JP2004084549A

JP2004084549A - Fuel injection nozzle, and fuel injection device using it

Info

Publication number: JP2004084549A
Application number: JP2002246340A
Authority: JP
Inventors: Takehiko Kato; 加藤　毅彦; Tatsushi Nakajima; 中島　樹志; Kimitaka Saito; 斎藤　公孝; Taishin Tani; 谷　泰臣
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP3933545B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection nozzle and an injector using it for promoting atomization of spray while holding strength of a nozzle hole plate. <P>SOLUTION: A nozzle hole 31 is formed to a nozzle hole plate 30 attached to a tip of a nozzle body. An indentation part 32 is formed to the nozzle hole plate 30 on a peripheral edge 31a of an inlet side opening of the nozzle hole 31. Therefore, thickness of the nozzle hole plate 30 near the nozzle hole 31 is reduced, so as to shorten the overall length of the nozzle hole 31. Because the fuel flows into the nozzle hole 31 along the recessed part 32, a position collided with the fuel approaches to the outlet side of the nozzle hole 31. The fuel generating turbulence on the outer side of the nozzle hole 31 is difficult to be straightened by the shortened nozzle hole 31. Accordingly, atomization of spray of the fuel is promoted. On the other hand, at a portion other than the recessed part 32, thickness of the nozzle hole plate 30 is maintained. Therefore, strength of the nozzle hole plate 30 is maintained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、燃料噴射ノズルおよびそれを用いた内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の燃料噴射装置（以下、「燃料噴射装置」をインジェクタという）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のインジェクタとして、例えば特開２００１−２６３２０５号公報に開示されているように、噴孔プレートに噴孔を形成しているものが知られている。噴孔プレートに噴孔を形成するので、噴孔の位置、傾斜角度および噴孔径を容易に変更できる。したがって、噴孔から噴射される噴霧形状の設計自由度が高い。
また、各方向から燃料が噴孔に向かい噴孔の入口上で衝突するので、燃料流れに乱れを有する燃料が噴孔に流入し、噴孔から噴出される。したがって、燃料噴霧の微粒化を促進できる。
【０００３】
今後さらに排気規制、燃費規制等の環境汚染規制が求められる状況において、燃料噴霧を微粒化し燃焼を改善することが不可欠となっている。燃料噴霧の微粒化促進には、ノズル内部、特に噴孔に流入する燃料流れに強い乱れを与えること、または高圧燃料により噴出速度を高めることが有効とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、噴孔に流入する燃料の対向流れの衝突などで燃料流れに乱れを加えることができても、噴孔の通路長さが長くなるほど噴孔を通過中に燃料流れは整流されやすくなる。整流された燃料流れは噴出時の乱れが減少するので、噴霧の微粒化が妨げられる。噴孔プレートの板厚を薄くし噴孔の通路長さを短くすれば、燃料流れが整流される前に噴孔から燃料を噴出できるので、燃料噴霧を微粒化できる。しかし、噴孔プレートの板厚が薄くなると、燃料圧力で噴孔プレートが破損するおそれがある。また、直噴式のエンジンに噴孔プレートを備えるインジェクタを用いる場合、燃焼室から受ける燃焼圧力によって噴孔プレートが破損するおそれがある。したがって、噴孔プレートの板厚を薄くすることには限界がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、噴孔プレートの強度を保持しつつ噴霧の微粒化を促進する燃料噴射ノズルおよびそれを用いたインジェクタを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔プレートは、噴孔の入口側開口周縁に凹部を形成している。そのため、噴孔プレートの噴孔の近傍では板厚が薄くなり、その他の部分では噴孔プレートの板厚が保持される。これにより、噴孔の長さを短縮させつつ噴孔プレートの強度が保持される。また、燃料は凹部を経由して噴孔へ流入するため、燃料は噴孔のより出口側で衝突し、燃料の流れに乱れが生じる。凹部は噴孔の入口側から出口側にかけて形成されおり、噴孔の全長は短縮される。そのため、噴孔のより出口側で乱れを生じた燃料の流れは整流されにくい。したがって、噴孔プレートの強度を保持しつつ、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルによると、燃料室は燃料入口側端面に沿って扁平である。そのため、弁部材の外周側から燃料室へ流入した燃料は、燃料入口側端面および弁部材の先端面と略平行に流れ、噴孔へ流入する際に衝突する。衝突により燃料には強い乱れが生じ、強い乱れをともなった燃料が噴孔へ流入する。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。なお、弁部材の先端面は、完全な平坦面である必要はなく、例えば緩やかな曲面などのように燃料の流れが略平行に形成される程度の略平坦面でよい。
【０００８】
本発明の請求項３記載の燃料噴射ノズルによると、凹部は噴孔の入口側開口周縁に複数配置されている。そのため、噴孔へ流入する燃料の流れが不安定な場合でも、燃料を噴孔へ安定して導入することができる。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【０００９】
本発明の請求項４または５記載の燃料噴射装置によると、噴孔プレートの厚み方向に沿った軸線と、噴孔軸線とは傾斜している。また、凹部は燃料入口側端面と噴孔軸線とが鈍角または鋭角を形成する側に形成されている。したがって、適用されるエンジンの噴霧特性に応じて凹部を設定することができる。
本発明の請求項６記載の燃料噴射ノズルによると、凹部は噴孔の入口側開口周縁に等間隔に配置されている。そのため、燃料は等間隔の凹部から均等に噴孔へ流入する。これにより、各凹部から噴孔へ流入した燃料は噴孔の内部で複雑な乱れを形成する。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【００１０】
本発明の請求項７記載の燃料噴射ノズルによると、凹部は噴孔の入口側開口周縁の全周を含んでいる。そのため、燃料は噴孔の入口側開口の全周から噴孔へ流入する。これにより、噴孔へ流入した燃料には複雑な乱れが形成される。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【００１１】
本発明の請求項８記載の燃料噴射ノズルによると、凹部は噴孔の入口に向かうにしたがい深くなっている。そのため、凹部に沿って噴孔へ流入した燃料は、噴孔のより出口側で衝突する。したがって、燃料は噴孔内で整流されにくく、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【００１２】
本発明の請求項９記載の燃料噴射ノズルによると、凹部の深さはほぼ一定である。そのため、燃料は噴孔の入口側で整流された後、均等に衝突して噴孔へ流入する。したがって、噴孔内において燃料の流れに乱れが形成され、燃料の微粒化を促進することができる。
【００１３】
本発明の請求項１０記載の燃料噴射ノズルによると、凹部の深さは、噴孔の通路長さの半分以下に設定されている。この凹部の深さは、噴孔プレートの強度を確保するのに好適である。
本発明の請求項１１記載の燃料噴射ノズルによると、凹部における噴孔プレートの厚さは０．１ｍｍ以上である。そのため、噴孔プレートの強度が高められ、燃焼室の高圧のガスによって噴孔プレートが折り曲がるようなことがない。
本発明の請求項１２記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔プレートの燃料入口側端面と交差する凹部の形状は、円形または多角形の一部である。したがって、適用されるエンジンの特性に応じた燃料の流れを形成することができる。
【００１４】
本発明の請求項１３記載の燃料噴射ノズルによると、凹部は隣り合う二個以上の噴孔に跨って形成されている。そのため、噴孔プレートに複数の噴孔を形成する場合でも、噴孔の近傍における噴孔プレートの厚みが低減されつつ凹部以外では噴孔プレートの厚みが確保される。したがって、噴孔プレートの強度の維持と燃料の微粒化の促進とを両立することができる。
【００１５】
本発明の請求項１４または１５記載の燃料噴射ノズルによると、弁部材の先端には突起が形成されている。弁部材の先端面に沿って流れる燃料は、突起によって噴孔プレートの燃料入口側端面へ向けられる。そのため、燃料が衝突する位置は噴孔の出口側へより近づき、噴孔内における燃料の流れは整流されにくい。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【００１６】
本発明の請求項１６記載の燃料噴射ノズルによると、突起の頂部は噴孔の入口と向き合っている。そのため、燃料は突起に沿って流れ噴孔へ流入する。これにより、燃料の衝突位置は噴孔出口により近くなり、噴孔内における燃料の流れは整流されにくい。したがって、燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【００１７】
本発明の請求項１７記載のインジェクタによると、請求項１から１６のいずれか一項記載の燃料噴射ノズルを備えている。したがって、燃焼室に直接噴射される燃料の微粒化を促進することができる。また、燃焼室から燃焼圧力を受ける場合でも、噴孔プレートの強度を高めることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例によるインジェクタを図２に示す。第１実施例では、インジェクタ１を直噴式のガソリンエンジンに適用する例について説明する。
【００１９】
インジェクタ１のケーシング１０は、磁性パイプ１１、固定鉄心１２および電磁駆動部１３などを覆うモールド樹脂である。磁性パイプ１１の端部には、燃料噴射ノズル２０が設置されている。燃料噴射ノズル２０は、ノズルボディ２１、弁部材としてのノズルニードル２２、噴孔プレート３０およびカップ部材２３を有している。ノズルボディ２１は、磁性パイプ１１とレーザ溶接などにより接合されている。ノズルニードル２２は、磁性パイプ１１およびノズルボディ２１の内部に往復移動可能に収容されている。図３に示すようにノズルニードル２２の当接部２２ａは、ノズルボディ２１の内壁面に形成されている弁座２１ａに着座可能である。インジェクタ１を直噴式のエンジンに適用する場合、ノズルボディ２１の先端部はエンジンの燃焼室に露出して設置される。
【００２０】
図２に示すように、ノズルニードル２２の反当接部側に設けられている接合部２４は、可動鉄心１４と結合している。固定鉄心１２と非磁性パイプ１５、非磁性パイプ１５と磁性パイプ１１とはそれぞれレーザ溶接などにより接合されている。
ノズルボディ２１の燃焼室側の端部には、薄い円板状に形成されている噴孔プレート３０が設置されている。噴孔プレート３０には噴孔３１が形成されている。ノズルボディ２１にはカップ部材２３が取り付けられており、噴孔プレート３０はカップ部材２３とノズルボディ２１との間に挟持されている。ノズルボディ２１の内壁面と、ノズルニードル２２の噴孔プレート３０側の先端面２２ｂと、噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａとにより燃料室２５が形成されている。ノズルニードル２２の当接部２２ａがノズルボディ２１の弁座２１ａから離座すると、ノズルニードル２２の外周側から燃料室２５へ燃料が流入する。燃料室２５へ流入した燃料は、噴孔プレート３０に形成されている噴孔３１を経由してエンジンの燃焼室へ噴射される。
【００２１】
固定鉄心１２は、略円筒形状であり、内周側を燃料が流れる。固定鉄心１２の反ノズルボディ側の端部には、燃料に含まれている異物を除去するフィルタ部材１６が設置されている。また、固定鉄心１２の内部にはスプリング１７の付勢力を調整するアジャスティングパイプ１８が圧入されている。スプリング１７は、一方の端部がアジャスティングパイプ１８に当接し、他方の端部がノズルニードル２２と一体の可動鉄心１４に当接している。スプリング１７は、ノズルニードル２２をノズルボディ２１へ押し付ける方向すなわち当接部２２ａが弁座２１ａへ着座する方向へ付勢している。
【００２２】
図２に示すように、ノズルニードル２２の反噴孔プレート側には電磁駆動部１３が設置されている。電磁駆動部１３は、コイル１３１、コイル１３１が巻回されたスプール１３２、ならびにスプール１３２の周囲を覆う金属プレート１９を有している。磁性パイプ１１、固定鉄心１２、可動鉄心１４および金属プレート１９により、磁気回路が構成される。コイル１３１は、非磁性パイプ１５を挟んで位置する磁性パイプ１１および固定鉄心１２のそれぞれの端部ならびに非磁性パイプ１５の周囲を覆ってケーシング１０内に収容されている。コイル１３１はターミナル１３３と電気的に接続され、図示しないＥＣＵから出力される駆動電流はターミナル１３３を経由してコイル１３１へ印加される。コイル１３１への通電がオンされると、コイル１３１に発生する磁界により磁気回路が形成され、固定鉄心１２と可動鉄心１４との間に磁気吸引力が発生する。これにより、ノズルニードル２２はスプリング１７の付勢力に抗して可動鉄心１４とともに図２の上方へリフトする。その結果、当接部２２ａは弁座２１ａから離座し、噴孔プレート３０に形成されている噴孔３１からエンジンの燃焼室へ燃料が噴射される。一方、コイル１３１への通電がオフされると、固定鉄心１２と可動鉄心１４との間の磁気吸引力が消滅する。そのため、ノズルニードル２２はスプリング１７の付勢力により可動鉄心１４とともに図２の下方へ移動する。その結果、当接部２２ａは弁座２１ａに着座し、噴孔３１からの燃料の噴射は停止される。
【００２３】
次に、噴孔プレート３０について詳細に説明する。
噴孔プレート３０は、図３に示すようにノズルボディ２１の燃焼室側の端面２１ｂと当接しており、カップ部材２３とノズルボディ２１との間に挟持されている。ノズルニードル２２と対向する噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａは、ノズルニードル２２の噴孔プレート３０側の先端面２２ｂとほぼ平行である。そのため、ノズルボディ２１の内壁面、噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａおよびノズルニードル２２の先端面２２ｂにより形成される燃料室２５は、燃料入口側端面３０ａおよび先端面２２ｂに沿って扁平に形成されている。なお、ノズルニードル２２の先端面２２ｂは平坦面である必要はなく、例えば曲面であってもよい。すなわち、ノズルニードル２２の先端面２２ｂと噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０との間に形成される空間が概ね扁平であり、その空間において先端面２２ｂと概ね平行な燃料の流れが形成されるのであれば、先端面２２ｂの形状は平坦面に限るものではない。
【００２４】
