燃料流間の相互作用によ
り影響を受けると考えられる。また、これらのスプレー
特性は、オリフィスがニードルと弁座とに近接している
ため、上流の部品形状のばらつきにより影響を受けると
考えられる。
置を提供する。燃料噴射器は、第1の端部と、第2の端
部との間で縦方向軸を有する。閉鎖部材は、縦方向軸に
沿って延び、燃料の流れを阻止する弁座と隣接する第1
の位置と、第2の端部への燃料の流れを許容する第2の
位置とを有する。閉鎖部材には、第1の位置にある時の
密封半径方向距離がある。この装置は、入口を有する第
1の面と、該入口と流体連通関係にある少なくとも1つ
のチェンバが形成された第2の面とを有し、弁座に隣接
して配置されるプレートと、プレートの第2の面と対向
するように配置され、軸が縦方向軸とほぼ一致するオリ
フィスディスクと、オリフィスディスクの軸から密封半
径方向距離より大きい第2の半径方向距離の所に位置す
る少なくとも1つのオリフィスとより成る。
に沿って延び、入口から出口への燃料の流れを許容する
通路を有する噴射器本体と、通路をブロックする第1の
位置と、燃料の流れを許容する別の位置との間で通路内
において位置決め可能な閉鎖部材と、閉鎖部材に隣接
し、該閉鎖部材が第1の位置にある時密封半径方向距離
を画定する弁座と、ほぼ円形の入口を有する第1の面
と、ほぼ円形の入口と流体連通関係にある少なくとも1
つのチェンバを有する第2の面とを備えた、弁座に隣接
して配置されるプレートと、プレートの第2の面と対向
し、密封半径方向距離より大きい半径方向距離の所に位
置する少なくとも1つのオリフィスを有するオリフィス
ディスクとより成る燃料噴射器を提供する。
軸に沿って延びる通路と、通路をブロックする1つの位
置と、燃料の流れを許容する別の位置との間で通路内を
移動可能な閉鎖部材と、閉鎖部材に隣接して、該閉鎖部
材が1つの位置にある時密封半径方向距離を画定する弁
座とより成る燃料噴射器のスプレーノズルを形成する方
法であって、プレートの弁座と対向する第1の面に入口
を、第2の面に少なくとも1つのチェンバを形成し、プ
レートの第2の面と対向するオリフィスディスクの、密
封半径方向距離より大きい第2の半径方向距離の所に少
なくとも1つのオリフィスを形成するステップより成る
スプレーノズルの形成方法を提供する。
通路と、通路をブロックする1つの位置と、燃料の流れ
を許容する別の位置との間で通路内を移動可能な閉鎖部
材と、閉鎖部材に隣接して、該閉鎖部材が1つの位置に
ある時密封半径方向距離を画定する弁座と、弁座とオリ
フィスディスクとの間に配置され、第1の面と、第2の
面とを有するプレートとより成り、プレートは第1の面
に入口を、第2の面に複数のチェンバを備え、複数のチ
ェンバがオリフィスディスクの少なくとも1つのオリフ
ィスと対向する燃料噴射器からスプレー状の多数の燃料
流を発生させる方法であって、燃料を入口を介して複数
のチェンバの方へ差し向け、オリフィスディスクの、密
封半径方向距離より大きい半径方向距離の所にある少な
くとも1つのオリフィスを介して燃料を噴射することに
より、少なくとも1つの特定スプレーパターンが燃料噴
射器から得られるようにするステップより成る燃料噴射
器からスプレー状の燃料流を発生させる方法を提供す
る。
噴射器の弁本体10の部分断面図である。この弁本体の
弁スプレー装置100は、高圧、中圧及びディーゼル燃
料用として(これらの限定されない)好適なプレート2
00及びオリフィスディスク300を有する。燃料噴射
器の弁本体10は、縦方向軸A−Aに沿って延びる閉鎖
部材12を有する。閉鎖部材12は、燃料の流れ16を
阻止する弁座14と接触する位置に位置決め可能であ
る。閉鎖部材12がこの位置に来た時に、密封半径方向
距離18が画定される。閉鎖部材12は、弁座14と非
接触で、燃料の流れ16を許容する位置にも位置決め可
能である。プレート200は、第1の面202と、第2
の面204とを有し、第1の面202は弁座14と対向
して配置される。入口206は、プレート200の第1
の面202上にある、プレート200の第2の面204
