JPWO2018207582A1 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Abstract

本発明の目的は、ガソリンエンジンに用いられ、弁体が着座するシート部近傍の圧力損失の少ない燃料を噴射孔に取り込むことができる燃料噴射弁を提供することにある。このため、本発明は複数の噴射孔301〜306と、弁体と協働して複数の噴射孔301〜306への燃料通路を開閉するシート部307と、を備えたガソリンエンジン用の燃料噴射弁において、複数の噴射孔301〜306のうち少なくとも一つの噴射孔は、噴射孔入口が長軸と短軸とを有する形状に構成され、長軸はその延長線がシート部307と交差する方向に向けられている。

Description

本発明は燃料噴射弁に関する。
直接燃焼室に燃料を噴射する内燃機関に搭載される燃料噴射弁として、特開2016−98785号公報(特許文献1)に記載された燃料噴射ノズルが知られている。
特許文献1には、噴射孔の流量係数を高めるために噴射孔入口の孔径を噴射孔出口の孔径よりも大きくすると、隣接する噴射孔間の距離が短くなり、弁部(弁体)が着座するノズルシート(シート部)側の内壁の強度を保てなくなることを防ぐために、噴射孔入口の開口断面を短軸と長軸を有する長孔形状にすることが記載されている(段落0004,0009参照)。また特許文献1には、燃焼室内に噴射される燃料噴霧の噴射方向の変動幅を小さくするために、長孔形状の長軸方向をノズル中心軸方向に対してスワール流と同一(回転)方向に所定の角度分だけ傾斜させることが記載されている(段落0009,0010参照)。特許文献1の燃料噴射ノズルはディーゼルエンジンに用いられるものであり、その弁部(弁体)は先端側に向かって外径が徐々に縮径して円錐形状面を呈する第1シール面及び第2シール面を有し、第2シール面の傾斜(テーパ)角度は第1シール面の傾斜(テーパ)角度よりも急な角度である(段落0015,0030参照)。特許文献1の燃料噴射ノズルでは、第1シール面と第2シール面との間に形成される円環状の交差稜線(第1シートライン)はノズルボディ(ノズル部材)のノズルシートに密着する円環状のノズルシールとして機能し、噴射孔入口はノズルシールよりも燃料流れ方向の下流側の第2シール面で覆うように構成されている(段落0030,0060及び図9,10参照)。
一方、直接燃焼室に燃料を噴射するガソリン用の内燃機関に搭載される燃料噴射弁として、特開2016−183676号公報(特許文献2)に記載された燃料噴射弁が知られている。
特許文献2の燃料噴射弁は、燃料の噴射孔が設けられた部材と弁座に当接又は離間する弁体とを備え、噴射孔入口の開口縁に丸面取り部が形成され、噴射孔の入口開口に平行な断面積が噴射孔入口から噴射孔出口に向かうに従って小さくなるように構成されている。
この燃料噴射弁は、上記構成により噴射孔内部で生じる燃料の剥離を防止し、筒内(燃焼室内)噴射時の吸気弁や筒内壁面(燃焼室内壁面)への燃料付着を抑制している(要約及び段落0036参照)。また特許文献2の燃料噴射弁は、噴射孔入口が弁体と弁座面との間隔(隙間)が拡大する部分に開口している(図2参照)。
特開2016−98785号公報 特開2016−183676号公報
特許文献2の燃料噴射弁は、ガソリンエンジンに適用され、噴射孔入口の開口縁に丸面取り部を設けている。この燃料噴射弁は、丸面取り部を設けることで、噴射孔内での燃料の剥離を抑制している。しかしながらこの燃料噴射弁では、噴射孔の断面は円形であり、弁座(シート部)近くの圧力損失の少ない燃料を噴射孔に取り込むための配慮が十分に成されていなかった。
また特許文献1の燃料噴射ノズルは、ディーゼルエンジンに用の燃料噴射弁であり、弁部(弁体)が着座するノズルシート(シート部)側の内壁の強度を保てなくなることを防ぐために、噴射孔入口の開口断面を短軸と長軸を有する長孔形状にしており、ノズルシート近くの圧力損失の少ない燃料を噴射孔に取り込むことについて配慮したものではない。
本発明の目的は、ガソリンエンジンに用いられ、弁体が着座するシート部近傍の圧力損失の少ない燃料を噴射孔に取り込むことができる燃料噴射弁を提供することにある。
上記目的を解決するために、本発明の燃料噴射弁は、
複数の噴射孔と、協働して前記複数の噴射孔への燃料通路を開閉する弁体及びシート部と、を備えたガソリンエンジン用の燃料噴射弁において、
前記複数の噴射孔のうち少なくとも一つの噴射孔は、噴射孔入口が長軸と短軸とを有する形状に構成され、
前記長軸はその延長線が前記シート部と交差する方向に向けられている。
本発明のガソリンエンジン用の燃料噴射弁によれば、弁体が着座するシート部近傍の圧力損失の少ない燃料を噴射孔に取り込むことができ、噴射孔内での燃料圧力を高圧に維持することができるため、噴射孔出口の近傍での噴霧の広がりを抑えることができ、噴射孔出口周辺への燃料の付着を抑制することができる。これによって浮遊粒子状物質の発生を抑制し排気性能を向上することができる燃料噴射弁を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
本発明に係る燃料噴射弁の構成図である。 第一実施例における燃料噴射弁の噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第一実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第一実施例における噴射孔入口を拡大して示す部分拡大図(図3のIV部の部分拡大図)である。 第一実施例における噴射孔近傍の断面図(図3のV−V断面のうち噴孔の近傍を拡大した図)である。 第一実施例における噴射孔の構造図である。 第一実施例による噴孔内圧力のシミュレート結果を示す図(棒グラフ)である。 第二実施例における噴射孔の構造図である。 第三実施例に係る弁リフトの差異の影響を説明する図である。 第四実施例による噴孔内圧力と長軸/短軸比の評価例である。 第五実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第五実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第五実施例による噴孔内圧力の効果を説明する図である。 第六実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第六実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第六実施例における噴射孔の断面図である。 第七実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第七実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第八実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第八実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第九実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第九実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第十実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。 第十実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。 第十実施例における噴射孔の断面図である。 本発明に係る燃料噴射弁を内燃機関に実装した状態を示す断面図である。 燃料噴霧の広がりと噴射孔出口近傍への燃料付着について説明する概念図である。
