JP2011220133A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関が備える燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve provided in an internal combustion engine.
内燃機関において、燃料噴射弁から噴射される燃料は、空気と混合されて混合気となり、点火、着火されて燃焼する。噴射された燃料は、粒子が微細化されるほど空気と混合しやすく、空気とよく混合するほど燃焼効率が向上する。このため、従来から噴射燃料の微粒化を促進する改良が行われてきた。燃料の微粒化を促進する方法として、燃料噴射弁内で燃料にキャビテーションを発生させるものがある。このようなキャビテーションを発生させる燃料噴射弁を改良したものが特許文献1に開示されている。
In an internal combustion engine, fuel injected from a fuel injection valve is mixed with air to form an air-fuel mixture, which is ignited and ignited for combustion. The injected fuel is more easily mixed with air as the particles are made finer, and the combustion efficiency is improved as it is mixed well with air. For this reason, the improvement which accelerates | stimulates atomization of the injected fuel conventionally has been performed. As a method of promoting atomization of fuel, there is a method of generating cavitation in the fuel in the fuel injection valve.
特許文献1の燃料噴射弁は、噴孔の流入開口における辺縁の曲率半径を小さくして噴孔に流入する燃料の流れ方向を急峻に変えてキャビテーションを発生させる。
The fuel injection valve of
このようなキャビテーションを発生させる従来の燃料噴射弁では、燃料は常にキャビテーションを発生させる通路を通過するため、噴霧は常に微粒化される。ところが、内燃機関が中負荷、高負荷で運転されるような場合では、燃料が広域に拡散するように噴霧に強いペネトレーションが求められる。燃料噴射弁からの噴霧は、噴射弁の内部でキャビテーションを発生させることによりペネトレーションが低下してしまうため、内燃機関が中負荷、高負荷で運転される場合に適切な噴霧を噴射できず、スモーク悪化や出力不足となることが考えられる。 In a conventional fuel injection valve that generates such cavitation, the fuel always passes through a passage that generates cavitation, so that the spray is always atomized. However, when the internal combustion engine is operated at a medium load or a high load, penetration that is strong against spraying is required so that the fuel diffuses over a wide area. The spray from the fuel injection valve causes cavitation to occur inside the injection valve, resulting in a decrease in penetration, so that an appropriate spray cannot be injected when the internal combustion engine is operated at a medium or high load. It can be aggravated or insufficient output.
そこで、本発明は、燃料噴射弁から噴射される燃料のキャビテーションの発生を制御することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to control generation of cavitation of fuel injected from a fuel injection valve.
かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、噴孔が形成された中空円筒状のノズルボディと、前記ノズルボディ内で摺動可能に配置され、前記ノズルボディとの間に燃料が通過する燃料通路を形成するニードル弁と、前記燃料通路内の圧力に基づいて、前記燃料通路の絞りを調整する絞り調整手段と、を備えたことを特徴とする。 The fuel injection valve of the present invention that solves such a problem is disposed so as to be slidable in a hollow cylindrical nozzle body in which an injection hole is formed, and the nozzle body, and fuel passes between the nozzle body. A needle valve forming a fuel passage, and a throttle adjusting means for adjusting a throttle of the fuel passage based on a pressure in the fuel passage are provided.
燃料通路に形成された絞りを燃料が通過することにより、キャビテーションが発生する。上記の構成とすることにより、絞りを縮小することにより、キャビテーションの発生を促進し、絞りを拡大することにより、キャビテーションの発生を抑制することができる。このようにキャビテーションの発生を調整し、噴霧のペネトレーションの強さを調整できる。 Cavitation occurs when the fuel passes through the throttle formed in the fuel passage. With the above configuration, it is possible to promote the occurrence of cavitation by reducing the aperture, and to suppress the occurrence of cavitation by enlarging the aperture. In this way, the occurrence of cavitation can be adjusted, and the strength of the spray penetration can be adjusted.
上記の燃料噴射弁において、前記絞り調整手段は、前記燃料通路内の燃料が高圧である場合、前記絞りを拡大し、前記燃料通路内の燃料が低圧である場合、前記絞りを縮小することができる。このような構成とすることにより、高圧噴射時に燃料のキャビテーション発生を抑制し、低圧噴射時に燃料のキャビテーション発生を促進することができる。 In the fuel injection valve, the throttle adjusting means may expand the throttle when the fuel in the fuel passage is high pressure, and reduce the throttle when the fuel in the fuel passage is low pressure. it can. By adopting such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of fuel cavitation during high-pressure injection and to promote the occurrence of fuel cavitation during low-pressure injection.