上には、少なくとも1つのチェンバ208(図2Aに6
個示す)が形成される。入口206と少なくとも1つの
チェンバ208とは、流体連通関係にある。図2に示す
ように、チェンバ208はほぼ円筒状であり、入口20
6と、チェンバ208とは、ほぼ直線状の平行な壁によ
り画定される少なくとも1つの半径方向チャンネル21
0(図2Aでは6個示す)を介して相互接続されてい
る。
放電加工)またはホトハーフエッチング(photo-half-et
ching)のような方法で単一部品として製造するのが好ま
しい。別法として、2つの別個のプレートを溶接または
ボンディングにより接合してプレート200を製造する
ことも可能である。この実施例では、第1の面202の
特徴部分を備えるように切削加工及び/または打抜き加
工により1つのプレートを形成し、また第2のフェース
204の特徴部分を備えるように再び切削加工及び/ま
たは打抜き可能により別のプレートを形成してもよい。
00の第2の面204と対向させ、各チェンバ208が
各オリフィスに隣接するように配置する。オリフィスデ
ィスク300は、軸が燃料噴射器の縦方向軸A−Aとほ
ぼ一致するように配置する。少なくとも1つのオリフィ
ス(図2Bでは6個示す)は、オリフィスディスク30
0の軸から第2の半径方向距離302の所にある。この
実施例において、第2の半径方向距離302は、密封半
径方向距離18より大きくするとよい。各オリフィス
は、その軸304が燃料噴射器の縦方向軸A−Aとほぼ
平行になるように形成することが可能である。別法とし
て、各オリフィスを、その軸が燃料噴射器の縦方向軸A
−Aとほぼ平行にならないように形成するか、あるいは
一部のオリフィスの軸は燃料噴射器の縦方向軸A−Aと
平行であるが、その軸が縦方向軸A−Aと平行でないオ
リフィスもあるように形成することもできる。1または
それ以上のオリフィスの軸を曲線状にしてもよい。
チェンバ208と、チャンネル210との幾何学的関係
及びオリフィスディスク300上のオリフィスの位置に
より、燃料噴射器から少なくとも1つの特定スプレーパ
ターンが発生するものと考えられる。あるいは、プレー
ト200上のチェンバ208と、チャンネル210との
幾何学的関係及びオリフィスディスク300上のオリフ
ィスの位置は、燃料噴射器から他の異なるスプレーパタ
ーンを発生させるように、図2A−2Cに示すものから
変更してもよい。このスプレーパターンは、プレート2
00のチャンネル210、チェンバ208及びオリフィ
スディスク300のオリフィスを介する燃料流の速度分
布(velocity profile)に関連があると考えられる。本明
細書中の用語「速度分布」は、好ましい実施例の任意の
部分の選択された断面を通過する個々の燃料流をグラフ
ィック表示したものを意味する。速度分布は、各燃料流
が選択された基準断面領域を通過する時の各燃料流の速
度をプロットすることにより得られる。速度分布を用い
ると、体積流量及び平均流量が得られ、種々のタイプの
燃料流を測定することができる。
フィスディスク300との変形例を示す。プレート20
0の第1の面202の入口206と、プレート200の
第2の面204の少なくとも1つの第1のチェンバ20
8(図3Aに3個示す)は、ほぼ平行な壁210A−2
10Bにより画定される少なくとも1つの半径方向チャ
ンネル210(図3Aに3個示す)を介して相互接続さ
れ、入口206と、少なくとも1つの第2のチェンバ2
12(図3Aに3個示す)とは、不規則形状の第1のチ
ャンネル壁214Aと、不規則形状の頂壁214Bとよ
り成る壁により画定される少なくとも1つの半径方向チ
ャンネル214(図3Aに3個示す)により相互接続さ
れている。不規則形状の壁214A及び214Bを実質
的に狭隘部を形成するため、第2のチェンバ212内の
燃料流の速度分布は、壁210A及び210Bがほぼ平
行な第1のチェンバ208内の燃料流の速度分布と比較
すると変化すると考えられる。その結果、第1のチェン
バ208に隣接するオリフィス306bから出るスプレ
