JP2008298002A - Fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関(エンジン)の燃料噴射ノズルに関する。 The present invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine (engine).
従来、いわゆる直噴式であるディーゼルエンジンでは、複数の噴孔が形成されたノズルボディの内部に組み込まれたニードル弁が、ノズルボディのシート面に着座及び離座することによって燃料の噴射の実行と停止を行う燃料噴射ノズルが用いられている。このような燃料噴射ノズルには、ノズルボディの先端内側に燃料溜まり室(サック部)を設けて各噴孔へ供給される燃料の均圧化を図るMS(Mini Sac)ノズルや、ノズルボディの先端内側に燃料溜まり室を設けず、ニードル弁による噴孔の開閉によって直接噴射の実行と停止を行うVCO(Valve Covered Orifice)ノズルが知られている。 Conventionally, in a so-called direct-injection diesel engine, a needle valve incorporated in a nozzle body formed with a plurality of nozzle holes is seated on and separated from the seat surface of the nozzle body to execute fuel injection. A fuel injection nozzle for stopping is used. In such a fuel injection nozzle, a fuel reservoir chamber (sack part) is provided inside the tip of the nozzle body, and an MS (Mini Sac) nozzle for equalizing the fuel supplied to each nozzle hole, There is known a VCO (Valve Covered Orifice) nozzle that does not provide a fuel reservoir chamber on the inner side of the tip, and that directly executes and stops injection by opening and closing an injection hole by a needle valve.
図7は、MSノズルの先端側一部を拡大し、断面とした説明図である。MSノズル100は、ノズルボディ101の先端内側に燃料溜まり室(サック部)102を設け、当該燃料溜まり室102から燃料が噴射されるように噴孔103が穿設されている。このようなMSノズル100は、開閉状態に関わらず、燃料溜まり室102と噴孔103とが通じており、ニードル弁104が離座すると、燃料溜まり室102に溜まった燃料に圧力が加わり、燃料溜まり室102内に溜まった燃料が噴孔103を通じて噴射される。このMSノズル100では、ニードル弁104の離座による燃料の流れに大きな変化がなく、燃料の流れが安定しているので、安定した燃料の噴射が実行できる。しかしながら、ニードル閉弁時でも燃料溜まり室と噴孔とが通じているため、燃焼室内の圧力変化などに起因して、燃料を噴射しない時期でも、燃料溜まり室102に溜まった燃料が噴孔103から流出することがある。この燃料の流出は、特に、低温時に不完全燃焼を引き起こし、排気ガスのHC(炭化水素)濃度増加の原因となる。
FIG. 7 is an explanatory view in which a part of the front end side of the MS nozzle is enlarged and taken as a cross section. The MS
一方、図8に示すようなVCOノズル110は、閉弁時に噴孔への燃料の流入を遮断するので、MSノズル100のような燃料の流出が起こりにくいと考えられる。このようなVCOノズルのバリエーションとして、図11に示すようなグルーブ121付きのVCOノズル120も提案されている。さらに、特許文献1等、種々の提案がされている。
On the other hand, since the
ところで、VCOノズル110は、図8に示すようにノズルボディ111に噴孔112aが穿設されている。この噴孔112aは、加工精度上の問題から穿設位置にバラツキが生じることがあり、例えば噴孔112bの位置に穿設されることがある。すなわち、レーザや工具を用いて噴孔を穿設する際に、加工精度上、どうしても完全に同一となる位置に噴孔を形成することは困難であり、多少の位置ズレを生じてしまう。このような噴孔のバラツキが生じると以下のような問題が生じ得る。すなわち、先端側に穿設された噴孔112bと基端側に穿設された噴孔112aとでは、噴射特性が異なってしまうおそれがある。この噴射特性の相違につき、図9(a)〜(b)及び図10を参照しつつ説明する。図9(a)は閉弁状態のVCOノズル110、図9(b)はフルリフト状態のVOCノズル110、図9(c)は閉弁状態へ移行する状態のVCOノズル110、図9(d)は図9(a)と同様に閉弁状態のVCOノズル110を示した説明図である。なお、いずれの図もVCOノズル110の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。図10は、VCOノズル110の状態(図9(a)〜図9(d))に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
Incidentally, as shown in FIG. 8, the
図9(a)に示すように閉弁状態にあるときは噴孔112aの場合であっても噴孔112bの場合であっても噴射率はほぼ0となる。この状態からニードル弁113が上昇し始めると図10に示すように噴孔の位置によって噴射率に違いがみられるようになる。すなわち、先端側に位置する噴孔112bの噴射が基端側に位置する噴孔112aの噴射よりも早期に開始され、同一時刻においては噴孔112bの噴射率が高い。その後、フルリフト状態になると、噴孔位置による噴射率の違いはみられなくなるが、その後、閉弁状態に向かうときは再び噴射率の違いが観察されるようになる。このように噴射率の違いがみられるのは、噴孔開口からニードル弁113までの距離が異なるためであると考えられる。すなわち、図9(c)に示すように噴孔112aの開口からニードル弁113までの距離S11と、噴孔112bの開口からニードル弁113までの距離S12とが異なることに起因すると考えられる。このように製品間で噴孔の位置が異なり、噴射率が異なると、噴射特性に影響が及ぶ。これでは、燃料噴射特性が製品毎に異なり、不都合である。例えば、ある燃料噴射ノズルを用いて導き出したセッティングは、噴孔の穿設位置が異なる他の燃料噴射ノズルには適用できなくなるおそれがある。