上記の燃料噴射弁において、前記絞り調整手段は、前記ニードル弁に保持され、前記燃料通路へ突出して絞りを形成する可動片を備え、前記可動片は、前記燃料通路内の燃料圧が上昇する場合、前記ニードル弁に没入する構成とすることができる。または、上記の燃料噴射弁において、前記絞り調整手段は、前記ノズルボディに保持され、前記燃料通路へ突出して絞りを形成する可動片を備え、
前記可動片は、前記燃料通路内の燃料圧が上昇する場合、前記ノズルボディに没入する構成とすることができる。
In the fuel injection valve, the throttle adjusting means includes a movable piece that is held by the needle valve and protrudes into the fuel passage to form a throttle, and the movable piece increases the fuel pressure in the fuel passage. In this case, the needle valve can be immersed. Alternatively, in the fuel injection valve, the throttle adjusting means includes a movable piece that is held by the nozzle body and projects into the fuel passage to form a throttle.
The movable piece may be configured to be immersed in the nozzle body when the fuel pressure in the fuel passage increases.
本発明は、噴孔へ燃料を供給する燃料通路内に絞り部を形成するか否かを制御し、噴射される燃料のキャビテーションの発生を制御することができる。 According to the present invention, it is possible to control whether or not a throttle portion is formed in a fuel passage for supplying fuel to an injection hole, and to control generation of cavitation of injected fuel.
以下、本発明を実施するための一形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は本実施例の燃料噴射弁1の噴孔21が穿設された先端部の断面を示した説明図である。燃料噴射弁1は、例えば、先端部分が筒内に突出するように、エンジンのシリンダヘッドに装着され、燃料噴射装置の一部として用いられる。燃料噴射弁1は、噴孔21が形成された中空円筒状のノズルボディ2と、ノズルボディ2内で摺動可能に配置され、先端31が尖形のニードル弁3とを備えている。
噴孔21はノズルボディ2の先端側に形成されたサック部22とノズルボディ2の外部とを連通するように形成されている。噴孔21はノズルボディ2の軸回りに複数形成されている。サック部22の基端側にはシート部23が設けられている。さらにシート部23の基端側は、凸部24が形成されている。
The
閉弁時にはニードル弁3は、ノズルボディ2のシート部23にテーパ部32を着座している。このニードル弁3には、大径部35が形成されている。ニードル弁3の外周とノズルボディ2の内周との間には、燃料が通過可能な燃料通路4が区画されている。この燃料通路4は燃料噴射弁1へ燃料を供給するコモンレール(図示しない)または燃料供給用装置(図示しない)と接続されて、燃料が供給される。
When the valve is closed, the
ニードル弁3の大径部35の付け根に相当する箇所には、収容部33が形成されている。この収容部33には、可動片5が摺動可能に組みつけられて保持されている。また、収容部33の基端側は燃料の低圧経路と接続している。可動片5は可動片5の先端側から燃料通路4内の燃料の圧力が加わる。また、可動片5の基端側にばね34が配置され、可動片5は先端側に付勢されている。このようなばね34として、燃料噴射弁1の閉弁時、または燃料供給圧が低圧の場合、ばね34が可動片5を付勢する力が、可動片5が燃料から受ける基端側に向かう力よりも大きく、一方で、燃料供給圧が高圧となる場合、ばね34が可動片5を付勢する力が、可動片5が燃料から受ける基端側に向かう力よりも小さくなるものが選択されている。このように可動片5は燃料通路4へ突出して、ノズルボディ2の凸部24とにより、燃料通路4に絞り41を形成する。
An
次に、燃料噴射弁1の動作時の状態について説明する。初めに低圧で燃料を噴射する場合について説明する。図2は低圧噴射時の燃料噴射弁1の状態を示した説明図である。図3は、低圧噴射時の可動片5周辺を拡大して示した説明図である。
Next, the state at the time of operation | movement of the
噴射実行のためニードル弁3が上昇するため、燃料通路4内の燃料は噴孔21へ向けて流れる。燃料通路4へ供給される燃料が低圧である場合、可動片5は、燃料通路4の燃料から受ける力より、ばね34から受ける力の方が大きいため、先端側に付勢されている。従って、燃料通路4には絞り41が形成されており、この絞り41を通過する燃料は、その後に流路が拡大することから、キャビテーションが発生する。すなわち、矢示Aで示した位置を流れる燃料はキャビテーション発生により微粒化が促進されている。このため、噴孔21から噴射される燃料は、空気と混合しやすく拡散性に優れた噴霧を形成する。
Since the
次に、燃料通路4へ供給される燃料の圧力が上昇し、高圧で燃料を噴射する場合について説明する。図4は高圧噴射時の燃料噴射弁1の状態を示した説明図である。図5は、高圧噴射時の可動片5周辺を拡大して示した説明図である。
Next, the case where the pressure of the fuel supplied to the
燃料通路4へ供給される燃料が上昇し、高圧となる場合、燃料通路4の燃料から受ける力が、ばね34から受ける力よりも大きくなるため、可動片5は、基端側へ移動し、収容部33に没入する。このため、図5に示すように、燃料通路4の絞り41があった部位の通路42が拡大される。これにより、矢示Bで示す42を通過する燃料は、キャビテーションの発生が抑制されて高圧のまま噴孔21へ送られる。このため、噴孔21から噴射される燃料は高いペネトレーションの噴霧を形成する。
