JP2006522887A - Fuel injection valve for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
本発明は、弁本体(1)を備えた燃料噴射弁であって、弁本体(1)内に圧力室(19)が形成されていて、該圧力室(19)の壁に、少なくとも1つの噴射通路(11)の流入開口(30)が配置されており、該噴射通路(11)が弁本体(1)内を延びていて、弁本体(1)の外側において流出開口(32)を形成している形式のものに関する。このような形式の燃料噴射弁おいて本発明の構成では、噴射通路(11)が流れ方向で見て第1の円錐形区分(35)と、該第1の円錐形区分に接続する第2の円錐形区分(37)とを有しており、両円錐形区分(35,37)が流れ方向において先細になっていて、互いに異なった開放角(α1;α2)を有している。The present invention is a fuel injection valve provided with a valve body (1), wherein a pressure chamber (19) is formed in the valve body (1), and at least one of the pressure chambers (19) is formed on a wall of the pressure chamber (19). An inflow opening (30) of the injection passage (11) is arranged, the injection passage (11) extends in the valve body (1), and forms an outflow opening (32) outside the valve body (1). It is related to the format. In the fuel injection valve of this type, according to the configuration of the present invention, the injection passage (11) is viewed in the flow direction, and the first conical section (35) and the second conical section connected to the first conical section. Conical sections (37) and both conical sections (35, 37) are tapered in the flow direction and have different opening angles (α 1 ; α 2 ). .
Description
本発明は、ヨーロッパ特許公開第352926号明細書に基づいて公知の、内燃機関用の燃料噴射弁に関する。このような燃料噴射弁は、内部に圧力室が形成されている弁本体を有している。圧力室の壁からは、少なくとも1つの噴射通路が延びている。そして噴射通路の噴射開口は圧力室の壁に配置されており、これに対して流入開口は弁本体の外側に設けられている。 The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine, known from EP-A-352926. Such a fuel injection valve has a valve body in which a pressure chamber is formed. At least one injection passage extends from the wall of the pressure chamber. The injection opening of the injection passage is arranged on the wall of the pressure chamber, whereas the inflow opening is provided outside the valve body.
従来技術に基づいて、噴射通路の種々様々なジオメトリが公知である。例えばヨーロッパ特許公開第352926号明細書に開示された噴射通路は、等しい形状で円錐形に形成されている。燃料は、円錐形に収斂する噴射通路によって加速され、高い流出速度で、かつそれに基づいて良好に霧化されて、内燃機関の燃焼室に噴射される。同じ形で円錐形に形成された噴射通路にはしかしながら次のような欠点がある。すなわちこのような噴射通路では、噴射通路への燃料の流入時に燃料流が比較的強く変向され、ひいては大きなエネルギ損失が発生し、その結果、有効な噴射圧が低くなってしまう。これにより霧化の程度が減じられ、燃料の最適な燃焼が損なわれてしまう。 Based on the prior art, various different geometries of the injection passage are known. For example, the injection passage disclosed in European Patent Publication No. 352926 is formed in an equal shape and a conical shape. The fuel is accelerated by an injection passage converging in a conical shape, and is atomized well at a high outflow speed and injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. However, the injection passage formed in the same shape and conically has the following drawbacks. That is, in such an injection passage, when the fuel flows into the injection passage, the fuel flow is changed relatively strongly, and as a result, a large energy loss occurs, and as a result, the effective injection pressure is lowered. This reduces the degree of atomization and impairs optimal combustion of the fuel.
