JP2020204324A - 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.
従来、噴孔入口が長穴形状の噴孔を有する燃料噴射弁が知られている。 Conventionally, a fuel injection valve having an elongated injection hole at the injection hole inlet is known.
例えば、特許文献1の燃料噴射弁では、噴孔入口の長軸方向の両側から燃料を衝突させて噴孔から噴射することにより、噴射される燃料の液膜を噴孔入口の短軸方向に拡げ、液膜の薄膜化を図っている。これにより、燃料噴霧の微粒化の促進を図っている。
For example, in the fuel injection valve of
ところで、特許文献1の燃料噴射弁では、複数の噴孔および噴霧の配置等については何ら考慮されておらず、噴孔から噴射された燃料噴霧が、他の噴孔から噴射された燃料噴霧と干渉し、微粒化の阻害を招くとともに、噴霧の重なりによる噴霧の分散性を高めることができないおそれがある。
By the way, in the fuel injection valve of
本発明の目的は、噴射される燃料噴霧の微粒化効果と分散性の高い燃料噴射弁を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel injection valve having a highly dispersible effect and a atomizing effect of the injected fuel spray.
本発明に係る燃料噴射弁は、バルブシート(20)と弁部材(50)と噴孔プレート(40)とを備えている。バルブシートは、環状の弁座(23)、弁座の内側に形成された穴部(24)、弁座の内側および穴部に形成された燃料通路(31)を有する。弁部材は、弁座に当接可能な当接部(53)を有し、当接部が弁座から離間、または、当接部が弁座に当接することで燃料通路を開閉する。噴孔プレートは、バルブシートの軸である弁軸(Axb1)方向から見たとき少なくとも一部が穴部の径方向外側に位置し燃料通路および穴部に連通する燃料室(32)をバルブシートとの間に形成し、燃料室と外部とを連通する少なくとも3つの噴孔(35)を有する。 The fuel injection valve according to the present invention includes a valve seat (20), a valve member (50), and a injection hole plate (40). The valve seat has an annular valve seat (23), a hole (24) formed inside the valve seat, and a fuel passage (31) formed inside the valve seat and in the hole. The valve member has a contact portion (53) capable of contacting the valve seat, and the fuel passage is opened and closed when the contact portion is separated from the valve seat or the contact portion is in contact with the valve seat. The injection hole plate has a fuel chamber (32) which is located at least partly outward in the radial direction of the hole when viewed from the valve shaft (Axb1) direction, which is the axis of the valve seat, and communicates with the fuel passage and the hole. It has at least three injection holes (35) formed between the fuel chamber and the outside to communicate with the outside.
噴孔は、噴孔プレートの燃料室側の面(421)に形成された噴孔入口(351)が、噴孔の中心軸である噴孔中心軸(Axhc1)方向から見たとき楕円形状となるよう、かつ、噴孔入口の短軸(AxS1)が、弁軸を全て含む仮想平面である第1仮想平面(VP1)上に位置しつつ、噴孔入口の長軸(AxL1)に直交するよう形成されている。そのため、噴孔入口の長軸方向の両側からの燃料流れにより、噴射される燃料の液膜を噴孔入口の短軸方向に押し拡げ、液膜を薄膜化することができる。これにより、燃料噴霧の微粒化を促進できる。 The injection hole has an elliptical shape when the injection hole inlet (351) formed on the surface (421) of the injection hole plate on the fuel chamber side is viewed from the direction of the injection hole central axis (Axhc1), which is the central axis of the injection hole. The short axis (AxS1) of the injection hole inlet is orthogonal to the long axis (AxL1) of the injection hole inlet while being located on the first virtual plane (VP1) which is a virtual plane including all the valve axes. Is formed. Therefore, the liquid film of the injected fuel can be expanded in the short axis direction of the injection hole inlet by the fuel flow from both sides in the long axis direction of the injection hole inlet, and the liquid film can be thinned. This can promote atomization of the fuel spray.
また、噴孔入口は、弁軸を中心とするピッチ円(Cp1)上に等間隔で配置されている。そのため、噴孔から噴射された燃料噴霧が、他の噴孔から噴射された燃料噴霧と干渉するのを抑制し、放射状に噴射される複数の燃料噴霧からなる噴霧群の中央の空間に周囲から空気を十分に取り込むことができる。その結果、噴霧群の中央の空間における負圧の発生を抑制し、燃料噴霧が縮流するのを抑制することができ、噴霧中央にも噴霧を均一に分布させることができる。これにより、燃料噴霧の分散性を確保でき、微粒化効果を十分に得ることができる。 Further, the injection hole inlets are arranged at equal intervals on a pitch circle (Cp1) centered on the valve shaft. Therefore, the fuel spray injected from the injection hole is suppressed from interfering with the fuel spray injected from the other injection holes, and the space in the center of the spray group consisting of a plurality of fuel sprays injected radially is entered from the surroundings. Can take in enough air. As a result, it is possible to suppress the generation of negative pressure in the space in the center of the spray group, suppress the contraction of the fuel spray, and evenly distribute the spray in the center of the spray. As a result, the dispersibility of the fuel spray can be ensured, and the atomization effect can be sufficiently obtained.
以下、複数の実施形態による燃料噴射弁を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。 Hereinafter, fuel injection valves according to a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In the plurality of embodiments, substantially the same constituent parts are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Moreover, substantially the same constituent parts in a plurality of embodiments exhibit the same or similar effects.
(第1実施形態)
第1実施形態による燃料噴射弁を図1に示す。燃料噴射弁1は、筒状部材12、バルブシート20、噴孔プレート40、ニードル50、可動コア60、固定コア70、スプリング80およびコイル90等を備えている。
(First Embodiment)
The fuel injection valve according to the first embodiment is shown in FIG. The
筒状部材12は、筒状に形成され、図1において下方のバルブシート20側から順に第1磁性部13、非磁性部14および第2磁性部15を有している。第1磁性部13および第2磁性部15は磁性材料から形成されている。非磁性部14は非磁性材料から形成されている。第1磁性部13と非磁性部14、および、非磁性部14と第2磁性部15は、例えばレーザ溶接等により結合される。非磁性部14は、第1磁性部13と第2磁性部15との間で磁束が短絡することを防ぐ。筒状部材12は、第2磁性部15側の一端部に燃料フィルタ18を収容している。
The
図2に示すように、バルブシート20は、環状の弁座23、弁座23の内側に形成された穴部24、弁座23の内側および穴部24に形成された燃料通路31を有する。
As shown in FIG. 2, the
より具体的には、バルブシート20は、例えば金属により形成され、シート筒部21、シート底部22、凹部25を有している。シート筒部21は、略円筒状に形成されている。シート底部22は、シート筒部21の一端を塞ぐようシート筒部21と一体に形成されている。バルブシート20は、シート筒部21の外周壁が第1磁性部材13の非磁性部材14とは反対側の端部の内周壁に嵌合するよう第1磁性部材13に固定されている。
More specifically, the
弁座23は、シート底部22のシート筒部21側の面に略円環状に形成されている。弁座23は、バルブシート20の軸である弁軸Axb1に沿ってシート筒部21のシート底部22とは反対側の端部側から、シート底部22側の端部側へ向かうに従い弁軸Axb1に近付くようテーパ状に形成されている。
The
穴部24は、弁座23の内側において、シート底部22を板厚方向に円形に貫くよう形成されている。
The
燃料通路31は、シート筒部21、弁座23、穴部24の内側に形成されている。
The
凹部25は、シート底部22のシート筒部21とは反対側の面からシート筒部21側へ円形に凹むよう形成されている。ここで、凹部25は、弁座23および穴部24と同軸に形成されている。穴部24は、凹部25の底面252の中央に開口している。
The
噴孔プレート40は、弁軸Axb1方向から見たとき少なくとも一部が穴部24の径方向外側に位置し燃料通路31および穴部24に連通する燃料室32をバルブシート20との間に形成し、燃料室32と外部とを連通する少なくとも3つの噴孔35を有する。
The
より具体的には、噴孔プレート40は、例えば金属により形成され、筒部41、板部42を有している。筒部41は、略円筒状に形成されている。板部42は、筒部41の一端を塞ぐよう筒部41と一体に略円板状に形成されている。噴孔プレート40は、筒部41の内周壁がシート筒部21の外周壁に嵌合し、板部42がシート底部22のシート筒部21とは反対側の面に当接するようバルブシート20に固定されている。
More specifically, the
燃料室32は、凹部25と板部42との間に形成されている。すなわち、燃料室32は、噴孔プレート40の板部42の筒部41側の面421とバルブシート20の凹部25の内周面251および底面252とにより形成されている(図2、3参照)。燃料室32の内径、すなわち、内周面251の径は、穴部24の内径より大きい。
The
噴孔入口351は、板部42の面421において、穴部24の径方向外側、かつ、内周面251の径方向内側に形成されている。
The