As shown in FIG. 9 (a), when the valve is closed, the injection rate is substantially 0 regardless of whether the
図11に示すようなグルーブ121を備えたグルーブ付きVCOノズル120であっても噴孔穿設位置が異なれば燃料噴射特性が異なることとなり、同様の問題を有している。
Even in the
そこで、本発明は、ノズルボディに設けられる噴孔の位置が異なっていても同様の噴射特性を得ることができる燃料噴射ノズルを提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle that can obtain the same injection characteristics even if the positions of the injection holes provided in the nozzle body are different.
かかる課題を解決するための、本発明の燃料噴射ノズルは、先端側に噴孔が形成されたノズルボディと、当該ノズルボディ内で往復動するニードル弁とを、備え、前記ノズルボディは内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有し、前記ニードル弁は、前記噴孔開口面よりも基端側に当接するシート部と、当該シート部よりも先端側に配置され、前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面とを有していることを特徴としている(請求項1)。このような構成とすることにより、製品間の燃料噴射特性のバラツキを低減することができる。ここで、所定領域とは、噴孔を穿設する際のバラツキがおこる範囲をカバーできる領域となっていれば良い。このような噴孔開口面とニードル弁が有する対向面とは、周状に形成されていてもよく、全周に亘って形成されていても良い。噴孔開口面と対向面との距離が噴孔開口面の全域に亘って略等距離を維持する構成となっていれば、噴孔の穿設位置がバラついても同様の噴射特性と維持することができる。ここで、略等距離とは、噴孔開口面内の異なる位置に噴孔を穿設し、燃料噴射を行った際に同様の噴射特性を得ることができる範囲である。 In order to solve this problem, a fuel injection nozzle according to the present invention includes a nozzle body having a nozzle hole formed on a tip end side thereof, and a needle valve that reciprocates within the nozzle body, and the nozzle body has an inner circumference. A nozzle hole opening surface over a predetermined region where the nozzle hole opens on the side, the needle valve being in contact with the proximal end side with respect to the nozzle hole opening surface, and on the distal end side with respect to the sheet portion It has an opposing surface arranged and maintained at a substantially equal distance from the nozzle hole opening surface (Claim 1). By adopting such a configuration, variations in fuel injection characteristics between products can be reduced. Here, the predetermined area may be an area that can cover a range in which variation occurs when the nozzle hole is formed. Such a nozzle hole opening surface and the opposing surface of the needle valve may be formed in a circumferential shape or may be formed over the entire circumference. If the distance between the nozzle hole opening surface and the opposed surface is substantially equal throughout the nozzle hole opening surface, the same injection characteristics can be maintained even if the nozzle hole positions vary. be able to. Here, “substantially equidistant” refers to a range in which similar injection characteristics can be obtained when injection holes are formed at different positions in the injection hole opening surface and fuel injection is performed.
