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JP2012145048A - Fuel injection valve - Google Patents

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JP2012145048A
JP2012145048A JP2011004370A JP2011004370A JP2012145048A JP 2012145048 A JP2012145048 A JP 2012145048A JP 2011004370 A JP2011004370 A JP 2011004370A JP 2011004370 A JP2011004370 A JP 2011004370A JP 2012145048 A JP2012145048 A JP 2012145048A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
diameter
nozzle
cross
fuel injection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011004370A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Hayashi
朋博 林
Masatoshi Umasaki
政俊 馬▲崎▼
Yuto Yamashita
勇人 山下
Mari Ikemoto
雅里 池本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP2011004370A priority Critical patent/JP2012145048A/en
Publication of JP2012145048A publication Critical patent/JP2012145048A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve having reduced penetration by atomizing fuel and diffusing fuel sprays.SOLUTION: The fuel injection valve 1 includes a nozzle body 2 for injecting fuel from a plurality of nozzles 25 provided at the front end. The nozzles 25 each have a small-diameter part 250 at the center of the nozzles 25 with its cross section having a diameter D, a first tapered part 251 continuous with the small-diameter part 250 on the upstream side of the small-diameter part 250, wherein the cross-section diameter of the nozzle 25 is gradually smaller from the upstream side toward the downstream side, and a second tapered part 252 continuous with the small-diameter part 250 on the downstream side of the small-diameter part 250, wherein the cross-section diameter of the nozzle 25 is gradually larger from the upstream side toward the downstream side. Relationships of 0<(D-D)/L<0.028 (1), 0<L/D<5.8 (2), and 0<(D-D)/L(3) are satisfied, wherein Lis the nozzle length of the first tapered part 251, Dis the diameter of the cross section at the upstream end, Lis the nozzle length of the second tapered part 252, and a Dis the diameter of the cross section at the downstream end.

Description

本発明は、燃料噴射弁に関し、特に、内燃機関の気筒内へ燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve, and more particularly to a fuel injection valve that injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.

内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射装置が知られている。このような燃料噴射装置は噴孔を設けた燃料噴射弁を備え、燃料噴射弁の噴孔を筒内に向けて配置することにより、筒内への燃料噴射を実現する。しかしながら、内燃機関の気筒内へ燃料を直接噴射する燃料噴射弁では、燃料噴射弁から噴射される燃料の貫徹力が大きい場合、ピストンやシリンダライナに燃料が付着することがある。   There is known a fuel injection device that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine. Such a fuel injection device includes a fuel injection valve provided with an injection hole, and the injection hole of the fuel injection valve is arranged in the cylinder, thereby realizing fuel injection into the cylinder. However, in a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine, when the penetration force of the fuel injected from the fuel injection valve is large, the fuel may adhere to the piston or the cylinder liner.

シリンダライナに付着した燃料は、シリンダライナ上に油膜を形成しているエンジンオイルに溶解し、エンジンオイルと共にクランクケースへ流出する。これによってエンジンオイルが希釈されて、粘度や潤滑性能が低下する。また、シリンダライナに付着した燃料噴霧が気化されずに筒内に残存することにより、燃焼室内の空燃比が変化し、HCの排出量が増加する。これに対して、特許文献1、2には、燃料の貫徹力を抑制するための構成が開示されている。   The fuel adhering to the cylinder liner is dissolved in the engine oil having an oil film formed on the cylinder liner and flows out to the crankcase together with the engine oil. This dilutes the engine oil and lowers the viscosity and lubrication performance. Further, the fuel spray adhering to the cylinder liner remains in the cylinder without being vaporized, so that the air-fuel ratio in the combustion chamber changes and the amount of HC emission increases. On the other hand, Patent Documents 1 and 2 disclose configurations for suppressing fuel penetration.

引用文献1の燃料噴射装置は、同一円周上に所定の角度間隔を持って配置された噴射孔が上流側から下流側へと進むにつれて通路径が増加するテーパ部とテーパ部の下流端と連続する第1の等径部とを有する。引用文献1の燃料噴射装置の構成によると、各噴射孔から噴射された燃料が互いに衝突しあい混合することにより、噴射方向が乱され噴射ノズル側に巻き上がる噴霧が形成され、噴射される燃料の貫徹力が低下し、微粒化される。   The fuel injection device of Cited Document 1 includes a tapered portion whose passage diameter increases as the injection holes arranged at a predetermined angular interval on the same circumference advance from the upstream side to the downstream side, and a downstream end of the tapered portion. A first constant-diameter portion that is continuous. According to the configuration of the fuel injection device of the cited document 1, the fuel injected from each injection hole collides with each other and mixes to form a spray that disturbs the injection direction and winds up toward the injection nozzle. Penetrating power is reduced and atomized.

