JP2005155547A - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の吸気管または燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するもので、特に、噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる機構を備えた燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve for injecting fuel into an intake pipe or a combustion chamber of an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection valve having a mechanism for promoting atomization of sprayed fuel to be injected.
従来の燃料噴射弁としては、例えば特開平9−14090号公報(以下特許文献1と称す。)に示されるものがある。
この特許文献1に示される燃料噴射弁では、ノズルから噴射された燃料の微粒化を促進するため、平板の噴孔プレートに複数の噴孔を形成し、弁部材先端面は噴孔プレートの入口面に平行に形成し、前記弁部材先端平坦面と噴孔プレート入口面との間の偏平な流路内で均等に噴孔に向かう燃料の流れを作り、燃料は噴孔入口直上で衝突した後に噴出され微粒化するようにしている。
また、特開2001−263206号公報(特許文献2)の第2頁右欄3〜26行(公報中の図10)に示されるように、燃料は噴孔プレートに沿って流れた後、鋭角的に上流に戻る方向に(0°<A<90°(公報4頁右欄33行))噴孔に流入するようにし、噴霧燃料の微粒化を促進している。
An example of a conventional fuel injection valve is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-14090 (hereinafter referred to as Patent Document 1).
In the fuel injection valve shown in this
Further, as shown in the second column, right column,
このような従来の燃料噴射弁にあっては、特許文献1の図1における噴射角α(特許文献2のAに相当)は、2°から40°の範囲と規定され、この角度が小さい場合には、燃料が噴孔にスムーズに流入するため、噴孔内での流れに乱れは少なく、かつ、縮流も発生し難く、噴出された燃料は十分に微粒化されず、このためエンジン燃焼性能が悪化し、燃費の低下や有害排ガス(未燃燃料等)の排出増加を招くという問題点があった。
In such a conventional fuel injection valve, the injection angle α (corresponding to A in Patent Document 2) in FIG. 1 of
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、簡単な構成で、噴射される燃料の大きな微粒化効果をもたらすことのできる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
また、この発明は、噴孔プレートに設けられる噴孔の、弁軸に対する傾斜角度αが大きくとれない場合であっても、燃料が噴孔に流入する角度、即ち、噴孔への燃料流れ方向に対して上流側に鋭角的に戻る方向の角度θを大きくすることができ、これによって、燃料の微粒化効果が大きく、燃費の向上と、有害な排出ガスの排出を抑制することのできる燃料噴射弁を得ることを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a fuel injection valve capable of providing a large atomization effect of fuel to be injected with a simple configuration. .
Further, according to the present invention, even when the inclination angle α of the nozzle hole provided in the nozzle hole plate with respect to the valve shaft cannot be increased, the angle at which the fuel flows into the nozzle hole, that is, the fuel flow direction to the nozzle hole As a result, the angle θ in the direction of returning to the upstream side with respect to the upstream side can be increased, whereby the fuel atomization effect is great, fuel efficiency can be improved, and harmful exhaust emissions can be suppressed. The purpose is to obtain an injection valve.
(1) この発明に係わる燃料噴射弁は、先端に開口部を有し、この開口部よりも上流側に、流体を通す傾斜面と、弁座と、ガイド部とを有するバルブシート、このバルブシートの弁座に着座可能な当接部を有し、上記バルブシート内に上記ガイド部に沿って摺動自在に収容され、上記当接部が上記弁座から離座ならびに着座する弁部材、上記バルブシートの開口部を閉塞するようにバルブシートの下流側に配設され、所定位置に、所定の角度で板厚方向に流体を通す複数の噴孔を有する噴孔プレートを備え、開弁時に上記バルブシートの傾斜面と上記弁部材とで形成される燃料通路の内側に、上記バルブシートと上記噴孔プレートと上記弁部材とで燃料キャビティが形成されるようにし、上記噴孔プレートは、断面形状が、噴孔プレート側から上記弁部材の先端側に向かって凸形状となるよう構成され、この噴孔プレートの凸形状をなす傾斜面に上記噴孔を配設するようにしたものである。 (1) A fuel injection valve according to the present invention has a valve seat having an opening at the tip, an inclined surface through which fluid is passed, a valve seat, and a guide on the upstream side of the opening, and the valve A valve member that has a contact portion that can be seated on a valve seat of the seat, is slidably accommodated along the guide portion in the valve seat, and the contact portion separates from and sits on the valve seat; An opening plate provided with a plurality of injection holes disposed at a downstream side of the valve seat so as to close the opening of the valve seat and allowing fluid to flow in a plate thickness direction at a predetermined angle is provided. Sometimes, a fuel cavity is formed by the valve seat, the injection hole plate, and the valve member inside a fuel passage formed by the inclined surface of the valve seat and the valve member. The cross-sectional shape is on the nozzle hole plate side Is configured so as to be convex toward the front end side of the Luo said valve member is obtained by so arranging the injection hole on the inclined surface forming the convex shape of the injection hole plate.