以下に、本発明に関する燃料噴射弁の実施例を図面に基づき詳細に説明する。以下の説明において、各実施例で共通する構成には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。また、同じ符号の構成であっても他の実施例と異なる部分についてはその都度説明する。
最初に、図27を用いて、燃料噴霧の広がりと噴射孔出口近傍への燃料付着について説明する。図27は、燃料噴霧の広がりと噴射孔出口近傍への燃料付着について説明する概念図である。図27では、燃料噴射弁の複数の噴射孔の内の1つの噴射孔の断面を示している。
2801は噴射孔を示しており、2802は噴射孔を構成する部材(噴射孔構成部材)、2803は弁体を示している。噴射孔構成部材2802と弁体2803とによって燃料通路2804は構成される。2805は噴射孔2801から燃料が噴射される先の内燃機関の燃焼室を示している。燃料通路2804を通過する燃料の流れを2806で示す。噴射孔2801から流出した燃料を2807とし、2808は噴射孔2801の近傍に付着した燃料を示している。具体的に燃料の流れを説明すると、燃料通路2804より上流から燃料が流れてきた際に、圧力損失を伴いながら噴射孔2801内へ流れ2806で示すように流れる。その際、燃料は、噴射孔2801で更に圧力損失を伴いながら、流れ2807で示すように流れ、噴霧となって燃焼室2805へ流出する。その際に、噴射する場の圧力である燃焼室05の圧力(雰囲気圧力)が低い場合は、噴霧の広がりによって2808のように噴射孔出口周辺に燃料が付着し、付着した燃料は噴射孔出口周辺に濡れ広がる。この付着した燃料が燃焼室内にあることで、高温高圧の燃焼に曝される。これによりデポジットとして堆積して噴射毎に燃料を吸収し、浮遊粒子状物質発生の起点となる。
以下では、噴霧の広がりを抑制して、噴射孔出口周辺への燃料付着を抑制する。
本発明が適用される燃料噴射弁101の一実施例について、図を用いて説明する。燃料噴射弁101は後述する複数の実施例に共通する。
まず燃料噴射弁101の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本発明に係る燃料噴射弁の構成図である。なお、本発明の燃料噴射弁は、図1に示す燃料噴射弁の構成に限定されるものではない。
以下の説明では上下方向を指定して説明する場合があるが、上下方向は図1に基づいて定義され、燃料供給口117が設けられた燃料噴射弁101の基端側を上側、燃料噴射孔(以下、噴射孔と言う)107が設けられた燃料噴射弁101の先端側を下側と定義する。この上下方向は、燃料噴射弁101の実装状態における上下方向とは必ずしも一致するものではない。
燃料噴射弁101において、弁本体102はノズルホルダ103とコア(固定コア)104とハウジング105とから構成される。ノズルホルダ103の先端部にはノズル部材(ノズルボディ)112が固定され、ノズル部材112に複数の噴射孔107とシート部113とが形成されている。
図示しない高圧燃料ポンプからの燃料は、燃料通路106を介して、複数の噴射孔107に送られ、噴射孔107から燃料噴射弁101の外部に吐出される。
弁体108は、アンカー(可動コア)109を介して軸方向(中心軸線101a方向)に摺動可能にノズルホルダ103内に収納されている。スプリング110は、弁体108とアジャスタピン111との間に配置され、アジャスタピン111によってスプリング110の上端部の位置が拘束される。スプリング110は弁体108をシート部113に押し付ける方向(閉弁方向)に付勢し、ソレノイド114への非通電時には弁体108はシート部113に当接して、弁体108及びシート部113によって構成される弁部(燃料通路)は閉弁している。
ソレノイド114は、アンカー109の上部かつ外周側に配置され、ソレノイド114に図示しない駆動回路から駆動電流が通電される。ソレノイド114に通電されると、コア104が励磁されることでアンカー109に磁気吸引力が生じ、アンカー109はコア104に向かって軸方向に引き上げられる。それに伴い、弁体108がアンカー109によって軸方向に引き上げられる。このとき、弁体108がシート部113から離れ、弁体108及びシート部113によって構成される弁部が開弁する。弁体108は、ガイド115、116に対して摺動可能に構成されており、ガイド115、116よって開閉弁方向への移動をガイドされる。そして複数の噴射孔107が開き、図示しない高圧燃料ポンプによって加圧、圧送された燃料は噴射孔107から噴射される。
以下、本発明に係る実施例を具体的に説明する。
[実施例1]
図2〜図7を用いて、本発明の第一実施例について説明する。
図2は、第一実施例における燃料噴射弁の噴射孔出口の構成を示す平面図である。図2は、ノズル部材112の噴射孔出口側を示しており、図1の方向1から見た図である。
201,202,203,204,205,206は噴射孔の出口側開口(以下、噴射孔出口という)を示しており、本実施例では6個の噴射孔を設けている。本発明の噴射孔数は6個に限定される訳でない。
噴射孔出口201,202,203,204,205,206は、説明を簡単にするために楕円形状を用いて説明するが、長軸と短軸を有する形状であれば楕円形状でなくても良い。また本実施例では、噴射孔出口201,202,203,204,205,206はノズル部材112の中心線207に対して線対称に配置されているが、対称に配置される必要はない。なお中心線207は、ノズル部材112の中心Oを通り、燃料噴射弁101の中心軸線101aに垂直な線分である。
ここで、図26を用いて、内燃機関に対する燃料噴射弁101の取り付け状態と、内燃機関の燃焼室に対する燃料噴射弁101から噴射される燃料噴霧の配置について説明する。図26は、本発明に係る燃料噴射弁を内燃機関に実装した状態を示す断面図である。
内燃機関2700は、円筒状のシリンダ2701と、シリンダ2701内で往復動するピストン2702と、シリンダ2701の頂部(シリンダヘッド)270aに配置された点火プラグ2703と、燃料を燃焼する燃焼室2704と、燃焼室2704に空気を取り込む吸気弁2705と、燃焼したガスを排気する排気弁2706と、を備える。燃焼室2704は、シリンダヘッド270aと、シリンダ2701の側壁部2701bと、ピストン2702の冠面2702aと、で囲まれた空間内に形成される。また本実施例では、燃料噴射弁101は、その先端部が燃焼室2704の内部に臨むように、シリンダ2701の側壁部2701bに取り付けられている。
噴射孔出口201は燃焼室2701に噴射する際の点火プラグ2702に最も近接する方向の噴霧FS1を噴射する噴射孔により構成され、噴射孔出口202,203,205,206は燃焼室全体に噴霧を広げるための噴霧FS2を噴射するために配置され、噴射孔出口204は燃焼室2701のピストン2702に最も近い噴霧FS3を噴射する噴射孔により構成される。
噴霧FS1を噴射する噴射孔出口201は噴霧FS1が点火プラグ方向を指向するように点火プラグ側に配置される。噴霧FS3を噴射する噴射孔出口204はピストン方向を指向するようにピストン側に配置される。噴霧FS2を噴射する噴射孔出口のうち噴射孔出口202,206は、噴射孔出口203,205に対して噴霧が点火プラグ側を指向するように点火プラグ側に配置される。噴霧FS2を噴射する噴射孔出口のうち噴射孔出口203,205は、噴射孔出口202,206に対して噴霧がピストン側を指向するようにピストン側に配置される。
以上のように内燃機関毎に異なる燃焼室形状に合わせて、それぞれの噴射方向を設定することが望ましい。また、噴射孔の出口断面積は、それぞれに噴射したい方向への流量の分配によって調整することが望ましく、長軸と短軸の長さの比率も噴射孔によって調整しても良い。