引用文献2の燃料噴射ノズルは、ノズル本体に設けられた噴射孔の横断面が、内燃機関の燃焼室に向かって、最初は細まり、その後に再び拡がっていることを特徴とする。引用文献2の燃料噴射ノズルの構成によると、噴射孔の細まったスロート領域ではより高い速度が生ぜしめられ、燃料噴射ノズルの拡がったディフューザ部分では小さな粒子を有するスプレの形成が可能となる。これにより、燃料噴流の比較的高い速度に基づき最大分配領域がノズルから離れる方向へずらされるという不都合が、燃料噴射ノズルの拡がったディフューザ部分によって阻止される。また、燃料噴流速度への燃料噴流圧の最適な変換が得られることにより、キャビテーション傾向も減じられる。   The fuel injection nozzle of the cited document 2 is characterized in that the cross section of the injection hole provided in the nozzle body first narrows toward the combustion chamber of the internal combustion engine and then expands again. According to the configuration of the fuel injection nozzle of Patent Document 2, a higher speed is generated in the throat region where the injection hole is narrowed, and a spray having small particles can be formed in the diffuser portion where the fuel injection nozzle is expanded. Thereby, the disadvantage that the maximum distribution region is shifted in the direction away from the nozzle based on the relatively high speed of the fuel jet is prevented by the diffuser portion where the fuel injection nozzle is widened. Also, the cavitation tendency is reduced by obtaining an optimal conversion of fuel jet pressure to fuel jet velocity.

特開2010−151018号公報JP 2010-15510 A 特表2002−527678号公報JP 2002-527678 Gazette

ところが、特許文献1の噴射ノズルに設けられた噴射孔は、噴射孔入口部で燃料が剥離し、テーパ部を設けた効果が低下してしまう。また、ニードル弁の開弁時初期の低圧噴射時に噴霧を微粒化する能力が低い。さらに、特許文献2の燃料噴射ノズルはキャビテーション傾向を減じるため、キャビテーション気泡の崩壊による噴霧を微粒化する効果が得られにくい。このため、このような燃料噴射弁は依然として改善の余地がある。   However, in the injection hole provided in the injection nozzle of Patent Document 1, the fuel peels off at the injection hole inlet portion, and the effect of providing the tapered portion is reduced. Also, the ability to atomize the spray during low pressure injection at the initial stage when the needle valve is opened is low. Furthermore, since the fuel injection nozzle of Patent Document 2 reduces the cavitation tendency, it is difficult to obtain the effect of atomizing the spray due to the collapse of the cavitation bubbles. For this reason, such a fuel injection valve still has room for improvement.

そこで、本発明は、燃料の微粒化及び噴霧の拡散により貫徹力を低下した燃料噴射弁を提供することを課題とする。   Then, this invention makes it a subject to provide the fuel injection valve which reduced the penetration force by atomization of fuel and spreading | diffusion of spray.

かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、先端部に設けられた複数の噴孔から燃料を噴射するノズルボディを備え、前記噴孔は、前記噴孔の中央部に所定の断面径を有する小径部と、前記小径部の上流側で前記小径部と連続し、上流側から下流側に向かって前記噴孔の断面径が縮小する第1テーパ部と、前記小径部の下流側で前記小径部と連続し、上流側から下流側に向かって前記噴孔の断面径が拡大する第2テーパ部と、を有し、前記小径部の断面の直径をD、前記第1テーパ部の噴孔長をL、前記第1テーパ部の上流端における前記噴孔の断面の直径をDとした場合に、
0<(D−D)/L<0.028 (1)
の関係を満たすことを特徴とする。
A fuel injection valve of the present invention that solves such a problem includes a nozzle body that injects fuel from a plurality of injection holes provided at a tip, and the injection hole has a predetermined cross-sectional diameter at a central part of the injection hole. A small-diameter portion having a first taper portion that is continuous with the small-diameter portion upstream of the small-diameter portion and whose cross-sectional diameter decreases from the upstream side toward the downstream side, and the downstream side of the small-diameter portion A second tapered portion that is continuous with the small-diameter portion and has an enlarged cross-sectional diameter from the upstream side toward the downstream side, wherein the diameter of the cross-section of the small-diameter portion is D 0 , When the injection hole length is L 1 and the diameter of the cross section of the injection hole at the upstream end of the first taper portion is D 1 ,
0 <(D 1 -D 0) / L 1 <0.028 (1)
It is characterized by satisfying the relationship.

