JP2020153314A - Fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料噴射ノズルに関し、特に、直噴式エンジンに好適な燃料噴射ノズルに関する。 The present disclosure relates to a fuel injection nozzle, and more particularly to a fuel injection nozzle suitable for a direct injection engine.
直噴式エンジンにおいては、燃焼室内に燃料噴射ノズルのノズルボディ先端部を臨ませると共に、該ノズルボディ先端部に開口する噴孔から燃焼室内に燃料を噴射することにより、燃料噴霧と空気とを混合させるように構成されている(例えば、特許文献1,2参照)。
In a direct injection engine, fuel spray and air are mixed by directing the tip of the nozzle body of the fuel injection nozzle into the combustion chamber and injecting fuel into the combustion chamber from the injection hole that opens at the tip of the nozzle body. (See, for example,
一般的な燃料噴射ノズルの噴孔は、噴孔の流路軸心がノズルボディ先端部の径方向と略一致するように設けられている。このため、噴孔内を流れる燃料は、噴孔の流路内壁等に干渉されることなく、噴孔内を円滑に流れて噴孔開口から噴射される。その結果、噴孔開口から噴射された燃料噴霧が、燃焼室内に広範囲に分散されず、燃料噴霧と空気との混合に改善の余地があるといえる。 The injection hole of a general fuel injection nozzle is provided so that the flow path axis of the injection hole substantially coincides with the radial direction of the tip of the nozzle body. Therefore, the fuel flowing in the injection hole flows smoothly in the injection hole without being interfered with the inner wall of the flow path of the injection hole and is injected from the injection hole opening. As a result, it can be said that the fuel spray injected from the injection hole opening is not widely dispersed in the combustion chamber, and there is room for improvement in the mixing of the fuel spray and air.
本開示の技術は、このような点に鑑みてなされたものであり、噴孔開口から噴射される燃料噴霧を燃焼室内に効果的に分散させることができる燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。 The technique of the present disclosure has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle capable of effectively dispersing the fuel spray injected from the injection hole opening in the combustion chamber. To do.
本開示の燃料噴射ノズルは、筒状のノズルボディと、前記ノズルボディ内に往復移動自在に収容された芯弁と、前記ノズルボディの先端部のうち、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記先端部の外周面に向けて延びると共に、前記外周面に開口し、該開口から燃料を噴射する噴孔と、を備え、前記ノズルボディの筒軸方向視において、前記噴孔の流路軸心が前記先端部の径方向と所定の角度で交差することを特徴とする。 The fuel injection nozzle of the present disclosure includes a tubular nozzle body, a core valve housed in the nozzle body so as to be reciprocally movable, and a portion of the tip of the nozzle body corresponding to the tip side of the core valve. It is provided with a nozzle that extends from the nozzle body toward the outer peripheral surface of the tip portion and is open to the outer peripheral surface to inject fuel from the opening. The axis is characterized in that it intersects the radial direction of the tip portion at a predetermined angle.
また、前記所定の角度は、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記噴孔内に流れ込んだ燃料の流れが、前記開口に至るまでに少なくとも一回以上、前記噴孔の流路内壁に突き当たる角度で設定されていることが好ましい。 Further, at the predetermined angle, the flow of fuel that has flowed into the injection hole from the portion corresponding to the tip end side of the core valve reaches the opening at least once on the inner wall of the flow path of the injection hole. It is preferable that the angle of contact is set.
本開示の技術によれば、噴孔開口から噴射される燃料噴霧を燃焼室内に効果的に分散させることができる。 According to the technique of the present disclosure, the fuel spray injected from the injection hole opening can be effectively dispersed in the combustion chamber.
以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る燃料噴射ノズルについて説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, the fuel injection nozzle according to the present embodiment will be described with reference to the attached drawings. The same parts have the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed explanations about them will not be repeated.
