JP2008169766A - 噴孔部材およびそれを用いた燃料噴射弁 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】噴孔プレート20に形成されている18個の噴孔は2グループに分かれており、この2グループの噴孔群から2方向の噴霧流110が形成される。噴霧流110において、各噴孔の流路軸を燃料噴射方向に延長した仮想直線と、噴孔プレート20から燃料噴射方向に所定距離(L)離れ、噴孔プレート20の噴射軸300と直交する仮想平面310との交点を、112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h、112iとすると、交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iは正八角形の頂点上に位置し、この正八角形の内側の中心111に交点112hは位置している。
【選択図】図1
Description
また、図17に示すように、2方向に噴射された各噴霧流430において、噴孔420、422の流路軸を噴射方向に延ばした仮想直線と仮想平面との交点432が内側に凹んだ多角形上に位置する場合も、噴孔の数が増加するにしたがい交点432同士の距離が近づく。その結果、燃料噴霧の微粒化が妨げられるとともに、噴射量の分布が偏る。
このように、燃料噴霧の微粒化が妨げられ、噴射量の分布が偏ると、燃料と空気との混合が不十分になり、排ガス中に排出されるHC等の未燃成分が増加するという問題がある。
請求項2に記載の発明によると、すべての内側交点は、外側交点が形成する外側に凸状の多角形または円の中心を通り仮想平面に沿った一つの中心線上に位置するので、内側交点が中心線を挟んで両側の外側交点の一方と近づき過ぎることを防止できる。これにより、外側交点に対応する燃料噴霧と内側交点に対応する燃料噴霧との干渉を避けることができるので、燃料噴霧の微粒化を促進できる。さらに、噴霧流の断面における噴射量の分布の偏りを低減できる。
請求項6に記載の発明によると、外側交点の数は内側交点の数の整数倍であり、内側交点の各点と、内側交点の各点に近接する整数倍に相当する数の外側交点との距離は、すべての内側交点について等しい。これにより、外側交点に対応する燃料噴霧と内側交点に対応する燃料噴霧との干渉を避けることができるので、燃料噴霧の微粒化を促進できる。さらに、噴霧流の断面における噴射量の分布の偏りを低減できる。
請求項8に記載の発明によると、正面方向から見るとき、仮想平面と噴孔の流路軸とがほぼ同じ位置で交わる交点グループに関し、噴孔部材の中心を板厚方向に通る噴射軸から遠い位置にある交点グループほど、交点グループに対応する流路軸が噴射方向に向けて噴射軸から離れる方向に傾斜する傾斜角度が大きい。これにより、噴孔から噴射される燃料噴霧同士が交差することを防止できるので、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
請求項10に記載の発明によると、二つの噴霧流の仮想平面における中心を通る中心間線に対し、外側交点および内側交点はほぼ線対称に位置するので、中心間線に対して両側の噴射量の分布が均一になる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による噴孔部材をガソリンエンジンの燃料噴射弁に用いた例を図3に示す。燃料噴射弁10は、吸気管に設置されており、燃焼室の吸気入口を開閉する2個の吸気弁に向けて燃料を2方向に向けて噴射する。
スプール60は磁性パイプ14、固定コア50および非磁性パイプ52の外周を取り囲んでいる。スプール60に巻回されたコイル62はターミナル64と電気的に接続されており、ターミナル64からコイル62に駆動電流が供給される。
グループ化された噴孔100a、100b、100c、100d、100e、100f、102a、102b、102cから噴射される燃料により、図1に示すように、2方向の噴霧流110が形成される。そして、噴霧流110を形成する噴孔100a、100b、100c、100d、100e、100f、102a、102b、102cの流路軸を燃料噴射方向に延長した仮想直線(図1では、各噴孔から矢印で示されており、各噴孔の傾斜角の延長線に相当する。)と、噴孔プレート20から燃料噴射方向に所定距離(L)離れ、噴射軸300と直交する仮想平面310との交点を、それぞれ112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112h、112iとすると、交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iは正八角形の頂点上に位置し、交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iが形成する正八角形の内側の中心111に交点112hは位置している。第1実施形態では、中心111は噴霧流110の中心でもある。交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iは、特許請求の範囲に記載した外側交点に相当し、交点112hは特許請求の範囲に記載した内側交点に相当する。
(1)図2に示すように、正八角形の頂点上に位置している交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iにおいて、周方向に隣接している交点の距離は等しい。交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iが構成する外側交点の数は8個であり、内側交点である交点112hの数は1個である。つまり、第1実施形態では、外側交点の数は内側交点の8倍である。そして、内側交点である交点112hと外側交点である交点112a、112b、112c、112d、112e、112f、112g、112iとの距離は等しい。
