JP2017008861A - 燃料噴射ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】噴孔延長線L2とサック中心線L1の実交点JP2を、サック中心点P1より上に設ける。これにより、噴孔3の入口は、サック室6の上方において開口する。噴射量の少ない低リフト時には、サック室6に供給された加圧燃料がサック室6の底側から噴孔3に流入するまでの距離が長くなり、小さな噴霧貫徹力となる。噴射量の多い高リフト時には、サック室6が加圧燃料で満たされ、高圧燃料が円弧を描いて直接的に噴孔3に流入するため大きな噴霧貫徹力が得られる。このように、軽負荷時に冷損を回避するために噴霧特性を低貫徹とし、高負荷時に排気改善を狙って高貫徹とする噴霧特性を得ることができる。
【選択図】 図2
Description
もちろん、説明で用いる上下方向は、搭載時等における天地方向を限定するものではない。
燃料噴射ノズルを搭載するエンジンの構造等に応じて、燃料噴射ノズルに要求される噴霧貫徹力が異なる。
具体的に、近年では、エンジンの多様化に応じて、ニードルのリフト量の小さい低リフト時に小さな噴霧貫徹力となり、ニードルのリフト量が大きい高リフト時に大きな噴霧貫徹力となる燃料噴射ノズルが求められる場合がある。
一例を示すと、噴射量の少ない軽負荷時に噴射燃料が燃焼室壁面等により冷やされる冷損を回避するために噴霧特性を低貫徹とし、噴射量の多い高負荷時に排気改善を狙って噴霧特性を高貫徹とすることが求められる場合がある。
本発明の第1目的は、低リフト時に小さな噴霧貫徹力となり、高リフト時に大きな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供することにある。
また、本発明の第2目的は、低リフト時に大きな噴霧貫徹力となり、高リフト時に小さな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供することにある。
請求項2の発明は、投影線とサック中心線の仮想交点が、サック中心点より上に設けられる。
このため、請求項1の発明、及び請求項2の発明では、噴孔の入口が従来技術に比較してサック室の上方において開口する。
その結果、低リフト時には、サック室に供給された加圧燃料が一旦サック室の底にぶつかり、サック室の底側から噴孔に流入するまでの距離が長くなる。即ち、サック室で噴射エネルギーを大きく減らすことができる。これにより、噴孔から噴射される燃料は、従来技術に比較して小さな噴霧貫徹力となる。
また、高リフト時は、サック室が加圧燃料で満たされて高圧になる。すると、加圧燃料がサック室の底にぶつかった後に戻る現象がなくなり、サック室に供給された高圧燃料が直接的に噴孔に流入する。これにより、噴孔から噴射される燃料は、低リフト時に比較して大きな噴霧貫徹力となる。
このように、請求項1の発明、及び請求項2の発明は、低リフト時に小さな噴霧貫徹力となり、高リフト時に大きな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供できる。
請求項5の発明は、投影線とサック中心線の仮想交点が、サック中心点より下に設けられる。
このため、請求項4の発明、及び請求項5の発明では、噴孔の入口が従来技術に比較してサック室の下方において開口する。
その結果、低リフト時には、サック室に供給された加圧燃料が一旦サック室の底にぶつかった後に戻る現象が抑えられ、サック室に供給された加圧燃料が直接的に噴孔内へ流入する。これにより、噴孔から噴射される燃料は、従来技術に比較して大きな噴霧貫徹力となる。
また、請求項4の発明、及び請求項5の発明では、噴射角が60°〜85°の広角に設けられる。このため、噴孔延長線からサック室を成す球面の接線の上側までの角度が鋭角に設けられる。その結果、サック室に供給された加圧燃料が噴孔内へ流入し難くなる。即ち、サック室内において燃料の流れ方向が急激に曲げられ、サック室で噴射エネルギーが減らされる。これにより、高リフト時にサック室が加圧燃料で満たされて高圧になると、噴孔から噴射される燃料は、従来技術に比較して小さな噴霧貫徹力となる。
このように、請求項4の発明、及び請求項5の発明は、低リフト時に大きな噴霧貫徹力となり、高リフト時に小さな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供できる。
