JP2014047698A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve.
燃料噴射弁では噴孔について種々の提案がなされている。特許文献1ではサック部と連通する2つのスリット状の噴孔を備える燃料噴射弁が開示されている。特許文献1ではサック部を形成するサック壁面のうちニードル弁に対向する部分を球面で形成する例が開示されている。特許文献2ではエンジンに燃料を供給する方法として燃料を二つ以上の流れにして噴射することが開示されている。特許文献2では中央孔の軸線を中心にして、燃料を噴射する三つのオリフィスを角度的に等間隔に設けた例が開示されている。
Various proposals have been made for injection holes in fuel injection valves.
特許文献3では噴孔の入口部のうち、燃料の流れ易い側の内壁を燃料の流れ難い側の内壁よりも大きい半径で形成した燃料噴射ノズルが開示されている。特許文献3ではこれにより燃料の流れ易い側からの燃料の流量を燃料の流れ難い側からの燃料の流量よりも大きくし、噴孔内を通過する燃料に周方向の旋回力を加えるようにしている。特許文献3ではさらに加工用ニードルを用いて噴孔の入口部内壁を加工する燃料噴射ノズルの加工方法が開示されている。この加工用ニードルは旋回流を生成する旋回流形成部を備えている。 Patent Document 3 discloses a fuel injection nozzle in which an inner wall on the side where the fuel easily flows is formed with a larger radius than an inner wall on the side where the fuel does not flow easily among the inlets of the injection holes. In Patent Document 3, the fuel flow rate from the fuel flow side is made larger than the fuel flow rate from the fuel flow side, and a circumferential turning force is applied to the fuel passing through the nozzle hole. Yes. Patent Document 3 further discloses a processing method of a fuel injection nozzle that processes the inner wall of the inlet portion of the injection hole using a processing needle. The processing needle includes a swirl flow forming portion that generates a swirl flow.
特許文献4では複数の噴孔を設けたノズルプレートを備える燃料噴射弁が開示されている。特許文献4ではノズルプレートが同一半径の円周上に複数の噴孔を有し、更に中心に噴孔を有する例が開示されている。特許文献5では燃料溜まり部の下流側端面に設けられた凹部と、凹部内に設けられた噴孔とを備える燃料噴射弁が開示されている。特許文献5ではこれにより低ペネトレーションの噴霧を実現している。 Patent Document 4 discloses a fuel injection valve including a nozzle plate provided with a plurality of injection holes. Patent Document 4 discloses an example in which the nozzle plate has a plurality of nozzle holes on the circumference of the same radius and further has a nozzle hole at the center. Patent Document 5 discloses a fuel injection valve that includes a recess provided on the downstream end face of the fuel reservoir and an injection hole provided in the recess. In Patent Document 5, this achieves spraying with low penetration.
ところで、内燃機関ではCO2やエミッション低減のために過給リーン燃焼や大量EGR燃焼の研究が行われている。そして、いずれの燃焼においても低減効果を最大限に引き出すには、燃焼限界近傍において安定した燃焼を得る必要がある。また、石油燃料の枯渇化が進む中、安定した燃焼にはバイオ燃料など多種の燃料でも安定して燃焼できるロバスト性も要求される。この点、このような安定した燃焼を得るためには混合気の着火ばらつきの低減や斑のない燃焼の実現が最も重要となる。そしてこのためには、噴霧微粒化による気化促進や噴霧粒径の均一化が有効となる。 By the way, in the internal combustion engine, research on supercharged lean combustion and large-scale EGR combustion has been conducted to reduce CO 2 and emissions. In order to maximize the reduction effect in any combustion, it is necessary to obtain stable combustion in the vicinity of the combustion limit. In addition, as petroleum fuel is depleted, stable combustion requires robustness that can be stably burned with various types of fuel such as biofuel. In this respect, in order to obtain such stable combustion, it is most important to reduce the ignition variation of the air-fuel mixture and to realize combustion without spots. For this purpose, promotion of vaporization by spray atomization and equalization of the spray particle size are effective.