また、図2の(B)に示すように、中心間線320に対し、交点112c、112b、112a、112gと、交点112d、112e、112f、112iとはほぼ線対称の関係にある。
本実施形態では、上記(1)〜(4)に記載した構成を採用することにより、燃料噴霧の微粒化が促進され、噴射量の分布を均一にすることができる。これにより、燃料噴霧と空気との混合が向上するので、排ガス中に排出されるHC等の未燃成分が減少する。
本発明の第2実施形態を図4および図5に示す。第2実施形態では、噴孔プレート80以外の燃料噴射弁の構成は、第1実施形態と実質的に同一である。尚、第1実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図4の(A)に示すように、噴孔プレート80には、噴孔プレート80の噴射軸300を中心として外周円周上に噴孔120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g、120hが2個ずつ合計16個形成されている。そして、その内側の内周円上に噴孔122a、122b、122c、122dが2個ずつ合計8個形成されている。つまり、噴孔プレート80には合計24個の噴孔が形成されている。これら24個の噴孔は、噴射軸300を通る直線を挟んで両側に、噴孔120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g、120hと、噴孔122a、122b、122c、122dとの合計12個の噴孔がそれぞれグループ化されて2グループを形成している。これら2グループの噴孔群において同一符号の噴孔同士は、図4の(A)に示すように、噴射軸300を通る直線302に対しほぼ線対称の位置に形成されている。また、24個の噴孔は、燃料噴射方向に向かうにしたがい噴射軸300から離れる方向に傾斜するように形成されている。これら2グループの噴孔群から2方向に燃料が噴射され、2グループの噴霧流130が形成される。
グループ化された12個の噴孔120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g、120h、122a、122b、122c、122dから噴射される燃料により、図4に示すように、2方向の噴霧流130が形成される。そして、噴霧流130を形成する噴孔120a、120b、120c、120d、120e、120f、120g、120h、122a、122b、122c、122dの流路軸を燃料噴射方向に延長した仮想直線(図4では、各噴孔から矢印で示されており、各噴孔の傾斜角の延長線に相当する。)と仮想平面310との交点を、それぞれ132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g、132h、132i、132j、132k、132mとすると、交点132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g、132hは正八角形の頂点上に位置している。交点132i、132j、132k、132mは、交点132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g、132hが形成する正八角形の内側に、この正八角形の中心131を同じ中心131として真円上に位置している。第2実施形態では、中心131は噴霧流130の中心でもある。交点132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g、132hは、特許請求の範囲に記載した外側交点に相当し、交点132i、132j、132k、132mは特許請求の範囲に記載した内側交点に相当する。
上記のように配置された24個の噴孔の噴孔間の距離、対称性、各噴孔から噴射される燃料噴霧について、以下の(5)〜(8)に説明する。
このように、正八角形の頂点上に交点132a、132b、132c、132d、132e、132f、132g、132hが位置し、その内側の真円上に交点132i、132j、132k、132mが位置するとともに、上記(5)、(6)に記載した位置に各交点が配置されるように各噴孔の傾斜角度が設定されているので、各噴孔から噴射される燃料噴霧同士の干渉を避けることができる。これにより、燃料噴霧の微粒化が促進される。さらに、噴霧流130の仮想平面310における噴射量の分布が偏ることなく均一に分布する。
本実施形態では、上記(5)〜(8)に記載した構成を採用することにより、燃料噴霧の微粒化が促進され、噴射量の分布を均一にすることができる。これにより、燃料噴霧と空気との混合が向上するので、排ガス中に排出されるHC等の未燃成分が減少する。
本発明の第3〜12実施形態を図6〜図15に示す。各実施形態では、噴孔プレート以外の燃料噴射弁の構成は、第1実施形態と実質的に同一である。尚、既述の実施形態と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
そして、第3〜12実施形態において、噴霧流は2方向に噴射されるとともに、各噴霧流において、外側に凸状の多角形上または円上に位置する外側交点と、外側交点の内側に少なくとも一つ位置する内側交点とが存在する。これにより、噴孔から噴射される燃料噴霧同士の距離を極力離すことができる。その結果、噴霧同士の干渉を避けることができるので、燃料噴霧の微粒化を促進できる。さらに、噴霧流の断面における噴射量の分布の偏りを低減できる。
