JP2009002212A - Fuel injection nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射ノズルに関する。 The present invention relates to a fuel injection nozzle.
従来から、内燃機関に用いられる燃料噴射ノズルは、燃料の微粒化と、噴霧の貫徹力を得るために、軸方向に複数の噴孔路を備えたものが知られている(特許文献1及び2参照)。このような燃料噴射ノズルは、複数の噴孔路によって噴霧を形成するものであり、各噴孔路径を小径化できるために燃料の微粒化が達成できるとともに、各噴孔路から噴射された噴霧同士を干渉させることにより噴霧の貫徹力を得ることができる。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection nozzle used in an internal combustion engine has been known which has a plurality of injection hole paths in the axial direction in order to obtain atomization of fuel and penetration of spray (Patent Document 1 and Patent Document 1). 2). Such a fuel injection nozzle forms sprays by a plurality of nozzle hole paths, and can reduce the diameter of each nozzle hole path, thereby achieving atomization of fuel and spray injected from each nozzle hole path. The penetration force of the spray can be obtained by interfering with each other.
しかしながら、噴霧の貫徹力を強いものにするためには、各噴孔路の流出口間の距離が近いこと、各噴孔路の流出口の方向が平行であることが必要である。しかしながら、噴孔路の流入口間の距離は、燃料噴射ノズルの構成上ある程度の距離が必要であり、この距離を維持したまま噴孔路を平行に形成したとしても、噴孔路の流出口間の距離が離れすぎているため、噴霧の貫徹力を強めることは難しい。また、各噴孔路の流出口間のみを接近させると、各噴孔路からの燃料の噴出方向が交差するため、この場合にも噴霧の貫徹力を強めることは難しいものとなる。 However, in order to make the penetration force of the spray strong, it is necessary that the distance between the outlets of each nozzle hole path is close and the directions of the outlets of each nozzle hole path are parallel. However, the distance between the inlets of the nozzle holes requires a certain distance due to the structure of the fuel injection nozzle. Even if the nozzle holes are formed in parallel while maintaining this distance, the outlets of the nozzle holes Since the distance between them is too far away, it is difficult to increase the penetration of the spray. Further, if only the outlets of the nozzle holes are brought close to each other, the direction of fuel ejection from the nozzle holes intersects, and in this case, it is difficult to increase the penetration force of the spray.
したがって本発明の目的は、燃料の噴霧の貫徹力が強化された燃料噴射ノズルを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle with enhanced penetration of fuel spray.
上記目的は、燃料を噴射するための第1及び第2噴孔路を有するノズルボディと、前記ノズルボディ内に収容されかつ内外に二重に配置されて前記第1及び第2噴孔路のそれぞれを開閉する第1及び第2ニードルとを備え、前記第1及び第2噴孔路は、それぞれ、第1及び第2流入口と、前記第1及び第2流入口間よりも接近した位置に形成された第1及び第2流出口とを含むと共に、前記第1及び第2流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されている、ことを特徴とする燃料噴射ノズルによって達成できる。
この構成により、第1及び第2流出口は、第1及び第2流入口間よりも接近した位置に形成されており、第1及び第2流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されているので、第1及び第2流入口間が離れている場合であっても、噴霧の貫徹力を強めることができる。
The above object is achieved by the nozzle body having the first and second nozzle holes for injecting the fuel, and being accommodated in the nozzle body and arranged in duplicate inside and outside the first and second nozzle paths. 1st and 2nd needle which opens and closes each, The said 1st and 2nd nozzle hole path is a position closer than the 1st and 2nd inlet, and between the 1st and 2nd inlet, respectively The first and second outlets formed in the first and second outlets are formed so that the directions of the first and second outlets are parallel to each other. .
With this configuration, the first and second outlets are formed at positions closer to each other than between the first and second inlets, and the respective directions of the first and second outlets are formed in parallel. Therefore, even when the first and second inlets are separated from each other, the penetration force of the spray can be increased.
