JP6190917B1 - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料に旋回力を付与する燃料通路の全体構造がコンパクトでデッドボリュームが小さく、燃料噴霧の微粒化が図られると共に耐圧性が良好な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】燃料噴射弁1の先端部である噴孔プレート35の噴孔36、旋回室41および旋回用通路42は、隣接する2つの噴孔36から噴射される燃料噴霧が、燃料液膜51の状態から分裂して燃料液糸52となる位置よりも上流側で干渉するように設定されている。中空円錐状の燃料液膜51は周方向の厚さが不均一であり、周方向の厚さが最も厚い部分51aを避けて干渉し合うので、燃料液膜51同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができる。また、隣接する噴孔36間の距離を小さくすることができるため、燃料通路全体のコンパクト化が図られ、デッドボリュームを低減することが可能となり、噴射初期の燃料噴霧の微粒化の向上が図られる。【選択図】図3Provided is a fuel injection valve having a compact fuel passage for imparting a turning force to fuel, a small dead volume, atomization of fuel spray, and good pressure resistance. A nozzle hole 36, a swirl chamber 41, and a swirl passage 42 of a nozzle hole plate 35, which is a tip portion of a fuel injection valve 1, are arranged such that fuel spray injected from two adjacent nozzle holes 36 is a fuel liquid film. It is set so as to interfere on the upstream side from the position where it splits from the state 51 and becomes the fuel liquid yarn 52. The hollow conical fuel liquid film 51 has a non-uniform thickness in the circumferential direction and interferes with avoiding the thickest part 51a in the circumferential direction, so deterioration of atomization due to the interference between the fuel liquid films 51. Can be suppressed. Further, since the distance between the adjacent injection holes 36 can be reduced, the entire fuel passage can be made compact, the dead volume can be reduced, and the atomization of the fuel spray at the initial stage of injection can be improved. It is done. [Selection] Figure 3
Description
本発明は、自動車の内燃機関等への燃料供給に用いられる燃料噴射弁に関し、特に噴霧特性における微粒化の促進を図った燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used for supplying fuel to an internal combustion engine of an automobile, and more particularly to a fuel injection valve that promotes atomization in spray characteristics.
近年、自動車の内燃機関の排出ガス規制が強化される中、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の微粒化が求められている。燃料噴霧の微粒化を図るための先行技術として、燃料に旋回力を付与し、旋回流れを形成することにより微粒化を図る技術が提示されている。 In recent years, as exhaust gas regulations for automobile internal combustion engines have been strengthened, atomization of fuel sprays injected from fuel injection valves has been demanded. As a prior art for achieving atomization of fuel spray, a technique for providing atomization by applying a swirling force to the fuel and forming a swirling flow is proposed.
例えば特許文献1には、弁座の下流側の開口部と連通路で連通されたスワール付与室を噴孔プレートに設けた燃料噴射弁が提示されている。スワール付与室は、内部で燃料を旋回させて旋回力を付与するものであり、スワール付与室の底部には複数の噴孔が設けられている。この例では、各々の噴孔から噴射された燃料噴霧が液膜部分で干渉することを抑制し、燃料噴霧の微粒化を図っている。
For example,
また特許文献2には、燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段として、燃料噴射孔が中央に設けられた2つのスワール室と、そのスワール室の接線方向に対向して接続され、上流側からの燃料をスワール室の中心に対してオフセットした方向から燃料を導入する2つのオフセット通路を有する燃料通路の構成が提示されている。この例では、噴射される2つの燃料噴霧の形態が、各々外方(周辺)部が濃く、中央が薄くなるホロコーン状の噴霧形態であり、下流側での各々の燃料噴霧の流量分布は、流量中心に対してほぼ対称形に分布している。
Further, in
上述のように、燃料に旋回力を付与し旋回流れを形成することにより、燃料噴霧の微粒化を図ることができるが、その反面、以下のような問題が発生する。特許文献1では、噴射孔から噴射された燃料噴霧が液膜部分で干渉しないように、隣接する噴孔間の距離を大きくする必要がある。このため、連通路が長くなり、燃料通路の全体構造が大きくなるため、レイアウト性が悪化するという問題がある。
As described above, atomization of fuel spray can be achieved by applying a swirl force to the fuel to form a swirl flow, but on the other hand, the following problems occur. In
また、連通路を長くした分、デッドボリュームが増加し、噴射開始直後に燃料の整流化および加速が不十分な燃料が噴射され、噴射初期の燃料噴霧の微粒化が悪化する。また、噴孔およびスワール付与室を含む燃料通路が設けられた噴孔プレートと弁座の溶接径を大きくする必要があるため、燃圧によりプレートに加わる応力が大きくなり、耐久性が悪化するという問題がある。 In addition, the dead volume is increased by the length of the communication path, and fuel with insufficient fuel rectification and acceleration is injected immediately after the start of injection, and atomization of fuel spray at the initial stage of injection deteriorates. Further, since it is necessary to increase the weld diameter between the nozzle hole plate provided with the fuel passage including the nozzle hole and the swirl imparting chamber and the valve seat, the stress applied to the plate by the fuel pressure increases and the durability deteriorates. There is.