このような構成により、噴孔を流れる燃料は、燃料の流れる方向に縮小する第1テーパ部においてキャビテーション気泡が発生し、発生したキャビテーション気泡が崩壊することにより、燃料の微粒化が図られる。このキャビテーション気泡の崩壊により、噴孔内の流れに乱れが生じるため、噴霧の貫徹力が低下できる。さらに、このように微粒化された燃料は流れ方向に拡大する第2テーパ部により噴霧が拡散されるため、貫徹力が低下できる。   With such a configuration, the fuel flowing through the nozzle hole generates cavitation bubbles in the first taper portion that contracts in the fuel flow direction, and the generated cavitation bubbles collapse, thereby achieving atomization of the fuel. Disruption of the cavitation bubbles causes turbulence in the flow in the nozzle hole, so that the penetration force of the spray can be reduced. Furthermore, since the atomized fuel is diffused by the second tapered portion that expands in the flow direction, the penetration force can be reduced.

また、上記の燃料噴射弁において、
0<L/D<5.8 (2)
の関係を満たすこととしてもよい。
In the above fuel injection valve,
0 <L 1 / D 0 <5.8 (2)
It is also possible to satisfy this relationship.

本発明の燃料噴射弁は、キャビテーションを発生させる第1テーパ部と、噴霧角を広げる第2テーパ部を備えたことにより、燃料の微粒化を図るとともに、噴霧を拡散し、貫徹力を低下する。   The fuel injection valve of the present invention includes a first taper portion that generates cavitation and a second taper portion that widens the spray angle, thereby achieving atomization of the fuel, diffusing the spray, and reducing the penetration force. .

実施例の燃料噴射弁を断面にして内部の概略構造を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the internal schematic structure by making the fuel injection valve of an Example into a cross section. 図1の燃料噴射弁の噴孔の周辺を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed the periphery of the nozzle hole of the fuel injection valve of FIG. 噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。The decrease ratio of the length of the spray is an explanatory diagram showing the effect of K 1 factor. 噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。The decrease ratio of the length of the spray is an explanatory diagram showing the effect of K 2 factor. 噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。The decrease ratio of the length of the spray is an explanatory diagram showing the effect of K 3 factor.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本実施例の燃料噴射弁1を断面にして内部の概略構造を示した説明図である。燃料噴射弁1はノズルボディ2とニードル3とを備えている。この燃料噴射弁1は内燃機関に組み付けられる。特に、燃料噴射弁1は内燃機関の備える気筒内に燃料を噴射するように組み付けられる。このような内燃機関は自動車を始めとする輸送機械やその他動力機関に用いられる。以下の説明において、先端側とはニードル3が閉弁するときの移動方向、すなわち図面中の下側を示し、基端側とはニードル3が開弁するときの移動方向、すなわち図面中の上側を示すこととする。   FIG. 1 is an explanatory view showing a schematic internal structure of a cross section of the fuel injection valve 1 of this embodiment. The fuel injection valve 1 includes a nozzle body 2 and a needle 3. This fuel injection valve 1 is assembled to an internal combustion engine. In particular, the fuel injection valve 1 is assembled so as to inject fuel into a cylinder provided in the internal combustion engine. Such an internal combustion engine is used for transportation machines such as automobiles and other power engines. In the following description, the distal end side indicates the moving direction when the needle 3 is closed, that is, the lower side in the drawing, and the proximal end side is the moving direction when the needle 3 is opened, that is, the upper side in the drawing. Will be shown.

