JP2004332543A

JP2004332543A - Fuel injection valve

Info

Publication number: JP2004332543A
Application number: JP2003124895A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Ota; 信男太田; Koichi Mochizuki; 孝一望月; Masuaki Iwamoto; 益明岩本; Atsuya Okamoto; 敦哉岡本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2003-04-30
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-04-30
Also published as: JP3941109B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve, allowing easy formation of fuel spray in a desired shape and accelerating further atomization. <P>SOLUTION: A plurality of nozzle holes 60 are arranged in a nozzle hole plate 50. The nozzle holes passing through the nozzle hole plate 50 each have an inlet side opening portion 61 into which fuel flows and an outlet side opening portion 62 from which the fuel is jetted. The outlet side opening portion 62 is formed flat and rectangular with a major axis a<SB>L2</SB>and a minor axis a<SB>S2</SB>. The fuel flowing from the inlet side opening portion 61 is therefore jetted membranously from the outlet side opening portion 62. Thus, liquid-membrane separation is promoted and the atomization of the fuel is accelerated. Because the plurality of nozzle holes 60 are arranged in the nozzle hole plate 50, a large shape of fuel spray formed by a combination of fuel spray jetted from each of the nozzle holes is easily controlled. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの燃焼室に直接的または間接的に燃料を噴射する燃料噴射弁が公知である。燃料噴射弁から噴射された燃料は、吸気管または燃焼室において空気と混合される。燃焼室へ吸入された混合気は、ピストンにより圧縮された後、点火プラグにより着火され燃焼する。
【０００３】
このようなエンジンの場合、燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との混合性能はエンジンの性能に影響を及ぼす。特に、燃料噴射弁から噴射された燃料の微粒化は、エンジンの性能を左右する重要な要素となっている。そこで、燃料噴射弁のノズルの先端に複数の噴孔を形成したプレートを配置する技術が公知である（特許文献１参照）。ノズルの先端に噴孔が形成されたプレートを配置することにより、弁部材と弁ボディとの間に形成される燃料通路を流れる燃料をプレートの各噴孔に分配し、燃料の微粒化の促進を図っている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−７０３４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、エンジンから排出される例えばＮＯｘなどの有害物質のさらなる低減など規制の強化が図られている。そのため、従来以上に排気に含まれる有害物質の低減が要求されている。一方、従来の微粒化技術では、近年の排気規制の強化に対応できないという問題がある。
【０００６】
特許文献１に開示されている燃料噴射弁では、プレートに配置されている噴孔は円柱状に形成されている。噴孔を円柱状に形成することにより、燃料噴霧の形成位置を容易に制御することができる。そのため、プレートに配置される複数の噴孔の位置を任意に調整することにより、所望の形状の燃料噴霧を形成することができる。一方、噴孔を円柱状に形成する場合、一つの噴孔から噴射される燃料は棒状の噴霧を形成する。そのため、さらなる微粒化は困難であるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、所望の形状の燃料噴霧の形成が容易であり、かつさらなる微粒化が促進される燃料噴射弁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１または２記載の発明では、複数の噴孔を有している。そのため、噴孔の配置を任意に変更することにより、各噴孔から噴射された噴霧の形成位置は任意に調整される。これにより、各噴孔から噴射された噴霧が形成する大きな噴霧の形状は任意に調整される。したがって、所望の形状の燃料噴霧を容易に形成することができる。また、噴孔は少なくとも出口側開口部が長軸および短軸を有する扁平形状に形成されている。さらに、噴孔は入口側開口部から出口側開口部まで徐々に断面積が変化している。そのため、燃料は、扁平な出口側開口部から膜状の噴霧として噴射される。したがって、燃料の液膜分離が促され、さらなる燃料の微粒化を促進することができる。
【０００９】
本発明の請求項３記載の発明では、噴孔は中心軸に垂直な断面が矩形である。そのため、噴孔から噴射された燃料は扁平な膜状の噴霧を形成する。
本発明の請求項４記載の発明では、噴孔は中心軸に垂直な断面が楕円形である。そのため、噴孔から噴射された燃料は扁平な膜状の噴霧を形成する。
本発明の請求項５記載の発明では、噴孔は入口側開口部の短軸が出口側開口部の短軸よりも長くてもよい。
【００１０】
本発明の請求項６または７記載の発明では、二つ以上の噴孔から噴孔群を形成している。そのため、噴孔群ごとの燃料噴霧の形状、ならびに各噴孔群から噴射された燃料噴霧から形成される燃料噴霧全体の形状は任意に調整される。したがって、燃料噴霧の形状の自由度をさらに高めることができる。
【００１１】
本発明の請求項８記載の発明では、噴孔は仮想軸を周回している。そのため、噴孔から噴射される燃料の噴霧には旋回力がさらに付与される。したがって、さらなる燃料の微粒化を促進することができる。
本発明の請求項９記載の発明では、噴孔は弁ボディの中心軸に対し傾斜している。そのため、噴孔の傾斜角を変更することにより、噴孔の配置を変更することなく燃料噴霧の形状を調整することができる。
【００１２】
本発明の請求項１０記載の発明では、略円錐台形状であって周方向へ概ね等間隔の円弧環状に配置されている複数の噴孔を有している。噴孔は単数または複数の同心円周上に配置されている。これにより、噴孔は円弧状の扁平な出口側開口部を有する。したがって、膜状の燃料噴霧を形成することができる。
【００１３】
本発明の請求項１１記載の発明では、略円錐台形状であって周方向へ概ね等間隔の円弧環状に配置されている複数の噴孔からなる噴孔群を複数有している。これにより、噴孔は円弧状の扁平な出口側開口部を有する。したがって、膜状の燃料噴霧を形成することができる。また、噴孔プレートは噴孔群を複数有している。したがって、燃料噴霧の形状の自由度をさらに高めることができる。
【００１４】
本発明の請求項１２記載の発明では、噴孔プレートが有している噴孔は板厚方向の途中から反弁ボディ側の端部へ形成されている。また、噴孔の入口側開口部の径方向外側には連通孔が形成されている。連通孔は噴孔の入口側開口部に旋回通路孔を経由して連通している。これにより、連通孔へ流入した燃料は旋回通路孔を経由して噴孔へ流入する。旋回通路孔は、噴孔の入口側開口部の接線方向へ伸びて形成されている。そのため、連通孔から旋回通路孔を経由して噴孔へ流入する燃料は、周方向へ旋回しながら噴孔を流れる。したがって、噴孔から噴射される燃料には旋回力が付与され、燃料の微粒化を促進することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料噴射弁（以下、燃料噴射弁を「インジェクタ」という。）を図２に示す。第１実施形態では、図３に示すようにインジェクタ１０がガソリンエンジン１の燃焼室２を形成するシリンダヘッド３に取り付けられている。すなわち、本実施形態のインジェクタ１０は、燃焼室２に直接燃料を噴射する直噴式のガソリンエンジン１に適用される。なお、インジェクタ１０は、燃焼室２に連通する吸気管４を流れる吸気に燃料を噴射する予混合式のガソリンエンジンにも適用可能である。
【００１６】
図２に示すようにインジェクタ１０のハウジング１１は筒状に形成されている。ハウジング１１は、同軸上に第一磁性部１１１、非磁性部１１２および第二磁性部１１３を有している。非磁性部１１２は、第一磁性部１１１と第二磁性部１１３との磁気的な短絡を防止している。固定コア１２は、磁性材料により筒状に形成されている。固定コア１２は、ハウジング１１の内周側に同軸に固定されている。可動コア１３は、磁性材料で筒状に形成され、ハウジング１１の内周側に収容されている。可動コア１３は、ハウジング１１の内周側を軸方向へ往復移動可能である。
【００１７】
ハウジング１１の外周側にはスプール２１が装着されている。スプール２１には、コイル２２が巻回されている。スプール２１およびコイル２２の外周側は樹脂モールド２３により覆われている。樹脂モールド２３は、ターミナル２４が埋設されているコネクタ２５を有している。コイル２２は、コネクタ２５のターミナル２４と電気的に接続されている。ターミナル２４を経由してコイル２２に通電されると、固定コア１２と可動コア１３との間には磁気吸引力が発生する。
【００１８】
アジャスティングパイプ１４は、固定コア１２の内周側に圧入されている。アジャスティングパイプ１４の内周側は、燃料通路３１を形成している。アジャスティングパイプ１４は、可動コア１３側の端部がスプリング１５に当接している。スプリング１５は、一方の端部がアジャスティングパイプ１４に当接し、他方の端部が可動コア１３に当接している。これにより、スプリング１５は可動コア１３を反固定コア方向すなわち可動コア１３が固定コア１２から離間する方向へ付勢する。アジャスティングパイプ１４の圧入量を調整することにより、可動コア１３を付勢するスプリング１５の荷重が調整される。
ハウジング１１は、図示しない燃料タンクから燃料が供給される燃料入口１６を有している。燃料入口１６から流入した燃料は、フィルタ１７を経由してハウジング１１の内周側に流入する。フィルタ１７は、燃料に含まれる異物を除去する。
【００１９】
ノズルホルダ４０は、筒状に形成され、ハウジング１１の端部に接続されている。ノズルホルダ４０の内周側には、弁ボディ４１が固定されている。弁ボディ４１は、筒状に形成され、例えば圧入あるいは溶接などによりノズルホルダ４０に固定されている。弁ボディ４１は、図４に示すように内周壁に先端部に近づくにつれて内径が小さくなる円錐状の弁座４２を有している。弁ボディ４１の先端側の端部とノズルホルダ４０との間には、噴孔プレート５０が設置されている。噴孔プレート５０には、複数の噴孔６０が形成されている。
【００２０】
弁部材としてのニードル４３は、図２に示すようにハウジング１１、ノズルホルダ４０および弁ボディ４１の内周側に軸方向へ往復移動可能に収容されている。ニードル４３は、一方の端部が可動コア１３に接続されている。これにより、ニードル４３は、可動コア１３と一体に軸方向へ往復移動可能である。ニードル４３の反可動コア側の端部には、図４に示すように弁ボディ４１の弁座４２に着座可能な当接部４４が形成されている。
【００２１】
図２に示すように、燃料入口１６からハウジング１１の内周側に流入した燃料は、フィルタ１７、アジャスティングパイプ１４の内周側に形成されている燃料通路３１、ならびに固定コア１２の内周側に形成されている燃料通路３２を経由して、可動コア１３の内周側に形成されている燃料通路３３へ流れる。燃料通路３３の燃料は、可動コア１３の内周と外周とを連通する燃料孔３４を経由して、ハウジング１１とニードル４３との間に形成される燃料通路３５へ流れる。そして、燃料通路３５の燃料は、ノズルホルダ４０とニードル４３との間に形成される燃料通路３６を経由して、弁ボディ４１とニードル４３との間に形成されている燃料通路３７へ流入する。
【００２２】
コイル２２に通電されていないとき、ニードル４３はスプリング１５の付勢力により可動コア１３とともに図２の下方へ移動している。そのため、当接部４４は弁座４２に着座している。その結果、燃料通路３７から噴孔６０への燃料の流れは遮断され、燃料は噴射されない。
【００２３】
コイル２２に通電されると、固定コア１２と可動コア１３との間には磁気吸引力が発生する。これにより、可動コア１３ならびに可動コア１３と一体のニードル４３は、スプリング１５の付勢力に抗して図２の上方すなわち固定コア１２方向へ移動する。そのため、当接部４４は弁座４２から離座する。その結果、燃料通路３７から噴孔６０への燃料の流れは許容される。弁ボディ４１の弁座４２とニードル４３の当接部４４との間に形成される開口を通過した燃料は、噴孔プレート５０に形成されている噴孔６０を経由して図３に示すガソリンエンジン１の燃焼室２へ噴射される。
【００２４】
コイル２２への通電が停止されると、固定コア１２と可動コア１３との間の磁気吸引力が消滅する。これにより、可動コア１３ならびに可動コア１３と一体のニードル４３は、スプリング１５の付勢力により図２の下方へ移動する。そのため、当接部４４は再び弁座４２に着座する。その結果、燃料通路３７から噴孔６０への燃料の流れは遮断され、燃料の噴射は終了する。
【００２５】
次に、噴孔プレート５０に形成されている噴孔６０について詳細に説明する。噴孔プレート５０は、図４に示すように底部５２および側部５３を有する有底筒状に形成されている。噴孔プレート５０の底部５２は、弁ボディ４１の反固定コア側の外壁とノズルホルダ４０の内壁との間に挟み込まれている。また、噴孔プレート５０の側部５３は、弁ボディ４１の外周壁とノズルホルダ４０の内周壁との間に挟み込まれている。底部５２には、図１に示すように複数の噴孔６０が形成されている。複数の噴孔６０は、任意に配置することができる。複数の噴孔６０は、例えばガソリンエンジン１に要求される性能に応じて、各噴孔６０から噴射された燃料が所望の形状の噴霧を形成するように任意に配置することができる。
【００２６】
噴孔６０は、噴孔プレート５０の底部５２を板厚方向に貫いている。噴孔６０は、図１（Ｂ）に示すようにノズルホルダ４０側すなわち弁座４２側の端部に入口側開口部６１、ならびに反ノズルホルダ側すなわち反弁座側の端部に出口側開口部６２を有している。入口側開口部６１は、長軸および短軸を有する扁平な長方形に形成されている。同様に、出口側開口部６２も、長軸および短軸を有する扁平な長方形に形成されている。これにより、噴孔６０は中心軸に垂直な断面の形状が長方形となる。
【００２７】
第１実施形態では、噴孔６０の入口側開口部６１の長軸ａ_Ｌ１が出口側開口部６２の長軸ａ_Ｌ２よりも短い。一方、入口側開口部６１の短軸ａ_Ｓ１と出口側開口部６２の短軸ａ_Ｓ２とは概ね同一の長さとなっている。さらに、噴孔６０は、入口側開口部６１から出口側開口部６２にかけて徐々に断面積が変化している。そのため、噴孔６０は、噴孔プレート５０の軸に沿った断面が台形状の台形柱状に形成される。また、噴孔６０は、入口側開口部６１よりも出口側開口部６２の断面積が大きくなっている。すなわち、噴孔６０は、入口側開口部６１から出口側開口部６２にかけて断面積が拡大している。
【００２８】
噴孔６０の断面を扁平かつ入口側開口部６１から出口側開口部６２にかけて断面積を拡大することにより、図５に示すように噴孔プレート５０の各噴孔６０からは液膜状の燃料が噴射される。そのため、噴孔６０から噴射された燃料は液膜分裂を起こす。その結果、噴孔プレート５０の各噴孔６０から噴射された燃料は、薄い膜状の燃料噴霧を形成する。
【００２９】
噴孔６０から噴射される燃料噴霧を薄い膜状に形成するためには、少なくとも噴孔６０の出口側開口部６２が扁平であることが必要である。そのため、入口側開口部６１と出口側開口部６２とは必ずしも相似形であることを要しない。すなわち、下記の式（１）に示すように、出口側開口部６２における短軸ａ_Ｓ２に対する長軸ａ_Ｌ２の割合は、入口側開口部６１における短軸ａ_Ｓ１に対する長軸ａ_Ｌ１の割合よりも大きくなっている。
（ａ_Ｌ２／ａ_Ｓ２）＞（ａ_Ｌ１／ａ_Ｓ１）（１）
【００３０】
また、図１に示すように噴孔プレート５０は複数の噴孔６０を有している。これにより、複数の噴孔６０から噴射された第一段階の燃料噴霧は、全体として大きな第二段階の燃料噴霧を形成する。そのため、噴孔６０の配置を任意に変更することにより、各噴孔６０から噴射された第一段階の燃料噴霧が組み合わされて形成される第二段階の燃料噴霧の形状は容易に調整される。
【００３１】
