JP2007177766A - 燃料噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴射装置において、噴射口へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図る。
【解決手段】インジェクタ33におけるバルブボディ42の先端部に噴射口44a,44b,44cが形成された噴射口プレート43を固定すると共に、バルブボディ42内にニードル弁48を移動自在に支持し、このニードル弁48により第4燃料通路62と噴射口44a,44b,44cを連通して燃料を燃焼室16に噴射可能とし、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部71a,71b,71cと、この絞り部71a,71b,71cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部72a,72b,72cとにより噴射口44a,44b,44cを構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】インジェクタ33におけるバルブボディ42の先端部に噴射口44a,44b,44cが形成された噴射口プレート43を固定すると共に、バルブボディ42内にニードル弁48を移動自在に支持し、このニードル弁48により第4燃料通路62と噴射口44a,44b,44cを連通して燃料を燃焼室16に噴射可能とし、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部71a,71b,71cと、この絞り部71a,71b,71cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部72a,72b,72cとにより噴射口44a,44b,44cを構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、所定量の燃料を噴射可能とした燃料噴射装置に関するものである。
燃料を吸気ポートではなく、燃焼室に直接噴射する筒内噴射式内燃機関が従来から知られている。この筒内噴射式内燃機関では、吸気弁の開放時に、空気が吸気ポートから燃焼室に吸入されてピストンにより圧縮され、この高圧空気に対して燃料噴射装置から燃料が直接噴射される。すると、燃焼室にて、高圧空気と霧状の燃料とが混合し、この混合気が点火プラグに導かれて着火して爆発することで駆動力を得ることができ、排気弁の開放時に、燃焼後の排気ガスが吸気ポートから排出される。
図11は、従来の燃料噴射装置の先端部の縦断面図、図12及び図13は、従来の燃料噴射装置の噴射口におけるデポジットの堆積状態を表す概略図である。
従来の燃料噴射装置において、図11に示すように、ハウジング001の先端部には噴射口プレート002が固定され、この噴射口プレート002に3つの噴射口003が形成されている。また、このハウジング001内にはニードル弁004が移動自在に支持され、燃料通路005を開閉可能となっている。従って、ニードル弁004を移動して燃料通路005を開放することで、燃料通路005の燃料を噴射口003から燃焼室006に噴射することができる。
ところで、筒内噴射式内燃機関に適用される上述した従来の燃料噴射装置では、ニードル弁004により燃料通路005を所定期間だけ開放することで、所定量の燃料を噴射口003から燃焼室006噴射するが、燃料噴射期間が経過してニードル弁004により燃料通路005を閉じても、若干量の燃料が噴射口003に付着して残留する。すると、図12に示すように、噴射口003に残留した燃料が高温の燃焼ガスにより蒸し焼きにされ、デポジットDとして堆積してしまう。すると、この堆積したデポジットDが噴射口003の流路面積を狭めて燃料の流路抵抗となり、流量低下を引き起こして燃料噴射量がばらつき、燃焼悪化を招いてしまう。
そこで、図13に示すように、噴射口プレート011に形成された噴射口012の先端部に流路径が拡大する段付部013を設けることが考えられる。この構造によれば、段付部013により噴射口012を燃焼室014から遠ざけることとなり、噴射口012に付着に残留した燃料に対して高温の燃焼ガスが流入しにくくなり、デポジットDの堆積を抑制することができる。なお、このような燃料噴射装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。
ところで、一般に、ニードル弁の先端部へのデポジットの堆積を防止するには、ニードル弁により燃料通路が開放されたときに、燃料通路から流れ出る燃料の流体力により、噴射口の先端部に付着したデポジットを除去することが有効的であると言われている。ところが、図13に示すように、噴射口012の先端部に段付部013を設けると、燃料通路から噴射口012に流れ込む燃料が縮流してその壁面から剥離してしまい、ここに堆積するデポジットを洗い流すことができず、デポジットが成長してしまう。更に、噴射口012に流れ込む燃料が縮流すると、燃料の流れ方向に対して旋回する旋回成分が強くなり、燃料の飛沫が発生して段付部013の壁面を濡らし、デポジットの発生を促進してしまう。
なお、上述した特許文献1の燃料噴射弁では、噴射弁本体の噴孔の出口部に固定される流体噴射ノズルを、第1のオリフィスを有する第1のオリフィスプレートと、第2のオリフィスを有する第2のプレートとで構成し、第1のオリフィスと第2のオリフィスとが交差してプレート厚さ方向に貫通孔が形成されるように第1のオリフィスプレートと第2のオリフィスプレートを重ね合わせたものである。しかし、第1のオリフィスと第2のオリフィスとが交差するように噴射口を形成しても、デポジットの堆積を抑制することは困難である。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、噴射口へのデポジットの堆積を抑制することで燃焼改善を図った燃料噴射装置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、本発明の燃料噴射装置は、燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が外部に連通する噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能な噴射弁とを具え、前記噴射口は、前記燃料通路に連通して通路径が先細形状をなす絞り部と、該絞り部より通路径が大きく軸方向に一定となって外部に連通する拡大部とを有することを特徴とするものである。
