JPH09126095A - 燃料噴射弁 - Google Patents
燃料噴射弁Info
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- JPH09126095A JPH09126095A JP7308309A JP30830995A JPH09126095A JP H09126095 A JPH09126095 A JP H09126095A JP 7308309 A JP7308309 A JP 7308309A JP 30830995 A JP30830995 A JP 30830995A JP H09126095 A JPH09126095 A JP H09126095A
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- valve
- injection valve
- slit
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
- F02M61/182—Discharge orifices being situated in different transversal planes with respect to valve member direction of movement
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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- F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
- F02M61/184—Discharge orifices having non circular sections
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B23/00—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation
- F02B23/08—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition
- F02B23/10—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder
- F02B2023/103—Other engines characterised by special shape or construction of combustion chambers to improve operation with positive ignition with separate admission of air and fuel into cylinder the injector having a multi-hole nozzle for generating multiple sprays
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/12—Other methods of operation
- F02B2075/125—Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Abstract
(57)【要約】
【課題】 燃料噴射弁の噴霧角の大きさ、噴霧の分散お
よび微流化を改善すると共に、噴霧の貫徹力の適正化を
図る。 【解決手段】 スリット状噴孔４は内端９より外端１０
に亘る長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対する
開口方向の角度βを０°〜９０°の範囲とし、かつ燃料
噴射弁の軸心と内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成
し、この内端９の幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．２４ｍｍの
範囲として成り、噴霧の微流化を促進することができ
る。
よび微流化を改善すると共に、噴霧の貫徹力の適正化を
図る。 【解決手段】 スリット状噴孔４は内端９より外端１０
に亘る長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対する
開口方向の角度βを０°〜９０°の範囲とし、かつ燃料
噴射弁の軸心と内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成
し、この内端９の幅Ｗを０．０５ｍｍ〜０．２４ｍｍの
範囲として成り、噴霧の微流化を促進することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料供
給に用いられる燃料噴射弁に関するものである。
給に用いられる燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、内燃機関の燃料供給に用いられる
燃料噴射弁には、ホール弁やスロットル弁等がある。こ
れらの燃料噴射弁は、噴霧角の大きさ、噴霧の分散およ
び微粒化が不十分であり、これらの改善が種々試みられ
ている。
燃料噴射弁には、ホール弁やスロットル弁等がある。こ
れらの燃料噴射弁は、噴霧角の大きさ、噴霧の分散およ
び微粒化が不十分であり、これらの改善が種々試みられ