続いて燃料噴射弁101内の噴射孔の燃料入口側の構造について図3を用いて説明する。図3は、第一実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。図3は、ノズル部材112を図2と反対方向の燃料噴射弁101の内側から見た図であり、弁体108は噴射孔を説明しやすくするために図示していない。
噴射孔301は図2における噴射孔出口201の燃料上流側の入口側開口(以下、噴射孔入口という)を示している。302,303,304,305,306も同様に図2の各噴射孔出口202,203,204,205,206の上流側の噴射孔入口を示している。307は図1における113と同じ、弁体108のシート部を示している。308は各噴射孔入口の重心を通る仮想円を示している。
各噴射孔の入口301〜306は、噴射孔出口201〜206と同様に長軸と短軸を有する形状であり、ノズル部材112の中心O側からシート部307の方向に延びるように噴射孔が開口している。すなわち、噴射孔の入口301〜306の長軸は、その延長線がシート部307と交差する方向に向けられている。これにより、噴射孔入口の長軸がノズル部材112のOを中心とする放射方向(径方向)に沿うように配置される。噴射孔入口301〜306は、噴射孔出口201〜206と同様に楕円形状にしているが、長軸と短軸を有する形状であれば楕円形状でなくても良い。
本実施例では、噴射孔入口301〜306はノズル部材112の中心線207に対して線対称に配置されているが、噴射孔の長軸を上記のように配置すれば、噴射孔入口301〜306を中心線207に対して線対称に配置する必要はない。また、各噴射孔入口301〜306は、全ての噴射孔入口301〜306を上記のように配置する必要はなく、噴射孔内の圧力が低い孔に限定して長軸をノズル部材112の中心O側からシート方向に延びるように配置しても良い。
以下の説明では、噴射孔入口の符号301,302,303,304,305,306を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口301と噴射孔出口201とを有する噴射孔は、噴射孔301として説明する。
次に図4を用いて、噴射孔をより詳細に説明する。図4は、第一実施例における噴射孔入口を拡大して示す部分拡大図(図3のIV部の部分拡大図)である。なお図4は、噴射孔入口301の近傍を拡大したものである。
噴射孔入口301は長軸401および短軸402で構成され、シート部307の方向に長軸が向くように構成される。長軸401および短軸402は噴射孔入口301から噴射孔出口201まで同じ方向に構成される。すなわち、噴射孔301の横断面(噴射孔の中心軸線に垂直な断面)が長軸401および短軸402を有する。他の噴射孔302〜306も噴射孔301と同様に長軸401および短軸402を有する。
噴射孔301及び噴射孔304では、図3の平面図(中心軸線101aに垂直な仮想平面に投影した図)上において、長軸401の方向がOを中心とする放射方向(径方向)に一致するように配置される。一方、噴射孔入口302,303,305,306では、長軸401の方向がOを中心とする放射方向(径方向)に対して傾斜している。ただし、噴射孔入口302,303,305,306の長軸401は、ノズル部材の中心Oと噴射孔入口302,303,305,306の中心とを通り放射方向に延びる仮想線分に対して垂直ではなく、仮想線分に対して傾斜している。
矢印404はシート部307の上流側の燃料の流れを示しており、燃料は噴射孔入口301の上流側から噴射孔入口301までの流路抵抗による圧力損失を伴いながら、噴射孔301へと供給されるが、特にシート部307では通過する際に大きな圧力損失を伴う。
本実施例では、噴射孔入口301〜306は長軸401が上記のように配置されていることにより、シート307の近傍まで開口する構成となっている。これによって、噴射孔入口301〜306は上流側の燃料通路を短くし、圧力損失を少なくすることができる。このため高い圧力で噴射孔301〜306へ燃料を導くことができる。
本実施例では、噴射孔301〜306のうち少なくとも2つの噴射孔の重心がそれぞれ同一円上に配置されることが望ましい。これによって、同一円上に配置された噴射孔のそれぞれに均等に燃料が分配されることで、これらの噴射孔内の圧力差がなくなり、特定の噴射孔の圧力が低下することを防ぐことができる。そして、噴射孔の出口近傍での噴霧の広がりを抑制でき、燃料が噴射孔出口部外面で濡れ広がるのを効果的に抑制することができる。特に本実施例では、全ての噴射孔において、噴射孔入口301〜306の重心を仮想円308上に配置している。
次に図5を用いて、燃料の流れについて具体的に説明する。図5は、第一実施例における噴射孔近傍の断面図(図3のV−V断面のうち噴孔の近傍を拡大した図)である。図5では噴射孔301について説明するが、他の噴射孔302〜306においても、効果の大小はあるものの、同様な効果が得られる。
本実施例の燃料噴射弁101はガソリンエンジン用の燃料噴射弁であり、弁体108は第一円錐面(第一円錐台面)108Aと第二円錐面(第二円錐台面)108Bとを有する。第一円錐面108Aは第二円錐面108Bに対して燃料の流れる方向において、上流側に位置する。第一円錐面108Aは中心軸線101aとの間に角度θaを成す傾斜面(テーパ面)で構成され、第二円錐面108Bは中心軸線101aとの間に角度θbを成す傾斜面(テーパ面)で構成されている。角度θbは角度θaよりも大きく(角度θb>角度θa)、第一円錐面108Aと第二円錐面108Bとの境界部にシート部に当接する弁体側シール部108Dが構成されている。
第二円錐面108Bの下流側には、中心軸線101aとの間の角度θcが角度θbよりも大きくなる面(曲面部)108Eが形成されており、面108Eは噴射孔入口301〜306と対向する位置に設けられている。
501は、シート部307より上流側の燃料流れであり、シート部307の下流側に比べて圧力が高い位置での燃料流れを示している。502はシート部307を通過した後に噴射孔入口301へと流れ、噴射孔出口201へと向かう燃料流れを示している。503は燃料噴射弁101の中心側から噴射孔入口301へと向かう燃料流れを示しており、504は502と503が合流した燃料流れを示している。505および506は噴射孔出口201から流出した燃料流れであり、噴射孔出口201から噴射された燃料は505および506に示すような広がりを持つ燃料噴霧となる。
上流側の燃料流れ501は、シート部307や噴射孔入口301に向かうまでの流路で圧力損失を伴うが、噴射孔入口301がシート部307に向かって延びるように開口しているため、シート部307を通過した後、圧力損失が少ない状態で、燃料流れ502に示すように、噴射孔301に流入する。また、噴射孔中心側からの燃料流れ503に対しても、燃料流れ501が高圧であるため、燃料流れ503と燃料流れ501とが合流した燃料流れ504は、高い圧力を持って噴射孔301内へ流入することができる。前述の燃料流れによって、燃料は高圧な状態で噴射孔301に導かれる。噴射孔出口201から噴射された燃料噴霧505および506は、噴射場の影響を受けて圧力が低下し、燃焼室へと拡散する。
以上のような燃料の流れとすることにより、大気圧よりも低い雰囲気場へ燃料を噴く場合に生じる課題を解決できる。すなわち、燃料の沸点が低くなることで燃料噴霧が噴射孔出口近傍で広がることに対して、噴射孔の内圧を高めることができるので、噴射孔周辺での噴霧の広がりを抑制し、噴射孔出口部外面への燃料の付着を抑制することができる。このため噴射孔周辺に堆積するデポジットの量を低減することや、デポジットに吸収される燃料を低減することができるため、浮遊粒子状物質の起点を生成せずに燃料を噴射し、内燃機関を運転することができる。