When the fuel supplied to the
燃料噴射弁1は、このように可動片5が先端側に位置する場合、キャビテーションの発生を促進し、可動片5が基端側に位置する場合、キャビテーションの発生を抑制することができる。この可動片5の移動は、燃料通路4へ供給される燃料の圧力により決定され、可動片5の移動する燃料の圧力は、エンジンの仕様や運転条件により決定することができる。以上のように、燃料噴射弁1は、燃料通路4へ供給される燃料の圧力により、燃料のキャビテーション発生を調整し、噴霧のペネトレーションの強さを調整する。
The
特に、高いペネトレーションが要求される場合は、高負荷の運転であって、燃料の供給量が増加する場合であるため、必然的に燃料の噴射圧も高くなり、燃料通路4へ供給される燃料の圧力も高くなる。反対に、高いペネトレーションが要求されない場合は、低負荷の運転であって、燃料の供給量が少なく、噴射圧も低く、燃料通路4へ供給される燃料の圧力が低くなる。したがって、燃料噴射弁1でキャビテーションの発生を抑制し、高いペネトレーションの噴霧を形成する運転時と高負荷運転時の条件が一致し、燃料噴射弁1でキャビテーションの発生を促進し、噴霧の微粒化を促進する運転時と低負荷運転時の条件が一致する。
In particular, when high penetration is required, it is a high-load operation and the amount of fuel supply increases, so that the fuel injection pressure inevitably increases and the fuel supplied to the
また、従来のキャビテーションを発生させるための特殊な形状をしていない燃料噴射弁であっても、ニードル弁がシート部を離れる際に、シート部とニードル弁との隙間が狭いため、隙間を抜けて広いサック部へ流れる燃料にキャビテーションが発生していた。ところが、従来の燃料噴射弁では、ニードル弁のリフト量が大きくなるにつれ、シート部とニードル弁との隙間が拡大するため、キャビテーションが発生しなくなり、低圧の燃料噴射であっても、キャビテーションを発生させて噴霧を微粒化することができなかった。これに対し、本実施例の燃料噴射弁1では、燃料の圧力が低い場合には、ニードル弁3のリフト量が大きくなっても、燃料通路4に絞り41が形成されるため、噴射する燃料のキャビテーションの発生を促進することができる。
Even in the case of a conventional fuel injection valve that does not have a special shape for generating cavitation, when the needle valve leaves the seat, the gap between the seat and the needle valve is narrow. And cavitation occurred in the fuel flowing to the wide sack. However, in the conventional fuel injection valve, as the lift amount of the needle valve increases, the gap between the seat portion and the needle valve increases, so that cavitation does not occur, and cavitation occurs even in low-pressure fuel injection. The spray could not be atomized. On the other hand, in the
なお、収容部33の基端側に設けられた低圧経路内の圧力を変更することにより、可動片5の先端側と基端側とに加わる力の均衡を変えて可動片5を移動させてもよい。
In addition, by changing the pressure in the low pressure path provided on the base end side of the
次に、本発明の実施例2について説明する。図6は本実施例の燃料噴射弁11の噴孔121が穿設された先端部の断面を示した説明図である。本実施例の燃料噴射弁11は、可動片15をノズルボディ12側に設けた点で、実施例1と異なっている。燃料噴射弁11は、噴孔121が形成された中空円筒状のノズルボディ12と、ノズルボディ12内で摺動可能に配置され、先端が尖形のニードル弁13とを備えている。ニードル弁13の外周とノズルボディ12の内周との間には、燃料が通過可能な燃料通路14が区画されている。ノズルボディ12には、可動片15を保持する収容部123が形成され、収容部123には可動片15よりも先端側にばね124が配置されている。また、収容部123は、燃料噴射弁11の基端側の低圧経路と接続されている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is an explanatory view showing a cross-section of the tip portion where the
燃料噴射弁11では、実施例1同様に、燃料通路14へ供給される燃料が低圧である場合、可動片15は、燃料通路14の燃料から受ける力より、ばね124から受ける力の方が大きいため、基端側に付勢されている。従って、燃料通路14には絞り141が形成されており、この絞り141を通過する燃料は、その後に流路が拡大することから、キャビテーションが発生し、微粒化が促進される。このため、噴孔121から噴射される燃料は、空気と混合しやすく拡散性に優れた噴霧を形成する。
In the
一方、燃料通路14へ供給される燃料が上昇し、高圧となる場合、燃料通路14の燃料から受ける力が、ばね124から受ける力よりも大きくなるため、可動片15は、先端側へ移動し、収容部123に没入する。このため、燃料通路14の絞り141があった部位の通路が拡大され、燃料は、キャビテーションの発生が抑制されて高圧のまま噴孔121へ送られる。このため、噴孔121から噴射される燃料は高いペネトレーションの噴霧を形成する。
On the other hand, when the fuel supplied to the
