JP2015224599A - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
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