ノズルボディ2は有底円筒状の部材であり、内部に中空部21と、燃料溜り室22と、高圧燃料通路23と、シート部24と、噴孔25とが設けられている。中空部21内にはニードル3が摺動可能に配置されている。高圧燃料通路23は、燃料噴射弁1の外部と燃料溜り室22とを接続し、燃料噴射弁1の外部から燃料溜り室22へ高圧燃料を供給する。噴孔25は、ノズルボディ2に複数設けられており、複数の噴孔25はノズルボディ2の軸線に中心を有し、この軸線に直交する円の円周上に等間隔に設けられている。ノズルボディ2は先端部に設けられた複数の噴孔25から燃料を噴射する。   The nozzle body 2 is a bottomed cylindrical member, and is provided with a hollow portion 21, a fuel reservoir chamber 22, a high-pressure fuel passage 23, a seat portion 24, and an injection hole 25. The needle 3 is slidably disposed in the hollow portion 21. The high-pressure fuel passage 23 connects the outside of the fuel injection valve 1 and the fuel reservoir chamber 22, and supplies high-pressure fuel from the outside of the fuel injection valve 1 to the fuel reservoir chamber 22. A plurality of nozzle holes 25 are provided in the nozzle body 2, and the plurality of nozzle holes 25 are centered on the axis of the nozzle body 2 and are provided at equal intervals on the circumference of a circle orthogonal to the axis. . The nozzle body 2 injects fuel from a plurality of injection holes 25 provided at the tip.

ニードル3は大径円柱部31と小径円柱部32とを備えている。小径円柱部32は大径円柱部31の先端側に位置する。ニードル3がノズルボディ2内に組み込まれた際に、ニードル3の大径円柱部31と小径円柱部32との接合部が燃料溜り室22に位置する。ニードル3の大径円柱部31は、ノズルボディ2の中空部21の壁面にガイドされて摺動する。ニードル3の小径円柱部32はノズルボディ2の中空部21との間で燃料供給路41を形成する。燃料供給路41は、燃料溜り室22からノズルボディ2の先端部、すなわち、噴孔25へ燃料を供給する。   The needle 3 includes a large diameter cylindrical portion 31 and a small diameter cylindrical portion 32. The small diameter cylindrical portion 32 is located on the tip side of the large diameter cylindrical portion 31. When the needle 3 is incorporated into the nozzle body 2, the joint between the large diameter cylindrical portion 31 and the small diameter cylindrical portion 32 of the needle 3 is located in the fuel reservoir chamber 22. The large-diameter cylindrical portion 31 of the needle 3 slides while being guided by the wall surface of the hollow portion 21 of the nozzle body 2. A small diameter cylindrical portion 32 of the needle 3 forms a fuel supply path 41 with the hollow portion 21 of the nozzle body 2. The fuel supply path 41 supplies fuel from the fuel reservoir chamber 22 to the tip of the nozzle body 2, that is, the nozzle hole 25.

ニードル3の先端部33は先端へ向かってテーパ状に細くなる形状をしている。ニードル3の先端部33はノズルボディ2のシート部24に着座する。ニードル3が着座した状態では、燃料の噴射が停止され、ニードル3がシート部24から離間した状態で、燃料が噴孔25から噴射される。   The distal end portion 33 of the needle 3 has a shape that tapers toward the distal end. The tip portion 33 of the needle 3 is seated on the seat portion 24 of the nozzle body 2. In a state where the needle 3 is seated, fuel injection is stopped, and in a state where the needle 3 is separated from the seat portion 24, fuel is injected from the injection hole 25.

燃料噴射弁1は、ノズルボディ2の基端側に駆動機構5を備えている。駆動機構5は、背圧室51、オリフィス52、バルブ53、ソレノイド54、スイッチ55を備えている。駆動機構5はニードル3の摺動動作を制御する機構である。背圧室51はニードル3の基端に位置する。背圧室51には高圧燃料通路23から高圧燃料が供給される。背圧室51はオリフィス52により収納室56と連通されている。バルブ53は収納室56内で基端側へ移動可能に収納されている。バルブ53はスプリング57により、先端側へ付勢されている。   The fuel injection valve 1 includes a drive mechanism 5 on the base end side of the nozzle body 2. The drive mechanism 5 includes a back pressure chamber 51, an orifice 52, a valve 53, a solenoid 54, and a switch 55. The drive mechanism 5 is a mechanism that controls the sliding operation of the needle 3. The back pressure chamber 51 is located at the proximal end of the needle 3. High pressure fuel is supplied from the high pressure fuel passage 23 to the back pressure chamber 51. The back pressure chamber 51 communicates with the storage chamber 56 through the orifice 52. The valve 53 is accommodated in the storage chamber 56 so as to be movable toward the base end side. The valve 53 is urged toward the distal end side by a spring 57.

