JP2015224599A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁 Download PDF

Info

Publication number
JP2015224599A
JP2015224599A JP2014110298A JP2014110298A JP2015224599A JP 2015224599 A JP2015224599 A JP 2015224599A JP 2014110298 A JP2014110298 A JP 2014110298A JP 2014110298 A JP2014110298 A JP 2014110298A JP 2015224599 A JP2015224599 A JP 2015224599A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nozzle hole
wall
fuel
injection
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014110298A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6364962B2 (ja
Inventor
典嗣 加藤
Noritsugu Kato
典嗣 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2014110298A priority Critical patent/JP6364962B2/ja
Priority to CN201580026750.9A priority patent/CN106460751B/zh
Priority to DE112015002501.4T priority patent/DE112015002501T5/de
Priority to PCT/JP2015/002657 priority patent/WO2015182127A1/ja
Priority to US15/312,049 priority patent/US10208722B2/en
Publication of JP2015224599A publication Critical patent/JP2015224599A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6364962B2 publication Critical patent/JP6364962B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1833Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1813Discharge orifices having different orientations with respect to valve member direction of movement, e.g. orientations being such that fuel jets emerging from discharge orifices collide with each other

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】 燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】 噴射ノズル30が有する噴孔31は、中心軸CA0から所定の距離R1の位置に設けられる内壁側中心点IP31を通る仮想線VL31と中心軸CA0とがなす角度が噴射角α1となるよう形成され、噴孔31を形成する噴孔内壁311、312がなす角度が開き角β1となるよう形成されている。また、噴射ノズル30が有する噴孔32は、中心軸CA0から所定の距離R2の位置に設けられる内壁側中心点IP32を通る仮想線VL32と中心軸CA0とがなす角度が噴射角α1より小さい噴射角α2となるよう形成されている。このとき、噴孔32を形成する噴孔内壁321、322がなす角度は、開き角β1より大きい開き角β2となるよう噴孔32は形成されている。これにより、燃料を確実に微粒にすることができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という)に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。
