JP2012122441A - Fuel injection valve - Google Patents

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Takeshi Nagaki
剛 長岐
Kenji Sakai
謙治 酒井
Hidekazu Tanaka
秀和 田中
Yuichiro Goto
悠一郎 後藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To form a hollow-cone shaped spray that is stabilized in a spray state by a simple constitution.SOLUTION: Injection oles 27-1, 27-6 are arranged at equal intervals on a concentric circle whose center coincides with the center of an orifice plate 23, at the same time, the injection holes 27-1, 27-6 are formed so as to incline with respect to a Z-axis direction which passes through the center of the orifice plate 23 and coincides with an axis of an injection valve at a prescribed injection-hole angle θINC, a line obtained by projecting the center axis of each injection hole 27-1, 27-6 on the orifice plate 23 is formed at a prescribed circumferential inclination angle θcir with respect to a line for connecting a point at which the center axis of each injection hole 27-1, 27-6 crosses a flat face at which the orifice plate 23 is located and the center of the concentric circle, and thus the stable hollow-cone shaped spray can be obtained.

Description

本発明は、燃料噴射弁に係り、特に、ポート噴射式内燃機関に適する燃料噴射弁であって、ホロコーン状噴霧における噴霧形状の安定化等を図ったものに関する。   The present invention relates to a fuel injection valve, and more particularly to a fuel injection valve suitable for a port injection type internal combustion engine, which is intended to stabilize a spray shape in a holocone spray.

この種の燃料噴射弁としては、例えば、一つの燃料噴射弁から2つのポートへ、それぞれ別個に大凡コーン状の噴霧の形成可能とした燃料噴射弁が提案されている(例えば、特許文献1等参照)。
また、噴霧の微粒化のために、ホロコーン状の噴霧にスワールを付加できるよう構成された燃料噴射弁等も提案されている(例えば、特許文献2等参照)。
As this type of fuel injection valve, for example, a fuel injection valve has been proposed in which a roughly cone-shaped spray can be separately formed from one fuel injection valve to two ports (for example, Patent Document 1). reference).
In addition, a fuel injection valve configured to add a swirl to a holo-cone-shaped spray for atomization of the spray has been proposed (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−225598号公報(第5−8頁、図1−図8)JP 2004-225598 A (page 5-8, FIGS. 1 to 8) 特表2000−509462号公報(第6−9頁、図1−図5)JP 2000-509462 A (page 6-9, FIG. 1 to FIG. 5)

しかしながら、上記前者の公報に開示された燃料噴射弁においては、噴霧形状がホロコーン状ではないために、噴霧の貫徹力(ペネトレーション)が未だ強く、必ずしも貫徹力の低減という要請に十分応えるものではないという問題がある。
また、上記後者の公報に開示された燃料噴射弁においては、噴霧の周縁に強力な旋回流(スワール)を発生させるために、噴孔よりも上流側にスワール発生装置を設ける必要があり、部品点数の増加、構造の複雑化を招くと共に、高価格化を招くという問題がある。
However, in the fuel injection valve disclosed in the former publication, since the spray shape is not a holo-cone shape, the penetration force of the spray is still strong and does not necessarily meet the demand for reduction of the penetration force. There is a problem.
Further, in the fuel injection valve disclosed in the latter publication, in order to generate a strong swirl flow (swirl) at the periphery of the spray, it is necessary to provide a swirl generator upstream of the nozzle hole. There is a problem that the number of points increases, the structure becomes complicated, and the price increases.

本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、簡易な構成で、噴霧状態が安定したホロコーン状の噴霧形成を可能とした燃料噴射弁を提供するものである。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel injection valve capable of forming a holocone-shaped spray with a simple structure and a stable spray state.