続いて図6を用いて、長軸401と短軸402の具体的な配置について説明する。図6は、第一実施例における噴射孔の構造図である。なお図6では、噴射孔、噴射孔を構成する長軸401と短軸402、および弁体108のシート部307を概念図として描いている。
601は噴射孔入口側における噴射孔の中心軸線600に垂直な噴射孔面(横断面)を示しており、長軸602と短軸603とを有する形状に形成される。長軸602と短軸603とは交点604で交わる。605は601の最もシート部に近い点(周上の位置)を示しており、606はシート部の最も噴射孔に近接した点を示している。607は604と606を結んだ線を示しており、607を601を含む平面に投影した線が608である。610は噴射孔出口側における噴射孔の中心軸線600に垂直な噴射孔面(横断面)を示しており、611は噴射孔面610の長軸を、また612は噴射孔面610の短軸を示している。本実施例の噴射孔は、噴射孔入口側における噴射孔の横断面601の面積と噴射孔出口側における噴射孔の横断面の面積610とが等しい大きさになるように、形成されている。
本構成によって噴射孔とシート部に対する配置を説明すると、複数の噴射孔は少なくとも一つの噴射孔の噴射孔面601が互いに交差する長軸602と短軸603とを有し、噴射孔面601に対して燃料噴射弁101の上流側から下流側に向かう線分607を長軸602及び短軸603を含む仮想平面上に投影した場合に、投影された仮想平面(噴射孔面601)上の線分(投影線分)608に対して長軸602が一致するように構成される。
ここで、一致するとは、理想的に一致することを意味し、製造上の誤差等によるずれを含み得る。このように噴射孔を配置することが望ましく、図4および図5で説明した燃料流れを実現し、噴射孔内の圧力を高めることができる。
次に本実施例を適用した際の噴射孔内の圧力をシミュレートした結果の例を、図7を用いて説明する。図7は、第一実施例による噴孔内圧力のシミュレート結果を示す図(棒グラフ)である。
6個の噴射孔で構成される燃料噴射弁を例にして、#1〜#6まで全てに本発明を適用した際の結果(実施例)と、本発明の比較例の結果(比較例)とを示している。比較例は、6個の噴射孔の全てが円形(真円)の横断面を有する構成である。
評価方法は、定常解析を用い、シート部より上流側から一定圧力を負荷した際に噴射孔内の圧力の体積平均を評価したものである。本発明を適用した場合、全噴射孔#1〜#6の圧力が比較例よりも増加していることがわかる。本実施例では、噴射孔内の燃料圧力を高くすることができるため、噴射孔出口での圧力も高く維持されることで噴射される燃料の速度が速くなり、噴射孔出口近傍での噴霧の広がりを抑えることができる。これにより、噴射孔出口部外面の燃料による濡れを抑制することができ、良好な排気性能を有する内燃機関を提供することができる。
図7の噴射孔は燃焼室に向かって取り付けられた際に、#1,#2,#6が点火プラグ2703方向を指向するようにして点火プラグ2703側に配置され、#3,#4,#5がピストン2702方向を指向するようにしてピストン2702側に配置されている。特に図7の結果によると、ピストン2702方向を指向する噴射孔#3,#4,#5の圧力は、噴射方向の角度が大きいことに起因し、点火プラグ2703側に配置される噴射孔#1,#2,#6の圧力よりも小さい傾向にある。
これを回避するため、噴射孔#3、#4、#5の圧力を特に高めるように構成することが望ましい。つまりは、内燃機関に取り付けられた状態において、複数の噴射孔#1〜#6のうち、点火プラグ2703先端の側を指向する噴射孔#1,#2,#6の噴射孔入口における長軸長さ/短軸長さに対して、ピストン2702の上面側を指向する噴射孔#3,#4,#5の噴射孔入口における長軸長さ/短軸長さが大きくなるように構成することが望ましい。一方、噴射孔出口での速度が増加することで、噴霧の到達距離が伸長する懸念があるが、噴射方向の工夫や分割噴射によって噴霧の到達距離を短くすることができるため、噴射孔出口速度の増加による燃焼室への燃料の付着抑制と両立することができる。そのため、噴射孔出口部の表面の燃料による濡れを抑制することで、付着燃料を基にした煤や浮遊粒子状物質の生成を抑制することができ、排気性能を向上することができる。
[実施例2]
次に図8を用いて、第二実施例について説明する。図8は、第二実施例における噴射孔の構造図である。本実施例では、図6と同様の構成には図6と同じ符号を付し、説明を省略する。
609は噴射孔の側壁を示している。本実施例の噴射孔は、噴射孔入口側における噴射孔の横断面601の面積に対し、噴射孔出口側における噴射孔の横断面の面積610が小さくなるよう構成されている。この場合、噴射孔の側壁609は中心軸線600に対して傾斜(テーパ)をつけて構成し、噴射孔の横断面積が入口側から出口側に向かって次第に減少するように構成すると良い。この場合、噴射孔入口側の横断面601の断面積を大きくして長軸602をシート部307方向へ広げ、且つ噴射孔出口に向かって噴射孔径(長軸611長さ及び短軸612長さ)を小さくするとよい。
次に、入口側の噴射孔横断面601と出口側の噴射孔横断面610との長軸と短軸との関係について、詳細に説明する。噴射孔出口側における長軸を611、短軸を612とする。噴射孔は、噴射孔横断面601の長軸602の長さに対して噴射孔横断面610の長軸611の長さが短くなるように構成され、噴射孔横断面601の短軸603の長さに対して噴射孔横断面610の短軸612の長さの方が短くなるように構成する。このような構成にすることで、燃料の流れが613のように噴射孔入口側から噴射孔出口側に進むにつれて、出口側の噴射孔横断面610の中央側を指向するようになる。これにより、噴射孔から流出する燃料は噴射孔出口周辺に濡れ広がり難くなる。
本実施例において、入口側の横断面601における(長軸602長さ/短軸603長さ)と出口側の横断面610における(長軸611長さ/短軸612長さ)との比は異なるようにしてもよい。例えば、(長軸611長さ/短軸612長さ)を(長軸602長さ/短軸603長さ)よりも小さくしてもよく、(長軸611長さ/短軸612長さ)を1にして、出口側の横断面610を円形(真円)にしてもよい。
以上のように、本実施例では、実施例1で説明した、噴射孔内の圧力を高める効果の他に、噴射量を調整する効果や、燃料の流れる方向を調整する効果が得られる。そのため、内燃機関によって異なる燃焼室に合わせて、噴射方向別に燃料の量を調整できるので、燃焼室内への燃料の付着を低減し、良好な排気性能を有する内燃機関とすることができる。
[実施例3]
次に図9を用いて、第三実施例について説明する。図9は、第三実施例に係る弁リフトの差異の影響を説明する図である。
本実施例では、弁体102のリフト制御を行う。図9では、本発明を適用する前の比較例A,Bと本発明を適用した実施例C,Dとについて、弁体102のリフト量が大きい場合A,Cと小さい場合B,Dとの違いを示している。
まずAについて説明する。比較例では、図5にて説明したシート部307と噴射孔入口との間の距離(矢印長さ)は離れているが、弁体102のリフト量が大きいためシート部307での圧力損失は小さい。そのため矢印で示すシート部307と噴射孔入口との間の距離が離れていても圧力損失が小さく、燃料は所望の圧力で噴射孔に達することができ、噴射孔内の圧力を高く維持することができる。
次にBについて説明する。弁体102のリフト量が小さい状態では、シート部307における流路断面積が小さくなり、シート部307での圧力損失が大きくなるため、噴射孔内の圧力が低くなり、燃料噴霧が噴射孔出口近傍で広がるようになる。このため、噴射孔出口部外面において燃料による濡れが発生するリスクが大きくなる。