ーパターンとは異なる少なくとも1つのスプレーパター
ンが、第2のチェンバ212に隣接するオリフィス30
6aから発生すると考えられる。
オリフィス306a(図3Bに3個示す)は、オリフィ
スディスク300の軸から第2の半径方向距離302の
所にあり、一方、第2の複数のオリフィス306b(図
3Bに3個示す)は、第2の半径方向位置302とは異
なる第3の半径方向距離308の所にある。各オリフィ
スは、その軸304が燃料噴射器の縦方向軸A−Aと平
行になるように形成されている。
フィスディスク300との別の実施例を示す。プレート
200の第1の面202の入口206と、プレート20
0の第2の面204の少なくとも1つのチェンバ208
(図4Aに6個示す)とは、ほぼ直線状の壁により画定
される斜めのチャンネル216により相互接続されてい
る。また、各オリフィスは、その軸310が燃料噴射器
の縦方向軸A−Aと平行でないように形成されている。
あるいは、軸310を、曲線状の軸(図示せず)として
形成してもよい。
フィスディスク300との最終的な変形例を示す。プレ
ート200の第1の面202の入口206は、プレート
200の第2の面204の少なくとも1つの第1のチェ
ンバ208(図5Aで3個示す)とは、第2の不規則形
状を有する第2の壁216Aと、第3の不規則形状を有
する頂壁216Bとにより画定される少なくとも1つの
斜めのチャンネル216(図5Aで3個示す)を介して
相互接続され、一方、プレート200の第1の面202
の入口206と、プレート200の第2の面204の少
なくとも1つの第2のチェンバ212(図5Aで3個示
す)とは、第4の不規則形状を有する壁218Aと、第
5の不規則形状を有する頂壁218Bとにより画定され
る少なくとも1つの斜めのチャンネル218(図5Aに
3個示す)により相互接続されている。チャンネル21
6と、218との異なる不規則形状は、異なる速度分布
の燃料流を形成すると思われる。また、第1及び第2の
チェンバ208、212の燃料流の速度分布は、第1及
び第2のチェンバ208、212に狭隘部を形成するこ
とにより得られると思われる。このようにすると、第1
及び第2のチェンバ208、212にそれぞれ隣接する
オリフィス306c、306dからのスプレーパターン
は互いに相違すると思われる。
オリフィス306c(図5Bで3個示す)は、オリフィ
スディスク300の軸から第2の半径方向距離302の
所にあり、第2の複数のオリフィス300d(図5Bで
3個示す)は、第2の半径方向距離302とは異なる第
3の半径方向距離308の所にある。これらのオリフィ
スのうちの3個は、軸304が燃料噴射器の縦方向軸A
−Aとほぼ平行になるように形成され、一方、他の3つ
のオリフィスは、軸310が燃料噴射器の縦方向軸A−
Aとほぼ平行でないように形成されている。本明細書中
の用語「平行でない」とは、オリフィスの軸が直線状か
あるいは曲線状(図示せず)でありうることを示す。
弁座14と接触状態でない時、燃料は弁座14のオリフ
ィスを通過してプレート200の第1の面202の入口
206に流入する。その後、燃料はプレート200の第
2の面204上の複数のチェンバ208へ流れる。燃料
は、燃料噴射器の縦方向軸A−Aから斜めの方向に、チ
ェンバ208へ差し向けることができる。燃料の速度分
布は、チェンバ208に流入した後、例えば、図3C、
4C、5Cに示すような、異なる不規則形状のチェンバ
の壁により変化する。次いで、燃料は、密封半径方向距
離18より大きい半径方向距離を有するオリフィスディ
スク300の複数のオリフィスを介して放射されるた
め、燃料噴射器から少なくとも1つの特定スプレーパタ
ーンが得られる。燃料は、少なくとも1つのオリフィス
を、燃料噴射器の縦方向軸A−Aから斜めの方向に、そ
して/または異なる半径方向距離の少なくとも2個また
はそれ以上のオリフィスを介して、放射することができ
る。
/または上流の部品形状のばらつきにより計量、配向、
分配及び燃料スプレーの噴霧化が影響を受ける可能性
を、オリフィスの半径方向距離を互いに異なるようにし