従来、ハウジングが有する噴孔をニードルの往復移動によって開閉しハウジング内の燃料を外部に噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献1には、点火プラグが設けられる位置に応じて異なる内径の噴孔を有するハウジングを備える燃料噴射弁が記載されている。
特開2007−085333号公報
特許文献1に記載の燃料噴射弁では、ハウジングの内壁に形成される噴孔の内側開口からハウジングの外壁に形成される噴孔の外側開口まで内径が一定となるよう形成されている。このため、内径が異なる噴孔を比べると単位時間当たりに流れる燃料の量が異なるため、燃焼室において燃料を確実に微粒にすることができないおそれがある。また、噴孔が噴射した燃料のうち微粒となっていない液滴状の燃料は不完全燃焼を起こしやすく、粒子状物質の生成量が増加するおそれがある。
本発明の目的は、燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する燃料噴射弁を提供することにある。
本発明は、燃料噴射弁であって、ハウジング、ニードル、コイル、固定コア、及び、可動コアを備える。本発明の燃料噴射弁が備えるハウジングは、燃料が噴射される複数の噴孔、複数の噴孔の周囲に形成される弁座、ハウジングの外壁に形成される噴孔の外側開口、ハウジングの内壁に形成される噴孔の内側開口、外側開口と内側開口との間に内側開口から外側開口に向けて噴孔の断面積を広げるよう形成される噴孔内壁を有する。
本発明の燃料噴射弁では、噴孔の外側開口の内径は、当該噴孔の内側開口の内径より大きく、弁座は、弁座を含む仮想面をハウジングの中心軸に向かって延ばすと噴孔内壁と最初に交わるよう形成されることを特徴とする。また、本発明の燃料噴射弁では、噴孔内壁上に位置する外側開口と内側開口とを結ぶ一の直線と、ハウジングの内壁上に設けられる内壁側中心点とハウジングの中心軸上の点とを通る噴孔軸を挟んで一の直線が位置する噴孔内壁とは反対側の噴孔内壁上に位置する外側開口と内側開口とを結ぶ他の直線とがなす角度である開き角は、噴孔軸とハウジングの中心軸とがなす角度である噴射角が小さいほど大きいことを特徴とする。
一般に、燃料噴射弁では噴孔における燃料の流れの特性によって燃料の微粒化のしやすさが決定される。具体的には、噴孔を流れる液体状の燃料が空気と接する表面積が大きいほど、また、噴孔を流れる燃料の流速が速いほど燃料は微粒になりやすい。
本発明の燃料噴射弁では、一の噴孔は、外側開口の内径が当該一の噴孔の内側開口の内径より大きくなるようすり鉢状に形成されている。また、複数の噴孔において外側開口と内側開口との間に内側開口から外側開口に向けて噴孔の断面積を広げるよう形成される噴孔内壁の形状を比べると、噴孔内壁上に位置する一の直線と当該一の直線が位置する噴孔内壁とは噴孔軸を挟んで反対側に位置する噴孔内壁上の他の直線とがなす角度である開き角は、噴射角が小さいほど開き角が大きくなるよう噴孔は形成されている。
噴孔の噴射角は、弁座を含む仮想面と当該噴孔の噴孔内壁とがなす角度である衝突角と正の相関関係を有している。噴孔を流れる燃料の流速は、噴射角が小さいほど速くなるが、衝突角が小さくなるため、微粒になりにくい。そこで、本発明の燃料噴射弁では、衝突角が比較的小さい噴孔、すなわち、噴射角が比較的小さい噴孔においては、開き角を比較的大きくし、噴孔を流れる液体状の燃料が空気と接する表面積を大きくする。これにより、本発明の燃料噴射弁では、噴孔の噴孔内壁に沿って流れる燃料が微粒になりやすく、不完全燃焼によって粒子状物質を生成する液滴状の燃料を低減することができる。
本発明の一実施形態による燃料噴射弁の断面図である。 図1のII部拡大図である。 図2のIII矢視図である。 本発明の一実施形態による燃料噴射弁における開き角と噴射角との関係を示す特性図である。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
(一実施形態)
本発明の一実施形態による燃料噴射弁1を図1、2に示す。なお、図1、2には、ニードル40が弁座34から離間する方向である開弁方向、及び、ニードル40が弁座34に当接する方向である閉弁方向を図示する。
燃料噴射弁1は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを高圧でエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁1は、ハウジング20、ニードル40、可動コア47、固定コア35、コイル38、スプリング24、26などを備える。