図6に示す第3実施形態では、噴霧流140の交点142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g、142hは八角形の頂点上に位置して外側交点を構成し、交点142i、142j、142k、142mは真円上に位置して内側交点を構成する。
また、2グループの噴霧流140の中心141aを通る中心間線320に直交し、かつ外側交点である交点142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g、142hが形成する八角形の中心141bを通り、仮想平面310に沿った直交線322に対し、交点142c、142d、142e、142f、142j、142kと、交点142b、142a、142h、142g、142i、142mとはほぼ線対称の関係にある。これにより、直交線322を挟んだ両側における噴霧流140において、噴射量の分布が均一になる。ただし、噴霧流140の12個の交点は、中心間線320に対して線対称ではない。また、交点142a、142b、142c、142d、142e、142f、142g、142hにおいて、八角形上で隣接している交点間の距離は均等ではない。第3実施形態では、噴霧流140の中心141aと外側交点の中心141bとの位置はずれている。
図7に示す第4実施形態では、噴霧流150の交点152a、152b、152c、152d、152e、152f、152g、152hは八角形の頂点上に位置して外側交点を構成し、交点152i、152j、152k、152mは真円上に位置して内側交点を構成する。
2グループの噴霧流150の中心151aを通る中心間線320に対し、交点152d、152c、152b、152a、152j、152iと、交点152e、152f、15g、152h、152k、152mとはほぼ線対称の関係にある。これにより、中心間線320を挟んだ両側における噴霧流150において、噴射量の分布が均一になる。ただし、噴霧流150の12個の交点は、中心間線320に直交し、かつ外側交点である交点152a、152b、152c、152d、152e、152f、152g、152hが形成する八角形の中心151bを通り、仮想平面310に沿った直交線322に対し線対称ではない。また、交点152a、152b、152c、152d、152e、152f、152g、152hにおいて、八角形上で隣接している交点間の距離は均等ではない。第4実施形態では、噴霧流150の中心151aと外側交点の中心151bとの位置がずれている。
図8に示す第5実施形態では、噴霧流160の交点162a、162b、162c、162d、162e、162f、162g、162h、162iは真円上に位置して外側交点を構成し、交点162j、162kは内側交点を構成する。交点162a、162b、162c、162d、162e、162f、162g、162h、162iにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。
図9に示す第6実施形態では、噴霧流170の交点172a、172b、172c、172d、172e、172f、172g、172h、172iは真円上に位置して外側交点を構成し、交点172j、172kは内側交点を構成する。交点172a、172b、172c、172d、172e、172f、172g、172h、172iにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。
図10に示す第7実施形態では、噴霧流180の交点182a、182b、182c、182d、182e、182f、182g、182hは真円上に位置して外側交点を構成し、交点182i、182j、182k、182mは真円上に位置して内側交点を構成する。交点182a、182b、182c、182d、182e、182f、182g、182hおよび交点182i、182j、182k、182mにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。また、内側交点である交点182i、182j、182k、182mのそれぞれと近接する外側交点と各内側交点との距離は均等ではない。
図11に示す第8実施形態では、噴霧流190の交点192a、192b、192c、192d、192e、192f、192g、192hは真円上に位置して外側交点を構成し、交点192i、192j、192k、192mは楕円上に位置して内側交点を構成する。交点192a、192b、192c、192d、192e、192f、192g、192hおよび交点192i、192j、192k、192mにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。また、内側交点である交点192i、192j、192k、192mのそれぞれと近接する外側交点と各内側交点との距離は均等ではない。
図12に示す第9実施形態では、噴霧流200の交点202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h、202iは真円上に位置して外側交点を構成し、交点202j、202kは内側交点を構成する。交点202a、202b、202c、202d、202e、202f、202g、202h、202iにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。また、内側交点である交点202j、202kのそれぞれと近接する外側交点と各内側交点との距離は均等ではない。
図13に示す第10実施形態では、噴霧流210の交点212a、212b、212c、212d、212e、212f、212g、212hは楕円上に位置して外側交点を構成し、交点212iは内側交点を構成する。交点212a、212b、212c、212d、212e、212f、212g、212hにおいて、円周上で隣接する交点間の距離は均等ではない。また、内側交点である交点212iと外側交点との距離は均等ではない。