本発明を適用したCでは、Aの状態と同様にシート部307での圧力損失が小さく、燃料は高い圧力を維持して噴射孔に流れる。このため、噴射孔内の圧力を高く維持することができる。
次に本発明を適用したDにおいては、弁体102のリフト量が小さいためシート部307での圧力損失が大きくなり、シート部307の上下流における燃料通路の幅(弁体102とノズル部材112との間の間隔)も狭くなるためこの燃料通路での圧力損失も大きくなる。しかし、噴射孔の長軸がシート部方向に延びるように噴射孔入口がシート部に向かって広がっているため、燃料はシート部307の下流の燃料流路で大きな圧力損失を受ける前に噴射孔に到達することができる。そのため本発明は、リフト量が小さい状態で燃料噴射を行う場合の噴射孔内の圧力を改善でき、異なるリフト量で燃料噴射を実行する燃料噴射弁に適している。
[実施例4]
次に図10を用いて、第四実施例について説明する。図10は、第四実施例による噴孔内圧力と長軸/短軸比の評価例である。
図10では、噴射孔入口における長軸401と短軸402の比率を評価した結果を示している。右にいくほど、長軸401の長さが長く、短軸402に対する長軸401の比率が大きいことを示している。短軸402に対する長軸401の比率が3以上では噴射孔内の圧力がほぼ一定になるため、短軸402に対する長軸401の比率を3以上にすることが望ましい。短軸402に対する長軸401の比率を3以上にできれば、効果的に噴孔の圧力を高い状態に維持することができ、噴射孔出口での流速を速くすることができる。これにより、噴射孔出口近傍での噴霧の広がりを抑えることができ、噴射孔出口周辺への燃料付着を抑えることができる。また、噴射孔毎に噴射孔内の圧力を調整したい場合は、圧力を調整したい噴射孔毎に長軸と短軸との比率を変更しても良い。これによって、噴射孔間の圧力差を小さくして燃料を噴射することができ、特定の噴射孔の圧力が低くなる状態を抑制することができる。
[実施例5]
次に図11〜13を用いて、第五実施例について説明する。図11は、第五実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図12は、第五実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。図13は、第五実施例による噴孔内圧力の効果を説明する図である。
図11は、図2と同様に、図1の方向1からノズル部材112を見た図である。本実施例でも図2と同様に、ノズル部材112は6個の噴射孔出口1201〜1206を備えている。
本実施例では、図2の実施例1に対して、各噴射孔出口1201〜1206が放射方向(径方向)に対して一定の角度をもって傾いている。各噴射孔出口1201〜1206は、噴射孔の長軸が放射方向に対して一定角度をもってシート方向に向かって延びている。
図12を用いて、噴射孔入口の状態を説明する。図12に示す噴射孔入口1301,1302,1303,1304,1305,1306はそれぞれ図11の噴射孔出口1201,1202,1203,1204,1205,1206に対応している。
以下の説明では、噴射孔入口の符号1301,1302,1303,1304,1305,1306を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口1301と噴射孔出口1201とを有する噴射孔は、噴射孔1301として説明する。
各噴射孔入口1301〜1306は、噴射孔出口1201〜1206と同様に、放射方向(径方向)に対して一定の角度をもって傾いている。各噴射孔入口1301〜1306は、噴射孔の長軸が放射方向に対して一定角度をもってシート方向に向かって延びるように、噴射孔入口1301〜1306がシート部307に向かって広がっている。具体的な噴射孔入口1301〜1306の角度については、図13の噴射孔入口の角度と噴射孔内圧力との関係を示した図を用いて説明する。
実施例1の図3と同様に、複数の噴射孔1301〜1306の重心は、全ての噴射孔において重心が308の同一円上に配置されるのが最適であり、少なくとも2つ以上の噴射孔において重心が308の同一円上に配置されることが望ましい。
続いて図13を用いて、噴射孔入口1301〜1306が最もシート部307に近接する方向(放射方向、半径方向)から角度をもつ場合について説明する。なお以下の角度の説明は、図13の平面図(中心軸線101aに垂直な仮想平面)に基づく。
1401は最もシート部307に近接する方向に長軸が向いている状態の噴射孔入口1301〜1306を示し、1402は最もシート部307に近接する方向に対して一定の角度をもつ状態の噴射孔入口1301〜1306を示している。1403は噴射孔入口1301〜1306が最もシート部307に近接する方向を示す線分であり、噴射孔入口1401の長軸は線分1403に一致している。1405はシート部307が噴射孔入口1401に最も近接する点(位置)であり、ANGは噴射孔入口1402の線分(近接方向)1403からの傾き角度を示している。
図13に図示するグラフは、著者等による解析結果であり、噴射孔内の圧力の代表値と傾き角度ANGとの関係をしている。この関係によると、傾き角度ANGを50deg.以下に設定すると、噴射孔1301〜1306の圧力が高められることがわかる。そのため図6または図8で説明した長軸602,611が、線分608に対して、50度以下の傾き角度ANGを有するように構成することが望ましい。
本実施例は、実施例1と同様に、噴射孔内の圧力を高めることができる他、噴射孔入口1301〜1306の傾き角度ANGを0度よりも大きい角度に設定することにより、燃料が噴射孔1301〜1306内に旋回しながら流れ込むようにすることができるため、燃料に作用する遠心力により噴射孔壁面での圧力を高めることができる。そのため、噴射孔出口部外面における燃料による濡れを抑制することができ、燃料による濡れによって発生する煤や浮遊粒子状物質の発生を抑制することができる。これにより本実施例は、良好な排気性能を有する内燃機関を提供することができる。
[実施例6]
次に図14〜16を用いて、第六実施例を説明する。図14は、第六実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図15は、第六実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。図16は、第六実施例における噴射孔の断面図である。
図14は、図2と同様に、図1の方向1から見た図である。本実施例でも、図2と同様に、ノズル部材112は6個の噴射孔出口1501〜1506を備えている。本実施例では、特徴的な構成として、長軸と短軸の比率が小さく、円形状となった噴射孔出口1501〜1506を備えている。
一方、噴射孔入口1601〜1606は、図15に示すように、長軸および短軸を有する形状で構成され、長軸の方向はシート部307に向かって延びており、噴射孔入口1601〜1606はシート部307に向かって広がっている。噴射孔入口1601〜1606の形状は、前述の各実施例と同様な形状にすることができる。
以下の説明では、噴射孔入口の符号1601,1602,1603,1604,1605,1606を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口1601と噴射孔出口1501とを有する噴射孔は、噴射孔1601として説明する。
本実施例では、全ての噴射孔入口1601〜1606において、長軸が放射方向に一致している。各噴射孔の長軸の方向は、一部の噴射孔入口の長軸が放射方向に一致するようにしてもよいし、前述の各実施例の方向と同様に構成してもよい。