ている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】例えば、多孔ホール弁
のスリット状噴孔を長円状にしたものがある（実開昭６
１ー１１８９６９号）。しかし、この燃料噴射弁は、ス
リット状噴孔の幅および長手方向に沿った長さに着目し
たものでなく、噴霧角が小さく、噴霧の分散および微粒
化においては従来の燃料噴射弁と同程度で不十分であ
り、これらの改善が必要である。
のスリット状噴孔を長円状にしたものがある（実開昭６
１ー１１８９６９号）。しかし、この燃料噴射弁は、ス
リット状噴孔の幅および長手方向に沿った長さに着目し
たものでなく、噴霧角が小さく、噴霧の分散および微粒
化においては従来の燃料噴射弁と同程度で不十分であ
り、これらの改善が必要である。
【０００４】また、この燃料噴射弁は、直接噴射式内燃
機関に適用した場合、図１４に示すように、燃料噴射弁
から噴射された噴霧が分散していない燃焼室２２内のｄ
の領域へ吸入空気のスワールＳよって噴霧を分散させ、
噴霧の分散が不足するのをスワールＳによって補う必要
がある。そのため、吸入空気にスワールＳを与えるヘリ
カルポート等の吸気機構が必要になると共に、この吸気
機構によって吸気抵抗が増加し、出力の低下を招く。さ
らに、この燃料噴射弁は、直接噴射式内燃機関に適用し
た場合、噴射された噴霧は、シリンダの軸方向に厚みを
もって分散するため、燃焼室２２を深い形状とする必要
があり、燃焼室２２のコンパクト化を図ることが難し
い。これに加えて、噴霧の分散が悪いことおよび噴霧の
貫徹力が強いため、燃料の燃焼室壁面への付着が多く、
燃焼の悪化を招き、排気ガス中の煤および各種排気浄化
の必要な成分の増加を招く。
機関に適用した場合、図１４に示すように、燃料噴射弁
から噴射された噴霧が分散していない燃焼室２２内のｄ
の領域へ吸入空気のスワールＳよって噴霧を分散させ、
噴霧の分散が不足するのをスワールＳによって補う必要
がある。そのため、吸入空気にスワールＳを与えるヘリ
カルポート等の吸気機構が必要になると共に、この吸気
機構によって吸気抵抗が増加し、出力の低下を招く。さ
らに、この燃料噴射弁は、直接噴射式内燃機関に適用し
た場合、噴射された噴霧は、シリンダの軸方向に厚みを
もって分散するため、燃焼室２２を深い形状とする必要
があり、燃焼室２２のコンパクト化を図ることが難し
い。これに加えて、噴霧の分散が悪いことおよび噴霧の
貫徹力が強いため、燃料の燃焼室壁面への付着が多く、
燃焼の悪化を招き、排気ガス中の煤および各種排気浄化
の必要な成分の増加を招く。
【０００５】次に、燃料を噴射供給する火花点火式内燃
機関においては、スリット状噴孔を長円状とし、ニード
ル先端のピンによって噴霧を２方向に分岐させたものが
ある（実開昭６３ー２６７６９号）。しかし、これは分
岐した吸気管の仕切り壁への燃料の付着の減少を目的と
するものであり、ニードル先端のピンによって噴霧を２
方向に分岐させることはできるものの、噴霧の微粒化が
不十分である。また、噴霧の貫徹力が強いため、燃料の
吸気管内壁面への付着が多く、吸気管内の吸気流への噴
霧の拡散混合が不十分であるといった実用上解決すべき
問題を有する。
機関においては、スリット状噴孔を長円状とし、ニード
ル先端のピンによって噴霧を２方向に分岐させたものが
ある（実開昭６３ー２６７６９号）。しかし、これは分
岐した吸気管の仕切り壁への燃料の付着の減少を目的と
するものであり、ニードル先端のピンによって噴霧を２
方向に分岐させることはできるものの、噴霧の微粒化が
不十分である。また、噴霧の貫徹力が強いため、燃料の
吸気管内壁面への付着が多く、吸気管内の吸気流への噴
霧の拡散混合が不十分であるといった実用上解決すべき
問題を有する。
【０００６】さらに、従来、スリット状噴孔の開口縦横
比を４．５以上に構成した燃料噴射弁がある（特開平３
ー７８５６２号）。しかし、この燃料噴射弁は、燃料噴
霧の拡がり角がスリット状噴孔における燃料噴射弁の内
周壁側の内端の深さに依存し、流通抵抗の影響により所
定の噴霧角を効率良く的確に得るのは十分ではなかっ
た。
比を４．５以上に構成した燃料噴射弁がある（特開平３
ー７８５６２号）。しかし、この燃料噴射弁は、燃料噴
霧の拡がり角がスリット状噴孔における燃料噴射弁の内
周壁側の内端の深さに依存し、流通抵抗の影響により所
定の噴霧角を効率良く的確に得るのは十分ではなかっ
た。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に記載
の第１発明）の燃料噴射弁は、弁体に設けた弁孔に摺嵌
された針弁と、針弁の先端部が当接する前記弁孔の弁座
部と、弁体先端に開口すると共に、燃料噴射弁の外周壁
側に外端を有し燃料噴射弁の内周壁側に内端を有するス
リット状噴孔とを備え、前記内端より外端に亘るスリッ
ト状噴孔の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対
する開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の
軸心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形成したこと
を特徴とする。
の第１発明）の燃料噴射弁は、弁体に設けた弁孔に摺嵌
された針弁と、針弁の先端部が当接する前記弁孔の弁座
部と、弁体先端に開口すると共に、燃料噴射弁の外周壁
