JP7419997B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents
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Description
最初に図1~図4を参照し、燃料噴射弁の全体構成、および、第1、第6~第9実施形態の燃料噴射弁が搭載されるサイド搭載式エンジンの概略構成を説明する。なお、第10、第11実施形態の燃料噴射弁が搭載されるセンター搭載式エンジンの構成は、図21に示される。これらの事項は、特許文献1、2等の従来技術と共通するものであり、適宜、詳細な説明を省略する。
図5~図12を参照し、第1実施形態の燃料噴射弁701の構成および作用効果について説明する。まず、「特定扁平噴孔」の上位概念である「扁平噴孔」とは、出口開口部が真円でなく、長軸および短軸を有する扁平な噴孔をいう。一般に扁平噴孔の出口開口部の形状には、特許文献2に開示された楕円形のものや卵形のもの、長円形のものなどが含まれる。その中で第1実施形態の扁平噴孔131は、出口開口部15が長円形、すなわちトラック形状であり、本明細書ではこの形状の噴孔を「トラック噴孔」という。
次に図13~図17を参照し、第2~第5実施形態として、第1実施形態に対し特定扁平噴孔の形状が異なるバリエーションについて説明する。各実施形態の特定扁平噴孔132~135の形状は、第1実施形態の図10に相当する、噴孔軸Ho方向の投影視図で示される。各図には、図10と同様に、噴射時に内壁に沿う燃料の液膜LFが図示される。
図13に示す第2実施形態の特定扁平噴孔132は、長軸Haに対し両側の内壁で同様に、出口開口部15の長軸方向端部の第2曲率半径R2が入口開口部14の第1曲率半径R1よりも小さく設定されている。つまり、「R2<R1」の関係が成り立つ。
図14に示す第3実施形態の特定扁平噴孔133は、長軸Haに対し噴射時に燃料が沿う側(すなわち平面部157側)の内壁において、出口開口部15の長軸方向端部の第2曲率半径R2が入口開口部14の第1曲率半径R1よりも小さく設定されている。また、長軸Haに対し噴射時に燃料が沿う側とは反対側(すなわち平面部158側)の内壁において、出口開口部15の長軸方向端部の曲率半径である第3曲率半径R3が入口開口部14の第1曲率半径R1よりも大きく設定されている。つまり、「R2<R1<R3」の関係が成り立つ。
図15に示す第4実施形態の特定扁平噴孔134は、第1実施形態の特定扁平噴孔131に対し、短軸Hbの長さ(2×R2)が入口開口部14の直径(2×R1)よりも小さく設定されている。つまり、「R2<R1」の関係が成り立つ。ここで、長軸Haに対し噴射時に燃料が沿う側(すなわち平面部157側)では、噴孔軸Hoに対する入口開口部14および出口開口部15の内壁の位置は一致している。
図16に示す第5実施形態の特定扁平噴孔135は、第1実施形態の特定扁平噴孔131に対し入口開口部14が真円でない。長軸Haに対し噴射時に燃料が沿う側(すなわち平面部157側)では、入口開口部14の第1曲率半径R1が出口開口部15の長軸方向端部の第2曲率半径R2より大きく設定されている。一方、長軸Haに対し噴射時に燃料が沿う側とは反対側(すなわち平面部158側)では、入口開口部14の第4曲率半径R4が出口開口部15の長軸方向端部の第2曲率半径R2より小さく設定されている。つまり、「R4<R2<R1」の関係が成り立つ。
次に図17~図23を参照し、第6~第11実施形態として、第1実施形態に対し複数の噴孔の数や配置が異なるバリエーションについて説明する。そのうち第6~第9実施形態は第1実施形態と同様に、図2、図3に示すサイド搭載式のエンジン801に搭載される仕様である。第10、第11実施形態は、図21に示すセンター搭載式のエンジン802に搭載される仕様である。
図17に示す第6実施形態の燃料噴射弁706は、第1実施形態の燃料噴射弁701と同様に、弁軸Zの周りに5つの特定扁平噴孔521-525が配置されている。第1実施形態に比べ第6実施形態では、入口開口部14の径が比較的大きい。また、2-5番噴孔522-525は、短軸Hbの長さに対する長軸Haの長さの比が1番噴孔521よりも大きい。すなわち、2-5番噴孔522-525は扁平度合のより大きい扁平噴孔として形成されている。また、2、3番噴孔522、523の噴孔角度γが最大である。
図18に示す第7実施形態の燃料噴射弁707は、弁軸Zの周りに6つの特定扁平噴孔611-616が配置されている。1番噴孔611および6番噴孔616は基準平面Sy上に配置されており、2、3番噴孔612、613および4、5番噴孔614、615は、それぞれ基準平面Syに対して対称に配置されている。2、3番噴孔612、613および4、5番噴孔614、615は、6番噴孔616側から1番噴孔611側に向かって、長軸Haが基準平面Syから離れるように配置されている。
図19に示す第8実施形態の燃料噴射弁708は、第7実施形態の燃料噴射弁707の噴孔配置に関する変形例に相当し、1番噴孔621の配置のみが燃料噴射弁707と異なる。つまり、1番噴孔621は、噴孔軸Hoが入口開口部14から出口開口部15に向かって弁軸Z側に、すなわち弁軸Zに対し径内方向に傾いている。この構成では、1番噴孔621については、他の噴孔612-616とは逆に、弁軸Zとは反対側、すなわち弁軸Zに対し径方向外側の内壁が「噴射時に燃料が沿う側の内壁」となる。