図1〜図3に基づいて実施形態1を説明する。
車両に搭載されるエンジンは、燃料噴射装置を備える。
ノズルボディ1の内部には、上方から下方へ向けて燃料を導くノズル孔4が形成されている。そして、ノズル孔4とニードル2との間には、コモンレールから高圧燃料の供給を受ける空間Sが形成される。
弁座シート5は、ノズル孔4の下端に形成されている。そして、弁座シート5の円錐面は上方から下方に向かって縮径するように設けられている。
具体的に、ノズルボディ1の下端の外面には、エンジンの燃焼室に露出する半球状の膨出部7が設けられている。そして、サック室6は、膨出部7の内側に形成される。
噴孔3は、膨出部7の内外を貫通して設けられる。具体的に、噴孔3は、サック室6の内壁面から膨出部7の外壁面まで斜めに貫通形成される軸穴であり、ドリル刃等による切削加工や放電加工等により形成される。なお、図1では、噴孔3の一例として、一定径の丸穴に設ける例を示すが、噴孔3の形状は限定するものではない。
以下では、説明の便宜上、サック室6にて球面を成す球の中心点、即ち半球面6bの直径の中心点をサック中心点P1とする。また、このサック中心点P1を通って軸方向へ伸びる直線をサック中心線L1とする。また、噴孔3の中心軸をサック室6内へ延長した直線を噴孔延長線L2とする。さらに、サック中心線L1の下側から噴孔延長線L2までの角度を噴射角θ1とする。
なお、図1(b)は、噴孔3に沿う断面であり、軸方向に対して垂直な断面図ではない。また、図1(b)は、軸方向から見た断面であり、サック中心線L1を図中点で示す。
サック中心点P1から実交点JP2までの軸方向の長さは、限定するものではなく、求められる噴霧貫徹力に応じて設定される。
具体的には、噴射量の少ない軽負荷時の噴霧貫徹力をより小さくすることが望まれる場合には、噴孔3の入口をサック室6の底から遠ざけるように、サック中心点P1から実交点JP2までを長く設定するものである。
ニードル2には、弁座シート5に着座してサック室6への加圧燃料の供給を遮断する円環状のシート部8が設けられている。
以下では、シート部8の下側の円錐個所を円錐部9と称して説明する。即ち、ニードル2には、シート部8を境界部とし、シート部8から下方へ縮径する円錐形状を呈する円錐部9が設けられている。
円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルは、シート部8が弁座シート5に着座した状態の時に、逃げ部10が境界線11より下方に位置して、円錐部9とサック室6が軸方向にオーバーラップするものである。
そして、ニードル2の最大リフト時に円錐部9がサック室6と軸方向にオーバーラップすることが好ましいが、最大リフト時に円錐部9がサック室6から抜け出るものであっても良い。
逆に、ニードル2が下降してシート部8が弁座シート5に着座する状態では、加圧燃料の供給側と噴孔3の連通が遮断され、燃料噴射が停止される。
(軽負荷時)
実施形態1の燃料噴射ノズルは、上述したように、噴孔延長線L2とサック中心線L1の実交点JP2がサック中心点P1より上に設けられる。このため、噴孔3の入口は、従来技術に比較してサック室6の上方において開口する。
その結果、噴射量の少ない低リフト時には、図2(a)の矢印α1に示すように、サック室6に供給された加圧燃料が一旦サック室6の底にぶつかり、サック室6の底側から噴孔3に流入するまでの距離が従来技術に比較して長くなる。即ち、サック室6で噴射エネルギーを大きく減らすことができる。これにより、噴孔3から噴射される燃料は、図3の実線B1の低リフト時に示すように、小さな噴霧貫徹力となる。
噴射量の多い高リフト時には、サック室6が加圧燃料で満たされて高圧になる。すると、加圧燃料がサック室6の底にぶつかった後に戻る現象がなくなり、図2(b)の矢印β1に示すように、サック室6に供給された高圧燃料が円弧を描いて整流された状態で直接的に噴孔3に流入する。これにより、噴孔3から噴射される燃料は、図3の実線B1の高リフト時に示すように、大きな噴霧貫徹力となる。
上述した実施形態1を採用することで、噴射量の少ない低リフト時に小さな噴霧貫徹力となり、逆に噴射量が多くなる高リフト時に大きな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供できる。
