JP3620630B2 - Fuel injection nozzle - Google Patents

Description

【０００６】
また直噴式のガソリンエンジンでは、表１に示すように、運転モードに応じて燃料噴射時期を変えることにより適切な燃焼形態を得ることが分かっている。すなわち、運転モードが低負荷時には成層燃焼をさせ、また、運転モードが中負荷時および高負荷時（中高負荷時ともいう。）には均質燃焼させることが望ましい。このため、前記低負荷時すなわち成層燃焼時には、燃料噴射時期を圧縮行程とし、加圧雰囲気に燃料を噴霧して層状混合気とする。これにより、点火プラグ付近に局所的に可燃混合気を形成して低負荷時の成層燃焼の安定性を確保する。また、前記中高負荷時すなわち均質燃焼時には、燃料噴射時期を吸気行程とし、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布を撹乱させることにより均一混合気を形成して均質燃焼させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料噴射ノズル１００によると、前に述べたように、噴孔１０６が長辺方向に一定の開口幅Ｗをなすほぼ長細四角形状の開口断面を有しているため、前記噴霧分布Ｓは広がり方向に均一の噴霧量となる。
【０００８】
ここで、従来の燃料噴射ノズル１００（従来品ともいう。）による噴霧分布Ｓの外側分布率（符号、Ｄｐを付す。）を求めたところ次の結果が得られた。なお外側分布率Ｄｐは、図１５に示す噴霧分布Ｓの広がり方向（図１５において左右方向）の幅を図の左端から各区分ａ，ｂ，ｃ，ｄに４等分し、各区分に分布する燃料量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定したとき、
Ｄｐ＝｛（Ａ＋Ｄ）÷（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）｝×１００
で算出される。
【０００９】
上記測定による外側分布率Ｄｐの測定結果を図１６に示すように、従来品では、約４９％であり噴霧分布Ｓが広がり方向にほぼ均一化していることが分かる。
【００１０】
また、エンジンの成層燃焼時には、前にも述べたように、圧縮行程のシリンダ内で加圧される空気抵抗の大きい加圧雰囲気に燃料が噴霧される。ここで、従来品により加圧雰囲気に噴射された噴霧分布Ｓの広がり角度縮小率（符号、θｃを付す。）を求めたところ次の結果が得られた。なお広がり角度縮小率θｃは、図１７に説明図で示すように、大気雰囲気に噴射したときの噴霧分布Ｓの広がり角度をθａ、加圧雰囲気に噴射したときの噴霧分布Ｓの広がり角度θｐとしたとき、
θ＝（θｐ÷θａ）×１００
で算出される。
【００１１】
上記測定による広がり角度縮小率θｃの測定結果を図１８に示すように、従来品は約９５％であり、広がり角度θａがほとんど縮小していないことが分かった。したがって、従来品では層状混合気が形成されにくく成層燃焼効率が悪いといった問題が残る。
【００１２】
なお、エンジンの均質燃焼時には、吸気行程で燃料が噴霧されることにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布Ｓが撹乱されることから、均一混合気が形成されやすく高い均質燃焼効率が得られるため問題は生じない。
【００１３】
本発明の目的は、エンジンの均質燃焼時の燃焼効率を悪化させることなく、成層燃焼時の燃焼効率を向上することのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、
バルブが摺動可能に設けられるバルブ孔と、
前記バルブが着座するシート部と、
前記シート部の下流に設けられたほぼ長細四角形状の開口断面を有しかつそのシート部の内面側の孔入口からその外面側の孔出口にわたって所定の開口角度をもってほぼ扇形状に開口された噴孔と
を備え、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口から孔出口にわたって、該噴孔の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅に比べてその中央部の開口幅を大きくする湾曲状に形成し、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口側の幅に比べて孔出口側の幅を大きくする所定の幅方向開口角度のテーパー状の傾斜面で形成した
燃料噴射ノズルである。
【００１５】
このように構成すると、燃料はバルブ孔およびシート部を通りバルブの開弁によって噴孔からほぼ扇形板状の噴霧分布をもって噴射される。このとき、噴孔の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅に比べて中央部の開口幅が大きく形成されているので、噴霧分布の両側部の噴霧量に比べて中央部の噴霧量が多くなる。
【００１６】
これにより、エンジンの成層燃焼時には、圧縮行程のシリンダ内で加圧される空気抵抗の大きい加圧雰囲気に燃料が噴霧されることにより、噴霧分布の噴霧量の少ない両側部の噴霧が噴霧量の多い中央部の噴霧に引き寄せられ、噴霧分布の広がり角度が縮小することから、層状混合気が形成されやすく成層燃焼効率を向上することができる。また、エンジンの均質燃焼時には、吸気行程で燃料が噴霧されることにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布が撹乱されることから、均一混合気が形成されやすく高い均質燃焼効率が得られる。したがって、均質燃焼時の燃焼効率を悪化させることなく、成層燃焼時の燃焼効率を向上することができる。
また、前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口側の幅に比べて孔出口側の幅を大きくする所定の幅方向開口角度のテーパー状の傾斜面で形成するとよい。