噴孔35は、噴孔プレート40の板部42の凹部25の底面252に対向する位置に形成されている。すなわち、噴孔入口351は、板部42の面421において、穴部24の径方向外側、かつ、内周面251の径方向内側に形成されている(図3、6参照)。噴孔35は、板部42の周方向に等間隔で10個形成されている(図6参照)。
The
「弁部材」としてのニードル50は、弁座23に当接可能な当接部53を有し、当接部53が弁座23から離間、または、当接部53が弁座23に当接することで燃料通路31を開閉する。
The
より具体的には、ニードル50は、例えば金属により形成され、ニードル筒部51、ニードル底部52、燃料孔54を有している。ニードル筒部51は、略円筒状に形成されている。ニードル底部52は、ニードル筒部51の一端を塞ぐようニードル筒部51と一体に形成されている。
More specifically, the
ニードル50は、第1磁性部13およびバルブシート20の内側にそれらと同軸に収容されている。ニードル50は、ニードル筒部51の外周壁がバルブシート20の内周壁に案内されて軸方向に往復移動可能である。
The
当接部53は、ニードル底部52のニードル筒部51とは反対側に略円環状に形成されている。当接部53は、弁座23に当接、すなわち、着座可能である。ニードル50は、当接部53が弁座23から離間しているとき、燃料通路31における燃料の流れを許容し、当接部53が弁座23に当接しているとき、燃料通路31における燃料の流れを遮断する。
The
燃料孔54は、ニードル筒部51の内側と外側とを連通するようニードル底部52の近傍に形成されている。これにより、ニードル筒部51の内側の燃料は、燃料孔54を経由してシート筒部21の内側の燃料通路31、燃料室32、噴孔35に流通可能である。
The
可動コア60は、磁性材料から筒状に形成され、ニードル50のニードル筒部51のニードル底部52とは反対側の端部に固定されている。可動コア60は、ニードル50と一体となり往復移動可能である。
The
固定コア70は、磁性材料から筒状に形成され、非磁性部14および第2磁性部15の内周壁に固定されている。固定コア70は、可動コア60のニードル50とは反対側において可動コア60と対向するよう設けられている。
The fixed
スプリング80は、一端が可動コア60に係止され、他端がアジャスティングパイプ81に係止されている。アジャスティングパイプ81は、固定コア70の内周壁に圧入されている。アジャスティングパイプ81の固定コア70への圧入量を調整することによりスプリング80の付勢力が調整される。スプリング80は、弾性変形により生じる復元力を可動コア60に印加する。これにより、スプリング80は、ニードル50を弁座23に着座する方向に付勢する。
One end of the
コイル90の巻回されるスプール91は、筒状部材12の外周壁に固定されている。コイル90の外側には、磁性材料から形成され、互いに磁気的に接続する磁性部材94、95が設けられている。磁性部材94は第1磁性部13と磁気的に接続している。磁性部材95は第2磁性部15と磁気的に接続している。ハウジング75は、筒状部材12および磁性部材94、95の外周側を覆っている。可動コア60、第1磁性部13、磁性部材94、95、第2磁性部15および固定コア70は磁気回路を構成する。
The
ハウジング75は、コネクタ部76を有している。コネクタ部76の間口に設けられたターミナル92は、コイル90と電気的に接続している。コイル90には、ターミナル92を通じて駆動電流が供給される。
The
筒状部材12の一端部から流入した加圧燃料は、固定コア70内の燃料通路、可動コア60内の燃料通路、ニードル50内の燃料通路、および燃料孔54を経由し、バルブシート20内の燃料通路31に到達する。燃料通路31に到達した燃料は、当接部53が弁座23から離座したとき、当接部53と弁座23との間に形成される隙間を抜けて、噴孔35から噴射されて燃料噴霧が形成される。
The pressurized fuel flowing in from one end of the
燃料噴射弁1において、コイル90への通電をオフするとき、可動コア60と固定コア70との間に磁気吸引力は発生しない。このとき、ニードル50は、スプリング80の復元力により弁座23の方向へ移動する。当接部53が弁座23に着座すると燃料通路31が閉じられ、噴孔35からの燃料噴射が停止する。
In the
コイル90への通電をオンするとき、可動コア60、第1磁性部13、磁性部材94、95、第2磁性部15および固定コア70からなる磁気回路に磁束が流れ、固定コア70と可動コア60との間に磁気吸引力が発生する。これにより可動コア60が固定コア70側へ吸引され、ニードル50が可動コア60と共にスプリング80の復元力に抗し、固定コア70の方向へ移動する。当接部53が弁座23から離座すると、燃料通路31が開かれ、噴孔35から燃料が噴射される。この後、コイル90への通電をオフすると、磁気回路を流れる磁束が消失し、固定コア70と可動コア60との間の磁気吸引力も消失し、当接部53が弁座23に着座する。以上により、一回の燃料噴射作動が終了する。ニードル50は、燃料通路31を開閉することで燃料の噴射、停止を制御する。
When the energization of the
次に、ニードル50の当接部53の近傍の構成について詳細に説明する。
Next, the configuration in the vicinity of the
図5に示すように、ニードル50のニードル底部52は、第1上流部521、第2上流部522、シート部523、第1下流部524、第2下流部525を有している。
As shown in FIG. 5, the
第1上流部521は、外周壁が略円筒状となるよう形成されている。すなわち、第1上流部521の外周壁は、ニードル50のニードル筒部51の軸Axn1に対し平行である。
The first
第2上流部522は、第1上流部521の下流側に形成されている。第2上流部522は、ニードル50の軸Axn1方向において第1上流部521側から噴孔プレート40側へ向かうに従い、外周壁がニードル50の軸Axn1に近付くようテーパ状に形成されている。ここで、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、第2上流部522の外周壁は、直線状となるよう形成されている。なお、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、第2上流部522の外周壁は、曲線状となるよう形成されていてもよい。
The second
シート部523は、第2上流部522の下流側に形成されている。シート部523は、ニードル50の軸Axn1方向において第2上流部522側から噴孔プレート40側へ向かうに従い、外周壁がニードル50の軸Axn1に近付くよう曲面状に形成されている。ここで、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、シート部523の外周壁は、ニードル50の軸Axn1上に無い点Pc1を中心とする円の一部に沿うよう形成されている。すなわち、シート部523の外周壁は、R形状に形成されている。
The
第1下流部524は、シート部523の下流側に形成されている。第1下流部524は、ニードル50の軸Axn1方向においてシート部523側から噴孔プレート40側へ向かうに従い、外周壁がニードル50の軸Axn1に近付くよう曲面状に形成されている。ここで、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、第1下流部524の外周壁は、ニードル50の軸Axn1上の点Pc2を中心とする円の一部に沿うよう形成されている。すなわち、第1下流部524の外周壁は、SR形状に形成されている。
The first
第2下流部525は、第1下流部524の下流側に形成されている。第2下流部525は、ニードル50の軸Axn1方向において第1下流部524側から噴孔プレート40側へ向かうに従い、外周壁がニードル50の軸Axn1に近付くよう曲面状に形成されている。ここで、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、第2下流部525の外周壁は、ニードル50の軸Axn1上に無い点Pc3を中心とする円の一部に沿うよう形成されている。すなわち、第2下流部525の外周壁は、R形状に形成されている。
The second
図示しない先端部は、第2下流部525の下流側に形成されている。先端部は、ニードル50の軸Axn1方向において第2下流部525側から噴孔プレート40側へ向かうに従い、外周壁がニードル50の軸Axn1に近付くよう形成されている。
The tip portion (not shown) is formed on the downstream side of the second
当接部53は、シート部523の外周壁に環状に形成されている。ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、弁座23は、直線状となるよう形成されている。本実施形態では、シート部523の外周壁は、R形状に形成されているため、当接部53が弁座23に当接するときの面圧を低減し、ニードル50および弁座23の摩耗を抑制できる。また、シート部523の外周壁のR(曲率半径)の中心(点Pc1)を弁軸Axb1に対し弁座23側に設定しRを小さくすることで、油密性を確保できる。
The
ところで、耐デポ性向上のためには、シート部523の下流の流路面積を拡大する必要があるが、仮に第1下流部524の外周壁のRがシート部523の外周壁のRと同じ場合、流路面積が拡大し過ぎるおそれがある。そこで、本実施形態では、シート部523に対し下流側の第1下流部524の外周壁のRの中心(点Pc2)を弁軸Axb1上に設定することでRをシート部523の外周壁のRよりも大きく設定している。これにより、シート部523の下流における流路面積の変化を小さくできるため、燃料の横流れを強くでき、燃料噴霧の微粒化を促進できる。また、ニードル50に対し噴孔35側の空間のデッドボリュームを低減できる。さらに、ニードル50の座り(着座)の安定性を向上できる。また、第1下流部524と弁座23との間に油膜を形成することにより衝撃を緩和し、ニードル50および弁座23の摩耗を抑制できる。
By the way, in order to improve the depot resistance, it is necessary to expand the flow path area downstream of the
本実施形態では、第1下流部524に対し下流側の第2下流部525の外周壁のRの中心(点Pc3)を弁軸Axb1に対し弁座23側に設定することでRを第1下流部524の外周壁のRよりも小さく設定している。これにより、第2下流部525の外周壁と先端部の外周壁とを滑らかに接続でき、燃料流れの淀みを抑制できる。
In the present embodiment, R is set to the
本実施形態では、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、第2上流部522の外周壁の成す角は、約60度に設定されている。これにより、第1上流部521との境界における燃料流れの淀みを抑制し、耐デポ性を向上できる。なお、ニードル50の軸Axn1を全て含む仮想平面による断面において、弁座23の成す角は、約120度に設定されている。
In the present embodiment, the angle formed by the outer peripheral wall of the second
次に、噴孔プレート40に形成される噴孔35について詳細に説明する。
Next, the
図3に示すように、噴孔35は、噴孔入口351、噴孔出口352、噴孔内壁350を有している。なお、図3では、ニードル50の当接部53が弁座23から離間した状態、すなわち、開弁状態を示している。
As shown in FIG. 3, the
噴孔入口351は、噴孔プレート40の板部42の燃料室32側の面421に形成されている。噴孔出口352は、板部42の燃料室32とは反対側の面422に形成されている。噴孔内壁350は、噴孔入口351と噴孔出口352とを接続するよう形成されている。なお、弁軸Axb1および噴孔中心軸Axhc1を全て含む仮想平面による断面において、2つの噴孔内壁350のうち弁軸Axb1に近い方の噴孔内壁350を便宜上「噴孔内壁355」とよび、弁軸Axb1から遠い方の噴孔内壁350を便宜上「噴孔外壁356」とよぶ。
The
<1>
噴孔入口351は、噴孔入口351の面421における開口面である入口開口面の中心と、噴孔出口352の面422における開口面である出口開口面の中心とを結ぶ噴孔中心軸Axhc1方向から見たとき、楕円形状となるよう形成されている。
<1>
The
噴孔35は、噴孔入口351の短軸AxS1が、弁軸Axb1を全て含む仮想平面である第1仮想平面VP1上に位置しつつ、噴孔入口351の長軸AxL1に直交するよう形成されている(図3、6参照)。
The
図6に示すように、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で10個形成されている。より具体的には、噴孔入口351は、中心が、弁軸Axb1を中心とするピッチ円Cp1上に等間隔で配置されている。
As shown in FIG. 6, ten
また、噴孔35は、入口開口面の面積が出口開口面の面積より小さくなるよう噴孔内壁350がテーパ状に形成されている。
Further, in the
図4に示すように、弁軸Axb1および噴孔中心軸Axhc1を全て含む仮想平面による断面において、2つの噴孔内壁350のうち弁軸Axb1に近い方の噴孔内壁350である噴孔内壁355と弁軸Axb1との成す角θ1を「噴孔内壁角」と定義する。また、2つの噴孔内壁350のうち弁軸Axb1から遠い方の噴孔内壁350である噴孔外壁356と弁軸Axb1との成す角θ3を「噴孔外壁角」と定義する。また、2つの噴孔内壁350、つまり、噴孔内壁355と噴孔外壁356との成す角θ2を「噴孔テーパ角」と定義する。ここで、噴孔中心軸Axhc1と弁軸Axb1との成す角である中心角θ4は、θ1+θ2/2で表すことができる。