さらに、上記のようなデッドボリュームの増加による微粒化の悪化、およびプレート溶接径の拡大による耐久性の悪化を考慮すると、燃料通路の全体構造が大きくなる多噴孔化は難しく、要求される流量が大きい大排気量のエンジンには適用できないという問題がある。 Furthermore, considering the deterioration of atomization due to the increase in dead volume as described above and the deterioration of durability due to the expansion of the plate weld diameter, it is difficult to make a multi-hole structure that increases the overall structure of the fuel passage, and the required flow rate However, there is a problem that it cannot be applied to an engine with a large displacement.
また、特許文献2では、上流からの燃料が2つのオフセット通路よりスワール室に均等に導入されるため、旋回を付与された燃料が噴孔に流入すると、内壁に沿って形成される燃料液膜の周方向の厚さが均一となり、各々の噴孔から噴射直後に形成される燃料液膜は周方向の厚さが均一となる。このため、噴孔間の距離を小さくして燃料通路の全体構造をコンパクトにしようとすると、均一で厚みのある燃料液膜同士が干渉し、微粒化が悪化するという問題がある。
Further, in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、燃料に旋回力を付与する燃料通路の全体構造がコンパクトでデッドボリュームが小さく、燃料噴霧の微粒化が図られると共に耐圧性が良好な燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. The overall structure of the fuel passage for imparting a turning force to the fuel is compact, the dead volume is small, the atomization of the fuel spray is achieved, and the pressure resistance is improved. An object of the present invention is to provide a fuel injection valve with good performance.
本発明に係る燃料噴射弁は、下流側に開口部を有する弁座と、弁座との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体と、弁座の下流側に固定され板厚方向に貫通された複数の噴孔を有する噴孔プレートとを備えた燃料噴射弁であって、噴孔プレートの上流側端面には、弁座の開口部と対向すると共に開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、複数の噴孔は、凹部の内部の開口部よりも噴孔プレートの外周側に配置されており、凹部の内部には、燃料通路の一部として、各々の噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が弁座の開口部に連通し下流側端部が旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、旋回用通路は、旋回室の中心に対し弁座中心軸側に燃料を流入させる中心軸側旋回用通路と、旋回室の中心に対し噴孔プレートの外周側に燃料を流入させる外周側旋回用通路とを含み、中心軸側旋回用通路と外周側旋回用通路は、旋回室の中心に対して互いにオフセットした方向を指向するように前記旋回室と連通しており、噴孔、旋回室、および旋回用通路は、中心軸側旋回用通路から旋回室を通って噴孔に流入される燃料と、外周側旋回用通路から旋回室を通って噴孔に流入される燃料の割合が異なるように配設され、各々の噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うものである。
The fuel injection valve according to the present invention includes a valve seat having an opening on the downstream side, a valve body that controls opening and closing of the fuel passage by contact and separation with the valve seat, and a plate thickness that is fixed to the downstream side of the valve seat. A fuel injection valve having a nozzle hole plate having a plurality of nozzle holes penetrating in a direction, the upstream side end surface of the nozzle hole plate being opposed to the opening of the valve seat and having a diameter larger than that of the opening. A large recess is provided, and the plurality of injection holes are arranged on the outer peripheral side of the injection hole plate with respect to the opening inside the recess, and each of the injection holes is provided inside the recess as a part of the fuel passage. A plurality of swirl chambers for swirling inflowing fuel, and a swirl passage having an upstream end communicating with the opening of the valve seat and a downstream end communicating with the swirl chamber are provided . A center axis side turning passage that allows fuel to flow into the valve seat center axis side with respect to the center, and a nozzle hole plug with respect to the center of the turning chamber. An outer periphery side turning passage for allowing fuel to flow into the outer periphery side of the seat, and the center axis side turning passage and the outer periphery side turning passage are oriented in directions offset from each other with respect to the center of the turning chamber. The swirl chamber communicates with the nozzle hole, swirl chamber, and swirl passage through the swirl chamber from the central axis side swirl passage and the swirl chamber from the outer swirl passage. The fuel spray injected from each nozzle hole is different from the state of the fuel liquid film in which the thickness in the circumferential direction is not uniform. The fuel liquid film is split into fuel droplets through the state of the fuel liquid yarn, and the fuel liquid film injected from the nozzle holes adjacent to each other is upstream of the position where the fuel liquid yarn is in the circumferential direction. thickness is the Umo interference and if to avoid the thickest part.