また、上記構成において、前記第1及び第2噴孔路は、それぞれ、前記第1及び第2流入口から中腹位置に至るまでに接近する非並行区間と、前記中腹位置から前記第1及び第2流出口に至るまで平行となる平行区間とを含む、構成を採用できる。
この構成により、噴霧の貫徹力を強めることができる。
Further, in the above configuration, the first and second nozzle holes are respectively arranged in a non-parallel section approaching from the first and second inlets to the middle position, and from the middle position to the first and second positions. A configuration including a parallel section that is parallel to the two outlets can be employed.
With this configuration, the penetration force of the spray can be increased.
また、上記構成において、前記第1及び第2噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きい、構成を採用できる。
この構成により、第1及び第2噴孔路の少なくとも一方は、非平行区間での通路断面積は、平行区間での通路断面積よりも大きいので、通路断面積の小さい区間を短くすることができる。これにより、噴射される燃料への絞り抵抗が減少し、圧力損失が減少するため、噴霧の貫徹力を強めることができる。
Further, in the above configuration, at least one of the first and second nozzle holes is curved at the middle position, and a passage sectional area in the non-parallel section is larger than a passage sectional area in the parallel section. Can adopt the configuration.
With this configuration, at least one of the first and second nozzle holes has a passage cross-sectional area in the non-parallel section that is larger than a passage cross-sectional area in the parallel section. it can. As a result, the throttle resistance to the injected fuel is reduced and the pressure loss is reduced, so that the spray penetration force can be increased.
また、上記構成において、前記第1及び第2噴孔路の少なくとも一方は、前記中腹位置でカーブすると共に、前記非平行区間での通路断面積は、前記平行区間での通路断面積よりも大きく形成され、前記第1及び第2噴孔路の少なくとも一方に対応する流入口の開口端部は、前記ノズルボディの径方向での幅よりも周方向での幅の方が大きく形成されている、構成を採用できる。
この構成により、平行区間での通路断面積を大きくした場合であっても、その流入口に対するシール性を維持させることができる。
Further, in the above configuration, at least one of the first and second nozzle holes is curved at the middle position, and a passage sectional area in the non-parallel section is larger than a passage sectional area in the parallel section. The opening end of the inflow port corresponding to at least one of the first and second nozzle holes is formed so that the width in the circumferential direction is larger than the width in the radial direction of the nozzle body. Can adopt the configuration.
Even if it is a case where the channel | path cross-sectional area in a parallel area is enlarged by this structure, the sealing performance with respect to the inflow port can be maintained.
本発明によれば、燃料の噴霧の貫徹力が強化された燃料噴射ノズルを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fuel-injection nozzle with which the penetration force of the spray of fuel was reinforced can be provided.