このような燃料噴射ノズルにおける前記対向面は、前記ニードル弁の外周壁に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられた構成とすることができる(請求項2)。ニードル弁はシート部よりも先端でテーパ状に成形されることがあるが、このような場合であっても、凹部を形成し、その凹部の底面を対向面とすれば噴孔開口面との上記関係を形成することができる。 The opposed surface of such a fuel injection nozzle may be configured such that a concave portion is formed on the outer peripheral wall of the needle valve and provided on the bottom surface of the concave portion. The needle valve may be formed in a tapered shape at the tip rather than the seat portion, but even in such a case, if the concave portion is formed and the bottom surface of the concave portion is the opposing surface, The above relationship can be formed.
また、前記噴孔開口面は、前記ノズルボディの内周面に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられた構成とすることもできる(請求項3)。このような構成としても噴孔開口面との上記関係を形成することができる。 Further, the nozzle hole opening surface may be configured such that a concave portion is formed on the inner peripheral surface of the nozzle body and the bottom surface of the concave portion is provided. Such a configuration can also form the above relationship with the nozzle hole opening surface.
このような燃料噴射ノズルでは、前記噴孔開口面と前記対向面との閉弁時のクリアランスは、前記噴孔の直径寸法よりも狭くした構成とすることが望ましい(請求項4)。このような構成とすることにより燃料噴射特性のバラツキをより低減することができる。 In such a fuel injection nozzle, it is desirable that a clearance between the nozzle hole opening surface and the facing surface when closing is narrower than a diameter dimension of the nozzle hole. By adopting such a configuration, variations in fuel injection characteristics can be further reduced.
このような燃料噴射ノズルにおける、前記ニードル弁及びノズルボディを軸方向に断面としたときに前記噴孔開口面に含まれる線分と前記対向面に含まれる線分とが略平行状態となることを特徴としている(請求項5)。 In such a fuel injection nozzle, when the needle valve and the nozzle body are sectioned in the axial direction, the line segment included in the nozzle hole opening surface and the line segment included in the facing surface are in a substantially parallel state. (Claim 5).
本発明によれば、内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有するノズルボディと、この前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面を有するニードル弁とを有する構成としたのでノズルボディに設けられる噴孔の位置が異なっていても同様の噴射特性を得ることができる。 According to the present invention, the opposing surface in which the distance between the nozzle body having a nozzle hole opening surface extending over a predetermined region where the nozzle hole opens on the inner peripheral side and the nozzle hole opening surface is maintained at substantially the same distance. The same injection characteristics can be obtained even if the positions of the injection holes provided in the nozzle body are different.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の燃料噴射ノズル1の先端側一部を拡大し断面とした説明図である。また、図2は、図1中、破線で示した領域Aをさらに拡大して示した説明図である。燃料噴射ノズル1は、先端側に噴孔2a(又は2b)が形成されたノズルボディ3と、このノズルボディ3内で往復動するニードル弁4とを、備えている。ノズルボディ3は、直径寸法Rである噴孔2a(2b)が開口する所定領域に亘る噴孔開口面3aを有している。この噴孔開口面3aの所定領域は特に段差等によって仕切られることはなく、円滑な局面を形成している。一方、ニードル弁4は、噴孔開口面3aよりも基端側に当接するシート部4aと、このシート部4aよりも先端側に配置され、噴孔開口面3aとの距離が、略等距離に維持される対向面4bとを有している。すなわち、燃料噴射ノズル1は、図1や図2に示すようにニードル弁4及びノズルボディ3を軸方向に断面としたときに、噴孔開口面3aに含まれる線分3a1と対向面4bに含まれる線分4b1とが略平行状態となる構成となっている。