本発明に係る燃料噴射弁によれば、互いに隣接する噴孔から噴射された周方向の厚さが不均一な中空円錐状の燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うようにしたので、燃料液膜同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができると共に、隣接する噴孔間の距離を小さくすることができる。これにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、デッドボリュームを低減することが可能となるため、燃料噴霧の微粒化が図られる。また、燃料通路の外側に設けられる噴孔プレートと弁座の溶接円の直径を小さくすることができるため、燃圧により噴孔プレートに加わる応力が抑制され、耐久性が向上する。 According to the fuel injection valve of the present invention, the hollow conical fuel liquid film having a non-uniform circumferential thickness injected from the adjacent nozzle holes is upstream of the position where the fuel liquid yarn is in a state. Therefore, since the interference is avoided by avoiding the thickest part in the circumferential direction, the deterioration of atomization due to the interference between the fuel liquid films can be suppressed and the distance between the adjacent nozzle holes can be reduced. can do. As a result, the overall structure of the fuel passage can be made compact, and the dead volume can be reduced, so that atomization of the fuel spray can be achieved. Moreover, since the diameter of the welding circle between the nozzle hole plate and the valve seat provided outside the fuel passage can be reduced, the stress applied to the nozzle hole plate by the fuel pressure is suppressed, and the durability is improved.
実施の形態1.
以下に、本発明の実施の形態1に係る燃料噴射弁について、図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態1に係る燃料噴射弁を示す断面図、図2は、本実施の形態1に係る燃料噴射弁の先端部を示す部分拡大断面図、図3は、図2中、A−Aで示す部分を上流側から見た平面図である。なお、各図において、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。
Hereinafter, a fuel injection valve according to
燃料噴射弁1は、電磁力を発生するソレノイド装置2と、ソレノイド装置2への通電により作動する弁装置3を備えている。ソレノイド装置2は、磁気回路のヨーク部分をなすハウジング21と、このハウジング21の内側に設けられた固定鉄心であるコア22と、コア22を囲うように設けられたコイル23と、コイル23の内側に設けられ往復移動する可動鉄心であるアマチュア24を備えている。
The
弁装置3は、円筒形状であってコア22の先端の外径部に圧入、溶接された弁本体31と、弁本体31の内部の燃料が流れる通路の途中に設けられ下流側に弁座開口部32bを有する弁座32と、弁本体31の内側に設けられ、弁座32との当接、離間により燃料通路の開閉を制御する弁体33と、弁体33の上流に設けられた圧縮バネ34を備え、さらに、弁座32の下流側には噴孔プレート35が溶接により結合され、噴孔プレート35には板厚方向に貫通する複数の噴孔36が設けられている。
The valve device 3 has a cylindrical shape and is press-fitted and welded to the outer diameter portion of the tip of the
アマチュア24は、弁体33に圧入後、溶接される。弁体33は、アマチュア24の内面に圧入、溶接された中空のロッドの先端部に、溶接で固定されたボール37を有している。ボール37は、図2に示すように、燃料噴射弁1の中心軸に平行な面取部37aを有している。また、弁座32は、ボール37と当接する弁座シート部32aを有している。
The
次に動作について説明する。エンジンの制御装置から燃料噴射弁1の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁1のコイル23に電流が通電され、アマチュア24、コア22、ハウジング21、および弁本体31で構成される磁気回路に磁束が発生する。
Next, the operation will be described. When an operation signal is sent from the engine control device to the drive circuit of the
これにより、アマチュア24はコア22側へ吸引動作し、アマチュア24と一体構造である弁体33が弁座シート部32aから離れて隙間が形成されると、燃料は弁体33の先端部に溶接されたボール37の面取部37aから弁座シート部32aとボール37の隙間を通って、複数の噴孔36からエンジン吸気通路に噴射される。