上記本発明の目的を達成するため、本発明に係る燃料噴射弁は、
ポート噴射式内燃機関の燃料噴射弁であって、
複数の噴孔が穿設されるオリフィスプレートの前記燃料噴射弁内部側の面において、前記オリフィスプレートの直径方向に沿う一つの軸をX軸、このX軸に直交する前記オリフィスプレートの直径方向に沿う一つの軸をY軸、前記X軸及びY軸に対して直交する前記燃料噴射弁の中心軸をZ軸と、それぞれ定め、
前記複数の噴孔は、前記X、Y、及び、Z軸の交点、又は、前記複数の噴孔への燃料の流入を可能とする範囲で前記Y軸上の任意の点を中心とした同心円上に3個以上、等間隔で配設されると共に、前記複数の噴孔は、それぞれの噴孔の中心軸が、前記Z軸方向に対して所定噴孔角を以て傾くように形成されると共に、それぞれの噴孔の中心軸を前記オリフィスプレートへ投影した線が、前記それぞれの噴孔の中心軸が前記オリフィスプレートが位置する平面と交差する点と前記同心円の中心とを結ぶ線に対して所定の周方向傾き角を以て形成されてなるものである。
In order to achieve the above object of the present invention, a fuel injection valve according to the present invention comprises:
A fuel injection valve for a port injection internal combustion engine,
On the inside surface of the fuel injection valve of the orifice plate in which a plurality of injection holes are formed, one axis along the diameter direction of the orifice plate is the X axis, and the diameter direction of the orifice plate is orthogonal to the X axis. One axis along the axis is defined as the Y axis, and the central axis of the fuel injection valve orthogonal to the X axis and the Y axis is defined as the Z axis.
The plurality of nozzle holes are concentric circles centered on an intersection of the X, Y, and Z axes or an arbitrary point on the Y axis within a range that allows fuel to flow into the plurality of nozzle holes. Three or more nozzle holes are arranged at equal intervals on the top, and the plurality of nozzle holes are formed such that a central axis of each nozzle hole is inclined with a predetermined nozzle hole angle with respect to the Z-axis direction. A line obtained by projecting the central axis of each nozzle hole onto the orifice plate is a line connecting a point where the central axis of each nozzle hole intersects the plane where the orifice plate is located and the center of the concentric circle. It is formed with a predetermined circumferential inclination angle.

本発明によれば、新たな構成部品を増やすことなく、従来に比してより噴霧状態が安定したホロコーン状噴霧を形成することができるので、燃料消費量の低減と共に、噴霧の微粒化による噴霧の貫徹力が従来に比してさらに低減され、その結果、排気ガス中の炭化水素の低減を図ることができ、排ガス処理装置の触媒の小型化に寄与することができるという効果を奏するものである。   According to the present invention, it is possible to form a holocone-shaped spray with a more stable spray state as compared with the conventional one without increasing the number of new components, so that the fuel consumption can be reduced and the spray by atomization of the spray can be formed. As a result, it is possible to reduce the hydrocarbons in the exhaust gas and contribute to the downsizing of the catalyst of the exhaust gas treatment device. is there.

本発明の実施の形態における燃料噴射弁が用いられる内燃機関の縦断面図図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the internal combustion engine in which the fuel injection valve in embodiment of this invention is used. 図1に示された内燃機関の上部の横方向の断面を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the cross section of the horizontal direction of the upper part of the internal combustion engine shown by FIG. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁による噴射状態を、その側面側から模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the injection state by the fuel injection valve in embodiment of this invention from the side surface side. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁による噴射状態を、ノズル部を正面に臨む側から模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the injection state by the fuel injection valve in embodiment of this invention from the side which faces a nozzle part to the front. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁のノズル部の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the nozzle part of the fuel injection valve in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁に用いられるオリフィスプレートの平面図である。It is a top view of the orifice plate used for the fuel injection valve in embodiment of this invention. 図6のA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line of FIG. 図6の縦断面図であって、図8(A)は、図6のB−B線断面図、図8(B)は、噴孔付近の拡大縦断面図である。FIG. 8A is a longitudinal sectional view of FIG. 6, FIG. 8A is a sectional view taken along the line BB of FIG. 6, and FIG. 8B is an enlarged longitudinal sectional view of the vicinity of the injection hole. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁において、θCIRを90に設定し、噴霧同士の干渉部分のみを抽出したシミューレション結果を模式的に示す模式図である。In the fuel injection valve in the embodiment of the present invention, it is a schematic diagram schematically showing a simulation result in which θ CIR is set to 90 and only the interference portion between the sprays is extracted. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁において、θCIRを0に設定し、噴霧同士の干渉部分のみを抽出したシミューレション結果を模式的に示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a simulation result in which θCIR is set to 0 and only an interference portion between sprays is extracted in the fuel injection valve according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁において、θCIRを0に、噴霧を図10よりも太く設定し、噴霧同士の干渉部分のみを抽出したシミューレション結果を模式的に示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing a simulation result in which, in the fuel injection valve in the embodiment of the present invention, θCIR is set to 0, the spray is set to be thicker than that in FIG. 10, and only the interference portion between the sprays is extracted. 本発明の実施の形態における燃料噴射弁によるホロコーン状噴霧の先端部の噴霧状態の測定結果を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the measurement result of the spray state of the front-end | tip part of the holoconical spray by the fuel injection valve in embodiment of this invention. 従来の燃料噴射弁によるホロコーン状噴霧の先端部の噴霧状態の測定結果を模式的に示した模式図である。It is the schematic diagram which showed typically the measurement result of the spray state of the front-end | tip part of the holoconical spray by the conventional fuel injection valve.