一方、内燃機関の燃料噴射方式としては燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射方式が知られている。筒内噴射方式は例えば気化潜熱による体積効率向上や低温での触媒活性化用の大幅な遅角燃焼のために採用される。ところが、筒内噴射方式の内燃機関では燃料が液滴のまま燃焼室壁に衝突することで、オイル希釈が発生することが懸念される。また、燃料の霧化が悪化することで、PMやスモークが発生することが懸念される。 On the other hand, an in-cylinder injection method in which fuel is directly injected into a combustion chamber is known as a fuel injection method for an internal combustion engine. The in-cylinder injection method is used for, for example, improving the volume efficiency by latent heat of vaporization and greatly retarding combustion for activating the catalyst at a low temperature. However, in an in-cylinder internal combustion engine, there is a concern that oil dilution may occur due to fuel colliding with the combustion chamber wall as droplets. Moreover, there is a concern that PM and smoke may be generated due to deterioration of fuel atomization.
これに対し、筒内噴射方式の内燃機関で安定した燃焼を実現しつつこれらの懸念に対応するには、気化促進のための燃料噴霧の微粒化と、燃焼室壁に燃料が衝突しないほどの低ペネトレーション化とを両立させることが重要となる。そしてこのためには、噴孔内に強力な旋回流を生じさせることで、噴射する燃料中に微細気泡を生成することが有効となる。 On the other hand, in order to respond to these concerns while realizing stable combustion in an in-cylinder internal combustion engine, atomization of fuel spray for promoting vaporization and fuel do not collide with the combustion chamber wall. It is important to achieve both low penetration. For this purpose, it is effective to generate fine bubbles in the fuel to be injected by generating a strong swirling flow in the nozzle hole.
すなわち、この場合には噴孔内に強力な旋回流を生じさせることで旋回中心に負圧が発生する。発生した負圧は燃焼室からガスを吸引すし、吸引されたガスは旋回流に微細気泡となって取り込まれる。そして、微細気泡を含む旋回流が噴孔から噴射されることで、中空コーン状の燃料噴霧が形成される。燃料噴霧は噴射直後には液膜を有するが、液膜は拡大および薄膜化することで微細気泡に分裂する。そして、分裂した各微細気泡は時間経過とともに自己圧縮され、遂には崩壊する。 That is, in this case, a negative swirling flow is generated in the nozzle hole by generating a strong swirling flow in the nozzle hole. The generated negative pressure sucks gas from the combustion chamber, and the sucked gas is taken into the swirling flow as fine bubbles. Then, a swirling flow containing fine bubbles is injected from the injection hole, so that a hollow cone-shaped fuel spray is formed. The fuel spray has a liquid film immediately after injection, but the liquid film expands and thins to break up into fine bubbles. Each split microbubble is self-compressed with time and eventually collapses.
結果、この場合には噴霧粒径が超微細(例えば1μm以下)となる噴霧微粒化が図られる。同時にこの場合には噴射する燃料が旋回成分を有することで、燃料噴霧の低ペネトレーション化が図られる。ところがこの場合には、燃料噴霧が中空となっている。このためこの場合には、燃焼室の空気利用率が低くなりがちとなる。結果、内燃機関の出力が十分に引き出されない虞がある。 As a result, in this case, the atomization of the spray particle size becomes extremely fine (for example, 1 μm or less). At the same time, in this case, the fuel to be injected has a swirling component, so that the fuel spray has a low penetration. However, in this case, the fuel spray is hollow. For this reason, in this case, the air utilization rate of the combustion chamber tends to be low. As a result, there is a possibility that the output of the internal combustion engine cannot be sufficiently extracted.
一方、噴孔内に旋回流を生じさせるには具体的にはサック部内に供給される燃料を旋回させる螺旋溝を燃料噴射弁に設けることができる。螺旋溝はその中心軸を本体中心軸に合わせて設けることができる。そして、かかる燃料噴射弁が周方向に沿って均等に複数の噴孔を備える場合には、噴孔軸と螺旋溝の中心軸とが一致しないように噴孔が配置されることになる。また、かかる燃料噴射弁を内燃機関のシリンダー壁に配置する場合にも噴孔が同様に配置されることがある。 On the other hand, in order to generate a swirl flow in the nozzle hole, specifically, a spiral groove for swirling the fuel supplied into the sac portion can be provided in the fuel injection valve. The spiral groove can be provided with its central axis aligned with the main body central axis. And when this fuel injection valve equips with the several injection hole equally along the circumferential direction, an injection hole will be arrange | positioned so that an injection hole axis and the central axis of a spiral groove may not correspond. Further, when such a fuel injection valve is arranged on the cylinder wall of the internal combustion engine, the injection hole may be arranged similarly.