(2) また、この発明に係る燃料噴射弁は、上記(1)の燃料噴射弁において、各噴孔の燃料入口の外接円の直径D1が、燃料流路を構成する上記バルブシートの傾斜面を延長して上記噴孔プレートと交叉する円の直径D2より小さくなるよう構成したものである。 (2) Further, in the fuel injection valve according to the present invention, in the fuel injection valve according to (1), the diameter D1 of the circumscribed circle of the fuel inlet of each injection hole is an inclined surface of the valve seat constituting the fuel flow path. Is extended to be smaller than the diameter D2 of the circle intersecting the nozzle hole plate.
(3) また、この発明に係る燃料噴射弁は、上記(1)もしくは(2)の燃料噴射弁において、噴孔が設けられた噴孔プレートの傾斜面の、燃料噴射弁の軸方向に直角を成す面に対する角度βが、0°<β <90°の範囲となるようにし、噴孔の燃料噴射弁軸方向に対して燃料の噴射方向の成す角度α(外向きが正)が、−β< α <90°−β の範囲となるようにしたものである。 (3) In the fuel injection valve according to the present invention, in the fuel injection valve according to (1) or (2), the inclined surface of the injection hole plate provided with the injection holes is perpendicular to the axial direction of the fuel injection valve. Is in a range of 0 ° <β <90 °, and the angle α (the outward direction is positive) of the fuel injection direction with respect to the fuel injection valve shaft direction of the injection hole is − The range is β <α <90 ° −β.
この発明によれば、凸形状の噴孔プレート傾斜面に噴孔を配設するよう構成したので、簡単な構成で、燃料噴射方向によらず鋭角的に(燃料が逆流する方向に)燃料が噴孔に流れ込むようにでき、このため、噴射される燃料の大きな微粒化効果を得ることができ、燃費の向上と有害な排出ガス(未燃燃料等)の排出を抑制することができる優れた燃料噴射弁を得ることができるものである。
また、この発明によれば、従来不可能であった噴孔の弁軸に対する傾斜角度αが、α≦0°の場合であっても、燃料は鋭角的に(θ=α+β>0、燃料が逆流する方向に)噴孔に流れ込むようにでき、十分な微粒化効果を得ることが可能となるものである。
According to the present invention, since the injection hole is disposed on the inclined surface of the convex injection hole plate, the fuel can be supplied at an acute angle (in the direction in which the fuel flows backward) regardless of the fuel injection direction with a simple structure. It is possible to flow into the nozzle hole, so that it is possible to obtain a large atomization effect of the injected fuel, and it is possible to improve fuel efficiency and suppress emission of harmful exhaust gas (unburned fuel etc.) A fuel injection valve can be obtained.
Further, according to the present invention, even when the inclination angle α with respect to the valve shaft of the nozzle hole, which has been impossible in the past, is α ≦ 0 °, the fuel is acute (θ = α + β> 0, the fuel is It can flow into the nozzle hole (in the direction of backflow), and a sufficient atomization effect can be obtained.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による燃料噴射弁を示す断面図であり、図2は噴孔プレート近傍部Cの断面図である。
図1、図2において、燃料噴射弁1は、樹脂製ハウジング2の内部に電磁コイル3、固定鉄心4、および磁気通路を構成する金属プレ−ト5が配置され一体成形されている。
電磁コイル3は、樹脂製のボビン3aと、その外周に巻線されているコイル3b、および外部との接続のために設けられたタ−ミナル6から構成され、樹脂製ハウジング2と一体成形されている。固定鉄心4の内部には、圧縮ばね7の荷重を調整するアジャスタ8が固定されている。磁気通路を構成する金属プレ−ト5は、その一端が固定鉄心4に溶接され、その他端が磁気通路を構成する磁性パイプ9に溶接されている。