以下、本発明の実施の形態について、図1乃至図13を参照しつつ説明する。
なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。
最初に、本発明の実施の形態における燃料噴射弁が用いられる内燃機関について、図1及び図2を参照しつつ説明する。
図1に示された内燃機関1は、いわゆるポート噴射式のもので、その構成は、基本的に従来同様のものである。
かかる内燃機関1は、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、ピストン4とを有しており、シリンダブロック2内部に、ピストン4が摺動可能に収納され、燃焼室5が形成されたたものとなっている(図1参照)。
燃焼室5には、シリンダヘッド3に形成された吸気管6と排気管7が連通するものとなっている。そして、シリンダヘッド3には、吸気管6と燃焼室5との連通を制御する2つの吸気弁8A,8Bと、排気管7と燃焼室5との連通を制御する2つの排気弁9A,9Bが、それぞれ設けられている(図1及び図2参照)。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13.
The members and arrangements described below do not limit the present invention and can be variously modified within the scope of the gist of the present invention.
First, an internal combustion engine in which a fuel injection valve according to an embodiment of the present invention is used will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
The internal combustion engine 1 shown in FIG. 1 is of a so-called port injection type, and its configuration is basically the same as that of the prior art.
The internal combustion engine 1 has a cylinder block 2, a cylinder head 3, and a piston 4. The piston 4 is slidably housed in the cylinder block 2 and a combustion chamber 5 is formed. (See FIG. 1).
An intake pipe 6 and an exhaust pipe 7 formed in the cylinder head 3 communicate with the combustion chamber 5. The cylinder head 3 includes two intake valves 8A and 8B that control the communication between the intake pipe 6 and the combustion chamber 5, and two exhaust valves 9A and 9B that control the communication between the exhaust pipe 7 and the combustion chamber 5. Are provided (see FIGS. 1 and 2).

また、吸気管6の上流側には、本発明の実施の形態における燃料噴射弁20が配設されている。かかる燃料噴射弁20は、吸気弁8A,8Bに向けて後述するようなホロコーン状の噴霧(図1の二点鎖線部分、図3の二点鎖線部分、及び、図4の二点鎖線部分)が可能な適宜な位置に配設されている。また、シリンダヘッド3には、燃焼室5の上部中心部分に臨むように、点火プラグ10が設けられている(図1参照)。   A fuel injection valve 20 according to the embodiment of the present invention is disposed upstream of the intake pipe 6. Such a fuel injection valve 20 has a hollow cone spray as described later toward the intake valves 8A and 8B (two-dot chain line portion in FIG. 1, two-dot chain line portion in FIG. 3, and two-dot chain line portion in FIG. 4). Is disposed at an appropriate position. Further, the cylinder head 3 is provided with a spark plug 10 so as to face the upper center portion of the combustion chamber 5 (see FIG. 1).

次に、燃料噴射弁20のノズル部21の構成について、図5乃至図8を参照しつつ説明することとする。
本発明の燃料噴射弁20のノズル部21の端部においては、弁体22の端部にオリフィスプレート23が固着されたものとなっており、弁体22内に収納されたボール弁24が、弁体22に形成された弁座25から離間せしめられることによって、燃料がボール弁24と弁体22との間隙を通過して、流出開口26へ至り、噴孔27へ流入可能に構成されたもとなっている(図5参照)。
なお、図5は、2つの噴孔27がオリフィスプレート23の直径方向に位置する部位での縦断面図である(図6参照)。
Next, the configuration of the nozzle portion 21 of the fuel injection valve 20 will be described with reference to FIGS.
At the end portion of the nozzle portion 21 of the fuel injection valve 20 of the present invention, an orifice plate 23 is fixed to the end portion of the valve body 22, and the ball valve 24 housed in the valve body 22 includes: By being separated from the valve seat 25 formed in the valve body 22, the fuel passes through the gap between the ball valve 24 and the valve body 22, reaches the outflow opening 26, and can flow into the injection hole 27. (See FIG. 5).
FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of a portion where the two nozzle holes 27 are located in the diameter direction of the orifice plate 23 (see FIG. 6).

