JP2010133389A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は燃料噴射弁に関し、特に燃料の微粒子化を促進できて自動車のエンジンなどの内燃機関用に特に適した燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve, and more particularly to a fuel injection valve that can promote the atomization of fuel and is particularly suitable for an internal combustion engine such as an automobile engine.
内燃機関用の燃料噴射弁においては、噴射燃料粒子径が小さいほど燃料の蒸発が促進されるとともに、エンジン内壁への燃料付着量が減少し、未燃焼の燃料排出量が低減され、燃費が向上し、有害排出ガス量が低減する。 In a fuel injection valve for an internal combustion engine, the smaller the injected fuel particle size, the more the fuel evaporation is promoted, the amount of fuel adhering to the engine inner wall is reduced, the amount of unburned fuel is reduced, and the fuel efficiency is improved. This reduces the amount of harmful emissions.
噴射燃料の微粒子化手段としては噴孔下流に設置された燃料衝突部材に燃料を衝突させ、噴霧を拡散させて微粒子化を図るもの、また、衝突後に薄い液膜を形成することにより微粒子化を図るものが提案されている。 As a means for atomizing the injected fuel, the fuel is collided with a fuel collision member installed downstream of the nozzle hole, and the spray is diffused to atomize the fuel. Further, after the collision, the atomization is performed by forming a thin liquid film. Something that has been proposed has been proposed.
例えば、参考文献1に記載の従来技術では、噴孔部下流に断面形状を先端が曲面のくさび形とした燃料衝突部材を備えた燃料噴射弁が提案されている。この従来技術では、噴射燃料を燃料衝突部材に衝突させることで微粒子化された燃料を任意の2つの方向に噴射している。 For example, in the prior art described in Reference 1, a fuel injection valve including a fuel collision member having a wedge-shaped cross section at the downstream end of the nozzle hole is proposed. In this prior art, the fuel atomized by colliding the injected fuel with the fuel collision member is injected in two arbitrary directions.
参考文献2に記載の従来技術では、噴孔部下流に設置された燃料衝突部材の衝突面をW型に形成することによって、液膜が厚くなりやすい中央部の燃料を液膜が薄くなりやすい領域に誘導させ、形成される液膜厚さを均一にして微粒化を促進し、さらに噴霧の拡がりを抑制している。
In the prior art described in
また、参考文献3に記載の従来技術では、噴孔部の下流に噴孔径よりも小さい幅の燃料衝突部材を設け燃料の一部分のみに衝突させることで噴射燃料を適切に液膜化し、噴射燃料の微粒子化を促進させている。
Further, in the prior art described in
特許文献1の燃料噴射装置においては、断面がくさび形の燃料衝突部材に噴射燃料を衝突させることより燃料噴霧を任意の2方向に噴射させている。通常、概平面上の衝突部剤に燃料を衝突させた後に形成される液膜は中央付近が厚くなることが知られている。燃料衝突後に形成される液膜厚さに不均一が生じている場合、噴射後に空気との剪断等によりその不均一さはさらに発達し、最終的に形成される粒径は大きくなる。よって、噴霧燃料の微粒子化のためには薄く均一な液膜を形成する必要がある。この従来技術においては燃料衝突部材の軸方向に液膜厚さの不均一を解消する手段を有しておらず、液膜厚さの不均一によって粒子径の微粒子化が阻害されるという課題があった。 In the fuel injection device of Patent Document 1, fuel spray is injected in two arbitrary directions by causing the injected fuel to collide with a wedge-shaped fuel collision member. In general, it is known that the liquid film formed after the fuel collides with the collision agent on the substantially flat surface is thicker in the vicinity of the center. If the film thickness formed after the fuel collision is non-uniform, the non-uniformity further develops due to shearing with air after injection, and the particle size finally formed becomes large. Therefore, it is necessary to form a thin and uniform liquid film for atomizing the fuel spray. In this prior art, there is no means for eliminating the non-uniformity of the liquid film thickness in the axial direction of the fuel collision member, and there is a problem that the particle size is prevented from becoming fine due to the non-uniform liquid film thickness. there were.