As a result, the
また、エンジンの制御装置から燃料噴射弁1の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル23の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少して弁体33を閉弁方向に押している圧縮ばね34によって弁体33と弁座シート部32a間の隙間は閉状態となり、燃料噴射が終了する。弁体33は、弁本体31とのガイド部24aでアマチュア24と摺動し、開弁状態ではアマチュア24の上面24bがコア22の下面と当接する。
Further, when an operation stop signal is sent from the engine control device to the drive circuit of the
本実施の形態1に係る燃料噴射弁1の先端部の構成について、図2〜図4を用いて詳細に説明する。噴孔プレート35の上流側端面35aには、弁座開口部32bと対向すると共に弁座開口部32bよりも径が大きい凹部35bが設けられている。複数の噴孔36は、凹部35bの内部の弁座開口部32bよりも噴孔プレート35の外周側に配置されている。
The structure of the front-end | tip part of the
噴孔プレート35の凹部35b内には、燃料に旋回を付与するための燃料通路として、各々の噴孔36に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室41と、上流側端部が弁座開口部32bに連通し下流側端部が旋回室41に連通する中心軸側旋回用通路42aおよび外周側旋回用通路42b(総称して旋回用通路42と称す)を備えている。
In the
燃料噴射弁1の先端部は、図3に示すように、同一円周上に等間隔に配設された3つの噴孔36を備えており、各々の噴孔36の周辺部を囲む3つの旋回室41と、各々の旋回室41に対して燃料を流入させる中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bを有している。旋回用通路42の一部は、凹部側壁35cで構成されている。
As shown in FIG. 3, the tip of the
弁座開口部32bよりも外周側に設けられた各々の旋回室41には、略円弧形状の中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bが接続されている。1つの旋回室41に対応する中心軸側旋回用通路42aと、隣接する旋回室41に対応する外周側旋回用通路42bには、共通燃料導入路43から燃料が導入される。
A substantially arc-shaped center axis
本実施の形態1における旋回室41および旋回用通路42の構造と燃料の流れについて、図4を用いて詳細に説明する。噴孔36の入口側(上流側)の中心である噴孔中心36aは、図中、点線で示す略円形の旋回室41の中心と一致しており、噴孔36と旋回室41は同心円上である(X1=X2)。また、中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bは、通路幅および通路断面積が等しいものである(Y1=Y2)。
The structure of the
中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bは、旋回室41の中心(ここでは噴孔中心36aと同じ)に対して互いにオフセットした方向を指向するように旋回室41と連通している。中心軸側旋回用通路42aは、燃料導入部41aから旋回室41に燃料を導入させ、旋回室41の中心に対し弁座中心軸Z側に燃料を流入させる。図中、点線で示す矢印5aは、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41に流入された燃料の流れの主流を示している。
The central axis
また、外周側旋回用通路42bは、燃料導入部41bから旋回室41に燃料を導入させ、旋回室41の中心に対し噴孔プレート35の外周側に燃料を流入させる。図中、点線で示す矢印5bは、外周側旋回用通路42bから旋回室41に流入された燃料の流れの主流を示している。なお、燃料導入部41a、41bとは、旋回室41と旋回用通路42の境界部付近のことであり、一点のみを指すものではない。
Further, the outer circumferential
このように、旋回室41の中心に対して互いにオフセットした方向を指向する2つの旋回用通路42によって、2箇所の燃料導入部41a、41bから旋回室41に燃料が導入されることにより、旋回室41内に生じる各々の燃料の流れの旋回方向は同じとなり、お互いの流れを大きく阻害することがない。従って、図3に示すような強い旋回流れ(図中、矢印5で示す)を生じさせることができる。なお、旋回用通路42は、複数の旋回室41における燃料の旋回方向が全て同じ方向になるように設けられている。
In this way, the fuel is introduced into the
次に、燃料噴射弁1の噴孔36から噴射される燃料噴霧について、図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態1に係る燃料噴射弁から噴射された隣接する燃料噴霧を示すイメージ図である。図5に示すように、燃料噴射弁1から噴射された燃料噴霧は、燃料液膜51、燃料液糸52および燃料液滴53の3つの状態を含んでいる。なお、図中、L1、L2、L3は、噴孔出口36bからの距離を示している。
Next, fuel spray injected from the
旋回室41で旋回を付与された燃料が噴孔36内に導入されると、燃料は噴孔36の内壁に沿って液膜化する。このため、噴孔出口36bから噴射される燃料噴霧は、噴射直後には中空円錐状の燃料液膜51の状態である。燃料液膜51は、下流側に広がっていくと次第に分裂し、距離L2の位置でほぼ燃料液糸52の状態となり、最終的には距離L3の位置で細かく粒状に分裂した燃料液滴53の状態となる。
When the fuel swirled in the