即ち、噴射量の少ない軽負荷時に噴射燃料が燃焼室壁面等により冷やされる冷損を回避するために噴霧特性を低貫徹で拡散噴射にできるとともに、噴射量の多い高負荷時に排気改善を狙って噴霧特性を高貫徹にできる。
図4に基づいて実施形態2を説明する。なお、以下の実施形態において上記実施形態1と同一符合は同一機能物を示すものである。また、以下の実施形態では、実施形態1に対する変更箇所のみを開示するものであり、説明していない箇所については先行して説明した形態を採用するものである。
図5〜図7に基づいて実施形態3を説明する。
この実施形態3の燃料噴射ノズルは、図5(b)に示すように、噴孔延長線L2がサック中心線L1と実際に交差して設けられる。
そして、この実施形態3の燃料噴射ノズルは、図5(a)に示すように、実交点JP2を、サック中心点P1より下に設けるものである。なお、他の構成は実施形態1と同じであり、説明は割愛する。
(軽負荷時)
実施形態3の燃料噴射ノズルは、上述したように、実交点JP2がサック中心点P1より下に設けられる。このため、噴孔3の入口が従来技術に比較してサック室6の下方において開口する。
その結果、噴射量の少ない低リフト時には、図6(a)の矢印α2に示すように、加圧燃料がサック室6の底にぶつかった後に戻る現象が抑えられ、サック室6に供給された加圧燃料が直接的に噴孔3内へ流入する。これにより、噴孔3から噴射される燃料は、図7の実線B2の低リフト時に示すように、大きな噴霧貫徹力となる。
実施形態3の燃料噴射ノズルは、実施形態1と同様に、噴射角θ1が60°〜85°の広角に設けられる。このため、図6(b)に示すように、噴孔延長線L2からサック室6を成す球面の接線の上側までの角度θ2が鋭角に設けられる。
その結果、サック室6に供給された加圧燃料が噴孔3内へ流入し難くなる。即ち、サック室6内において燃料の流れ方向を急激に曲げることができ、サック室6で噴射エネルギーを減らすことができる。これにより、高リフト時にサック室6が加圧燃料で満たされて高圧になると、噴孔3から噴射される燃料は、図7の実線B2の低リフト時に示すように、小さな噴霧貫徹力となる。
上述した実施形態3を採用することで、噴射量の少ない低リフト時に大きな噴霧貫徹力となり、噴射量が多くなる高リフト時に小さな噴霧貫徹力となる円錐挿入タイプの燃料噴射ノズルを提供できる。
図8に基づいて実施形態4を説明する。
この実施形態4の燃料噴射ノズルは、図8(b)に示すように、噴孔延長線L2がサック中心線L1に直接交差しないタイプである。即ち、上述した実施形態2と同様、噴孔延長線L2がサック中心線L1に対してオフセットして設けられる。
本発明は、上記で示した形態に限定されるものではなく、以下の形態を採用するものであっても良い。
同様に、仮想交点KP2をサック中心点P1の上に設ける場合も、噴射角θ1を60°〜85°に限定するものではなく、噴射角θ1を60°未満に設けても良いし、噴射角θ1を85°より大きく設けても良い。
3・・噴孔 5・・弁座シート
6・・サック室 8・・シート部
9・・円錐部 JP2・・実交点
KL2・・投影線 KP2・・仮想交点
L1・・サック中心線 L2・・噴孔延長線
P1・・サック中心点 JP2・・実交点
Claims (5)
- 円錐面形状を呈する弁座シート(5)が内側に形成されるとともに、前記弁座シートの内側を通過した加圧燃料を集合させる球面形状を呈するサック室(6)が内側に形成され、さらに前記サック室に供給された加圧燃料を外部に噴射する噴孔(3)が形成されるノズルボディ(1)と、
前記弁座シートに着座して前記サック室への加圧燃料の供給を遮断するシート部(8)を有するとともに、前記シート部を境界部とした円錐形状を呈する円錐部(9)を有し、前記円錐部が前記サック室の内側に挿し入れられ、前記ノズルボディの内部において直線方向へ駆動されるニードル(2)とを備え、
前記ニードルが移動する方向を軸方向、
燃料噴射を開始させる際に前記ニードルが移動する方向を上、
前記サック室にて球面を成す球の中心点をサック中心点(P1)、
このサック中心点を通って軸方向へ伸びる直線をサック中心線(L1)、
前記噴孔の中心軸を前記サック室内へ延長した直線を噴孔延長線(L2)としたとき、