また、特許文献2の燃料噴射装置においては、衝突面がW型に形成されており、液膜両端部が流れ込む領域が、構造上燃料が溜まりやすい凹形状となっている。液膜両端部は元々液膜厚さが厚く、速度が遅いため微粒子化には不利であることが知られているが、当該従来技術では、凹部の影響で液膜両端部の液膜厚さがさらに厚くなり、結果、噴霧両端部の微粒子化が阻害されるという課題があった。
Further, in the fuel injection device of
また、特許文献3の燃料噴射弁においては、噴射燃料の一部のみを燃料衝突部材に衝突させている。燃料の噴射開始直後や雰囲気圧変化時などは、噴射された燃料の挙動が変化するが、その際には燃料衝突部材に衝突する燃料が大きく変化するため、それにより微粒子化を促進するための十分な拡がりをもった燃料液膜を生成することができないという課題があった。
Moreover, in the fuel injection valve of
本発明の目的は、噴射燃料の微粒子化を促進する燃料液膜を生成できる燃料噴射弁を得ることである。 An object of the present invention is to obtain a fuel injection valve capable of generating a fuel liquid film that promotes atomization of injected fuel.
本発明に係わる燃料噴射弁は、噴孔に対向して配置されて、噴射された燃料に衝突して燃料液膜を生成する燃料衝突面を備えた燃料噴射弁であって、燃料衝突面が噴孔の軸線に対して傾斜していて、噴射された燃料に衝突する側に凸の曲面であることを特徴とする燃料噴射弁である。 A fuel injection valve according to the present invention is a fuel injection valve that is disposed opposite to an injection hole and has a fuel collision surface that collides with injected fuel and generates a fuel liquid film. A fuel injection valve that is inclined with respect to the axis of the injection hole and has a convex curved surface on the side that collides with the injected fuel.
この発明の燃料噴射弁によれば、燃料衝突面が噴孔の軸線に対して傾斜していて、噴射された燃料に衝突する側に凸の曲面であるため、液膜厚さが均一で広がりが安定した燃料液膜を生成できる。 According to the fuel injection valve of the present invention, the fuel collision surface is inclined with respect to the axis of the injection hole, and is a curved surface convex toward the side that collides with the injected fuel. Can produce a stable fuel liquid film.
実施の形態1.
図1は本発明の実施の形態1による燃料噴射弁の燃料拡散室の動作軸に垂直な断面図である。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板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ーミナル6により構成され、樹脂製ハウジング2に一体成形されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view perpendicular to the operating axis of the fuel diffusion chamber of the fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention. In the fuel injection valve 1, an
固定鉄心4の内部には圧縮バネ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板5は、一端が固定鉄心4に溶接で固定され、他端が磁気通路を構成する磁気パイプ9に溶接されている。固定鉄心4と磁気パイプ9との間には、磁気パイプ9の内部に配置された可動鉄心10が上下に可動なように非磁性パイプ11が配置され、この非磁性パイプ11は、固定鉄心4と磁気パイプ9とに固定されている。
An
可動鉄心10の一端には、ニードルパイプ12が溶接固定されている。ニードルパイプ12の可動鉄心10側の一端は圧縮ばね7に当接しており、他端は弁部材としてボール13が溶接固定されている。
A
図2は図1の円Aで囲んだ部分の拡大図、図3は、本実施の形態における、図2に示す燃料噴射弁1の先端部分をさらに拡大して噴射された燃料液膜と共に示す概略斜視図である。図2において、ボール13は、磁気パイプ9の内部に配置されたバルブシート14にガイドされ、バルブシート14のシート部14aに着座および離座できるように配置されている。ボール13の外周部は、五角形に加工され、この外周部とバルブシートのガイド部14bおよびシート部14aとの隙間でバルブシート開口部14cを形成している。噴孔18と燃料拡散室19とが形成された噴孔プレート17がバルブシート14に取り付けられている。噴孔18の軸線Bは、燃料噴射弁1の軸線Cに対して角度θ1だけ傾斜している。