As shown in FIG. 4, in a cross section formed by a virtual plane including the valve shaft Axb1 and the injection hole central axis Axhc1, the injection hole
<1>(効果)
噴孔35は、噴孔プレート40の燃料室32側の面421に形成された噴孔入口351が、噴孔35の中心軸である噴孔中心軸Axhc1方向から見たとき楕円形状となるようかつ、噴孔入口351の短軸AxS1が、弁軸Axb1を全て含む仮想平面である第1仮想平面VP1上に位置しつつ、噴孔入口351の長軸AxL1に直交するよう形成されている。そのため、噴孔入口351の長軸AxL1方向の両側からの燃料流れにより、噴射される燃料の液膜を噴孔入口351の短軸AxS1方向に押し拡げ、液膜を薄膜化することができる。これにより、燃料噴霧Fo1の微粒化を促進できる。
<1> (Effect)
The
また、噴孔入口351は、弁軸Axb1を中心とするピッチ円Cp1上に等間隔で配置されている。そのため、図7に示すように、本実施形態では、上記構成の噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo1が、他の噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo1と干渉するのを抑制し、放射状に噴射される複数の燃料噴霧Fo1からなる噴霧群Fo10の中央の空間S1に周囲から空気を十分に取り込むことができる。その結果、噴霧群Fo10の中央の空間S1における負圧の発生を抑制し、燃料噴霧Fo1が縮流するのを抑制することができ、噴霧中央にも噴霧を均一に分布させることができる。これにより、燃料噴霧Fo1の分散性を確保でき、微粒化効果を十分に得ることができる。
Further, the
より詳細には、本実施形態では、上記構成の噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo1が弁軸Axb1の周方向へ拡がるのを抑制し、燃料噴霧Fo1の干渉を回避することで、燃料噴霧Fo1間の領域から噴霧群Fo10の中心への空気流入を促進できるため、燃料噴霧Fo1の縮流を抑制できる。
More specifically, in the present embodiment, the fuel spray Fo1 injected from the
また、燃料噴霧Fo1が径方向へ放射状に拡がるため、より広い領域に均一に燃料噴霧Fo1を分布させることができ、混合気濃度の早期均一化に有効である。 Further, since the fuel spray Fo1 spreads radially in the radial direction, the fuel spray Fo1 can be uniformly distributed over a wider area, which is effective for early uniformization of the air-fuel mixture concentration.
図8に示すように、本実施形態では、燃料噴射弁1は、エンジン2の1つの燃焼室3に対し2つ設けられる。より具体的には、燃料噴射弁1は、2つに分岐する吸気ポート4の端部のそれぞれに設けられた吸気弁5の周りに噴霧群Fo10が噴射されるよう吸気ポート4に設けられる。
As shown in FIG. 8, in the present embodiment, two
上記構成の本実施形態では、吸気ポート4の内壁にウェットが形成されるのを抑制できる。また、均一な混合気を形成できる。 In the present embodiment having the above configuration, it is possible to suppress the formation of wet material on the inner wall of the intake port 4. Moreover, a uniform air-fuel mixture can be formed.
近年、燃料噴射弁に求められる要件として、要件1「吸気弁5との搭載距離が近いこと」、要件2「吸気弁5の開弁時に噴射されること」があるため、燃料噴霧の分散性が高く、早期に均一な混合気を形成する必要がある。本実施形態では、燃料噴霧の分散性が高く、上記要件1、2に対し特に優位である。
In recent years, there are
図9に第1比較形態の噴孔プレート40を示す。第1比較形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の半分の領域に3つずつ計6つ形成されている。3つの噴孔35は噴孔プレート40の周方向に等間隔で配置されているものの、6つの噴孔35は噴孔プレート40の周方向に等間隔で配置されていない。
FIG. 9 shows the
図10に示すように、第1比較形態の噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo2は、噴霧群Fo21および噴霧群Fo22を形成する。第1比較形態では、噴霧群Fo21、噴霧群Fo22において、複数の燃料噴霧Fo2が干渉し、噴霧の集中がおきるおそれがある。
As shown in FIG. 10, the fuel spray Fo2 injected from the
図11に示すように、第1比較形態では、燃料噴射弁9は、エンジン2の1つの燃焼室3に対し1つ設けられる。より具体的には、燃料噴射弁9は、2つに分岐する吸気ポート4の端部のそれぞれに設けられた吸気弁5の周りに噴霧群Fo21、噴霧群Fo22が噴射されるよう吸気ポート4に設けられる。
As shown in FIG. 11, in the first comparative mode, one
上記構成の第1比較形態では、燃料噴霧Fo2が縮流するおそれがあるため、吸気ポート4の内壁にウェットが形成されるおそれがある。また、均一な混合気を形成するのは困難である。 In the first comparative embodiment having the above configuration, since the fuel spray Fo2 may be contracted, wetness may be formed on the inner wall of the intake port 4. Also, it is difficult to form a uniform air-fuel mixture.
次に、本実施形態の噴孔35から噴射される燃料噴霧の密度等について詳細に説明する。
Next, the density and the like of the fuel spray injected from the
まず、噴孔35から噴射される燃料噴霧の密度の測定方法について説明する。
First, a method for measuring the density of the fuel spray injected from the
図12に示すように、燃料噴射弁1の下方の所定の位置において四方からシート状のレーザ光Ls1が照射されるよう4つのレーザ照射装置101を配置する。燃料噴射弁1の下方の弁軸Axb1上にカメラ102を配置し、レーザ照射装置101でレーザ光Ls1を照射しながら燃料噴射弁1から燃料を噴射し、レーザ光Ls1を通過する燃料噴霧Fo1の像をカメラ102で撮影する。撮影した燃料噴霧Fo1の像に基づき、燃料噴霧Fo1の密度を測定する。
As shown in FIG. 12, four
燃料噴霧Fo1の密度の測定の条件は、以下の通りである。
燃料:ヘプタン
燃圧:300kPa
パルス幅:6ms
周期:200ms
測定位置(レーザ光位置):燃料噴射弁1の噴孔35から下方50mm
ゲイン:455
露光:500μs
ディレイ:0〜10ms、0.25ms刻みで撮影し、輝度が最大となるディレイ
その他:50枚の写真を積算
The conditions for measuring the density of the fuel spray Fo1 are as follows.
Fuel: Heptane Fuel pressure: 300 kPa
Pulse width: 6ms
Cycle: 200ms
Measurement position (laser light position): 50 mm below the
Gain: 455
Exposure: 500 μs
Delay: 0 to 10 ms, 0.25 ms increments, maximum brightness delay Other: 50 photos are integrated
次に、複数の燃料噴霧Fo1により形成される噴霧群Fo10の外縁の成す角である噴角の測定方法ついて説明する。 Next, a method for measuring the injection angle, which is the angle formed by the outer edge of the spray group Fo10 formed by the plurality of fuel sprays Fo1, will be described.
図13に示すように、燃料噴射弁1の下方の所定の位置に燃料回収装置103を配置する。燃料回収装置103には、互いに平行に延びる複数のスリット104が形成されている。燃料噴射弁1から燃料回収装置103に向けて燃料を噴射し、燃料回収装置103の各スリット104に回収された燃料(燃料噴霧)の量を測定することにより、燃料噴射弁1から噴射される噴霧群の外縁の成す角である噴霧角を測定(定義)する。
As shown in FIG. 13, the
噴霧角の測定の条件は、以下の通りである。
燃料:ドライソルベント
燃圧:300kPa
パルス幅:4.2ms
測定位置:燃料噴射弁1の噴孔35から下方100mm
測定装置:空間分布測定器(受け止め法)
その他:回収した燃料の90%で判定
The conditions for measuring the spray angle are as follows.
Fuel: Dry solvent Fuel pressure: 300 kPa
Pulse width: 4.2 ms
Measurement position: 100 mm below the
Measuring device: Spatial distribution measuring device (reception method)
Others: Judged by 90% of recovered fuel
上記測定により、燃料噴射弁1の噴霧角δ(図14参照)を測定する。図15に示すように、燃料回収装置103により回収した燃料噴霧の90%の範囲に対応する角度を噴霧角δとする。
By the above measurement, the spray angle δ (see FIG. 14) of the
<2>
図16に示すように、噴孔35から弁軸Axb1方向に所定距離Dp1離れた仮想平面である第2仮想平面VP2において、複数の噴孔35から噴射された複数の燃料噴霧Fo1が形成する噴霧群Fo10の外縁部を通る仮想円である外縁仮想円VCo1の半径の1/2の半径をもつ仮想円である1/2仮想円VC12と複数の噴孔35のうち一の噴孔35の噴孔入口351の短軸AxS1を弁軸Axb1方向に投影した直線との交点を第1点P1とする。ここで、所定距離Dp1は50mmであり、第2仮想平面VP2上に上記レーザ光Ls1が位置する。
<2>
As shown in FIG. 16, in the second virtual plane VP2 which is a virtual plane separated by a predetermined distance Dp1 from the
また、複数の噴孔35のうち一の噴孔35に隣り合う噴孔35である他の噴孔35の噴孔入口351の短軸AxS1を弁軸Axb1方向に投影した直線と1/2仮想円VC12との交点を第2点P2とする。
Further, the short axis AxS1 of the
また、1/2仮想円VC12上の第1点P1と第2点P2との中間に位置する点を第3点P3とすると、噴孔35は、第3点P3における燃料噴霧Fo1の密度が、第1点P1における燃料噴霧Fo1の密度、および、第2点P2における燃料噴霧Fo1の密度よりも小さくなるよう形成されている(図17参照)。
Further, assuming that the point located between the first point P1 and the second point P2 on the 1/2 virtual circle VC12 is the third point P3, the
<2>(効果)
上記構成により、複数の燃料噴霧Fo1からなる噴霧群Fo10の中央の空間S1に周囲から空気を十分に取り込むことができる。その結果、噴霧群Fo10の中央の空間S1における負圧の発生を抑制し、燃料噴霧Fo1が縮流するのを抑制することができる。
<2> (Effect)
With the above configuration, air can be sufficiently taken in from the surroundings into the central space S1 of the spray group Fo10 composed of a plurality of fuel sprays Fo1. As a result, the generation of negative pressure in the central space S1 of the spray group Fo10 can be suppressed, and the contraction of the fuel spray Fo1 can be suppressed.