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射口の絞り部における前記燃料通路との連通部に曲面部が設けられたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射口の拡大部における前記絞り部との連結部に90度以上に傾斜した傾斜面が形成されたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記噴射口における前記絞り部と前記拡大部との間に前記絞り部と同径で軸方向に一定となって前記拡大部に連通する直線部が設けられたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記ハウジングの先端部に前記噴射口における絞り部が形成された第1プレートが固定されると共に、該第1プレートに前記噴射口における拡大部が形成された第2プレートが固定されたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記ハウジングの先端部に前記噴射口における絞り部が形成された第1プレートが固定されると共に、該第1プレートに前記噴射口における拡大部を有するパイプ部材が固定されたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記パイプ部材に前記絞り部の周囲を被覆する被覆部が設けられたことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置では、前記第1プレートの熱伝導率に対して、前記第2プレートまたは前記パイプ部材の熱伝導率を小さく設定したことを特徴としている。
本発明の燃料噴射装置によれば、燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が外部に連通する噴射口を有するハウジングに、燃料通路を断続可能な噴射弁を移動自在に支持し、燃料通路に連通して通路径が先細形状をなす絞り部と、この絞り部より通路径が大きく軸方向に一定となって外部に連通する拡大部とにより噴射口を構成したので、燃料通路から噴射口に流れ込んだ燃料流は、絞り部で加速されて流れ方向の成分が増加されることで、絞り部の壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部に対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口に付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部で燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部で発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口へのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
以下に、本発明に係る燃料噴射装置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、本発明の実施例1に係る燃料噴射装置を表すインジェクタの先端部の断面図、図2は、実施例1の燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図、図3は、実施例1の燃料噴射装置が適用された内燃機関の要部断面図、図4は、実施例1の燃料噴射装置を表す断面図である。
本実施例の燃料噴射装置が適用された内燃機関において、図3に示すように、シリンダヘッド11の下部にシリンダブロック12が組み付けられ、複数の図示しない締結ボルトにより締結されている。シリンダブロック12には複数のシリンダボア13が形成され、各シリンダボア13にピストン14が摺動自在に嵌合している。そして、シリンダブロック12の下部に図示しないクランクシャフトが回転自在に支持されており、各ピストン14はコネクティングロッド15を介してこのクランクシャフトに連結されている。
燃焼室16は、シリンダブロック12に形成されたシリンダボア13と、シリンダヘッド11の下面と、ピストン14の頂面により構成されており、天井部(シリンダヘッド11の下面)の中央部が高くなるように傾斜したペントルーフ形状をなしている。そして、この燃焼室16の上部、つまり、シリンダヘッド11の下面に吸気ポート17及び排気ポート18が対向して形成されており、この吸気ポート17及び排気ポート18に対して吸気弁19及び排気弁20がそれぞれ位置している。この吸気弁19及び排気弁20は、シリンダヘッド11に固定された各ステムガイド21,22により軸方向に沿って移動自在に支持されると共に、各バルブスプリング23,24により吸気ポート17及び排気ポート18を閉止する方向に付勢支持されている。また、吸気弁19及び排気弁20は、上端部にローラロッカアーム25,26の一端部が連結され、このローラロッカアーム25,26の他端部はシリンダヘッド11に固定されたラッシュアジャスタ27,28に連結されており、吸気カムシャフト29の吸気カム30及び排気カムシャフト31の排気カム32が各ローラロッカアーム25,26に接触している。
従って、内燃機関に同期して吸気カムシャフト29及び排気カムシャフト31が回転すると、吸気カム30及び排気カム32がローラロッカアーム25,26を作動させ、各吸気弁19及び排気弁20が所定のタイミングで上下移動することで、吸気ポート17及び排気ポート18を開閉し、吸気ポート17と燃焼室16、燃焼室16と排気ポート18とをそれぞれ連通することができる。
燃焼室16の側部、つまり、吸気ポート17側のシリンダヘッド11の下面には、この燃焼室16に直接燃料を噴射するインジェクタ33が装着されている。また、燃焼室16の天井部中央、つまり、各吸気ポート17及び各排気ポート18の間のシリンダヘッド11の下面には、点火プラグ34が装着されている。そして、車両には、電子制御ユニット(ECU)が搭載されており、このECUは、インジェクタ33の燃料噴射タイミングや点火プラグ34による点火時期などを制御可能となっており、検出した吸入空気量、スロットル開度(アクセル開度)、エンジン回転数などのエンジン運転状態に基づいて燃料噴射量、噴射時期、点火時期などを決定している。
上述したインジェクタ33において、図4に示すように、中空形状をなすホルダ41の先端部にバルブボディ42が固定されており、このバルブボディ42の先端部に噴射口プレート43が固定され、この噴射口プレート43に噴射口44が形成されている。このホルダ41の後端部には中空形状をなす磁性パイプ45が固定されており、この磁性パイプ45内に円筒形状をなすコア46が嵌合すると共に、このコア46の先端側にアーマチュア47が軸方向に移動自在に支持されている。この磁性パイプ45は、上下にそれぞれ位置する磁性部の間に非磁性部が位置して構成され、非磁性部は上下の磁性部との間で磁性が短絡することを防止している。この場合、ホルダ41、バルブボディ42、噴射口プレート43などにより本発明のハウジングが構成される。
噴射弁としてのニードル弁48は、ホルダ41内に軸心に沿って移動自在に配設され、後端側がアーマチュア47の先端部に嵌合して連結される一方、先端側がバルブボディ42内に延出している。また、このニードル弁48は先端部にシール部49が形成される一方、コア46内に装着されたアジャストパイプ50とアーマチュア47との間に、このアーマチュア47を介してニードル弁48を先端側に付勢する圧縮コイルスプリング51が介装されており、ニードル弁48はシール部49がバルブボディ42の弁座部52に当接している。