て減少するものである。また、オリフィスの半径方向距
離を互いにことなるようにすることにより、本発明の好
ましい実施例は、公知の噴射器と比べて多数のオリフィ
スの使用を可能にする。最後に、本発明の好ましい実施
例は、各オリフィスへの燃料の流れの速度分布を均一に
制御する燃料流速度調整プレートを提供ものである。好
ましい実施例はさらに、燃料流の相互作用及び/または
上流の部品形状のばらつきが計量、配向、分配及び燃料
スプレーの噴霧化に影響を与える可能性を減少する。さ
らに、これらの好ましい実施例は、各オリフィスまたは
各燃料噴射器及びオリフィスの組合わせにつき燃料流に
異なる速度分布を得るのを可能にする。
当業者は、頭書の特許請求の範囲に示される本発明の範
囲から逸脱することなしに、多種多様な変形例及び設計
変更を想到できることがわかる。従って、本発明は図示
説明した実施例に限定されず、特許請求の範囲及びその
均等物の全幅を享受するものである。
置の概略図である。
レートの平面図及び断面図である。
ディスクの平面図及び断面図である。
レート及びオリフィスディスクの断面図である。
レートの変形例の平面図及び断面図である。
ディスクの変形例の平面図及び断面図である
レート及びオリフィスディスクの変形例の断面図であ
る。
レートの変形例の平面図及び断面図である。
ディスクの平面図及び断面図である
レート及びオリフィスディスクの変形例の断面図であ
る。
レートの変形例の平面図及び断面図である。
ディスクの平面図及び断面図である
レート及びオリフィスディスクの変形例の断面図であ
る。
Claims (23)
- 【請求項1】 第1の端部と第2の端部との間を縦方向
軸に沿って延び、第2の端部への燃料の流れを阻止する
弁座に隣接する第1の位置と、第2の端部への燃料の流
れを許容する第2の位置とを有する閉鎖部材が、第1の
位置にある時、密封半径方向距離で弁座と接触する燃料
噴射器の燃料スプレー装置であって、入口を有する第1
の面と、該入口と流体連通関係にある少なくとも1つの
チェンバが形成された第2の面とを有し、弁座に隣接し
て配置されるプレートと、 プレートの第2の面と対向するように配置され、軸が縦
方向軸とほぼ一致するオリフィスディスクと、 オリフィスディスクの軸から密封半径方向距離より大き
い第2の半径方向距離の所に位置する少なくとも1つの
オリフィスとより成る燃料噴射器の燃料スプレー装置。 - 【請求項2】 少なくとも1つのオリフィスには、第2
の半径方向距離にある第1の複数のオリフィスと、第2
の半径方向距離とは異なる第3の半径方向距離にある第
2の複数のオリフィスとが含まれる請求項1の装置。 - 【請求項3】 第2の面はさらに、入口と、少なくとも
1つのチェンバとの間を延びる少なくとも1つのチャン
ネルを有する請求項1の装置。 - 【請求項4】 少なくとも1つのチャンネルは、入口か
ら半径方向に少なくとも1つのチェンバへ延びる請求項
3の装置。 - 【請求項5】 少なくとも1つのチャンネルは、入口か
ら、斜めに少なくとも1つのチェンバへ延びる請求項3
の装置。 - 【請求項6】 少なくとも1つのチャンネルは、ほぼ平
行な壁により画定される請求項3の装置。 - 【請求項7】 少なくとも1つのチャンネルは少なくと
も2つの不規則形状の壁により画定される請求項3の装
置。 - 【請求項8】 少なくとも1つのチャンネルは、ほぼ平
行な壁により画定された少なくとも1つのチャンネル
と、不規則形状の壁により画定された少なくとも1つの
チャンネルとより成る請求項3の装置。 - 【請求項9】 チェンバは各オリフィスに隣接している
請求項3の装置。 - 【請求項10】 各オリフィスは縦方向軸にほぼ平行な
軸を有する請求項1の装置。 - 【請求項11】 各オリフィスは、縦方向軸とほぼ非平
行の軸を有する請求項1の装置。 - 【請求項12】 少なくとも1つのオリフィスは、縦方
向軸にほぼ平行な軸を有する少なくとも1つのオリフィ
スと、縦方向軸とほぼ非平行の軸を有する少なくとも1
つのオリフィスとより成る請求項1の装置。 - 【請求項13】 非平行の軸は曲線状である請求項12
