JP4529950B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
燃焼室(106)に燃料を直接噴射する複数の噴孔(21)が形成されている噴孔プレート(20)を有する燃料噴射弁(10)において、
複数の噴孔(21)は、点火プラグ(105)に向けて燃料を噴射する第1の噴孔(23)と、第1の噴孔(23)とは異なる方向に向けて燃料を噴射する第2の噴孔(22)を備え、
各噴孔(22、23)が形成される噴孔プレート(20)の全面領域が、噴孔プレート(20)の面領域の中心である基点(O)から噴孔プレート(20)の周縁部とを繋ぐ扇状の面領域となる第1噴孔領域(A1)と第2噴孔領域(A2)とに区分けされ、この区分けされた第1噴孔領域(A1)と第2噴孔領域(A2)とに、第1の噴孔(23)と第2の噴孔(22)とが分けて配置されており、
第1噴孔領域(A1)および第2噴孔領域(A2)には、基点(O)を中心とし、異なる径の大きさを有し、それぞれ第1の噴孔(23)または第2の噴孔(22)を配置させるための複数の仮想円(221a、221b、231a、231b、231c)が設定され、
第1の噴孔(23)が配置される第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)の数は、第2の噴孔(22)が配置される第2噴孔領域(A2)内の仮想円(221a、221b)の数よりも多くなっており、
第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)のうち、最も径方向内側に位置する仮想円(231a)と最も径方向外側に位置する仮想円(231c)との径方向間隔は、第2噴孔領域(A2)内の仮想円(221a、221b)のうち、最も径方向内側に位置する仮想円(221a)と最も径方向外側に位置する仮想円(221b)との径方向間隔よりも広くなっており、
第1の噴孔(23)は、第1の噴孔(23)からの燃料噴流流速を第2の噴孔(22)に比べて減ずるように第1の噴孔(23)の噴孔径を第2の噴孔(22)の噴孔径よりも小径化し、この小径化による噴射流量の低下を修正するように第1の噴孔(23)の噴孔数を増加して、第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)の周上に配置されていることを特徴とする。
複数の第1噴霧仮想円(311a、311b、311c)のうちの、最内周側の第1噴霧仮想円(311a)と最外周側の第1噴霧仮想円(311c)との径方向間の寸法(R1)は、複数の第2噴霧仮想円(321a、321b)のうちの、最内周側の第2噴霧仮想円(321a)と最外周側の第2噴霧仮想円(321b)との径方向間の寸法(R2)よりも大きく設定されていることを特徴とする。
第1の噴孔(22d、22k、22j)の肉厚(Lt2)を、第2の噴孔(22a、22b、22c、22e、22f、22g、22h、22i、22m)の肉厚(Lt1)より薄く形成していることを特徴とする。
図1は、本実施形態に係わる燃料噴射弁の先端に配置されている噴孔プレートを示す図であって、図1(a)は断面図、図1(b)は燃料下流側からみた平面図である。図2は、本実施形態の燃料噴射弁の概略構成を示す断面図である。図3は、本実施形態の燃料噴射弁を適用した直噴式内燃機関を示す図であって、噴孔プレートより燃焼室へ噴射する燃料噴霧を示す模式的断面図である。
)を一組として構成されている。具体的には、図1(b)に示すように、7個の第1の噴孔23a〜23gにおいて、6個の第1の噴孔23b〜23gが六角形の各角部に配置され、1個の第1の噴孔23aが7個の第1の噴孔23a〜23gの噴孔面積の重心(本実施例では、六角形の重心)Xgに配置されている。
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
第2の実施形態では、燃料噴霧の噴射方向に直交する仮想平面A上での第1噴霧仮想円311a、311b、311cの数と、噴孔プレート20の面領域A1、A2上での第1仮想円231a、231b、231cの数とは、同じなるように設定されていた。
第1の噴孔23乃至第2の噴孔22の噴霧仮想円311d、311e、321dの数を、第1の噴孔23乃至第2の噴孔22の仮想円231a、231b、231c、221a、221bの数よりも少なく設定し、かつ各噴孔22、23の配置順よりの移動修正量が最も小さくなる規定に従って各噴孔22、23の中心軸線31、32を配設するようにしてもよい。これにより、各噴孔22、23から噴射された燃料噴流間の干渉を抑制するとともに、中空円錐状の燃料噴霧を構成するこれら燃料噴流間の距離を小さくすることができる。したがって、第1の噴孔23および第2の噴孔22より噴射の燃料噴霧の形状が中空円錐状である場合において、噴霧蒸発により形成される混合気の連続性を向上する。その結果、点火プラグ105による点火後の燃焼を促進すること可能となり、エンジンの性能を向上する。