磁性パイプ45の外側にはコイル53が巻回され、このコイル53の外側に樹脂モールドによりコネクタ54が形成され、このコネクタ54の外側に磁性材料からなるヨーク55が固定されている。従って、コイル53に通電すると、コア46に電磁吸引力が発生し、圧縮コイルスプリング51の付勢力に抗してアーマチュア47を及びニードル弁48を後端側(図4にて右側)に移動し、シール部49をバルブボディ42の弁座部52から離間させることができる。
また、磁性パイプ45の後端部には、燃料導入管56が連結されており、内部に燃料導入通路57が形成され、ここにフィルタ58が取付けられている。この燃料導入通路57は、コア46及びアーマチュア47内に形成された第1、第2燃料通路59,60に連通し、第2燃料通路60は、燃料挿通孔61を介してホルダ41内の第3燃料通路61に連通し、この第3燃料通路61は、バルブボディ42とニードル弁48との間に形成された第4燃料通路62に連通している。従って、コイル53に通電していない状態では、圧縮コイルスプリング51の付勢力によりニードル弁48のシール部49がバルブボディ42の弁座部52に当接することで、第4燃料通路62を閉止している。一方、コイル53に通電した状態では、電磁吸引力によりニードル弁48のシール部49がバルブボディ42の弁座部52から離間することで第4燃料通路62を開放し、この第4燃料通路62にある燃料を噴射口44から燃焼室16に噴射することができる。
そして、本実施例の燃料噴射装置では、このように構成されたインジェクタ33にて、先端部に3つの噴射口44(44a,44b,44c)が形成されており、中央部の噴射口44aはニードル弁48の軸心方向に沿って形成され、左右の噴射口44b,44cはニードル弁48の軸心に対して所定角度傾斜した方向に沿って形成されている。そして、各噴射口44a,44b,44cは、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部71a,71b,71cと、この絞り部71a,71b,71cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部72a,72b,72cとから構成されている。即ち、絞り部71a,71b,71cは、基端部が第4燃料通路62に連通し、先端部が燃焼室16側に向けて通路径が小さくなる円錐形状をなしている。一方、拡大部72a,72b,72cは、通路径が絞り部71a,71b,71cの先端部より大きく、且つ、軸方向に一定な円筒形状をなし、基端部が絞り部71a,71b,71cに連通し、先端部が燃焼室16に連通している。
従って、ニードル弁48を移動してシール部49をバルブボディ42の弁座部52から離間すると第4燃料通路62が開放し、この第4燃料通路62にある燃料が各噴射口44a,44b,44cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口44a,44b,44cに流れ込んだ燃料流は、絞り部71a,71b,71cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部71a,71b,71cを通る燃料流は、その壁面から剥離しにくくなり、この絞り部71a,71b,71cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口44a,44b,44cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、上述したように、第4燃料通路62から各噴射口44a,44b,44cに流れ込んだ燃料流がここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部72a,72b,72cに流れ込むため、この拡大部72a,72b,72cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口44a,44b,44cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。この場合、燃焼室16に噴射される燃料は、絞り部71a,71b,71cの最下流端でその噴射量が規定されることとなり、拡大部72a,72b,72cにより通路径がここから大きく拡大するため、拡大部72a,72b,72cにデポジットが堆積しても絞り部71a,71b,71cへの成長を抑制することができる。
このように実施例1の燃料噴射装置にあっては、インジェクタ33におけるバルブボディ42の先端部に噴射口44a,44b,44cが形成された噴射口プレート43を固定すると共に、バルブボディ42内にニードル弁48を移動自在に支持し、このニードル弁48により第4燃料通路62と噴射口44a,44b,44cを連通して燃料を燃焼室16に噴射可能とし、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部71a,71b,71cと、この絞り部71a,71b,71cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部72a,72b,72cとにより噴射口44a,44b,44cを構成している。
従って、第4燃料通路62から噴射口44a,44b,44cに流れ込んだ燃料流は、絞り部71a,71b,71cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部71a,71b,71cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口44a,44b,44cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部71a,71b,71cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部72a,72b,72cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口44a,44b,44cへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