噴孔プレート３０には、複数の噴孔３１が形成されている。噴孔３１は、例えばノズルニードル２２の軸心を中心とした円周上に等間隔に形成されている。図１（Ｂ）に示すように、噴孔３１の燃料噴射方向に沿った噴孔軸線Ｌは、噴孔プレート３０の厚み方向に沿った噴孔プレート３０の軸線に対し傾斜している。噴孔軸線Ｌと噴孔プレート３０の軸線とは、噴孔プレート３０のノズルニードル２２側で鋭角を形成している。すなわち、噴孔３１は燃焼室側へ行くにしたがって噴孔プレート３０の外周側へ向けて傾斜している。
【００２５】
噴孔プレート３０は、噴孔３１の入口側に凹部３２を形成している。凹部３２は、図１（Ａ）に示すように噴孔３１の入口側開口の周縁３１ａを含んでいる。本実施例の場合、凹部３２は噴孔３１の入口側開口の周縁３１ａを全周にわたって含んでいる。凹部３２は噴孔プレート３０の軸線に垂直な断面が概略楕円形状に形成されており、凹部３２の短軸方向の長さは噴孔３１の内径よりも大きい。噴孔軸線Ｌは、凹部３２の長軸と一致する凹部３２の軸ａと交差している。凹部３２は、噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａから燃焼室側すなわち噴孔３１の出口側へ凹んで形成されている。また、凹部３２は、噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａから噴孔３１の入口側開口の周縁３１ａに向かうにしたがって深くなっている。凹部３２の深さは、噴孔プレート３０の板厚の概ね半分以下に設定されている。このように、凹部３２の深さを設定しているのは、噴孔プレート３０の強度の確保に好適だからである。凹部３２における噴孔プレート３０の板厚は、０．１ｍｍ以上に設定されている。噴孔プレート３０としては金属材料（特に、ステンレス鋼が好適）が適用される。例えば、噴射される燃料の圧力が１ＭＰａを超える直噴エンジンにインジェクタ１を適用する場合、燃焼室の燃焼ガスの圧力により噴孔プレート３０に作用する荷重は大きくなる。この場合、凹部３２における噴孔プレート３０の板厚が０．１ｍｍ未満であると、噴孔プレート３０の強度が低下し、噴孔プレート３０が折り曲げられるおそれがある。
なお、楕円形状の凹部３２の短軸方向および長軸方向の長さ、あるいは凹部３２の深さなどの形状は、インジェクタ１を適用するエンジンの特性に応じて任意に変更可能である。
【００２６】
噴孔３１の燃料入口側に凹部３２を形成することにより、噴孔３１の噴孔軸線Ｌ方向の全長は、凹部３２を形成しない場合と比較して短縮される。そのため、燃料は噴孔３１の内部において整流されにくくなる。一方、噴孔プレート３０の凹部３２以外は、噴孔プレート３０本来の板厚を有している。そのため、噴孔プレート３０の強度は十分に確保される。
【００２７】
次に、噴孔３１へ流入する燃料の流れについて説明する。
当接部２２ａと弁座２１ａとの間を通過した燃料は、図４に示すように燃料室２５へ流入する。図４に示す矢印は、燃料が流れる方向を示している。なお、燃料の流れは経時的に変化するため、図４の矢印は平均的な燃料の流れの方向を示している。
【００２８】
燃料室２５へ流入した燃料は、扁平な燃料室２５を形成するノズルニードル２２の先端面２２ｂおよび噴孔プレート３０の燃料入口側端面３０ａに沿って流れる。そして、凹部３２に到達すると、燃料の流れは凹部３２に沿って噴孔３１の入口側へ向けて流れる。これにより、ノズルニードル２２の外周側から燃料室２５へ流入した燃料は、噴孔３１の入口側において衝突し、燃料の流れに乱れが生じる。そして、燃料は乱れが生じた状態で噴孔３１へ流入する。また、凹部３２を形成している場合、噴孔３１へ流入する燃料が衝突する位置は噴孔３１の出口側へ近づく。
【００２９】
以上、説明したように、本発明の第１実施例では、凹部３２を形成することにより、噴孔プレート３０の板厚を維持したまま噴孔３１の全長が短縮される。また、噴孔３１の入口側における燃料の衝突位置は噴孔３１の出口側へ近づく。そのため、噴孔３１のより出口側で衝突し乱れが生じた燃料は、短縮された噴孔３１を通過してエンジンの燃焼室へ噴射される。噴孔３１を通過することにより、燃料に生じた乱れは低減されるものの、噴孔３１の全長が短いため噴孔３１の出口側においても燃料の流れには乱れが十分に残存している。その結果、噴孔３１から噴射される燃料の飛散角度は増大し、燃料の液滴の分裂が促進される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
【００３０】
また、第１実施例では、噴孔３１の入口側開口の周縁３１ａに凹部３２を形成している。そのため、凹部３２以外の部分では噴孔プレート３０の板厚は維持されている。そのため、噴孔プレート３０の強度が低下することがない。したがって、インジェクタ１を直噴式のエンジンに適用する場合でも、燃焼室における燃焼圧力に対し噴孔プレート３０の強度を維持することができる。
【００３１】
（変形例）
第１実施例の変形例によるインジェクタ１の噴孔プレート３０を図５または図６に示す。
図５および図６に示すように、上述した第１実施例と同様に凹部３２は楕円形状に形成されているものの、凹部３２の短軸方向の長さが異なる。凹部３２の短軸方向の長さは、図５に示すように噴孔３１の内径と概ね同一、または図６に示すように噴孔３１の内径よりも小さくしてもよい。図５または図６に示すように、凹部３２の短軸方向の長さを変更する場合でも、第１実施例と同様の効果を得ることができる。また、凹部３２の短軸方向の長さを低減することにより、噴孔プレート３０に占める凹部３２の面積が低減される。そのため、噴孔プレート３０の強度をより高めることができる。
【００３２】
（第２、第３実施例）
本発明の第２実施例および第３実施例によるインジェクタの噴孔プレートをそれぞれ図７または図８に示す。
図７に示すように第２実施例では、噴孔プレート４０は噴孔４１の燃料入口側に凹部４２を形成している。凹部４２は、噴孔プレート４０の軸線に垂直な断面が円形状に形成されている。また、凹部４２は深さがほぼ一定に形成されている。凹部４２を円形状に形成することにより、凹部４２から噴孔４１へ流入する燃料は噴孔４１の全周から均等に流入する。そのため、噴孔４１へ流入する燃料の流れが安定し、燃料の衝突を促進することができる。
【００３３】
また、第２実施例では、凹部４２は深さがほぼ一定に形成されている。そのため、凹部４２へ流入した燃料は燃料室２５と平行に流れる。これにより、噴孔４１へ流入する燃料は噴孔４１の入口側において正面から衝突するため、燃料の流れには強い乱れが生じる。したがって、燃料の微粒化が促進される。
【００３４】
図８に示すように第３実施例では、噴孔プレート４５は噴孔４６の燃料入口側に凹部４７を形成している。凹部４７は、噴孔プレート４５の軸線に垂直な断面が矩形状に形成されている。また、第２実施例と同様に凹部４７は深さがほぼ一定に形成されている。凹部４７を矩形状に形成することにより、第２実施例と同様に噴孔４６へ流入する燃料の流れが安定する。
なお、第３実施例では凹部４７を矩形状に形成したが、凹部４７は矩形に限らずその他の多角形に形成しても第３実施例と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
（第４実施例）
本発明の第４実施例によるインジェクタの噴孔プレートに形成されている噴孔および凹部を図９に示す。第４実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付す。
第４実施例では、図９に示すように噴孔５１の燃料入口側の周縁５１ａに三個所の凹部５２が配置されている。三個所の凹部５２は噴孔５１の周方向へ等間隔に配置されている。本実施例の場合、噴孔５１の中心は各凹部５２の軸線の延長線上に位置している。凹部５２を三個所配置することにより、噴孔５１の入口側における燃料の流れに偏りがあるなど燃料の流れが不安定な場合でも、噴孔５１に流入する燃料の流れを安定させることができる。また、三個所の凹部５２から噴孔５１へ燃料が流入するため、燃料の流れに複雑な乱れが生じる。そのため、燃料の微粒化が促進される。
【００３６】
なお、噴孔５１の周囲に配置する凹部５２は、三個所に限らず四個所以上形成してもよい。また、各凹部５２の軸線と噴孔５１の中心とを必ずしも一致させる必要はない。
【００３７】
（第５、第６実施例）
本発明の第５、第６実施例によるインジェクタの噴孔プレートをそれぞれ図１０または図１１に示す。
図１０（Ａ）および（Ｃ）に示すように第５実施例では、噴孔プレート７０は噴孔７１の燃料入口側に凹部７２を有している。凹部７２は噴孔７１の入口側開口の周縁７１ａの一部を含んでいる。凹部７２は、噴孔プレート７０の燃料入口側端面７０ａと噴孔軸線Ｌとが鈍角を形成する側に形成されている。なお、凹部７２は、図１０（Ｂ）に示すように短軸方向の長さを短縮してもよい。
【００３８】
図１１（Ａ）および（Ｃ）に示すように第６実施例では、噴孔プレート７５は噴孔７６の燃料入口側に凹部７７を有している。凹部７７は、噴孔プレート７５の燃料入口側端面７５ａと噴孔軸線Ｌとが鋭角を形成する側に形成されている。なお、凹部７７は、図１１（Ｂ）に示すように短軸方向の長さを短縮してもよい。
インジェクタ１が適用されるエンジンの特性に応じて、図１０に示す第５実施例または図１１に示す第６実施例のように噴孔７１、７６と凹部７２、７７の位置関係を任意に選定することができる。
【００３９】
（第７、第８、第９実施例）
本発明の第７実施例、第８実施例および第９実施例によるインジェクタの噴孔プレートに形成されている噴孔および凹部をそれぞれ図１２、図１３または図１４に示す。
第７実施例の場合、図１２に示すように噴孔８１の入口側開口の周縁８１ａの一部を含む凹部８２は、円形状に形成されている。噴孔８１の中心と凹部８２の中心とは離れている。
【００４０】
第８実施例の場合、図１３に示すように噴孔８１の入口側開口の周縁８１ａの一部を含む凹部８３は、矩形状に形成されている。
第９実施例の場合、図１４に示すように噴孔８１の入口側開口の周縁８１ａの一部を含む凹部８４は、三角形状に形成されている。
【００４１】
インジェクタ１が適用されるエンジンの特性に応じて、第７実施例、第８実施例、第９実施例または第１１実施例のように凹部８２、８３、８４、８５の形状または噴孔８１と凹部８２、８３、８４、８５との位置関係を任意に選定することができる。
【００４２】
（第１０実施例）
本発明の第１０実施例によるインジェクタの噴孔プレートに形成されている噴孔および凹部を図１５に示す。
第１０実施例では、図１５に示すように複数の噴孔９１に跨る凹部９２が形成されている。すなわち、第１０実施例の場合、一つの凹部９２には二つの噴孔９１の燃料入口側の周縁９１ａが含まれている。これにより、燃料室２５の燃料は凹部９２を経由して二つの噴孔９１へ流入する。なお、図１６に示すように、噴孔９１と凹部９２との位置関係は任意に選定可能である。また、一つの凹部９２に二個以上の噴孔の燃料入口側の周縁を含む構成としてもよい。
【００４３】
第１０実施例の場合、凹部９２以外の部分では噴孔プレートの板厚を維持したまま、噴孔９１が形成される部分の板厚が低減される。そのため、噴孔プレート自体の板厚を低減した場合と同様に噴孔の短縮の効果が得られるとともに、強度の低下を防止することができる。
【００４４】
（第１１実施例）
本発明の第１１実施例によるインジェクタの燃料噴射ノズルを図１７に示す。第１実施例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。第１１実施例では、ノズルニードル２２の先端面２２ｂに突起２６が形成されている。突起２６は、ノズルニードル２２の軸心を中心とする円周上に複数または円周上に連続する円環状に形成されている。また、突起２６は、図１８に示すように噴孔３１の入口と向き合う位置に頂部２６ａが位置している。先端面２２ｂに突起２６を形成することにより、燃料室２５を流れる燃料は突起２６と衝突し、燃料の流れは噴孔３１の入口へ向かう。これにより、燃料の流れは噴孔３１の内部へ案内され、燃料は噴孔３１の内部の出口側において衝突する。すなわち、燃料が衝突する位置は、噴孔３１の出口側により接近する。そのため、噴孔３１の内部において燃料の流れは整流されにくく、燃料は乱れが生じた状態で出口から噴射される。
【００４５】
以上、説明した複数の実施例では、インジェクタを直噴式のガソリンエンジンに適用する例について説明した。しかし、直噴式のガソリンエンジンに限らず、例えば予混合式のガソリンエンジン、または各種形式のディーゼルエンジンに本発明によるインジェクタを適用してもよい。また、本実施例では、噴孔プレートの軸と噴孔軸線とが傾斜している例について説明したが、噴孔プレートと噴孔軸線とを平行にしてもよい。さらに、上記の複数の実施例では、実施例ごとに個別に適用したインジェクタについて説明したが、インジェクタに複数の実施例を組み合わせて適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す模式図であって、（Ａ）は（Ｂ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｂ）は図３の噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるインジェクタを示す模式的な断面図である。
【図３】図２の燃料噴射ノズルの近傍を拡大した断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるインジェクタにおいて噴孔の近傍における燃料の流れを示す説明図である。
【図５】本発明の第１実施例によるインジェクタの噴孔プレートの変形例を示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図６】本発明の第１実施例によるインジェクタの噴孔プレートの変形例を示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図７】本発明の第２実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す模式図であって、（Ａ）は（Ｂ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｂ）は噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図８】本発明の第３実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す模式図であって、（Ａ）は（Ｂ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｂ）は噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図９】本発明の第４実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図１０】本発明の第５実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す模式図であって、（Ａ）は（Ｃ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形であり、（Ｃ）は噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図１１】本発明の第６実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す模式図であって、（Ａ）は（Ｃ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の変形であり、（Ｃ）は噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【図１２】本発明の第７実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図１３】本発明の第８実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図１４】本発明の第９実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図１５】本発明の第１０実施例によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、噴孔および凹部の形状を示す模式図である。
【図１６】図１６に示す本発明の第１０実施例によるインジェクタの噴孔プレートの変形例を示す模式図である。
【図１７】本発明の第１１実施例によるインジェクタの燃料噴射ノズルの近傍を拡大した断面図である。
【図１８】図１７の噴孔の近傍を拡大した断面図である。
【符号の説明】
１　　インジェクタ（燃料噴射装置）
２０　　燃料噴射ノズル
２１　　ノズルボディ
２１ａ　弁座
２２　　ノズルニードル（弁部材）
２２ａ　当接部
２２ｂ　先端面
２５　　燃料室
２６　　突起
２６ａ　頂部