第１実施形態では、扁平かつ入口側開口部６１から出口側開口部６２にかけて断面積が拡大する噴孔６０を形成することにより、各噴孔６０から噴射される燃料は薄い膜状の燃料噴霧を形成する。そのため、例えば円柱状の噴孔から噴射される燃料と比較して、液膜分裂が促進される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、噴孔プレート５０は複数の噴孔６０を有している。そのため、各噴孔６０から噴射された第一段階の燃料噴霧は、組み合わされて大きな第二段階の燃料噴霧を形成する。したがって、複数の噴孔６０の配置を調整することにより、第二段階の燃料噴霧の形状を所望の噴霧形状に容易に調整することができる。また、第二段階の燃料噴霧の形状を所望の噴霧形状に調整することにより、インジェクタ１０を適用するエンジンの性能を向上することができる。
【００３３】
さらに、第１実施形態では、複数の噴孔６０を近接して配置することにより、各噴孔６０から噴射された燃料噴霧と隣接する他の噴孔６０から噴射された燃料噴霧との衝突を促進させることもできる。燃料噴霧同士の衝突を促進させることによって、さらなる微粒化の促進も可能である。
【００３４】
（第２、３実施形態）
本発明の第２、３実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍をそれぞれ図６または図７に示す。なお、第１実施形態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２実施形態では、図６に示すように噴孔７０の入口側開口部７１は長軸および短軸を有する扁平な楕円形に形成されている。同様に、出口側開口部７２も、長軸および短軸を有する扁平な楕円形に形成されている。そのため、噴孔７０は、中心軸に垂直な断面の形状が楕円形となる。第２実施形態では、第１実施形態と同様に噴孔７０の入口側開口部７１の長軸が出口側開口部７２の長軸よりも短くなっている。一方、第２実施形態の場合、入口側開口部７１の短軸は出口側開口部７２の短軸よりも長くなっている。なお、入口側開口部７１の短軸と出口側開口部７２の短軸とは、同一の長さまたは長さが異なってもよい。さらに、噴孔７０は、入口側開口部７１から出口側開口部７２にかけて徐々に断面積が変化している。
【００３５】
第２実施形態では、噴孔７０の断面形状が楕円形であっても、噴孔７０から噴射される燃料は膜状の燃料噴霧を形成する。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。また、噴孔７０は複数形成されているため、各噴孔７０から噴射された第一段階の燃料噴霧が形成する第二段階の噴霧の形状を容易に変更することができる。
【００３６】
第３実施形態では、図７および図８に示すように噴孔８０の入口側開口部８１は長軸ｂ_Ｌ１および短軸ｂ_Ｓ１を有する扁平な長方形に形成されている。同様に、出口側開口部８２も、長軸ｂ_Ｌ２および短軸ｂ_Ｓ２を有する扁平な長方形に形成されている。第３実施形態では、第１実施形態と同様に噴孔８０の入口側開口部８１の長軸ｂ_Ｌ１が出口側開口部８２の長軸ｂ_Ｌ２よりも短くなっている。一方、第３実施形態の場合、入口側開口部８１の短軸ｂ_Ｓ１は出口側開口部８２の短軸ｂ_Ｓ２よりも長くなっている。さらに、噴孔８０は、入口側開口部８１から出口側開口部８２にかけて徐々に断面積が変化している。
【００３７】
第１実施形態で説明したように、燃料噴霧の微粒化を促進するためには噴孔８０の少なくとも出口側開口部８２が扁平であればよい。そのため、第３実施形態のように、噴孔８０の出口側開口部８２を扁平に形成すれば、入口側開口部８１の形状は任意に変更可能である。
また、第３実施形態では、入口側開口部８１の面積が出口側開口部８２の面積よりも大きい。そのため、噴孔８０の内部を流れる燃料の流速は増大する。したがって、出口側開口部８２から噴射される燃料のさらなる微粒化を促進することができる。
【００３８】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図９に示す。なお、第１実施形態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４実施形態では、図９から図１１に示すように噴孔プレート５０は三つの同心円周上にそれぞれ周方向へ等間隔に配置される四つの噴孔を有している。最も内周側に配置される四つの噴孔９１は同一円周上に第一噴孔群を形成している。同様に、第一噴孔群の外周側に配置される四つの噴孔９２は同一円周上に第二噴孔群を形成している。また、最も外周側に配置される四つの噴孔９３は同一円周上に第三噴孔群を形成している。第一噴孔群の噴孔９１、第二噴孔群の噴孔９２および第三噴孔群の噴孔９３は、円錐台状の孔を周方向で複数分割した円弧状かつ円錐台形状であり、それぞれ周方向へ所定の間隔で概ね同一形状に形成されている。
【００３９】
図１０に示すように、各噴孔９１、９２、９３の入口側開口部９１１、９２１、９３１は、同心円の周方向へ伸びる長軸と長軸に垂直な同心円の径方向へ伸びる短軸とを有する扁平な円弧環状に形成されている。同様に、出口側開口部９１２、９２２、９３２も、同心円の周方向へ伸びる長軸と長軸に垂直な同心円の径方向へ伸びる短軸とを有する扁平な円弧環状に形成されている。噴孔９１、９２、９３の入口側開口部９１１、９２１、９３１の長軸は、出口側開口部９２１、９２２、９３２の長軸よりも短くなっている。一方、入口側開口部９１１、９２１、９３１の短軸と出口側開口部９１２、９２２、９３２の短軸とは概ね同一の長さとなっている。噴孔９１、９２、９３は、円錐台形状であるため、入口側開口部９１１、９２１、９３１から出口側開口部９１２、９２２、９３２にかけて徐々に断面積が変化している。
【００４０】
第４実施形態では、噴孔９１、９２、９３は扁平な円弧環状の出口側開口部９１２、９２２、９３２を有しているため、各噴孔９１、９２、９３からは膜状の噴霧が形成される。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。また、噴孔９１、９２、９３の間隔、あるいは噴孔９１、９２、９３の数を調整することにより、インジェクタ１０が適用されるエンジンにあわせた所望の形状の燃料噴霧を形成することができる。
【００４１】
なお、第４実施形態では、三つの同心円上に四つの噴孔を配置する例について説明した。しかし、同心円の数は１以上であればいくつでもよく、各同心円に配置する噴孔の数も四つに限るものではない。
【００４２】
（第５実施形態）
本発明の第５実施形態によるインジェクタを図１２に示す。なお、第１実施形態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５実施形態では、噴孔プレート５０が複数の噴孔群１００を有している。噴孔群１００は、同心円周上に配置された四つの噴孔１０１から構成されている。各噴孔群１００の四つの噴孔１０１は、図１３に示すように同心円周上に周方向へ所定の間隔で配置されている。また、四つの噴孔１０１は、円錐台状の孔を周方向へ複数分割した円弧かつ円錐台形状であり、それぞれ形状が概ね同一である。噴孔群１００を構成する四つの噴孔１０１は、入口側開口部１０２および出口側開口部１０３を有している。入口側開口部１０２は、同心円の周方向へ伸びる長軸と長軸に垂直な同心円の径方向へ伸びる短軸とを有する扁平な円弧環状に形成されている。同様に、出口側開口部１０３も、同心円の周方向へ伸びる長軸と長軸に垂直な同心円の径方向へ伸びる短軸とを有する扁平な円弧形状に形成されている。噴孔１０１の入口側開口部１０２の長軸は、出口側開口部１０３の長軸よりも短くなっている。一方、入口側開口部１０２の短軸と出口側開口部１０３の短軸とは概ね同一の長さとなっている。噴孔１０１は、入口側開口部１０２から出口側開口部１０３にかけて徐々に断面積が変化している。
【００４３】
第５実施形態では、噴孔群１００を構成する各噴孔１０１からは第一段階の小さな燃料噴霧が形成される。そして、噴孔群１００の各噴孔１０１から噴射された第一段階の小さな燃料噴霧は、噴孔群１００の他の噴孔１０１から噴射された燃料噴霧と組み合わされて第二段階の燃料噴霧を形成する。さらに、噴孔プレート５０の複数の噴孔群１００を配置することにより、複数の噴孔群１００が形成する第二段階の燃料噴霧が組み合わされて大きな第三段階の燃料噴霧を形成する。そのため、例えば噴孔群１００の配置、ならびに噴孔群１００を構成する各噴孔１０１の配置あるいは噴孔１０１の数など調整することにより、形成される燃料噴霧の形状をより精密に調整することができる。したがって、燃料噴霧の形状の自由度をより高めることができる。
【００４４】
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図１４に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
第６実施形態では、図１４に示すように噴孔プレート５０は複数の噴孔群１２０を有している。噴孔群１２０は、図１５に示すように放射状に配置された複数の噴孔１２１から構成されている。噴孔群１２０を構成する各噴孔１２１は、断面が扁平な楕円形状に形成されている。各噴孔１２１の入口側開口部１２２と出口側開口部１２３との形状の関係は、上述した各実施形態と同様である。すなわち、入口側開口部１２２の長軸は出口側開口部１２３の長軸よりも短い。
【００４５】
第６実施形態では、噴孔群１２０を構成する各噴孔１２１は、弁ボディ４１の中心軸に平行な仮想軸を周回している。すなわち、噴孔群１２０を構成する各噴孔１２１は、仮想軸を中心に螺旋状に形成されている。
第６実施形態では、噴孔群１２０を構成する各噴孔１２１は仮想軸を中心として周回している。そのため、入口側開口部１２２から噴孔１２１へ流入した燃料には旋回力が付与される。したがって、上述の複数の実施形態で説明した効果に加え、燃料に旋回力が付与されることによるさらなる微粒化の促進を図ることができる。
【００４６】
（第７実施形態）
本発明の第７実施形態によるインジェクタの噴孔の近傍を図１６に示す。なお、第１実施形態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７実施形態では、噴孔プレート５０は複数の燃料噴射部１３０を有している。各燃料噴射部１３０は、図１７に示すように噴孔１３１、連通孔１３２および旋回通路孔１３３を有している。噴孔１３１は、噴孔プレート５０の板厚方向の途中から噴孔プレート５０の出口側端部５０ｂまで形成されている。そのため、噴孔１３１の入口側開口部１３４は噴孔プレート５０の内部に位置している。連通孔１３２は、噴孔プレート５０の入口側端部５０ａから噴孔プレート５０の板厚方向の途中まで形成されている。旋回通路孔１３３は、噴孔１３１と連通孔１３２とを連通している。
【００４７】
噴孔１３１の入口側開口部１３４は、図１８に示すように円環状に形成されている。噴孔１３１の出口側開口部１３５は、図１７（Ｃ）に示すように円環状に形成されている。噴孔１３１の入口側開口部１３４および出口側開口部１３５は、円環状の噴孔１３１の周方向へ伸びる長軸と、長軸に垂直な円環状の噴孔１３１の径方向へ伸びる短軸とを有している。噴孔１３１は、図１７（Ｂ）に示すように円錐環状に形成されており、入口側開口部１３４から出口側開口部１３５にかけて燃料噴射部１３０の中心軸ｐまでの距離が拡大している。そのため、噴孔１３１の入口側開口部１３４の長軸は出口側開口部１３５の長軸よりも短くなる。また、噴孔１３１の入口側開口部１３４の断面積は出口側開口部１３５の断面積よりも小さくなる。さらに、噴孔１３１は、入口側開口部１３４から出口側開口部１３５にかけて断面積が徐々に拡大している。
【００４８】
連通孔１３２は、図１７（Ａ）に示すように円環状に形成されている。連通孔１３２の旋回通路孔１３３側の端部は、噴孔１３１の入口側開口部１３４の径方向外側に位置している。連通孔１３２は、噴孔プレート５０の入口側端部５０ａから噴孔プレート５０の板厚方向の途中まで概ね同一径の環状に形成されている。連通孔１３２の入口側は、噴孔プレート５０の入口側端部５０ａに開口している。連通孔１３２の出口側は、旋回通路孔１３３と接続されている。旋回通路孔１３３は、連通孔１３２の出口側と噴孔１３１の入口側開口部１３４とを連通している。旋回通路孔１３３は、噴孔１３１の入口側開口部１３４の接線方向に伸びて形成されている。
【００４９】
弁ボディ４１とニードル４３との間を通過した燃料は、噴孔プレート５０の入口側端部５０ａに開口している連通孔１３２へ流入する。連通孔１３２へ流入した燃料は、連通孔１３２に沿って噴孔プレート５０の軸方向へ流れる。そして、燃料は、連通孔１３２の出口側から旋回通路孔１３３を経由して噴孔１３１の入口側開口部１３４へ流入する。旋回通路孔１３３は噴孔１３１の入口側開口部１３４の接線方向へ形成されている。そのため、旋回通路孔１３３から噴孔１３１の入口側開口部１３４に流入した燃料は、噴孔１３１を形成する壁面に沿って旋回する。これにより、噴孔１３１の入口側開口部１３４へ流入した燃料は、噴孔１３１を形成する壁面に沿って旋回しながら出口側開口部１３５へ流れる。
【００５０】
第７実施形態では、噴孔１３１の出口側開口部１３５は扁平な円環状であるため、噴孔１３１から噴射された燃料は膜状の噴霧を形成する。したがって、燃料の微粒化を促進することができる。
また、第７実施形態では、噴孔１３１を有する燃料噴射部１３０が噴孔プレート５０に複数配置されている。そのため、燃料噴射部１３０の配置を調整することにより、所望の形状の燃料噴霧を容易に形成することができる。
【００５１】
さらに、第７実施形態では、噴孔１３１の入口側開口部１３４に流入する燃料は旋回通路孔１３３を流れることにより旋回力が付与される。そのため、燃料は、噴孔１３１の入口側開口部１３４から出口側開口部１３５にかけて旋回しながら流れる。その結果、噴孔１３１から噴射された燃料は旋回力を有する膜状の噴霧を形成する。したがって、燃料の微粒化をさらに促進することができる。
【００５２】
（その他の実施形態）
以上説明した複数の実施形態以外に、噴孔は弁ボディの中心軸に対し傾斜して形成してもよい。噴孔を弁ボディの中心軸に対して傾斜させることにより、噴孔プレートへの噴孔の配置を変更することなく、噴霧の形状を容易に変更することができる。
また、噴孔の数、複数の噴孔から構成される噴孔群の数、または噴孔もしくは噴孔群を配置する位置は、インジェクタが適用されるエンジンの性能に応じて任意に変更することができる。
さらに、以上説明した複数の実施形態では、弁ボディの先端に取り付けられる噴孔プレートに噴孔を配置する例について説明した。しかし、弁ボディと別体の噴孔プレートではなく、弁ボディに直接噴孔を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す図であって、（Ａ）は噴孔プレートの底部を示す斜視図であり、（Ｂ）は噴孔の一つを拡大して示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるインジェクタを示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるインジェクタを適用したガソリンエンジンを示す模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるインジェクタの要部を拡大した断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方向から見た矢視図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す概略斜視図である。
【図７】本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す概略斜視図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるインジェクタの噴孔を示す図であって、（Ａ）は断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）の矢印Ｂ方から見た矢視図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す概略斜視図である。
【図１０】図９の矢印Ｘ方向から見た矢視図である。
【図１１】図９の矢印ＸＩ方向から見た矢視図である。
【図１２】本発明の第５実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す概略斜視図である。
【図１３】本発明の第５実施形態によるインジェクタの噴孔群の一つを拡大した模式図である。
【図１４】本発明の第６実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを示す概略斜視図である。
【図１５】本発明の第６実施形態によるインジェクタの噴孔群の一つを拡大した模式図である。
【図１６】本発明の第７実施形態によるインジェクタの噴孔プレートを弁ボディ側から見た模式図である。
【図１７】（Ｂ）は図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線で切断した断面図であり、（Ａ）は（Ｂ）の矢印Ａ方向から見た矢視図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の矢印Ｃ方向から見た矢視図である。
【図１８】図１７（Ｂ）のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線で切断した断面図である。
【符号の説明】
１０インジェクタ（燃料噴射弁）
３７燃料通路
４１弁ボディ
４２弁座
４３ニードル（弁部材）
４４当接部
５０噴孔プレート
６０、７０、８０、９１、９２、９３、１０１、１２１、１３１噴孔
６１、７１、８１、１０２、１２２、１３４、９１１、９２１、９３１入口側開口部