次に図16を用いて説明する。図16はXVI−XVI断面について、噴射孔1601の近傍を拡大したものである。1701はシート部307より上流側の燃料流れを示している。
シート部307より上流側の燃料流路はシート部下流側の燃料流路に比べて圧力が高い。燃料流れ1701はシート部307を通過した後に噴射孔入口1601へと流れ、噴射孔出口1501へと向かう燃料流れ1702となる。1703は燃料噴射弁101(ノズル部材112)の中心側から噴射孔入口1601へと向かう流れを示しており、1704は1701(または1702)と1703とが合流した流れを示している。
流れ1701は、シート部307での圧力損失や噴射孔入口1601に向かうまでの流路での圧力損失を伴うが、噴射孔入口1601がシート部307に向かって広がるように構成されるため、シート部307を通過した後の圧力損失が少ない状態で噴射孔1601へ1702で示すように流入することができる。
また、燃料流れ1703は圧力が低下しているものの、高圧を維持した燃料流れ1701と合流することで、噴射孔内の圧力を高圧に維持することができる。
また、実施例1の図5の噴射孔301〜306に比べて、噴射孔1601〜1606の噴射孔出口1501〜1506の短軸に対する長軸の比率が小さいことで、噴射孔出口1501〜1506がより円形に近く形状であるため、1702や1703の燃料流れは噴射孔出口1501〜1506から径方向に広がらない方向に噴射される。本実施例では、実施例1で示した噴射孔出口201〜206の長軸/短軸の比率を最小(=1)にして噴射孔出口201〜206を円形(真円)にしたものである。長軸/短軸の比率を最小(=1)にする必要はなく、上記効果を小さくなるものの、噴射孔出口1501〜1506の長軸/短軸の比率を噴射孔入口1601〜1606の長軸/短軸の比率よりも小さくすればよい。
本実施例では、図8の実施例2で説明した効果と同様に、燃料の流れが噴射孔の内側(中心側)を向くため、噴射孔出口部外面の燃料による濡れを抑制することができると共に、複数の噴射孔間で長軸/短軸の比率を変えることによって噴射孔毎に流量を調節することができ、燃焼室の形状に合わせて噴射する燃料量を調整することができる。
[実施例7]
次に図17,18を用いて第七実施例を示す。図17は、第七実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図18は、第七実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。
図17は、図2と同様に、燃料噴射弁101の噴射孔出口1801〜1806を示している。図18は、図3と同様に、噴射孔入口1901〜1906を示している。以下の説明では、噴射孔入口の符号1901,1902,1903,1904,1905,1906を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口1901と噴射孔出口1801とを有する噴射孔は、噴射孔1901として説明する。
本実施例では、特徴的な構成として、噴射孔出口1801〜1806及び噴射孔入口1901〜1906が長方形の形状を備え、噴射孔入口1901〜1906と噴射孔出口1801〜1806との間の噴射孔部分も横断面が長方形の形状を備える。
噴射孔入口1901〜1906及び噴射孔出口1801〜1806は、図17,18に示すように、長軸および短軸を有する矩形形状で構成され、長軸の方向はシート部307に向かって延びており、噴射孔1901〜1906の横断面はシート部307に向かって広がっている。噴射孔1901〜1906の長軸および短軸の構成及び配置は、第一実施例と同様である。
本実施例では、噴射孔入口1901〜1906から噴射孔出口1801〜1806までを同一形状としているが、噴射孔出口1801〜1806側は、必ずしも長方形でなくても良い。また、噴射孔出口1801〜1806の横断面の面積が噴射孔入口1901〜1906の横断面の面積よりも小さくなるように、噴射孔1901〜1906を構成してもよい。
本実施例の形状でもシート部方向へ噴射孔が広がるため、実施例1と同様の効果を得ることが出来る。そして、シート方向の開口面積を広く確保することができ、燃料が噴射孔に到達するまでの圧力損失を低減して噴射孔内の圧力を向上することができる。これにより、高い圧力を維持したまま噴射孔より燃料を噴射することができるため、噴射孔出口での流速を高め、噴射孔近傍での噴霧の広がりを抑えることができる。そして、噴射孔出口部外面の噴射燃料による濡れを低減することができる。
[実施例8]
次に図19,20を用いて第八実施例を説明する。図19は、第八実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図20は、第八実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。
図19は、図2と同様に、燃料噴射弁101の噴射孔出口2001〜2006を示している。図21は、図3と同様に、噴射孔入口2101〜2106はを示している。以下の説明では、噴射孔入口の符号2101,2102,2103,2104,2105,2106を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口2101と噴射孔出口2001とを有する噴射孔は、噴射孔2101として説明する。
本実施例では、特徴的な構成として、噴射孔出口2001〜2006及び噴射孔入口2101〜2106が円形の孔部2107と長穴(例えば、楕円)の孔部2108とを有する形状を備え、噴射孔入口2101〜2106と噴射孔出口2001〜2006との間の噴射孔部分も横断面が円形孔部2107と長穴孔部2108を有する形状を備える。これにより、噴射孔2101〜2106は、円形孔部2107からシート部307の方向へ広がり、シート部307に近接する側で噴射孔径が小さく(噴射孔の開口幅が狭く)なっている。すなわち、噴射孔入口2101〜2106及び噴射孔出口2001〜2006が長軸と短軸とを有する形状を成している。
本実施例では、噴射孔入口2101〜2106から噴射孔出口2001〜2006までを同一形状としているが、噴射孔出口2001〜2006は、噴射孔入口2101〜2106と必ずしも同一形状でなくても良い。また、全ての噴射孔2101〜2106は同様の形状としているが、圧力を調整したい特定の噴射孔に限定して本実施例の特徴的構成を採用しても良い。
本実施例の形状でも、実施例1と同様にシート部307方向に噴射孔2101〜2106が広がるため、噴射孔内の圧力を高めることができる。さらに本実施例では、シート部307に近接する側で噴射孔径が小さくなっていることで、噴射孔別に圧力の絞りを設けることができる。このため、複数の噴射孔毎に圧力を調整することができる。そして、噴射孔毎の圧力の不均一を改善することができる。
[実施例9]
次に図21、22を用いて第九実施形態を説明する。図21は、第九実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図22は、第九実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。
図21は、図2と同様に、燃料噴射弁101の噴射孔出口2201〜2206を示している。図22は、図3と同様に、噴射孔入口2301〜2306を示している。以下の説明では、噴射孔入口の符号2301,2302,2303,2304,2305,2306を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口2301と噴射孔出口2201とを有する噴射孔は、噴射孔2301として説明する。