図5は、本発明の実施例2に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例2の燃料噴射装置において、図5に示すように、インジェクタの先端部に固定された噴射口プレート81には、3つの噴射口82a,82b,82cが形成されている。各噴射口82a,82b,82cは、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部83a,83b,83cと、この絞り部83a,83b,83cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部84a,84b,84cとから構成されている。そして、噴射口82a,82b,82cの絞り部83a,83b,83cにおける第4燃料通路62との連通部に曲面部85a,85b,85cが形成されている。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口82a,82b,82cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口82a,82b,82cに流れ込む燃料流は、曲面部85a,85b,85cにガイドされながら絞り部83a,83b,83cに至り、この絞り部83a,83b,83cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、燃料がスムースに絞り部83a,83b,83cに流れ込み、その燃料流は壁面から剥離しにくくなり、この絞り部83a,83b,83cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口82a,82b,82cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口82a,82b,82cに流れ込んだ燃料流がここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部84a,84b,84cに流れ込むため、この拡大部84a,84b,84cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口82a,82b,82cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。
このように実施例2の燃料噴射装置にあっては、噴射口プレート81に形成された噴射口82a,82b,82cを、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部83a,83b,83cと、この絞り部83a,83b,83cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部84a,84b,84cとにより構成し、絞り部83a,83b,83cにおける第4燃料通路62との連通部に曲面部85a,85b,85cを形成している。
従って、第4燃料通路62の燃料は、曲面部85a,85b,85cによりスムースに絞り部83a,83b,83cに流れ込み、絞り部83a,83b,83cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部83a,83b,83cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口82a,82b,82cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部83a,83b,83cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部84a,84b,84cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口82a,82b,82cへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
図6は、本発明の実施例3に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例3の燃料噴射装置において、図6に示すように、インジェクタの先端部に固定された噴射口プレート91には、3つの噴射口92a,92b,92cが形成されている。各噴射口92a,92b,92cは、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部93a,93b,93cと、この絞り部93a,93b,93cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部94a,94b,94cとから構成されている。そして、各噴射口92a,92b,92cの拡大部94a,94b,94cにおける絞り部93a,93b,93cとの連結部に90度以上に傾斜したリング形状をなす傾斜面95a,95b,95cが形成されることで、拡大部94a,94b,94cの天井部分が燃焼室16から離間することとなる。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口92a,92b,92cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口92a,92b,92cに流れ込んだ燃料流は、絞り部93a,93b,93cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部93a,93b,93cを通る燃料流はその壁面から剥離しにくくなり、この絞り部93a,93b,93cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口92a,92b,92cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口92a,92b,92cに流れ込んだ燃料流がここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部94a,94b,94cに流れ込むため、この拡大部94a,94b,94cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口92a,92b,92cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。そして、拡大部94a,94b,94cにリング形状をなす傾斜面95a,95b,95cが形成されているため、燃焼室16の燃焼ガスが絞り部93a,93b,93cに浸入しにくくなり、デポジットの成長を抑制することができる。
このように実施例3の燃料噴射装置にあっては、噴射口プレート91に形成された噴射口92a,92b,92cを、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部93a,93b,93cと、この絞り部93a,93b,93cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部94a,94b,94cとにより構成し、拡大部94a,94b,94cにおける絞り部93a,93b,93cとの連結部に90度以上に傾斜した傾斜面95a,95b,95cを形成している。