６２、７２、８２、１０３、１２３、１３５、９１２、９２２、９３２出口側開口部
１００、１２０噴孔群
１３２連通孔
１３３旋回通路孔[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine (hereinafter, an internal combustion engine is referred to as an “engine”).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Fuel injection valves that inject fuel directly or indirectly into a combustion chamber of an engine are known. Fuel injected from the fuel injection valve is mixed with air in an intake pipe or a combustion chamber. The air-fuel mixture sucked into the combustion chamber is compressed by a piston and then ignited by a spark plug and burns.
[0003]
In the case of such an engine, the mixing performance of the fuel and air injected from the fuel injection valve affects the performance of the engine. In particular, atomization of the fuel injected from the fuel injection valve is an important factor that affects the performance of the engine. Therefore, there is known a technique of disposing a plate having a plurality of injection holes formed at the tip of a nozzle of a fuel injection valve (see Patent Document 1). By disposing a plate having an injection hole at the tip of the nozzle, fuel flowing through a fuel passage formed between the valve member and the valve body is distributed to each injection hole of the plate, thereby promoting atomization of the fuel. I am planning.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-11-70347
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in recent years, regulations have been strengthened such as further reduction of harmful substances such as NOx emitted from the engine. Therefore, it is required to reduce harmful substances contained in exhaust gas more than ever. On the other hand, there is a problem that the conventional atomization technology cannot cope with the recent tightening of the emission regulations.
[0006]
In the fuel injection valve disclosed in Patent Literature 1, the injection holes arranged on the plate are formed in a columnar shape. By forming the injection hole in a columnar shape, the formation position of the fuel spray can be easily controlled. Therefore, by arbitrarily adjusting the positions of the plurality of injection holes arranged on the plate, it is possible to form a fuel spray having a desired shape. On the other hand, when the injection hole is formed in a columnar shape, the fuel injected from one injection hole forms a rod-shaped spray. Therefore, there is a problem that further atomization is difficult.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve in which formation of a desired shape of fuel spray is easy and further atomization is promoted.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first or second aspect of the present invention, a plurality of injection holes are provided. Therefore, by arbitrarily changing the arrangement of the injection holes, the formation position of the spray injected from each injection hole is arbitrarily adjusted. Thereby, the shape of the large spray formed by the spray injected from each injection hole is arbitrarily adjusted. Therefore, it is possible to easily form a fuel spray having a desired shape. Further, the injection hole is formed in a flat shape in which at least the outlet side opening has a major axis and a minor axis. Further, the injection hole has a gradually changing cross-sectional area from the inlet side opening to the outlet side opening. Therefore, the fuel is injected as a film-like spray from the flat outlet side opening. Therefore, the liquid film separation of the fuel is promoted, and further atomization of the fuel can be promoted.
[0009]
According to the third aspect of the present invention, the injection hole has a rectangular cross section perpendicular to the central axis. Therefore, the fuel injected from the injection hole forms a flat film-like spray.
According to the fourth aspect of the present invention, the injection hole has an elliptical cross section perpendicular to the central axis. Therefore, the fuel injected from the injection hole forms a flat film-like spray.
In the invention according to claim 5 of the present invention, in the injection hole, the short axis of the inlet side opening may be longer than the short axis of the outlet side opening.
[0010]
In the invention according to claim 6 or 7 of the present invention, an injection hole group is formed from two or more injection holes. Therefore, the shape of the fuel spray for each injection hole group and the shape of the entire fuel spray formed from the fuel spray injected from each injection hole group are arbitrarily adjusted. Therefore, the degree of freedom of the shape of the fuel spray can be further increased.
[0011]
In the invention according to claim 8 of the present invention, the injection hole orbits the virtual axis. Therefore, a turning force is further applied to the fuel spray injected from the injection hole. Therefore, further atomization of the fuel can be promoted.
According to the ninth aspect of the present invention, the injection hole is inclined with respect to the central axis of the valve body. Therefore, by changing the inclination angle of the injection hole, the shape of the fuel spray can be adjusted without changing the arrangement of the injection hole.
[0012]
According to the tenth aspect of the present invention, a plurality of injection holes which have a substantially truncated cone shape and are arranged in a circular arc shape having substantially equal intervals in the circumferential direction are provided. The injection holes are arranged on one or more concentric circles. Thus, the injection hole has a flat, arc-shaped outlet-side opening. Therefore, a film-like fuel spray can be formed.
[0013]
According to the eleventh aspect of the present invention, there are provided a plurality of injection hole groups each having a substantially frustoconical shape and arranged in an arcuate annular shape at substantially equal intervals in the circumferential direction. Thus, the injection hole has a flat, arc-shaped outlet-side opening. Therefore, a film-like fuel spray can be formed. The injection hole plate has a plurality of injection hole groups. Therefore, the degree of freedom of the shape of the fuel spray can be further increased.
[0014]
According to the twelfth aspect of the present invention, the injection hole of the injection hole plate is formed at an intermediate portion in the plate thickness direction to the end on the side opposite to the valve body. A communication hole is formed radially outside the opening on the inlet side of the injection hole. The communication hole communicates with the inlet-side opening of the injection hole via the swirl passage hole. Thereby, the fuel that has flowed into the communication hole flows into the injection hole via the swirl passage hole. The swirl passage hole is formed so as to extend in a tangential direction of the inlet-side opening of the injection hole. Therefore, the fuel flowing from the communication hole into the injection hole via the swirl passage hole flows through the injection hole while swirling in the circumferential direction. Therefore, the swirling force is applied to the fuel injected from the injection hole, and the atomization of the fuel can be promoted.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(1st Embodiment)
FIG. 2 shows a fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention (hereinafter, the fuel injection valve is referred to as an “injector”). In the first embodiment, an injector 10 is attached to a cylinder head 3 that forms a combustion chamber 2 of a gasoline engine 1 as shown in FIG. That is, the injector 10 of the present embodiment is applied to the direct injection gasoline engine 1 that injects fuel directly into the combustion chamber 2. The injector 10 is also applicable to a premixed gasoline engine that injects fuel into intake air flowing through an intake pipe 4 that communicates with the combustion chamber 2.