３０、４０、４５、７０、７５　　噴孔プレート
３０ａ、７０ａ、７５ａ　燃料入口側端面
３１、４１、４６、７１、７６、８１、９１　　噴孔
３１ａ、７１ａ、８１ａ、９１ａ　周縁
３２、４２、４７、７２、７７、８２、８３、８４、９２　　凹部[0001]
[Field of the Invention]
The present invention relates to a fuel injection nozzle and a fuel injection device for an internal combustion engine using the fuel injection nozzle (hereinafter, referred to as an "internal combustion engine") (hereinafter, a "fuel injection device" is referred to as an injector).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As a conventional injector, one having an injection hole formed in an injection hole plate as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-263205 is known. Since the injection hole is formed in the injection hole plate, the position, the inclination angle, and the injection hole diameter of the injection hole can be easily changed. Therefore, the degree of freedom in designing the shape of the spray injected from the injection hole is high.
Further, since the fuel collides with the injection hole from each direction on the inlet of the injection hole, the fuel having disturbance in the fuel flow flows into the injection hole and is ejected from the injection hole. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0003]
In the future, when environmental pollution regulations such as emission regulations and fuel efficiency regulations are required, it is indispensable to improve the combustion by atomizing the fuel spray. In order to promote the atomization of the fuel spray, it is effective to give a strong turbulence to the fuel flow inside the nozzle, particularly to the injection hole, or to increase the ejection speed by using high-pressure fuel.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if turbulence can be applied to the fuel flow due to the collision of the counterflow of fuel flowing into the injection hole, the longer the passage length of the injection hole, the more easily the fuel flow is rectified while passing through the injection hole. The rectified fuel flow reduces turbulence at the time of jetting, thereby preventing atomization of the spray. If the thickness of the injection hole plate is reduced and the passage length of the injection hole is reduced, the fuel can be ejected from the injection hole before the fuel flow is rectified, so that the fuel spray can be atomized. However, when the plate thickness of the injection hole plate is reduced, the injection hole plate may be damaged by the fuel pressure. Further, when an injector having an injection hole plate is used in a direct injection type engine, the injection hole plate may be damaged by the combustion pressure received from the combustion chamber. Therefore, there is a limit to reducing the thickness of the injection hole plate.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle which promotes atomization of spray while maintaining the strength of an injection hole plate, and an injector using the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection nozzle according to the first aspect of the present invention, the injection hole plate has a concave portion formed on the periphery of the opening on the inlet side of the injection hole. Therefore, the plate thickness becomes thin near the injection hole of the injection hole plate, and the plate thickness of the injection hole plate is maintained in other portions. Thereby, the strength of the injection hole plate is maintained while shortening the length of the injection hole. Further, since the fuel flows into the injection hole via the concave portion, the fuel collides on the outlet side of the injection hole, and the flow of the fuel is disturbed. The recess is formed from the inlet side to the outlet side of the injection hole, and the total length of the injection hole is reduced. Therefore, the flow of the fuel that has been disturbed on the outlet side of the injection hole is less likely to be rectified. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted while maintaining the strength of the injection hole plate.
[0007]
According to the fuel injection nozzle of the second aspect of the present invention, the fuel chamber is flat along the fuel inlet side end face. Therefore, the fuel flowing into the fuel chamber from the outer peripheral side of the valve member flows substantially parallel to the fuel inlet side end face and the tip end face of the valve member, and collides when flowing into the injection hole. The collision causes strong turbulence in the fuel, and the fuel with the strong turbulence flows into the injection hole. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted. The distal end surface of the valve member does not need to be a completely flat surface, but may be a substantially flat surface such as a gentle curved surface on which the flow of fuel is formed substantially in parallel.
[0008]
According to the fuel injection nozzle of the third aspect of the present invention, a plurality of recesses are arranged on the periphery of the opening of the injection hole on the inlet side. Therefore, even when the flow of the fuel flowing into the injection hole is unstable, the fuel can be stably introduced into the injection hole. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0009]
According to the fuel injection device according to the fourth or fifth aspect of the present invention, the axis along the thickness direction of the injection hole plate and the injection hole axis are inclined. The recess is formed on the side where the fuel inlet side end face and the injection hole axis form an obtuse angle or an acute angle. Therefore, the concave portion can be set according to the spray characteristics of the applied engine.
According to the fuel injection nozzle according to the sixth aspect of the present invention, the concave portions are arranged at equal intervals on the periphery of the opening on the inlet side of the injection hole. Therefore, the fuel flows into the injection holes evenly from the equally spaced recesses. As a result, the fuel that has flowed into the injection hole from each recess forms complicated disturbance inside the injection hole. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0010]
According to the fuel injection nozzle described in claim 7 of the present invention, the concave portion includes the entire periphery of the opening side opening edge of the injection hole. Therefore, the fuel flows into the injection hole from the entire periphery of the opening on the inlet side of the injection hole. As a result, complicated turbulence is formed in the fuel flowing into the injection hole. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0011]
According to the fuel injection nozzle described in claim 8 of the present invention, the concave portion becomes deeper toward the inlet of the injection hole. Therefore, the fuel flowing into the injection hole along the concave portion collides on the outlet side of the injection hole. Therefore, the fuel is not easily rectified in the injection hole, and the atomization of the fuel spray can be promoted.
[0012]
According to the fuel injection nozzle of the ninth aspect of the present invention, the depth of the concave portion is substantially constant. Therefore, after the fuel is rectified on the inlet side of the injection hole, the fuel uniformly collides and flows into the injection hole. Therefore, turbulence is formed in the fuel flow in the injection hole, and the atomization of the fuel can be promoted.