【００１７】
請求項２の発明は、前記噴孔の孔入口部における長辺側の対向壁面に、その軸方向に平行をなしかつその下流側の長辺側の対向壁面に連続する加工仕上面を形成するように調量加工が施されている請求項１記載の燃料噴射ノズルである。
【００１８】
このように構成すると、噴孔の孔入口部における長辺側の対向壁面に調量加工により形成された加工仕上面とその下流側に連続する長辺側の対向壁面とが段差を生じることなくなだらかに連続される。これにより、扇形板状の噴霧分布の厚さ方向の広がり角度に与える悪影響を軽減することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
実施の形態１を図面に基づいて説明する。図１に燃料噴射ノズルの正面図、図２に燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図が示されている。図２に示すように、燃料噴射ノズル１０は、バルブ孔１２とシート部１３とサック部１５と噴孔１６とを同一軸線ＡＬ上に備えている。
【００２２】
なお、燃料噴射ノズル１０は鍛造（例えば、冷間鍛造）および／または切削加工等の機械加工により形成された金属製からなる。この燃料噴射ノズル１０の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。また、燃料噴射ノズル１０の基端部（図２において省略されている右端部。）は、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力は、例えば１２０ｋｇ／ｃｍ^２である。
【００２３】
前記バルブ孔１２には、ほぼニードル弁状のバルブ１８が軸方向（図２において左右方向）に摺動可能に設けられる。前記バルブ１８は前記シート部１３に着座する。前記サック部１５は、シート部１３の下流に位置するほぼ半球状の凹面１５ａを有している。また、前記噴孔１６は、前記サック部１５に所定の開口角度θをもってほぼ扇形状に開口している（図１参照）。
【００２４】
図３に噴孔を出口側から見た端面図、図４に図２のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５に噴孔を入口側から見た端面図、図６に図２のＶＩ−ＶＩ線断面図が示されている。図３〜図６に示すように、前記噴孔１６は、詳しくは、ほぼ長細四角形状の開口断面を有している。さらに、前記噴孔１６の長辺側の対向壁面１６ａは、その噴孔１６の開口断面における長辺方向（図示上下方向）の両端部の開口幅Ｗ１に比べてその中央部の開口幅Ｗ２を大きくする湾曲状に形成されている。なお、図５に示すように、噴孔１６の入口側の端面開口において、長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１とその中央部の開口幅Ｗ１と長辺方向の開口寸法Ｌは、例えば、
Ｗ１：Ｗ２：Ｌ＝１：１．４：３．５
の比率をもって設定されている。
【００２５】
なお、図６に示すように、噴孔１６の長辺側の対向壁面１６ａは、開口方向（図６において左右方向）に一定幅で形成されている。また前記開口角度θ（図２参照）は、例えば７０°に設定されている。また噴孔１６は、例えば、レーザー加工、放電加工、ワイヤーカット加工等の孔開け加工によって形成されている。
【００２６】
上記燃料噴射ノズル１０において、燃料はバルブ孔１２およびシート部１３を通りバルブ１８の開弁によって噴孔１６からほぼ扇形板状の噴霧分布Ｓ（図１５参照）をもって噴射される。このとき、噴孔１６の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１に比べて中央部の開口幅Ｗ２が大きく形成されているので、噴霧分布Ｓの両側部の噴霧量に比べて中央部の噴霧量が多くなる。
【００２７】
ここで、本実施の形態における燃料噴射ノズル１０（発明品ともいう。）の噴霧分布Ｓの外側分布率Ｄｐを従来例で述べた方法と同様に求めたところ次の結果が得られた。すなわち、図１６に測定結果が示されるように、発明品では、外側分布率Ｄｐが従来品の約４９％に対し約３５％に減少しており、噴霧分布Ｓの両側部の噴霧量に比べて中央部の噴霧量が多いことが分かる。
【００２８】
このため、エンジンの成層燃焼時には、圧縮行程のシリンダ内で加圧される空気抵抗の大きい加圧雰囲気に燃料が噴霧されることにより、噴霧分布Ｓの噴霧量の少ない両側部の噴霧が噴霧量の多い中央部の噴霧に引き寄せられ、噴霧分布Ｓの広がり角度θａが縮小する。ここで、発明品の噴霧分布Ｓの広がり角度縮小率θｃを従来例で述べた方法と同様に求めたところ次の結果が得られた。すなわち、図１８に測定結果が示されるように、発明品では、広がり角度縮小率θｃが従来品の約９５％に対し約７５％となり広がり角度θａが縮小していることが分かる。したがって、発明品では、成層燃焼時に、噴霧分布Ｓの広がり角度θａがθｐに縮小することから、層状混合気が形成されやすく成層燃焼効率を向上することができる。
【００２９】
また、エンジンの均質燃焼時には、吸気行程で燃料が噴霧されることにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布Ｓが撹乱されることから、従来と同様に、均一混合気が形成されやすく高い均質燃焼効率が得られる。
【００３０】
したがって、上記した燃料噴射ノズル１０によると、均質燃焼時の燃焼効率を悪化させることなく、成層燃焼時の燃焼効率を向上することができる。
【００３１】
〔実施の形態２〕
実施の形態２を図面に基づいて説明する。図７に燃料噴射ノズルの正面図、図８に燃料噴射ノズルの先端部の側断面図が示されている。図８に示すように、燃料噴射ノズル２０は、ほぼ円筒形状のバルブシート２１と、その下端面に接合されたほぼ平板形状のノズルチップ２４とからなる。