本実施例では、特徴的な構成として、噴射孔出口2201〜2206及び噴射孔入口2301〜2306が円形の孔部2307と長穴(例えば、楕円)の孔部2308とを有する形状を備え、噴射孔入口2301〜2306と噴射孔出口2201〜2206との間の噴射孔部分も横断面が円形孔部2307と長穴孔部2308を有する形状を備える。本実施例では、円形孔部2307がシート部307に近接する側に配置され、長穴孔部2308がノズル部材112の中心Oに近接する側に配置される。これにより、噴射孔2301〜2306はシート部307の方向へ広がると共に、シート部307方向で噴射孔径が大きくなっている。すなわち、噴射孔入口2301〜2306及び噴射孔出口2201〜2206が長軸と短軸とを有する形状を成している。
本実施例では、噴射孔入口2301〜2306から噴射孔出口2201〜2206までを同一形状としているが、噴射孔出口2201〜2206は、噴射孔出口2201〜2206は必ずしも噴射孔入口2301〜2306と同一形状でなくても良い。また、全ての噴射孔2301〜2306は同様の形状としているが、圧力を高めたい特定の噴射孔に限定して本実施例の特徴的構成を採用しても良い。
本実施例の形状でも、実施例1と同様にシート部307方向に噴射孔2301〜2306が広がるため、噴射孔内の圧力を高めることができる。さらに本実施例では、シート部307に近接する側の開口面積が大きいため、前述の実施例と比べて噴射孔内の圧力をより高めることができると共に、噴射孔の流量を増加させることができる。また、特定の噴射孔に限定して本実施例を適用したり、円形孔部2307の径を変えたりして、噴射孔毎に流量を調整することができる。本実施例を第八実施例と組み合わせ、長穴孔部の長軸方向の両端部に円形孔部を設けても良い。
[実施例10]
次に図23〜25を用いて第十実施例を説明する。図23は、第十実施例における噴射孔出口の構成を示す平面図である。図24は、第十実施例における噴射孔入口の構成を示す平面図である。図25は、第十実施例における噴射孔の断面図である。
図23は、図3と同様に、燃料噴射弁101の噴射孔出口2401〜2406を示している。図24は、図3と同様に、噴射孔入口2501〜2506を示している。以下の説明では、噴射孔入口の符号2501,2502,2503,2504,2505,2506を用いて噴射孔を指定する。例えば、噴射孔入口2501と噴射孔出口2401とを有する噴射孔は、噴射孔2501として説明する。
本実施例では、特徴的な構成として、シート部307方向に噴射孔入口の広がりを確保するために、噴射孔入口2501〜2506に凹状の燃料通路(凹形状部)2507を接続している。本実施例では、噴射孔入口2501〜2506及び噴射孔出口2401〜2406は横断面が円形に形成されている。凹状の燃料通路2507は噴射孔入口2501〜2506に対してシート部307側から噴射孔入口2501〜2506に接続される。凹状の燃料通路2507はノズル部材112を貫通しておらず、噴射孔出口2401〜2406は円形形状である。これにより、本実施例では、噴射孔入口2501〜2506が長軸と短軸とを有する形状を成している。
噴射孔入口2501〜2506に凹形状部2507を接続したことにより、噴射孔入口2501〜2506はシート部307方向に広がり、高圧の燃料を噴射孔2501〜2506へと導くことができる。
具体的に図26を用いて説明する。図26は、実施例1における図5と同様な断面を示す。2601は、シート部307より上流側の燃料の流れを示し、シート部307の上流側はシート部307の下流側に比べて燃料圧力が高い。2602はシート部307を通過した後に噴射孔入口2501へと流れ、噴射孔出口2401へと向かう燃料の流れの例を示している。2503は燃料噴射弁101(ノズル部材112)の中心側から噴射孔入口2501を経て噴射孔出口2401へと向かう流れを示している。燃料流れ2604は燃料流れ2602と燃料流れ2603とが合流した流れを示している。
上流側の流れ2601はシート部307や噴射孔入口2501に向かうまでの流路で圧力損失を伴うが、噴射孔入口2501に連通する燃料通路2602が噴射孔入口2501をシート部307に向かって広げるように構成されるため、シート部307を通過した後に燃料が受ける圧力損失を低減することができる。また、ノズル部材112の中心側からの燃料流れ2603は大きな圧力損失を受けて圧力が低下しているものの、燃料流れ2601が高圧であるため、燃料流れ2603と燃料流れ2601とが合流した燃料流れ2604は比較的高い圧力を維持している。このため、噴射孔内の圧力を高く維持することができるため、実施例1と同様の効果を得ることができる。また、噴射孔入口2501〜2506に燃料通路2602を設けることで、噴射孔出口2401〜2406側の形状を変更する必要がなく、噴射孔内での整流効果を高めることができる。
本発明に係る上述した各実施例によれば、噴射孔入口の開口縁に丸面取り部を形成する必要がなく、噴射孔の加工が複雑になったり、加工方法が制限されたりする等、製造の自由度が低くなるのを防ぐことができる。
本発明に係る実施例では、長軸と短軸とを有する具体的な形状として、少なくとも噴射孔入口を、オーバル形状、長方形、又は楕円形状に形成することが考えられ、噴射孔出口も、オーバル形状、長方形、又は楕円形状に形成してもよい。
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
102 弁本体
104 コア
107 複数の燃料噴射孔
108 弁体
109 アンカー
110 スプリング
112 シート部材(ノズル部材)
113 シート部
114 ソレノイド
307 シート部
601 噴射孔入口
602 噴射孔入口601の長軸
603 噴射孔入口601の短軸
604 噴射孔入口の長軸602と短軸603との交点
605 最もシート部に近接する噴射孔入口の点
606 シート部の最も噴射孔入口に近接する点
607 604と606を結ぶ線分
608 線分607を長軸602及び短軸603を含む仮想平面上に投影した線分
609 噴射孔の側壁
610 噴射孔出口
611 噴射孔出口の長軸
612 噴射孔出口の短軸

Claims (11)

  1. 複数の噴射孔と、協働して前記複数の噴射孔への燃料通路を開閉する弁体及びシート部と、を備えたガソリンエンジン用の燃料噴射弁において、
    前記複数の噴射孔のうち少なくとも一つの噴射孔は、噴射孔入口が長軸と短軸とを有する形状に構成され、
    前記長軸はその延長線が前記シート部と交差する方向に向けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    前記シート部と前記複数の噴射孔とはノズル部材に構成され、
    前記噴射孔入口を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な仮想平面上に投影した場合に、前記長軸と前記ノズル部材の径方向とが成す角度が50度以下となるように構成された燃料噴射弁。
  3. 請求項2に記載の燃料噴射弁において、
    前記複数の噴射孔の全てにおいて、噴射孔入口が互いに交差する長軸と短軸とで構成され、
    当該燃料噴射弁の上流側から下流側に向かう上下線を上流側噴射孔面上に投影した場合に、前記長軸と前記ノズル部材の径方向とが成す角度が0°となるように構成された燃料噴射弁。
  4. 請求項3に記載の燃料噴射弁において、
    前記複数の噴射孔の全てにおいて、前記長軸と前記ノズル部材の径方向とが成す角度が0°となるように構成された燃料噴射弁。