FIG. 1 is an explanatory view in which a part of the front end side of the
ここで、対向面3aは、ニードル弁4の外周壁に凹部5を形成し、この凹部5の底面に設けられている。図1及び図2は閉弁状態の燃料噴射ノズル1を示しているが、この状態における噴孔開口面3aと対向面4bとの距離は噴孔開口面3aのどの位置であってもS1となっている。なお、閉弁状態のときのニードル弁4は、周状に形成されたシート部4aのみがノズルボディ3に当接し、燃料のシールを行うように調整されている。このような噴孔開口面3aと対向面4bとの距離S1、すなわち、クリアランスは、噴孔2a(2b)の直径寸法Rよりも狭くなっている。
Here, the opposing
このように構成される燃料噴射ノズル1の燃料噴射の状況について図3(a)〜(d)及び図4を参照しつつ説明する。図3(a)は閉弁状態の燃料噴射ノズル1、図3(b)はフルリフト状態の燃料噴射ノズル1、図3(c)は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル1、図3(d)は図3(a)と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズル1を示した説明図である。なお、いずれの図も燃料噴射ノズル1の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。図4は、燃料噴射ノズル1の状態(図3(a)〜図3(d))に対応させて噴射率の推移を示した時間−噴射率チャートである。
The fuel injection state of the
図3(a)に示すように閉弁状態にあるときは噴孔2aの場合であっても噴孔2bの場合であっても噴射率はほぼ0となる。この状態からニードル弁4が上昇する。このとき、噴孔の位置が異なっていても噴射率に大きな違いはみられない。その後、フルリフト状態になっても噴孔位置による噴射率の違いはみられない。さらに、これに続く閉弁状態へ移行の際にも噴射率には大きな違いは観測されない。このように本実施例の燃料噴射ニードル1は、噴孔の穿設位置が異なっていても噴孔開口面3aと対向面4bとの距離が略等距離に維持されていることから噴射率に大きな違いが現れず、製品間でバラツキの少ない噴射特性を得ることができる。
As shown in FIG. 3 (a), when the valve is closed, the injection rate is substantially 0 regardless of whether the
次に本発明の実施例2について、図5、図6を参照しつつ説明する。図5は、本発明の燃料噴射ノズル11の先端側一部を拡大し断面とした説明図である。図6(a)は閉弁状態の燃料噴射ノズル11、図6(b)はフルリフト状態の燃料噴射ノズル11、図6(c)は閉弁状態へ移行する状態の燃料噴射ノズル11、図6(d)は図6(a)と同様に閉弁状態の燃料噴射ノズル11を示した説明図である。なお、いずれの図も燃料噴射ノズル1の先端側一部を断面として示した説明図であり、各部の形状は説明の都合上、誇張して描いている箇所がある。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is an explanatory view in which a part of the front end side of the
燃料噴射ノズル11は、先端側に噴孔12a(又は12b)が形成されたノズルボディ13と、このノズルボディ13内で往復動するニードル弁14とを、備えている。ノズルボディ13は、噴孔12a(12b)が開口する所定領域に亘る噴孔開口面13aを有している。ここで、噴孔開口面13aは、ノズルボディ13の内周面に凹部15を形成し、この凹部15の底面に設けられている。一方、ニードル弁14は、噴孔開口面13aよりも基端側に当接するシート部14aと、このシート部14aよりも先端側に配置され、噴孔開口面13aとの距離が、略等距離に維持される対向面14bとを有している。すなわち、燃料噴射ノズル11は、図5や図6に示すようにニードル弁14及びノズルボディ13を軸方向に断面としたときに、噴孔開口面13aに含まれる線分13a1と対向面4bに含まれる線分14b1とが略平行状態となる構成となっている。
The
図5及び図6は閉弁状態の燃料噴射ノズル11を示しているが、この状態における噴孔開口面13aと対向面14bとの距離は噴孔開口面13aのどの位置であってもS1となっている。なお、閉弁状態のときのニードル弁14は、周状に形成されたシート部14aのみがノズルボディ13に当接し、燃料のシールを行うように調整されている。このような噴孔開口面13aと対向面4bとの距離S1、すなわち、クリアランスは、噴孔2a(2b)の直径寸法よりも狭くなっている。
5 and 6 show the
以上のような構成の燃料噴射ノズル11も、実施例1の燃料噴射ノズル1と同様に製品間でのバラツキが少ない燃料噴射特性を得ることができる。
Similarly to the
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。例えば、噴孔を複数設けたり、複数設けた噴孔を先端側と基端側とに配列したりすることができる。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. For example, a plurality of nozzle holes can be provided, or a plurality of nozzle holes can be arranged on the distal end side and the proximal end side.