スイッチ55のON/OFF操作は、コントロールユニットにより行われる。コントロールユニットは、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、入出力ポートを双方向バスで接続した公知の形式のディジタルコンピュータからなり、内燃機関の制御のために設けられている各種センサや作動装置と信号をやり取りして内燃機関を制御する。すなわち、コントロールユニットは、燃料噴射弁1の燃料噴射時にスイッチ55をONにしてソレノイド54へ通電し、燃料噴射弁1の燃料噴射停止時にスイッチ55をOFFにしていソレノイド54への通電を遮断する。   The ON / OFF operation of the switch 55 is performed by the control unit. The control unit includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a well-known digital computer in which input / output ports are connected by a bidirectional bus, for controlling the internal combustion engine. The internal combustion engine is controlled by exchanging signals with various sensors and actuators provided in the engine. That is, the control unit turns on the switch 55 when the fuel injection valve 1 injects fuel and energizes the solenoid 54, and interrupts the energization of the solenoid 54 that turns off the switch 55 when the fuel injection valve 1 stops fuel injection.

スイッチ55がONされると、ソレノイド54が通電されてバルブ53が基端側へ引上げられる。バルブ53が引上げられることにより、背圧室51内の燃料がオリフィス52から抜け出て背圧室51内の圧力が低下する。これにより、ニードル3にかかる燃料の圧力バランスが変化する。すなわち、ニードル3を基端側へ押し付ける力より先端側に押し付ける力が強まるため、ニードル3が基端側へ移動し、ニードル3がシート部24から離間する。これにより、燃料が噴孔25へ供給されて噴射される。   When the switch 55 is turned on, the solenoid 54 is energized and the valve 53 is pulled up to the proximal end side. When the valve 53 is pulled up, the fuel in the back pressure chamber 51 escapes from the orifice 52 and the pressure in the back pressure chamber 51 decreases. Thereby, the pressure balance of the fuel concerning the needle 3 changes. That is, since the force pressing the needle 3 toward the distal end side is stronger than the force pressing the needle 3 toward the proximal end side, the needle 3 moves toward the proximal end side, and the needle 3 is separated from the seat portion 24. Thereby, fuel is supplied to the injection hole 25 and injected.

次に、ノズルボディ2の噴孔25について詳細に説明する。図2は図1における噴孔25の周辺を拡大して示した説明図である。噴孔25は、噴孔25の中央部に所定の断面径を有する小径部250と、小径部250の上流側で小径部250と連続し、上流側から下流側に向かって噴孔25の断面径が縮小する第1テーパ部251と、小径部250の下流側で小径部250と連続し、上流側から下流側に向かって噴孔25の断面径が拡大する第2テーパ部252を有する。小径部250は、噴孔25において流路が最も狭い箇所である。第1テーパ部251は、上流側から下流側に向かって噴孔25の断面径が縮小している。また、第1テーパ部251の上流端、すなわち、ノズルボディ2の内部側の端部にはRが形成されている。第2テーパ部252は、上流側から下流側に向かって噴孔25の断面径が拡大している。   Next, the nozzle hole 25 of the nozzle body 2 will be described in detail. FIG. 2 is an explanatory view showing the periphery of the nozzle hole 25 in FIG. 1 in an enlarged manner. The nozzle hole 25 is continuous with the small diameter part 250 on the upstream side of the small diameter part 250 at the central part of the nozzle hole 25 and the cross section of the nozzle hole 25 from the upstream side toward the downstream side. The first tapered portion 251 whose diameter is reduced and the second tapered portion 252 which is continuous with the small diameter portion 250 on the downstream side of the small diameter portion 250 and whose cross-sectional diameter of the injection hole 25 increases from the upstream side toward the downstream side. The small diameter portion 250 is a portion where the flow path is the narrowest in the nozzle hole 25. In the first taper portion 251, the cross-sectional diameter of the injection hole 25 decreases from the upstream side toward the downstream side. Further, R is formed at the upstream end of the first taper portion 251, that is, at the end portion on the inner side of the nozzle body 2. As for the 2nd taper part 252, the cross-sectional diameter of the injection hole 25 is expanded toward the downstream from the upstream.