[0013]
According to the fuel injection nozzle of the tenth aspect of the present invention, the depth of the concave portion is set to be equal to or less than half the length of the passage of the injection hole. The depth of the recess is suitable for securing the strength of the injection hole plate.
According to the fuel injection nozzle described in claim 11 of the present invention, the thickness of the injection hole plate in the concave portion is 0.1 mm or more. Therefore, the strength of the injection hole plate is increased, and the injection hole plate is not bent by the high-pressure gas in the combustion chamber.
According to the fuel injection nozzle of the twelfth aspect of the present invention, the shape of the concave portion intersecting the fuel inlet side end face of the injection hole plate is a part of a circle or a polygon. Therefore, it is possible to form a fuel flow according to the characteristics of the applied engine.
[0014]
According to the fuel injection nozzle according to the thirteenth aspect of the present invention, the recess is formed so as to straddle two or more adjacent injection holes. For this reason, even when a plurality of injection holes are formed in the injection hole plate, the thickness of the injection hole plate is ensured in areas other than the concave portions while the thickness of the injection hole plate near the injection holes is reduced. Therefore, the maintenance of the strength of the injection hole plate and the promotion of atomization of the fuel can both be achieved.
[0015]
According to the fuel injection nozzle of the present invention, a projection is formed at the tip of the valve member. The fuel flowing along the distal end face of the valve member is directed to the fuel inlet side end face of the injection hole plate by the projection. Therefore, the position where the fuel collides is closer to the exit side of the injection hole, and the flow of the fuel in the injection hole is not easily rectified. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0016]
According to the fuel injection nozzle of the present invention, the top of the projection faces the inlet of the injection hole. Therefore, the fuel flows along the protrusion and flows into the injection hole. As a result, the collision position of the fuel becomes closer to the injection hole outlet, and the flow of the fuel in the injection hole is not easily rectified. Therefore, atomization of fuel spray can be promoted.
[0017]
According to an injector according to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided the fuel injection nozzle according to any one of the first to sixteenth aspects. Therefore, atomization of the fuel directly injected into the combustion chamber can be promoted. Further, even when the combustion pressure is received from the combustion chamber, the strength of the injection hole plate can be increased.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 2 shows an injector according to a first embodiment of the present invention. In the first embodiment, an example in which the injector 1 is applied to a direct injection gasoline engine will be described.
[0019]
The casing 10 of the injector 1 is a mold resin that covers the magnetic pipe 11, the fixed iron core 12, the electromagnetic drive unit 13, and the like. A fuel injection nozzle 20 is provided at an end of the magnetic pipe 11. The fuel injection nozzle 20 has a nozzle body 21, a nozzle needle 22 as a valve member, an injection hole plate 30, and a cup member 23. The nozzle body 21 is joined to the magnetic pipe 11 by laser welding or the like. The nozzle needle 22 is reciprocally accommodated inside the magnetic pipe 11 and the nozzle body 21. As shown in FIG. 3, the contact portion 22a of the nozzle needle 22 can be seated on a valve seat 21a formed on the inner wall surface of the nozzle body 21. When the injector 1 is applied to a direct injection type engine, a tip end portion of the nozzle body 21 is installed so as to be exposed to a combustion chamber of the engine.
[0020]
As shown in FIG. 2, a joint 24 provided on the side of the nozzle needle 22 opposite the contact portion is coupled to the movable iron core 14. The fixed iron core 12 and the non-magnetic pipe 15, and the non-magnetic pipe 15 and the magnetic pipe 11 are respectively joined by laser welding or the like.
At the end of the nozzle body 21 on the combustion chamber side, an injection hole plate 30 formed in a thin disk shape is provided. An injection hole 31 is formed in the injection hole plate 30. A cup member 23 is attached to the nozzle body 21, and the injection hole plate 30 is sandwiched between the cup member 23 and the nozzle body 21. A fuel chamber 25 is formed by the inner wall surface of the nozzle body 21, the tip surface 22b of the nozzle needle 22 on the side of the injection hole plate 30, and the fuel inlet side end surface 30a of the injection hole plate 30. When the contact portion 22a of the nozzle needle 22 is separated from the valve seat 21a of the nozzle body 21, fuel flows into the fuel chamber 25 from the outer peripheral side of the nozzle needle 22. The fuel that has flowed into the fuel chamber 25 is injected into the combustion chamber of the engine via the injection holes 31 formed in the injection hole plate 30.
[0021]
The fixed iron core 12 has a substantially cylindrical shape, and the fuel flows on the inner peripheral side. At the end of the fixed iron core 12 on the side opposite to the nozzle body, a filter member 16 for removing foreign substances contained in the fuel is provided. An adjusting pipe 18 for adjusting the urging force of the spring 17 is press-fitted inside the fixed iron core 12. The spring 17 has one end in contact with the adjusting pipe 18 and the other end in contact with the movable core 14 integrated with the nozzle needle 22. The spring 17 urges the nozzle needle 22 in a direction of pressing the nozzle needle 22 against the nozzle body 21, that is, in a direction in which the contact portion 22a is seated on the valve seat 21a.
[0022]
As shown in FIG. 2, the electromagnetic drive unit 13 is provided on the nozzle needle 22 on the side opposite to the injection hole plate. The electromagnetic drive unit 13 includes a coil 131, a spool 132 around which the coil 131 is wound, and a metal plate 19 that covers the spool 132. The magnetic pipe 11, the fixed iron core 12, the movable iron core 14, and the metal plate 19 form a magnetic circuit. The coil 131 is housed in the casing 10 so as to cover the respective ends of the magnetic pipe 11 and the fixed iron core 12 positioned across the non-magnetic pipe 15 and the periphery of the non-magnetic pipe 15. The coil 131 is electrically connected to the terminal 133, and a drive current output from an ECU (not shown) is applied to the coil 131 via the terminal 133. When energization of the coil 131 is turned on, a magnetic circuit is formed by a magnetic field generated in the coil 131, and a magnetic attractive force is generated between the fixed iron core 12 and the movable iron core 14. Thereby, the nozzle needle 22 is lifted upward in FIG. 2 together with the movable iron core 14 against the urging force of the spring 17. As a result, the contact portion 22a is separated from the valve seat 21a, and fuel is injected from the injection holes 31 formed in the injection hole plate 30 into the combustion chamber of the engine. On the other hand, when the power supply to the coil 131 is turned off, the magnetic attraction between the fixed iron core 12 and the movable iron core 14 disappears. Therefore, the nozzle needle 22 moves downward in FIG. 2 together with the movable iron core 14 by the urging force of the spring 17. As a result, the contact portion 22a is seated on the valve seat 21a, and the injection of fuel from the injection hole 31 is stopped.