燃料噴射弁1の先端部である噴孔プレート35の噴孔36、旋回室41および旋回用通路42は、隣接する2つの噴孔36から噴射される燃料噴霧が、燃料液膜51の状態から分裂して燃料液糸52となる距離L2の位置よりも上流側の距離L1の位置で干渉するように、それらの仕様が設定されている。図中、Pは、隣接する2つの燃料液膜51が互いに干渉し始める箇所Pを示している。
The
さらに、燃料噴射弁1の先端部は、噴孔36から噴射された中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さが不均一となるように構成されている。本実施の形態1では、その具体的な手段として、一方の旋回用通路42から旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料と、他方の旋回用通路42から旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料の割合を異ならせている。
Further, the tip of the
2つの旋回用通路42は、通路形状が略円弧形状のため、図4に示すように、弁座開口部32bから中心軸側旋回用通路42aに流入する燃料の流れの主流(図中、矢印5a)と、外周側旋回用通路42bに流入する燃料の流れの主流(図中、矢印5b)は、それぞれ凹部側壁35c寄りに偏って流れる。すなわち、凹部側壁35cの形状によって燃料の流れの方向を制御することができる。
Since the two swirling passages 42 have a substantially circular arc shape, as shown in FIG. 4, the main flow of the fuel flowing into the central shaft
図4に示す例では、中心軸側旋回用通路42aは、外周側旋回用通路42bよりも噴孔中心36a寄りに旋回室41と連通している。このため、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41に流入する燃料の流れは、外周側旋回用通路42bから旋回室41に流入する燃料の流れよりも噴孔中心36a寄りとなる。
In the example shown in FIG. 4, the center axis
このような構成とすることにより、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料の量を多くすることができ、2つの旋回用通路42から噴孔36に流入される燃料の割合に差を生じさせることができる。その結果、噴孔36から噴射される中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さを不均一にすることができる。
With this configuration, it is possible to increase the amount of fuel that flows from the central axis
燃料噴射弁1の噴孔出口36bにおける燃料液膜の形態と、隣接する燃料噴霧が干渉する距離L1の位置における燃料液膜の形態について、図6および図7を用いて説明する。図6は、図5中、B−Bで示す位置における燃料液膜を示し、図7は、図5中、C−Cで示す位置における燃料液膜を示している。
The form of the fuel liquid film at the
3つの噴孔36は、弁座中心軸Zを中心とした同一円周上に配置され、各々の旋回室41に生じる旋回流れの方向は、図3に示すように、いずれも同じ方向である。図6に示すように、噴孔出口36bにおける燃料液膜50は、周方向の厚さが不均一に形成され、燃料液膜50の最も厚い部分50aが、弁座中心軸Z側に配置されるように設定されている。
The three
また、噴射された燃料噴霧が燃料液膜51の状態から分裂する距離L2の位置よりも上流側では、燃料液膜51は、噴孔36内に生じる燃料の旋回流れの影響により噴孔出口36bの接線の方向(矢印Tで示す)に噴射される。噴射直後の各々の燃料液膜51は、周方向の厚さが不均一であると共に、噴孔出口36bの燃料液膜50に対して各々同じ方向に(図7に示す例では90°)回転している。
Further, on the upstream side of the position of the distance L2 at which the injected fuel spray splits from the state of the
図7に示すように、隣接する2つの燃料液膜51が互いに干渉し始める距離L1の位置では、燃料液膜51の周方向の厚さが最も厚い部分51a同士は対向していないため、最も厚い部分51aでは干渉しない。なお、隣接する2つの燃料液膜51が互いに干渉し始める箇所Pは、弁座中心軸Z方向から見た場合、隣接する噴孔36の噴孔中心36aを結ぶ直線上にあり、燃料液膜51同士が最も干渉しやすい箇所である。
As shown in FIG. 7, at the position of the distance L1 at which the two adjacent
上記のような構成とすることにより、噴射直後の燃料液膜の周方向の厚さが均一な場合よりも、隣接する噴孔36間の距離を小さくすることができ、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能である。また、隣接する2つの燃料液膜51は、周方向の厚さが最も厚い部分51aを避けて干渉し合うため、燃料液膜51同士の干渉による微粒化の悪化を抑制することができる。
With the above configuration, the distance between the adjacent injection holes 36 can be made smaller than in the case where the thickness in the circumferential direction of the fuel liquid film immediately after injection is uniform, and the entire structure of the fuel passage can be reduced. It is possible to make it compact. Moreover, since the two adjacent