燃料噴射弁11は、可動片15が基端側に位置する場合、キャビテーションの発生を促進し、可動片15が先端側に位置する場合、キャビテーションの発生を抑制する。この可動片15の移動は、燃料通路14へ供給される燃料の圧力により決定され、可動片15の移動する燃料の圧力は、エンジンの仕様や運転条件により決定することができる。以上のように、燃料噴射弁11は、燃料通路14へ供給される燃料の圧力により、燃料のキャビテーション発生を調整し、噴霧のペネトレーションの強さを調整する。
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、さら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。 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.
1、11 燃料噴射弁
2 ノズルボディ
21 噴孔
3 ニードル弁
4 燃料通路
41 絞り
5 可動片
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ノズルボディ内で摺動可能に配置され、前記ノズルボディとの間に燃料が通過する燃料通路を形成するニードル弁と、
前記燃料通路内の圧力に基づいて、前記燃料通路の絞りを調整する絞り調整手段と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 A hollow cylindrical nozzle body in which a nozzle hole is formed;
A needle valve that is slidably disposed within the nozzle body and forms a fuel passage through which fuel passes with the nozzle body;
Throttle adjusting means for adjusting the throttle of the fuel passage based on the pressure in the fuel passage;
A fuel injection valve comprising:
前記絞り調整手段は、前記燃料通路内の燃料が高圧である場合、前記絞りを拡大し、前記燃料通路内の燃料が低圧である場合、前記絞りを縮小することを特徴とした燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the throttle adjusting means expands the throttle when the fuel in the fuel passage is high pressure, and reduces the throttle when the fuel in the fuel passage is low pressure.
前記絞り調整手段は、前記ニードル弁に保持され、前記燃料通路へ突出して絞りを形成する可動片を備え、
前記可動片は、前記燃料通路内の燃料圧が上昇する場合、前記ニードル弁に没入することを特徴とした燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The throttle adjusting means includes a movable piece that is held by the needle valve and projects into the fuel passage to form a throttle.
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the movable piece is immersed in the needle valve when the fuel pressure in the fuel passage increases.
前記絞り調整手段は、前記ノズルボディに保持され、前記燃料通路へ突出して絞りを形成する可動片を備え、
前記可動片は、前記燃料通路内の燃料圧が上昇する場合、前記ノズルボディに没入することを特徴とした燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The throttle adjusting means includes a movable piece that is held by the nozzle body and protrudes into the fuel passage to form a throttle.
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the movable piece is immersed in the nozzle body when the fuel pressure in the fuel passage increases.
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KR20230102669A (en) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 주식회사 현대케피코 | An injector controlling injection quantity and spray angle |
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2010
- 2010-04-05 JP JP2010087296A patent/JP2011220133A/en active Pending
Cited By (2)
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KR20230102669A (en) * | 2021-12-30 | 2023-07-07 | 주식회사 현대케피코 | An injector controlling injection quantity and spray angle |
KR102614976B1 (en) | 2021-12-30 | 2023-12-19 | 주식회사 현대케피코 | An injector controlling injection quantity and spray angle |
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