[0023]
Next, the injection hole plate 30 will be described in detail.
As shown in FIG. 3, the injection hole plate 30 is in contact with the end face 21 b of the nozzle body 21 on the combustion chamber side, and is sandwiched between the cup member 23 and the nozzle body 21. The fuel inlet side end face 30a of the injection hole plate 30 facing the nozzle needle 22 is substantially parallel to the tip end face 22b of the nozzle needle 22 on the injection hole plate 30 side. Therefore, the fuel chamber 25 formed by the inner wall surface of the nozzle body 21, the fuel inlet side end face 30a of the injection hole plate 30, and the tip end face 22b of the nozzle needle 22 is flattened along the fuel inlet side end face 30a and the tip end face 22b. Is formed. The tip end surface 22b of the nozzle needle 22 does not need to be a flat surface, but may be a curved surface, for example. That is, the space formed between the distal end surface 22b of the nozzle needle 22 and the fuel inlet side end surface 30 of the injection hole plate 30 is substantially flat, and a fuel flow substantially parallel to the distal end surface 22b is formed in that space. However, the shape of the distal end surface 22b is not limited to a flat surface.
[0024]
A plurality of injection holes 31 are formed in the injection hole plate 30. The injection holes 31 are formed at equal intervals on a circumference around the axis of the nozzle needle 22, for example. As shown in FIG. 1B, the injection hole axis L of the injection hole 31 along the fuel injection direction is inclined with respect to the axis of the injection hole plate 30 along the thickness direction of the injection hole plate 30. The injection hole axis L and the axis of the injection hole plate 30 form an acute angle on the nozzle needle 22 side of the injection hole plate 30. That is, the injection hole 31 is inclined toward the outer peripheral side of the injection hole plate 30 as it goes to the combustion chamber side.
[0025]
The injection hole plate 30 has a recess 32 formed on the inlet side of the injection hole 31. The recess 32 includes a peripheral edge 31 a of the opening on the inlet side of the injection hole 31 as shown in FIG. In the case of the present embodiment, the concave portion 32 includes the peripheral edge 31 a of the opening on the inlet side of the injection hole 31 over the entire circumference. The recess 32 has a substantially elliptical cross section perpendicular to the axis of the injection hole plate 30, and the length of the recess 32 in the short axis direction is larger than the inner diameter of the injection hole 31. The injection hole axis L intersects with the axis a of the recess 32 which coincides with the long axis of the recess 32. The recess 32 is formed so as to be recessed from the fuel inlet side end face 30 a of the injection hole plate 30 toward the combustion chamber, that is, toward the outlet side of the injection hole 31. Further, the concave portion 32 becomes deeper from the fuel inlet side end surface 30 a of the injection hole plate 30 toward the peripheral edge 31 a of the inlet side opening of the injection hole 31. The depth of the recess 32 is set to be approximately half or less of the thickness of the injection hole plate 30. The reason why the depth of the recess 32 is set in this way is that it is suitable for securing the strength of the injection hole plate 30. The thickness of the injection hole plate 30 in the recess 32 is set to 0.1 mm or more. As the injection hole plate 30, a metal material (particularly, stainless steel is preferable) is applied. For example, when the injector 1 is applied to a direct injection engine in which the pressure of the injected fuel exceeds 1 MPa, the load acting on the injection hole plate 30 increases due to the pressure of the combustion gas in the combustion chamber. In this case, if the thickness of the injection hole plate 30 in the recess 32 is less than 0.1 mm, the strength of the injection hole plate 30 is reduced, and the injection hole plate 30 may be bent.
The shape of the elliptical recess 32 such as the length in the short axis direction and the long axis direction or the depth of the recess 32 can be arbitrarily changed according to the characteristics of the engine to which the injector 1 is applied.
[0026]
By forming the recess 32 on the fuel inlet side of the injection hole 31, the overall length of the injection hole 31 in the direction of the injection hole axis L is reduced as compared with the case where the recess 32 is not formed. Therefore, the fuel is not easily rectified inside the injection hole 31. On the other hand, portions other than the concave portion 32 of the injection hole plate 30 have the original thickness of the injection hole plate 30. Therefore, the strength of the injection hole plate 30 is sufficiently ensured.
[0027]
Next, the flow of the fuel flowing into the injection hole 31 will be described.
The fuel that has passed between the contact portion 22a and the valve seat 21a flows into the fuel chamber 25 as shown in FIG. The arrow shown in FIG. 4 indicates the direction in which the fuel flows. Since the flow of the fuel changes with time, the arrow in FIG. 4 indicates the average direction of the flow of the fuel.
[0028]
The fuel that has flowed into the fuel chamber 25 flows along the distal end face 22 b of the nozzle needle 22 forming the flat fuel chamber 25 and the fuel inlet side end face 30 a of the injection hole plate 30. When the fuel reaches the recess 32, the fuel flows along the recess 32 toward the inlet side of the injection hole 31. As a result, the fuel that has flowed into the fuel chamber 25 from the outer peripheral side of the nozzle needle 22 collides at the inlet side of the injection hole 31, and the fuel flow is disturbed. Then, the fuel flows into the injection holes 31 in a state where the turbulence has occurred. When the recess 32 is formed, the position where the fuel flowing into the injection hole 31 collides approaches the exit side of the injection hole 31.
[0029]
As described above, in the first embodiment of the present invention, by forming the recess 32, the total length of the injection hole 31 is reduced while maintaining the thickness of the injection hole plate 30. Further, the fuel collision position on the inlet side of the injection hole 31 approaches the outlet side of the injection hole 31. For this reason, the fuel that has collided on the outlet side of the injection hole 31 and has been disturbed passes through the reduced injection hole 31 and is injected into the combustion chamber of the engine. Although the turbulence generated in the fuel is reduced by passing through the injection hole 31, the turbulence of the fuel flow sufficiently remains at the exit side of the injection hole 31 because the entire length of the injection hole 31 is short. As a result, the scattering angle of the fuel injected from the injection hole 31 increases, and the fragmentation of the fuel droplet is promoted. Therefore, atomization of the fuel can be promoted.