前記噴孔延長線は、前記サック中心線に交差して設けられ、
前記噴孔延長線と前記サック中心線が交差する実交点(JP2)が、前記サック中心点より上に設けられる燃料噴射ノズル。 - 円錐面形状を呈する弁座シート(5)が内側に形成されるとともに、前記弁座シートの内側を通過した加圧燃料を集合させる球面形状を呈するサック室(6)が内側に形成され、さらに前記サック室に供給された加圧燃料を外部に噴射する噴孔(3)が形成されるノズルボディ(1)と、
前記弁座シートに着座して前記サック室への加圧燃料の供給を遮断するシート部(8)を有するとともに、前記シート部を境界部とした円錐形状を呈する円錐部(9)を有し、前記円錐部が前記サック室の内側に挿し入れられ、前記ノズルボディの内部において直線方向へ駆動されるニードル(2)とを備え、
前記ニードルが移動する方向を軸方向、
この軸方向に対して垂直な方向を垂直方向、
燃料噴射を開始させる際に前記ニードルが移動する方向を上、
前記サック室にて球面を成す球の中心点をサック中心点(P1)、
このサック中心点を通って軸方向へ伸びる直線をサック中心線(L1)、
前記噴孔の中心軸を前記サック室内へ延長した直線を噴孔延長線(L2)、
前記噴孔延長線を垂直方向へ投影した線を投影線(KL2)としたとき、
前記噴孔延長線は、前記サック中心線に対してオフセットして設けられ、
前記投影線と前記サック中心線が交差する仮想交点(KP2)が、前記サック中心点より上に設けられる燃料噴射ノズル。 - 請求項1に記載の燃料噴射ノズルにおいて、
前記サック中心線の下側から前記噴孔延長線までの角度(θ1)は、60°から85°の範囲内に設けられることを特徴とする燃料噴射ノズル。 - 円錐面形状を呈する弁座シートが内側に形成されるとともに、前記弁座シートの内側を通過した加圧燃料を集合させる球面形状を呈するサック室が内側に形成され、さらに前記サック室に供給された加圧燃料を外部に噴射する噴孔が形成されるノズルボディ1と、
前記弁座シートに着座して前記サック室への加圧燃料の供給を遮断するシート部を備えるとともに、前記シート部を境界部とした円錐形状を呈する円錐部を備え、前記円錐部が前記サック室の内側に挿し入れられ、前記ノズルボディの内部において直線方向へ駆動されるニードルとを備え、
前記ニードルが移動する方向を軸方向、
燃料噴射を停止させる際に前記ニードルが移動する方向を下、
前記サック室にて球面を成す球の中心点をサック中心点、
このサック中心点を通って軸方向へ伸びる直線をサック中心線、
前記噴孔の中心軸を前記サック室内へ延長した直線を噴孔延長線としたとき、
前記噴孔延長線は、前記サック中心線に交差して設けられ、
前記噴孔延長線と前記サック中心線が交差する実交点が、前記サック中心点より下に設けられるとともに、前記サック中心線の下側から前記噴孔延長線までの角度θ1が60°から85°の範囲内に設けられる燃料噴射ノズル。 - 円錐面形状を呈する弁座シートが内側に形成されるとともに、前記弁座シートの内側を通過した加圧燃料を集合させる球面形状を呈するサック室が内側に形成され、さらに前記サック室に供給された加圧燃料を外部に噴射する噴孔が形成されるノズルボディ1と、
前記弁座シートに着座して前記サック室への加圧燃料の供給を遮断するシート部を備えるとともに、前記シート部を境界部とした円錐形状を呈する円錐部を備え、前記円錐部が前記サック室の内側に挿し入れられ、前記ノズルボディの内部において直線方向へ駆動されるニードルとを備え、
前記ニードルが移動する方向を軸方向、
この軸方向に対して垂直な方向を垂直方向、
燃料噴射を開始させる際に前記ニードルが移動する方向を上、
前記サック室にて球面を成す球の中心点をサック中心点、
このサック中心点を通って軸方向へ伸びる直線をサック中心線、
前記噴孔の中心軸を前記サック室内へ延長した直線を噴孔延長線、
前記噴孔延長線を垂直方向へ投影した線を投影線としたとき、
前記噴孔延長線は、前記サック中心線に対してオフセットして設けられ、
前記投影線と前記サック中心線が交差する仮想交点が、前記サック中心点より下に設けられるとともに、前記サック中心線の下側から前記噴孔延長線までの角度θ1が60°から85°の範囲内に設けられる燃料噴射ノズル。
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