側に外端を有し燃料噴射弁の内周壁側に内端を有するス
リット状噴孔とを備え、前記内端より外端に亘るスリッ
ト状噴孔の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対
する開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の
軸心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形成したこと
を特徴とする。
【０００８】本発明（請求項２に記載の第２発明）の燃
料噴射弁は、請求項１において、前記内端の対向間距離
をＷとするとき、Ｗ＝０．０５ｍｍ〜０．２４ｍｍの関
係としたことを特徴とする。
料噴射弁は、請求項１において、前記内端の対向間距離
をＷとするとき、Ｗ＝０．０５ｍｍ〜０．２４ｍｍの関
係としたことを特徴とする。
【０００９】本発明（請求項２に記載の第２発明）の燃
料噴射弁は、請求項１または請求項２の一において、前
記内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手方向壁部に
関して燃料噴射弁の軸心に対するスリット状噴孔の開口
方向の角度をβとするとき、β＝０°〜９０°の関係と
したことを特徴とする。
料噴射弁は、請求項１または請求項２の一において、前
記内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手方向壁部に
関して燃料噴射弁の軸心に対するスリット状噴孔の開口
方向の角度をβとするとき、β＝０°〜９０°の関係と
したことを特徴とする。
【００１０】
【発明の作用・効果】上記構成からなる本発明の燃料噴
射弁は、スリット状噴孔の内端より外端に亘るスリット
状噴孔の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対す
る開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸
心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形成したことに
より、当該スリット状噴孔から噴射された燃料は、流通
抵抗少なくスリット状噴孔の近くでは非常に偏平で扇形
形状の液膜となる。この液膜は、スリット状噴孔から遠
ざかるに従ってその厚みを減少すると共に、周囲の空気
との接触面積を増大するため、周囲の空気によって液膜
が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化する。
射弁は、スリット状噴孔の内端より外端に亘るスリット
状噴孔の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対す
る開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸
心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形成したことに
より、当該スリット状噴孔から噴射された燃料は、流通
抵抗少なくスリット状噴孔の近くでは非常に偏平で扇形
形状の液膜となる。この液膜は、スリット状噴孔から遠
ざかるに従ってその厚みを減少すると共に、周囲の空気
との接触面積を増大するため、周囲の空気によって液膜
が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化する。
【００１１】さらに、前記液膜は、非常に偏平で扇形形
状の液膜となるため、生じた噴霧は、スリット状噴孔の
長手方向よりして図３に示すように噴霧拡がり角δを大
きく所望する適正な値とすることができる。また、スリ
ット状噴孔の短手方向よりして図４に示すように噴射さ
れた噴霧は、偏平な扇形状で所定の偏平角αを有してい
るため、周囲の空気を巻き込み易い。さらに、噴霧を巻
き込んだ空気は、噴霧の運動量を奪うため、噴霧の飛翔
速度の減衰が噴霧に巻き込む空気の量によって大きく影
響され、噴霧の到達距離および貫徹力も噴霧に巻き込む
空気の量によって大きく変わる。そのため、スリット状
噴孔の内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手方向壁
部に関して燃料噴射弁の軸心に対する開口方向の角度を
鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸心と前記内端を結ぶ
面内より外方に拡大形成するのを適宜選択することによ
って噴霧の角度、到達距離および貫徹力等を適切なもの
に選ぶことができる。
状の液膜となるため、生じた噴霧は、スリット状噴孔の
長手方向よりして図３に示すように噴霧拡がり角δを大
きく所望する適正な値とすることができる。また、スリ
ット状噴孔の短手方向よりして図４に示すように噴射さ
れた噴霧は、偏平な扇形状で所定の偏平角αを有してい
るため、周囲の空気を巻き込み易い。さらに、噴霧を巻
き込んだ空気は、噴霧の運動量を奪うため、噴霧の飛翔
速度の減衰が噴霧に巻き込む空気の量によって大きく影
響され、噴霧の到達距離および貫徹力も噴霧に巻き込む
空気の量によって大きく変わる。そのため、スリット状
噴孔の内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手方向壁
部に関して燃料噴射弁の軸心に対する開口方向の角度を
鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸心と前記内端を結ぶ
面内より外方に拡大形成するのを適宜選択することによ
って噴霧の角度、到達距離および貫徹力等を適切なもの
に選ぶことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図を用いて説明する。
図を用いて説明する。
【００１３】
【第１の実施の形態】第１の実施の形態の燃料噴射弁
は、図１ないし図４に示すように、弁体２の基端面に穿
設した弁孔６に針弁１を摺嵌し、針弁１の基端面にコイ
ルバネ５を装着する。弁孔６の先端部には、針弁１の円
錐状の先端部７が当接する円錐状の弁座部８を設けると
共に、弁座部８から弁体２の先端面に開口するスリット
状の噴孔４を設けてある。スリット状の噴孔４と弁座部
８の間には、サック部３を設け、針弁１の円柱状の本体
部と円錐状の先端部７との境界付近まわりに位置する弁
体２に円環状の圧力室１２を形成する。弁体２の基端面
に穿設した燃料供給通路１１の先端部は、圧力室１２の
外周面に連通されている。針弁１と弁体２の間には、圧
力室１２に接続する環状の接続通路１３を設ける。燃料
供給通路１１と接続通路１３を経て針弁１の先端部７に
作用する燃料の圧力が上昇すると、針弁１がコイルバネ
５に抗して弁孔６の弁座部８から離脱する。このため、
第１の実施の形態の燃料噴射弁は、針弁１の先端部７と
弁孔６の弁座部８との間隙を経て圧力室１２が開口部１
０に連通して開弁するように構成されている。
は、図１ないし図４に示すように、弁体２の基端面に穿
設した弁孔６に針弁１を摺嵌し、針弁１の基端面にコイ
ルバネ５を装着する。弁孔６の先端部には、針弁１の円
錐状の先端部７が当接する円錐状の弁座部８を設けると
共に、弁座部８から弁体２の先端面に開口するスリット
状の噴孔４を設けてある。スリット状の噴孔４と弁座部
８の間には、サック部３を設け、針弁１の円柱状の本体
部と円錐状の先端部７との境界付近まわりに位置する弁
体２に円環状の圧力室１２を形成する。弁体２の基端面
に穿設した燃料供給通路１１の先端部は、圧力室１２の
外周面に連通されている。針弁１と弁体２の間には、圧
力室１２に接続する環状の接続通路１３を設ける。燃料
供給通路１１と接続通路１３を経て針弁１の先端部７に
作用する燃料の圧力が上昇すると、針弁１がコイルバネ
５に抗して弁孔６の弁座部８から離脱する。このため、
第１の実施の形態の燃料噴射弁は、針弁１の先端部７と
弁孔６の弁座部８との間隙を経て圧力室１２が開口部１
０に連通して開弁するように構成されている。
【００１４】そして、第１の実施の形態の燃料噴射弁
は、燃料供給通路１１、圧力室１２、接続通路１３およ
び針弁１の先端部７と弁孔６の弁座部８の間の隙間によ
って、開弁時にスリット状の噴孔４に燃料を供給する通
路を構成して成る。この針弁１は燃料圧力の他、電磁力
等を利用して直接引き上げて開弁することもできる。ま
た、第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット状の噴
孔４が弁体２の外周側の外端１０と弁体２の内周側、す
なわち、サック部３側に内端９を有し、外端１０と内端
９は直線状あるいは円弧状の通路で連通されている。外
端１０には必要に応じて面取りを施すこともできる。
は、燃料供給通路１１、圧力室１２、接続通路１３およ
び針弁１の先端部７と弁孔６の弁座部８の間の隙間によ
って、開弁時にスリット状の噴孔４に燃料を供給する通
路を構成して成る。この針弁１は燃料圧力の他、電磁力
等を利用して直接引き上げて開弁することもできる。ま
た、第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット状の噴
孔４が弁体２の外周側の外端１０と弁体２の内周側、す
なわち、サック部３側に内端９を有し、外端１０と内端
９は直線状あるいは円弧状の通路で連通されている。外
端１０には必要に応じて面取りを施すこともできる。
【００１５】第１の実施の形態の燃料噴射弁は、内端９
の幅Ｗに対して長手方向に沿った長さＬ１が４．５倍以
上に構成してある。また、外端１０の長手方向に沿った
長さＬ２は、内端９の長手方向に沿った長さＬ１より大
きくなっている。さらに、前記外端１０と内端９を結ぶ
直線状あるいは円弧状の通路は、内端９から外端１０に
向かって広がり、前記幅Ｗを含む前記通路の側面間の挟
み角が６０°以上に形成してある。そして、第１の実施
の形態の燃料噴射弁は、内端９より外端１０に亘るスリ
ット状噴孔４の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心
に対する開口方向の角度βを鋭角関係に形成してある。
また、第１の実施の形態の燃料噴射弁は内端９より外端
１０に亘るスリット状噴孔４の長手方向壁部に関して、
その軸心と前記内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成さ
れている。
の幅Ｗに対して長手方向に沿った長さＬ１が４．５倍以
上に構成してある。また、外端１０の長手方向に沿った
長さＬ２は、内端９の長手方向に沿った長さＬ１より大
きくなっている。さらに、前記外端１０と内端９を結ぶ
直線状あるいは円弧状の通路は、内端９から外端１０に
向かって広がり、前記幅Ｗを含む前記通路の側面間の挟
み角が６０°以上に形成してある。そして、第１の実施
の形態の燃料噴射弁は、内端９より外端１０に亘るスリ