ハウジング20は、図1に示すように、第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23及び噴射ノズル30から構成されている。第一筒部材21、第二筒部材22及び第三筒部材23は、いずれも略円筒状に形成され、第一筒部材21、第二筒部材22、第三筒部材23の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
第一筒部材21及び第三筒部材23は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第一筒部材21及び第三筒部材23は、硬度が比較的低い。一方、第二筒部材22は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第二筒部材22の硬度は、第一筒部材21及び第三筒部材23の硬度よりも高い。
噴射ノズル30は、第一筒部材21の第二筒部材22とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル30は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により有底筒状に形成されており、第一筒部材21に溶接されている。噴射ノズル30は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル30は、噴射部301及び筒部302から形成されている。
噴射部301は、燃料噴射弁1の中心軸と同軸のハウジング20の中心軸CA0を対称軸として線対称に形成されている。噴射部301の外壁304は、中心軸CA0の方向に突出するよう形成されている。噴射部301には、ハウジング20の内部と外部とを連通する噴孔が複数形成されている。噴射部301の内壁303に形成されている噴孔の内部側の開口である内側開口の縁には、弁座34が形成されている。噴射ノズル30の詳細な構造は後述する。
筒部302は、噴射部301の径方向外側を囲み、噴射部301の外壁304が突出する方向とは反対側に延びるように設けられている。筒部302は、一方の端部が噴射部301に接続し、他方の端部が第一筒部材21に接続している。
ニードル40は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。ニードル40は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル40の硬度は、噴射ノズル30の硬度とほぼ同等に設定されている。
ニードル40は、ハウジング20内に往復移動可能に収容されている。ニードル40は、軸部41、シール部42、及び、大径部43などから形成されている。軸部41、シール部42、及び、大径部43は、一体に形成される。
軸部41は、円筒棒状に形成されている。軸部41のシール部42近傍には、摺接部45が形成されている。摺接部45は、略円筒状に形成され、外壁451の一部が面取りされている。摺接部45は、外壁451の面取りされていない部分が噴射ノズル30の内壁と摺接可能である。これにより、ニードル40は、弁座34側の先端部での往復移動が案内される。軸部41には、軸部41の内壁と外壁とを接続する孔46が形成されている。
シール部42は、軸部41の弁座34側の端部に弁座34に当接可能に設けられている。ニードル40は、シール部42が弁座34から離間または弁座34に当接することにより噴孔を開閉し、ハウジング20の内部と外部とを連通または遮断する。
大径部43は、軸部41のシール部42とは反対側に設けられている。大径部43は、その外径が軸部41の外径より大きくなるよう形成されている。大径部43の弁座34側の端面は、可動コア47に当接している。
ニードル40は、摺接部45が噴射ノズル30の内壁により支持され、また、軸部41が可動コア47を介して第二筒部材22の内壁により支持されつつ、ハウジング20の内部を往復移動する。
可動コア47は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成され、表面には例えばクロムめっきが施されている。可動コア47は、磁気安定化処理が施されている。可動コア47の硬度は比較的低く、ハウジング20の第一筒部材21及び第三筒部材23の硬度と概ね同等である。可動コア47の略中央には貫通孔49が形成されている。貫通孔49には、ニードル40の軸部41が挿通されている。
固定コア35は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア35は、磁気安定化処理が施されている。固定コア35の硬度は可動コア47の硬度と概ね同等であるが、可動コア47のストッパとしての機能を確保するために表面に例えばクロムめっきを施し、必要な硬度を確保している。固定コア35は、ハウジング20の第三筒部材23と溶接され、ハウジング20の内側に固定されるよう設けられている。