発明の利点
請求項1の特徴部に記載のように構成された本発明による燃料噴射弁には、公知のものに比べて、次のような利点がある。すなわち本発明による燃料噴射弁では、噴射通路が簡単に製造可能なジオメトリを有しており、噴射通路への燃料の流入時における変向損失が僅かしか発生せず、ひいては燃料噴流の良好な霧化と方向安定性とが得られる。そのために噴射通路は、長手方向で見て第1の円錐形区分と該第1の円錐形区分に接続する第2の円錐形区分とを有している。そして両円錐形区分は流れ方向において先細になっており、その結果噴射通路の横断面は、流入開口から流出開口に向かって減じられている。
Advantages of the Invention The fuel injection valve according to the present invention configured as described in the characterizing portion of
噴射通路が、異なった開放角を備えた2つの別個の円錐形区分に分割されていることによって、それぞれの円錐形区分が別個の機能を引き受けることができ、それぞれの機能に各円錐形区分は個別に合わせられている。例えば強い円錐度は噴射通路内における燃料の高い加速を生ぜしめ、これに対して小さな円錐度は、主として良好な方向安定性を得るために寄与するので、噴射噴流は正確に燃焼室の所定の室領域に達する。噴射通路への燃料の流入時における変向損失が、従属的な役割しか果たさない場合には、両方の円錐形区分のうちのどちらが大きな円錐度を有するべきであるかは、自由に選択することができる。 By dividing the injection passage into two separate conical sections with different opening angles, each conical section can take on a separate function, with each cone section having a respective function. It is tailored individually. For example, a strong conicity results in a high acceleration of the fuel in the injection passage, whereas a small conicity contributes mainly to obtain a good directional stability, so that the injection jet is exactly the predetermined predetermined in the combustion chamber. Reach the room area. If the turning loss during the flow of fuel into the injection passage plays a subordinate role, it is free to choose which of both conical sections should have a greater degree of conicity. Can do.
本発明による燃料噴射弁の別の有利な構成は、請求項2以下に記載されている。 Another advantageous configuration of the fuel injection valve according to the invention is described in claims 2 and below.
本発明による燃料噴射弁の有利な構成では、噴射通路の第1の円錐形区分の開放角が、第2の円錐形区分の開放角よりも大きくなっている。このように構成されていると、燃料は噴射通路への流入時に僅かだけ方向転換をすればよく、当該箇所におけるエネルギ損失を減じることができる。小さな開口角を有する第2の円錐形区分によって、噴射噴流の良好な方向安定性と同時に、良好な霧化が得られる。この場合、第1の円錐形区分と第2の円錐形区分との間の移行部に形成された移行縁部が、丸く面取りされて形成されていると、特に有利である。これによって噴射通路においては僅かな乱流しか生ぜしめられず、ひいてはキャビテーションのおそれが減じられる。 In an advantageous configuration of the fuel injection valve according to the invention, the opening angle of the first conical section of the injection passage is greater than the opening angle of the second conical section. If comprised in this way, the fuel should just change a direction at the time of the inflow to an injection channel, and can reduce the energy loss in the said location. The second conical section with a small opening angle provides good atomization as well as good directional stability of the jet. In this case, it is particularly advantageous if the transition edge formed at the transition between the first conical section and the second conical section is rounded and chamfered. As a result, only a slight turbulent flow is generated in the injection passage, which in turn reduces the risk of cavitation.
本発明の別の有利な構成では、第1の円錐形区分の長さが第2の円錐形区分の長さよりも大きい。このように第1の円錐形区分が長く構成されていると、燃料は噴射通路内において効果的に加速され、これに対して燃料噴流の方向安定性の機能のためには、短い第2の円錐形区分が十分に働く。このような場合、第1の円錐形区分の長さが、第2の円錐形区分の長さよりも3倍〜10倍大きいと、特に有利である。 In another advantageous configuration of the invention, the length of the first conical section is greater than the length of the second conical section. Thus, if the first conical section is configured to be long, the fuel is effectively accelerated in the injection passage, whereas for the function of directional stability of the fuel jet, a short second The conical section works well. In such a case, it is particularly advantageous if the length of the first conical section is 3 to 10 times greater than the length of the second conical section.
本発明のさらに別の有利な構成では、第1の円錐形区分が第2の円錐形区分よりも小さな開放角を有している。この噴射弁における特殊な状態に基づいて、噴射通路への燃料の流入時における変向損失に大きな意味がない場合には、噴射通路の円錐形区分のこの構成において、方向安定性に関する最適化を行うことができる。 In a further advantageous configuration of the invention, the first conical section has a smaller opening angle than the second conical section. Based on the special condition of this injection valve, if the deflection loss at the time of the fuel flow into the injection passage is not significant, this configuration of the conical section of the injection passage can be optimized for directional stability. It can be carried out.