ット状噴孔４の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心
に対する開口方向の角度βを鋭角関係に形成してある。
また、第１の実施の形態の燃料噴射弁は内端９より外端
１０に亘るスリット状噴孔４の長手方向壁部に関して、
その軸心と前記内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成さ
れている。
【００１６】ここで第１の実施の形態の燃料噴射弁は、
スリット状噴孔４における内端９の幅（対向間距離）Ｗ
の数値範囲は以下の通りである。スリット状噴孔４にお
ける内端９の幅（対向間距離）Ｗの範囲は、０．０５ｍ
ｍ以上で０．２４ｍｍ以下である。最適の数値範囲は、
０．０６ｍｍ以上で０．２０ｍｍ以下である。これによ
り第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット状噴孔４
から噴射された燃料が偏平で扇形の形状となり、この液
膜がスリット状噴孔４から遠ざかるに従ってその厚みを
減少し周囲空気との接触面積を増大して周囲空気によっ
て液膜が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化す
る。このようにして得られる噴霧の平均粒径ｄｓと幅Ｗ
との関係を図９に示す。図９より明らかなように幅Ｗが
大きくなると平均粒径ｄｓが大きくなるのである。これ
は幅Ｗが大きくなると噴射された燃料液膜の厚さも厚く
なるからである。図８、図９は幾多の実験等から得られ
た結果であるが、図９より明らかなように、幅Ｗが０．
２４ｍｍ以上になると噴霧の平均粒径ｄｓは急激に大き
くなる。さらに、噴霧の平均粒径ｄｓはこれがほぼ一様
な値に保たれる幅Ｗが０．０６ｍｍ以上で０．２０ｍｍ
以下である。
スリット状噴孔４における内端９の幅（対向間距離）Ｗ
の数値範囲は以下の通りである。スリット状噴孔４にお
ける内端９の幅（対向間距離）Ｗの範囲は、０．０５ｍ
ｍ以上で０．２４ｍｍ以下である。最適の数値範囲は、
０．０６ｍｍ以上で０．２０ｍｍ以下である。これによ
り第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット状噴孔４
から噴射された燃料が偏平で扇形の形状となり、この液
膜がスリット状噴孔４から遠ざかるに従ってその厚みを
減少し周囲空気との接触面積を増大して周囲空気によっ
て液膜が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化す
る。このようにして得られる噴霧の平均粒径ｄｓと幅Ｗ
との関係を図９に示す。図９より明らかなように幅Ｗが
大きくなると平均粒径ｄｓが大きくなるのである。これ
は幅Ｗが大きくなると噴射された燃料液膜の厚さも厚く
なるからである。図８、図９は幾多の実験等から得られ
た結果であるが、図９より明らかなように、幅Ｗが０．
２４ｍｍ以上になると噴霧の平均粒径ｄｓは急激に大き
くなる。さらに、噴霧の平均粒径ｄｓはこれがほぼ一様
な値に保たれる幅Ｗが０．０６ｍｍ以上で０．２０ｍｍ
以下である。
【００１７】また、第１の実施の形態の燃料噴射弁は、
この軸心に対するスリット状噴孔４の開口方向の角度β
の数値範囲は以下の通りである。すなわち、図２に示し
たスリット状噴孔４と燃料噴射弁の中心軸とのなす角度
βは、０°（同軸的）以上９０°未満が望ましい。ま
た、最適な数値範囲としては０°（同軸的）以上６０°
未満である。これは、針弁１が上昇し噴射が行われる際
に、弁孔６の弁座部８と針弁１の先端部７との隙間を経
て流出する燃料がスリット状噴孔４に到達する時に、も
し角度βが９０°を越す角度であるならば、燃料の流れ
出す方向が急激に曲げられることになり、流れの損失が
増大する。その結果、スリット状噴孔４から噴射される
燃料の速度は抑えられることになり、スリット状噴孔４
の近くで偏平で扇形の形状となるはずの液膜の広がりが
抑えられる。そのため、偏平で扇形形状の液膜がスリッ
ト状噴孔４から遠ざかるに従ってその厚みを減少し周囲
空気との接触面積を増大し、周囲空気によって液膜が引
きちぎられ、急速に微細な噴霧へ変化するという効果が
なくなるのである。
この軸心に対するスリット状噴孔４の開口方向の角度β
の数値範囲は以下の通りである。すなわち、図２に示し
たスリット状噴孔４と燃料噴射弁の中心軸とのなす角度
βは、０°（同軸的）以上９０°未満が望ましい。ま
た、最適な数値範囲としては０°（同軸的）以上６０°
未満である。これは、針弁１が上昇し噴射が行われる際
に、弁孔６の弁座部８と針弁１の先端部７との隙間を経
て流出する燃料がスリット状噴孔４に到達する時に、も
し角度βが９０°を越す角度であるならば、燃料の流れ
出す方向が急激に曲げられることになり、流れの損失が
増大する。その結果、スリット状噴孔４から噴射される
燃料の速度は抑えられることになり、スリット状噴孔４
の近くで偏平で扇形の形状となるはずの液膜の広がりが
抑えられる。そのため、偏平で扇形形状の液膜がスリッ
ト状噴孔４から遠ざかるに従ってその厚みを減少し周囲
空気との接触面積を増大し、周囲空気によって液膜が引
きちぎられ、急速に微細な噴霧へ変化するという効果が
なくなるのである。
【００１８】〔第１の実施の形態の作用・効果〕上記構
成からなる第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット
状噴孔４の内端９より外端１０に亘るスリット状噴孔４