これに対し、かかる燃料噴射弁は具体的には次のような構成とすることができる。すなわち、壁面が球面になるようにサック部を形成するとともに、噴孔軸がサック部の球面を含む球の中心を通過するように噴孔を設けた構成とすることができる。 In contrast, the fuel injection valve can be specifically configured as follows. That is, the sac portion may be formed so that the wall surface is spherical, and the nozzle hole may be provided so that the nozzle hole axis passes through the center of the sphere including the spherical surface of the sack portion.
ところがこの場合には、サック部内の燃料の流れが複雑になる。これは噴孔入口部の開口面が球面であるがために燃料がサック部内で上流側に戻ろうとするベクトルを有することなどがあるためである。このためこの場合には、噴孔軸と螺旋溝の中心軸とが一致しないように噴孔が配置されることとも相俟って、サック部内から噴孔に導かれる旋回流が弱まることがある。そして、噴孔に導かれる旋回流が弱まると、噴孔内に強力な旋回流を生成できなくなることから、燃料中に微細気泡を生成することが困難となる。結果、この場合には強い旋回流を噴孔に安定的に導くために燃圧を高めざるを得なくなる虞がある。 However, in this case, the flow of fuel in the sac is complicated. This is because the opening surface of the injection hole entrance portion is spherical, so that the fuel may have a vector for returning to the upstream side in the sac portion. For this reason, in this case, in combination with the arrangement of the nozzle hole so that the nozzle hole axis does not coincide with the central axis of the spiral groove, the swirl flow guided from the sack portion to the nozzle hole may be weakened. . When the swirl flow guided to the nozzle hole is weakened, it becomes difficult to generate a strong swirl flow in the nozzle hole, so that it is difficult to generate fine bubbles in the fuel. As a result, in this case, there is a possibility that the fuel pressure has to be increased in order to stably guide a strong swirling flow to the nozzle hole.
本発明は上記課題に鑑み、噴射する燃料に旋回流を生じさせることで、燃料噴霧の微粒化および低ペネトレーション化を図るにあたり、空気利用率の向上や低燃圧化を図ることが可能な燃料噴射弁を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a fuel injection capable of improving the air utilization rate and lowering the fuel pressure when generating a swirl flow in the fuel to be injected to reduce the atomization of fuel spray and lower the penetration. The purpose is to provide a valve.
本発明は第1の噴孔が開口するサック部を備えるノズルボディと、前記サック部内への燃料供給、燃料供給の遮断を行うニードル弁と、前記サック部内に供給される燃料を旋回させる旋回流生成部とを備え、前記第1の噴孔の噴孔軸が前記ノズルボディの中心軸を含む断面に含まれ、当該断面において前記第1の噴孔の入口部および出口部それぞれが開口する開口面と直交する直線或いは当該直線と同等の直線となっている燃料噴射弁である。 The present invention relates to a nozzle body having a sac portion in which a first nozzle hole is opened, a needle valve for supplying and shutting off fuel supply to the sac portion, and a swirl flow for swirling fuel supplied to the sac portion. An opening in which a nozzle hole axis of the first nozzle hole is included in a cross section including a central axis of the nozzle body, and an inlet part and an outlet part of the first nozzle hole respectively open in the cross section. The fuel injection valve is a straight line orthogonal to the surface or a straight line equivalent to the straight line.
本発明は前記第1の噴孔を周方向に沿って均等に3つ設けている構成とすることができる。 The present invention can be configured such that the three first nozzle holes are evenly provided along the circumferential direction.
本発明は前記第1の噴孔それぞれの噴孔軸が前記ノズルボディの中心軸或いは前記ノズルボディの中心軸と平行な直線となす鋭角を前記第1の噴孔それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれが互いに干渉しない範囲内で所定値より小さな値に設定している構成とすることができる。 According to the present invention, the fuel spray injected from each of the first nozzle holes has an acute angle in which the nozzle axis of each of the first nozzle holes forms a straight line parallel to the central axis of the nozzle body or the central axis of the nozzle body. It can be set as the structure set to the value smaller than a predetermined value within the range in which each liquid film does not interfere mutually.