FIG. 2 is an enlarged view of a portion surrounded by a circle A in FIG. 1, and FIG. 3 shows a front end portion of the fuel injection valve 1 shown in FIG. It is a schematic perspective view. In FIG. 2, the
図2および図3に示す例においては、燃料噴射弁1は、噴孔プレート17に設けられた噴孔18に対向して配置されて、図3に示すようなほぼ円筒形に噴射された噴射燃料20に衝突して、噴射燃料20の方向を変えるとともに拡散させて、燃料液膜21を生成する燃料衝突面22を備えている。燃料衝突面22は、噴孔プレート17に取り付けられて噴孔18よりも大きい直径を持つ円筒形の燃料衝突部材23上に設けられた円筒面である。
In the example shown in FIGS. 2 and 3, the fuel injection valve 1 is disposed so as to face the
円筒形の燃料衝突部材23の軸線Dは、燃料噴射弁1の軸線Cに対して噴孔18の軸線Bよりも大きな角度θ2で傾斜していて、噴孔18の軸線Bと角度θ3をもって交差している。図示の例では、軸線B、CおよびDが同一の平面内にあり、従って噴射燃料20はこの平面と燃料衝突部材23の円筒面とが交差する位置にある稜線E上で角度θ3をもって燃料衝突部材23の燃料衝突面22に衝突する。円筒形の燃料衝突部材23の先端である燃料の流れの方向で下流側の端面は、軸線Dに垂直な平面25であり、円筒面である燃料衝突面22との間に水切り作用を持つ縁部24が形成されている。
The axis D of the cylindrical
燃料衝突面22は、図示の例では円筒面であるが、そのほかの可展面あるいは線織面(例えば柱面、錘面、接線曲面など)などの凸の曲面でもよく、噴孔18から円柱状に噴射された噴射燃料20が角度(例えばθ3)をもって衝突し、偏向されて燃料衝突面22に沿って流れ、縁部24で燃料衝突面22から離れて薄い燃料液膜21が形成されることが重要である。このように、燃料衝突面22の曲面は噴孔18の軸線Bに対して傾斜(例えばθ3)していて、噴射燃料20に衝突する側に凸の曲面であると言える。
The
噴孔18からの噴射燃料20が燃料衝突面22に衝突する角度、すなわち噴孔18の軸線Bと燃料衝突面22の稜線Eとの間の角度θ3は、衝突後の燃料がそこでは燃料衝突面22から離れずに流れの方向を変えられて燃料衝突面22に沿って流れ、水切り作用を持つ縁部24で燃料衝突面22から離れるような角度である。そのような角度は、燃料衝突面22の湾曲の大きさなどの形状および燃料の噴射速度などの様々な条件によっても変えることが望ましい。
The angle at which the injected
次に、本実施の形態における、燃料噴射弁1の動作について説明する。図2において、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、金属板5、磁気パイプ9および可動鉄心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に磁気吸引力により引きつけられ、可動鉄心10と接合され一体となっているニードルパイプ12およびこのニードルパイプ12に溶接固定されているボール13が動作し、バルブシート14のシート部14aとボール13の間にバルブシート開口部14cが開口する。燃料は、デリバティブパイプを(図示せず)介して図1の上部より燃料噴射弁1の本体に流れ込みフィルタ16を通過し、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、ニードルパイプ12の内部を通り、更にバルブシートのガイド部14bとボール13の外周との隙間を通ってバルブシート開口部14cから燃料拡散室19へ供給され、噴孔プレート17に形成された噴孔18より外部に噴射燃料20として噴射される。
Next, the operation of the fuel injection valve 1 in the present embodiment will be described. In FIG. 2, when the
図3において、燃料衝突部材23は円筒形状であり、噴孔18の軸線Bを横切る方向に端部が突出する位置に配置される。噴孔18からの噴射燃料20は燃料衝突部材23の端部付近で燃料衝突面22に衝突後、円筒の曲面に沿って流れた後、円筒端部である縁部24から飛散する。燃料衝突面22が凸型に湾曲しているため、噴射燃料20の燃料も中央部に集中して残ることなく、燃料衝突面22の曲面に沿って横方向にほぼ一様な厚さの液膜となって分散し、燃料衝突面22から離れた燃料膜は、図3に示すように流れの方向に向かって径が次第に大きくなる半管状あるいは半割した漏斗状の厚さが均一な薄い燃料液膜21となり、良好な微粒化特性を得ることができる。
In FIG. 3, the
また、燃料衝突面22の幅は噴孔よりも大きく、噴射される燃料の挙動が変化して噴射燃料20の衝突位置が移動しても、衝突する燃料の割合が大きく変化することはないため、雰囲気圧などの条件によらず微粒化を促進するための十分な拡がりをもった燃料液膜21を生成することができる。
実施の形態2.