1、11 燃料噴射ノズル
2a、12a、2b、12b 噴孔
3、13 ノズルボディ
3a、13a 噴孔開口面
4、14 ニードル弁
4a、14a シート部
4b、14b 対向面
5、15 凹部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
当該ノズルボディ内で往復動するニードル弁とを、備え、
前記ノズルボディは内周側に前記噴孔が開口する所定領域に亘る噴孔開口面を有し、
前記ニードル弁は、前記噴孔開口面よりも基端側に当接するシート部と、当該シート部よりも先端側に配置され、前記噴孔開口面との距離が、略等距離に維持される対向面とを有していることを特徴とした燃料噴射ノズル。 A nozzle body with a nozzle hole formed on the tip side;
A needle valve that reciprocates within the nozzle body,
The nozzle body has a nozzle hole opening surface over a predetermined region where the nozzle hole opens on the inner peripheral side,
The needle valve is disposed closer to the base end side than the nozzle hole opening surface and the tip side of the sheet part, and the distance between the nozzle hole opening surface is maintained at a substantially equal distance. A fuel injection nozzle having an opposing surface.
前記対向面は、前記ニードル弁の外周壁に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられたことを特徴とする燃料噴射ノズル。 The fuel injection nozzle according to claim 1.
The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the opposing surface is formed with a recess in an outer peripheral wall of the needle valve, and is provided on a bottom surface of the recess.
前記噴孔開口面は、前記ノズルボディの内周面に凹部を形成し、当該凹部の底面に設けられたことを特徴とする燃料噴射ノズル。 The fuel injection nozzle according to claim 1.
The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the nozzle hole opening surface has a recess formed on an inner peripheral surface of the nozzle body and is provided on a bottom surface of the recess.
前記噴孔開口面と前記対向面との閉弁時のクリアランスは、前記噴孔の直径寸法よりも狭くしたことを特徴とする燃料噴射ノズル。 The fuel injection nozzle according to claim 1.
A fuel injection nozzle, wherein a clearance between the nozzle hole opening surface and the facing surface when the valve is closed is narrower than a diameter dimension of the nozzle hole.
前記ニードル弁及びノズルボディを軸方向に断面としたときに前記噴孔開口面に含まれる線分と前記対向面に含まれる線分とが略平行状態となることを特徴とした燃料噴射ノズル。 The fuel injection nozzle according to claim 1.
A fuel injection nozzle characterized in that when the needle valve and the nozzle body are cross-sectioned in the axial direction, a line segment included in the nozzle hole opening surface and a line segment included in the facing surface are in a substantially parallel state.
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JP2010216432A (en) * | 2009-03-18 | 2010-09-30 | Denso Corp | Fuel injection valve |
JPWO2013111306A1 (en) * | 2012-01-26 | 2015-05-11 | トヨタ自動車株式会社 | Control device for internal combustion engine |
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2007
- 2007-06-01 JP JP2007146467A patent/JP2008298002A/en active Pending
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