【００３２】
前記バルブシート２１は、バルブ孔２２とシート部２３とを有している。前記バルブ孔２２には、ほぼニードル弁状のバルブ２８が軸方向（図８において左右方向）に摺動可能に設けられる。前記バルブ２８は前記シート部２３に着座する。また、バルブシート２１は、鍛造（例えば、冷間鍛造）および／または切削加工等の機械加工により形成された金属製からなる。このバルブシート２１の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。さらに、バルブシート２１にはシート部２３の耐摩耗性向上のため焼き入れが施されている。なお、バルブシート２１の基端部（図８において省略されている右端部。）は、実施の形態１と同様に、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。
【００３３】
図８に示すように、前記ノズルチップ２４には、サック部２５と噴孔２６とを備えている。サック部２５と噴孔２６は、前記バルブ孔２２およびシート部２３と同一軸線ＡＬ上に位置する。サック部２５は、ほぼ半球状の凹面２５ａを有している。また噴孔２６は、前記サック部２５に所定の開口角度θをもってほぼ扇形状に開口している（図７参照）。
【００３４】
図９に噴孔２６を出口側から見た端面図、図１０に図８のＸ−Ｘ線断面図が示されている。図９および図１０に示すように、噴孔２６は、詳しくは、ほぼ長細四角形状の開口断面を有している。さらに図９に示すように、前記噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａは、前記実施の形態１とほぼ同様に、その噴孔２６の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１に比べてその中央部の開口幅Ｗ２を大きくする湾曲状に形成されている。さらに、図１０に示すように、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａが、孔入口側の幅Ｗ３に比べて孔出口側の幅Ｗ４を大きくする幅方向開口角度θｔのテーパー状の傾斜面で形成されている。
【００３５】
前記ノズルチップ２４は、金属射出成形（ＭＩＭ成形とも呼ばれる。）で形成された金属製であり、その成形と同時に噴孔２６が形成されている。ノズルチップ２４を成形する金属射出成形の成形工程は、周知のように、金属材料の微粉末（パウダーともいう。）とバインダーとを混練する混練工程と、前記混練した材料を射出成形機で成形する成形工程と、脱脂炉で溶剤により前記成形体からバインダーを除く液体脱脂工程と、脱脂した成形体を焼結炉で焼結する焼結工程とからなる。このノズルチップ２４の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ３１６の微粉末が使用される。なお、金属射出成形する際、噴孔２６を形成する入れ子には対向壁面２６ａに幅方向開口角度θｔ（図１０参照）を形成するため、出口側程広くなるテーパー状の傾斜面が付与される。
【００３６】
前記ノズルチップ２４は前記バルブシート２１と次にように接合される。すなわち、図８に示すように、前記ノズルチップ２４の接合面（図示右端面）には、前記バルブシート２１の先端面（図示左端面）が面接触状に突き合わせられ、その突き合わせ面の周縁部をレーザー溶接等により溶接（図に符号、２７を付す。）することにより、前記バルブシート２１とノズルチップ２４とが接合されている。なお、バルブシート２１とノズルチップ２４との接合後、前記シート部２３に研摩加工が施されることで燃料噴射ノズル２０が完成する。
【００３７】
上記した燃料噴射ノズル２０によっても、実施の形態１と同様に、均質燃焼時の燃焼効率を悪化させることなく、成層燃焼時の燃焼効率を向上する作用効果が得られる。
【００３８】
さらに、上記燃料噴射ノズル２０によると、バルブシート２１を鍛造および／または切削加工等の機械加工により形成したことにより、例えばバルブシートを金属射出成形により成形した場合と比べて、バルブ孔２２およびシート部２３の面粗度を容易に確保することができる。また、ノズルチップ２４を金属射出成形により形成したことにより、例えば、ノズルチップを鍛造および／または切削加工等の機械加工により形成した場合と比べて、金属射出成形の成形性を生かして噴孔２６の孔開け加工を廃止することができる。また、バルブシート２１およびノズルチップ２４が双方とも金属製であることから、バルブシート２１とノズルチップ２４とを溶接２７によって簡単に接合することができる。
【００３９】
また、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａを孔入口側の幅Ｗ３に比べて孔出口側の幅Ｗ４を大きくするテーパー状の傾斜面で形成している（図１０参照）。このため、図９および図１０に二点鎖線で示すように、噴孔２６の孔入口部の内周面にその軸方向に平行な加工仕上面２６ｂを形成するように切削加工等による調量加工を施すことにより、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａと前記加工仕上面２６ｂとが段差を生じることなくなだらかに連続される。これにより、前記調量加工が噴霧分布Ｓの厚さ方向（図１０において上下方向）の広がり角度に与える悪影響を軽減することができる。