次に、噴孔25へ流れ込み噴射される燃料の態様を説明する。ニードル3がリフトし、噴孔25の上流端(入口)から燃料が進入する際、燃料流に剥離が生じ、キャビテーション気泡cbが発生する。発生したキャビテーション気泡cbは、通路の径が縮小する第1テーパ部251において崩壊する。これにより、噴孔25内の燃料が微粒化されるとともに、燃料流が大きく乱れる。燃料が微粒化されることにより、噴射された後の噴霧fsが微粒化される。さらに、燃料流が乱れることにより、燃料の流れる方向の速度が減衰して噴霧fsの貫徹力が低下する。このように第1テーパ部251で流れの乱れた燃料は、通路の径が拡大する第2テーパ部252において広がるため、噴霧角が広がる。噴射される燃料の噴霧角が広がるため、噴霧fsが拡散し、噴霧fsの貫徹力が低下する。上記の第1テーパ部251において、特に、キャビテーション気泡cbの崩壊のエネルギーは数万気圧とかなり大きなものであるため、燃料の初期分裂が促進され、噴霧fsの微粒化に大きな影響を与える。このキャビテーション気泡cbの崩壊による噴霧fsの微粒化は、ニードル3がリフトを開始した噴射の初期から発生する。このため、燃料の圧力の低い噴射初期から微粒化され、貫徹力の低下された噴霧fsが実現される。   Next, the mode of the fuel that flows into the injection hole 25 and is injected will be described. When the needle 3 is lifted and the fuel enters from the upstream end (inlet) of the nozzle hole 25, the fuel flow is separated and cavitation bubbles cb are generated. The generated cavitation bubble cb collapses at the first taper portion 251 where the diameter of the passage is reduced. Thereby, the fuel in the nozzle hole 25 is atomized and the fuel flow is greatly disturbed. By atomizing the fuel, the sprayed fs after being injected is atomized. Further, when the fuel flow is disturbed, the speed in the fuel flowing direction is attenuated and the penetration force of the spray fs is reduced. As described above, the fuel whose flow is disturbed in the first taper portion 251 spreads in the second taper portion 252 where the diameter of the passage is enlarged, so that the spray angle is widened. Since the spray angle of the injected fuel is widened, the spray fs is diffused, and the penetration force of the spray fs is reduced. In the first taper portion 251, the collapse energy of the cavitation bubble cb is particularly large, such as tens of thousands of atmospheric pressures. Therefore, the initial splitting of the fuel is promoted, and the atomization of the spray fs is greatly affected. The atomization of the spray fs due to the collapse of the cavitation bubble cb occurs from the initial stage of the injection when the needle 3 starts to lift. For this reason, the atomization fs which is atomized from the initial stage of injection when the fuel pressure is low and the penetrating force is reduced is realized.

さらに、噴孔25の形状について、噴霧の長さの増減割合との関係とともに具体的に説明する。小径部250の断面の直径をD、第1テーパ部251の噴孔長をL、第1テーパ部251の上流端、すなわち、ノズルボディ2の内部側における噴孔25の断面の直径をD、第2テーパ部252の噴孔長をL、第2テーパ部252の下流端、すなわち、ノズルボディ2の外部側における噴孔25の断面の直径をDとした場合、噴孔25は、
0<(D−D)/L<0.028 (1)
0<L/D<5.8 (2)
0<(D−D)/L (3)
の関係を満たすように形成される。
ここで、
= (D−D)/L (4)
= (D−D)/L (5)
= L/D (6)
とする。KからKは噴霧の長さを決定する無次元数である。Kファクタは第1テーパ部251により定まる因子である。Kファクタは第2テーパ部252の形状により定まる因子である。Kファクタは小径部250の径と位置により定まる因子である。
Furthermore, the shape of the nozzle hole 25 will be specifically described together with the relationship with the increase / decrease ratio of the spray length. The diameter of the cross section of the small diameter portion 250 is D 0 , the length of the nozzle hole of the first taper portion 251 is L 1 , and the diameter of the cross section of the nozzle hole 25 at the upstream end of the first taper portion 251, that is, the inner side of the nozzle body 2. When D 1 , the nozzle hole length of the second taper part 252 is L 2 , and the diameter of the cross section of the nozzle hole 25 on the downstream end of the second taper part 252, that is, the outside of the nozzle body 2, is D 2. 25
0 <(D 1 -D 0) / L 1 <0.028 (1)
0 <L 1 / D 0 <5.8 (2)
0 <(D 2 -D 0) / L 2 (3)
It is formed to satisfy the relationship.
here,
K 1 = (D 1 -D 0 ) / L 1 (4)
K 2 = (D 2 -D 0 ) / L 2 (5)
K 3 = L 1 / D 0 (6)
And K 1 to K 3 are dimensionless numbers that determine the spray length. The K 1 factor is a factor determined by the first taper portion 251. K 2 factor is a factor determined by the shape of the second tapered portion 252. K 3 factor is a factor determined by the size and position of the small diameter portion 250.

