JP2005140055A - 内燃機関の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にし、均質な混合気を形成できる内燃機関の燃料噴射弁を提供すること。
【解決手段】燃料噴射弁１０は、その軸線Ｌ１に対して噴射角度が所定角度を有しており、かつ噴射孔１１が断面矩形のスリット状に形成されている。その燃料噴射弁１０の軸線Ｌ１に近い側の噴射孔内壁面１１Ｃを、軸線Ｌ１に遠い側の噴射孔内壁面１１Ｂに比べて粗く形成した。これにより、内壁面１１Ｃでの剥離流れが促進され、燃料噴霧全体の微粒化レベルが向上する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関し、さらに詳しくは、燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にし、均質な混合気を形成できる内燃機関の燃料噴射弁に関する。

従来、燃料噴射弁の軸線に対して噴射角度が所定角度を有しており、かつ噴射孔が断面矩形のスリット状に形成された内燃機関の燃料噴射弁が公知である（たとえば、特許文献１参照）。

このような噴射孔は、燃料の噴射方向に拡大する扇形状のスリット状となっているので、噴射された燃料は比較的厚さの薄い平らな扇状噴霧となり、円錐状の燃料噴霧に比較して空気との接触面積が増大する。したがって、エンジン筒内に直接噴射された噴霧燃料を良好に微粒化させることができる。

なお、断面が円形の噴射孔の内壁面に、凹凸を設けて噴霧燃料の微粒化を図る技術も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特許第３３０１０１３号公報 特開平９−２２８９２８号公報

しかしながら、従来の内燃機関の燃料噴射弁は、燃料噴射弁の軸線に対して噴射角度が所定角度を有しているので、噴射孔の入り口部で発生する燃料流れの剥離状態が不均一となり易い。剥離流れによるキャビテーションにより微粒化が促進されるため、剥離状態が不均一になると、微粒化レベルも不均一になる。

したがって、燃料噴霧全体の微粒化分布が不均一になると、局所的に微粒化レベルが悪い部位が存在し、エンジン筒内での均質な混合気形成が困難になってしまうという課題があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にし、均質な混合気を形成できる内燃機関の燃料噴射弁を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明に係る内燃機関の燃料噴射弁は、燃料噴射弁の軸線に対して噴射角度が所定角度を有しており、かつ噴射孔が断面矩形のスリット状に形成された内燃機関の燃料噴射弁において、前記燃料噴射弁の軸線に近い側の噴射孔内壁面が、遠い側の噴射孔内壁面に比べて粗く形成されていることを特徴とするものである。

したがって、この発明によれば、剥離流れが弱く微粒化レベルが悪い部位の面粗度を粗く形成することにより、剥離流れが促進される。これにより、微粒化レベルが向上し、燃料噴霧全体の微粒化レベルが均一になる。

この発明に係る内燃機関の燃料噴射弁によれば、剥離流れの度合いによって噴射孔内壁面の面粗度を調整しているので、剥離流れが弱く微粒化レベルが悪い部位であっても、当該箇所の面粗度を粗く形成することにより剥離流れを促進させ、微粒化レベルを向上させることができるため、燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にでき、均質な混合気を形成することができる。

以下に、この発明に係る内燃機関の燃料噴射弁の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

図１は、燃料噴射弁の噴射孔を示す側面断面図、図２は、燃料噴射弁の噴射孔を示す正面断面図である。

図１および図２に示すように、燃料噴射弁１０は、その軸線Ｌ１に対して噴射角度が所定角度を有しており、かつ噴射孔１１が断面矩形のスリット状に形成されている。すなわち、噴射孔１１の噴射方向軸線Ｌ２が軸線Ｌ１に対して所定の噴射角度αを有している（図４参照）。

図２に示すように、噴射孔１１の内壁面１１Ａは、放電加工等によって製造される平均的な粗度で形成されている。そして、図１に示すように、燃料噴射弁１０の軸線Ｌ１に近い側の噴射孔内壁面１１Ｃが、軸線Ｌ１に遠い側の噴射孔内壁面１１Ｂに比べて粗く形成されている。なお、粗度が異なる様子を図中にハッチングで示してある。これら内壁面の粗度の大小関係を示すと、内壁面１１Ｂの粗度＜内壁面１１Ａの粗度＜内壁面１１Ｃの粗度、となっている。