  5. 請求項3に記載の燃料噴射弁において、
    前記複数の噴射孔の全てにおいて、前記噴射孔入口の面積に対し、噴射孔出口の面積が小さくなるように構成された燃料噴射弁。
  6. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    前記噴射孔は、噴射孔出口が長軸と短軸とを有する形状に構成され、
    前記噴射孔入口の前記長軸の長さに対して前記噴射孔出口の前記長軸の長さが短く、且つ前記噴射孔入口の前記短軸の長さに対して前記噴射孔出口の前記短軸の長さが短くなるように構成された燃料噴射弁。
  7. 請求項6に記載の燃料噴射弁において、
    前記噴射孔の前記噴射孔出口は、円形状で形成された燃料噴射弁。
  8. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    前記複数の噴射孔のうち少なくとも2つの噴射孔の噴射孔入口の重心がそれぞれ同一円上に配置されるように構成された燃料噴射弁。
  9. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    内燃機関に取り付けられた状態において、前記複数の噴射孔のうち、点火プラグ先端の側を指向する噴射孔の噴射孔入口の長軸の長さと短軸の長さとの比(長軸長さ/短軸長さ)に対してピストンの上面中心の側を指向する噴射孔の噴射孔入口の長軸の長さと短軸の長さとの比(長軸長さ/短軸長さ)が大きくなるように構成された燃料噴射弁。
  10. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    前記噴射孔の前記噴射孔入口の前記長軸の長さが前記短軸の長さに対して3倍以上となるように構成された燃料噴射弁。
  11. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    前記噴射孔入口はオーバル形状、長方形、又は楕円形状で形成された燃料噴射弁。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257314A (ja) * 2008-03-27 2009-11-05 Denso Corp 燃料噴射弁
JP2011220247A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Toyota Motor Corp 燃料噴射弁
JP2012508845A (ja) * 2008-11-14 2012-04-12 デルファイ・テクノロジーズ・ホールディング・エス.アー.エール.エル. 噴射ノズル
JP2014148954A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Hitachi Automotive Systems Ltd 燃料噴射弁
JP2014208991A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 株式会社デンソー 燃料噴射ノズル

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1283205A (en) * 1969-09-30 1972-07-26 Griffiths Fuel Injection Dev L Improvements relating to fuel injection apparatus for internal combustion engines
JP2619088B2 (ja) * 1989-12-28 1997-06-11 株式会社日立製作所 燃料噴射装置
JPH11117831A (ja) * 1997-10-17 1999-04-27 Toyota Motor Corp 内燃機関用燃料噴射弁
JP2007315276A (ja) 2006-05-25 2007-12-06 Nissan Motor Co Ltd マルチホール型インジェクタ
JP4988791B2 (ja) * 2009-06-18 2012-08-01 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
CH704964A1 (de) * 2011-05-16 2012-11-30 Liebherr Machines Bulle Sa Düse.
US9810188B2 (en) * 2011-08-08 2017-11-07 Mitsubishi Electric Corporation Fuel injection valve
JP5772495B2 (ja) 2011-10-21 2015-09-02 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
JP5959892B2 (ja) 2012-03-26 2016-08-02 日立オートモティブシステムズ株式会社 火花点火式燃料噴射弁
JP5491612B1 (ja) * 2012-12-11 2014-05-14 三菱電機株式会社 流体噴射弁及び噴霧生成装置
JP6036354B2 (ja) 2013-02-04 2016-11-30 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
JP6457797B2 (ja) 2014-11-26 2019-01-23 株式会社Soken 燃料噴射ノズル
JP6463286B2 (ja) * 2016-02-15 2019-01-30 株式会社Soken 燃料噴射弁
JP6339628B2 (ja) 2016-06-22 2018-06-06 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
JP6703474B2 (ja) * 2016-12-19 2020-06-03 日立オートモティブシステムズ株式会社 燃料噴射弁
US10927804B2 (en) * 2017-06-07 2021-02-23 Ford Global Technologies, Llc Direct fuel injector
JP2021507175A (ja) * 2017-12-21 2021-02-22 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 渦流室を有する流体噴射器ノズル
JP2020008013A (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 株式会社Soken 燃料噴射弁

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009257314A (ja) * 2008-03-27 2009-11-05 Denso Corp 燃料噴射弁
JP2012508845A (ja) * 2008-11-14 2012-04-12 デルファイ・テクノロジーズ・ホールディング・エス.アー.エール.エル. 噴射ノズル
JP2011220247A (ja) * 2010-04-09 2011-11-04 Toyota Motor Corp 燃料噴射弁
JP2014148954A (ja) * 2013-02-04 2014-08-21 Hitachi Automotive Systems Ltd 燃料噴射弁
JP2014208991A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 株式会社デンソー 燃料噴射ノズル

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