次に、図3から図5を参照しながら、KからKと噴霧の長さの増減割合との関係を説明する。図3は噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。図4は噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。図5は噴霧の長さの増減割合についてKファクタの影響について示した説明図である。図3から図5の関係はニードルがフルリフト(全開)するタイミングでの噴霧の長さを計測したものである。具体的には、噴射開始後1.2msのタイミングで計測した値を用いている。また、噴霧の長さの増減割合の計測は、噴孔数が3の場合と、噴孔数が10の場合とにおいて行い、噴射圧120MPaまで連続的に計測して確認した。また、120MPaまでの計測結果から、120MPa以上の場合も依然普遍的に効果があると推定する。 Next, with reference to FIGS. 3-5, illustrating the relationship between the increase and decrease ratio of the length of K 3 and the spray from K 1. Figure 3 is an explanatory diagram showing the effect of K 1 factor for increasing or decreasing the ratio of the length of the spray. Figure 4 is an explanatory diagram showing the effect of K 2 factor for increasing or decreasing the ratio of the length of the spray. Figure 5 is an explanatory diagram showing the effect of K 3 factor for increasing or decreasing the ratio of the length of the spray. The relationship between FIGS. 3 to 5 is obtained by measuring the spray length at the timing when the needle is fully lifted (fully opened). Specifically, a value measured at a timing of 1.2 ms after the start of injection is used. Moreover, the increase / decrease ratio of the spray length was measured when the number of nozzle holes was 3 and when the number of nozzle holes was 10, and it was confirmed by continuously measuring up to an injection pressure of 120 MPa. In addition, from the measurement results up to 120 MPa, it is estimated that the effects are still universally effective when the pressure is 120 MPa or more.

図3によると、Kファクタの値が0から0.028の間で噴霧の長さが減少することが示されている。すなわち、Kファクタの値が0から0.028の値である場合(上記(1)式が満たされる場合)、噴霧の長さが縮小する。したがって、式(1)を満たすことにより、噴霧の貫徹力が低下する。 According to FIG. 3, it is shown that the spray length decreases when the value of K 1 factor is between 0 and 0.028. That is, (when the equation (1) is satisfied) when the value of K 1 factor is a value from 0 to 0.028, the length of the spray is reduced. Therefore, the penetration force of spraying falls by satisfy | filling Formula (1).

図4によると、Kファクタの値が0以上であれば、噴霧の長さが減少することが示されている。すなわち、Kファクタの値が0以上である場合(上記(3)式が満たされる場合)、噴霧の長さが縮小する。したがって、式(3)を満たすことにより、噴霧の貫徹力が低下する。また、図4に示すように、Kファクタが大きくなるほど、噴霧の長さが縮小する。Kファクタは、第2テーパ部252の下流端における噴孔25の断面の直径Dを大きくするほど、大きくなる。このため、噴霧の長さを縮小するには、第2テーパ部252の下流端における噴孔25の断面の直径Dを大きくすることが望ましい。しかしながら、直径Dを大きくしすぎると、隣り合う噴孔と干渉してしまう。このため、直径Dは、隣り合う噴孔との間に干渉が生じない程度に最大の値をとることができる。 According to FIG. 4, if the value of K 2 factor of 0 or more, the length of the spray has been shown to decrease. That is, (when the (3) is satisfied) when the value of K 2 factor is greater than zero, the length of the spray is reduced. Therefore, the penetration force of spraying falls by satisfy | filling Formula (3). Further, as shown in FIG. 4, the larger the K 2-factor, the length of the spray is reduced. The K 2 factor increases as the diameter D 2 of the cross section of the nozzle hole 25 at the downstream end of the second tapered portion 252 increases. Therefore, to reduce the length of the spray, it is desirable to increase the diameter D 2 of the cross section of the injection hole 25 at the downstream end of the second tapered portion 252. However, if too large a diameter D 2, it will interfere with the adjacent injection holes. Therefore, the diameter D 2 can take the maximum value to the extent that interference does not occur between the adjacent injection holes.