本発明の実施の形態におけるオリフィスプレート23は、全体外観形状が蓋体状、すなわち、換言すれば、扁平の有底筒状に形成されてなるもので(図6及び図7参照)、その円板状に形成された底部23aに複数の噴孔、すなわち、本発明の実施の形態においては、6個の噴孔27−1〜27−6が次述するように穿設されたものとなっている(図6参照)。なお、以下の説明においては、各噴孔27−1〜27−6に共通する事項の説明においては、適宜、噴孔27と記述して説明することとする。   The orifice plate 23 according to the embodiment of the present invention is formed in a lid shape, that is, a flat bottomed cylindrical shape in other words (see FIGS. 6 and 7), and its circular shape. A plurality of nozzle holes, that is, in the embodiment of the present invention, six nozzle holes 27-1 to 27-6 are formed in the bottom portion 23 a formed in a plate shape as described below. (See FIG. 6). In the following description, the description common to the nozzle holes 27-1 to 27-6 will be described as the nozzle hole 27 as appropriate.

まず、以下の説明の便宜上、X軸、Y軸、及び、Z軸による3次元の直線直交座標を定義する。すなわち、例えば、図6に示されたオリフィスプレート23の底部23aの燃料噴射弁20の内部側の面において、オリフィスプレート23の径方向に沿う一つの軸をX軸、このX軸に直交し、かつ、オリフィスプレート23の径方向に沿う一つの軸をY軸、これらX軸、Y軸に対して直交する燃料噴射弁20の中心軸をZ軸と、それぞれ定義する。
図6においては、紙面左右方向にX軸、紙面上下方向にY軸、紙面表裏方向にZ軸とし、Z軸は、オリフィスプレート23の中心を通るものとする。すなわち、本発明の実施の形態においては、オリフィスプレート23の中心は、燃料噴射弁20の中心軸に一致したものとなっている。
First, for convenience of the following description, three-dimensional linear orthogonal coordinates based on the X axis, the Y axis, and the Z axis are defined. That is, for example, on the inner surface of the fuel injection valve 20 at the bottom 23a of the orifice plate 23 shown in FIG. 6, one axis along the radial direction of the orifice plate 23 is the X axis, and is orthogonal to the X axis. One axis along the radial direction of the orifice plate 23 is defined as a Y axis, and the X axis and the central axis of the fuel injection valve 20 orthogonal to the Y axis are defined as a Z axis.
In FIG. 6, it is assumed that the X axis is the left-right direction of the paper, the Y axis is the vertical direction of the paper, the Z axis is the front / back direction of the paper, and the Z axis passes through the center of the orifice plate 23. That is, in the embodiment of the present invention, the center of the orifice plate 23 coincides with the central axis of the fuel injection valve 20.

かかる前提の下、本発明の実施の形態における噴孔27−1〜27−6は、X軸、Y軸、及び、Z軸の交点を中心とした仮想の同心円(図6において一点鎖線の円参照)上に、等間隔に配設されたものとなっている(図6参照)。本発明の実施の形態においては、上述の仮想の同心円の中心は、オリフィスプレート23の中心に一致したものとなっているが、必ずしも、オリフィスプレート23の中心と一致する必要はない。すなわち、上述の仮想の同心円の中心は、燃料がボール弁24と弁体22との間隙を通過して噴孔27−1〜27−6へ確実に流入する範囲であればY軸上の任意の点としても良いものである。   Under such a premise, the nozzle holes 27-1 to 27-6 in the embodiment of the present invention have virtual concentric circles centered on the intersections of the X-axis, Y-axis, and Z-axis (the circles shown by alternate long and short dashed lines in FIG. (See FIG. 6). In the embodiment of the present invention, the center of the imaginary concentric circle described above coincides with the center of the orifice plate 23, but it does not necessarily need to coincide with the center of the orifice plate 23. That is, the center of the imaginary concentric circle is arbitrary on the Y axis as long as the fuel flows through the gap between the ball valve 24 and the valve body 22 and surely flows into the nozzle holes 27-1 to 27-6. It is also a good point.

各噴孔27−1〜27−6は、噴孔角θINC、及び、周方向傾き角θCIRを有するものとなっている。
まず、噴孔角θINCについて説明すれば、噴孔角θINC、は、噴孔27−1〜27−6の中心を通る仮想的な軸、すなわち、中心軸(図8(B)の一点鎖線の直線参照)のZ軸に対する傾き角である(図8(A)及び図8(B)参照)。
噴孔角θINCは、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧の相互の距離に主に影響を与えるものであり、噴孔角θINCが大きくなるにつれて、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧の相互の間隔が拡がり、噴霧間の干渉が少なくなるので、各噴霧の適度な拡がりを確保できる大きさを選定する必要がある。
Each nozzle hole 27-1 to 27-6 has a nozzle hole angle θINC and a circumferential inclination angle θCIR.
First, the nozzle hole angle θINC will be described. The nozzle hole angle θINC is an imaginary axis passing through the centers of the nozzle holes 27-1 to 27-6, that is, the center axis (the one-dot chain line in FIG. 8B). The inclination angle with respect to the Z-axis (refer to FIGS. 8A and 8B).
The nozzle hole angle θINC mainly affects the mutual distance of the sprays from the nozzle holes 27-1 to 27-6. As the nozzle hole angle θINC increases, the nozzle holes 27-1 to 27-27. Since the mutual interval between the sprays from −6 increases and interference between the sprays decreases, it is necessary to select a size that can ensure an appropriate spread of each spray.