の装置。 - 【請求項14】 チェンバはほぼ円筒状のチェンバであ
る請求項1の装置。 - 【請求項15】 入口、出口及び縦方向軸に沿って延
び、入口から出口への燃料の流れを許容する通路を有す
る噴射器本体と、 通路をブロックする第1の位置と、燃料の流れを許容す
る別の位置との間で通路内において位置決め可能な閉鎖
部材と、 閉鎖部材に隣接し、該閉鎖部材が第1の位置にある時密
封半径方向距離を画定する弁座と、 ほぼ円形の入口を有する第1の面と、ほぼ円形の入口と
流体連通関係にある少なくとも1つのチェンバを有する
第2の面とを備えた、弁座に隣接して配置されるプレー
トと、 プレートの第2の面と対向し、密封半径方向距離より大
きい半径方向距離の所に位置する少なくとも1つのオリ
フィスを有するオリフィスディスクとより成る燃料噴射
器。 - 【請求項16】 入口と、出口と、縦方向軸に沿って延
びる通路と、通路をブロックする1つの位置と、燃料の
流れを許容する別の位置との間で通路内を移動可能な閉
鎖部材と、閉鎖部材に隣接して、該閉鎖部材が1つの位
置にある時密封半径方向距離を画定する弁座とより成る
燃料噴射器のスプレーノズルを形成する方法であって、 プレートの弁座と対向する第1の面に入口を、第2の面
に少なくとも1つのチェンバを形成し、 プレートの第2の面と対向するオリフィスディスクの、
密封半径方向距離より大きい第2の半径方向距離の所に
少なくとも1つのオリフィスを形成するステップより成
るスプレーノズルの形成方法。 - 【請求項17】 縦方向軸に沿って延びる通路と、通路
をブロックする1つの位置と、燃料の流れを許容する別
の位置との間で通路内を移動可能な閉鎖部材と、閉鎖部
材に隣接して、該閉鎖部材が1つの位置にある時密封半
径方向距離を画定する弁座と、弁座とオリフィスディス
クとの間に配置され、第1の面と、第2の面とを有する
プレートとより成り、プレートは第1の面に入口を、第
2の面に複数のチェンバを備え、複数のチェンバがオリ
フィスディスクの少なくとも1つのオリフィスと対向す
る燃料噴射器からスプレー状の多数の燃料流を発生させ
る方法であって、 燃料を入口を介して複数のチェンバの方へ差し向け、 オリフィスディスクの、密封半径方向距離より大きい半
径方向距離の所にある少なくとも1つのオリフィスを介
して燃料を噴射することにより、少なくとも1つの特定
スプレーパターンが燃料噴射器から得られるようにする
ステップより成る燃料噴射器からスプレー状の燃料流を
発生させる方法。 - 【請求項18】 燃料を複数のチェンバの方へ、縦方向
軸に関して斜めに差し向けるステップより成る請求項1
7の方法。 - 【請求項19】 燃料を少なくとも1つのオリフィスを
介して、縦方向軸とほぼ平行に差し向けるステップより
成る請求項17の方法。 - 【請求項20】 燃料を少なくとも1つのオリフィスを
介して、縦方向軸とほぼ非平行な方向に差し向けるステ
ップより成る請求項17の方法。 - 【請求項21】 非平行の軸は曲線状である請求項20
の方法。 - 【請求項22】 燃料を異なる半径方向距離を有する少
なくとも2個またはそれ以上のオリフィスを介して差し
向けるステップより成る請求項17の方法。 - 【請求項23】 複数のチェンバのうち少なくとも1つ
のチェンバ内の燃料の速度分布を変化させて、そのチェ
ンバを通る燃料の流れが複数のチェンバの別のチェンバ
を通る燃料の流れと異なるようにする請求項17の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/879141 | 2001-06-13 | ||
US09/879,141 US6513724B1 (en) | 2001-06-13 | 2001-06-13 | Method and apparatus for defining a spray pattern from a fuel injector |
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