本発明は噴孔軸を前記ノズルボディの中心軸に合わせて設けられるとともに、出口側に向かってテーパ状に拡大しながら開口する噴孔拡大部を有する第2の噴孔をさらに備える構成とすることができる。 The present invention is configured to further include a second nozzle hole that has a nozzle hole shaft that is provided in alignment with the central axis of the nozzle body and that has a nozzle hole expanding portion that opens while being tapered toward the outlet side. be able to.
本発明によれば、噴射する燃料に旋回流を生じさせることで、燃料噴霧の微粒化および低ペネトレーション化を図るにあたり、空気利用率の向上や低燃圧化を図ることができる。 According to the present invention, by generating a swirl flow in the fuel to be injected, it is possible to improve the air utilization rate and lower the fuel pressure when atomizing the fuel spray and reducing the penetration.
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は燃料噴射弁100Aの要部を示す図である。図2は燃料噴射弁100Aの要部拡大図である。図1、図2(a)はノズルボディ10Aの中心軸AXを含む断面で燃料噴射弁100Aを示す。図2(b)は中心軸AXに沿って燃料噴射弁100Aを見た図である。燃料噴射弁100Aはノズルボディ10Aとニードルガイド20とニードル弁30とを備えている。ノズルボディ10Aはその中心軸AXを本体中心軸に合わせて設けられている。ニードルガイド20およびニードル弁30も同様である。燃料噴射弁100Aは燃焼室に燃料を直接噴射する筒内噴射方式の内燃機関に設けることができる。
FIG. 1 is a view showing a main part of the
ノズルボディ10Aは筒状の部材であり、サック部11とシート部12と拡径部13と噴孔14とを備えている。ノズルボディ10Aの内部空間はサック部11やシート部12や拡径部13によって形成されている。サック部11、シート部12および拡径部13はこの順番で先端側(燃料噴射弁100Aを本体中心軸に直交する方向に沿って見た場合に、軸線方向において燃料が噴射される側)から隣接して設けられている。
The nozzle body 10 </ b> A is a cylindrical member and includes a
サック部11はサック空間を形成する部分であり、側壁部と底壁部とを備えている。側壁部は円柱状の空間を形成している。底壁部は円錐状の空間を形成している。側壁部と底壁部とは底壁部が側壁部よりも先端側に位置するようにして隣接して設けられている。サック部11はその中心軸を中心軸AXに合わせて設けられている。したがって、側壁部と底壁部もその中心軸を中心軸AXに合わせて設けられている。
The
シート部12はニードル弁30が着座する部分であり、先端側に向かって次第に縮径するテーパ状のシート面を有している。シート部12はその中心軸を中心軸AXに合わせて設けられている。拡径部13は圧力室を形成する部分であり、隣接するシート部12の端部よりも拡径した部分となっている。圧力室には燃料通路Fから燃料が供給される。噴孔14はノズルボディ10Aの先端部でノズルボディ10Aの内外を連通しており、サック部11に開口している。噴孔14は第1の噴孔に相当する。
The
ニードルガイド20はノズルボディ10A内に設けられている。ニードルガイド20は筒状の部材であり、ニードル弁30が摺動する内壁面を有している。ニードルガイド20は先端部を備えている。当該先端部は軸線方向においてシート部12の中間部から拡径部13にかけた範囲に設けられている。また、その外壁面がシート部12のシート面と当接するように設けられている。
The
ニードルガイド20は螺旋溝21を備えている。螺旋溝21はニードルガイド20の先端部外壁面に設けられている。螺旋溝21はその中心軸をニードルガイド20の中心軸に合わせて設けられている。したがって、螺旋溝21の中心軸は本体中心軸や中心軸AXと同等の中心軸となっている。螺旋溝21はシート部12のシート面とともに螺旋状の燃料流路を形成している。当該燃料通路は圧力室とサック部11内とを接続しており、燃料は当該燃料通路を介して圧力室からサック部11内に供給される。螺旋溝21は圧力室からサック部11内に供給される燃料に旋回成分を付与することで、サック部11内に供給される燃料を旋回させる。具体的には螺旋溝21はその中心軸周りに燃料を旋回させることで、中心軸AX周りに燃料を旋回させる。螺旋溝21は旋回流生成部に相当する。
The
ニードル弁30は円柱状の部材であり、軸線方向に沿って移動することでシート部12と離間および当接した状態になる。ニードル弁30はシート部12と離間した状態でサック部11内への燃料供給を行う。また、シート部12と当接した状態でサック部11内への燃料供給の遮断を行う。ニードル弁30はシート部12のうちニードルガイド20の先端部が当接する部分よりも先端側の部分に着座する。
The
次に噴孔14について具体的に説明する。噴孔14は入口部14aでサック部11に開口するとともに、出口部14bでノズルボディ10Aの外壁部に開口している。サック部11のうち入口部14aが開口している部分は開口面S1を有している。また、ノズルボディ10Aの外壁部のうち出口部14bが開口している部分は開口面S2を有している。