[0030]
Further, in the first embodiment, the recess 32 is formed in the peripheral edge 31 a of the opening on the inlet side of the injection hole 31. Therefore, the thickness of the injection hole plate 30 is maintained in portions other than the concave portion 32. Therefore, the strength of the injection hole plate 30 does not decrease. Therefore, even when the injector 1 is applied to a direct injection type engine, the strength of the injection hole plate 30 can be maintained with respect to the combustion pressure in the combustion chamber.
[0031]
(Modification)
FIG. 5 or FIG. 6 shows an injection hole plate 30 of the injector 1 according to a modification of the first embodiment.
As shown in FIGS. 5 and 6, the concave portion 32 is formed in an elliptical shape as in the first embodiment described above, but the length of the concave portion 32 in the short axis direction is different. The length of the recess 32 in the minor axis direction may be substantially the same as the inner diameter of the injection hole 31 as shown in FIG. 5, or may be smaller than the inner diameter of the injection hole 31 as shown in FIG. As shown in FIG. 5 or 6, even when the length of the concave portion 32 in the short axis direction is changed, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. In addition, by reducing the length of the recess 32 in the short axis direction, the area of the recess 32 occupying the injection hole plate 30 is reduced. Therefore, the strength of the injection hole plate 30 can be further increased.
[0032]
(Second and third embodiments)
FIGS. 7 and 8 show injection hole plates of an injector according to the second and third embodiments of the present invention, respectively.
As shown in FIG. 7, in the second embodiment, the injection hole plate 40 has a concave portion 42 on the fuel inlet side of the injection hole 41. The recess 42 has a circular cross section perpendicular to the axis of the injection hole plate 40. Further, the depth of the recess 42 is substantially constant. By forming the concave portion 42 in a circular shape, the fuel flowing into the injection hole 41 from the concave portion 42 uniformly flows from the entire circumference of the injection hole 41. Therefore, the flow of the fuel flowing into the injection hole 41 is stabilized, and the collision of the fuel can be promoted.
[0033]
In the second embodiment, the depth of the concave portion 42 is substantially constant. Therefore, the fuel flowing into the concave portion 42 flows in parallel with the fuel chamber 25. As a result, the fuel flowing into the injection hole 41 collides from the front side at the inlet side of the injection hole 41, so that a strong turbulence occurs in the flow of the fuel. Therefore, atomization of the fuel is promoted.
[0034]
As shown in FIG. 8, in the third embodiment, the injection hole plate 45 has a concave portion 47 on the fuel inlet side of the injection hole 46. The recess 47 has a rectangular cross section perpendicular to the axis of the injection hole plate 45. Further, similarly to the second embodiment, the depth of the recess 47 is substantially constant. By forming the recess 47 in a rectangular shape, the flow of the fuel flowing into the injection hole 46 is stabilized as in the second embodiment.
Although the concave portion 47 is formed in a rectangular shape in the third embodiment, the same effect as in the third embodiment can be obtained even if the concave portion 47 is formed not only in a rectangular shape but also in another polygonal shape.
[0035]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows injection holes and recesses formed in an injection hole plate of an injector according to a fourth embodiment of the present invention. Components substantially the same as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 9, three concave portions 52 are arranged on a peripheral edge 51a of the injection hole 51 on the fuel inlet side. The three concave portions 52 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the injection hole 51. In the case of the present embodiment, the center of the injection hole 51 is located on an extension of the axis of each recess 52. By arranging the concave portions 52 at three locations, even when the fuel flow is unstable, such as when the fuel flow on the inlet side of the injection hole 51 is uneven, the flow of the fuel flowing into the injection hole 51 can be stabilized. . Further, since the fuel flows into the injection holes 51 from the three concave portions 52, complicated turbulence occurs in the flow of the fuel. Therefore, atomization of the fuel is promoted.
[0036]
The number of the concave portions 52 arranged around the injection hole 51 is not limited to three, but may be four or more. Further, it is not always necessary to make the axis of each recess 52 coincide with the center of the injection hole 51.
[0037]
(Fifth and sixth embodiments)
FIGS. 10 and 11 show injection hole plates of an injector according to fifth and sixth embodiments of the present invention, respectively.
As shown in FIGS. 10A and 10C, in the fifth embodiment, the injection hole plate 70 has a concave portion 72 on the fuel inlet side of the injection hole 71. The concave portion 72 includes a part of the peripheral edge 71 a of the opening on the inlet side of the injection hole 71. The recess 72 is formed on the side where the fuel inlet side end face 70a of the injection hole plate 70 and the injection hole axis L form an obtuse angle. The length of the recess 72 may be reduced in the minor axis direction as shown in FIG.
[0038]
As shown in FIGS. 11A and 11C, in the sixth embodiment, the injection hole plate 75 has a concave portion 77 on the fuel inlet side of the injection hole 76. The recess 77 is formed on the side where the fuel inlet side end face 75a of the injection hole plate 75 and the injection hole axis L form an acute angle. The length of the recess 77 may be reduced in the minor axis direction as shown in FIG.
According to the characteristics of the engine to which the injector 1 is applied, the positional relationship between the injection holes 71 and 76 and the concave portions 72 and 77 is arbitrarily selected as in the fifth embodiment shown in FIG. 10 or the sixth embodiment shown in FIG. can do.
[0039]
(Seventh, eighth, and ninth embodiments)
FIG. 12, FIG. 13 or FIG. 14, respectively, show the injection holes and recesses formed in the injection hole plate of the injector according to the seventh, eighth and ninth embodiments of the present invention.
In the case of the seventh embodiment, as shown in FIG. 12, the concave portion 82 including a part of the peripheral edge 81a of the inlet-side opening of the injection hole 81 is formed in a circular shape. The center of the injection hole 81 is separated from the center of the recess 82.
[0040]
In the case of the eighth embodiment, as shown in FIG. 13, the concave portion 83 including a part of the peripheral edge 81a of the inlet-side opening of the injection hole 81 is formed in a rectangular shape.
In the case of the ninth embodiment, as shown in FIG. 14, the concave portion 84 including a part of the peripheral edge 81a of the opening on the inlet side of the injection hole 81 is formed in a triangular shape.
[0041]