また、隣接する噴孔36から噴射される燃料噴霧を、中空円錐状の燃料液膜51が分裂し始める位置より上流側で干渉させるようにしたので、隣接する燃料噴霧を燃料液膜51が分裂し始める位置よりも下流側で干渉させる場合よりも、隣接する噴孔36間の距離を小さくすることができる。さらに、中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bの上流部を一体化した共通燃料導入路43を設けることにより、燃料通路の全体構造をよりコンパクトにすることができる。
Further, since the fuel spray injected from the
以上のことから、本実施の形態1によれば、燃料に旋回力を付与し旋回流れを形成することにより燃料噴霧の微粒化を図ると共に、旋回室41および旋回用通路42を含む燃料通路の全体構造をコンパクト化することができ、レイアウト性が向上する。また、レイアウト性の向上によって燃料通路構造を多噴孔化することが可能となり、要求流量が大きい大排気量エンジンにも適用することが可能となる。
From the above, according to the first embodiment, the fuel spray is atomized by applying a swirling force to the fuel to form a swirling flow, and the fuel passage including the swirling
さらに、燃料通路全体のコンパクト化に伴い、デッドボリュームを低減することが可能となり、噴射初期の燃料噴霧の微粒化の向上が図られると共に、燃料通路の外側に設けられる噴孔プレート35と弁座32の溶接円の直径を小さくすることができるため、燃圧により噴孔プレート35に加わる応力が抑制され、耐久性が向上する効果も得られる。
Further, as the entire fuel passage becomes more compact, the dead volume can be reduced, the atomization of the fuel spray at the initial stage of injection can be improved, and the
実施の形態2.
本実施の形態2では、2つの旋回用通路42から噴孔36に流入される燃料の割合に差を生じさせるための構造の変形例について、図8〜図10を用いて説明する。なお、本実施の形態2に係る燃料噴射弁の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので図1を流用し、各部の説明は省略する。
In the second embodiment, a modification of the structure for causing a difference in the ratio of the fuel flowing into the
図8に示す例では、中心軸側旋回用通路42aの旋回室41への連通方向を、外周側旋回用通路42bの旋回室41への連通方向よりも噴孔中心36a寄りにしている。これにより、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41に流入する燃料の流れ(図中、矢印5a)は、外周側旋回用通路42bから旋回室41に流入する燃料の流れ(図中、矢印5b)よりも噴孔中心36a寄りとなっている。
In the example shown in FIG. 8, the communication direction of the central axis
また、上記実施の形態1では、噴孔中心36aと旋回室41の中心は一致していたが、図9に示す例では、旋回室41に配置される噴孔36の位置を、旋回室41の中心よりも弁座中心軸Z側にシフトさせている。これにより、噴孔中心36aは、旋回室41の中心に対し、中心軸側旋回用通路42aの下流側端部寄りに配置される(X2>X1)。
In the first embodiment, the center of the
また、上記実施の形態1では、中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bの通路幅を等しくし(Y1=Y2)、通路断面積を等しく設定していたが、図10に示す例では、中心軸側旋回用通路42aの通路幅Y1を、外周側旋回用通路42bの通路幅Y2に対して大きくしており(Y1>Y2)、2つの旋回用通路42の通路断面積が異なるように設定している。
In the first embodiment, the passage widths of the central axis
図8〜図10に示すような構成とすることにより、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料の量を多くすることができ、2つの旋回用通路42から噴孔36に流入される燃料の割合に差を生じさせることができる。また、図8〜図10の構成を組み合わせることにより、さらに差を大きくすることができる。例えば、図9と図10の構成を組み合わせて、一方の旋回用通路42を他方の旋回用通路42よりも噴孔中心36a寄りに旋回室41と連通させ、且つ、2つの旋回用通路42の通路断面積を異なるようにしてもよい。
With the configuration shown in FIGS. 8 to 10, the amount of fuel flowing into the
なお、図8〜図10に示す例では、中心軸側旋回用通路42aから旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料の量を多くするようにしたが、外周側旋回用通路42bから旋回室41を通って噴孔36に流入される燃料の量を多くしてもよい。例えば、噴孔中心36aを、旋回室41の中心に対し、外周側旋回用通路42bの下流側端部寄りに配置してもよい。
In the example shown in FIGS. 8 to 10, the amount of fuel flowing from the central axis