の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対する開口
方向の角度βを鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸心と
前記内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成したことによ
り、当該スリット状噴孔４から噴射された燃料は、流通
抵抗少なくスリット状噴孔４の近くでは非常に偏平で扇
形形状の液膜となる。この液膜は、スリット状噴孔４か
ら遠ざかるに従ってその厚みを減少すると共に、周囲の
空気との接触面積を増大するため、周囲の空気によって
液膜が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化し、図
８、図９に示すように、噴霧の微粒化が促進される。
成からなる第１の実施の形態の燃料噴射弁は、スリット
状噴孔４の内端９より外端１０に亘るスリット状噴孔４
の長手方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対する開口
方向の角度βを鋭角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸心と
前記内端９を結ぶ面内より外方に拡大形成したことによ
り、当該スリット状噴孔４から噴射された燃料は、流通
抵抗少なくスリット状噴孔４の近くでは非常に偏平で扇
形形状の液膜となる。この液膜は、スリット状噴孔４か
ら遠ざかるに従ってその厚みを減少すると共に、周囲の
空気との接触面積を増大するため、周囲の空気によって
液膜が引きちぎられ、急速に微細な噴霧へと変化し、図
８、図９に示すように、噴霧の微粒化が促進される。
【００１９】さらに、前記液膜は、非常に偏平で扇形形
状の液膜となるため、生じた噴霧は、図３に示すよう
に、スリット状噴孔４の長手方向よりして噴霧拡がり角
δを大きく所望する適正な値とすることができる。ま
た、図３および図４に示すように、スリット状噴孔４の
短手方向よりして噴射された噴霧は、偏平な形状で所定
の偏平角αを有しているため、周囲の空気を巻き込み易
い。さらに、噴霧を巻き込んだ空気は、噴霧の運動量を
奪うため、噴霧の飛翔速度の減衰が噴霧に巻き込む空気
の量によって大きく影響され、噴霧の到達距離および貫
徹力も噴霧に巻き込む空気の量によって大きく変わる。
そのため、スリット状噴孔４の内端９より外端１０に亘
るスリット状噴孔４の長手方向壁部に関して燃料噴射弁
の軸心に対する開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃
料噴射弁の軸心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形
成するのを適宜選択することによって噴霧の角度、到達
距離および貫徹力等を適切なものに選ぶことができる。
状の液膜となるため、生じた噴霧は、図３に示すよう
に、スリット状噴孔４の長手方向よりして噴霧拡がり角
δを大きく所望する適正な値とすることができる。ま
た、図３および図４に示すように、スリット状噴孔４の
短手方向よりして噴射された噴霧は、偏平な形状で所定
の偏平角αを有しているため、周囲の空気を巻き込み易
い。さらに、噴霧を巻き込んだ空気は、噴霧の運動量を
奪うため、噴霧の飛翔速度の減衰が噴霧に巻き込む空気
の量によって大きく影響され、噴霧の到達距離および貫
徹力も噴霧に巻き込む空気の量によって大きく変わる。
そのため、スリット状噴孔４の内端９より外端１０に亘
るスリット状噴孔４の長手方向壁部に関して燃料噴射弁
の軸心に対する開口方向の角度を鋭角関係とし、かつ燃
料噴射弁の軸心と前記内端を結ぶ面内より外方に拡大形
成するのを適宜選択することによって噴霧の角度、到達
距離および貫徹力等を適切なものに選ぶことができる。
【００２０】〔第２の実施の形態〕第２の実施の形態の
燃料噴射弁は、図５に示すように、弁座部８に近接して
スリット状噴孔４を設けると共に、弁座部８から弁体２
の先端面を容積小の先細形状となし前記サック部３を省
略した構成である。上記構成からなる第２の実施の形態
の燃料噴射弁は、スリット状噴孔４から燃料を噴射する
ことによって、スリット状噴孔４で噴射燃料を広く分散
させつつ、当該噴霧燃料と空気との混合を促進できる。
また、第２の実施の形態の燃料噴射弁は、前記実施の形
態に比して燃料流量の確保と燃料の噴射切れ等の点で実
用上優れた作用効果を奏する。
燃料噴射弁は、図５に示すように、弁座部８に近接して
スリット状噴孔４を設けると共に、弁座部８から弁体２
の先端面を容積小の先細形状となし前記サック部３を省
略した構成である。上記構成からなる第２の実施の形態
の燃料噴射弁は、スリット状噴孔４から燃料を噴射する
ことによって、スリット状噴孔４で噴射燃料を広く分散
させつつ、当該噴霧燃料と空気との混合を促進できる。
また、第２の実施の形態の燃料噴射弁は、前記実施の形
態に比して燃料流量の確保と燃料の噴射切れ等の点で実
用上優れた作用効果を奏する。
【００２１】〔応用例〕図６および図７は、前記第１の
実施の形態の燃料噴射弁を４弁タイプの筒内燃料噴射式
内燃機関に応用した例を示す。第１の実施の形態の燃料
噴射弁は、スリット状噴孔４を燃焼室２２に臨ませるよ
うに、吸気スワールを発生しない吸気ポート２７と吸気
弁２８および排気ポートと排気弁（それぞれ図示せず）