コイル38は、略円筒状に形成され、主に第二筒部材22及び第三筒部材23の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル38は、電力が供給されると磁界を形成する。コイル38の周囲に磁界が形成されると、固定コア35、可動コア47、第一筒部材21及び第三筒部材23に磁気回路が形成される。これにより、固定コア35と可動コア47との間に磁気吸引力が発生し、可動コア47は、固定コア35に吸引される。このとき、可動コア47の弁座34側とは反対側の面に当接しているニードル40は、可動コア47とともに固定コア35側、すなわち、開弁方向へ移動する。
スプリング24は、一端が大径部43のスプリング当接面431に当接するよう設けられている。スプリング24の他端は、固定コア35の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ11の一端に当接している。スプリング24は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング24は、ニードル40を可動コア47とともに弁座34の方向、すなわち閉弁方向に付勢している。
スプリング26は、一端が可動コア47の段差面48に当接するよう設けられている。スプリング26の他端は、ハウジング20の第一筒部材21の内壁に形成された環状の段差面211に当接している。スプリング26は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング26は可動コア47をニードル40とともに弁座34とは反対の方向、すなわち開弁方向に付勢している。
本実施形態では、スプリング24の付勢力は、スプリング26の付勢力より大きく設定されている。これにより、コイル38に電力が供給されていない状態では、ニードル40のシール部42は、弁座34に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
第三筒部材23の第二筒部材22とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ12が圧入及び溶接されている。燃料導入パイプ12の内側には、フィルタ13が設けられている。フィルタ13は、燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
燃料導入パイプ12及び第三筒部材23の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ15が形成されている。コネクタ15には、コイル38へ電力を供給するための端子16がインサート成形されている。また、コイル38の径方向外側には、コイル38を覆うよう筒状のホルダ17が設けられている。
燃料導入パイプ12の導入口14から流入する燃料は、固定コア35の径内方向、アジャスティングパイプ11の内部、ニードル40の大径部43及び軸部41の内側、孔46、第一筒部材21とニードル40の軸部41との間の隙間を流通し、噴射ノズル30の内部に導かれる。すなわち、燃料導入パイプ12の導入口14から第一筒部材21とニードル40の軸部41との間の隙間までが噴射ノズル30の内部に燃料を導入する燃料通路18となる。燃料通路18を流れる燃料の圧力は、エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射するため比較的高く、一実施形態による燃料噴射弁では、燃料通路18を流れる燃料の圧力は、1MPa以上となるよう設定されている。
一実施形態による燃料噴射弁1は、噴射ノズル30に形成される噴孔が設けられる位置及び噴孔の形状に特徴がある。ここでは、中心軸CA0を通る燃料噴射弁1の断面図である図2を参照して噴孔の位置及び形状を説明する。
最初に、噴孔31の形状について説明する。
噴孔31は、噴射部301の内壁303上であって中心軸CA0から所定の距離R1の位置に設けられる内壁側中心点IP31と中心軸CA0上の点とを通る「噴孔軸」としての仮想線VL31と中心軸CA0とがなす角度が、噴射角α1となるよう形成される。
また、噴孔31は、仮想線VL31に垂直な断面形状が円形状となるよう形成されている。外壁304に形成される外側開口314の内径は、内壁303に形成される内側開口313の内径より大きい。すなわち、噴孔31は、燃料噴射弁1の外部側からみて噴射ノズル30の内部に向かうにつれて細くなるすり鉢状に形成されている。