本実施の形態2によれば、上記実施の形態1と同様に、噴孔出口36bから噴射される中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さを不均一にすることができるため、隣接する燃料噴霧を燃料液膜51の最も厚い部分51aを避けて干渉させることにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
According to the second embodiment, the thickness in the circumferential direction of the hollow conical
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3に係る燃料噴射弁の先端部の構造と燃料の流れを示している。本実施の形態3に係る燃料噴射弁1は、噴孔出口36bから噴射される中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さを不均一にする手段として、噴孔プレート35の板厚方向に対して傾斜している噴孔36Aを備えたものである。なお、本実施の形態3に係る燃料噴射弁の全体構成は、上記実施の形態1と同様であるので図1を流用し、各部の説明は省略する。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 shows the structure of the tip of the fuel injection valve and the fuel flow according to the third embodiment of the present invention. In the
図12は、図11中、D−Dで示す部分を矢印側から見た断面図である。図12に示すように、本実施の形態3に係る燃料噴射弁の噴孔36Aは、上流側から下流側に向かって弁座中心軸Z側に傾斜している。
12 is a cross-sectional view of the portion indicated by DD in FIG. 11 as viewed from the arrow side. As shown in FIG. 12, the
噴孔36Aを傾斜させることにより、旋回室41で旋回を付与された燃料が噴孔36A内に流入する際に、噴孔入口の周方向の位置での燃料剥離の度合いが異なるため、噴孔36Aの内壁に沿って形成される燃料液膜50の周方向の厚さを不均一にすることができ、その結果、噴孔出口36bから噴射される中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さを不均一にすることができる。
By inclining the
本実施の形態3によれば、上記実施の形態1と同様に、噴孔出口36bから噴射される中空円錐状の燃料液膜51の周方向の厚さを不均一にすることができるため、隣接する燃料噴霧を燃料液膜51の最も厚い部分51aを避けて干渉させることにより、燃料通路の全体構造をコンパクトにすることが可能となり、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
According to the third embodiment, as in the first embodiment, since the circumferential thickness of the hollow conical
実施の形態4.
図13および図14は、本発明の実施の形態4に係る燃料噴射弁の先端部を示す平面図である。上記実施の形態1〜実施の形態3では、旋回室41および噴孔36、36Aの数が3つの場合を例に挙げて説明したが、旋回室41および噴孔36、36Aの数は、これに限定されるものではない。
Embodiment 4 FIG.
13 and 14 are plan views showing the tip of the fuel injection valve according to Embodiment 4 of the present invention. In the first to third embodiments, the case where the number of the swirling
図13は、4つの旋回室41および噴孔36を備えた例を示し、図14は、2つの旋回室41および噴孔36を備えた例を示している。なお、図13および図14に示す例では、いずれも複数の噴孔36が同一円周上に配置されているが、必ずしも同一円周上でなくても良い。このように、旋回室41および噴孔36の数を変更しても、上記実施の形態1と同様の効果を得ることができる。
FIG. 13 shows an example provided with four
また、実施の形態1〜実施の形態4では、燃料通路の全体構造のコンパクト化やデッドボリューム低減のために、中心軸側旋回用通路42aと外周側旋回用通路42bの上流部を一体化した共通燃料導入路43を設けているが、旋回室41の数が少なく燃料通路を設置するのに十分なスペースがある場合またはデッドボリュームが少ない場合等は、必ずしも2つの旋回用通路42の上流部を一体化する必要はない。
Further, in the first to fourth embodiments, the upstream portion of the central axis
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。例えば実施の形態2で示した変形例に対し、実施の形態3で示した噴孔プレート35の板厚方向に対して傾斜している噴孔36Aを適用することもできる。
It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted. For example, the
本発明は、自動車の内燃機関等への燃料供給に用いられる燃料噴射弁として利用することができる。 The present invention can be used as a fuel injection valve used for supplying fuel to an internal combustion engine of an automobile.