[0016]
As shown in FIG. 2, the housing 11 of the injector 10 is formed in a cylindrical shape. The housing 11 has a first magnetic part 111, a non-magnetic part 112, and a second magnetic part 113 coaxially. The non-magnetic portion 112 prevents a magnetic short circuit between the first magnetic portion 111 and the second magnetic portion 113. The fixed core 12 is formed in a cylindrical shape from a magnetic material. The fixed core 12 is coaxially fixed to the inner peripheral side of the housing 11. The movable core 13 is formed in a cylindrical shape from a magnetic material, and is housed on the inner peripheral side of the housing 11. The movable core 13 can reciprocate in the axial direction on the inner peripheral side of the housing 11.
[0017]
A spool 21 is mounted on the outer peripheral side of the housing 11. A coil 22 is wound around the spool 21. The outer peripheral sides of the spool 21 and the coil 22 are covered with a resin mold 23. The resin mold 23 has a connector 25 in which a terminal 24 is embedded. The coil 22 is electrically connected to the terminal 24 of the connector 25. When the coil 22 is energized via the terminal 24, a magnetic attractive force is generated between the fixed core 12 and the movable core 13.
[0018]
The adjusting pipe 14 is press-fitted on the inner peripheral side of the fixed core 12. A fuel passage 31 is formed on the inner peripheral side of the adjusting pipe 14. The adjusting pipe 14 has an end on the movable core 13 side in contact with the spring 15. The spring 15 has one end in contact with the adjusting pipe 14 and the other end in contact with the movable core 13. As a result, the spring 15 urges the movable core 13 in the direction opposite to the fixed core, that is, the direction in which the movable core 13 is separated from the fixed core 12. By adjusting the press-fitting amount of the adjusting pipe 14, the load of the spring 15 for urging the movable core 13 is adjusted.
The housing 11 has a fuel inlet 16 to which fuel is supplied from a fuel tank (not shown). The fuel flowing from the fuel inlet 16 flows into the inner peripheral side of the housing 11 via the filter 17. The filter 17 removes foreign substances contained in the fuel.
[0019]
The nozzle holder 40 is formed in a cylindrical shape, and is connected to an end of the housing 11. A valve body 41 is fixed to the inner peripheral side of the nozzle holder 40. The valve body 41 is formed in a cylindrical shape, and is fixed to the nozzle holder 40 by, for example, press fitting or welding. As shown in FIG. 4, the valve body 41 has a conical valve seat 42 whose inner diameter decreases toward the distal end portion on the inner peripheral wall. An injection hole plate 50 is provided between the tip end of the valve body 41 and the nozzle holder 40. A plurality of injection holes 60 are formed in the injection hole plate 50.
[0020]
The needle 43 as a valve member is accommodated in the housing 11, the nozzle holder 40 and the inner peripheral side of the valve body 41 so as to be able to reciprocate in the axial direction as shown in FIG. The needle 43 has one end connected to the movable core 13. Thereby, the needle 43 can reciprocate in the axial direction integrally with the movable core 13. At the end of the needle 43 on the side opposite to the movable core, a contact portion 44 that can be seated on the valve seat 42 of the valve body 41 is formed as shown in FIG.
[0021]
As shown in FIG. 2, the fuel flowing from the fuel inlet 16 to the inner peripheral side of the housing 11 is supplied to the filter 17, the fuel passage 31 formed on the inner peripheral side of the adjusting pipe 14, and the inner peripheral side of the fixed core 12. The fuel flows through a fuel passage 32 formed on the inner side of the movable core 13 to a fuel passage 33 formed on the inner peripheral side of the movable core 13. The fuel in the fuel passage 33 flows to a fuel passage 35 formed between the housing 11 and the needle 43 via a fuel hole 34 communicating the inner periphery and the outer periphery of the movable core 13. Then, the fuel in the fuel passage 35 flows into the fuel passage 37 formed between the valve body 41 and the needle 43 via the fuel passage 36 formed between the nozzle holder 40 and the needle 43. .
[0022]
When the coil 22 is not energized, the needle 43 is moved downward in FIG. 2 together with the movable core 13 by the urging force of the spring 15. Therefore, the contact portion 44 is seated on the valve seat 42. As a result, the flow of fuel from the fuel passage 37 to the injection hole 60 is shut off, and no fuel is injected.
[0023]
When the coil 22 is energized, a magnetic attractive force is generated between the fixed core 12 and the movable core 13. Thereby, the movable core 13 and the needle 43 integrated with the movable core 13 move upward in FIG. 2, that is, toward the fixed core 12 against the urging force of the spring 15. Therefore, the contact portion 44 is separated from the valve seat 42. As a result, the flow of fuel from the fuel passage 37 to the injection hole 60 is allowed. The fuel that has passed through the opening formed between the valve seat 42 of the valve body 41 and the abutting portion 44 of the needle 43 passes through the injection hole 60 formed in the injection hole plate 50, and the gasoline shown in FIG. The fuel is injected into the combustion chamber 2 of the engine 1.
[0024]
When the energization of the coil 22 is stopped, the magnetic attraction between the fixed core 12 and the movable core 13 disappears. Accordingly, the movable core 13 and the needle 43 integrated with the movable core 13 move downward in FIG. 2 by the urging force of the spring 15. Therefore, the contact portion 44 is seated on the valve seat 42 again. As a result, the flow of fuel from the fuel passage 37 to the injection hole 60 is shut off, and the fuel injection ends.
[0025]
Next, the injection holes 60 formed in the injection hole plate 50 will be described in detail. The injection hole plate 50 is formed in a bottomed cylindrical shape having a bottom portion 52 and side portions 53 as shown in FIG. The bottom 52 of the injection hole plate 50 is sandwiched between the outer wall of the valve body 41 on the side opposite to the fixed core and the inner wall of the nozzle holder 40. The side portion 53 of the injection hole plate 50 is sandwiched between the outer peripheral wall of the valve body 41 and the inner peripheral wall of the nozzle holder 40. A plurality of injection holes 60 are formed in the bottom part 52 as shown in FIG. The plurality of injection holes 60 can be arbitrarily arranged. The plurality of injection holes 60 can be arbitrarily arranged so that the fuel injected from each injection hole 60 forms a spray having a desired shape, for example, according to the performance required of the gasoline engine 1.
[0026]
The injection hole 60 penetrates the bottom 52 of the injection hole plate 50 in the thickness direction. As shown in FIG. 1B, the injection hole 60 has an inlet-side opening 61 at the end on the nozzle holder 40 side, that is, on the valve seat 42 side, and an outlet-side opening on the end opposite to the nozzle holder side, that is, on the opposite side of the valve seat. A portion 62 is provided. The entrance side opening 61 is formed in a flat rectangular shape having a long axis and a short axis. Similarly, the outlet side opening 62 is also formed in a flat rectangular shape having a long axis and a short axis. As a result, the injection hole 60 has a rectangular cross section perpendicular to the central axis.
[0027]