According to the characteristics of the engine to which the injector 1 is applied, as in the seventh, eighth, ninth, or eleventh embodiments, the shapes of the recesses 82, 83, 84, 85 or the injection holes 81 are different. The positional relationship with the concave portions 82, 83, 84, 85 can be arbitrarily selected.
[0042]
(Tenth embodiment)
FIG. 15 shows injection holes and recesses formed in the injection hole plate of the injector according to the tenth embodiment of the present invention.
In the tenth embodiment, as shown in FIG. 15, a concave portion 92 extending over a plurality of injection holes 91 is formed. That is, in the case of the tenth embodiment, one recess 92 includes the peripheral edges 91 a of the two injection holes 91 on the fuel inlet side. As a result, the fuel in the fuel chamber 25 flows into the two injection holes 91 via the recess 92. In addition, as shown in FIG. 16, the positional relationship between the injection hole 91 and the concave portion 92 can be arbitrarily selected. Further, the configuration may be such that one concave portion 92 includes the periphery of two or more injection holes on the fuel inlet side.
[0043]
In the case of the tenth embodiment, the plate thickness of the portion where the injection holes 91 are formed is reduced while maintaining the plate thickness of the injection hole plate in portions other than the concave portions 92. Therefore, the effect of shortening the injection hole can be obtained as in the case where the plate thickness of the injection hole plate itself is reduced, and a decrease in strength can be prevented.
[0044]
(Eleventh embodiment)
FIG. 17 shows a fuel injection nozzle of an injector according to an eleventh embodiment of the present invention. Components that are substantially the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In the eleventh embodiment, a projection 26 is formed on the tip end surface 22b of the nozzle needle 22. The protrusions 26 are formed in a plurality of circles around the axis of the nozzle needle 22 or in an annular shape continuous on the circumference. As shown in FIG. 18, the protrusion 26 has a top 26 a at a position facing the entrance of the injection hole 31. By forming the projection 26 on the tip end surface 22 b, the fuel flowing through the fuel chamber 25 collides with the projection 26, and the fuel flows toward the inlet of the injection hole 31. Thereby, the flow of the fuel is guided to the inside of the injection hole 31, and the fuel collides at the outlet side inside the injection hole 31. That is, the position where the fuel collides is closer to the exit side of the injection hole 31. Therefore, the flow of the fuel is hardly rectified inside the injection hole 31, and the fuel is injected from the outlet in a state where the turbulence occurs.
[0045]
As described above, in the plurality of embodiments described above, the example in which the injector is applied to the direct injection gasoline engine has been described. However, the injector according to the present invention may be applied not only to the direct injection type gasoline engine but also to, for example, a premixed type gasoline engine or various types of diesel engines. Further, in this embodiment, the example in which the axis of the injection hole plate and the injection hole axis are inclined is described, but the injection hole plate and the injection hole axis may be parallel. Furthermore, in the above-described embodiments, the injector individually applied to each embodiment has been described, but the injector may be applied in combination with the embodiments.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing an injection hole plate of an injector according to a first embodiment of the present invention, wherein (A) is a view as viewed from the direction of arrow A in (B), and (B) is a view; It is sectional drawing to which the vicinity of the injection hole of No. 3 was expanded.
FIG. 2 is a schematic sectional view showing an injector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of a fuel injection nozzle of FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a flow of fuel near an injection hole in the injector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a view showing a modified example of the injection hole plate of the injector according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic view showing the shapes of injection holes and concave portions.
FIG. 6 is a view showing a modified example of the injection hole plate of the injector according to the first embodiment of the present invention, and is a schematic view showing the shapes of the injection holes and the concave portions.
FIGS. 7A and 7B are schematic views showing an injection hole plate of an injector according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 7A is a view as viewed in the direction of arrow A in FIG. It is sectional drawing which expanded the vicinity of the hole.
8A and 8B are schematic views showing an injection hole plate of an injector according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a view as viewed in the direction of arrow A in FIG. It is sectional drawing which expanded the vicinity of the hole.
FIG. 9 is a view showing an injection hole plate of an injector according to a fourth embodiment of the present invention, and is a schematic view showing shapes of injection holes and concave portions.
FIGS. 10A and 10B are schematic views showing injection hole plates of an injector according to a fifth embodiment of the present invention, wherein FIG. 10A is a view as viewed from the direction of arrow A in FIG. 10C, and FIG. FIG. 3A is a modification of FIG. 3A, and FIG.
11A and 11B are schematic views showing injection hole plates of an injector according to a sixth embodiment of the present invention, wherein FIG. 11A is a view as viewed in the direction of arrow A in FIG. 11C, and FIG. FIG. 3A is a modification of FIG. 3A, and FIG.
FIG. 12 is a view showing an injection hole plate of an injector according to a seventh embodiment of the present invention, and is a schematic view showing shapes of injection holes and concave portions.
FIG. 13 is a view showing an injection hole plate of an injector according to an eighth embodiment of the present invention, and is a schematic view showing shapes of injection holes and concave portions.
FIG. 14 is a view showing an injection hole plate of an injector according to a ninth embodiment of the present invention, and is a schematic view showing shapes of injection holes and concave portions.
FIG. 15 is a view showing an injection hole plate of an injector according to a tenth embodiment of the present invention, and is a schematic view showing shapes of injection holes and concave portions.
FIG. 16 is a schematic view showing a modified example of the injection hole plate of the injector according to the tenth embodiment of the present invention shown in FIG. 16;
FIG. 17 is an enlarged sectional view of the vicinity of a fuel injection nozzle of an injector according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 18 is an enlarged sectional view of the vicinity of the injection hole of FIG. 17;
[Explanation of symbols]
1 Injector (fuel injection device)
20 Fuel injection nozzle
21 Nozzle body
21a Valve seat
22 Nozzle needle (valve member)
22a contact part
22b Tip surface
25 Fuel Chamber
26 protrusion
26a top
30, 40, 45, 70, 75 orifice plate
30a, 70a, 75a Fuel inlet side end face
31, 41, 46, 71, 76, 81, 91
31a, 71a, 81a, 91a Peripheral edge
32, 42, 47, 72, 77, 82, 83, 84, 92 recesses