[全体構成]
図1は、本実施形態に係る燃料噴射装置20を備えたエンジン10を示す模式的な断面図である。
[overall structure]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an
エンジン10は、例えば、直噴式のディーゼルエンジンであって、主としてシリンダブロック11と、シリンダブロック11の上部に設けられたシリンダヘッド12とを含むエンジン本体部を有する。なお、エンジン10は、ディーゼルエンジンに限定されず、軽油以外の他の燃料(例えば、バイオディーゼル燃料)を用いるエンジンであってもよい。
The
シリンダブロック11には、ピストンPを往復移動自在に収容するシリンダCが設けられている。シリンダCの内周と、ピストンPの頂面と、シリンダヘッド12の下面とにより、燃焼室13が区画形成されている。ピストンPには、何れも不図示のコネクティングロッドやクランクアーム等を介してクランクシャフトが連結されており、ピストンPの往復運動が回転運動に変換されてクランクシャフトに伝達されるようになっている。
The
シリンダヘッド12には、燃焼室13内に吸気を導入する吸気ポート14が設けられている。また、シリンダヘッド12には、燃焼室13内から排気を導出する排気ポート15が設けられている。また、シリンダヘッド12には、図示しない動弁機構により開閉作動する吸気バルブ16及び、排気バルブ17が設けられている。
The
さらに、シリンダヘッド12には、燃焼室13内に燃料を直噴する燃料噴射装置20が設けられている。燃料噴射装置20は、インジェクタ本体部21と、燃料噴射ノズル部22とを有する。
Further, the
インジェクタ本体部21は、その基端側をシリンダヘッド12よりも上方に突出させた状態で、シリンダヘッド12に取り付けられている。インジェクタ本体部21の基端側には、燃料供給パイプ18を介してコモンレール19が接続されている。コモンレール19には、不図示の高圧ポンプにより加圧された燃料が蓄圧されており、コモンレール19内の高圧燃料が燃料供給パイプ18を経由してインジェクタ本体部21に送られるようになっている。
The injector
また、インジェクタ本体部21には、何れも不図示の電磁コイルやリターンスプリングを有する駆動部29が設けられている。駆動部29の電磁コイルは、電子制御ユニット100と電気的に接続されており、燃料噴射タイミングや燃料噴射量等が電子制御ユニット100からの指令に応じて制御されるようになっている。
Further, the injector
燃料噴射ノズル部22は、インジェクタ本体部21から延びると共に、その先端部を燃焼室13内に突出させている。燃料噴射ノズル部22の先端部は、先端側に向かって縮径する略円錐状に形成されている。燃料噴射ノズル部22の先端部には、周方向に所定のピッチで複数の噴孔27が開口しており、これら複数の噴孔から燃焼室13に燃料を放射状に噴射するようになっている。
The fuel
以下、本実施形態に係る燃料噴射装置20の燃料噴射ノズル部22の詳細を説明する。
Hereinafter, the details of the fuel
[燃料噴射ノズル部]
図2は、本実施形態に係る燃料噴射装置20の燃料噴射ノズル部22を模式的に示す縦断面図である。
[Fuel injection nozzle]
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view schematically showing the fuel
図2に示すように、燃料噴射ノズル部22は、ノズルボディ23と、芯弁24とを備えている。
As shown in FIG. 2, the fuel
ノズルボディ23は、略有底円筒状に形成されており、ノズル室25を有する。ノズル室25内には、細長棒状の芯弁24が軸方向に往復移動自在に収容されている。また、ノズル室25内には、コモンレール19(図1参照)から高圧燃料が充填される。
The
ノズルボディ23の外壁面となる先端部は略円錐状に形成されている。また、ノズルボディ23の内壁面は、燃料流れ方向の上流側が略円筒状とされ、下流側が略円錐状に形成されている。ノズルボディ23の内壁面の円錐状部は芯弁24が着座するシート面24Sとされている。
The tip portion, which is the outer wall surface of the
具体的には、芯弁24は、駆動部29(図1参照)の不図示のリターンスプリングによってシート面24Sに向けて常時付勢されている。駆動部29(図1参照)の不図示の電磁コイルが電子制御ユニット100(図1参照)からの指令により励磁されると、芯弁24はリターンスプリングの付勢力に抗して基端側に移動し、シート面24Sから離座することで燃料の流路を開放する。一方、電磁コイルが消磁されると、芯弁24はリターンスプリングの付勢力によってシート面24Sに着座することで燃料の流路を遮断するようになっている。
Specifically, the
ノズルボディ23の先端部23Aのうち、芯弁24の先端側に対向する部分にはサック室26が形成される。サック室26は、ノズルボディ23の先端部23Aにおいて、ノズル室25側から供給される燃料の燃料溜まりとなる部分である。サック室26は、例えば、ノズルボディ23の先端部23Aの内壁面を半球状に加工することにより、先端側に向けて半球状に突出する形状をなしている。
A
サック室26が形成されたノズルボディ23の先端部23Aには、複数の噴孔27が設けられている。噴孔27は、ノズル室25を通って供給される燃料を燃焼室13内に噴射するための孔である。以下、噴孔27の詳細を説明する。
A plurality of
図3は、図2のA−A線断面図である。図3に示すように、複数の噴孔27は、サック室26を区画するノズルボディ23の先端部23Aに、サック室26から先端部23Aの外周面に向けて延設されている。各噴孔27は、先端部23Aに周方向に所定のピッチ(好ましくは等ピッチ)で設けられている。なお、図示例において、噴孔27は4個設けられているが、噴孔27の個数は3個以下、或は、5個以上であってもよい。
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of
ノズルボディ23の先端部23Aの横断面形状は、ノズルボディ23を筒軸方向から視た軸方向視において、略円環状をなしている。噴孔27は、その流路軸心Xが先端部23Aの内壁の法線方向N(先端部22Aの径方向)と所定の角度θで交差するように形成されている。ここで、所定の角度θは、サック室26から噴孔27に法線方向Nに流れ込む燃料が、噴孔27の開口27Aに至るまでの間に少なくとも一回以上、噴孔27の流路内壁27Bに突き当たる角度の範囲内で設定されている。具体的な角度θをどの程度とするかは、噴孔27の流路長さや流路径、先端部23Aの内径等に応じて適宜に設定すればよい。
The cross-sectional shape of the