噴孔31は、内側開口313と外側開口314との間に内側開口313から外側開口314に向けて噴孔31の断面積が広がるよう形成されている噴孔内壁が開き角β1をなすよう形成されている。
開き角β1について、中心軸CA0及び仮想線VL31を通る燃料噴射弁1の断面図である図2を参照して具体的に説明する。ここでは、便宜的に、仮想線VL31より中心軸CA0側の噴孔31の噴孔内壁を「一の直線が位置する噴孔内壁」としての噴孔内壁311とし、仮想線VL31より中心軸CA0側とは反対側の噴孔31の噴孔内壁を「一の直線が位置する噴孔内壁とは反対側の噴孔内壁」としての噴孔内壁312とする。このとき、図2に示される噴孔内壁311上の「一の直線」としての断面線L311と噴孔内壁312上の「他の直線」としての断面線L312とがなす角度が開き角β1となる。
また、弁座34の一部であって噴孔31からみて中心軸CA0がある方向とは反対の方向に位置する弁座341は、弁座341を含む仮想面VP341を中心軸CA0に向かって延ばすと、仮想面VP341は噴孔内壁311と最初に交わるよう形成されている。このとき、図2に示すように、噴孔内壁311上の断面線L311と仮想面VP341上の断面線とがなす角度は、「仮想面と当該噴孔を形成する噴孔内壁とがなす角度」としての衝突角γ1となる。
次に、噴孔32の形状について説明する。
噴孔32は、噴射部301の内壁303上であって中心軸CA0から所定の距離R2の位置に設けられる内壁側中心点IP32と中心軸CA0上の点とを通る「噴孔軸」としての仮想線VL32と中心軸CA0とがなす角度が、噴射角α1より小さい噴射角α2となるよう形成される。
また、噴孔32は、仮想線VL32に垂直な断面形状が円形状となるよう形成されている。外壁304に形成される外側開口324の内径は、内壁303に形成される内側開口323の内径より大きい。すなわち、噴孔32は、燃料噴射弁1の外部側からみて噴射ノズル30の内部に向かうにつれて細くなるすり鉢状に形成されている。
噴孔32は、内側開口323と外側開口324との間に内側開口323から外側開口324に向けて噴孔32の断面積が広がるよう形成されている噴孔内壁が開き角β2をなすよう形成されている。
開き角β2について中心軸CA0及び仮想線VL32を通る燃料噴射弁1の断面図である図2を参照して具体的に説明する。ここでは、便宜的に、仮想線VL32より中心軸CA0側の噴孔32の噴孔内壁を「一の直線が位置する噴孔内壁」としての噴孔内壁321とし、仮想線VL32より中心軸CA0側とは反対側の噴孔32の噴孔内壁を「一の直線が位置する噴孔内壁とは反対側の噴孔内壁」としての噴孔内壁322とする。このとき、図2に示される噴孔内壁321上の「一の直線」としての断面線L321と噴孔内壁322の「他の直線」としての断面線L322とがなす角度が開き角β2となる。
また、弁座34の一部であって噴孔32からみて中心軸CA0とは反対の方向に位置する弁座342は、弁座342を含む仮想面VP342を中心軸CA0に向かって延ばすと、噴孔32の噴孔内壁321と最初に交わるよう形成されている。このとき、図2に示すように、噴孔内壁321上の断面線L321と仮想面VP342上の断面線とがなす角度は、「仮想面と当該噴孔を形成する噴孔内壁とがなす角度」としての衝突角γ2となる。
ここでは、図2に示されている二つの噴孔31、32のみについて、噴射角、開き角、及び、衝突角の関係を説明したが、噴射ノズル30に形成されている他の噴孔においても同じ関係を有する。すなわち、噴射角が大きい噴孔は、噴射角が小さい噴孔に比べ、開き角が小さく、また、衝突角が大きい。
図3に、噴孔31が燃料を外部に噴射するときの噴孔31の外側から見た燃料の流れの様子を表す模式図を示す。図3には、噴孔31を流れる燃料の位置を説明するため、噴孔31に対してハウジング20の中心軸CA0が位置する方向を「中心軸方向」とし、噴孔31に対してハウジング20の中心軸CA0が位置する方向とは反対の方向を「反中心軸方向」として示す。
ニードル40が弁座341から離間すると、燃料は弁座341とシール部42の弁座当接面421の間を通って仮想面VP341に沿って流れる(図2参照)。白抜き矢印F0のように仮想面VP341に沿って流れる燃料は、噴孔内壁311に衝突する。このとき、燃料は、燃料通路18に滞留しているときの圧力によって燃料通路18から押し出されるため、図3に示すように、噴孔内壁311に押し付けられるよう流れる。これにより、噴孔31の燃料F1は噴孔内壁311に張り付くよう流れる一方、反中心軸方向側の噴孔内壁312に沿って燃料は流れないため、噴孔31の反中心軸方向側には空間S31が形成される。