【００４０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、噴孔１６，２６の個数、形成位置および噴出方向等は、適宜選定されるものであり上記のものに限定されない。また、実施の形態１の燃料噴射ノズル１０は金属射出成形により形成することもできる。また、実施の形態２のノズルチップ２４は、例えば、鍛造および／または切削加工等の機械加工により形成することもできる。また、サック部１５，２５の有無や開口角度θの大小は、適宜選定されるもので限定されない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射ノズルによれば、エンジンの均質燃焼時の燃焼効率を悪化させることなく、成層燃焼時の燃焼効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の燃料噴射ノズルの正面図である。
【図２】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図３】噴孔を出口側から見た端面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】噴孔を入口側から見た端面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】実施の形態２の燃料噴射ノズルの正面図である。
【図８】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図９】噴孔を出口側から見た端面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１１】従来例を示す燃料噴射ノズルの正面図である。
【図１２】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図１３】噴孔を出口側から見た端面図である。
【図１４】図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図である。
【図１５】噴霧分布の測定区分の説明図である。
【図１６】大気雰囲気での外側分布率を表す図表である。
【図１７】加圧雰囲気の広がり角度を示す説明図である。
【図１８】加圧雰囲気での噴霧分布の広がり角度縮小率を表す図表である。
【符号の説明】
１０，２０ 燃料噴射ノズル
１２，２２ バルブ孔
１３，２３ シート部
１６，２６ 噴孔
１８，２８ バルブ
Ｗ１ 開口幅
Ｗ２ 開口幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a fuel injection nozzle of a fuel injection valve used in an in-cylinder injection (also referred to as direct injection) gasoline engine that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A conventional fuel injection nozzle will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 12 is a side sectional view of the tip portion of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 12, the fuel injection nozzle 100 has a valve hole 102 in which a valve 108 is slidable, a seat portion 103 on which the valve 108 is seated, and a substantially downstream portion of the seat portion 103. Some have a sac portion 105 having a hemispherical concave surface 105a, and a nozzle hole 106 (see FIG. 11) that opens in a substantially fan shape at a predetermined opening angle θ in the sack portion 105 (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9). -1226095).
[0003]
FIG. 13 is an end view of the nozzle hole 106 viewed from the outlet side, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG. As shown in FIGS. 13 and 14, the nozzle hole 106 has a substantially elongated rectangular opening cross section having a constant opening width W in the long side direction (vertical direction in FIG. 13).
[0004]
According to the fuel injection nozzle 100, the fuel passes through the valve hole 102 and the seat portion 103, and the valve 108 opens to open the valve 108. As shown in the explanatory view of FIG. S is added.) The fuel injection nozzle 100 directly injects fuel into a cylinder in a direct injection gasoline engine.