<3>
図18に示すように、第2仮想平面VP2において、外縁仮想円VCo1の半径の1/4の半径をもつ仮想円である1/4仮想円VC14と一の噴孔35の噴孔入口351の短軸AxS1を弁軸Axb1方向に投影した直線との交点を第4点P4とする。
<3>
As shown in FIG. 18, in the second virtual plane VP2, the 1/4 virtual circle VC14, which is a virtual circle having a radius of 1/4 of the radius of the outer edge virtual circle VCo1, and the
また、外縁仮想円VCo1の半径の3/4の半径をもつ仮想円である3/4仮想円VC34と一の噴孔35の噴孔入口351の短軸AxS1を弁軸Axb1方向に投影した直線との交点を第5点P5とすると、噴孔35は、第4点P4における燃料噴霧Fo1の密度、および、第5点P5における燃料噴霧Fo1の密度が、第1点P1における燃料噴霧Fo1の密度よりも小さくなるよう形成されている(図19参照)。
Further, a straight line obtained by projecting the short axis AxS1 of the 3/4 virtual circle VC34, which is a virtual circle having a radius of 3/4 of the radius of the outer edge virtual circle VCo1, and the
<3>(効果)
上記構成により、噴霧群Fo10の半径方向における中央(第1点P1)の燃料噴霧Fo1の密度を高めることができる。
<3> (Effect)
With the above configuration, the density of the fuel spray Fo1 at the center (first point P1) in the radial direction of the spray group Fo10 can be increased.
(第2実施形態)
次に、第2実施形態による燃料噴射弁について説明する。
(Second Embodiment)
Next, the fuel injection valve according to the second embodiment will be described.
<4>
図20に示すように、本実施形態では、噴孔35は、第5点P5における燃料噴霧Fo1の密度が、第4点P4における燃料噴霧Fo1の密度よりも大きくなるよう形成されている。なお、第1点P1における燃料噴霧Fo1の密度は、第5点P5における燃料噴霧Fo1の密度より大きい。
<4>
As shown in FIG. 20, in the present embodiment, the
<4>(効果)
上記構成により、第1実施形態と同様、噴霧群Fo10の半径方向における中央(第1点P1)の燃料噴霧Fo1の密度を高めることができる。
<4> (Effect)
With the above configuration, the density of the fuel spray Fo1 at the center (first point P1) in the radial direction of the spray group Fo10 can be increased as in the first embodiment.
(第3実施形態)
次に、第3実施形態による燃料噴射弁について説明する。第3実施形態は、噴孔35の数等が第1実施形態と異なる。
(Third Embodiment)
Next, the fuel injection valve according to the third embodiment will be described. In the third embodiment, the number of injection holes 35 and the like are different from those in the first embodiment.
第3実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。そのため、図21の(A)に示すように、燃料噴射弁1からは、4つの燃料噴霧Fo1が噴射される。
In the third embodiment, four
ここで、本実施形態の燃料室32の噴孔入口351における弁軸Axb1方向の大きさ、すなわち、噴孔プレート40の板部42の面421とバルブシート20の凹部25の底面252との距離は、第1実施形態と比べ、大きい。
Here, the size of the valve shaft Axb1 direction at the
また、本実施形態の燃料室32の内径、すなわち、凹部25の内周面251の径は、第1実施形態と比べ、大きい。
Further, the inner diameter of the
また、図21の(C)に示すように、本実施形態の噴孔入口351の長軸AxL1の長さLaと短軸AxS1の長さLbとの比であるLa/Lbは、第1実施形態と比べ、小さい。
Further, as shown in FIG. 21 (C), La / Lb, which is the ratio of the length La of the major axis AxL1 of the
また、噴孔プレート40の板部42の板厚は、第1実施形態と比べ、大きい。
Further, the plate thickness of the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態による燃料噴射弁について説明する。第4実施形態は、噴孔35の数等が第1実施形態と異なる。
(Fourth Embodiment)
Next, the fuel injection valve according to the fourth embodiment will be described. In the fourth embodiment, the number of injection holes 35 and the like are different from those in the first embodiment.
第4実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で12個形成されている。そのため、図21の(B)に示すように、燃料噴射弁1からは、12個の燃料噴霧Fo1が噴射される。
In the fourth embodiment, 12 injection holes 35 are formed at equal intervals in the circumferential direction of the
ここで、本実施形態の燃料室32の噴孔入口351における弁軸Axb1方向の大きさ、すなわち、噴孔プレート40の板部42の面421とバルブシート20の凹部25の底面252との距離は、第1実施形態と比べ、小さい。
Here, the size of the valve shaft Axb1 direction at the
また、本実施形態の燃料室32の内径、すなわち、凹部25の内周面251の径は、第1実施形態と比べ、小さい。
Further, the inner diameter of the
また、図21の(D)に示すように、本実施形態の噴孔入口351の長軸AxL1の長さLaと短軸AxS1の長さLbとの比であるLa/Lbは、第1実施形態と比べ、大きい。
Further, as shown in FIG. 21 (D), La / Lb, which is the ratio of the length La of the major axis AxL1 of the
また、噴孔プレート40の板部42の板厚は、第1実施形態と比べ、小さい。
Further, the plate thickness of the
<5>
以上説明したように、燃料室32は、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数が多い程、弁軸Axb1方向の大きさが小さくなるよう形成されている。
<5>
As described above, the
<6>
また、燃料室32は、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数が多い程、内径が小さくなるよう円筒状に形成されている。
<6>
Further, the
<7>
また、噴孔35は、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数が多い程、長軸AxL1の長さLaと短軸AxS1の長さLbとの比であるLa/Lbが大きくなるよう形成されている。
<7>
Further, in the
<8>
また、噴孔プレート40は、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数が多い程、板厚が小さくなるよう形成されている。
<8>
Further, the
(効果)
上述のように、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数に応じて、燃料室32の弁軸Axb1方向の大きさ、燃料室32の内径、長軸AxL1の長さLaと短軸AxS1の長さLbとの比であるLa/Lb、噴孔プレート40の板厚の大きさを設定することにより、複数の燃料噴霧Fo1からなる噴霧群Fo10の中央の空間S1に周囲から空気を十分に取り込むことができる。その結果、噴霧群Fo10の中央の空間S1における負圧の発生を抑制し、燃料噴霧Fo1が縮流するのを抑制することができる。
(effect)
As described above, depending on the number of injection holes 35 formed in the
(第5実施形態)
次に、第5実施形態による燃料噴射弁について説明する。
(Fifth Embodiment)
Next, the fuel injection valve according to the fifth embodiment will be described.
第5実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で8つ形成されている。そのため、図22に示すように、燃料噴射弁1からは、8つの燃料噴霧Fo1が噴射される。
In the fifth embodiment, eight
図22に示すように、第2仮想平面VP2において、弁軸Axb1と燃料噴霧Fo1の中心とを通る線をx軸とし、弁軸Axb1を通りx軸に直交する線をy軸とする。 As shown in FIG. 22, in the second virtual plane VP2, the line passing through the valve axis Axb1 and the center of the fuel spray Fo1 is defined as the x-axis, and the line passing through the valve axis Axb1 and orthogonal to the x-axis is defined as the y-axis.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo1が、噴孔35から離れるに従い燃料噴霧Fo1の濃度が一様に勾配をもって変化するよう、噴孔中心軸Axhc1の径方向へ拡がりながら噴孔中心軸Axhc1方向に噴射されるよう形成されている(図23参照)。
In the present embodiment, the
ここで、燃料噴霧Fo1が噴霧の中央から放射状(錘状)に形成されている燃料噴霧Fo1において、噴霧の濃度が一様に勾配をもっている場合(図23参照)、噴霧濃度の傾きをaとすると、ある燃料噴霧Fo1上の中心からの位置rにおける微小空間Δxの濃度は、arΔxとなる。一方、位置rにおける円周長さは2rπであるから、ある位置rの微小円周面積2rπΔxに対する濃度である周面積に対する噴霧濃度は、arΔx/2rπΔx=a/2π(定数)、一定となる(図24参照)。 Here, in the fuel spray Fo1 in which the fuel spray Fo1 is formed radially (weight-shaped) from the center of the spray, when the spray concentration has a uniform gradient (see FIG. 23), the slope of the spray concentration is defined as a. Then, the concentration of the minute space Δx at the position r from the center on a certain fuel spray Fo1 becomes arΔx. On the other hand, since the circumference length at the position r is 2rπ, the spray concentration with respect to the circumference area, which is the concentration with respect to the minute circumference area 2rπΔx at a certain position r, is constant (arΔx / 2rπΔx = a / 2π (constant)). See FIG. 24).
(効果)
したがって、放射状(錘状)に拡がる燃料噴霧Fo1の周面積に対する噴霧濃度は濃度ピークまで均一になり、均一な燃料噴霧Fo1の形成が可能になる。これにより、均一な混合気を形成できる。
(effect)
Therefore, the spray concentration with respect to the peripheral area of the fuel spray Fo1 that spreads radially (weight-shaped) becomes uniform up to the concentration peak, and a uniform fuel spray Fo1 can be formed. Thereby, a uniform air-fuel mixture can be formed.