従って、第4燃料通路62から噴射口92a,92b,92cに流れ込んだ燃料流は、絞り部93a,93b,93cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部93a,93b,93cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口92a,92b,92cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部93a,93b,93cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部94a,94b,94cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口92a,92b,92cへのデポジットの堆積を抑制することができると共に、傾斜面95a,95b,95cにより燃焼室16の燃焼ガスが絞り部93a,93b,93cに浸入しにくくなり、デポジットの成長を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
図7は、本発明の実施例4に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例4の燃料噴射装置において、図7に示すように、インジェクタの先端部に固定された噴射口プレート101には、3つの噴射口102a,102b,102cが形成されている。各噴射口102a,102b,102cは、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部103a,103b,103cと、この絞り部103a,103b,103cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部104a,104b,104cと、絞り部103a,103b,103cと拡大部104a,104b,104cとの間に設けられた直線部105a,105b,105cから構成されている。この直線部105a,105b,105cは、絞り部103a,103b,103cの下流端部と同径をなし、軸方向に一定の内径を有して拡大部104a,104b,104cに連通している。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口102a,102b,102cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口102a,102b,102cに流れ込んだ燃料流は、絞り部103a,103b,103cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部103a,103b,103cを通る燃料流はその壁面から剥離しにくくなり、この絞り部103a,103b,103cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口102a,102b,102cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口102a,102b,102cに流れ込んだ燃料流は、ここで加速されて流れ方向の成分が増加されると共に、直線部105a,105b,105cで整流されてから、通路径の広い拡大部104a,104b,104cに流れ込むため、この拡大部104a,104b,104cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口102a,102b,102cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。そして、拡大部104a,104b,104cにリング形状をなす傾斜面105a,105b,105cが形成されているため、燃焼室16の燃焼ガスが絞り部103a,103b,103cに浸入しにくくなり、デポジットの成長を抑制することができる。
このように実施例4の燃料噴射装置にあっては、噴射口プレート101に形成された噴射口102a,102b,102cを、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部103a,103b,103cと、この絞り部103a,103b,103cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部104a,104b,104cと、絞り部103a,103b,103cの下流端部と同径をなして軸方向に一定の内径を有して絞り部103a,103b,103cと拡大部104a,104b,104cを連通する直線部105a,105b,105cから構成されている。
従って、第4燃料通路62から噴射口102a,102b,102cに流れ込んだ燃料流は、絞り部103a,103b,103cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部103a,103b,103cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口102a,102b,102cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部103a,103b,103cで燃料の流れ方向の成分が増加すると共に、直線部105a,105b,105cで整流されるため、拡大部104a,104b,104cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口102a,102b,102cへのデポジットの堆積を抑制することができると共に、傾斜面105a,105b,105cにより燃焼室16の燃焼ガスが絞り部103a,103b,103cに浸入しにくくなり、デポジットの成長を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
図8は、本発明の実施例5に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例5の燃料噴射装置において、図8に示すように、インジェクタの先端部には、第1噴射口プレート111と第2噴射口プレート112が固定されている。そして、第1噴射口プレート111に、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部113a,113b,113cが形成されている。また、第2噴射口プレート112に、第1噴射口プレート111の各絞り部113a,113b,113cに対応して、この絞り部113a,113b,113cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部114a,114b,114cが形成されている。本実施例では、この絞り部113a,113b,113cと拡大部114a,114b,114cにより噴射口115a,115b,115cが構成されている。