第1の実施形態では、第1の噴孔23より噴射の燃料噴流の流速を第2の噴孔22の流速より遅くする噴孔22、23形成手段として、第1の噴孔23を他の第2の噴孔22より小径化する構成とした。
第2の実施形態では、第1の噴孔23より噴射の燃料噴流の流速を第2の噴孔22の流速より遅くする噴孔22、23形成手段として、第1噴孔領域A1の第1の噴孔23を、第2噴孔領域A2の第2の噴孔22より小径化する構成とした。
第4の実施形態では、第1の噴孔より噴射の燃料噴流の流速を第2の噴孔の流速より遅くする噴孔形成手段として、噴孔プレート120に例えば第1噴孔領域A1を第2噴孔領域A2より薄くする段差25を設けて、第1の噴孔22d、22j、22kの第1部位の肉厚Lt2を、第2の噴孔22a、22b、22c、22e、22f、22g、22h、22i、22mの第2部位の肉厚Lt1より薄くするようにした。
以上説明した本実施形態では、噴孔22、23の形状を、噴孔径d1、d2が一定のストレート孔(ストレート状の円筒)とした。なお、噴孔形状は、ストレート状の円筒に限らず、噴射方向に先細のテーパ状の円筒、あるいは先太のテーパ状の円筒等のテーパ状の円筒であってもよい。
12 弁ボディ
13 円錐面(内周面)
14 弁座
20 噴孔プレート
20j (噴孔プレートの)中心軸
21 噴孔
22 第2の噴孔
23 第1の噴孔
108 (燃料噴射弁の)中心軸
200 燃料噴流
201 第2の燃料噴流
202 第1の燃料噴流
Claims (12)
- 気筒内に燃焼室(106)と、前記燃焼室(106)に臨んで設けられ、空気と燃料が混合した可燃混合気または燃料噴流に着火する点火プラグ(105)を有する内燃機関(100)に用いられ、
前記燃焼室(106)に燃料を直接噴射する複数の噴孔(21)が形成されている噴孔プレート(20)を有する燃料噴射弁(10)において、
前記複数の噴孔(21)は、前記点火プラグ(105)に向けて燃料を噴射する第1の噴孔(23)と、前記第1の噴孔(23)とは異なる方向に向けて燃料を噴射する第2の噴孔(22)を備え、
前記各噴孔(22、23)が形成される前記噴孔プレート(20)の全面領域が、前記噴孔プレート(20)の面領域の中心である基点(O)から前記噴孔プレート(20)の周縁部とを繋ぐ扇状の面領域となる第1噴孔領域(A1)と第2噴孔領域(A2)とに区分けされ、この区分けされた前記第1噴孔領域(A1)と前記第2噴孔領域(A2)とに、前記第1の噴孔(23)と前記第2の噴孔(22)とが分けて配置されており、
前記第1噴孔領域(A1)および前記第2噴孔領域(A2)には、前記基点(O)を中心とし、異なる径の大きさを有し、それぞれ前記第1の噴孔(23)または前記第2の噴孔(22)を配置させるための複数の仮想円(221a、221b、231a、231b、231c)が設定され、
前記第1の噴孔(23)が配置される前記第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)の数は、前記第2の噴孔(22)が配置される前記第2噴孔領域(A2)内の仮想円(221a、221b)の数よりも多くなっており、
前記第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)のうち、最も径方向内側に位置する仮想円(231a)と最も径方向外側に位置する仮想円(231c)との径方向間隔は、前記第2噴孔領域(A2)内の仮想円(221a、221b)のうち、最も径方向内側に位置する仮想円(221a)と最も径方向外側に位置する仮想円(221b)との径方向間隔よりも広くなっており、
前記第1の噴孔(23)は、前記第1の噴孔(23)からの燃料噴流流速を前記第2の噴孔(22)に比べて減ずるように前記第1の噴孔(23)の噴孔径を前記第2の噴孔(22)の噴孔径よりも小径化し、この小径化による噴射流量の低下を修正するように前記第1の噴孔(23)の噴孔数を増加して、前記第1噴孔領域(A1)内の仮想円(231a、231b、231c)の周上に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。 - 前記第1の噴孔(23)および前記第2の噴孔(22)より噴射される燃料噴霧の噴射方向と直交する仮想平面(A)において、前記噴孔プレート(20)に設定した、前記第1の噴孔(23)および前記第2の噴孔(22)の各仮想円(221a、221b、231a、231b、231c)の数と同じ数の噴霧仮想円(321a、321b、311a、311b、311c)が設定され、
前記噴霧仮想円(321a、321b、311a、311b、311c)の周上には、前記仮想円(221a、221b、231a、231b、231c)の周上に配置した前記第1の噴孔(23)および前記第2の噴孔(22)の配置順に従って、前記各噴孔(22、23)よりの燃料噴流の中心軸線(31、32)が配設されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記噴霧仮想円(321a、321b、311a、311b、311c)は、前記第1の噴孔(23)に対応する複数の第1噴霧仮想円(311a、311b、311c)と、前記第2の噴孔(22)に対応する複数の第2噴霧仮想円(321a、321b)と、を有し、