[0005]
[Table 1]

[0006]
In addition, as shown in Table 1, it is known that a direct combustion type gasoline engine obtains an appropriate combustion mode by changing the fuel injection timing according to the operation mode. That is, it is desirable that stratified combustion is performed when the operation mode is low load, and homogeneous combustion is performed when the operation mode is medium load and high load (also referred to as medium high load). For this reason, at the time of the low load, that is, stratified combustion, the fuel injection timing is set as the compression stroke, and fuel is sprayed into the pressurized atmosphere to form a stratified mixture. As a result, a combustible air-fuel mixture is locally formed in the vicinity of the spark plug to ensure the stability of stratified combustion at low loads. Further, at the time of medium and high loads, that is, at the time of homogeneous combustion, the fuel injection timing is set as the intake stroke, and the spray distribution is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine, thereby forming a homogeneous mixture and performing homogeneous combustion.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
According to the conventional fuel injection nozzle 100, as described above, since the injection hole 106 has a substantially elongated rectangular opening cross section having a constant opening width W in the long side direction, the spray distribution S. Becomes a uniform spray amount in the spreading direction.
[0008]
Here, when the outer distribution ratio (sign, Dp) of the spray distribution S by the conventional fuel injection nozzle 100 (also referred to as a conventional product) was obtained, the following results were obtained. The outer distribution rate Dp is distributed in each section by dividing the width of the spray distribution S shown in FIG. 15 in the spreading direction (left and right direction in FIG. 15) into four sections a, b, c, d from the left end of the figure. When measuring the amount of fuel A, B, C, D
Dp = {(A + D) ÷ (A + B + C + D)} × 100
Is calculated by
[0009]
As shown in FIG. 16, the measurement result of the outer distribution rate Dp by the above measurement is about 49% in the conventional product, and it can be seen that the spray distribution S is almost uniform in the spreading direction.
[0010]
Further, at the time of stratified combustion of the engine, as described above, fuel is sprayed in a pressurized atmosphere having a large air resistance that is pressurized in a cylinder in the compression stroke. Here, when the spread angle reduction rate (sign, θc is attached) of the spray distribution S injected into the pressurized atmosphere by the conventional product was obtained, the following results were obtained. As shown in the explanatory diagram of FIG. 17, the spread angle reduction rate θc is defined as θa as the spread angle of the spray distribution S when injected into the air atmosphere, and the spread angle θp of the spray distribution S as injected into the pressurized atmosphere. When
θ = (θp ÷ θa) × 100
Is calculated by
[0011]
As shown in FIG. 18, the measurement result of the spread angle reduction rate θc by the above measurement is about 95% for the conventional product, and it was found that the spread angle θa was hardly reduced. Therefore, the conventional product has a problem that the stratified mixture is difficult to be formed and the stratified combustion efficiency is poor.
[0012]
During homogeneous combustion of the engine, fuel is sprayed in the intake stroke, and the spray distribution S is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine. There is no problem because combustion efficiency is obtained.
[0013]
An object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle capable of improving the combustion efficiency during stratified combustion without deteriorating the combustion efficiency during homogeneous combustion of the engine.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 that solves the above problem
A valve hole in which the valve is slidably provided;
A seat portion on which the valve is seated;
It is opened in a substantially fan shape having a predetermined opening angle over the hole exit of the outer surface substantially the hight rectangular opening cross-section from the hole entry of the inner surface side of the perforated vital that sheet portion provided downstream of the seat portion With a nozzle hole,
The opposite wall surface on the long side of the nozzle hole is curved from the hole inlet to the hole outlet so that the opening width at the center is larger than the opening width at both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole. Forming ,
The fuel injection nozzle in which the opposing wall surface on the long side of the nozzle hole is formed by a tapered inclined surface having a predetermined width direction opening angle that increases the width on the hole outlet side as compared with the width on the hole inlet side. It is.
[0015]
With this configuration, the fuel passes through the valve hole and the seat portion, and is injected from the nozzle hole with a substantially fan-shaped spray distribution by opening the valve. At this time, since the opening width of the central portion is formed larger than the opening widths of both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole, the spray amount of the central portion compared to the spray amount of both sides of the spray distribution Will increase.