In the first embodiment, the major axis a of the inlet-side opening 61 of the injection hole 60 is _L1 Is the major axis a of the outlet side opening 62 _L2 Shorter than. On the other hand, the short axis a of the entrance side opening 61 _S1 And the short axis a of the outlet side opening 62 _S2 Are almost the same length. Further, the cross-sectional area of the injection hole 60 gradually changes from the inlet-side opening 61 to the outlet-side opening 62. Therefore, the injection hole 60 is formed in a trapezoidal column shape with a trapezoidal cross section along the axis of the injection hole plate 50. In the injection hole 60, the cross-sectional area of the outlet-side opening 62 is larger than that of the inlet-side opening 61. In other words, the cross-sectional area of the injection hole 60 increases from the inlet-side opening 61 to the outlet-side opening 62.
[0028]
The cross section of the injection hole 60 is flattened and the cross-sectional area is enlarged from the inlet side opening 61 to the outlet side opening 62, so that the fuel film in the form of a liquid film is discharged from each injection hole 60 of the injection hole plate 50 as shown in FIG. 5. Is injected. Therefore, the fuel injected from the injection hole 60 causes liquid film splitting. As a result, the fuel injected from each injection hole 60 of the injection hole plate 50 forms a thin film-like fuel spray.
[0029]
In order to form the fuel spray injected from the injection hole 60 into a thin film, at least the outlet opening 62 of the injection hole 60 needs to be flat. Therefore, the inlet side opening 61 and the outlet side opening 62 do not necessarily need to be similar in shape. That is, as shown in the following equation (1), the short axis a _S2 Major axis a _L2 Is the short axis a at the entrance side opening 61. _S1 Major axis a _L1 Is greater than the percentage.
(A _L2 / A _S2 )> (A _L1 / A _S1 (1)
[0030]
Further, as shown in FIG. 1, the injection hole plate 50 has a plurality of injection holes 60. Thereby, the first-stage fuel spray injected from the plurality of injection holes 60 forms a large second-stage fuel spray as a whole. Therefore, by arbitrarily changing the arrangement of the injection holes 60, the shape of the second-stage fuel spray formed by combining the first-stage fuel sprays injected from the respective injection holes 60 is easily adjusted. .
[0031]
In the first embodiment, the fuel injected from each of the injection holes 60 is formed as a thin film-shaped fuel spray by forming the injection holes 60 having a flat cross section and increasing in cross-sectional area from the inlet-side opening 61 to the outlet-side opening 62. To form For this reason, liquid film splitting is promoted as compared with, for example, fuel injected from a cylindrical injection hole. Therefore, atomization of the fuel can be promoted.
[0032]
In the first embodiment, the injection hole plate 50 has a plurality of injection holes 60. Therefore, the first-stage fuel spray injected from each injection hole 60 is combined to form a large second-stage fuel spray. Therefore, by adjusting the arrangement of the plurality of injection holes 60, the shape of the second stage fuel spray can be easily adjusted to a desired spray shape. Further, by adjusting the shape of the fuel spray in the second stage to a desired spray shape, the performance of the engine to which the injector 10 is applied can be improved.
[0033]
Further, in the first embodiment, by arranging the plurality of injection holes 60 close to each other, the collision between the fuel spray injected from each injection hole 60 and the fuel spray injected from another adjacent injection hole 60 can be prevented. Can be promoted. By promoting the collision between the fuel sprays, it is possible to further promote the atomization.
[0034]
(Second and third embodiments)
FIGS. 6 and 7 show the vicinity of the injection hole of the injector according to the second and third embodiments of the present invention, respectively. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the second embodiment, as shown in FIG. 6, the inlet opening 71 of the injection hole 70 is formed in a flat elliptical shape having a long axis and a short axis. Similarly, the outlet side opening 72 is also formed in a flat elliptical shape having a major axis and a minor axis. Therefore, the injection hole 70 has an elliptical cross section perpendicular to the central axis. In the second embodiment, as in the first embodiment, the long axis of the inlet-side opening 71 of the injection hole 70 is shorter than the long axis of the outlet-side opening 72. On the other hand, in the case of the second embodiment, the short axis of the inlet-side opening 71 is longer than the short axis of the outlet-side opening 72. The short axis of the entrance-side opening 71 and the short axis of the exit-side opening 72 may have the same length or different lengths. Further, the cross-sectional area of the injection hole 70 gradually changes from the entrance-side opening 71 to the exit-side opening 72.
[0035]
In the second embodiment, even if the cross-sectional shape of the injection hole 70 is elliptical, the fuel injected from the injection hole 70 forms a film-like fuel spray. Therefore, atomization of the fuel can be promoted. Further, since the plurality of injection holes 70 are formed, the shape of the second-stage spray formed by the first-stage fuel spray injected from each of the injection holes 70 can be easily changed.
[0036]
In the third embodiment, as shown in FIG. 7 and FIG. _L1 And short axis b _S1 Are formed in a flat rectangular shape. Similarly, the outlet side opening 82 also has a long axis b _L2 And short axis b _S2 Are formed in a flat rectangular shape. In the third embodiment, as in the first embodiment, the major axis b of the inlet-side opening 81 of the injection hole 80 is provided. _L1 Is the major axis b of the outlet side opening 82 _L2 Is shorter than On the other hand, in the case of the third embodiment, the short axis b _S1 Is the short axis b of the outlet side opening 82 _S2 It is longer than. Further, the cross-sectional area of the injection hole 80 gradually changes from the entrance-side opening 81 to the exit-side opening 82.
[0037]
As described in the first embodiment, at least the outlet side opening 82 of the injection hole 80 may be flat in order to promote atomization of the fuel spray. Therefore, if the outlet side opening 82 of the injection hole 80 is formed flat as in the third embodiment, the shape of the inlet side opening 81 can be arbitrarily changed.
In the third embodiment, the area of the entrance-side opening 81 is larger than the area of the exit-side opening 82. Therefore, the flow velocity of the fuel flowing inside the injection hole 80 increases. Therefore, further atomization of the fuel injected from the outlet opening 82 can be promoted.
[0038]
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows the vicinity of the injection hole of the injector according to the fourth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the fourth embodiment, as shown in FIGS. 9 to 11, the injection hole plate 50 has four injection holes arranged at equal intervals in the circumferential direction on three concentric circles. The four injection holes 91 arranged on the innermost side form a first injection hole group on the same circumference. Similarly, the four injection holes 92 arranged on the outer peripheral side of the first injection hole group form a second injection hole group on the same circumference. The four injection holes 93 arranged on the outermost side form a third injection hole group on the same circumference. The injection hole 91 of the first injection hole group, the injection hole 92 of the second injection hole group, and the injection hole 93 of the third injection hole group are arc-shaped and truncated conical in which a truncated conical hole is divided into a plurality in the circumferential direction. And they are formed in substantially the same shape at predetermined intervals in the circumferential direction.