前記複数の第1噴霧仮想円(311a、311b、311c)のうちの、最内周側の第1噴霧仮想円(311a)と最外周側の第1噴霧仮想円(311c)との径方向間の寸法(R1)は、前記複数の第2噴霧仮想円(321a、321b)のうちの、最内周側の第2噴霧仮想円(321a)と最外周側の第2噴霧仮想円(321b)との径方向間の寸法(R2)よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。 - 前記第1の噴孔(23)より噴射される燃料噴霧の噴射方向と直交する仮想平面(A)において、前記噴孔プレート(20)に設定した、前記第1の噴孔の仮想円(231a、231b、231c)の数よりも少ない数の噴霧仮想円(311d、311e)が設定され、
前記噴霧仮想円(311d、311e)の周上には、前記仮想円(231a、231b、231c)の周上に配置した前記第1の噴孔(23)の配置順よりの移動修正量が最も少なくなる規定に従って、前記各噴孔(22、23)よりの燃料噴流の中心軸線(31、32)が配設されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記第2の噴孔(22)より噴射される燃料噴霧の噴射方向と直交する仮想平面(A)において、前記噴孔プレート(20)に設定した、前記第2の噴孔(22)の仮想円(221a、221b)の数よりも少ない数の噴霧仮想円(321d)が設定され、
前記噴霧仮想円(321d)の周上には、前記仮想円(221a、221b)の周上に配置した前記第2の噴孔(22)の配置順よりの移動修正量が最も少なくなる規定に従って、前記各噴孔(22、23)よりの燃料噴流の中心軸線(31、32)が配設されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 - 前記第2の噴孔(22)は、周方向に略等間隔でほぼ環状に配置され、
前記第1の噴孔(23)は、少なくとも3個の噴孔を一組として構成されており、
前記一組の第1の噴孔に囲まれる噴孔領域を、前記第2の噴孔(22)の間に配置するにあたり、
前記第2の噴孔(22)を全周にわたって前記略等間隔で環状に配置予定にない仮想の第2の噴孔の噴孔面積重心の位置に、前記一組の第1の噴孔(23)に囲まれる前記噴孔領域の噴孔面積重心を配置していることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 - 前記一組の第1の噴孔(23)における隣り合う噴孔同士の間隔は、前記第2の噴孔における前記略等間隔とは異なる間隔で等間隔に配置されていることを特徴とする請求項6に記載の燃料噴射弁。
- 前記第1の噴孔(22d、22k、22j)における噴孔入口(221)から噴孔出口(222)間の噴孔長さ(L2)が、前記第2の噴孔(22a、22b、22c、22e、22f、22g、22h、22i、22m)における噴孔入口(221)から噴孔出口(222)間の噴孔長さ(L1)より短く設定されていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
- 前記各噴孔(22a、22b、22c、22d、22e、22f、22g、22h、22i、22j、22k、22m)を形成する部位の肉厚(Lt)は、前記第1の噴孔(22d、22k、22j)の第1部位の肉厚(Lt2)と前記第2の噴孔(22a、22b、22c、22e、22f、22g、22h、22i、22m)の第2部位の肉厚(Lt1)とで異なっており、
前記第1の噴孔(22d、22k、22j)の肉厚(Lt2)を、前記第2の噴孔(22a、22b、22c、22e、22f、22g、22h、22i、22m)の肉厚(Lt1)より薄く形成していることを特徴とする請求項8に記載の燃料噴射弁。 - 前記第1部位には、前記第2部位に対して段差(25)が形成されていることを特徴とする請求項9に記載の燃料噴射弁。
- 前記第1噴孔領域(A1)から前記第2噴孔領域(A2)の方向に向けて、厚さを徐々に変化させた前記噴孔プレート(20)を備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
- 噴孔入口(221)から噴孔出口(242)に向かって内径(d1、d3)が2段に異なり、
当該内径(d1、d3)は、前記噴孔出口(242)を前記噴孔入口(221)よりも大きく設定した前記第1の噴孔(23)を備えていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
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