(第6実施形態)
次に、第6実施形態による燃料噴射弁の一部を図25〜27に示す。。第6実施形態は、噴孔35の数等が第1実施形態と異なる。
(Sixth Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the sixth embodiment is shown in FIGS. 25 to 27. .. The sixth embodiment is different from the first embodiment in the number of injection holes 35 and the like.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている(図25参照)。
In the present embodiment, four
(<9>)
本実施形態では、燃料室32の外縁を形成する壁面である「燃料室壁面」としての凹部25の内周面251に接する接線LC1と噴孔入口351の長軸AxL1とは平行である。ここで、接線LC1は、弁軸Axb1および噴孔入口351の短軸AxS1を通る直線と内周面251との交点における内周面251の接線である。
(<9>)
In the present embodiment, the tangent line LC1 in contact with the inner
図26に示すように、噴孔35は、噴孔プレート40の燃料室32とは反対側の面422に形成された噴孔出口352を有している。
As shown in FIG. 26, the
噴孔35は、噴孔入口351の開口面である入口開口面の中心と噴孔出口352の開口面である出口開口面の中心とを結ぶ噴孔中心軸Axhc1が弁軸Axb1に対し傾斜し、かつ、入口開口面の面積が出口開口面の面積より小さくなるよう形成されている。すなわち、噴孔内壁350は、噴孔入口351側から噴孔出口352側へ向かうに従い噴孔中心軸Axhc1から離れるようテーパ状に形成されている。
In the
ここで、噴孔入口351と内周面251との距離をD、噴孔入口351の短軸AxS1の長さをLb、第1仮想平面VP1による断面における噴孔35の噴孔内壁350のうち弁軸Axb1から遠い方の噴孔内壁350と弁軸Axb1との成す角である「噴孔外壁角」をθ3とすると、噴孔35は、−0.005×θ3+0.3≦D/Lb≦−0.025×θ3+1.2の関係を満たすよう形成されている。
Here, the distance between the
上記構成により、内周面251に沿って流れて衝突した燃料は、燃料室32の径方向内側へ向かって流れ、噴孔35に流入する(図27参照)。
With the above configuration, the fuel that flows along the inner
図28の(A)に、D/Lb>−0.025×θ3+1.2の場合、つまり、噴孔入口351と内周面251との距離Dが大きい場合の噴孔出口352における燃料の液膜の状態を示す。図28の(B)に、−0.005×θ3+0.3≦D/Lb≦−0.025×θ3+1.2の場合(本実施形態の構成)の噴孔出口352における燃料の液膜の状態を示す。
In FIG. 28A, the fuel liquid at the
(効果)
図28の(A)、(B)に示すように、本実施形態では、噴孔入口351と内周面251との距離Dが大きい場合(D/Lb>−0.025×θ3+1.2)と比べ、噴孔出口352における燃料の液膜が短軸方向に延びていることがわかる。よって、本実施形態では、噴孔出口352における燃料の液膜の短軸方向の偏りを改善することができる。
(effect)
As shown in FIGS. 28A and 28B, in the present embodiment, when the distance D between the
次に、噴孔35を、−0.005×θ3+0.3≦D/Lb≦−0.025×θ3+1.2の関係を満たすよう形成することの根拠について説明する。
Next, the grounds for forming the
図29は、D/Lbを変化させたときの燃料の液膜と燃料噴霧の状態のシミュレーション結果を示す図である。図30は、噴孔外壁角θ3を変化させたときの燃料の液膜と燃料噴霧の状態のシミュレーション結果を示す図である。 FIG. 29 is a diagram showing a simulation result of a state of a fuel liquid film and a fuel spray when D / Lb is changed. FIG. 30 is a diagram showing a simulation result of a state of a fuel liquid film and a fuel spray when the injection hole outer wall angle θ3 is changed.
図29に示すように、D/Lbが大きくなる程、燃料の液膜が噴孔外壁356から剥がれることがわかる(図29の「噴孔断面液膜状態」の欄参照)。 As shown in FIG. 29, it can be seen that as the D / Lb increases, the fuel liquid film peels off from the injection hole outer wall 356 (see the column of “injection hole cross-sectional liquid film state” in FIG. 29).
また、D/Lbが小さくなる程、噴孔出口352における燃料の液膜の短軸方向の偏りが小さくなることがわかる(図29の「噴孔出口液膜状態」の欄参照)。
Further, it can be seen that as the D / Lb becomes smaller, the deviation of the fuel liquid film at the
また、D/Lbが小さくなる程、燃料噴霧の短軸方向の偏りが小さくなることがわかる。さらに、D/Lbが小さくなる程、燃料噴霧が短軸方向に短く、太くなることがわかる(図29の「噴霧形状」の欄参照)。 Further, it can be seen that the smaller the D / Lb, the smaller the deviation of the fuel spray in the minor axis direction. Further, it can be seen that as the D / Lb becomes smaller, the fuel spray becomes shorter and thicker in the minor axis direction (see the column of "spray shape" in FIG. 29).
液膜および燃料噴霧の状態が上記のようになるのは、噴孔入口351と内周面251とを近付けると、内周面251から回り込む燃料の流れが抑制されて短軸方向へ燃料噴霧が成長するが、噴孔入口351と内周面251とを近付け過ぎると、回り込む燃料の流れが抑制され過ぎて液膜が噴孔外壁356を沿うため、燃料噴霧の短軸方向の成長が阻害されるためであると考えられる。
The state of the liquid film and fuel spray is as described above because when the
図30に示すように、噴孔外壁角θ3が大きくなる程、燃料の液膜が噴孔外壁356から剥がれることがわかる(図30の「噴孔断面液膜状態」の欄参照)。
As shown in FIG. 30, it can be seen that the fuel liquid film is peeled off from the injection hole
また、噴孔外壁角θ3が小さくなる程、噴孔出口352における燃料の液膜が燃料室32の径方向外側に偏ることがわかる(図30の「噴孔出口液膜状態」の欄参照)。
Further, it can be seen that as the outer wall angle θ3 of the injection hole becomes smaller, the fuel liquid film at the
また、噴孔外壁角θ3が小さくなる程、燃料噴霧が短軸方向に短く、太くなることがわかる(図30の「噴霧形状」の欄参照)。 Further, it can be seen that as the outer wall angle θ3 of the injection hole becomes smaller, the fuel spray becomes shorter and thicker in the minor axis direction (see the column of “spray shape” in FIG. 30).
上述したように、噴孔外壁角θ3が大きくなる程、液膜が噴孔外壁356を沿い難くなり、噴孔外壁356から剥がれ易くなるため、燃料噴霧の短軸方向の成長を効果的に促すことができる。
As described above, as the angle θ3 of the outer wall of the injection hole becomes larger, the liquid film becomes more difficult to follow the
図31に、噴孔外壁角θ3が20°、24°、28°の場合の、噴孔35下方0.3mmにおける燃料噴霧の扁平率と、D/Lbとの関係を示す。ここで、燃料噴霧の扁平率とは、楕円形状の燃料噴霧の長軸の長さと短軸の長さとの比を意味する。
FIG. 31 shows the relationship between the flatness of the fuel spray at 0.3 mm below the
図31に示すように、噴孔外壁角θ3が大きくなる程、燃料噴霧の扁平率がグラフの左上(扁平率:大、D/Lb:小)にシフトすることがわかる。 As shown in FIG. 31, it can be seen that the flatness of the fuel spray shifts to the upper left (flatness: large, D / Lb: small) of the graph as the injection hole outer wall angle θ3 increases.
噴孔外壁角θ3が大きくなる程、液膜が噴孔外壁356に沿い難くなるため、内周面251から回り込む燃料の流れの抑制下限域が増大する。
The larger the injection hole outer wall angle θ3, the more difficult it is for the liquid film to follow the injection hole
図32に、噴孔外壁角θ3とD/Lbとの関係について下限と上限を示す。図32に示す下限と上限との間の領域が、燃料噴霧の成長に最適な領域である。この領域を式で表すと、以下の式1の通りとなる。
−0.005×θ3+0.3≦D/Lb≦−0.025×θ3+1.2 ・・・式1
FIG. 32 shows the lower limit and the upper limit of the relationship between the injection hole outer wall angle θ3 and D / Lb. The region between the lower and upper limits shown in FIG. 32 is the optimum region for fuel spray growth. This region can be expressed by an equation as shown in
-0.005 x θ3 + 0.3 ≤ D / Lb ≤ -0.025 x θ3 + 1.2 ...