1 燃料噴射弁、2 ソレノイド装置、3 弁装置、4 燃料通路、
21 ハウジング、22 コア、23 コイル、24アマチュア、31 弁本体、
32 弁座、32a 弁座シート部、32b 弁座開口部、33 弁体、
34 圧縮バネ、35 噴孔プレート、35a 上流側端面、35b 凹部、
35c 凹部側壁、36、36A 噴孔、36a 噴孔中心、36b 噴孔出口、
37 ボール、37a 面取部、41 旋回室、41a、41b 燃料導入部、
42 旋回用通路、42a 中心軸側旋回用通路、42b 外周側旋回用通路、
43 共通燃料導入路、50、51 燃料液膜、52 燃料液糸、53 燃料液滴
1 fuel injection valve, 2 solenoid device, 3 valve device, 4 fuel passage,
21 housing, 22 core, 23 coil, 24 amateur, 31 valve body,
32 valve seat, 32a valve seat, 32b valve seat opening, 33 valve body,
34 compression spring, 35 nozzle hole plate, 35a upstream end face, 35b recess,
35c concave side wall, 36, 36A nozzle hole, 36a nozzle hole center, 36b nozzle hole outlet,
37 balls, 37a chamfered part, 41 swirl chamber, 41a, 41b fuel introducing part,
42 turning passage, 42a central axis turning passage, 42b outer turning turning passage,
43 Common fuel introduction path, 50, 51 Fuel liquid film, 52 Fuel liquid yarn, 53 Fuel droplet
Claims (9)
前記噴孔プレートの上流側端面には、前記弁座の前記開口部と対向すると共に前記開口部よりも径が大きい凹部が設けられ、前記複数の噴孔は、前記凹部の内部の前記開口部よりも前記噴孔プレートの外周側に配置されており、
前記凹部の内部には、前記燃料通路の一部として、各々の前記噴孔に流入する燃料を旋回させる複数の旋回室と、上流側端部が前記弁座の前記開口部に連通し下流側端部が前記旋回室に連通する旋回用通路が設けられ、
前記旋回用通路は、前記旋回室の中心に対し弁座中心軸側に燃料を流入させる中心軸側旋回用通路と、前記旋回室の中心に対し前記噴孔プレートの外周側に燃料を流入させる外周側旋回用通路とを含み、前記中心軸側旋回用通路と前記外周側旋回用通路は、前記旋回室の中心に対して互いにオフセットした方向を指向するように前記旋回室と連通しており、
前記噴孔、前記旋回室、および前記旋回用通路は、前記中心軸側旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料と、前記外周側旋回用通路から前記旋回室を通って前記噴孔に流入される燃料の割合が異なるように配設され、各々の前記噴孔から噴射された燃料噴霧が、中空円錐状の周方向の厚さが不均一な燃料液膜の状態から分裂し、燃料液糸の状態を経て燃料液滴の状態となり、且つ、互いに隣接する前記噴孔から噴射された燃料液膜が、燃料液糸の状態となる位置よりも上流側で、周方向の厚さが最も厚い部分を避けて干渉し合うことを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat having an opening on the downstream side, a valve body that controls opening and closing of the fuel passage by contact and separation with the valve seat, and a plurality of holes that are fixed to the downstream side of the valve seat and penetrate in the plate thickness direction A fuel injection valve comprising an injection hole plate having injection holes,
The upstream end surface of the nozzle hole plate is provided with a recess facing the opening of the valve seat and having a diameter larger than that of the opening, and the plurality of nozzle holes are the openings in the recess. Than the outer peripheral side of the nozzle hole plate,
Inside the recess, as a part of the fuel passage, a plurality of swirl chambers for swirling the fuel flowing into each nozzle hole, and an upstream end communicated with the opening of the valve seat on the downstream side A swirl passage having an end communicating with the swirl chamber is provided;
The swirl passage has a center shaft-side swirl passage that allows fuel to flow into the valve seat central axis with respect to the center of the swirl chamber, and allows fuel to flow into the outer peripheral side of the nozzle hole plate with respect to the center of the swirl chamber. An outer peripheral side turning passage, and the central axis side turning passage and the outer peripheral side turning passage communicate with the swirl chamber so as to be oriented in directions offset from each other with respect to the center of the swirl chamber. ,
The nozzle hole, the swirl chamber, and the swirl passage are formed of fuel that flows into the nozzle hole from the center axis swirl passage through the swirl chamber, and the swirl chamber from the outer periphery swirl passage. The fuel spray injected from each of the nozzle holes is arranged in a hollow conical shape with a nonuniform thickness in the circumferential direction. The fuel liquid film is split from the state, becomes a fuel droplet state through the state of the fuel liquid yarn, and the fuel liquid film injected from the nozzle holes adjacent to each other is upstream of the position where the state of the fuel liquid yarn becomes, fuel injection valve thickness of the circumferential direction and wherein the TURMERIC interference engagement to avoid the thickest portion.
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