JP2011220209A - 燃料噴射ノズルおよび直接噴射式燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インジェクタ10は、ノズルボディ101壁面とニードル104との摺動部のニードル側に燃料が流通可能に設けられた螺旋状の燃料案内溝107と、ニードル104と燃料噴射孔102との間に燃料案内溝107を通過する燃料を貯留可能に設けられた燃料貯留部108と、ノズルボディ101の先端部から燃料貯留部108に外部の気体を吸入可能な気体吸入孔109と、を備えることで、噴射される燃料中に微細気泡を多量に、かつ略均一に発生させることができる。よって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
【選択図】 図1
Description
上記の構成により、燃料通路側から燃料噴射孔側に向かう燃料に旋回力(回転成分)を付与し、燃料貯留部に燃料の旋回流を発生させることで、気体吸入孔を通じて外部から燃料貯留部に気体が吸入されつつ、外部から吸入された気体と燃料とが混合されるために、燃料中に微細な気泡を多量に、かつ略均一に発生させることができる。よって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
燃料貯留部に高速の旋回流が発生すると、旋回流の回転中心付近が低圧になる。そのため、上記の構成により、燃料貯留部の低圧部分に向かってノズルボディの外部から気体吸入孔を通じて多量の気体が吸入されるために、燃料に多量の気体を混合することができる。また、気体吸入孔を通じてノズルボディの先端部近傍から燃料貯留部に気体を迅速に導入することができるために、混合時の気体と燃料との温度差をより大きくとることができることから、燃料中に発生させる気泡をより微細化することができる。
上記の構成により、燃料貯留部に発生する旋回流の回転中心付近、すなわち燃料貯留部の低圧部分に向けて突起する突起部に気体吸入孔が開口することから、ノズルボディの外部から燃料貯留部への気体の導入をより促進することができる。また、ニードル側へ突起する突起部により、燃料貯留部の旋回流が安定して高速化するために、燃料中に微細な気泡を多量に、かつ略均一に発生させることができる。よって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
上記の構成により、ノズルボディの外部から燃料貯留部へ導入される気体が燃料貯留部に発生する旋回流の回転中心に向かって縮流して導入され、旋回流によって燃料貯留部の燃料に満遍なく混合されるために、燃料中に発生させる気泡をより均一化することができる。よって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
上記の構成により、燃料通路側から燃料噴射孔側に向かう燃料が螺旋状の燃料案内溝を通過する際に旋回力(回転成分)が付与されることから、燃料貯留部に燃料の旋回流を発生させることができ、それによって、燃料中に微細な気泡を多量に、かつ略均一に発生させることができる。よって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
このような燃料噴射ノズルを備える直接噴射式燃料噴射弁によって、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
この場合、インジェクタ10は、内燃機関の燃焼室に限られず吸気ポートに設けてもよいし、燃焼室と吸気ポートとの両方に設けてもよい。
なお、インジェクタ10は、本発明の直接噴射式燃料噴射弁の一構成例である。
ニードル104の先端部側には、第1ガイド部104aが設けられており、基端部側には第2ガイド部104bが設けられている。第1ガイド部104aおよび第2ガイド部104bは、燃料通路103(ノズルボディ101内部の壁面)に摺動自在に嵌挿される構成であって、ニードル104軸と直交する水平軸方向への偏芯を抑制する。これらガイド部は、2つに限られず1または複数設けてもよい。
この場合、燃料噴射孔102の数は4孔に限られず、任意の孔数を等間隔で設けてもよい。そして、燃料噴射孔102より噴射される燃料は、すべて一定の噴射角度に設定されるが、各々の噴射角度を変えてもよい。更に、燃料噴射孔102は、燃料貯留部108からノズルボディ101の外部までの間の角度、孔径が一定であってもよいし、その途中で変化してもよい。
この場合、燃料案内溝107は、上記の2ヶ所に限られず、要求される燃料貯留部108の旋回流に応じて任意の位置に1または複数形成することができる。また、本実施例の燃料案内溝107は、燃料通路103から燃料噴射孔102(燃料貯留部108)に向かって溝の幅および深さが等しい構成であるが、これらが変化する構成であってもよい。なお、インジェクタ10がガイド部を有さずにニードル104とノズルボディ101とが直接摺動する構成の場合、燃料案内溝107をニードル104とノズルボディ101壁面との摺動部のニードル104側に設けることができる。