Claims

A valve body having a valve seat on an inner wall surface forming a fuel passage;
A valve member having a contact portion capable of being seated on the valve seat, wherein the contact portion separates from the valve seat and opens and closes the fuel passage by sitting on the valve seat;
An injection hole plate attached to the valve body downstream of the valve member and having a plurality of injection holes for injecting fuel flowing through the fuel passage;
The fuel injection nozzle, wherein the injection hole plate has a concave portion including at least a part of a peripheral edge of an opening on an inlet side of the injection hole on an inlet side of the injection hole.

A fuel chamber formed by a fuel inlet side end surface of the injection hole plate, a front end surface of the valve member facing the injection hole plate, and the inner wall surface is flat along the fuel inlet side end surface. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein

3. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein a plurality of the concave portions are arranged on a periphery of an opening on an inlet side of the injection hole. 4.

The injection hole axis along the fuel injection direction of the injection hole is inclined with respect to the axis along the thickness direction of the injection hole plate, so that the fuel inlet side end surface and the injection hole axis form an obtuse angle. 4. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the recess is formed.

The injection hole axis along the fuel injection direction of the injection hole is inclined with respect to the axis along the thickness direction of the injection hole plate, so that the fuel inlet side end face and the injection hole axis form an acute angle. 4. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the recess is formed.

4. The fuel injection nozzle according to claim 3, wherein the recesses are arranged at equal intervals around an opening-side opening edge of the injection hole.

3. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the recess includes an entire periphery of an opening-side opening edge of the injection hole. 4.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 7, wherein the recess is deeper toward an inlet of the injection hole.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 7, wherein the depth of the recess is substantially constant.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 9, wherein the depth of the recess is not more than half the thickness of the injection hole plate.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 10, wherein the thickness of the injection hole plate in the recess is 0.1 mm or more.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 11, wherein the shape of the concave portion that intersects the fuel inlet side end surface of the injection hole plate is a part of a circle or a polygon.

The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the recess is formed so as to straddle two or more adjacent injection holes.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 13, wherein a projection is formed on a tip end surface of the valve member facing the injection hole plate.

15. The fuel injection nozzle according to claim 14, wherein a plurality of the protrusions are formed and are disposed on a circumference around an axis of the valve member.

16. The fuel injection nozzle according to claim 14, wherein the projection has a top at a position facing the inlet of the injection hole.

17. A fuel injection device, wherein the fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 16 is used as a fuel injection nozzle for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.