Next, the
開口面S1は先端側に向かって次第に縮径するテーパ面となっている。この点、サック部11のうち入口部14aが開口している部分はサック部11の底壁部となっており、当該テーパ面は円錐状の空間を形成する底壁面となっている。サック部11がシート面から先端側に向かって円柱状の空間を形成する側壁面を有していることに対し、開口面S1はさらに具体的には当該側壁面から先端側に向かって次第に縮径するテーパ面となっている。開口面S2は開口面S1と同等のテーパ角を有するテーパ面となっている。
The opening surface S1 is a tapered surface that gradually decreases in diameter toward the tip side. In this respect, a portion of the
噴孔14の噴孔軸AX1は中心軸AXを含む断面に含まれ、当該断面において開口面S1、S2と直交する直線或いは当該直線と同等の直線となっている。同等の直線であってもよいのは、噴孔軸AX1が厳密には中心軸AXを含む断面に含まれ難いことや、当該断面において開口面S1、S2と直交し難いことを考慮したものである。同等の直線であることは具体的には加工誤差に起因して噴孔軸AX1が上述のように開口面S1、S2と直交する直線とならない場合を含む。同等であることはさらに後述の作用効果を奏する範囲内で噴孔軸AX1がかかる直線とならない場合を含む。噴孔軸AX1は入口部14aおよび出口部14bの重心それぞれを結ぶ直線となっている。噴孔14は噴孔軸AX1を中心軸AXに合わせて設けられてはいない構成となっていることで、噴孔軸AX1を螺旋溝21の中心軸に合わせて設けられてはいない構成となっている。
The nozzle hole axis AX1 of the
噴孔14は周方向に沿って均等に3つ設けられている。噴孔14それぞれの中心軸AXからの径方向に沿った配置は互いに同等の配置となっている。噴孔軸AX1の角度設定は次のように行われている。すなわち、噴孔14それぞれの噴孔軸AX1が中心軸AX或いは中心軸AXと平行な直線となす鋭角αを次のように設定することで行われている。なお、中心軸AXと平行な直線であってもよいのは、噴孔軸AX1が厳密には中心軸AXと交差しない場合を考慮したものである。
Three nozzle holes 14 are equally provided along the circumferential direction. The arrangement along the radial direction from the central axis AX of each
図3は燃料噴射弁100Aの燃料噴霧を示す図である。図3(a)は中心軸AXを含む断面で燃料噴霧を示す。図3(b)は図3(a)に示すA−A断面相当の断面で燃料噴霧を示す図である。図3(c)は図3(a)に示すB−B断面相当の断面で燃料噴霧を示す図である。図3(b)、図3(c)では図3(a)に断面で示されている部分的な燃料噴霧の断面ではなく、燃料噴霧全体の断面を示す。
FIG. 3 is a view showing fuel spray of the
図3(a)に示すように、噴孔14それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれはA−A断面で示される所定の位置を越えた後に微細気泡に分裂する。この点、鋭角αは噴孔14それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれが互いに干渉しない範囲内で設定されている。このため、図3(b)に示すように噴孔14それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれは互いに干渉しないようになっている。
As shown in FIG. 3A, each liquid film of fuel spray injected from each
各燃料噴霧において燃料噴霧の液膜が微細気泡に分裂した後には次のような燃料噴霧が形成される。すなわち、微細気泡への分裂による輪郭部の厚みの拡大を伴いながら末広がりに拡大する燃料噴霧が形成される。この点、鋭角αは上述の範囲内で所定値より小さな値に設定されている。そして、当該所定値は各燃料噴霧が中心軸AX上で重なり合わない角度とすることができる。このため、図3(c)に示すように各燃料噴霧は中心軸AX上で重なり合うようになっている。 After the fuel spray liquid film is broken into fine bubbles in each fuel spray, the following fuel spray is formed. That is, a fuel spray is formed that expands toward the end while increasing the thickness of the contour portion by splitting into fine bubbles. In this regard, the acute angle α is set to a value smaller than a predetermined value within the above range. The predetermined value can be an angle at which the fuel sprays do not overlap on the central axis AX. For this reason, as shown in FIG.3 (c), each fuel spray overlaps on the central axis AX.