また、本実施例では、燃料と直接接触する第1噴射口プレート111の熱伝導率に対して、燃焼ガスと直接接触する第2プレート112の熱伝導率を小さく設定している。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口115a,115b,115cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口115a,115b,115cに流れ込んだ燃料流は、絞り部113a,113b,113cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部113a,113b,113cを通る燃料流はその壁面から剥離しにくくなり、この絞り部113a,113b,113cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口115a,115b,115cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口115a,115b,115cに流れ込んだ燃料流は、ここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部114a,114b,114cに流れ込むため、この拡大部114a,114b,114cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口115a,115b,115cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。
そして、このとき、燃料と直接接触する第1噴射口プレート111に対して、燃焼ガスと直接接触する第2噴射口プレート112は高温となるが、第1噴射口プレート111の熱伝導率より第2噴射口プレート112の熱伝導率の方が小さく設定されているため、第2噴射口プレート112の熱が第1噴射口プレート111に伝達されにくくなり、第1噴射口プレート111における噴射口115a,115b,115cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
このように実施例5の燃料噴射装置にあっては、インジェクタの先端部に第1噴射口プレート111と第2噴射口プレート112を固定し、第1噴射口プレート111に第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部113a,113b,113cを形成する一方、第2噴射口プレート112にこの絞り部113a,113b,113cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部114a,114b,114cを形成し、絞り部113a,113b,113cと拡大部114a,114b,114cにより噴射口115a,115b,115cを構成している。
従って、第4燃料通路62から噴射口115a,115b,115cに流れ込んだ燃料流は、絞り部113a,113b,113cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部113a,113b,113cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口115a,115b,115cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部113a,113b,113cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部114a,114b,114cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口115a,115b,115cへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
また、本実施例では、噴射口115a,115b,115cを構成する絞り部113a,113b,113cを第1噴射口プレート111に形成し、拡大部114a,114b,114cを第2噴射口プレート112に形成している。従って、噴射口115a,115b,115cを容易に形成することができ、低コスト化を可能とすることができると共に、製作の自由度が向上することで燃料噴射装置の適性に応じて噴射口の形状を最適化することが可能となる。そして、第1噴射口プレート111の熱伝導率より第2噴射口プレート112の熱伝導率を小さく設定しており、第2噴射口プレート112の熱が第1噴射口プレート111に伝達されにくく、噴射口115a,115b,115cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
図9は、本発明の実施例6に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例6の燃料噴射装置において、図9に示すように、インジェクタの先端部には、噴射口プレート121が固定されており、この噴射口プレート121に、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部122a,122b,122cが形成されている。そして、この噴射口プレート121の各絞り部122a,122b,122cに対応してパイプ部材123a,123b,123cが固定されており、このパイプ部材123a,123b,123cに、絞り部122a,122b,122cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部124a,124b,124cが形成されている。本実施例では、この絞り部122a,122b,122cと拡大部124a,124b,124cにより噴射口125a,125b,125cが構成されている。
また、本実施例では、燃料と直接接触する噴射口プレート121の熱伝導率に対して、燃焼ガスと直接接触するパイプ部材123a,123b,123cの熱伝導率を小さく設定している。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口125a,125b,125cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口125a,125b,125cに流れ込んだ燃料流は、絞り部122a,122b,122cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部122a,122b,122cを通る燃料流はその壁面から剥離しにくくなり、この絞り部122a,122b,122cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口125a,125b,125cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口125a,125b,125cに流れ込んだ燃料流は、ここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部124a,124b,124cに流れ込むため、この拡大部124a,124b,124cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口125a,125b,125cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。