[0016]
As a result, during stratified combustion of the engine, fuel is sprayed in a pressurized atmosphere with a large air resistance that is pressurized in the cylinder of the compression stroke, so that the sprays on both sides with a small spray amount of the spray distribution are reduced in spray amount. Since the spread angle of the spray distribution is reduced by being attracted by many central sprays, a stratified mixture is easily formed, and the stratified combustion efficiency can be improved. Also, during homogeneous combustion of the engine, fuel is sprayed in the intake stroke, and the spray distribution is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine. Efficiency is obtained. Therefore, the combustion efficiency during stratified combustion can be improved without deteriorating the combustion efficiency during homogeneous combustion.
The opposing wall surface on the long side of the nozzle hole may be formed with a tapered inclined surface having a predetermined opening angle in the width direction in which the width on the hole outlet side is larger than the width on the hole inlet side.
[0017]
According to a second aspect of the present invention, on the opposing wall surface on the long side in the hole entrance portion of the nozzle hole, a processed finish surface is formed that is parallel to the axial direction and continues to the opposing wall surface on the long side on the downstream side. 2. The fuel injection nozzle according to claim 1 , wherein the metering process is performed as described above.
[0018]
With this configuration, there is no step between the machining finish surface formed by metering on the opposing wall surface on the long side at the hole entrance of the nozzle hole and the opposing wall surface on the long side continuous to the downstream side. It is continued smoothly. Thereby, the bad influence which it has on the spread angle of the thickness direction of fan-shaped plate-shaped spray distribution can be reduced .
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 2 is a side sectional view of the tip portion of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 2, the fuel injection nozzle 10 includes a valve hole 12, a seat part 13, a sack part 15, and an injection hole 16 on the same axis AL.
[0022]
The fuel injection nozzle 10 is made of metal formed by machining such as forging (for example, cold forging) and / or cutting. As the metal material of the fuel injection nozzle 10, for example, a SUS440C bar is used. Moreover, the base end part (the right end part omitted in FIG. 2) of the fuel injection nozzle 10 is attached to the body of the fuel injection valve used in the direct injection type engine. The fuel injection pressure of the fuel injection valve is, for example, 120 kg / cm ² .
[0023]
The valve hole 12 is provided with a substantially needle valve-like valve 18 slidable in the axial direction (left-right direction in FIG. 2). The valve 18 is seated on the seat portion 13. The sack portion 15 has a substantially hemispherical concave surface 15 a located downstream of the seat portion 13. Further, the nozzle hole 16 opens in a substantially fan shape with a predetermined opening angle θ in the sack portion 15 (see FIG. 1).
[0024]
3 is an end view of the nozzle hole viewed from the outlet side, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, FIG. 5 is an end view of the nozzle hole viewed from the inlet side, and FIG. A line cross-sectional view is shown. As shown in FIG. 3 to FIG. 6, the nozzle hole 16 has an opening section having a substantially elongated rectangular shape in detail. Further, the opposed wall surface 16a on the long side of the nozzle hole 16 has an opening width W2 at the center thereof compared to the opening width W1 at both ends in the long side direction (vertical direction in the figure) in the opening cross section of the nozzle hole 16. It is formed in a large curved shape . As shown in FIG. 5, in the end face opening on the inlet side of the injection hole 16, the opening width W1 at both ends in the long side direction, the opening width W1 at the center thereof, and the opening dimension L in the long side direction are, for example,
W1: W2: L = 1: 1.4: 3.5
The ratio is set.
[0025]
As shown in FIG. 6, the opposing wall surface 16a on the long side of the nozzle hole 16 is formed with a constant width in the opening direction (left-right direction in FIG. 6). The opening angle θ (see FIG. 2) is set to 70 °, for example. The nozzle hole 16 is formed by, for example, drilling processing such as laser processing, electric discharge processing, and wire cut processing.
[0026]
In the fuel injection nozzle 10, the fuel passes through the valve hole 12 and the seat portion 13 and is injected from the injection hole 16 with the substantially fan-shaped spray distribution S (see FIG. 15) by opening the valve 18. At this time, since the opening width W2 of the central portion is formed larger than the opening width W1 of both end portions in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole 16, the center of the spray distribution S is compared with the spray amount on both sides. The spray amount of the part increases.
[0027]
Here, when the outer distribution ratio Dp of the spray distribution S of the fuel injection nozzle 10 (also referred to as an invention product) in the present embodiment was obtained in the same manner as the method described in the conventional example, the following result was obtained. That is, as shown in FIG. 16, in the inventive product, the outer distribution rate Dp is reduced to about 35% compared to about 49% of the conventional product, and compared with the spray amount on both sides of the spray distribution S. It can be seen that the spray amount in the center is large.