図4はこの発明の実施の形態2に係わる燃料噴射弁の燃料衝突部材23を燃料液膜21と共に示す概略斜視図である。この燃料衝突部材23は、先端部が衝突部側を残して斜めに切断された円筒形状である。すなわち、燃料衝突部材23の先端部が、噴孔18が設けられた噴孔プレート17(図2および3参照)の主面にほぼ平行な平面に沿って切断されて形成され、軸線Dに対して角度90°−θ2だけ傾斜した楕円形の端面26を持っている。その他の構成は先に説明した燃料噴射弁と同様である。
Further, the width of the
4 is a schematic perspective view showing a
この構成によれば、図1〜3に示す実施の形態1の燃料噴射弁の燃料衝突部材23に比べて、燃料衝突面22で偏向されて広げられた液膜が燃料衝突面22から離れる縁部24の位置が、液膜の幅方向端部において、より上流側に在る。そのため縁部24に到達した時の燃料の速度ベクトルはより広い角度を持ち、燃料が広い角度を持って飛散されることとなる。これにより、燃料液膜21の拡がりが大きく厚さが薄くなり、より良好な微粒化特性が得られる。
実施の形態3.
図5は、この発明の実施の形態3に係わる燃料噴射弁の燃料衝突部材23を燃料液膜21と共に示す概略斜視図である。この燃料衝突部材23は、外周面に燃料衝突面22を持つように湾曲した板状部材である。また、湾曲した板状部材の両側縁部27の互いの開き角度θ4が、0°以上で180°より小さい。図示の例では円形断面の管を軸心に沿ってほぼ2つ割にした樋状の部材である。その他の構成は先に説明した燃料噴射弁と同様である。
According to this configuration, as compared with the
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the
この構成においては、燃料衝突部材23が板状部材であるので、板状部材を曲げるなどして燃料衝突面22の形状を容易に変更あるいは調整でき、上述の開き角度θ4も容易に設定できる。このため、例えば噴射燃料20の燃料衝突面22との衝突位置を燃料衝突部材23の先端から根本部分に向かって移動させるなどすることにより、燃料衝突面22上で広げられた燃料の液膜は、燃料衝突部材23の先端の端面との間に形成された縁部24から離れるだけでなく、樋状の燃料衝突部材23の両側縁部27からも離れるようにして、燃料液膜21の広がりを大きくすることができる。湾曲した板状部材の両側縁部27の互いの開き角度θ4を0°以上180°未満とすれば、形成される燃料液膜21も0°以上の開き角を有することになり、下流で燃料液膜21同士が衝突、結合して微粒子化を阻害することもない。開き角度が180°以上になると燃料衝突面22は凸の曲面ではなくなり、燃料衝突面22の衝突、偏向、展開作用が損なわれて、厚さの薄い燃料液膜21の生成ができなくなる。
実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4に係わる燃料噴射弁の燃料衝突部材33を燃料液膜21と共に示す概略斜視図であり、図7は図6の軸線Bおよび燃料衝突面22の稜線Eを含む平面に沿った断面図である。この燃料噴射弁においては、燃料衝突面22が、噴孔18が設けられた噴孔プレート17上に配置された板部材である燃料衝突部材33に設けられていて、噴孔18を囲む穴部あるいは開口34の縁部上に設けられた円筒面である。
In this configuration, since the
Embodiment 4 FIG.