[0039]
As shown in FIG. 10, the inlet-side openings 911, 921, 931 of the injection holes 91, 92, 93 have a long axis extending in the circumferential direction of the concentric circle and a short axis extending in the radial direction of a concentric circle perpendicular to the long axis. Are formed in the shape of a flat circular arc. Similarly, the outlet openings 912, 922, and 932 are also formed in a flat circular arc shape having a long axis extending in the circumferential direction of the concentric circle and a short axis extending in the radial direction of a concentric circle perpendicular to the long axis. The major axes of the inlet-side openings 911, 921, 931 of the injection holes 91, 92, 93 are shorter than the major axes of the outlet-side openings 921, 922, 932. On the other hand, the short axes of the inlet-side openings 911, 921, 931 and the short axes of the outlet-side openings 912, 922, 932 have substantially the same length. Since the injection holes 91, 92, and 93 have a truncated cone shape, the cross-sectional area gradually changes from the inlet-side openings 911, 921, and 931 to the outlet-side openings 912, 922, and 932.
[0040]
In the fourth embodiment, since the injection holes 91, 92, and 93 have the flat arc-shaped annular outlet-side openings 912, 922, and 932, the film-like spray is sprayed from each of the injection holes 91, 92, and 93. It is formed. Therefore, atomization of the fuel can be promoted. Further, by adjusting the interval between the injection holes 91, 92, and 93 or the number of the injection holes 91, 92, and 93, it is possible to form a fuel spray having a desired shape according to the engine to which the injector 10 is applied. .
[0041]
In the fourth embodiment, an example in which four injection holes are arranged on three concentric circles has been described. However, the number of concentric circles may be any number as long as it is one or more, and the number of injection holes arranged in each concentric circle is not limited to four.
[0042]
(Fifth embodiment)
FIG. 12 shows an injector according to a fifth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the fifth embodiment, the injection hole plate 50 has a plurality of injection hole groups 100. The injection hole group 100 includes four injection holes 101 arranged concentrically. As shown in FIG. 13, the four injection holes 101 of each injection hole group 100 are arranged on the concentric circumference at predetermined intervals in the circumferential direction. Each of the four injection holes 101 has an arc shape and a truncated cone shape obtained by dividing a truncated cone-shaped hole into a plurality in the circumferential direction, and the shapes are substantially the same. The four injection holes 101 constituting the injection hole group 100 have an inlet-side opening 102 and an outlet-side opening 103. The inlet-side opening 102 is formed in a flat circular arc shape having a major axis extending in the circumferential direction of a concentric circle and a minor axis extending in the radial direction of a concentric circle perpendicular to the major axis. Similarly, the outlet side opening 103 is also formed in a flat arc shape having a major axis extending in the circumferential direction of the concentric circle and a minor axis extending in the radial direction of a concentric circle perpendicular to the major axis. The major axis of the inlet-side opening 102 of the injection hole 101 is shorter than the major axis of the outlet-side opening 103. On the other hand, the short axis of the inlet-side opening 102 and the short axis of the outlet-side opening 103 have substantially the same length. The injection hole 101 has a gradually changing cross-sectional area from the inlet-side opening 102 to the outlet-side opening 103.
[0043]
In the fifth embodiment, a first-stage small fuel spray is formed from each injection hole 101 constituting the injection hole group 100. The first-stage small fuel spray injected from each of the injection holes 101 of the injection hole group 100 is combined with the fuel spray injected from the other injection holes 101 of the injection hole group 100 to form a second-stage fuel spray. To form Further, by arranging the plurality of injection hole groups 100 of the injection hole plate 50, the second stage fuel spray formed by the plurality of injection hole groups 100 is combined to form a large third stage fuel spray. Therefore, for example, by adjusting the arrangement of the injection hole group 100 and the arrangement of the injection holes 101 constituting the injection hole group 100 or the number of the injection holes 101, the shape of the formed fuel spray can be more precisely adjusted. Can be. Therefore, the degree of freedom of the shape of the fuel spray can be further increased.
[0044]
(Sixth embodiment)
FIG. 14 shows the vicinity of the injection hole of the injector according to the sixth embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the sixth embodiment, the injection hole plate 50 has a plurality of injection hole groups 120 as shown in FIG. The injection hole group 120 is composed of a plurality of injection holes 121 radially arranged as shown in FIG. Each of the injection holes 121 constituting the injection hole group 120 is formed in a flat elliptical cross section. The relationship between the shapes of the inlet-side opening 122 and the outlet-side opening 123 of each injection hole 121 is the same as in the above-described embodiments. That is, the major axis of the inlet-side opening 122 is shorter than the major axis of the outlet-side opening 123.
[0045]
In the sixth embodiment, each injection hole 121 constituting the injection hole group 120 orbits around an imaginary axis parallel to the central axis of the valve body 41. That is, each injection hole 121 constituting the injection hole group 120 is spirally formed around the virtual axis.
In the sixth embodiment, each of the injection holes 121 constituting the injection hole group 120 orbits around a virtual axis. Therefore, a swirling force is applied to the fuel flowing into the injection hole 121 from the inlet-side opening 122. Therefore, in addition to the effects described in the above-described embodiments, further atomization can be promoted by applying a swirling force to the fuel.
[0046]
(Seventh embodiment)
FIG. 16 shows the vicinity of the injection hole of the injector according to the seventh embodiment of the present invention. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the seventh embodiment, the injection hole plate 50 has a plurality of fuel injection units 130. Each fuel injection unit 130 has an injection hole 131, a communication hole 132, and a swirl passage hole 133 as shown in FIG. The injection hole 131 is formed from the middle of the injection hole plate 50 in the plate thickness direction to the outlet end 50 b of the injection hole plate 50. Therefore, the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 is located inside the injection hole plate 50. The communication hole 132 is formed from the inlet-side end 50a of the injection hole plate 50 to the middle of the injection hole plate 50 in the thickness direction. The swirl passage hole 133 communicates the injection hole 131 with the communication hole 132.
[0047]