非磁性パイプ11は、磁性パイプ9の内部に配置された可動鉄心10が軸方向に可動なように、固定鉄心4と磁性パイプ9とに固定されている。可動鉄心10の一端には、ニ−ドルパイプ12が溶接されている。ニ−ドルパイプ12の可動鉄心10側の端は、圧縮ばね7に当接しており、他端は弁部材の一例としてのボ−ル13が溶接されている。
磁性パイプ9の内部に配置されたバルブシ−ト14は、先端に開口部を有し、この開口部よりも上流側に、ボ−ル13の弁座となる傾斜面14aと、ガイド部14b、燃料通路14cを有している。
ボ−ル13は、その外周部が例えば五角形に加工されており、その五角形によりバルブシ−ト14のガイド部14bにガイドされて軸方向に前後動し、傾斜面14aに離着座可能な様にバルブシート内に配置収容されている。
ボール13の先端は平坦に加工され、その平坦面13aと、バルブシート14および噴孔プレート17とで燃料キャビティ14dを構成する。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel injection valve according to
1 and 2, the
The
The nonmagnetic pipe 11 is fixed to the fixed
The
The outer periphery of the
The tip of the
噴孔プレ−ト17は、断面形状が、図上で上に凸形状を有し、燃料キャビティ14d部にその入口を持つ複数の噴孔18を有し、バルブシ−ト14の下流側先端(図上での下端)に、バルブシート14の開口部を閉塞するように液密に固定されている。
即ち、図2に示す通り、噴孔プレート17は、断面形状が、噴孔入口側に凸形状(即ち、噴孔プレート側からボール13の先端面13a側に向かって凸形状)とされ、各噴孔18は、噴孔入口側に凸形状の噴孔プレート17において、燃料噴射弁1の軸方向に直角を成す面に対し角度β(0°<β<90°)で傾斜した面17aに設けられ、その中心線が上記弁軸に平行な線に対して角度α(0°<α<90°)で傾斜している。
従って、各噴孔18は、傾斜面17aに垂直な方向に対して角度θ(=α+β、0°<θ<90°)で傾斜している。
The
That is, as shown in FIG. 2, the
Accordingly, each
また、各噴孔18の入口の外接円の直径D1は、バルブシート傾斜面14aの傾斜面を延長して噴孔プレート17と交叉する円の直径D2より小さくなるように設定されている。噴孔プレート17の中央部は、閉弁時にボール平坦面13aと接触しないように平坦面17bを構成している。
The diameter D1 of the circumscribed circle at the inlet of each
この発明の燃料噴射弁は上記の如く構成されており、外部よりターミナル6を介して電磁コイル3に通電すると、固定鉄心4、金属プレ−ト5、磁性パイプ9、可動鉄心10で構成される磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心10が固定鉄心4に電磁吸引力により引き付けられる。これによって、可動鉄心10と接合され一体となっているニ−ドルパイプ12、及びニ−ドルパイプ12に溶接固定されているボ−ル13が動作し、ボ−ル13がバルブシ−ト14の傾斜面14aから離座して燃料通路14cが開状態とされる。
燃料通路14cが開状態であるとき、デリバリパイプ(図示せず)から燃料噴射弁1に供給された燃料は、フィルタ16を通過し、ついで固定鉄心4内に配置されているアジャスタ8および圧縮ばね7、可動鉄心10、ニ−ドルパイプ12の各内部、バルブシ−ト14のガイド部14bとボ−ル13の外周の間、を順次通過して燃料通路14cに至り、そこからさらに燃料キャビティ14dを経て噴孔18から外部(エンジンの吸気管内等)に噴射されることになる。
The fuel injection valve of the present invention is configured as described above. When the
When the fuel passage 14c is in the open state, the fuel supplied from the delivery pipe (not shown) to the
ここで、燃料は、図3に示すように、燃料通路14cからバルブシート傾斜面14aに沿って燃料キャビティ14dへ流れ込む。このため、図3において、噴孔プレート17とバルブシート14で形成されるキャビティ角部14eには渦が形成される。燃料キャビティ14dへ流入した燃料は、ほぼバルブシート傾斜面14aに沿った方向に流れた後、噴孔プレート傾斜面17aに沿い、噴孔プレート傾斜面17a近傍の燃料は、図4に示す従来例に比べてより大きな折り返し角度(θ>α)で鋭角的に噴孔18に流入する。
また、噴孔に向かって従来に比べさらに流路断面積が小さくなっていくため、燃料の流れが加速されることになる。
Here, as shown in FIG. 3, the fuel flows from the fuel passage 14c into the fuel cavity 14d along the valve seat inclined surface 14a. For this reason, in FIG. 3, vortices are formed in the cavity corners 14 e formed by the
Moreover, since the cross-sectional area of the flow path is further reduced toward the nozzle hole as compared with the conventional case, the flow of fuel is accelerated.