この噴孔角θINCによる各噴孔27−1〜27−6からの噴霧の相互間の拡がりは、最終的には、ホロコーン状の噴霧全体のY軸方向での拡がり決定する要素となっている。
なお、噴孔27の直径は、燃料噴射弁20の最大噴射量などの具体的な条件によって種々異なるものであるので、試験、シミューレション等に基づいて、適切な値が選定されるべきものである。
The mutual spread of the sprays from the respective nozzle holes 27-1 to 27-6 by the nozzle hole angle θINC is finally an element for determining the spread of the entire holoconical spray in the Y-axis direction. .
Note that the diameter of the injection hole 27 varies depending on specific conditions such as the maximum injection amount of the fuel injection valve 20, and therefore an appropriate value should be selected based on tests, simulations, and the like. It is.

次に、周方向傾き角θCIRについて説明すれば、周方向傾き角θCIRは、噴孔27−1〜27−6の中心軸がオリフィスプレート23が位置する面と交差する点と、同心円(図6の一点鎖線円)の中心とを結ぶ線に対して、噴孔27−1〜27−6の中心軸をオリフィスプレート23に投影した線がなす角として定義されるものである(図6参照)。
かかる周方向傾き角θCIRは、特に、ホロコーン状噴霧の安定化を図るための要素となるものである。
Next, the circumferential inclination angle θCIR will be described. The circumferential inclination angle θCIR is concentric with the point where the central axis of the nozzle holes 27-1 to 27-6 intersects the plane where the orifice plate 23 is located (FIG. 6). Is defined as an angle formed by a line formed by projecting the central axis of the nozzle holes 27-1 to 27-6 onto the orifice plate 23 with respect to a line connecting with the center of the dot-and-dash line circle) (see FIG. 6). .
The circumferential inclination angle θCIR is an element for stabilizing the holoconical spray.

すなわち、噴孔角θINCは、噴孔の加工精度のばらつきによっては、必ずしも安定した精度で形成することが確保されるとは限らない。ホロコーン状噴霧の形成のため、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧を確実に干渉させるためには、噴孔角θINCのばらつきによる噴霧のばらつきが生じにくい噴霧の上流側、すなわち、燃料噴射弁20により近い位置で、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧を干渉させることが必要である。そのため、噴孔角θINCを小さくすると、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧を上流部分で干渉させることができるが、各噴孔27−1〜27−6から生ずる噴霧間の干渉領域が大きくなり、ホロコーン状噴霧が得にくくなり、噴霧粒径を小さくできなくなる。   That is, the nozzle hole angle θINC is not always ensured to be formed with a stable accuracy depending on variations in the processing accuracy of the nozzle holes. In order to make the spray from each nozzle hole 27-1 to 27-6 reliably interfere for the formation of the holoconical spray, the upstream side of the spray that is unlikely to cause spray variation due to the variation of the nozzle hole angle θINC, that is, It is necessary to cause the sprays from the nozzle holes 27-1 to 27-6 to interfere with each other at a position closer to the fuel injection valve 20. Therefore, if the nozzle hole angle θINC is reduced, the spray from each nozzle hole 27-1 to 27-6 can interfere with the upstream portion, but the interference between the sprays generated from each nozzle hole 27-1 to 27-6. The area becomes large, and it becomes difficult to obtain a holoconical spray, and the spray particle size cannot be reduced.

そこで、本願発明者は、種々試験、研究の結果、周方向傾き角θCIRを付加することで、噴孔角θINCを小さくすることなく、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧を上流部分で干渉させながらも、従来と異なり、噴霧間の干渉領域を必要以上に大きくすることなく、安定したホロコーン状噴霧を得ることができることを見出すに至ったものである。   Therefore, the inventors of the present application, as a result of various tests and researches, added the circumferential inclination angle θCIR, and thereby increased the spray from each of the nozzle holes 27-1 to 27-6 without reducing the nozzle hole angle θINC. It has been found that a stable holoconical spray can be obtained without causing an interference area between sprays to be unnecessarily large, while causing interference in portions.