図面
次に図面を参照しながら、本発明による燃料噴射弁の複数の実施例を説明する。
Drawings Next, a plurality of embodiments of a fuel injection valve according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明による燃料噴射弁を示す縦断面図であり、
図2は、図1に示された燃料噴射弁の噴射通路の領域を拡大して示す図であり、
図3は、相応な幾何学寸法を備えた噴射通路をさらに拡大して示す図であり、
図4は、本発明による燃料噴射弁の噴射通路の別の実施例を示す図であり、
図5は、本発明による燃料噴射弁の噴射通路のさらに別の実施例を示す図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a fuel injection valve according to the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view showing a region of an injection passage of the fuel injection valve shown in FIG.
FIG. 3 is a further enlarged view of an injection passage having a corresponding geometric dimension,
FIG. 4 is a view showing another embodiment of the injection passage of the fuel injection valve according to the present invention,
FIG. 5 is a view showing still another embodiment of the injection passage of the fuel injection valve according to the present invention.
実施例の記載
図1には、本発明による燃料噴射弁が縦断面図で示されている。弁本体1には盲孔3によって圧力室19が形成されており、この圧力室19は中央区分において半径方向に拡大されていて、残りの弁本体1は圧力室19の周りに壁を形成している。圧力室19の半径方向拡大部には、弁本体1内を延びている供給通路25が開口しており、この供給通路25を介して圧力室19には、高圧下の燃料を満たすことができる。盲孔3の燃焼室側の端部には、円錐形の弁座9が形成されており、この弁座9からは、少なくとも1つの、しかしながら通常は複数の噴射通路11が延びており、これらの噴射通路11は燃料噴射弁の取付け状態において内燃機関の燃焼室に開口している。盲孔3にはピストン状の弁ニードル5が長手方向摺動可能に配置されている。弁ニードル5は、燃焼室とは反対側に位置する案内される区分15で、盲孔3の案内区分23においてシール作用をもって案内され、受圧肩部13を形成しながら弁座9に向かって先細になっており、受圧肩部13は圧力室19の半径方向拡大部に配置されている。弁ニードル5の燃焼室側の端部には、ほぼ円錐形の弁シール面7が形成されており、この弁シール面7で弁ニードル5は弁座9と共働する。
DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS FIG. 1 shows a fuel injection valve according to the present invention in a longitudinal sectional view. A
弁ニードル5は燃焼室とは反対側の端部において閉鎖力によって負荷され、この閉鎖力は例えば、図示されていないばねエレメントによって生ぜしめられ、このばねエレメントによって弁ニードル5は弁座9に押し付けられる。この閉鎖力とは逆方向に、受圧肩部13に対して液圧力が作用する。ばね力と液圧力とのどちらが上回っているかに応じて、弁ニードル5は弁座9から離反運動して噴射通路11を開放するか、又は弁ニードル5は閉鎖力によって弁座9に押し付けられて、噴射通路11が閉鎖される。弁ニードル5の開放された状態において燃料は、圧力室19から噴射通路11に流れ、さらにこの圧力室19から内燃機関の燃焼室に噴射される。この噴射は高圧下で行われるので、燃料の良好な霧化が達成され、ひいては有害物質の少ない燃料が達成される。
The