そして、このとき、燃料と直接接触する噴射口プレート121に対して、燃焼ガスと直接接触するパイプ部材123a,123b,123cは高温となるが、噴射口プレート121の熱伝導率よりパイプ部材123a,123b,123cの熱伝導率の方が小さく設定されているため、パイプ部材123a,123b,123cの熱が噴射口プレート121に伝達されにくくなり、噴射口プレート121における噴射口125a,125b,125cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
このように実施例6の燃料噴射装置にあっては、インジェクタの先端部に噴射口プレート121を固定し、この噴射口プレート121に第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部122a,122b,122cを形成する一方、この噴射口プレート121に固定したパイプ部材123a,123b,123cに絞り部122a,122b,122cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部124a,124b,124cを形成し、この絞り部122a,122b,122cと拡大部124a,124b,124cにより噴射口125a,125b,125cを構成している。
従って、第4燃料通路62から噴射口125a,125b,125cに流れ込んだ燃料流は、絞り部122a,122b,122cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部122a,122b,122cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口125a,125b,125cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部122a,122b,122cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部124a,124b,124cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口125a,125b,125cへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
また、本実施例では、噴射口125a,125b,125cを構成する絞り部122a,122b,122cを噴射口プレート121に形成し、拡大部124a,124b,124cをパイプ部材123a,123b,123cにより形成している。従って、噴射口125a,125b,125cを容易に形成することができ、低コスト化を可能とすることができると共に、製作の自由度が向上することで燃料噴射装置の適性に応じて噴射口の形状を最適化することが可能となる。そして、噴射口プレート121の熱伝導率よりパイプ部材123a,123b,123cの熱伝導率を小さく設定しており、パイプ部材123a,123b,123cの熱が噴射口プレート121に伝達されにくく、噴射口125a,125b,125cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
図10は、本発明の実施例7に係る燃料噴射装置における噴射口の形状を表す概略断面図である。なお、前述した実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
実施例7の燃料噴射装置において、図10に示すように、インジェクタの先端部には、第1噴射口プレート131が固定されており、この第1噴射口プレート131に、第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部132a,132b,132cが形成されている。そして、この第1噴射口プレート131にパイプ部(パイプ部材)133a,133b,133cを有する第2噴射口プレート134が固定されており、このパイプ部133a,133b,133cに、絞り部132a,132b,132cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部135a,135b,135cが形成されている。本実施例では、この絞り部132a,132b,132cと拡大部135a,135b,135cにより噴射口136a,136b,136cが構成されており、第2噴射口プレート134が絞り部132a,132b,132cの周囲を被覆する被覆部として機能している。
また、本実施例では、燃料と直接接触する第1噴射口プレート131の熱伝導率に対して、燃焼ガスと直接接触する第2噴射口プレート134の熱伝導率を小さく設定している。
従って、ニードル弁が移動して第4燃料通路62を開放すると、この第4燃料通路62の燃料が各噴射口136a,136b,136cを通して燃焼室16に噴射される。このとき、第4燃料通路62から各噴射口136a,136b,136cに流れ込んだ燃料流は、絞り部132a,132b,132cで加速されて流れ方向の成分が増加される。そのため、絞り部132a,132b,132cを通る燃料流はその壁面から剥離しにくくなり、この絞り部132a,132b,132cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口136a,136b,136cに付着しているデポジットを除去することができる。
また、第4燃料通路62から各噴射口136a,136b,136cに流れ込んだ燃料流は、ここで加速されて流れ方向の成分が増加されてから、通路径の広い拡大部135a,135b,135cに流れ込むため、この拡大部135a,135b,135cで燃料の飛沫がほとんど発生せず、良好に微粒化された燃料噴霧が燃焼室16に噴射されることとなり、噴射口136a,136b,136cへの燃料付着量を低減することで、デポジットの堆積を抑制することができる。
そして、このとき、燃料と直接接触する第1噴射口プレート131に対して、燃焼ガスと直接接触する第2噴射口プレート134は高温となるが、第1噴射口プレート131の熱伝導率より第2噴射口プレート134の熱伝導率の方が小さく設定されているため、第2噴射口プレート134の熱が第1噴射口プレート131に伝達されにくくなり、第1噴射口プレート131における噴射口136a,136b,136cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
このように実施例7の燃料噴射装置にあっては、インジェクタの先端部に第1噴射口プレート131を固定し、この第1噴射口プレート131に第4燃料通路62に連通して通路径が先細形状をなす絞り部132a,132b,132cを形成する一方、第1噴射口プレート131にパイプ部133a,133b,133cを有する第2噴射口プレート134を固定し、このパイプ部133a,133b,133cに絞り部132a,132b,132cより通路径が大きく軸方向に一定となって燃焼室16に連通する拡大部135a,135b,135cを形成し、この絞り部132a,132b,132cと拡大部135a,135b,135cにより噴射口136a,136b,136cを構成している。