を備えたシリンダヘッド２５に配設してある。シリンダ
ブロック２６に設けられたシリンダ２４には、ピストン
２１が往復動可能に設けられている。ピストン２１に
は、側面にピストンリング２９が複数設けられ燃焼室２
２からのガスの吹き抜けを防止して成る。また、ピスト
ン２１の直径は、７０〜１００ｍｍで、上面には吸気弁
側に深さ数ｍｍ〜数十ｍｍの浅いキャビテイ２２が燃料
噴射弁２３からの燃料噴霧を均等に分散させるように設
けられている。燃料噴射弁２３は、燃料の噴射方向が図
７に示すように、燃料噴射弁２３から点火栓Ｐに向かっ
て左右に偏平で扇形の燃料噴霧を噴射する。ピストン２
１の圧縮行程後期に燃料噴射弁２３から燃料が噴射され
ると、キャビテイ２２に対して偏平で扇状に燃料噴霧が
広がる。本応用例の内燃機関は、燃料の供給分散が良い
ため強い吸気スワールを必要とせず、吸気スワールを用
いなくても空気利用率が格段に高くなり、燃料噴霧の貫
徹力が適度であるため、着火前に燃焼室２２の壁面に燃
料が付着することがなく、急速に燃焼が実現される。本
応用例の内燃機関は、火花点火式であるが、これに限ら
ず圧縮着火式内燃機関とすることができる。この場合、
シリンダヘッドに取り付けた点火栓Ｐは不要である。
実施の形態の燃料噴射弁を４弁タイプの筒内燃料噴射式
内燃機関に応用した例を示す。第１の実施の形態の燃料
噴射弁は、スリット状噴孔４を燃焼室２２に臨ませるよ
うに、吸気スワールを発生しない吸気ポート２７と吸気
弁２８および排気ポートと排気弁（それぞれ図示せず）
を備えたシリンダヘッド２５に配設してある。シリンダ
ブロック２６に設けられたシリンダ２４には、ピストン
２１が往復動可能に設けられている。ピストン２１に
は、側面にピストンリング２９が複数設けられ燃焼室２
２からのガスの吹き抜けを防止して成る。また、ピスト
ン２１の直径は、７０〜１００ｍｍで、上面には吸気弁
側に深さ数ｍｍ〜数十ｍｍの浅いキャビテイ２２が燃料
噴射弁２３からの燃料噴霧を均等に分散させるように設
けられている。燃料噴射弁２３は、燃料の噴射方向が図
７に示すように、燃料噴射弁２３から点火栓Ｐに向かっ
て左右に偏平で扇形の燃料噴霧を噴射する。ピストン２
１の圧縮行程後期に燃料噴射弁２３から燃料が噴射され
ると、キャビテイ２２に対して偏平で扇状に燃料噴霧が
広がる。本応用例の内燃機関は、燃料の供給分散が良い
ため強い吸気スワールを必要とせず、吸気スワールを用
いなくても空気利用率が格段に高くなり、燃料噴霧の貫
徹力が適度であるため、着火前に燃焼室２２の壁面に燃
料が付着することがなく、急速に燃焼が実現される。本
応用例の内燃機関は、火花点火式であるが、これに限ら
ず圧縮着火式内燃機関とすることができる。この場合、
シリンダヘッドに取り付けた点火栓Ｐは不要である。
【００２２】また、スリット状の噴孔は上記のように単
孔の他、図１０ないし図１３に示すように多孔とするこ
とができる。 〔第１実施例〕図１０に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わり同一面内に複数のスリット状の噴孔１４の開口方向
が交差しないように設け、それぞれ燃料を分散噴霧して
燃焼室広域に亘り燃料を噴射供給することができる。 〔第２実施例〕図１１に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わり同一面内に複数のスリット状の噴孔３４の開口方向
が交差するように設け、それぞれ燃料を合成噴霧して燃
焼室局所的な位置に集中して燃料を噴射供給することが
できる。 〔第３実施例〕図１２に示すものは、燃料噴射弁の軸方
向に沿い、かつほぼ同一面内に多段的に複数のスリット
状の噴孔４４を設けて、それぞれ燃料を分散噴霧して燃
焼室広域に亘り燃料を層状的に噴射供給することができ
る。この場合、複数のスリット状の噴孔４４は、針弁の
リフト量に応じて、すなわちリフト量が小さいときには
下段のみの噴射供給とし、リフト量が大きいときには上
下段相まって噴射供給可能に制御することができる。 〔第４実施例〕図１３に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わりで、かつ軸方向において互いに異なる面内に複数の
スリット状の噴孔５４を設け、それぞれ燃料を独立して
分散噴霧し燃焼室広域に亘り、かつ層状に燃料を噴射供
給することもできる。
孔の他、図１０ないし図１３に示すように多孔とするこ
とができる。 〔第１実施例〕図１０に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わり同一面内に複数のスリット状の噴孔１４の開口方向
が交差しないように設け、それぞれ燃料を分散噴霧して
燃焼室広域に亘り燃料を噴射供給することができる。 〔第２実施例〕図１１に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わり同一面内に複数のスリット状の噴孔３４の開口方向
が交差するように設け、それぞれ燃料を合成噴霧して燃
焼室局所的な位置に集中して燃料を噴射供給することが
できる。 〔第３実施例〕図１２に示すものは、燃料噴射弁の軸方
向に沿い、かつほぼ同一面内に多段的に複数のスリット
状の噴孔４４を設けて、それぞれ燃料を分散噴霧して燃
焼室広域に亘り燃料を層状的に噴射供給することができ
る。この場合、複数のスリット状の噴孔４４は、針弁の
リフト量に応じて、すなわちリフト量が小さいときには