図5によると、Kファクタの値が0から5.8の間で噴霧の長さが減少することが示されている。すなわち、Kファクタの値が0から5.8の値である場合(上記(2)式が満たされる場合)、噴霧の長さが縮小する。したがって、式(2)を満たすことにより、噴霧の貫徹力が低下する。 According to FIG. 5, the length of the spray value of K 3 factor between 0 and 5.8 it is shown to reduce. That is, (when the (2) is satisfied) when the value of K 3 factor is a value from 0 to 5.8, the length of the spray is reduced. Therefore, by satisfying the formula (2), the penetration force of the spray is reduced.

上記の通り、式(1)から式(3)を満たすように形成された噴孔25から噴射される燃料噴霧は、燃料流に生じたキャビテーション気泡の崩壊により微粒化され、さらに、噴霧が拡散されることにより、貫徹力が低下する。噴霧の貫徹力が低下することにより、内燃機関のピストンやシリンダライナに燃料が付着することが抑制される。これにより、オイル希釈による性能悪化や壁面付着により生じるHCの増加を抑制できる。   As described above, the fuel spray injected from the nozzle hole 25 formed so as to satisfy the expressions (1) to (3) is atomized by the collapse of the cavitation bubbles generated in the fuel flow, and the spray is further diffused. As a result, the penetrating power decreases. By reducing the spray penetration force, it is possible to suppress the fuel from adhering to the piston and cylinder liner of the internal combustion engine. Thereby, the increase in HC caused by performance deterioration due to oil dilution and wall surface adhesion can be suppressed.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.

1 燃料噴射弁
2 ノズルボディ
25 噴孔
250 小径部
251 第1テーパ部
252 第2テーパ部
3 ニードル
cb キャビテーション気泡
fs 噴霧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 2 Nozzle body 25 Injection hole 250 Small diameter part 251 1st taper part 252 2nd taper part 3 Needle cb Cavitation bubble fs Spray

Claims (2)

先端部に設けられた複数の噴孔から燃料を噴射するノズルボディを備え、
前記噴孔は、
前記噴孔の中央部に所定の断面径を有する小径部と、
前記小径部の上流側で前記小径部と連続し、上流側から下流側に向かって前記噴孔の断面径が縮小する第1テーパ部と、
前記小径部の下流側で前記小径部と連続し、上流側から下流側に向かって前記噴孔の断面径が拡大する第2テーパ部と、
を有し、
前記小径部の断面の直径をD、前記第1テーパ部の噴孔長をL、前記第1テーパ部の上流端における前記噴孔の断面の直径をDとした場合に、
0<(D−D)/L<0.028 (1)
の関係を満たすことを特徴とする燃料噴射弁。
A nozzle body for injecting fuel from a plurality of nozzle holes provided at the tip;
The nozzle hole is
A small-diameter portion having a predetermined cross-sectional diameter at the center of the nozzle hole;
A first taper portion that is continuous with the small diameter portion on the upstream side of the small diameter portion, and whose cross-sectional diameter decreases from the upstream side toward the downstream side;
A second taper portion that is continuous with the small diameter portion on the downstream side of the small diameter portion, and whose cross-sectional diameter increases from the upstream side toward the downstream side;
Have
When the diameter of the cross section of the small diameter portion is D 0 , the nozzle hole length of the first taper portion is L 1 , and the diameter of the cross section of the nozzle hole at the upstream end of the first taper portion is D 1 ,
0 <(D 1 -D 0) / L 1 <0.028 (1)
A fuel injection valve characterized by satisfying the relationship
0<L/D<5.8 (2)
の関係を満たすことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。
0 <L 1 / D 0 <5.8 (2)
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
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