以下、図面を参照して本発明に係る燃料噴射ノズルについて説明する。 Hereinafter, a fuel injection nozzle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、燃料噴射ノズル1の部分断面図である。燃料噴射ノズル1は、内燃機関の気筒内に直接噴射供給するノズルである。燃料ポンプ(図示せず)により加圧された燃料は、コモンレール80内に一定の圧力で蓄圧されて、各気筒に備えられた燃料噴射ノズル1へ導入される。導入された燃料のうち余剰燃料は、燃料タンク82へと戻される。燃料噴射ノズル1は、図1に示すように、外側ニードル10、内側ニードル20、ノズルボディ50、スリーブ60、スプリング98、99などから構成される。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of the fuel injection nozzle 1. The fuel injection nozzle 1 is a nozzle that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine. The fuel pressurized by a fuel pump (not shown) is accumulated at a constant pressure in the
ノズルボディ50は、略円柱状に形成され、その内部には、外側ニードル10、内側ニードル20が二重に配置されて、軸方向に往復動可能に収容されている。外側ニードル10は、ノズルボディ50内に配置された、略円筒状のスリーブ60の内周面と摺動して往復動方向が規制されている。また、外側ニードル10は、略円筒状に形成され、内側ニードル20の外周面と、外側ニードル10の内周面とが摺動することにより、内側ニードル20が軸方向に往復動可能に収容されている。
The
外側ニードル10には、軸方向の中間位置で径方向に突出した鍔部12が形成されており、この鍔部12とスリーブ60の下端部との間にスプリング98が配設されている。スプリング98は、外側ニードル10を下方向に付勢する。また、外側ニードル10には、鍔部12よりも下部に連通路11が形成されている。連通路11は、外側ニードル10の外周部周辺の燃料を外側ニードル10の内周部へと導く機能を有している。これにより、外側ニードル10の内周面と内側ニードル20の外周面との間に燃料が供給される。外側ニードル10の下端部には、噴孔路30からの燃料の噴出を遮断又は開放するシール部13が形成されている。
The
内側ニードル20は、軸方向上部から下部にかけて、鍔部29、略円柱状をなす大径部21、大径部21よりも径の小さい小径部22、3段の円錐形状面からなる先端部23が形成されている。鍔部29は、スプリング99の下端部が当接し、これにより内側ニードル20は、軸方向下方に付勢される。大径部21は、外側ニードル10の内周面と摺動する。小径部22と外側ニードル10の内周面との間には、燃料通路が確保されている。また、先端部23には、シート面51の座部に液密的に接触して、噴孔路40からの燃料の噴出を遮断又は開放するシート部24を有する。尚、外側ニードル10、内側ニードル20、ノズルボディ50は、例えば炭素鋼等の金属材料により形成されている。
The
ノズルボディ50は、下端部に、内燃機関の気筒(不図示)内に燃料を噴射するための噴孔路30、40、先端部23が着座するためのシート面51が形成されている。噴孔路30、40は、それぞれ軸方向に上段と下段とに形成され、それぞれノズルボディ50の中心軸を中心として、径の異なる同心円に沿って複数形成されている。また、噴孔路30、40は、それぞれ軸方向に並ぶように同一の数だけ設けられている。噴孔路30は、噴孔路40よりも外側に形成されている。また、ノズルボディ50と、スリーブ60の外周面及び外側ニードル10の外周面との間には、燃料供給路71、リターン通路72が形成され、燃料供給路71は、コモンレール80から供給される高圧燃料の通路となる。また、リターン通路72は、燃料噴射に使用されなかった余剰燃料を燃料タンク82へ戻すための通路である。燃料供給路71内の燃料は、連通路11を介してリターン通路72へと流入する。
The
また、燃料供給路71内の燃料は、絞り路61を介して、スリーブ60の内周面によって画定される圧力制御室73内へと流入する。尚、圧力制御室73にも図示はしないが、余剰燃料を燃料タンク82へと戻すためのリターン通路が形成されている。このリターン通路を介して燃料タンク82へと戻される燃料量は、調圧装置81によって調整される。調圧装置81は、ECU(不図示)からの指令に応じて、開閉する電磁弁である。尚、圧力制御室73内に流入した燃料の圧力は、外側ニードル10及び内側ニードル20を下方向へ付勢するように作用する。
Further, the fuel in the
次に、燃料噴射ノズル1の動作について簡潔に説明する。まず、燃料噴射が停止されている状態について説明する。調圧装置81によって圧力制御室73から燃料タンク82へ燃料を戻すリターン通路を遮断することによって、圧力制御室73内の圧力は、コモンレール80内の圧力と同じとなる。これにより、外側ニードル10、内側ニードル20は、下方向に付勢されて、シール部13及びシート部24がシート面51に着座した状態で維持される。
Next, the operation of the fuel injection nozzle 1 will be briefly described. First, a state where fuel injection is stopped will be described. The pressure in the
次に、噴孔路30を開放するための作動について説明する。ECUからの指示により、調圧装置81が圧力制御室73と燃料タンク82とが連通したリターン通路を開放すると、圧力制御室73内の燃料は燃料タンク82へと戻される。これにより、圧力制御室73内の燃料圧力は低下する。この燃料圧力の低下によって、外側ニードル10がリフトされ、シール部13はシート面51から離座する。これにより、噴孔路30が開放されて、燃料が噴射される。尚、圧力制御室73内の燃料圧力が低下しても、圧力制御室73に流入する燃料は絞り路61によって絞られているため、直ちに圧力制御室73内の燃料圧力は上昇しない。