次に燃料噴射弁100Aの主な作用効果について説明する。図4は噴孔14内を旋回する旋回流の生成方法の説明図である。図4はサック部11を中心軸AXに沿って見た図となっている。ここで、燃料噴射弁100Aでは次のようにして燃料が噴射される。すなわち、まずニードル弁30がシート部12に着座していた状態からリフトすることで、圧力室からサック部11内に燃料が供給される。このとき、サック部11内に供給される燃料は螺旋溝21に沿って流通することで、2点破線の矢印で示すように中心軸AX周りに旋回する。
Next, main effects of the
結果、入口部14aにはサック部11の径方向における内側の部分と外側の部分とで流速が互いに異なる燃料が流入することになる。このため、噴孔14内にはこれらの流速の差分に応じて実線の矢印で示すように旋回流が生成されることになる。このとき、噴孔14内にはサック部11内を旋回する旋回流とは逆回転の旋回をする旋回流を生成することができる。そして、燃料噴射弁100Aはこのようにして噴孔14内に旋回流を生成しながら燃料を噴射することで、微細気泡を含む中空コーン状の燃料噴霧を形成し、噴霧微粒化と低ペネトレーション化を図ることができる。
As a result, fuels having different flow velocities in the inner portion and the outer portion in the radial direction of the
一方、このように燃料噴射を行うにあたり、燃料噴射弁100Aでは噴孔14の噴孔軸AX1が中心軸AXを含む断面に含まれ、当該断面において開口面S1、S2と直交する直線或いは当該直線と同等の直線となっている。このため、燃料噴射弁100Aは噴孔14内を流通する旋回流の旋回距離の均一化を図ることができる。結果、噴孔軸AX1に対して軸対称となるようにする燃料噴霧形状の整形を図ることができる。そして、かかる整形を図ることで燃料噴霧が中空であっても、噴霧微粒化の改善による空気利用率の向上を図ることができる。
On the other hand, in performing fuel injection in this way, in the
燃料噴射弁100Aは開口面S1が先端側に向かって次第に縮径するテーパ面である構成とすることで、次のように低燃圧化を図ることもできる。すなわち、この場合にはサック部11内において開口面S1で燃料の旋回半径を滑らかに縮小することで、入口部14aに流入する燃料の旋回速度を速やかに増速することができる。結果、燃料の旋回速度の増速が図られる分、低燃圧化を図ることもできる。またこの場合、開口面S2を開口面S1と同等のテーパ角を有するテーパ面とすることで、旋回距離の均一化による空気利用率の向上を好適に図ることができる。
The
燃料噴射弁100Aは具体的にはサック部11がシート面から先端側に向かって円柱状の空間を形成する側壁面を有するとともに、開口面S1が当該側壁面から先端側に向かって次第に縮径するテーパ面である構成とすることができる。これにより、噴孔軸AX1と螺旋溝21の中心軸とが一致しないように噴孔14が設けられる場合であっても、サック部11内の燃料の流れが複雑になることを抑制できる分、噴孔14内に生成される旋回流が弱まることを抑制できる。結果、その分低燃圧化を好適に図ることができる。
Specifically, the
この点、かかる観点からは燃料噴射弁100Aは上述のようにして旋回距離の均一化による空気利用率の向上を図ることに優先して、まずサック部11がシート面から先端側に向かって円柱状の空間を形成する側壁面を有する構成とすることもできる。これにより、上述のようにして旋回距離の均一化による空気利用率の向上を図ることに優先してまず低燃圧化を図ることもできる。この場合、開口面S1は例えば中心軸AXに直交する面であってもよい。
From this point of view, the
燃料噴射弁100Aは噴孔14を周方向に沿って均等に3つ設けている構成であることが好適である。すなわち、ここで仮に噴孔14が2つである場合には燃焼室における燃料噴霧の分散性が低下する。また、噴孔14が4つ以上である場合には各入口部14aの配置がサック部11のより径方向外側の範囲に制限されたり、隣り合う入口部14a同士が重なり合ったりすることになる。結果、これらの影響で噴孔14内に生成される旋回流が弱まる虞がある。
The
これに対し、燃料噴射弁100Aは噴孔14を周方向に沿って均等に3つ設けている構成であることで、上述のようにして噴孔14内に生成される旋回流が弱まることを回避しつつ、燃焼室における燃料噴霧の分散性を高めることができる。結果、空気利用率の向上を好適に図ることができる。またこの場合、燃料噴射弁100Aは混合気の均質度を好適に高めることもできる。このためこの場合には具体的には内燃機関の出力向上や燃費改善を好適に図ることができる。
On the other hand, the
燃料噴射弁100Aは鋭角αを噴孔14それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれが互いに干渉しない範囲内で所定値より小さな値に設定している構成とすることができる。この場合、燃料噴射弁100Aは中心軸AX上にも燃料噴霧を存在させることができる。そして、このようにして中実噴霧に近い分布を有する燃料噴霧を形成することで、空気利用率や混合気の均質度向上を好適に図ることができる。