例えば、図9乃至図11には、本発明の実施の形態における燃料噴射弁20、及び、従来の燃料噴射弁における各噴孔からの噴霧状態のシミュレーション結果が模式的に示されており、以下、これらの図を参照しつつ、周方向傾き角θCIRを設けることの意義について説明する。
まず、前提として、図9乃至図11いずれも噴孔数を6個として同心円上に等間隔で配設したものとする。
For example, FIGS. 9 to 11 schematically show the simulation results of the spray state from each injection hole in the fuel injection valve 20 in the embodiment of the present invention and the conventional fuel injection valve. The significance of providing the circumferential inclination angle θCIR will be described with reference to these drawings.
First, as a premise, in any of FIGS. 9 to 11, it is assumed that the number of nozzle holes is six and are arranged on a concentric circle at equal intervals.

また、本発明の実施の形態における燃料噴射弁20におけるシミュレーション結果を示す図9の場合、周方向傾き角θCIRは90度に設定したものとしてある。 図10及び図11の従来の燃料噴射弁においては、勿論、本発明の実施の形態と異なり、噴孔に周方向傾き角θCIRは与えられておらず、噴孔角の調整のみでホロコーンを形成可能としたものである。   Further, in the case of FIG. 9 showing the simulation result in the fuel injection valve 20 in the embodiment of the present invention, the circumferential inclination angle θCIR is set to 90 degrees. In the conventional fuel injection valve shown in FIGS. 10 and 11, of course, unlike the embodiment of the present invention, the circumferential inclination angle θCIR is not given to the nozzle hole, and a holocone is formed only by adjusting the nozzle hole angle. It is possible.

かかる前提の下、周方向傾き角θCIRを考慮した本発明の実施の形態の燃料噴射弁20の場合、各噴孔27−1〜27−6からの噴霧が(図9参照)、従来の燃料噴射弁の場合(図10参照)に比して、各噴霧の干渉領域がより上流(燃料噴射弁側)まで広がることが確認できるものとなっている。
周方向傾き角θCIRを与えずとも、各噴射孔からの噴霧を太くすることで、各噴霧の干渉領域を上流まで広げることは可能(図11参照)であるが、干渉領域の体積が大きくなり(図11参照)、その結果、ペネトレーションが大きくなったり、また、噴霧における粒径が大きくなってしまうという欠点を招く。
Under such a premise, in the case of the fuel injection valve 20 according to the embodiment of the present invention in consideration of the circumferential inclination angle θCIR, the spray from each of the injection holes 27-1 to 27-6 (see FIG. 9) Compared to the case of the injection valve (see FIG. 10), it can be confirmed that the interference region of each spray extends to the upstream side (fuel injection valve side).
It is possible to widen the interference area of each spray to the upstream by making the spray from each injection hole thick without giving the circumferential inclination angle θCIR (see FIG. 11), but the volume of the interference area becomes large. (See FIG. 11) As a result, the penetration becomes large and the particle size in spraying becomes large.

本発明の実施の形態における燃料噴射弁20のように周方向傾き角θCIRを与えることによって、燃料噴射弁20と各噴孔27−1〜27−6からの噴霧の上流側の端部との距離Lp(図9参照)は、周方向傾き角θCIRを有しない従来の燃料噴射弁における各噴孔からの噴霧の上流側の端部と燃料噴射弁との距離LCONV1に比して確実に小さな値が確保できるものとなっている。
なお、各噴孔からの噴霧を太くした従来の燃料噴射弁(図11参照)の場合には、燃料噴射弁と各噴霧の上流側の端部との距離LCONV2は、Lpより僅かに長い程度まで小さくはなるが、上述したように干渉領域の体積が大きくなり、ホロコーン状態の噴霧を得ることはできない(図11参照)。
By giving the circumferential inclination angle θCIR as in the fuel injection valve 20 in the embodiment of the present invention, the fuel injection valve 20 and the upstream end of the spray from each nozzle hole 27-1 to 27-6 are provided. The distance Lp (see FIG. 9) is certainly smaller than the distance LCONV1 between the upstream end of the spray from each nozzle hole and the fuel injection valve in the conventional fuel injection valve having no circumferential inclination angle θCIR. The value can be secured.
In the case of a conventional fuel injection valve (see FIG. 11) in which the spray from each nozzle hole is thick, the distance LCONV2 between the fuel injection valve and the upstream end of each spray is slightly longer than Lp. However, as described above, the volume of the interference region is increased, and a holo-cone spray cannot be obtained (see FIG. 11).