図2には、図1に示された燃料噴射弁の弁座9の領域が拡大されて示されている。噴射通路11は流入開口30を有しており、この流入開口30は弁座9に配置されている。噴射通路11の流出開口32は弁本体1の外側に位置しており、その結果噴射通路11は圧力室19の壁を貫通している。噴射通路11は第1の円錐形区分35と第2の円錐形区分37とを有しており、両区分35,37は互いに隣接している。第1の円錐形区分35から第2の円錐形区分37への移行部には、移行縁部38が形成されており、この移行縁部38は噴射通路11の軸方向で見て例えば、流入開口30と流出開口32との間の真ん中に配置されている。図2には燃料噴射弁が開放された状態で示されており、つまり弁ニードル5は弁座9から持ち上がっている。これによって燃料は高圧下で圧力室19から弁シール面7と弁座9との間を通って噴射通路11に流れ込む。燃料は流入開口30を通って噴射通路11に流入し、この場合方向を変化させなくてはならず、この方向転換時にエネルギ損失が生じ、これにより有効噴射圧が低下する。第1の円錐形区分35が円錐形に収斂する形状を有していることによって、燃料流は加速される。それというのは、横断面が流れ方向で見て連続的に減じられるからである。移行縁部38を横断した後で燃料は第2の円錐形区分37に達し、この第2の円錐形区分37は小さな開口角を有しているので、燃料はここにおいて確かにさらに加速されるが、しかしながら第1の円錐形区分35におけるほどには強く加速されず、このことは、噴射される燃料噴流の良好な一方向安定性に寄与する。
FIG. 2 shows an enlarged region of the
図3には噴射通路11がさらに拡大されて示されている。第1の円錐形区分35は開放角α1を有しており、この開口角α1は、第2の円錐形区分37の開放角α2よりも大きい。第1の円錐形区分35の長さはaで示されており、この場合長さaは有利には、第2の円錐形区分37の長さbよりも大きい。噴射噴流の形状に対する要求に応じて、長さaと長さbとの比は任意に変化させることができる。第1の円錐形区分35が、第2の円錐形区分37の長さbよりも3〜10倍大きい長さaを有していると、特に有利であることが判明している。流入開口30に形成された流入縁部40は有利には丸く面取りされて形成されており、これによって当該領域における流れの剥離を回避すること及び変向損失を減じることができる。流出開口32に形成された流出縁部42はこれに対して丸く面取りされていても角張って形成されていてもよく、これによって、流出開口32の噴射圧及び直径に応じて燃料噴流のより良好な霧化が生ぜしめる。
In FIG. 3, the
図4には本発明による噴射通路11の別の実施例が示されている。噴射通路11の構造は、図3に示された噴射通路11の構造に相当しているが、第1の円錐形区分35から第2の円錐形の区分37への移行部に形成された移行縁部38は、丸く面取りされている。移行縁部38のこのような丸み付けは、大量の燃料を高い速度で噴射通路11を通して流したい場合に、特に有利である。第1の円錐形区分35と第2の円錐形の区分37との間における移行部が角張っている場合には、この箇所において、噴射通路11の壁からの燃料の流れ剥離が生じる可能性があり、これは、高められた流過抵抗として、ひいては低い有効噴射圧として現れる。
FIG. 4 shows another embodiment of the
図5には、本発明による噴射通路11のさらに別の実施例が示されている。第1の円錐形区分35の開口角α1と第2の円錐形区分37の開口角α2との比は、上に述べた実施例とは逆になっており、つまり第1の円錐形区分35の開口角α1は、第2の円錐形区分37の開口角α2よりも小さい。この実施例においても、燃料の良好な霧化と同時に噴射噴流の良好な方向安定性とを保証する噴射通路11が得られるが、この実施例における噴射通路11の主機能は良好な霧化である。第1の円錐形区分35は小さな円錐度をもって、つまり比較的小さな開口角α1をもって形成されているので、横断面は流出開口32に向かってゆっくりとしか減少していない。これによって圧力損失は制限され、方向安定性が生ぜしめられる。第2の円錐形区分37は比較的強く円錐形になっており、つまり大きな開口角α2をもって形成されている。これによって、噴射通路11からの流出前における燃料の十分な加速を保証することができる。
FIG. 5 shows a further embodiment of the
噴射通路11の全長は、燃料噴射弁の型式に応じて0.5〜2mmの間である。流出開口32の直径は60μm〜150μmであり、これに対して流入開口30の直径は少なくとも20μmの大きさ、有利には20μm〜60μmである。
The total length of the
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