The
燃料噴射弁100Aは噴孔14の代わりに次に示す噴孔14´を備えてもよい。図5は噴孔14の変形例である噴孔14´を示す図である。噴孔14´は入口部14aの代わりに入口部14a´を備える点以外、噴孔14と実質的に同一である。入口部14a´は中心軸AXに沿って見た場合にサック部11内の燃料旋回方向における上流側の部分にテーパ状の座ぐりを備える点以外、入口部14aと実質的に同一である。
The fuel injection valve 100 </ b> A may include the following
この場合、入口部14a´はサック部11内の燃料旋回方向における上流側の部分で噴孔14´に燃料を流入させ易くするとともに、下流側の部分で堰を構成することができる。このためこの場合には、サック部11内を流通する旋回流を噴孔14´内に効率良く導くことができる。結果、その分低燃圧化を図ることができる。
In this case, the
図6は燃料噴射弁100Bの要部拡大図である。図6(a)は中心軸AXを含む断面で燃料噴射弁100Bを示す。図6(b)は中心軸AXに沿って燃料噴射弁100Bを見た図である。燃料噴射弁100Bはノズルボディ10Aの代わりにノズルボディ10Bを備える点以外、燃料噴射弁100Aと実質的に同一である。
FIG. 6 is an enlarged view of a main part of the
ノズルボディ10Bは噴孔14の代わりに噴孔14´´を備える点と、これに伴い開口面S1、S2のテーパ角が異なる大きさに設定されている点と、これに伴いサック部11の代わりにテーパ角が異なる大きさに設定された開口面S1を有するサック部11´を備える点と、噴孔15をさらに備える点以外、ノズルボディ10Aと実質的に同一である。
The
噴孔14´´は実施例1で前述した噴孔軸AX1の角度設定が適用されていない点以外、噴孔14と実質的に同一である。この点、噴孔14´´では噴孔軸AX1の角度設定において鋭角αが前述の所定値以上の値に設定されている。噴孔15はその噴孔軸を中心軸AXに合わせて設けられている。また、出口側に向かってテーパ状に拡大しながら開口する噴孔拡大部15aを備えている。噴孔15のうち噴孔拡大部15aよりも入口側の部分は円孔となっている。噴孔15は全体が出口側に向かってテーパ状に拡大しながら開口するように設けられてもよい。噴孔15は第2の噴孔に相当する。
The
次に燃料噴射弁100Bの作用効果について説明する。図7は燃料噴射弁100Bの燃料噴霧を示す図である。図7(a)は中心軸AXを含む断面で燃料噴霧を示す。図7(b)は図7(a)に示すC−C断面相当の断面で燃料噴霧を示す図である。図7(b)では図7(a)に断面で示されている部分的な燃料噴霧の断面ではなく、燃料噴霧全体の断面を示す。
Next, the function and effect of the
燃料噴射弁100Bでは次のように燃料噴霧を噴射できる。すなわち、燃焼室の中央部および外周部のうち外周部には中央部に噴射される燃料噴霧と比較して噴霧角が小さく、貫徹力が大きい逆回転の燃料噴霧を噴孔14´´それぞれから噴射できる。また、中央部には外周部に噴射される燃料噴霧と比較して噴霧角が大きく、貫徹力が小さい正回転の燃料噴霧を噴孔15から噴射できる。
The
このため、燃料噴射弁100Bは燃料噴霧のボア壁面やピストン頂面への液滴での衝突を避けるようにしながら、燃焼室に広範囲に亘って燃料噴霧を噴射できる。結果、空気利用率や混合気の均質度向上を好適に図ることができる。この点、燃料噴射弁100Bは具体的には内燃機関において燃焼室の延伸方向に沿って見た場合に当該燃焼室の中央に配置される場合に好適である。
Therefore, the
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかか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。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
ノズルボディ 10A、10B
サック部 11、11´
噴孔 14、14´、14´´、15
ニードルガイド 20
螺旋溝 21
ニードル弁 30
燃流噴射弁 100A、100B
Suck
Claims (4)
前記サック部内への燃料供給、燃料供給の遮断を行うニードル弁と、
前記サック部内に供給される燃料を旋回させる旋回流生成部とを備え、
前記第1の噴孔の噴孔軸が前記ノズルボディの中心軸を含む断面に含まれ、当該断面において前記第1の噴孔の入口部および出口部それぞれが開口する開口面と直交する直線或いは当該直線と同等の直線となっている燃料噴射弁。 A nozzle body provided with a sac portion in which the first nozzle hole opens;
A needle valve for shutting off fuel supply and fuel supply into the sac part;