上記結果を根拠として、本実施形態では、噴孔35を、−0.005×θ3+0.3≦D/Lb≦−0.025×θ3+1.2の関係を満たすよう形成している。そのため、本実施形態では、燃料噴霧の成長を促進し、微粒化を促進できる。
Based on the above results, in the present embodiment, the
(第7実施形態)
次に、第7実施形態による燃料噴射弁の一部を図33、34に示す。
(7th Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the seventh embodiment is shown in FIGS. 33 and 34.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
In the present embodiment, four
(<10>)
本実施形態では、燃料室32は、弁軸Axb1を中心とする円形の第1燃料室321、および、第1燃料室321から径方向外側へ突出するよう形成された第2燃料室322を有している(図33、34参照)。
(<10>)
In the present embodiment, the
第2燃料室322は、第2燃料室322の外縁を形成する壁面である「第2燃料室壁面」としての壁面253が、噴孔入口351の中心と弁軸Axb1との間の点Pc4を中心とする扇形FSの一部(円弧)に沿うよう形成されている(図34参照)。
In the
第2燃料室322は、第2燃料室322の外縁以外の部位を形成する壁面254が、扇形FSの一部(半径)に沿うよう形成されている。
In the
噴孔35は、噴孔入口351が第2燃料室322に配置されている。
In the
噴孔35は、噴孔入口351の噴孔プレート40の周方向の両端と壁面254との距離Qが、噴孔入口351の長軸AxL1の長さLaより長くなるよう形成されている。
The
(効果)
本実施形態では、壁面254から回り込む燃料の流れが無いため(図34参照)、噴孔出口352における燃料の液膜が短軸方向に延びて短軸方向の偏りが抑制される(図35参照)。
(effect)
In the present embodiment, since there is no fuel flow wrapping around from the wall surface 254 (see FIG. 34), the fuel liquid film at the
図36に、第2比較形態の噴孔プレート40を示す。第2比較形態は、燃料室32が第2燃料室322を有しない点で第7実施形態と異なる。なお、第2比較形態では、燃料室32(第1燃料室321)の内径(内周面251の径)は、穴部24の内径より大きい。噴孔入口351は、板部42の面421において、穴部24の径方向外側、かつ、内周面251の径方向内側に形成されている。
FIG. 36 shows the
第2比較形態では、内周面251から燃料が回り込んで噴孔35に流入するため(図36参照)、噴孔出口352における燃料の液膜が短軸方向に偏るおそれがある(図37参照)。
In the second comparative mode, since the fuel wraps around from the inner
(第8実施形態)
次に、第8実施形態による燃料噴射弁の一部を図38、39に示す。
(8th Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the eighth embodiment is shown in FIGS. 38 and 39.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
In the present embodiment, four
(<11>)
本実施形態では、燃料室32の一部を形成し噴孔プレート40の板部42の面421に平行な壁面である特定壁面255は、噴孔入口351の弁軸Axb1側において、噴孔プレート40の周方向に噴孔入口351の長軸AxL1の長さLaの範囲で、他の部位(底面252)よりも噴孔プレート40に近くなるよう形成されている(図38、39参照)。
(<11>)
In the present embodiment, the
より具体的には、バルブシート20は、突起201を有している。突起201は、凹部25の底面252から噴孔プレート40側へ突出するよう形成されている。突起201は、噴孔入口351の弁軸Axb1側において、噴孔プレート40の周方向に噴孔入口351の長軸AxL1の長さLaの範囲で円弧状に形成されている。突起201は、噴孔35の数および配置に合わせて、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
More specifically, the
突起201の噴孔プレート40側の端面に、円弧状の特定壁面255が形成されている。特定壁面255は、底面252よりも噴孔プレート40の板部42に近い。
A circular arc-shaped
(効果)
本実施形態では、突起201により、内周面251から燃料が回り込んで噴孔35に流入することを抑制し、噴孔入口351の長軸方向の両側から燃料を衝突させることができるため(図39参照)、噴孔出口352における燃料の液膜が短軸方向に延びて短軸方向の偏りが抑制される(図40参照)。
(effect)
In the present embodiment, the
(第9実施形態)
次に、第9実施形態による燃料噴射弁の一部を図41、42に示す。
(9th Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the ninth embodiment is shown in FIGS. 41 and 42.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
In the present embodiment, four
(<12>)
本実施形態では、燃料室32は、弁軸Axb1を中心とする円形の第1燃料室321、および、第1燃料室321から径方向外側へ突出するよう形成された第2燃料室322を有している(図41、42参照)。
(<12>)
In the present embodiment, the
第2燃料室322は、第2燃料室322の外縁を形成する壁面である「第2燃料室壁面」としての壁面256が、噴孔入口351の中心と弁軸Axb1との間の点Pc5を中心とする円Cr1の一部(円弧)に沿うよう形成されている(図42参照)。
In the
噴孔35は、噴孔入口351が第2燃料室322に配置されている。
In the
ここで、円Cr1の半径をR1、噴孔プレート40に形成される噴孔35の数をN、円Cr1の中心(点Pc5)と弁軸Axb1との距離をZとすると、第2燃料室322は、R1<Z×tan(360°/2N)の関係を満たすよう形成されている。
Here, assuming that the radius of the circle Cr1 is R1, the number of the injection holes 35 formed in the
本実施形態では、N=4のため、第2燃料室322は、R1<Z×tan45°、つまり、R1<Zの関係を満たすよう形成されている。
In the present embodiment, since N = 4, the
(効果)
本実施形態では、第2燃料室322を形成する壁面256に沿って流れた燃料を噴孔入口351の長軸方向の両側から衝突させることができるため(図42参照)、噴孔出口352における燃料の液膜が短軸方向に延びて短軸方向の偏りが抑制される(図43参照)。
(effect)
In the present embodiment, the fuel flowing along the
(第10実施形態)
次に、第10実施形態による燃料噴射弁の一部を図44、45に示す。
(10th Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the tenth embodiment is shown in FIGS. 44 and 45.
本実施形態では、噴孔35は、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
In the present embodiment, four
(<13>)
本実施形態では、噴孔プレート40は、スリット溝43を有している。スリット溝43は、板部42の燃料室32とは反対側の面422から燃料室32側へ凹み、弁軸Axb1から噴孔プレート40の径方向外側へ延びるよう形成されている。
(<13>)
In the present embodiment, the
より具体的には、スリット溝43は、弁軸Axb1から噴孔プレート40の径方向外側へ延びる2つの側面431の内側に形成されている。そのため、弁軸Axb1方向から見たとき、スリット溝43、および、スリット溝43の底面432は、略扇形状となるよう形成されている(図45参照)。スリット溝43は、噴孔35の数および配置に合わせて、噴孔プレート40の周方向に等間隔で4つ形成されている。
More specifically, the
噴孔35の出口である噴孔出口352は、スリット溝43の底面432に開口している(図44、45参照)。
The
(効果)
本実施形態では、燃料の噴射時、スリット溝43において噴孔プレート40の径方向外側へ向かう気流が生じる(図44、45参照)。これにより、噴孔35から噴射された燃料噴霧Fo1の外側への流速を高めることができる(図44参照)。よって、燃料噴霧Fo1の放射方向への成長を促進し、燃料噴霧Fo1の分散性を向上できる。
(effect)
In the present embodiment, when fuel is injected, an air flow is generated in the
(第11実施形態)
次に、第11実施形態による燃料噴射弁の一部を図46、47に示す。
(11th Embodiment)
Next, a part of the fuel injection valve according to the eleventh embodiment is shown in FIGS. 46 and 47.
<9>
本実施形態では、噴孔入口351の長軸AxL1の長さをLa([mm])、噴孔入口351の短軸AxS1の長さをLb([mm])、弁軸Axb1から噴孔入口351までの距離と穴部24の半径Rhとの差である押し付け長さをLx([mm])、燃料室32の弁軸Axb1方向の大きさである高さをH([mm])、噴孔入口351の開口面の面積をS([mm^2])、燃料噴射弁1に流入する前の燃料の圧力をP([kPa])、燃料噴霧の微粒化に関する指標をIzとすると、バルブシート20および噴孔プレート40は、
Iz=(La・Lx・S・P^0.5)/(Lb・H)≧0.22 ・・・式2
の関係を満たすよう形成されている。
<9>
In the present embodiment, the length of the major axis AxL1 of the
Iz = (La ・ Lx ・ S ・ P ^ 0.5) / (Lb ・ H) ≧ 0.22 ・ ・ ・
It is formed to satisfy the relationship of.
ここで、燃料噴射弁1に流入する前の燃料の圧力とは、燃料入口としての端部開口を有する筒状部材12の一端部に接続される燃料配管内の燃料の圧力である。なお、この圧力は、複数の燃料配管および燃料噴射弁1に燃料を分配する燃料レール内の燃料の圧力と同等である。
Here, the pressure of the fuel before flowing into the
指標Izと燃料噴霧の粒子径(SMD)との関係についての実験結果を図48に示す。図48に示すように、Iz<0.22の場合、粒子径が所定の大きさ以上となり、燃料噴霧の微粒化が不十分であることがわかる。一方、Iz≧0.22の場合、粒子径は所定の大きさより小さく、かつ、ばらつきが収まり、燃料噴霧が十分に微粒化されることがわかる。 FIG. 48 shows the experimental results on the relationship between the index Iz and the particle size (SMD) of the fuel spray. As shown in FIG. 48, when Iz <0.22, the particle size becomes equal to or larger than a predetermined size, and it can be seen that the atomization of the fuel spray is insufficient. On the other hand, when Iz ≧ 0.22, it can be seen that the particle size is smaller than the predetermined size, the variation is settled, and the fuel spray is sufficiently atomized.
<9>(効果)
本実施形態では、上述のように、Iz≧0.22となるようバルブシート20および噴孔プレート40を形成することにより、バルブシート20下流の燃料室32で燃料流れを横流れに整流し、噴孔内に流入させることで、燃料噴霧の微粒化を担保している。
<9> (Effect)
In the present embodiment, as described above, by forming the
<10>
本実施形態では、ピッチ円Cp1の半径をRc([mm])、噴孔プレート40に形成された噴孔35の数をN、長軸AxL1の長さをLa([mm])、噴孔プレート40の周方向において隣り合う噴孔入口351間の距離である噴孔間距離をW([mm])とすると、噴孔プレート40は、
W=2・π・Rc/N−La≧0.6 ・・・式3
の関係を満たすよう形成されている。
<10>
In the present embodiment, the radius of the pitch circle Cp1 is Rc ([mm]), the number of the injection holes 35 formed in the
W = 2, π, Rc / N-La ≧ 0.6 ・ ・ ・
It is formed to satisfy the relationship of.
ここで、ピッチ円Cp1は、弁軸Axb1を中心とし、噴孔入口351の中心を通る円である。
Here, the pitch circle Cp1 is a circle centered on the valve shaft Axb1 and passing through the center of the
噴孔間距離Wと燃料噴霧の粒子径(SMD)との関係についての実験結果を図49に示す。図49に示すように、W≧0.6の場合、粒子径は所定の大きさより小さくなり、燃料噴霧が十分に微粒化されることがわかる。 FIG. 49 shows the experimental results on the relationship between the interpupillary distance W and the particle size (SMD) of the fuel spray. As shown in FIG. 49, when W ≧ 0.6, the particle size becomes smaller than a predetermined size, and it can be seen that the fuel spray is sufficiently atomized.