The inlet-side opening 134 of the injection hole 131 is formed in an annular shape as shown in FIG. The outlet-side opening 135 of the injection hole 131 is formed in an annular shape as shown in FIG. The inlet-side opening 134 and the outlet-side opening 135 of the injection hole 131 have a long axis extending in the circumferential direction of the annular injection hole 131 and a short axis extending in the radial direction of the annular injection hole 131 perpendicular to the long axis. And The injection hole 131 is formed in a conical annular shape as shown in FIG. 17B, and the distance from the inlet opening 134 to the outlet opening 135 to the central axis p of the fuel injection unit 130 increases. . Therefore, the major axis of the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 is shorter than the major axis of the outlet-side opening 135. The cross-sectional area of the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 is smaller than the cross-sectional area of the outlet-side opening 135. Further, the cross-sectional area of the injection hole 131 gradually increases from the entrance-side opening 134 to the exit-side opening 135.
[0048]
The communication hole 132 is formed in an annular shape as shown in FIG. The end of the communication hole 132 on the side of the swirl passage hole 133 is located radially outside the inlet-side opening 134 of the injection hole 131. The communication hole 132 is formed in an annular shape having substantially the same diameter from the inlet-side end 50a of the injection hole plate 50 to the middle of the injection hole plate 50 in the thickness direction. The entrance side of the communication hole 132 is open to the entrance end 50 a of the injection hole plate 50. The exit side of the communication hole 132 is connected to the swirl passage hole 133. The swirl passage hole 133 communicates the outlet side of the communication hole 132 with the inlet side opening 134 of the injection hole 131. The swirl passage hole 133 is formed to extend in a tangential direction of the inlet-side opening 134 of the injection hole 131.
[0049]
The fuel that has passed between the valve body 41 and the needle 43 flows into the communication hole 132 opened at the inlet end 50 a of the injection hole plate 50. The fuel that has flowed into the communication hole 132 flows in the axial direction of the injection hole plate 50 along the communication hole 132. Then, the fuel flows from the outlet side of the communication hole 132 to the inlet side opening 134 of the injection hole 131 via the swirl passage hole 133. The swirl passage hole 133 is formed in a tangential direction of the inlet-side opening 134 of the injection hole 131. Therefore, the fuel flowing from the swirl passage hole 133 into the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 swirls along the wall surface forming the injection hole 131. As a result, the fuel that has flowed into the inlet opening 134 of the injection hole 131 flows to the outlet opening 135 while turning along the wall surface forming the injection hole 131.
[0050]
In the seventh embodiment, since the outlet-side opening 135 of the injection hole 131 has a flat annular shape, the fuel injected from the injection hole 131 forms a film-like spray. Therefore, atomization of the fuel can be promoted.
Further, in the seventh embodiment, a plurality of fuel injection units 130 having injection holes 131 are arranged on the injection hole plate 50. Therefore, by adjusting the arrangement of the fuel injection unit 130, a fuel spray having a desired shape can be easily formed.
[0051]
Further, in the seventh embodiment, the fuel flowing into the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 flows through the swirl passage hole 133 to apply a swirling force. Therefore, the fuel flows while swirling from the inlet-side opening 134 of the injection hole 131 to the outlet-side opening 135. As a result, the fuel injected from the injection holes 131 forms a film-like spray having a swirling force. Therefore, atomization of the fuel can be further promoted.
[0052]
(Other embodiments)
In addition to the embodiments described above, the injection hole may be formed to be inclined with respect to the central axis of the valve body. By inclining the injection hole with respect to the central axis of the valve body, the shape of the spray can be easily changed without changing the arrangement of the injection hole on the injection hole plate.
In addition, the number of injection holes, the number of injection holes composed of multiple injection holes, or the position where the injection holes or injection holes are arranged may be arbitrarily changed according to the performance of the engine to which the injector is applied. Can be.
Further, in the embodiments described above, examples in which the injection holes are arranged on the injection hole plate attached to the tip of the valve body have been described. However, the injection hole may be formed directly in the valve body instead of the injection hole plate separate from the valve body.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are views showing an injection hole plate of an injector according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1A is a perspective view showing the bottom of the injection hole plate, and FIG. It is a perspective view which expands and shows.
FIG. 2 is a sectional view showing the injector according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a gasoline engine to which the injector according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of the injector according to the first embodiment of the present invention.
5A and 5B are diagrams showing injection holes of the injector according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a cross-sectional view, and FIG. 5B is a view as viewed from the direction of arrow B in FIG. is there.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an injection hole plate of an injector according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an injection hole plate of an injector according to a third embodiment of the present invention.
8A and 8B are diagrams showing injection holes of an injector according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a cross-sectional view, and FIG. 8B is a view as viewed from the direction of arrow B in FIG. is there.
FIG. 9 is a schematic perspective view showing an injection hole plate of an injector according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a view as viewed in the direction of the arrow X in FIG. 9;
11 is a view as viewed in the direction of the arrow XI in FIG. 9;
FIG. 12 is a schematic perspective view showing an injection hole plate of an injector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is an enlarged schematic view of one of a group of injection holes of an injector according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a schematic perspective view showing an injection hole plate of an injector according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is an enlarged schematic view of one of a group of injection holes of an injector according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a schematic view of an injection hole plate of an injector according to a seventh embodiment of the present invention as viewed from a valve body side.
17B is a cross-sectional view taken along line XVII-XVII in FIG. 16, FIG. 17A is a view as viewed in the direction of arrow A in FIG. 17B, and FIG. FIG. 5 is a view as seen from the direction of arrow C in FIG.
18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG.
[Explanation of symbols]
10 Injector (fuel injection valve)
37 Fuel passage
41 valve body
42 valve seat
43 Needle (valve member)
44 Contact
50 injection hole plate
60, 70, 80, 91, 92, 93, 101, 121, 131
61, 71, 81, 102, 122, 134, 911, 921, 931 Inlet opening
62, 72, 82, 103, 123, 135, 912, 922, 932 Exit side opening
100, 120 injection hole group
132 communication hole
133 turning passage hole