本実施形態において、所定の角度θは、図3中に矢印L1〜L3で示すように、サック室26から噴孔27に流れ込む燃料が流路内壁27Bに少なくとも二回突き当たる角度で設定されている。すなわち、サック室26から噴孔27に流れ込んだ燃料の流れL1は、流路内壁27B−1に突き当たることで、該流路内壁27B−1と対向する流路内壁27B−2へ指向される。さらに、流路内壁27B−2へ指向された燃料の流れL2は、該流路内壁27B−2に突き当たることで開口27Aへ指向され、燃料の流れL3となって開口27Aから燃焼室13内に噴射されるようになっている。
In the present embodiment, the predetermined angle θ is set at an angle at which the fuel flowing from the
以下、図4に示す比較例を用いながら、本実施形態に係る燃料噴射ノズル部22の作用効果を説明する。
Hereinafter, the action and effect of the fuel
図4に示すように、比較例に係るノズルボディ230の先端部230Aには、噴孔270が、その流路軸心Xを先端部230Aの径方向と略一致させた状態で設けられている。このため、サック室260から噴孔270に流れ込んだ燃料は、その流れに大きな乱れを生じることなく、開口270Aから円滑に噴射される。その結果、噴孔270から噴射された燃料噴霧は、燃焼室13内の広範囲に分散されず、燃料噴霧と空気との混合を十分に促進できない可能性がある。
As shown in FIG. 4, the
これに対し、図3に示す本実施形態では、ノズルボディ23の先端部23Aに設けられた噴孔27は、その流路軸心Xが先端部23Aの内壁の法線方向N(先端部23Aの径方向)と所定の角度θで交差するように形成されている。所定の角度θは、サック室26から噴孔27に流れ込む燃料が開口27Aに至るまでに少なくとも一回以上、流路内壁27Bに突き当たる角度で設定されている。
On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 3, the
すなわち、噴孔27内を流れる燃料は、開口27Aに至るよりも前に流路内壁27Bに突き当たり、該流路内壁27Bとの干渉により、比較例よりも複雑な流れが生じるように構成されている。これにより、噴孔27の開口27Aから噴射される燃料噴霧が、燃焼室13内に広範囲に分散されるようになり、燃料噴霧と空気との混合を効果的に促進させることが可能になる。また、燃料噴霧と空気との混合が促進されることで、燃焼効率が向上されるようになり、燃費性を確実に向上しつつ、煤等の発生も効果的に防止することが可能になる。
That is, the fuel flowing in the
[その他]
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
[Other]
It should be noted that the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately modified and implemented without departing from the gist of the present disclosure.
例えば、上記実施形態において、ノズルボディ23の先端部23Aにはサック室26が設けられるものとして説明したが、当該サック室26を省略して構成してもよい。
For example, in the above embodiment, the
また、図3に示すように、各噴孔27は、略直線状の流路で形成されているが、噴孔27内の燃料の流れを複雑にできる形状であれば、円弧状に湾曲する流路形状や、段付きの流路形状等、他の形状を適用することもできる。
Further, as shown in FIG. 3, each
10 エンジン
11 シリンダブロック
12 シリンダヘッド
C シリンダ
P ピストン
13 燃焼室
14 吸気ポート
15 排気ポート
20 燃料噴射装置
21 インジェクタ本体部
22 燃料噴射ノズル部
23 ノズルボディ
23A 先端部
24 芯弁
25 ノズル室
26 サック室
27 噴孔
27A 開口
27B 流路内壁
10
Claims (2)
前記ノズルボディ内に往復移動自在に収容された芯弁と、
前記ノズルボディの先端部のうち、前記芯弁の先端側に対応する部位から前記先端部の外周面に向けて延びると共に、前記外周面に開口し、該開口から燃料を噴射する噴孔と、を備え、
前記ノズルボディの筒軸方向視において、前記噴孔の流路軸心が前記先端部の径方向と所定の角度で交差する
ことを特徴とする燃料噴射ノズル。 With a tubular nozzle body
A core valve housed in the nozzle body so as to be reciprocally movable,
Among the tip portions of the nozzle body, a jet hole extending from a portion corresponding to the tip end side of the core valve toward the outer peripheral surface of the tip portion and opening to the outer peripheral surface to inject fuel from the opening. With
A fuel injection nozzle characterized in that the flow path axis of the injection hole intersects the radial direction of the tip portion at a predetermined angle in the tubular axis direction view of the nozzle body.
請求項1に記載の燃料噴射ノズル。 The predetermined angle is an angle at which the flow of fuel flowing into the injection hole from the portion corresponding to the tip end side of the core valve hits the inner wall of the flow path of the injection hole at least once before reaching the opening. The fuel injection nozzle according to claim 1, which is set in.
Priority Applications (1)
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JP2019053464A JP2020153314A (en) | 2019-03-20 | 2019-03-20 | Fuel injection nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
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