上述のような周方向傾き角θCIRによる噴霧のばらつき低減効果は、図12及び図13に示されたホロコーン状噴霧の先端部の測定結果によっても確認することができる。
図12は、本発明の実施の形態における燃料噴射弁20によるホロコーン状噴霧の先端部の噴霧状態を、図13は、従来の燃料噴射弁によるホロコーン状噴霧の先端部の噴霧状態を、それぞれ測定した一例を示すものである。
いずれも噴孔の大きさ、噴孔角の大きさは同一としてある。
また、いずれの図においても、斜線部分は、噴霧レベル(噴霧量の大きさ)が最も強い領域を、黒塗り部分は、斜線部分より噴霧レベルの小さい領域を、それぞれ表している。なお、白抜き部分は、噴霧がほとんど無い部分を表している。
The effect of reducing the dispersion of the spray by the circumferential inclination angle θCIR as described above can be confirmed also by the measurement result of the tip portion of the holoconical spray shown in FIGS. 12 and 13.
FIG. 12 shows the spray state of the tip of the hollow cone spray by the fuel injection valve 20 in the embodiment of the present invention, and FIG. 13 shows the spray state of the tip of the hollow cone spray by the conventional fuel injection valve, respectively. An example is shown.
In both cases, the size of the nozzle hole and the size of the nozzle hole angle are the same.
In any of the drawings, the hatched portion indicates the region where the spray level (the amount of spraying) is the strongest, and the black portion indicates the region where the spray level is lower than the hatched portion. The white portion represents a portion where there is almost no spray.

周方向傾き角θCIRを有せず、噴孔角のみが与えられた噴孔を同心円上に配置した従来の燃料噴射弁の場合、図13に示されたように、黒塗りで示された噴霧レベルがやや小さい大凡円環状の噴霧部分に、噴霧レベルがより高い部分(斜線部分)が複数点在した状態となる場合がある。
これに対して、本発明の実施の形態における燃料噴射弁20においては、図12に示されたように、ホロコーン状噴霧の先端部は、斜線で表されたほぼ円環状の噴霧レベルの高い噴霧部分が生じることが確認できるものとなっている。なお、図12の例の場合、円環状の噴霧の内側と外側の周縁部分は、斜線部分よりも噴霧レベルが低いものとなっている。
なお、上述の噴霧状態の測定は、概略的には、例えば、燃料圧力を300kPa、測定チャンバ内の内圧を通常大気圧以下、測定チャンバ内の温度を20degC、燃料温度を20degCに設定すると好適であるが、必ずしもこの条件に限定されるものではないことは勿論である。
In the case of a conventional fuel injection valve that does not have a circumferential inclination angle θCIR and concentrically arranges injection holes provided with only injection hole angles, as shown in FIG. There may be a state in which a plurality of portions having higher spray levels (shaded portions) are scattered in a substantially annular spray portion having a slightly lower level.
On the other hand, in the fuel injection valve 20 according to the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 12, the tip of the holocon spray is a substantially annular spray with a high spray level represented by hatching. It can be confirmed that a part is generated. In the case of the example of FIG. 12, the spray level is lower in the inner and outer peripheral portions of the annular spray than in the hatched portion.
The above-described measurement of the spray state is generally preferable when, for example, the fuel pressure is set to 300 kPa, the internal pressure in the measurement chamber is set to a normal atmospheric pressure or lower, the temperature in the measurement chamber is set to 20 degC, and the fuel temperature is set to 20 degC. Of course, it is not necessarily limited to this condition.

このように本発明の実施の形態の燃料噴射弁20においては、噴孔27−1〜27−6に周方向傾き角θCIRを与えることで、図4に模式的に示されたように、2つの吸気弁8A,8Bの近傍に噴霧のばらつきが低減されたホロコーン状の噴霧状態が形成されることとなる。
かかるホロコーン状噴霧は、その先端の円環状の噴霧部分であって、大凡180度離れた部分の近傍に、それぞれ吸気弁8A,8Bが位置する大きさとすることで、2つの吸気弁8A,8Bを介し噴霧燃料の供給が可能となる。
As described above, in the fuel injection valve 20 according to the embodiment of the present invention, the circumferential inclination angle θCIR is given to the nozzle holes 27-1 to 27-6, as schematically shown in FIG. In the vicinity of the two intake valves 8A and 8B, a hollow cone-like spray state in which the dispersion of spray is reduced is formed.
Such a hollow cone spray is an annular spray portion at the tip thereof, and is sized so that the intake valves 8A and 8B are positioned in the vicinity of a portion approximately 180 degrees away from each other, whereby two intake valves 8A and 8B are provided. The sprayed fuel can be supplied via the.