図20に示す第9実施形態の燃料噴射弁709は、第7実施形態の燃料噴射弁707の噴孔配置に関する別の変形例に相当する。燃料噴射弁709では、4、5番噴孔614、615のみが燃料噴射弁707と共通する特定扁平噴孔であり、他の4つの噴孔601、602、603、606は真円噴孔である。4、5番噴孔614、615は、6つの噴孔のうち「噴孔角度γが最大である一対の噴孔」に相当し、特定扁平噴孔の形状を採用することによる高分散、高均質な噴霧の実現効果が最も大きいと考えられる。
次に、第10、第11実施形態の燃料噴射弁について、図21~図23を参照して説明する。第10、第11実施形態の燃料噴射弁は、図21に示すセンター搭載式エンジン802において、シリンダヘッドの中央に搭載され、複数の円錐状の燃料噴霧Foを燃焼室83内に噴射する。センター搭載式エンジンは、例えば特開2018-31275号公報の図11に開示されている。図21中の燃料噴射弁の符号は、総括符号である「70」を用いる。
(a)扁平噴孔のうち全てが特定扁平噴孔でなくてもよい。つまり、「噴孔軸Hoを含み弁軸Zに平行な平面Shに長軸Haが直交しない扁平噴孔」、又は、「内壁に平面部を有しない扁平噴孔」、又は、「曲率半径比が40%未満の扁平噴孔」が一部に含まれていてもよい。
121:(ノズル底部の)ノズル筒部側の面、
122:(ノズル底部の)ノズル筒部とは反対側の面、
13:噴孔、 131~135:特定扁平噴孔、
14:入口開口部、 15:出口開口部、 157、158:平面部、
17:弁座、
30:ニードル、 37:可動コア、41:固定コア、45:コイル(駆動部)、
70(701、706~711):燃料噴射弁。
Claims (6)
- 弁軸(Z)を中心として設けられ、内側に燃料通路(100)を形成するノズル筒部(11)、前記ノズル筒部の一端を塞ぐノズル底部(12)、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面(121)と前記ノズル筒部とは反対側の面(122)とを接続し前記燃料通路内の燃料を噴射する複数の噴孔(13)、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面において前記噴孔の周囲に形成される環状の弁座(17)を有するノズル(10)と、
前記ノズルの内側で前記弁軸に沿って往復移動可能に設けられ、前記弁座に当接すると前記噴孔を閉じ、前記弁座から離間すると前記噴孔を開くニードル(30)と、
前記ニードルを開弁方向または閉弁方向に移動させることが可能な駆動部(37、41、45)と、を備え、
前記噴孔は、前記ノズル底部の前記ノズル筒部側の面に形成される入口開口部(14)、および、前記ノズル底部の前記ノズル筒部とは反対側の面に形成され、面積が前記入口開口部の面積より大きい出口開口部(15)を有し、
複数の前記噴孔のうち1つ以上は、前記出口開口部が長軸(Ha)および短軸(Hb)を有する扁平噴孔であり、前記扁平噴孔はさらに1つ以上の特定扁平噴孔(131~135)を含み、
前記特定扁平噴孔は、
前記入口開口部の中心と前記出口開口部の中心とを結ぶ噴孔軸(Ho)を含み前記弁軸に平行な平面(Sh)に長軸が直交し、
内壁に、長軸を挟んで対向する平面部(157、158)を有し、
長軸に対し噴射時に燃料が沿う側の内壁において、前記入口開口部の長軸方向端部の曲率半径を第1曲率半径(R1)、前記出口開口部の長軸方向端部の曲率半径を第2曲率半径(R2)とし、前記第1曲率半径に対する前記第2曲率半径の比を曲率半径比と定義すると、前記曲率半径比は40%~100%の範囲にあり、
複数の前記噴孔は、前記弁軸を含む基準平面(Sy)に対して対称に配置されており、
少なくとも、前記弁軸と平行な仮想軸に対する前記噴孔軸の角度である噴孔角度(γ)が最大である一対の噴孔が前記特定扁平噴孔を構成している燃料噴射弁。 - 全ての噴孔が前記特定扁平噴孔を構成している請求項1に記載の燃料噴射弁。
- 前記特定扁平噴孔の前記曲率半径比は50%~90%の範囲にある請求項1または2に記載の燃料噴射弁。
- 前記特定扁平噴孔(132)は、
前記出口開口部の短軸方向の内壁に、前記噴孔軸方向の投影視において直線状を呈するストレート部(159)が形成されている請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 - 前記特定扁平噴孔(133)は、
前記第1曲率半径をR1、前記第2曲率半径をR2とし、
長軸に対し噴射時に燃料が沿う側とは反対側の内壁において、前記出口開口部の長軸方向端部の曲率半径である第3曲率半径をR3とすると、
R2<R1<R3
の関係が成り立つ請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 - 前記特定扁平噴孔(134)は、
長軸に対し噴射時に燃料が沿う側とは反対側の内壁の一部が、前記入口開口部から前記出口開口部に向かうほど前記噴孔軸に近づくように形成されている請求項1~3のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。
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