Claims

A valve body having a valve seat on an inner peripheral surface forming a fuel passage;
An injection hole plate having a plurality of injection holes for injecting fuel flowing through the fuel passage, the injection hole plate being provided on a downstream side of a fuel flow with respect to the valve seat;
A valve member that shuts off fuel injection from the injection hole by sitting on the valve seat, and allows fuel injection from the injection hole by separating from the valve seat,
The injection hole has an inlet opening on the valve seat side and an outlet opening on the opposite valve seat side, and at least the outlet opening of the injection hole is formed in a flat shape having a long axis and a short axis. The major axis of the inlet-side opening is shorter than the major axis of the outlet-side opening, and the injection hole has a gradually changing cross-sectional area from the inlet-side opening to the outlet-side opening. And the fuel injection valve.

A valve seat on an inner peripheral surface forming a fuel passage, and a valve body having a plurality of injection holes that are provided downstream of the fuel flow with respect to the valve seat and inject fuel flowing through the fuel passage;
A valve member that shuts off fuel injection from the injection hole by sitting on the valve seat, and allows fuel injection from the injection hole by separating from the valve seat,
The injection hole has an inlet opening on the valve seat side and an outlet opening on the opposite valve seat side, and at least the outlet opening of the injection hole is formed in a flat shape having a long axis and a short axis. The major axis of the inlet-side opening is shorter than the major axis of the outlet-side opening, and the injection hole has a gradually changing cross-sectional area from the inlet-side opening to the outlet-side opening. And the fuel injection valve.

The fuel injection valve according to claim 1, wherein the injection hole has a rectangular cross section perpendicular to a central axis.

The fuel injection valve according to claim 1, wherein the injection hole has an elliptical cross section perpendicular to a central axis.

The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4, wherein the injection hole has a minor axis of the inlet-side opening longer than a minor axis of the outlet-side opening.

The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 5, wherein an injection hole group is formed from two or more injection holes.

The fuel injection valve according to claim 6, wherein a plurality of the injection hole groups are arranged in a circumferential direction of the valve body.

The fuel injection valve according to claim 1, wherein the injection hole is formed around an imaginary axis parallel to a central axis of the valve body.

The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 7, wherein the injection hole is formed to be inclined with respect to a center axis of the valve body.

The injection hole plate has a plurality of injection holes that are substantially frustoconical on one or a plurality of concentric circles and that are arranged in a circular arc shape at substantially equal intervals in the circumferential direction of the concentric circles. 2. The fuel injection valve according to 1.

The injection hole plate is characterized in that it has a plurality of injection hole groups formed of a plurality of injection holes arranged in an arcuate ring having a substantially truncated conical shape on a concentric circumference and substantially equally spaced in a circumferential direction of the concentric circle. The fuel injection valve according to claim 1.

The injection hole plate,
The injection hole formed from the end on the side opposite to the valve body to the end on the side of the valve body halfway in the thickness direction;
A communication hole formed radially outside the inlet-side opening of the injection hole from the end on the valve body side to an end on the non-valve body side in the thickness direction,
A swirl passage hole communicating with the communication hole and the inlet-side opening of the injection hole and extending in a tangential direction of the inlet-side opening;
2. The fuel injection valve according to claim 1, comprising: