JP2011220247A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 噴霧の集中を抑制することができる燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 本発明の燃料噴射弁１００は、ノズルボディ１０とニードル１６とを有し、内燃機関に燃料を噴射する複数の噴孔２２、２４、２６、２８、３０及び３２がノズルボディ１０の先端部に配置された燃料噴射弁であって、噴孔２２、２４、２６、２８、３０及び３２は、ノズルボディ１０の中心軸から放射状に配置され、噴孔２２、２４、２６、２８、３０及び３２の中心軸と対向する縁部２３、２５、２７、２９、３１及び３３は、直線部分を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、燃料噴射弁に関する。

従来、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。燃料噴射弁から噴射された燃料（以下、噴霧）は、燃焼室において空気と混合される。燃焼室へ吸入された混合気は、ピストンにより圧縮された後、点火プラグにより着火され燃焼する。

例えば、特許文献１に噴霧の微粒化を促進する燃料噴射装置が開示されている。これによれば、噴孔プレートに複数の噴孔が配置されている。

特開２００９−２８７４４６号公報

燃料噴射弁が噴孔から噴霧を噴射すると、噴霧が周囲の空気を引き込むため、噴孔周辺が負圧状態になる。例えば、燃料噴射弁の先端に複数の円形の噴孔を放射状に配置して噴霧を噴射する場合、複数の噴孔で囲まれた領域は噴孔周辺よりも負圧が大きくなってしまう。これにより、噴霧が複数の噴孔で囲まれた領域の中心に向かう方向に引き付けられ、噴霧が局所的に集中してしまう。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、噴霧の集中を抑制することができる燃料噴射弁を提供することを課題とする。

本発明は、ノズルボディとニードルとを有し、内燃機関に燃料を噴射する複数の噴孔が前記ノズルボディの先端部に配置された燃料噴射弁であって、前記噴孔は、前記ノズルボディの中心軸から放射状に配置され、前記噴孔の前記中心軸と対向する縁部は、直線部分を含むことを特徴とする燃料噴射弁である。

これにより、燃料噴射弁の中心軸の周辺の負圧を低減して、噴霧の集中を抑制することができる。

上記構成において、前記縁部の形状は、矩形である構成とすることができる。

上記構成において、前記中心軸から外周側へ向かう放射方向の前記噴孔の長さは、前記放射方向と直行する直交方向の前記噴孔の長さより長い構成とすることができる。

上記構成において、前記噴孔の形状は、長方形である構成とすることができる。

上記構成において、前記噴孔の個数をＸ、前記直行方向の辺の長さをａ、前記放射方向の辺の長さをｂとするとき、ａＸ＜２ｂが成立する構成とすることができる。

本発明は、ノズルボディとニードルとを有し、内燃機関に燃料を噴射する複数の噴孔が前記ノズルボディの先端部に配置された燃料噴射弁であって、前記噴孔の形状は、半円であり、前記噴孔は、前記半円の弦が前記ノズルボディの中心軸と対向して、前記中心軸から放射状に配置されることを特徴とする燃料噴射弁である。

これにより、燃料噴射弁の中心軸の周辺の負圧を低減して、噴霧の集中を抑制することができる。

本発明によれば、噴霧の集中を抑制することができる。

図１（ａ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の外観図である。図１（ｂ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の断面図である。 図２は、実施例１に係る燃料噴射弁の先端部の断面図である。 図３（ａ）は、実施例１に係る噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の空気の流れを模式的に示す図である。図３（ｂ）は、実施例１に係る燃料噴射弁の先端部の断面図である。 図４は、比較例に係る円形の噴孔及び噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の空気の流れを模式的に示す図である。図４（ｂ）は、比較例に係る噴孔が円形の場合の燃料噴射弁の先端部の断面図である。 図５は、実施例１に係る噴孔が半円形の場合の燃料噴射弁の先端部の断面図である。

以下に、図面を用いて、本発明の実施例について詳細に説明する。

図１（ａ）及び図１（ｂ）を参照して、実施例１に係る燃料噴射弁の構造について説明する。

図１（ａ）は燃料噴射弁１００の外観図である。図１（ａ）に示すように、燃料噴射弁１００は、ノズルボディ１０、コネクタ１２及びフィルタ１４を有する。一点鎖線は、ノズルボディ１０の中心軸を示す。ノズルボディ１０の内部に後述するニードルが配置され、ニードルの往復動作により先端部に配置された噴孔から内燃機関の燃焼室（不図示）へ燃料が噴射される。フィルタ１４は燃料噴射弁１００に供給される燃料中の異物等を除去する。コネクタ１２は内燃機関と接合される。

図１（ｂ）はノズルボディ１０の先端部の断面図である。一点鎖線は、図１（ａ）と同様に、ノズルボディ１０の中心軸を示す。図１（ｂ）に示すように、燃料噴射弁１００は、ノズルボディ１０とニードル１６とを有する。ノズルボディ１０の内部に、図１（ｂ）中の矢印方向に往復動作を行うニードル１６が設けられている。ノズルボディ１０の先端部に噴孔２０が配置されている。ニードル１６がノズルボディ１０の内壁の弁座１８に接すると噴孔２０からの燃料の噴射が遮断される。ニードル１６が弁座１８から離れると噴孔２０から燃料が噴射される。

図２を参照して、ノズルボディ１０の先端部に配置された噴孔の形状について説明する。図２は、実施例１に係る燃料噴射弁１００の先端部の断面図であって、図１（ｂ）に示す燃料噴射弁１００のＺ−Ｚ’間の断面を示す。図２において、点２１はノズルボディ１０の中心軸を示す。図２に示すように、ノズルボディ１０の先端部に、６つの噴孔２２、２４、２６、２８、３０及び３２がノズルボディ１０の中心軸から放射状に配置されている。各噴孔の形状は長方形であり、中心軸から外周側へ向かう方向（以下、放射方向）の各噴孔の長さｂは、放射方向と直行する方向（以下、直行方向）の各噴孔の長さａより長い。各噴孔のノズルボディ１０の中心軸と対向した縁部２３、２５、２７、２９、３１及び３３（図２中の点線で囲った部分）は、直線部分を含み、形状が矩形である。

図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して、噴孔の形状を長方形とする場合の効果を説明する。図３（ａ）は、噴孔及び噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の空気の流れを模式的に示す図である。図３（ａ）は、噴孔２２を示しており、縦及び横方向はそれぞれ図２中の直行方向及び放射方向に対応する。噴孔２２の周囲の矢印は、空気の流れを示す。図３（ａ）のように、噴孔２２の形状が長方形である場合、噴孔２２が空気と接する部分は、放射方向の辺（長さｂ）の方が、直行方向の辺（長さａ）より大きい。したがって、噴孔２２から噴射される噴霧が周囲の空気を引き込む量は、放射方向の辺の方が、直行方向の辺より大きくなる。よって、放射方向の辺の周辺の負圧は、直交方向の辺の周辺の負圧より大きくなる。このように、噴孔２２の形状を長方形にすることにより、噴孔の周囲の負圧の大きさを偏らせることができる。

図３（ｂ）は、図２と同様に燃料噴射弁１００の先端部の断面図であり、噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の負圧の状態を説明するための図である。図３（ｂ）のように、領域Ａは、放射状に配置された噴孔２２、２４、２６、２８、３０及び３２の直行方向の辺で囲まれている。領域Ｂ１−Ｂ６は、それぞれ隣接する噴孔の放射方向の辺で挟まれている。上述したように、噴孔の周囲の負圧は、放射方向の辺の方が、直行方向の辺より大きい。したがって、領域Ｂ１−Ｂ６の負圧は、領域Ａの負圧より大きくなるため、領域Ａの負圧の上昇が緩和される。これにより、噴霧は、領域Ａに集中しにくくなり、負圧が大きい領域Ｂに拡散しやすくなる。

実施例１において、噴孔のノズルボディ１０の中心軸と対向した縁部２３、２５、２７、２９、３１及び３３は、直線部分を含み、矩形である例を説明した。縁部は曲線部分でなく直線部分を含むようにする方が好ましい。これにより、縁部の負圧を小さくすることができる。噴孔の形状が図２のように放射方向に長い長方形である例を説明した。噴孔の形状は、ノズルボディ１０の中心軸と対向した縁部が直線部分を有する他の多角形でもよい。また、噴孔の形状は、ノズルボディ１０の中心軸と対向した縁部が直線部分を有し、縁部を除く外周が曲線部分を含んでもよい。噴孔の形状を長方形として、噴孔の個数をＸ、直行方向の辺の長さをａ、放射方向の辺の長さをｂとする場合、ａＸ＜２ｂの関係が成り立つことが好ましい。例えば、図２の場合、６ａ＜２ｂの関係が成り立つように、噴孔の各辺の長さを調節することが好ましい。これにより、隣接する噴孔間の干渉を大きくして、ノズルボディ１０の中心軸に向かう方向への噴霧の集中を抑制することができる。

実施例１との比較のため図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して、比較例を説明する。比較例は、図２の噴孔の形状を円形とした場合の例である。図４（ａ）は、比較例に係る円形の噴孔及び噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の空気の流れを模式的に示す図である。図４（ａ）は、円形の噴孔４２を示しており、噴孔４２の周囲の矢印が空気の流れを示す。図４（ａ）のように、噴孔４２の形状が円形である場合、噴孔４２の周囲の空気は、噴孔４２が周囲の空気を均一に引き込むように、噴孔４２に向かって流れる。よって、噴孔４２の周囲の負圧は均一になる。図４（ｂ）は、比較例に係る噴孔の形状が円形の場合の燃料噴射弁１００の先端部の断面図であり、噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の負圧の状態を説明するための図である。図４（ｂ）のように、領域Ｃは、放射状に配置された円形の噴孔４２、４４、４６、４８、５０及び５２で囲まれている。領域Ｄ１−Ｄ６は、それぞれ隣接する噴孔４２、４４、４６、４８、５０及び５２で挟まれている。上述したように、円形の噴孔の周囲の負圧は均一になるため、領域Ｃの負圧は領域Ｄ１−Ｄ６の負圧より大きくなってしまう。したがって、噴霧が領域Ｃに集中しやすくなってしまう。

図４（ｂ）における各噴孔の形状を、例えば、半円形とすることにより、ノズルボディ１０の中心軸に向かう方向への噴霧の集中を抑制することができる。これを図５を参照して説明する。図５は、噴孔の形状が半円形の場合の燃料噴射弁１００の先端部の断面図であり、噴孔から噴霧したときの噴孔の周囲の負圧の状態を説明するための図である。図５は、噴孔６２、６４、６６、６８、７０及び７２の形状が半円形である点が図４（ｂ）と異なる。図５のように、噴孔６２、６４、６６、６８、７０及び７２は、弦がノズルボディ１０の中心軸と対向して、放射方向に配置される。領域Ｅは、噴孔６２、６４、６６、６８、７０及び７２の各弦に囲まれている。半円形の弦の長さは、半円形の円弧の長さより短いため、領域Ｅの負圧は、図４（ｂ）の領域Ｃの負圧よりも小さくなる。したがって、ノズルボディ１０の中心軸に向かう方向への噴霧の集中を抑制することができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

１０ ノズルボディ
１６ ニードル
２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２ 噴孔
１００ 燃料噴射弁

Claims (6)

1. ノズルボディとニードルとを有し、内燃機関に燃料を噴射する複数の噴孔が前記ノズルボディの先端部に配置された燃料噴射弁であって、
   前記噴孔は、前記ノズルボディの中心軸から放射状に配置され、
   前記噴孔の前記中心軸と対向する縁部は、直線部分を含むことを特徴とする燃料噴射弁。
2. 前記縁部の形状は、矩形であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。
3. 前記中心軸から外周側へ向かう放射方向の前記噴孔の長さは、前記放射方向と直行する直交方向の前記噴孔の長さより長いことを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料放射弁。
4. 前記噴孔の形状は、長方形であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
5. 前記噴孔の個数をＸ、前記直行方向の辺の長さをａ、前記放射方向の辺の長さをｂとするとき、
   ａＸ＜２ｂ
   が成立することを特徴とする請求項４に記載の燃料噴射弁。
6. ノズルボディとニードルとを有し、内燃機関に燃料を噴射する複数の噴孔が前記ノズルボディの先端部に配置された燃料噴射弁であって、
   前記噴孔の形状は、半円形であり、
   前記噴孔は、前記半円の弦が前記ノズルボディの中心軸と対向して、前記中心軸から放射状に配置されることを特徴とする燃料噴射弁。
   
   

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