<10>(効果)
図50〜54に示すように、弁座23を通過し、燃料室32に流入した燃料は、燃料室32内で横方向に流れる。燃料室32内での横流れは、燃料室32の周方向において噴孔入口351の上方で衝突することにより、Z方向すなわち弁軸Axb1方向の運動量に変換される。
<10> (Effect)
As shown in FIGS. 50 to 54, the fuel that has passed through the
そのため、本実施形態では、上述のように、W≧0.6となるよう噴孔プレート40を形成することにより、Z方向の運動量を増大させ、燃料噴霧の微粒化をより一層促進することができる。
Therefore, in the present embodiment, as described above, by forming the
<11>
本実施形態では、燃料室32の弁軸Axb1方向の大きさである高さをH([mm])、燃料噴射弁1の燃料入口と噴孔35との間の流路である燃料流路100における最小の流路幅である最小流路幅をWs([mm])とすると、バルブシート20および噴孔プレート40は、
H≧Ws ・・・式4
の関係を満たすよう形成されている。
<11>
In the present embodiment, the height of the
H ≧ Ws ・ ・ ・ Equation 4
It is formed to satisfy the relationship of.
<12>
本実施形態は、燃料フィルタ18を備えている。燃料フィルタ18は、燃料流路100に設けられ、燃料が流通可能な孔182を有し、孔182の大きさより大きな燃料中の異物を捕集可能である。
<12>
The present embodiment includes a
より詳細には、燃料フィルタ18は、メッシュ180を有する。メッシュ180は、例えば、メッシュ形成線181を編むことにより形成される。これにより、メッシュ180には、4つのメッシュ形成線181により囲まれた矩形状の孔182が形成される(図55参照)。
More specifically, the
ここで、孔182の大きさとは、矩形状の孔182の対角線の長さに相当し、2つの辺の長さをそれぞれx、yとすると、√(x^2+y^2)である。
Here, the size of the
本実施形態では、最小流路幅Wsは、孔182の大きさに相当する。
In this embodiment, the minimum flow path width Ws corresponds to the size of the
<13>
本実施形態では、最小流路幅Wsは、ニードル50の可動範囲においてニードル50が弁座23から最も離れたときのニードル50と弁座23との距離に相当する(図56参照)。
<13>
In the present embodiment, the minimum flow path width Ws corresponds to the distance between the
ここで、ニードル50の可動範囲においてニードル50が弁座23から最も離れたときの弁軸Axb1方向におけるニードル50と弁座23との距離は、ニードル50のリフト量の最大値Lmaxに対応する。このときのニードル50と弁座23との距離は、弁座23に対し垂直な方向におけるニードル50と弁座23との距離に対応する(図56参照)。
Here, the distance between the
本実施形態では、孔182の大きさ、または、ニードル50の可動範囲においてニードル50が弁座23から最も離れたときのニードル50と弁座23との距離である最小流路幅Wsは、例えば、0.030〜0.040mm(30〜40μm)程度に設定されている。
In the present embodiment, the minimum flow path width Ws, which is the size of the
<11>(効果)
本実施形態では、上述のように、H≧Wsとなるようバルブシート20および噴孔プレート40を形成することにより、最小流路幅Wsより大きな異物が燃料室32に流れるのを抑制し、燃料室32に異物が噛み込むのを抑制できる。これにより、異物の噛み込みにより燃料室32内の燃料流れに影響が生じるのを抑制できる。
<11> (Effect)
In the present embodiment, as described above, by forming the
なお、燃料室32の高さHの部位は、絞り部となっているが、燃料室32内の燃圧が飽和蒸気圧以下になると、噴孔35上流で燃料が気化してしまう。そのため、エンジン2への燃料の必要流量から設定される噴孔総面積、すなわち、噴孔入口351の開口面の面積Sと噴孔35の数Nとの積やシステム燃圧等によるHの最小値が、孔182の大きさ、または、ニードル50の可動範囲においてニードル50が弁座23から最も離れたときのニードル50と弁座23との距離より大きい場合もある。
The portion of the
<14>
本実施形態では、燃料室32の外縁を形成する壁面である燃料室壁面320と噴孔入口351までの距離である壁面噴孔間距離をDw([mm])とすると、バルブシート20および噴孔プレート40は、
Dw≦0.2またはDw≧0.35
の関係を満たすよう形成されている。
<14>
In the present embodiment, assuming that the distance between the wall surface injection hole, which is the distance between the fuel
Dw ≤ 0.2 or Dw ≥ 0.35
It is formed to satisfy the relationship of.
ここで、燃料室壁面320は、バルブシート20の凹部25の内周面251に対応する(図46、47参照)。
Here, the fuel
壁面噴孔間距離Dwと燃料噴霧の粒子径(SMD)との関係についての実験結果を図57に示す。図57に示すように、燃料噴霧の粒子径は、壁面噴孔間距離Dwが0.2〜0.35の範囲において極値をもつ。Dw≦0.2またはDw≧0.35の場合、粒子径は所定の大きさより小さくなり、燃料噴霧が十分に微粒化されることがわかる。 FIG. 57 shows the experimental results on the relationship between the interpupillary distance Dw of the wall surface and the particle size (SMD) of the fuel spray. As shown in FIG. 57, the particle size of the fuel spray has an extreme value in the range of the distance Dw between the wall injection holes of 0.2 to 0.35. When Dw ≦ 0.2 or Dw ≧ 0.35, the particle size becomes smaller than the predetermined size, and it can be seen that the fuel spray is sufficiently atomized.
<14>(効果)
本実施形態では、上述のように、Dw≦0.2またはDw≧0.35となるようバルブシート20および噴孔プレート40を形成することにより、燃料室32において径方向外側から内側へ向かう燃料の流速を弱め(図53参照)、周方向からの燃料の流れを強めることができる(図52、54参照)。これにより、燃料の流れを周方向において押しつぶし、燃料室32の周方向における噴孔内壁350に沿わせないようにすることができる(図54参照)。
<14> (Effect)
In the present embodiment, as described above, by forming the
また、燃料の流れを、燃料室32の径方向における噴孔内壁350すなわち噴孔内壁355および噴孔外壁356に沿わせないようにすることで(図53参照)、噴孔内壁350を沿う流れの滑走距離を減らすことができる。これにより、噴孔35上流での流速を極力維持することができる。
Further, by preventing the fuel flow from following the injection hole
本実施形態では、上記構成により、燃料噴霧を十分に微粒化することができる。 In the present embodiment, the fuel spray can be sufficiently atomized by the above configuration.
なお、Dw≦0.2の場合よりもDw≧0.35の場合の方が公差上、製造性が高いため、Dw≧0.35となるようバルブシート20および噴孔プレート40を形成することが望ましい。
Since the manufacturability is higher when Dw ≧ 0.35 than when Dw ≦ 0.2, the
(参考形態)
次に、参考形態による燃料噴射弁の一部を図58に示す。参考形態は、バルブシートの構成等が第1実施形態と異なる。
(Reference form)
Next, a part of the fuel injection valve according to the reference embodiment is shown in FIG. The reference embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the valve seat and the like.
参考形態では、バルブシート20は、第1実施形態で示した凹部25および燃料室32を有していない。また、穴部24の内周壁は、バルブシート20の径方向において、噴孔入口351の外側に位置している。
In the reference embodiment, the
参考形態では、ニードル50の可動範囲においてニードル50が弁座23から最も離れたときの噴孔入口351の中心とニードル50との距離である流路高さをHf([mm])、ピッチ円Cp1の直径をRcp([mm])とすると、噴孔プレート40およびニードル50は、
Hf/Rcp<0.065 ・・・式6
の関係を満たすよう形成されている。
In the reference embodiment, the flow path height, which is the distance between the center of the
Hf / Rcp <0.065 ・ ・ ・ Equation 6
It is formed to satisfy the relationship of.
ここで、流路高さHfは、ニードル50が弁座23に当接しているときの噴孔入口351の中心とニードル50との距離であるボトム厚Hbと、ニードル50のリフト量の最大値Lmaxとの和に対応する(図58参照)。
Here, the flow path height Hf is the bottom thickness Hb, which is the distance between the center of the
参考形態では、弁座23上流からの流れと、噴孔プレート40中央から径方向外側への流れとの流速差により、噴孔35において乱れ(乱流)が形成される。
In the reference form, turbulence (turbulence) is formed in the
Hf/Rcpと噴孔35における乱流との関係についての実験結果を図59に示す。ここで、流速変動量をV´とすると、乱流は、
Σ(ρ/2)・(ΔV´・ΔV´) ・・・式7
で表すことができる。
FIG. 59 shows the experimental results on the relationship between Hf / Rcp and the turbulent flow in the
Σ (ρ / 2) ・ (ΔV ′ ・ ΔV ′) ・ ・ ・ Equation 7
Can be represented by.
図59に示すように、Hf/Rcp<0.065の場合、乱流が所定の大きさ以上となることがわかる。つまり、ピッチ円Cp1の直径Rcpに対し流路高さHfが小さい程、乱流が強化されることがわかる。 As shown in FIG. 59, when Hf / Rcp <0.065, it can be seen that the turbulent flow becomes a predetermined magnitude or more. That is, it can be seen that the smaller the flow path height Hf with respect to the diameter Rcp of the pitch circle Cp1, the stronger the turbulence.
(効果)
参考形態では、上述のように、Hf/Rcp<0.065となるよう噴孔プレート40およびニードル50を形成することにより、噴孔入口351での流速差を拡大し、乱れ(乱流)を強化できる。これにより、燃料噴霧の分散性を向上できる。
(effect)
In the reference embodiment, as described above, by forming the
図58に示すように、参考形態では、ニードル50の軸Axn1を含む仮想平面による断面において軸Axn1を挟むニードル50の端面の成す角θ5は、例えば約178度に設定されている。ここで、θ5は、167〜180度の範囲で設定できる。つまり、ニードル50の端面は、略平面状に形成されている。なお、略平面状のニードル50の端面は、軸Axn1および弁軸Axb1から少なくとも噴孔入口351の中心まで形成されていることが望ましい。
As shown in FIG. 58, in the reference embodiment, the angle θ5 formed by the end face of the
参考形態では、噴孔プレート40の板厚t、および、噴孔テーパ角θ2は、乱流による燃料噴霧の分散を阻害(整流)しないよう適宜設定するのが望ましい。
In the reference embodiment, it is desirable that the thickness t of the
また、ボトム厚Hbは、燃料フィルタ18の最大通過粒径、例えば30〜40μmよりも大きく設定するのが望ましい。
Further, it is desirable that the bottom thickness Hb is set to be larger than the maximum passing particle size of the
(他の実施形態)
他の実施形態では、噴孔は、3つ以上であれば、噴孔プレートにいくつ形成されていてもよい。
(Other embodiments)
In other embodiments, any number of nozzles may be formed on the nozzle plate as long as there are three or more.
このように、本開示は、上記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。 As described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
1 燃料噴射弁、20 バルブシート、23 弁座、24 穴部、31 燃料通路、32 燃料室、35 噴孔、351 噴孔入口、50 弁部材、53 当接部、40 噴孔プレート、421 面、Axb1 弁軸、Axhc1 噴孔中心軸、AxS1 短軸、AxL1 長軸、VP1 第1仮想平面、Cp1 ピッチ円 1 fuel injection valve, 20 valve seat, 23 valve seat, 24 holes, 31 fuel passages, 32 fuel chambers, 35 injection holes, 351 injection hole inlets, 50 valve members, 53 contact parts, 40 injection hole plates, 421 surfaces , Axb1 valve axis, Axhc1 injection hole central axis, AxS1 minor axis, AxL1 major axis, VP1 first virtual plane, Cp1 pitch circle
Claims (14)
前記弁座に当接可能な当接部(53)を有し、前記当接部が前記弁座から離間、または、前記当接部が前記弁座に当接することで前記燃料通路を開閉する弁部材(50)と、
前記バルブシートの軸である弁軸(Axb1)方向から見たとき少なくとも一部が前記穴部の径方向外側に位置し前記燃料通路および前記穴部に連通する燃料室(32)を前記バルブシートとの間に形成し、前記燃料室と外部とを連通する少なくとも3つの噴孔(35)を有する噴孔プレート(40)と、を備え、
前記噴孔は、
前記噴孔プレートの前記燃料室側の面(421)に形成された噴孔入口(351)が、前記噴孔の中心軸である噴孔中心軸(Axhc1)方向から見たとき楕円形状となるよう、かつ、
前記噴孔入口の短軸(AxS1)が、前記弁軸を全て含む仮想平面である第1仮想平面(VP1)上に位置しつつ、前記噴孔入口の長軸(AxL1)に直交するよう形成され、
前記噴孔入口は、前記弁軸を中心とするピッチ円(Cp1)上に等間隔で配置されている燃料噴射弁。 An annular valve seat (23), a valve seat (20) having a hole (24) formed inside the valve seat, and a fuel passage (31) formed inside the valve seat and in the hole.
It has a contact portion (53) capable of contacting the valve seat, and the fuel passage is opened and closed when the contact portion is separated from the valve seat or the contact portion is in contact with the valve seat. Valve member (50) and
When viewed from the valve shaft (Axb1) direction, which is the axis of the valve seat, at least a part of the valve seat is located on the radial outside of the hole portion, and the fuel passage and the fuel chamber (32) communicating with the hole portion are formed on the valve seat. A jet hole plate (40) formed between the fuel chamber and the fuel chamber and having at least three nozzle holes (35) communicating with the outside is provided.
The injection hole is
The injection hole inlet (351) formed on the fuel chamber side surface (421) of the injection hole plate has an elliptical shape when viewed from the direction of the injection hole central axis (Axhc1), which is the central axis of the injection hole. And
The short axis (AxS1) of the injection hole inlet is formed so as to be orthogonal to the long axis (AxL1) of the injection hole inlet while being located on the first virtual plane (VP1) which is a virtual plane including all the valve axes. Being done
The injection hole inlets are fuel injection valves arranged at equal intervals on a pitch circle (Cp1) centered on the valve shaft.
複数の前記噴孔から噴射された複数の燃料噴霧(Fo1)が形成する噴霧群(Fo10)の外縁部を通る仮想円である外縁仮想円(VCo1)の半径の1/2の半径をもつ仮想円である1/2仮想円(VC12)と複数の前記噴孔のうち一の噴孔の前記噴孔入口の前記短軸を前記弁軸方向に投影した直線との交点を第1点(P1)、
複数の前記噴孔のうち前記一の噴孔に隣り合う噴孔である他の噴孔の前記噴孔入口の前記短軸を前記弁軸方向に投影した直線と前記1/2仮想円との交点を第2点(P2)、および、
前記1/2仮想円上の前記第1点と前記第2点との中間に位置する点を第3点(P3)とすると、
前記噴孔は、前記第3点における前記燃料噴霧の密度が、前記第1点における前記燃料噴霧の密度、および、前記第2点における前記燃料噴霧の密度よりも小さくなるよう形成されている請求項1に記載の燃料噴射弁。 In the second virtual plane (VP2), which is a virtual plane separated from the injection hole by a predetermined distance in the valve axis direction,
A virtual circle having a radius of 1/2 of the radius of the outer edge virtual circle (VCo1) which is a virtual circle passing through the outer edge of the spray group (Fo10) formed by the plurality of fuel sprays (Fo1) injected from the plurality of injection holes. The first point (P1) is the intersection of a 1/2 virtual circle (VC12), which is a circle, and a straight line obtained by projecting the short axis of the injection hole inlet of one of the plurality of injection holes in the valve axis direction. ),
A straight line obtained by projecting the short axis of the injection hole inlet of the other injection hole, which is an injection hole adjacent to the one injection hole among the plurality of injection holes, in the valve axis direction, and the 1/2 virtual circle. The intersection is the second point (P2), and
Assuming that the point located between the first point and the second point on the 1/2 virtual circle is the third point (P3),
The injection hole is formed so that the density of the fuel spray at the third point is smaller than the density of the fuel spray at the first point and the density of the fuel spray at the second point. Item 1. The fuel injection valve according to Item 1.
前記外縁仮想円の半径の1/4の半径をもつ仮想円である1/4仮想円(VC14)と前記一の噴孔の前記噴孔入口の前記短軸を前記弁軸方向に投影した直線との交点を第4点(P4)、および、
前記外縁仮想円の半径の3/4の半径をもつ仮想円である3/4仮想円(VC34)と前記一の噴孔の前記噴孔入口の前記短軸を前記弁軸方向に投影した直線との交点を第5点(P5)とすると、
前記噴孔は、前記第4点における前記燃料噴霧の密度、および、前記第5点における前記燃料噴霧の密度が、前記第1点における前記燃料噴霧の密度よりも小さくなるよう形成されている請求項2に記載の燃料噴射弁。 In the second virtual plane
A straight line obtained by projecting a 1/4 virtual circle (VC14), which is a virtual circle having a radius of 1/4 of the radius of the outer edge virtual circle, and the short axis of the injection hole inlet of the one injection hole in the valve axis direction. The intersection with is the 4th point (P4), and
A straight line obtained by projecting a 3/4 virtual circle (VC34), which is a virtual circle having a radius of 3/4 of the radius of the outer edge virtual circle, and the short axis of the injection hole inlet of the one injection hole in the valve axis direction. If the intersection with is the 5th point (P5),
The injection hole is formed so that the density of the fuel spray at the fourth point and the density of the fuel spray at the fifth point are smaller than the density of the fuel spray at the first point. Item 2. The fuel injection valve according to Item 2.
前記バルブシートおよび前記噴孔プレートは、
Iz=(La・Lx・S・P^0.5)/(Lb・H)≧0.22
の関係を満たすよう形成されている請求項1〜8のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 The length of the major axis is La, the length of the minor axis is Lb, the pressing length which is the difference between the distance from the valve shaft to the injection hole inlet and the radius (Rh) of the hole is Lx, and the above. The height of the fuel chamber in the valve axis direction is H, the area of the opening surface of the injection hole inlet is S, the fuel pressure before flowing into the fuel injection valve is P, and an index related to atomization of fuel spray. Let Iz
The valve seat and the injection hole plate are
Iz = (La ・ Lx ・ S ・ P ^ 0.5) / (Lb ・ H) ≧ 0.22
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 8, which is formed so as to satisfy the above relationship.
前記噴孔プレートは、
W=2・π・Rc/N−La≧0.6
の関係を満たすよう形成されている請求項1〜9のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 The radius of the pitch circle is Rc, the number of the injection holes formed in the injection hole plate is N, the length of the major axis is La, and the distance between the injection hole inlets adjacent to each other in the circumferential direction of the injection hole plate. If the distance between the nozzles is W,
The injection hole plate is
W = 2 ・ π ・ Rc / N-La ≧ 0.6
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 9, which is formed so as to satisfy the above relationship.
前記バルブシートおよび前記噴孔プレートは、
H≧Ws
の関係を満たすよう形成されている請求項1〜10のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 The height of the fuel chamber, which is the size in the valve axis direction, is H, and the minimum flow path, which is the minimum flow path width in the fuel flow path, which is the flow path between the fuel inlet of the fuel injection valve and the injection hole. If the width is Ws,
The valve seat and the injection hole plate are
H ≧ Ws
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 10, which is formed so as to satisfy the above relationship.
前記最小流路幅Wsは、前記孔の大きさに相当する請求項11に記載の燃料噴射弁。 Further provided with a fuel filter provided in the fuel flow path, having a hole through which fuel can flow, and capable of collecting foreign matter in the fuel larger than the size of the hole.
The fuel injection valve according to claim 11, wherein the minimum flow path width Ws corresponds to the size of the hole.
前記バルブシートおよび前記噴孔プレートは、
Dw≦0.2またはDw≧0.35
の関係を満たすよう形成されている請求項1〜13のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 Let Dw be the distance between the wall surface injection holes, which is the distance between the fuel chamber wall surface, which is the wall surface forming the outer edge of the fuel chamber, and the injection hole inlet.
The valve seat and the injection hole plate are
Dw ≤ 0.2 or Dw ≥ 0.35
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 13, which is formed so as to satisfy the above relationship.
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