A swirl flow generating unit that swirls the fuel supplied into the sac unit,
The nozzle axis of the first nozzle hole is included in a cross section including the central axis of the nozzle body, and in the cross section, a straight line orthogonal to an opening surface in which each of the inlet part and the outlet part of the first nozzle hole opens or A fuel injection valve having a straight line equivalent to the straight line.
前記第1の噴孔を周方向に沿って均等に3つ設けている燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1,
A fuel injection valve in which the three first injection holes are equally provided along the circumferential direction.
前記第1の噴孔それぞれの噴孔軸が前記ノズルボディの中心軸或いは前記ノズルボディの中心軸と平行な直線となす鋭角を前記第1の噴孔それぞれから噴射される燃料噴霧の液膜それぞれが互いに干渉しない範囲内で所定値より小さな値に設定している燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
Each liquid film of fuel spray injected from each of the first nozzle holes has an acute angle in which the nozzle axis of each of the first nozzle holes forms a straight line parallel to the central axis of the nozzle body or the central axis of the nozzle body. A fuel injection valve that is set to a value smaller than a predetermined value within a range in which the two do not interfere with each other.
噴孔軸を前記ノズルボディの中心軸に合わせて設けられるとともに、出口側に向かってテーパ状に拡大しながら開口する噴孔拡大部を有する第2の噴孔をさらに備える燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 2,
A fuel injection valve further comprising a second injection hole provided with an injection hole axis aligned with the central axis of the nozzle body and having an injection hole expansion portion that opens while expanding in a tapered shape toward the outlet side.
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CN108252836A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-06 | 湖南农业大学 | A kind of atomization type internal combustion engine solenoid fuel injection valve |
CN108266299A (en) * | 2018-01-17 | 2018-07-10 | 湖南农业大学 | A kind of automatically controlled internal combustion engine solenoid fuel injection valve |
CN108286484A (en) * | 2017-12-29 | 2018-07-17 | 上海交通大学 | Realize the spraying forming method of diesel combustion similitude |
-
2012
- 2012-08-31 JP JP2012190990A patent/JP2014047698A/en active Pending
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