噴孔から燃料を噴射し燃料を微粒にする燃料噴射弁において、燃料の微粒化を向上するためには、噴孔を流れる燃料に比較的大きなせん断力が作用することが望ましい。噴孔を流れる燃料に作用するせん断力は、噴孔を流れる燃料が空気と接する表面積の大きさと燃料の流速との積によって決定される。
一実施形態による燃料噴射弁1では、噴孔を形成する噴孔内壁のうち中心軸CA0側の噴孔内壁が当該噴孔の反中心軸方向に位置する弁座を含み中心軸CA0に向かって延びる仮想面と交わるよう形成される。これにより、ニードル40が弁座34から離間し弁座34とニードル40の弁座当接面との間に隙間(図2の隙間300など)が形成されると、当該隙間を通って流れる燃料は、噴孔の中心軸CA0側の噴孔内壁に直接衝突し当該噴孔内壁に押し付けられるよう流れる。これにより、噴孔を流れる燃料の流速は、隙間を通って流れる燃料が一度でもハウジングの内壁に衝突した後に噴孔を流れる燃料の流速に比べて速くなる。また、衝突角が大きいほど弁座34と弁座当接面との間に形成される隙間を通って押し出された燃料は噴孔内壁に比較的強く押し付けられるため、燃料が空気と接する表面積、具体的には、図3の二点鎖線A31で囲む領域の長さが長くなる。したがって、弁座34と弁座当接面との間に形成される隙間を通る燃料が噴孔の中心軸CA0側の噴孔内壁に直接衝突する燃料噴射弁1では、比較的多くの燃料を微粒にすることができる。
さらに、一次実施形態による燃料噴射弁1では、衝突角の大きさと正の相関関係がある噴射角の大きさに応じて開き角を調整する。
図4に、燃料噴射弁1における噴孔の噴射角と開き角との関係を示す。図4には、任意の噴射角において開き角と噴孔を流れる燃料に作用するせん断力との関係から、せん断力が最大となる開き角を算出した結果を示している。
図4に示すように、噴孔の噴射角を大きくするとせん断力が最大となる開き角は小さくなる。すなわち、噴射角が大きいと、噴孔の形状を内側開口の内径と外側開口の内径との大きさが比較的近い形状としても燃料に作用するせん断力が大きくなり、燃料を微粒にしやすい。一方、噴射角が小さいと、噴孔の形状を内側開口の内径に比べ外側開口の内径を大きくする形状とすることによって燃料に作用するせん断力を大きくすることができる。これにより、噴射角の大きさに応じて開き角の大きさを変更し、複数の噴孔のいずれにおいても比較的多くの燃料を微粒にする。
このように、一実施形態による燃料噴射弁1では、弁座34と弁座当接面との間に形成される隙間を流れる燃料が噴孔を形成する噴孔内壁のうち中心軸CA0側の噴孔内壁に直接衝突することによって燃料通路18における燃料の圧力を有効に利用し、噴孔で空気と接する表面積を比較的大きくすることができる。また、衝突角が比較的小さい噴孔であっても開き角を大きくすることによって噴孔内壁に押し付けられている燃料に比較的大きいせん断力を作用させ、比較的多くの燃料を微粒にする。これにより、一実施形態による燃料噴射弁1では、噴孔を流れる燃料を比較的多く微粒にすることができる。また、燃料の微粒化が促進されるため、相対的に液滴状の燃料が少なくなり、燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。
(他の実施形態)
(ア)上述の実施形態では、衝突角が大きいほど開き角は小さくなるよう噴孔は形成されるとした。しかしながら、衝突角と開き角との関係はこれに限定されない。噴孔の反中心軸方向の弁座を含み中心軸CA0に向かって延びる仮想面が当該噴孔の噴孔内壁のうち中心軸側の噴孔内壁と交差すればよい。
(イ)上述の実施形態では、燃料通路を流れる燃料の圧力は、1MPa以上であるとした。しかしながら、燃料の圧力はこれに限定されない。エンジンの燃焼室に直接燃料を噴射可能な程度の圧力であればよい。
(ウ)上述の実施形態では、噴孔は、断面形状が円形状となるよう形成されるとした。しかしながら、噴孔の断面形状はこれに限定されない。
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
1 ・・・燃料噴射弁、
20 ・・・ハウジング、
31、32・・・噴孔、
313、323・・・内側開口、
314、324・・・外側開口、
311、321・・・噴孔内壁(一の直線が位置する噴孔内壁)、
321、322・・・噴孔内壁(一の直線が位置する噴孔内壁とは反対側の噴孔内壁)、
34、341、342・・・弁座、
CA0 ・・・中心軸、
L311、L321・・・断面線(一の直線)、
L321、L322・・・断面線(他の直線)
VL31、VL32・・・仮想線(噴孔軸)、
VP341、VP342・・・仮想面、
α1、α2・・・噴射角、
β1、β2・・・開き角、
γ1、γ2・・・衝突角(仮想面と当該噴孔を形成する噴孔内壁とがなす角度)。