Next, an operation for opening the
次に、噴孔路40を開放するための作動について説明する。前述した場合よりも更に圧力制御室73内の燃料圧力が低下すると、内側ニードル20がリフトし、シート部24はシート面51から離座する。これにより、噴孔路40が開放されて、燃料が噴射される。
Next, an operation for opening the
次に、燃料噴射を停止するための作動について説明する。ECUからの指示により、調圧装置81が圧力制御室73と連通したリターン通路を閉じると、圧力制御室73内の圧力が上昇し、コモンレール80内の圧力と一致する。この過程で、外側ニードル10、内側ニードル20が下方へ移動し、シール部13、シート部24はそれぞれ略同時にシート面51に着座する。これにより、噴孔路30、40が遮断されて、燃料噴射が停止される。
Next, an operation for stopping fuel injection will be described. When the
次に、噴孔路30、40について詳細に説明する。
図2は、噴孔路30、40周辺の拡大図である。尚、図2においては、内側ニードル20については図示を省略してある。また、図2は、外側ニードル10が上方にリフトして、噴孔路30を開放した状態を示している。
Next, the
FIG. 2 is an enlarged view around the
噴孔路30は、シート面51に開口した流入口31と、ノズルボディ50の外周面に開口した流出口32とを有する。また、噴孔路30は、流入口31から、軸方向に対して鋭角に中腹部33まで直線状に形成されている。また、噴孔路30は、中腹部33でカーブして水平方向に対して緩やかな傾斜となって径方向外側に直線状に延びて流出口32へと連通する。
The
噴孔路40は、シート面51に開口した流入口41と、ノズルボディ50の外周面に開口した流出口42とを有する。噴孔路40は、流入口41から流出口42へ至るまで直線状に形成されている。
The
図2に示すように、流入口31、41間の入口間距離Aと、流出口32、42間の出口間距離Bとを比較すると、出口間距離Bの方が入口間距離Aよりも近距離であることがわかる。また、流入口31から中腹部33に至るまでの方向と、流入口41から中腹部43に至るまでの方向とは、図2に示すように平行ではなく(この区間を非平行区間lと称する)、また、中腹部33から流出口32に至るまでの方向と、中腹部43から流出口42に至るまでの方向とは、平行に形成されている(この区間を平行区間Lと称する)。噴孔路30、40はそれぞれ平行区間Lを有しているため、流出口32、42のそれぞれからの燃料の噴射方向は、平行となる。
As shown in FIG. 2, when comparing the distance A between the
このように、流出口32、42を接近した位置に形成し、流出口32、42の方向が略平行とすることにより、流出口32、42のそれぞれからの燃料の噴霧が、互いに干渉して噴霧の貫徹力が強めることができる。また、流入口31、41が離れた位置に形成することができるので、例えば、外側ニードル10、内側ニードル20の構造上の理由や、又は流入口31、41のシール性などを考慮して、流入口31、41を接近した位置に形成することが困難な場合であっても、噴霧の貫徹力を強めることができる。
As described above, the
また、図2に示すように、非平行区間lでの噴孔路30の断面積は、平行区間Lでの噴孔路30の断面積よりも大きく形成されている。これは、断面積の小さな区間が長いと、その区間を通過する燃料に対する絞り抵抗が増大し、圧力損失が増大する恐れがある。しかしながら、図2に示すように、噴孔路30の断面積を流入口31側で大きくし、流出口32側で小さくすることにより、圧力損失を低減させ、噴霧の貫徹力を維持することができる。
As shown in FIG. 2, the cross-sectional area of the
次に、シール部13について詳細に説明する。
シール部13は、上シール部13a、下シール部13bからなり、いわゆる二重シール構造であり、流入口31の開口端部全体をシールすることが可能に形成されている。上シール部13a、下シール部13bにより、流入口31と対向しうる外側ニードル10の先端部は、略円環状に溝部が形成されている。シール部13がシート面51に着座することにより、噴孔路30からの燃料漏れが防止される。
Next, the
The
次に、噴孔路30の加工について簡単に説明する。
図3は、噴孔路30の加工についての説明図である。
噴孔路30を加工するためには、ノズルボディ50を治具により固定して、放電加工により成形する。具体的には、ノズルボディ50の内周面から、図3に示した矢印Dの方向に非平行区間lを成形する。平行区間Lは、ノズルボディ50の先端部外周面から成形する。この際、前述したように、非平行区間lでの断面積は、平行区間Lでの断面積よりも大きくなるように形成する。
Next, processing of the
FIG. 3 is an explanatory diagram regarding the processing of the
In order to process the
また、流入口31の開口端部の形状は、ノズルボディ50の径方向での幅bよりも、ノズルボディ50の周方向での幅aの方が大きくなるように、楕円形状に加工する。流入口31の開口端部の形状についても、放電加工により行う。図3の下方に、流入口31の開口端部の形状を示したA−A断面図を示す。