FIG. 6 is a schematic perspective view showing the
開口34は平面形がほぼC字型あるいは丸括弧型であって、燃料衝突部材33に設けられ、断面形が長さ方向(燃料衝突部材33の厚さ方向)に同じ傾斜した穴であり、稜線Eおよび縁部35を持つ凸の円筒面である燃料衝突面22を持っている。開口34はまた、燃料衝突面22に対向し、外周縁部36を持つ凹の円筒面を持っている。燃料衝突面22の稜線Eと噴孔18の軸線Bとは角度θ3で交差している。従って噴孔18からの噴射燃料20は、燃料衝突面22と稜線E上で衝突し、偏向され、縁部35で燃料衝突面22から離れる。その他の構成は先に説明したものと同様である。
The
この構成によれば、燃料衝突面22を持つ燃料衝突部材33は、噴孔プレート17上に設けられた開口34を持つ1枚の板部材であるので、製作も組み付けも容易で、生産性を大幅に向上することができる。なお、開口34の形は燃料衝突面22が設けられている限り任意であり、例えば開口34の平面形を変えたり、断面形を長さ方向に変えたりすることもできる。
実施の形態5.
図8は、この発明の実施の形態5に係る燃料噴射弁の燃料衝突部材37の概略断面図であり、図9は図8の燃料衝突部材37の概略斜視図である。この燃料衝突部材37は、開口38を持つ一枚の板部材であり、燃料衝突面22が、開口38の内周面上に、噴孔18に対応して設けられている。図示の例では噴孔プレート17の噴孔18が4個であり、1つの開口38の内周面に4つの燃料衝突面22が形成されていて、各噴孔18の軸線Bと燃料衝突面22の稜線Eとが交差するように配置されている。その他の構成は先に説明したものと同様である。
According to this configuration, since the
8 is a schematic cross-sectional view of a
このような燃料衝突部材37は、1個の開口38を持つ1枚の板部材であるので、製作も組み付けも容易で、生産性を大幅に向上することができる。
Since the
以上に図示して説明した燃料噴射弁は単なる例であって様々な変形が可能であり、またそれぞれの具体例の特徴を全てあるいは選択的に組み合わせて用いることもできる。例えば、燃料衝突面22は、燃料衝突部材23、33あるいは37に設けられた円筒面であるが、そのほかの可展面あるいは線織面(例えば柱面、錘面、接線曲面など)などの凸の曲面でもよい。また、複数の噴孔18の間に外周面に燃料衝突面22を持つ板部材を燃料衝突部材として配置することもできる。
The fuel injection valve illustrated and described above is merely an example, and various modifications can be made, and the features of each specific example can be used altogether or selectively combined. For example, the
1 燃料噴射弁、17 噴孔プレート、18 噴孔、20 噴射燃料、21 燃料液膜、22 燃料衝突面、23、33、37 燃料衝突部材、24 縁部、26 端面、27 両側縁部、34、38 開口、B 軸線、θ4 開き角度。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve, 17 Injection hole plate, 18 Injection hole, 20 Injection fuel, 21 Fuel liquid film, 22 Fuel collision surface, 23, 33, 37 Fuel collision member, 24 Edge part, 26 End surface, 27 Both side edge part, 34 , 38 opening, B axis, θ4 opening angle.
Claims (8)
上記燃料衝突面が上記噴孔の軸線に対して傾斜していて、上記噴射燃料に衝突する側に凸の曲面であることを特徴とする燃料噴射弁。 A fuel injection valve provided with a fuel collision surface disposed opposite to the injection hole and generating a fuel liquid film by colliding with the injected injected fuel,
The fuel injection valve characterized in that the fuel collision surface is inclined with respect to the axis of the nozzle hole and is a curved surface convex toward the side that collides with the injected fuel.
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