フューエルポンプから燃料流路を通じて高圧供給された燃料は、ニードル104が開弁されると燃料通路103から燃料貯留部108へ向かって燃料案内溝107を流通する。燃料は、燃料貯留部108に到達するまでの間に螺旋状の燃料案内溝107を流通することで旋回力(回転成分)が付与される。また、燃料は、より大径の燃料通路103から燃料案内溝107を通じてより小径の燃料貯留部108へ流入する際に流速が増加される。
このように、液中の微細気泡の崩壊エネルギーによって液滴が超微細化される。よって、燃料中の微細気泡の崩壊エネルギーを活用することで、内燃機関の噴射燃料の微粒化を促進することができる。
この場合、一般的な燃料噴射弁において燃料溜まり部(本実施例の燃料貯留部108に相当する)の燃料が噴射されるまでの時間を考慮すると、微細気泡はその発生後にmsオーダーで圧壊することが求められる。そのため、微細気泡の圧壊タイミングを燃料噴射の直後とするためには、燃料中の気泡径を数μm以下とすることが望まれる。
気体吸入孔109を通じて燃焼室内の高温気体(既燃ガス)が燃料貯留部108に吸入されると、吸入された既燃ガスと燃料との温度差によって既燃ガスが冷却されて体積が収縮するため、燃料中に発生する気泡がより微細化される。そして、既燃ガスと燃料との温度差がより大きいほど既燃ガスの体積収縮率が大きいために、燃料中の気泡がより微細化される。
また、燃焼室内の既燃ガスを燃料に混合することで、燃料中の微細気が圧壊する際にCH,OHラジカルを発生させることができるために、内燃機関の燃焼性をより促進することができる。
更に、インジェクタ20は、燃料貯留部208の底面にニードル104側へ突起する突起部208aと、突起部208aに開口する気体吸入孔209とを備えている。
また、気体吸入孔209が突起部208aで開口することで燃料貯留部208と連通するために、旋回流の回転中心付近のより低圧の位置に気体吸入孔209を開口することができる。よって、ノズルボディ101の外部から気体がより吸入され易くなることから、燃料貯留部208の燃料中に生成する微細気泡をより多量化することができ、噴射燃料の微粒化を促進することができる。
更に、インジェクタ30は、ノズルボディ101の外部と燃料貯留部208とを連通する部分の一部分の孔径が、ノズルボディ101の外側から燃料貯留部208側に向かって縮小する気体吸入孔309を備えている。
101 ノズルボディ
102 燃料噴射孔
103 燃料通路
104 ニードル
104a 第1ガイド部
106 弁座
107 燃料案内溝
108,208 燃料貯留部
109,209,309 気体吸入孔
Claims (6)
- 先端部近傍に設けられた燃料噴射孔から燃料を噴射可能な燃料噴射ノズルであって、
内部に前記燃料噴射ノズルに供給される燃料を前記燃料噴射孔へと導くための燃料通路を有するノズルボディと、
前記ノズルボディに摺動自在に収容されるニードルと、
前記燃料通路側から前記燃料噴射孔側に向かう燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段と、
前記ニードルと前記燃料噴射孔との間に設けられ、前記旋回力付与手段に旋回力を付与されることで旋回状態にある燃料を貯留可能な燃料貯留部と、
前記ノズルボディの外部から前記燃料貯留部に気体を吸入可能な気体吸入孔と、
を備えることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 前記気体吸入孔は、前記ノズルボディの先端部側から前記ニードルの軸方向に沿って前記燃料貯留部に気体を吸入可能なことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射ノズル。
- 前記燃料貯留部の底面に前記ニードル側へ突起する突起部を設け、
前記気体吸入孔は、前記突起部に開口することで前記ノズルボディの外部と前記燃料貯留部とを連通することを特徴とする請求項1または2記載の記載の燃料噴射ノズル。 - 前記気体吸入孔は、前記ノズルボディの外部と前記燃料貯留部とを連通する部分の全部または一部分の孔径が、前記ノズルボディの外側から前記燃料貯留部側に向かって縮小することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の燃料噴射ノズル。
- 前記旋回力付与手段は、前記ノズルボディ壁面と前記ニードルとの摺動部のいずれかに1または複数形成され、前記燃料通路側と前記燃料貯留部側とを螺旋状に連通する燃料案内溝を有することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の燃料噴射ノズル。
- 請求項1から5のいずれか1項記載の燃料噴射ノズルを備える直接噴射式燃料噴射弁。
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