Further, the shape of the opening end of the
流入口31の開口端部の形状をこのように加工することにより、流入口31の開口端面積の大きさを維持しつつ、シール部13によるシール性を維持することができる。即ち、シール部13によるシール性を考慮すると、上シール部13a、下シール部13b間の距離は短く、この距離に対応するように、流入口31の、ノズルボディ50の径方向での幅bについても狭い方がよい。しかしながら、流入口31の、ノズルボディ50の周方向での幅aについては、上シール部13a、下シール部13b間の距離には依存しない。従って、流入口31の開口端部の形状をこのように加工することにより、噴孔路30の非平行区間lでの通路断面積を確保できると共に、シール性についても維持することができる。
By processing the shape of the opening end portion of the
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. It can be changed.
1 燃料噴射ノズル
10 外側ニードル
13 シール部
13a 上シール部
13b 下シール部
20 内側ニードル
30 噴孔路
40 噴孔路
31、41 流入口
32、42 流出口
50 ノズルボディ
51 シート面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記ノズルボディ内に収容されかつ内外に二重に配置されて前記第1及び第2噴孔路のそれぞれを開閉する第1及び第2ニードルとを備え、
前記第1及び第2噴孔路は、それぞれ、第1及び第2流入口と、前記第1及び第2流入口間よりも接近した位置に形成された第1及び第2流出口とを含むと共に、前記第1及び第2流出口のそれぞれの方向が平行となるように形成されている、ことを特徴とする燃料噴射ノズル。 A nozzle body having first and second nozzle holes for injecting fuel;
A first needle and a second needle which are accommodated in the nozzle body and are arranged double inside and outside to open and close each of the first and second nozzle holes;
Each of the first and second nozzle holes includes a first and a second inlet, and a first and a second outlet formed at a position closer to each other than between the first and the second inlets. In addition, the fuel injection nozzle is formed so that the directions of the first and second outlets are parallel to each other.
前記第1及び第2噴孔路の少なくとも一方に対応する流入口の開口端部は、前記ノズルボディの径方向での幅よりも周方向での幅の方が大きく形成されている、ことを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射ノズル。 At least one of the first and second nozzle holes is curved at the middle position, the passage cross-sectional area in the non-parallel section is formed larger than the passage cross-sectional area in the parallel section,
The opening end of the inflow port corresponding to at least one of the first and second nozzle holes is formed so that the width in the circumferential direction is larger than the width in the radial direction of the nozzle body. The fuel injection nozzle according to claim 2.
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Cited By (1)
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CN107965408A (en) * | 2017-12-04 | 2018-04-27 | 南昌大学 | One kind strengthens fuel oil swirl injector |
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- 2007-06-20 JP JP2007163218A patent/JP2009002212A/en active Pending
Cited By (1)
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CN107965408A (en) * | 2017-12-04 | 2018-04-27 | 南昌大学 | One kind strengthens fuel oil swirl injector |
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