このように、この発明の実施の形態1による燃料噴射弁によれば、断面形状が、燃料入口側に凸形状(噴孔プレート側から弁部材の先端側に向かって凸形状)の噴孔プレートの傾斜面に、複数の噴孔を設けるよう構成したので、噴孔には燃料噴射方向によらず鋭角的に(燃料が逆流する方向に)燃料が流れ込むようにできる。また、噴孔に向かって流路断面積が小さくなるため、従来装置に比し燃料の流れが加速され、噴孔18の入口近傍ではキャビテーションが発生しやすく、大きな乱れが発生する。さらに流速が早い場合には、噴孔18の出口まで上記キャビテーションが成長し、燃料は噴孔18出口で縮流により薄い液膜となって噴射されることになる。このため、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
Thus, according to the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention, the injection hole plate whose cross-sectional shape is convex on the fuel inlet side (convex shape from the injection hole plate side toward the tip end side of the valve member). Since a plurality of injection holes are provided on the inclined surface, fuel can flow into the injection holes at an acute angle (in the direction in which the fuel flows backward) regardless of the fuel injection direction. Further, since the cross-sectional area of the flow path becomes smaller toward the nozzle hole, the fuel flow is accelerated as compared with the conventional apparatus, and cavitation is likely to occur near the inlet of the
また、各噴孔18の入口の外接円の直径D1が、燃料通路を構成するバルブシートの傾斜面14aを延長して噴孔プレート17と交叉する円の直径D2より小さくなるよう構成しているので、バルブシートと弁部材とで構成される流路から燃料キャビティに流入した燃料が、直接噴孔に流入するのを防止することができ、大きな微粒効果を得ることが可能となる。
Further, the diameter D1 of the circumscribed circle at the inlet of each
さらに、図5に示すように、従来不可能であった噴孔の弁軸方向に対する傾斜角度αが、α≦0°の場合であっても、噴孔プレートの傾斜面の角度βを、−α<βとすることで、燃料は鋭角的に(θ=α+β>0、燃料が逆流する方向に)噴孔に流れ込むようにでき、十分な微粒化効果を得ることが可能となる。 Further, as shown in FIG. 5, even if the inclination angle α with respect to the valve axis direction of the nozzle hole, which has been impossible in the past, is α ≦ 0 °, the angle β of the inclined surface of the nozzle hole plate is − By setting α <β, the fuel can flow into the nozzle hole at an acute angle (θ = α + β> 0, in the direction in which the fuel flows backward), and a sufficient atomization effect can be obtained.
実施の形態2.
図6は、この発明の実施の形態2による燃料噴射弁の主要部断面図である。
この実施の形態2は、上記実施の形態1における噴孔プレートの平坦面17bが無い場合、即ち、噴孔プレートの凸形状を三角形状としたものである。
閉弁時にボール平坦面13aが噴孔プレート17に接触しない場合には、このように平坦面17bを無くしても良く、上述した実施の形態1と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果を得ることができる。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part of a fuel injection valve according to
In the second embodiment, the flat surface 17b of the nozzle hole plate in the first embodiment is not provided, that is, the convex shape of the nozzle hole plate is triangular.
If the ball flat surface 13a does not come into contact with the
実施の形態3.
また、図7は、噴孔プレート17の凸形状を、曲面(曲率R)で構成したものであり、上述した実施の形態1と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
FIG. 7 shows the convex shape of the
実施の形態4.
また、図8は、噴孔プレート17の凸形状を、凹形状の曲面17dで構成したものであり、上述した実施の形態1と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
Further, FIG. 8 shows a case where the convex shape of the
実施の形態5.
さらに、上記実施の形態1では、弁部材であるボール13の端面を平坦に加工し平坦面13aを有する場合について示したが、ボール13の端面形状は、球形、曲面、テーパ形状、凸形状、凹形状など他の形状であっても良く、上述した実施の形態と同様に、噴射される燃料の大きな微粒化効果が得られるものである。
Embodiment 5.
Furthermore, in the first embodiment, the case where the end surface of the
この発明は、例えば、ガソリンエンジン等の内燃機関用の燃料噴射弁として適用されるものである。 The present invention is applied as, for example, a fuel injection valve for an internal combustion engine such as a gasoline engine.
1 燃料噴射弁、13 弁部材(ボール)、14 バルブシート、14a 傾斜面、
14b ガイド部、14c 燃料通路、14d 燃料キャビティ、
14e キャビィ角部、17 噴孔プレート、17a 傾斜面、17b 平坦面、
18 噴孔。
DESCRIPTION OF
14b guide part, 14c fuel passage, 14d fuel cavity,
14e Caby corner, 17 injection hole plate, 17a inclined surface, 17b flat surface,
18 Hole.
Claims (7)
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