[0028]
For this reason, during stratified combustion of the engine, fuel is sprayed in a pressurized atmosphere with high air resistance that is pressurized in a cylinder in the compression stroke, so that the spray on both sides with a small spray amount of the spray distribution S is sprayed. The spray angle Sa of the spray distribution S is reduced by being attracted by the spray of the central portion where there is much. Here, when the spread angle reduction rate θc of the spray distribution S of the inventive product was determined in the same manner as the method described in the conventional example, the following result was obtained. That is, as shown in FIG. 18, it can be seen that the spread angle reduction rate θc is about 75% of the conventional product, which is about 75%, and the spread angle θa is reduced. Therefore, in the invention product, the spread angle θa of the spray distribution S is reduced to θp during the stratified combustion, so that the stratified mixture is easily formed and the stratified combustion efficiency can be improved.
[0029]
Further, during homogeneous combustion of the engine, fuel is sprayed in the intake stroke, and the spray distribution S is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine. It is easy to form and high homogeneous combustion efficiency is obtained.
[0030]
Therefore, according to the fuel injection nozzle 10 described above, the combustion efficiency during stratified combustion can be improved without deteriorating the combustion efficiency during homogeneous combustion.
[0031]
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 8 is a side sectional view of the tip of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 8, the fuel injection nozzle 20 includes a substantially cylindrical valve seat 21 and a substantially flat nozzle tip 24 joined to the lower end surface thereof.
[0032]
The valve seat 21 has a valve hole 22 and a seat portion 23. The valve hole 22 is provided with a substantially needle valve-like valve 28 slidable in the axial direction (left-right direction in FIG. 8). The valve 28 is seated on the seat portion 23. The valve seat 21 is made of metal formed by machining such as forging (for example, cold forging) and / or cutting. As the metal material of the valve seat 21, for example, a SUS440C bar is used. Further, the valve seat 21 is quenched to improve the wear resistance of the seat portion 23. Note that the base end portion (the right end portion omitted in FIG. 8) of the valve seat 21 is attached to the body of a fuel injection valve used in the direct injection engine, as in the first embodiment.
[0033]
As shown in FIG. 8, the nozzle tip 24 includes a sack portion 25 and a nozzle hole 26. The suck part 25 and the nozzle hole 26 are located on the same axis AL as the valve hole 22 and the seat part 23. The sack portion 25 has a substantially hemispherical concave surface 25a. The nozzle hole 26 is opened in a substantially fan shape in the sack portion 25 with a predetermined opening angle θ (see FIG. 7).
[0034]
FIG. 9 is an end view of the nozzle hole 26 viewed from the outlet side, and FIG. 10 is a sectional view taken along line XX of FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, the nozzle hole 26 has an opening section of a substantially elongated rectangular shape in detail. As further shown in FIG. 9, the opposing walls 26a of the long side of the injection hole 26 is substantially in the same manner as the first embodiment, the opening width of both end portions in the long side direction of the opening cross section of the injection hole 26 W1 Compared to the above, it is formed in a curved shape that enlarges the opening width W2 at the center. Furthermore, as shown in FIG. 10, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 has a taper-like inclination with a width direction opening angle θt that makes the width W4 on the hole outlet side larger than the width W3 on the hole inlet side. It is formed with a surface.
[0035]
The nozzle tip 24 is made of metal formed by metal injection molding (also called MIM molding), and an injection hole 26 is formed simultaneously with the molding. As is well known, the metal injection molding process for molding the nozzle tip 24 is a kneading process of kneading fine powder (also referred to as powder) of a metal material and a binder, and molding the kneaded material with an injection molding machine. The forming step, a liquid degreasing step in which the binder is removed from the shaped body by a solvent in a degreasing furnace, and a sintering step in which the degreased shaped body is sintered in a sintering furnace. As the metal material of the nozzle tip 24, for example, a fine powder of SUS316 is used. When metal injection molding is performed, the insert forming the nozzle hole 26 is provided with a tapered inclined surface that becomes wider toward the outlet side in order to form a width direction opening angle θt (see FIG. 10) in the opposing wall surface 26a. .
[0036]
The nozzle tip 24 is joined to the valve seat 21 as follows. That is, as shown in FIG. 8, the joint surface (the right end surface in the drawing) of the nozzle chip 24 is abutted with the tip surface (the left end surface in the drawing) of the valve seat 21 in a surface contact manner, and the peripheral portion of the contact surface Is welded by laser welding or the like (reference numeral 27 is attached to the drawing), whereby the valve seat 21 and the nozzle tip 24 are joined. In addition, after joining the valve seat 21 and the nozzle tip 24, the fuel injection nozzle 20 is completed by subjecting the seat portion 23 to polishing.