図14に示す第11実施形態では、2方向に噴霧流222を形成する噴孔プレート220は、噴射方向に向けて噴孔プレート220を凸状に湾曲させることにより、噴孔プレート220に形成される噴孔の傾斜角度を設定している。
(第12実施形態)
図15に示す第12実施形態では、2方向に噴霧流232を形成する噴孔プレート230は、噴孔が形成される噴孔プレート220の部分を噴射方向に向けて円錐凸状にすることにより、噴孔プレート230に形成される噴孔の傾斜角度を設定している。
上記複数の実施形態では2方向噴射の両方の噴霧流において、外側に凸状の多角形上または円上に位置する外側交点と、外側交点の内側に少なくとも一つ位置する内側交点とが存在するように噴孔の傾斜角度を設定した。これに対し、一方の噴霧流については、図16、17に示すように、内側交点が存在しないように噴孔の傾斜角度を設定してもよい。また、燃料噴射の方向は2方向に限るものではなく、3方向以上に燃料を噴射し、3グループ以上の噴霧流を形成してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、上記各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
Claims (13)
- 燃料噴射弁に用いられ、グループ化された複数の噴霧流を異なる方向に噴射する複数の噴孔を有する板状の噴孔部材において、
前記複数の噴霧流の少なくとも一つのグループにおいて、前記複数の噴孔が形成されている箇所の中心を前記噴孔部材の板厚方向に通る噴射軸に直交し前記噴孔部材から噴射方向の所定距離に位置する仮想平面と、前記噴孔の流路軸を燃料噴射方向に延長した仮想直線との交点が、外側に凸状の多角形上または円上に位置する外側交点と、前記外側交点の内側に少なくとも一つ位置する内側交点とを有するように前記噴孔の傾斜角は設定されていることを特徴とする噴孔部材。 - すべての前記内側交点は、前記外側交点が形成する前記外側に凸状の多角形または前記円の中心を通り前記仮想平面に沿った一つの中心線上に位置することを特徴とする請求項1に記載の噴孔部材。
- 前記内側交点は一つであり、前記内側交点は前記外側に凸状の多角形または前記円の中心に位置することを特徴とする請求項2に記載の噴孔部材。
- すべての前記内側交点は、前記外側交点が形成する前記外側に凸状の多角形または前記円の中心を同じ中心とする多角形上または円上に位置することを特徴とする請求項1に記載の噴孔部材。
- 周方向に隣接する前記外側交点の距離は等しいことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の噴孔部材。
- 前記外側交点の数は前記内側交点の数の整数倍であり、前記内側交点の各点と、前記内側交点の各点に近接する前記整数倍に相当する数の前記外側交点との距離は、すべての前記内側交点について等しいことを特徴とする請求項5に記載の噴孔部材。
- 前記噴霧流は2方向にグループ化され、二つの前記噴霧流の前記仮想平面における中心を通る中心間線に直交し前記外側に凸状の多角形または前記円の中心を通る直交線に対し、前記外側交点および前記内側交点はほぼ線対称に位置することを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の噴孔部材。
- 前記噴霧流は2方向にグループ化され、二つの前記噴霧流の前記仮想平面における中心を通る中心間線に直交し前記仮想平面に沿った正面方向から前記外側交点および前記内側交点を有する前記噴霧流を見るとき、前記仮想平面と前記流路軸とがほぼ同じ位置で交わる交点グループに関し、前記噴射軸から遠い位置にある前記交点グループほど、前記交点グループに対応する前記流路軸が噴射方向に向けて前記噴射軸から離れる方向に傾斜する傾斜角度が大きいことを特徴とする請求項7に記載の噴孔部材。
- 前記正面方向から見るとき、隣接する前記流路軸の傾斜角度の差はほぼ等しいことを特徴とする請求項8に記載の噴孔部材。
- 前記噴霧流は2方向にグループ化され、二つの前記噴霧流の前記仮想平面における中心を通る中心間線に対し、前記外側交点および前記内側交点はほぼ線対称に位置することを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の噴孔部材。
- 前記噴霧流は2方向にグループ化され、二つの前記噴霧流の前記仮想平面における中心を通る中心間線に沿った側面方向から前記外側交点および前記内側交点を有する前記噴霧流を見るとき、前記仮想平面と前記流路軸とがほぼ同じ位置で交わる交点グループに関し、前記噴射軸から遠い位置にある前記交点グループほど、前記交点グループに対応する前記流路軸が噴射方向に向けて前記噴射軸から離れる方向に傾斜する傾斜角度が大きいことを特徴とする請求項10に記載の噴孔部材。
- 前記側面方向から見るとき、前記噴射軸を一つの流路軸としてみなすと、隣接する前記流路軸の傾斜角度の差はほぼ等しいことを特徴とする請求項11に記載の噴孔部材。
- 燃料通路を形成する内周面に弁座を有する弁ボディと、
前記弁座の燃料下流側に配置され前記燃料通路から流出する燃料を噴射する請求項1から12のいずれか一項記載の噴孔部材と、
前記弁座に着座することにより前記燃料通路を閉塞し、前記弁座から離座することにより前記燃料通路を開放する弁部材と、
を備えることを特徴とする燃料噴射弁。
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