下段のみの噴射供給とし、リフト量が大きいときには上
下段相まって噴射供給可能に制御することができる。 〔第４実施例〕図１３に示すものは、燃料噴射弁の軸ま
わりで、かつ軸方向において互いに異なる面内に複数の
スリット状の噴孔５４を設け、それぞれ燃料を独立して
分散噴霧し燃焼室広域に亘り、かつ層状に燃料を噴射供
給することもできる。
【図１】第１の実施の形態の燃料噴射弁を示す縦断正面
図
図
【図２】第１の実施の形態の燃料噴射弁を示す縦断側面
図
図
【図３】第１の実施の形態の燃料噴射弁における噴霧形
状を模式的に示す縦断正面図
状を模式的に示す縦断正面図
【図４】第１の実施の形態の燃料噴射弁における噴霧形
状を模式的に示す縦断側面図
状を模式的に示す縦断側面図
【図５】第２の実施の形態の燃料噴射弁を示す縦断側面
図
図
【図６】第１の実施の形態の燃料噴射弁を応用した内燃
機関を示す縦断側面図
機関を示す縦断側面図
【図７】第１の実施の形態の燃料噴射弁を応用した内燃
機関を示す平面図
機関を示す平面図
【図８】第１の実施の形態の燃料噴射弁と従来の燃料噴
射弁との噴射量と噴霧平均粒径の関係を示す線図
射弁との噴射量と噴霧平均粒径の関係を示す線図
【図９】第１の実施の形態の燃料噴射弁の内端の幅と噴
霧平均粒径の関係を示す線図
霧平均粒径の関係を示す線図
【図１０】第１実施例の燃料噴射弁を示す要部斜視図
【図１１】第２実施例の燃料噴射弁を示す要部斜視図
【図１２】第３実施例の燃料噴射弁を示す要部斜視図
【図１３】第４実施例の燃料噴射弁を示す要部斜視図
【図１４】従来の燃料噴射弁を応用した内燃機関の噴霧
形状を模式的に示す平面図
形状を模式的に示す平面図
４、１４、３４、４４、５４ スリット状の噴孔 ３ サック部 ９ 内端 １０ 外端 Ｗ 内端の幅 ２ 弁体 ６ 弁孔 １ 針弁 ８ 弁座部 ７ 先端部 １２ 圧力室 １１ 燃料供給通路 １３ 接続通路
Claims (3)
- 【請求項１】 弁体に設けた弁孔に摺嵌された針弁
と、 針弁の先端部が当接する前記弁孔の弁座部と、 弁体先端に開口すると共に、燃料噴射弁の外周壁側に外
端を有し燃料噴射弁の内周壁側に内端を有するスリット
状噴孔とを備え、 前記内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手方向壁部
に関して燃料噴射弁の軸心に対する開口方向の角度を鋭
角関係とし、かつ燃料噴射弁の軸心と前記内端を結ぶ面
内より外方に拡大形成したことを特徴とする燃料噴射弁 - 【請求項２】 請求項１において、前記内端の対向間
距離をＷとするとき、Ｗ＝０．０５ｍｍ〜０．２４ｍｍ
の関係としたことを特徴とする燃料噴射弁 - 【請求項３】 請求項１または請求項２の一におい
て、前記前記内端より外端に亘るスリット状噴孔の長手
方向壁部に関して燃料噴射弁の軸心に対するスリット状
噴孔の開口方向の角度をβとするとき、β＝０°〜９０
°の関係としたことを特徴とする燃料噴射弁
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308309A JPH09126095A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 燃料噴射弁 |
| US09/075,924 US6045063A (en) | 1995-10-31 | 1998-05-12 | Fuel injector |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7308309A JPH09126095A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 燃料噴射弁 |
| US09/075,924 US6045063A (en) | 1995-10-31 | 1998-05-12 | Fuel injector |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000120470A Division JP2000314359A (ja) | 2000-01-01 | 2000-04-21 | 燃料噴射弁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09126095A true JPH09126095A (ja) | 1997-05-13 |
Family
ID=26565493
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7308309A Pending JPH09126095A (ja) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | 燃料噴射弁 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6045063A (ja) |
| JP (1) | JPH09126095A (ja) |
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| DE10120462A1 (de) * | 2001-04-26 | 2002-10-31 | Bosch Gmbh Robert | Brennstoffeinspritzventil |
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