従って、第4燃料通路62から噴射口136a,136b,136cに流れ込んだ燃料流は、絞り部132a,132b,132cで加速されて流れ方向の成分が増加されることで、その壁面からの燃料流の剥離が抑制されることとなり、この絞り部132a,132b,132cに対してその周方向で均一に燃料の流体力が作用し、噴射口136a,136b,136cに付着したデポジットを適正に除去することができ、また、絞り部132a,132b,132cで燃料の流れ方向の成分が増加するため、拡大部135a,135b,135cで発生する燃料の飛沫が低減されることとなり、噴射口136a,136b,136cへのデポジットの堆積を抑制することができ、その結果、燃料流量の低下による燃料噴射量のばらつきを防止し、燃焼改善を図ることができる。
また、本実施例では、噴射口136a,136b,136cを構成する絞り部132a,132b,132cを第1噴射口プレート131に形成し、拡大部135a,135b,135cをプレス加工により成形した第2噴射口プレート134により形成している。従って、噴射口136a,136b,136cを容易に、且つ、安価で製作することができ、低コスト化を可能とすることができると共に、製作の自由度が向上することで燃料噴射装置の適性に応じて噴射口の形状を最適化することが可能となる。そして、第1噴射口プレート131の熱伝導率より第2噴射口プレート134の熱伝導率を小さく設定しており、第2噴射口プレート134の熱が第1噴射口プレート131に伝達されにくく、噴射口136a,136b,136cの高温化によるデポジットの堆積を抑制することができる。
なお、上述した各実施例では、インジェクタの先端部に3つの噴射口をニードル弁の軸心に対してそれぞれ所定角度傾斜した方向に沿って設けたが、噴射口の傾斜角度や個数は内燃機関の形態や燃焼室の形状、インジェクタの装着位置などにより適宜設定すればよいものであり、各実施例に限定されるものではない。
そして、上述した各実施例では燃料を直接燃焼室に噴射する筒内噴射式の内燃機関として説明したが、燃料を吸気ポートに噴射するポート噴射式内燃機関に適用しても前述と同様の作用効果を奏することができる。
以上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、噴射口に絞り部と拡大部を設けることで、噴射口へのデポジットの堆積を抑制して燃焼改善を図るようにしたものであり、いずれの種類の内燃機関に用いても好適である。
16 燃焼室
33 インジェクタ
34 点火プラグ
41 ホルダ(ハウジング)
42 バルブボディ(ハウジング)
43,81,91,101,111,112,121 噴射口プレート(ハウジング)
44,44a,44b,44c,82a,82b,82c,92a,92b,92c,102a,102b,102c,115a,115b,115c,125a,125b,125c 噴射口
48 ニードル弁
49 シール部
52 弁座部
62 第4燃料通路
71a,71b,71c,83a,83b,83c,93a,93b,93c,103a,103b,103c,113a,113b,113c,122a,122b,122c 絞り部
72a,72b,72c,84a,84b,84c,94a,94b,94c,104a,104b,104c,114a,114b,114c,124a,124b,124c 拡大部
85a,85b,85c 曲面部
95a,95b,95c 傾斜面
105a,105b,105c 直線部
123a,123b,123c パイプ部材
33 インジェクタ
34 点火プラグ
41 ホルダ(ハウジング)
42 バルブボディ(ハウジング)
43,81,91,101,111,112,121 噴射口プレート(ハウジング)
44,44a,44b,44c,82a,82b,82c,92a,92b,92c,102a,102b,102c,115a,115b,115c,125a,125b,125c 噴射口
48 ニードル弁
49 シール部
52 弁座部
62 第4燃料通路
71a,71b,71c,83a,83b,83c,93a,93b,93c,103a,103b,103c,113a,113b,113c,122a,122b,122c 絞り部
72a,72b,72c,84a,84b,84c,94a,94b,94c,104a,104b,104c,114a,114b,114c,124a,124b,124c 拡大部
85a,85b,85c 曲面部
95a,95b,95c 傾斜面
105a,105b,105c 直線部
123a,123b,123c パイプ部材
Claims (8)
- 燃料通路を有すると共に先端部に該燃料通路が外部に連通する噴射口を有するハウジングと、前記ハウジングに移動自在に支持されて前記燃料通路を断続可能な噴射弁とを具え、前記噴射口は、前記燃料通路に連通して通路径が先細形状をなす絞り部と、該絞り部より通路径が大きく軸方向に一定となって外部に連通する拡大部とを有することを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記噴射口の絞り部における前記燃料通路との連通部に曲面部が設けられたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記噴射口の拡大部における前記絞り部との連結部に90度以上に傾斜した傾斜面が形成されたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記噴射口における前記絞り部と前記拡大部との間に前記絞り部と同径で軸方向に一定となって前記拡大部に連通する直線部が設けられたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記ハウジングの先端部に前記噴射口における絞り部が形成された第1プレートが固定されると共に、該第1プレートに前記噴射口における拡大部が形成された第2プレートが固定されたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項1に記載の燃料噴射装置において、前記ハウジングの先端部に前記噴射口における絞り部が形成された第1プレートが固定されると共に、該第1プレートに前記噴射口における拡大部を有するパイプ部材が固定されたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項6に記載の燃料噴射装置において、前記パイプ部材に前記絞り部の周囲を被覆する被覆部が設けられたことを特徴とする燃料噴射装置。
- 請求項5または6に記載の燃料噴射装置において、前記第1プレートの熱伝導率に対して、前記第2プレートまたは前記パイプ部材の熱伝導率を小さく設定したことを特徴とする燃料噴射装置。
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- 2006-12-27 WO PCT/IB2006/003782 patent/WO2007074385A2/en active Application Filing
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20071207 |