Claims (3)

  1. 中心軸(CA0)方向の一端に形成され燃料が噴射される複数の噴孔(31、32)、複数の前記噴孔の周囲に形成される弁座(34、341、342)、及び、前記噴孔が噴射する燃料が流れる燃料通路(18)を有する筒状のハウジング(20)と、
    前記ハウジングの中心軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座から離間または前記弁座に当接すると前記噴孔を開閉するニードル(40)と、
    通電されると磁界を形成するコイル(38)と、
    前記ハウジング内で前記コイルが形成する磁界内に固定される固定コア(35)と、
    前記ハウジングの中心軸方向に往復移動可能に設けられ、前記コイルに通電されると前記ニードルとともに前記固定コアの方向に吸引される可動コア(47)と、
    を備え、
    前記ハウジングの外壁(304)に形成される前記噴孔の外側開口(314、324)の内径は、前記ハウジングの内壁(303)に形成される当該噴孔の内側開口(313、323)の内径より大きく、
    前記弁座は、前記弁座を含む仮想面(VP341、VP342)を前記ハウジングの中心軸に向かって延ばすと前記外側開口と前記内側開口との間に前記内側開口から前記外側開口に向けて当該噴孔の断面積を広げるよう形成される噴孔内壁(311、321)と最初に交わるよう形成され、
    前記噴孔内壁上に位置する前記外側開口と前記内側開口とを結ぶ一の直線(L311、L321)と、前記ハウジングの内壁上に設けられる内壁側中心点(IP31、IP32)と前記ハウジングの中心軸上の点とを通る噴孔軸(VL31、VL32)を挟んで前記一の直線が位置する前記噴孔内壁とは反対側の噴孔内壁(312、322)上に位置する前記外側開口と前記内側開口とを結ぶ他の直線(L312、L322)とがなす角度である開き角(β1、β2)は、前記噴孔軸と前記ハウジングの中心軸とがなす角度である噴射角(α1、α2)が小さいほど大きいことを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 前記噴孔は、前記弁座のうち当該噴孔からみて前記ハウジングの中心軸側とは反対側に位置する一部の弁座(341、342)を含む仮想面と当該噴孔の前記噴孔内壁とがなす角度である衝突角(γ1、γ2)が小さいほど開き角が大きくなるよう形成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。
  3. 前記噴孔から噴射される燃料の圧力は、1MPa以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
JP2014110298A 2014-05-28 2014-05-28 燃料噴射弁 Active JP6364962B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110298A JP6364962B2 (ja) 2014-05-28 2014-05-28 燃料噴射弁
CN201580026750.9A CN106460751B (zh) 2014-05-28 2015-05-26 燃料喷射阀
DE112015002501.4T DE112015002501T5 (de) 2014-05-28 2015-05-26 Kraftstoffeinspritzventil
PCT/JP2015/002657 WO2015182127A1 (ja) 2014-05-28 2015-05-26 燃料噴射弁
US15/312,049 US10208722B2 (en) 2014-05-28 2015-05-26 Fuel injection valve