上述の本発明の実施の形態においては、噴孔27を6個設ける構成としたが、これに限定される必要はなく、少なくとも3個以上あれば、同様にホロコーン状噴霧の形成は可能である。
また、上述の本発明の実施の形態において、周方向傾き角θCIRは90度に設定した構成を前提としたが、これに限定される必要はなく、例えば、45度に設定しても好適である。
In the above-described embodiment of the present invention, six nozzle holes 27 are provided. However, the present invention is not limited to this, and if at least three nozzle holes 27 are provided, the formation of a holoconical spray is possible. .
In the above-described embodiment of the present invention, it is assumed that the circumferential inclination angle θCIR is set to 90 degrees. However, it is not necessary to be limited to this, and for example, it is preferable to set it to 45 degrees. is there.

従来に比して、より噴霧状態の安定したホロコーン状噴霧が所望される燃料噴射弁に適する。   Compared to the prior art, it is suitable for a fuel injection valve in which a holoconical spray with a more stable spray state is desired.

20…燃料噴射弁
23…オリフィスプレート
27−1〜27−6…噴孔
20 ... Fuel injection valve 23 ... Orifice plate 27-1 to 27-6 ... Injection hole

Claims (4)

ポート噴射式内燃機関の燃料噴射弁であって、
複数の噴孔が穿設されるオリフィスプレートの前記燃料噴射弁内部側の面において、前記オリフィスプレートの直径方向に沿う一つの軸をX軸、このX軸に直交する前記オリフィスプレートの直径方向に沿う一つの軸をY軸、前記X軸及びY軸に対して直交する前記燃料噴射弁の中心軸をZ軸と、それぞれ定め、
前記複数の噴孔は、前記X、Y、及び、Z軸の交点、又は、前記複数の噴孔への燃料の流入を可能とする範囲で前記Y軸上の任意の点を中心とした同心円上に3個以上、等間隔で配設されると共に、前記複数の噴孔は、それぞれの噴孔の中心軸が、前記Z軸方向に対して所定噴孔角を以て傾くように形成されると共に、それぞれの噴孔の中心軸を前記オリフィスプレートへ投影した線が、前記それぞれの噴孔の中心軸が前記オリフィスプレートが位置する平面と交差する点と前記同心円の中心とを結ぶ線に対して所定の周方向傾き角を以て形成されてなることを特徴とする燃料噴射弁。
A fuel injection valve for a port injection internal combustion engine,
On the inside surface of the fuel injection valve of the orifice plate in which a plurality of injection holes are formed, one axis along the diameter direction of the orifice plate is the X axis, and the diameter direction of the orifice plate is orthogonal to the X axis. One axis along the axis is defined as the Y axis, and the central axis of the fuel injection valve orthogonal to the X axis and the Y axis is defined as the Z axis.
The plurality of nozzle holes are concentric circles centered on an intersection of the X, Y, and Z axes or an arbitrary point on the Y axis within a range that allows fuel to flow into the plurality of nozzle holes. Three or more nozzle holes are arranged at equal intervals on the top, and the plurality of nozzle holes are formed such that a central axis of each nozzle hole is inclined with a predetermined nozzle hole angle with respect to the Z-axis direction. A line obtained by projecting the central axis of each nozzle hole onto the orifice plate is a line connecting a point where the central axis of each nozzle hole intersects the plane where the orifice plate is located and the center of the concentric circle. A fuel injection valve formed with a predetermined circumferential inclination angle.
前記複数の噴孔の下流側において、前記オリフィスプレートを臨む位置に、ホロコーン状の噴霧を停留形成可能にしてなることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。   2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein a holocone-shaped spray can be stopped and formed at a position facing the orifice plate on a downstream side of the plurality of injection holes. 噴孔角によって、前記複数の噴孔の下流側において、前記オリフィスプレートを臨む位置に形成されるホロコーン状の噴霧の、Y軸方向における広がりを調整可能としてなることを特徴とする請求項2記載の燃料噴射弁。   3. The spread in the Y-axis direction of a holocone-shaped spray formed at a position facing the orifice plate on the downstream side of the plurality of nozzle holes can be adjusted by the nozzle hole angle. Fuel injection valve. 周方向傾き角によって、前記オリフィスプレートを臨む位置に形成されるホロコーン状の噴霧のばらつきを低減可能としてなることを特徴とする請求項3記載の燃料噴射弁。   The fuel injection valve according to claim 3, wherein variation in a holoconical spray formed at a position facing the orifice plate can be reduced by a circumferential inclination angle.
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