つぎに、内壁面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの粗度を上記のように設定した理由を図３〜図６に基づいて説明する。ここで、図３は、噴射孔内壁面に発生する流れの剥離部を示す正面断面図、図４は、噴射孔内壁面に発生する流れの剥離部を示す側面断面図、図５は、噴射角度αと剥離領域との関係を示すグラフ、図６は、噴射角度αと微粒化レベルとの関係を示すグラフである。

すなわち、図３および図４に示すように、内壁面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各粗度をほぼ同一とした噴射孔１１を示してある。図中の黒塗り部分は、このように形成された噴射孔１１に発生する燃料流れの剥離部１２，１３，１４を示している。

そして、図５に示すように、この内壁面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各領域に発生する剥離部１２，１３，１４の大きさ（剥離領域）を比較すると、内壁面１１Ａの領域を基準にしたときに、内壁面１１Ｃの剥離領域が小さく、内壁面１１Ｂの剥離領域が大きいことが分かる。この傾向は、噴射角度αが大きくなるに従って顕著となっている。

また、上記剥離領域の大小関係に対応して、剥離流れによるキャビテーションにより燃料噴霧の微粒化が促進される。したがって、図６に示すように、微粒化レベルの大小関係を比較すると、内壁面１１Ａの領域を基準にしたときに、内壁面１１Ｃの微粒化レベルが悪く、内壁面１１Ｂの微粒化レベルが良いことが分かる。すなわち、剥離状態が不均一になると、微粒化レベルも不均一となることが分かる。

そこで、本発明は、図７に示すように、剥離流れが弱い内壁面１１Ｃの面粗度を、剥離流れが強い内壁面１１Ｂの面粗度よりも粗くすることにより、内壁面１１Ｃでの剥離を増大させ、微粒化を促進させるようにしたものである。これは、噴射角度αが大きくなるに従って、内壁面１１Ｃの面粗度を、より粗くなるように設定する。ここで、図７は、噴射角度αと面粗度との関係を示すグラフである。

したがって、図８および図９に示すように、噴射孔１１の内壁面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの面粗度を上記のように設定することによって、流れの剥離部１４の発生を従来よりも促進することができるので、図９に示した従来の噴射孔１１による燃料噴霧２０よりも、図８に示した本発明に係る噴射孔１１による燃料噴霧１５の方が微粒化レベルを均一にすることができる。、ここで、図８は、本実施例に係る燃料噴霧の微粒化状態を示す模式図、図９は、従来技術に係る燃料噴霧の微粒化状態を示す模式図である。

以上のように、この実施例に係る内燃機関の燃料噴射弁によれば、燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にし、均質な混合気を形成することができる。

なお、上記実施例においては、図１および図２に示したように、噴射孔１１の内壁面１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃの各面粗度を噴射方向に向かってそれぞれ均一に形成したものを示したが、これに限定されず、たとえば、噴射方向に向かって剥離流れの度合いに応じて面粗度の分布を変化させてもよい。

以上のように、この発明に係る内燃機関の燃料噴射弁は、燃料噴霧全体の微粒化レベルを均一にし、均質な混合気を形成を目指す筒内直噴エンジンに有用である。

燃料噴射弁の噴射孔を示す側面断面図である。 燃料噴射弁の噴射孔を示す正面断面図である。 噴射孔内壁面に発生する流れの剥離部を示す正面断面図である。 噴射孔内壁面に発生する流れの剥離部を示す側面断面図である。 噴射角度αと剥離領域との関係を示すグラフである。 噴射角度αと微粒化レベルとの関係を示すグラフである。 噴射角度αと面粗度との関係を示すグラフである。 本実施例に係る燃料噴霧の微粒化状態を示す模式図である。 従来技術に係る燃料噴霧の微粒化状態を示す模式図である。

符号の説明

Ｌ１ 軸線
Ｌ２ 噴射方向軸線
１０ 燃料噴射弁
１１ 噴射孔
１１Ａ 噴射孔内壁面
１１Ｂ 軸線に遠い側の噴射孔内壁面
１１Ｃ 軸線に近い側の噴射孔内壁面
１２、１３、１４ 流れの剥離部
１５ 燃料噴霧

Claims (1)

1. 燃料噴射弁の軸線に対して噴射角度が所定角度を有しており、かつ噴射孔が断面矩形のスリット状に形成された内燃機関の燃料噴射弁において、
   前記燃料噴射弁の軸線に近い側の噴射孔内壁面が、遠い側の噴射孔内壁面に比べて粗く形成されていることを特徴とする内燃機関の燃料噴射弁。

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