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014110298A JP6364962B2 (ja) 2014-05-28 2014-05-28 燃料噴射弁

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015224599A true JP2015224599A (ja) 2015-12-14
JP6364962B2 JP6364962B2 (ja) 2018-08-01

Family

ID=54698474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014110298A Active JP6364962B2 (ja) 2014-05-28 2014-05-28 燃料噴射弁

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10208722B2 (ja)
JP (1) JP6364962B2 (ja)
CN (1) CN106460751B (ja)
DE (1) DE112015002501T5 (ja)
WO (1) WO2015182127A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6311472B2 (ja) * 2014-06-16 2018-04-18 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP6839796B2 (ja) * 2016-02-24 2021-03-10 日立Astemo株式会社 燃料噴射装置
DE102019104294A1 (de) * 2018-03-15 2019-09-19 Denso Corporation Korrosionsbeständige Vorrichtung
US10808668B2 (en) * 2018-10-02 2020-10-20 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for a fuel injector
JP2022110734A (ja) * 2021-01-19 2022-07-29 本田技研工業株式会社 内燃機関

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106006A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Denso Corp 噴孔部材およびそれを用いた燃料噴射弁
JP2005214165A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Aisan Ind Co Ltd インジェクタ
JP2007085333A (ja) * 2005-08-25 2007-04-05 Denso Corp 燃料噴射弁
JP2009103035A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Denso Corp インジェクタ
JP2010185324A (ja) * 2009-02-11 2010-08-26 Denso Corp 燃料噴射弁

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5540200A (en) 1993-12-28 1996-07-30 Nissan Motor Co., Ltd. Fuel injection valve
DE10307931A1 (de) * 2003-02-25 2004-10-28 Robert Bosch Gmbh Brennstoffeinspritzventil
JP4147405B2 (ja) * 2003-09-25 2008-09-10 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP4134966B2 (ja) * 2004-08-17 2008-08-20 株式会社デンソー 噴孔部材、燃料噴射弁、および噴孔部材の製造方法
JP2006258035A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Denso Corp 燃料噴射弁
JP4619989B2 (ja) 2005-07-04 2011-01-26 株式会社デンソー 燃料噴射弁
JP4447002B2 (ja) 2006-12-22 2010-04-07 本田技研工業株式会社 内燃機関
JP2008202483A (ja) 2007-02-20 2008-09-04 Hitachi Ltd 筒内噴射型の内燃機関、及び筒内噴射型の内燃機関に用いるインジェクタ
DE102009047704A1 (de) 2009-12-09 2011-06-16 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil
DE112011105496T5 (de) * 2011-08-03 2014-04-24 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Kraftstoffeinspritzventil
JP5852463B2 (ja) * 2012-02-14 2016-02-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
JP2013185522A (ja) * 2012-03-09 2013-09-19 Hitachi Automotive Systems Ltd 燃料噴射弁
JP2015094234A (ja) * 2013-11-08 2015-05-18 株式会社デンソー 燃料噴射弁

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005106006A (ja) * 2003-10-01 2005-04-21 Denso Corp 噴孔部材およびそれを用いた燃料噴射弁
JP2005214165A (ja) * 2004-02-02 2005-08-11 Aisan Ind Co Ltd インジェクタ
JP2007085333A (ja) * 2005-08-25 2007-04-05 Denso Corp 燃料噴射弁
JP2009103035A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Denso Corp インジェクタ
JP2010185324A (ja) * 2009-02-11 2010-08-26 Denso Corp 燃料噴射弁

Also Published As

Publication number Publication date
CN106460751B (zh) 2018-12-11
US10208722B2 (en) 2019-02-19
WO2015182127A1 (ja) 2015-12-03
DE112015002501T5 (de) 2017-02-23
JP6364962B2 (ja) 2018-08-01
US20170082077A1 (en) 2017-03-23
CN106460751A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6311472B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6364962B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6292188B2 (ja) 燃料噴射装置
WO2017022163A1 (ja) 燃料噴射装置
WO2017018193A1 (ja) 燃料噴射装置
JP6449741B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2017089425A (ja) 燃料噴射装置
JP6421730B2 (ja) 燃料噴射装置
JP6544416B2 (ja) 燃料噴射弁
JP5839228B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6354519B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6253381B2 (ja) 燃料噴射弁
WO2017022439A1 (ja) 燃料噴射装置
JP6256188B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6160562B2 (ja) 燃料噴射弁
JP6453674B2 (ja) 燃料噴射弁
WO2016163086A1 (ja) 燃料噴射装置
JP2013096242A (ja) 燃料噴射弁
CN110709599B (zh) 燃料喷射阀
JP2015135062A (ja) 燃料噴射弁
JP2016003628A (ja) 燃料噴射弁
JP2006138271A (ja) 燃料噴射弁
JP6348372B2 (ja) 燃料噴射弁
JP2015063898A (ja) 燃料噴射弁
JP2014098332A (ja) 燃料噴射弁

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170926

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171127

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180116

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180302

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180605

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180618

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6364962

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250