[0037]
The above-described fuel injection nozzle 20 also provides the effect of improving the combustion efficiency during stratified combustion without deteriorating the combustion efficiency during homogeneous combustion, as in the first embodiment.
[0038]
Furthermore, according to the fuel injection nozzle 20, the valve seat 21 and the seat are formed by forming the valve seat 21 by machining such as forging and / or cutting, compared with the case where the valve seat is formed by metal injection molding, for example. The surface roughness of the portion 23 can be easily ensured. In addition, since the nozzle tip 24 is formed by metal injection molding, for example, the nozzle hole 26 is formed by utilizing the moldability of metal injection molding as compared with the case where the nozzle tip is formed by machining such as forging and / or cutting. Drilling can be abolished. Further, since both the valve seat 21 and the nozzle tip 24 are made of metal, the valve seat 21 and the nozzle tip 24 can be easily joined by welding 27.
[0039]
Further, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 is formed with a tapered inclined surface that makes the width W4 on the hole outlet side larger than the width W3 on the hole inlet side (see FIG. 10). For this reason, as shown by a two-dot chain line in FIGS. 9 and 10, the metering by cutting or the like is performed so as to form a machining finish surface 26 b parallel to the axial direction on the inner peripheral surface of the hole entrance portion of the injection hole 26. By performing the processing, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 and the processed finish surface 26b are smoothly continued without causing a step. Thereby, the adverse effect of the metering process on the spread angle of the spray distribution S in the thickness direction (vertical direction in FIG. 10) can be reduced.
[0040]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, the number of nozzle holes 16, 26, the formation position, the ejection direction, and the like are appropriately selected and are not limited to the above. Moreover, the fuel injection nozzle 10 of Embodiment 1 can also be formed by metal injection molding. Moreover, the nozzle tip 24 of Embodiment 2 can also be formed by machining, such as forging and / or cutting. Further, the presence or absence of the sack portions 15 and 25 and the magnitude of the opening angle θ are appropriately selected and are not limited.
[0041]
【The invention's effect】
According to the fuel injection nozzle of the present invention, the combustion efficiency during stratified combustion can be improved without deteriorating the combustion efficiency during homogeneous combustion of the engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a fuel injection nozzle according to a first embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 3 is an end view of the nozzle hole as viewed from the outlet side.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is an end view of the nozzle hole as viewed from the inlet side.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a front view of a fuel injection nozzle according to a second embodiment.
FIG. 8 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 9 is an end view of the nozzle hole as viewed from the outlet side.
10 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG.
FIG. 11 is a front view of a fuel injection nozzle showing a conventional example.
FIG. 12 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 13 is an end view of the nozzle hole as viewed from the outlet side.
14 is a cross-sectional view taken along line XIV-XIV in FIG.
FIG. 15 is an explanatory diagram of measurement categories of spray distribution.
FIG. 16 is a chart showing an outer distribution rate in an air atmosphere.
FIG. 17 is an explanatory diagram showing a spread angle of a pressurized atmosphere.
FIG. 18 is a chart showing a spread angle reduction rate of a spray distribution in a pressurized atmosphere.
[Explanation of symbols]
10, 20 Fuel injection nozzles 12, 22 Valve holes 13, 23 Seat portions 16, 26 Injection holes 18, 28 Valve W1 Opening width W2 Opening width

Claims (2)

A valve hole in which the valve is slidably provided;
A seat portion on which the valve is seated;
It is opened in a substantially fan shape having a predetermined opening angle over the hole exit of the outer surface substantially the hight rectangular opening cross-section from the hole entry of the inner surface side of the perforated vital that sheet portion provided downstream of the seat portion With a nozzle hole,
The opposite wall surface on the long side of the nozzle hole is curved from the hole inlet to the hole outlet so that the opening width at the center is larger than the opening width at both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole. Forming ,
The fuel injection nozzle in which the opposing wall surface on the long side of the nozzle hole is formed by a tapered inclined surface having a predetermined width direction opening angle that increases the width on the hole outlet side as compared with the width on the hole inlet side. . A metering process is applied to the opposing wall surface on the long side at the hole entrance of the nozzle hole so as to form a machining finish surface that is parallel to the axial direction and continuous to the opposing wall surface on the long side on the downstream side. the fuel injection nozzle of claim 1 wherein being.

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