JP2012007529A - Fuel injection valve - Google Patents

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JP2012007529A JP2010143546A JP2010143546A JP2012007529A JP 2012007529 A JP2012007529 A JP 2012007529A JP 2010143546 A JP2010143546 A JP 2010143546A JP 2010143546 A JP2010143546 A JP 2010143546A JP 2012007529 A JP2012007529 A JP 2012007529A
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Hiroshi Sakai
洋志 坂井
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To atomize fuel well in an initial stage of the fuel injection.SOLUTION: A fuel injection valve 10 includes: a needle 1; a nozzle body 2 in which the needle 1 is freely and slidably arranged; an upstream-side sheet part 3 in which the needle 1 comes in contact with the nozzle body 2 on the upstream side of the fuel flow in the nozzle body 2; a downstream-side sheet part 4 in which the needle 1 comes in contact with the nozzle body 2 on the downstream side of the fuel flow in the nozzle body 2; a sheet recessed part 6 which is formed between the upstream-side sheet part 3 and the downstream-side sheet part 4. When the needle 1 is seated on the upstream-side sheet part 3 and the downstream-side sheet part 4, the sheet recessed part 6 is sealed by the upstream-side sheet part 3 and the downstream-side sheet part 4, and the fuel containing cavitation bubble is retained.

Description

本発明は、内燃機関に用いられる燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve used for an internal combustion engine.

直接噴射式の内燃機関において、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化が排気ガス成分やエンジン出力に影響を与えることが知られている。従来、気泡保持流路の流路断面積をキャビテーション発生流路の流路断面積より大きくし、キャビテーション発生流路の流出口を急拡大流れとすることで、気泡保持流路内に縦渦を形成し、キャビテーション気泡を保持する提案がされている(例えば、特許文献1)。キャビテーション気泡が崩壊することによって燃料の微粒化が促進される。   In a direct injection internal combustion engine, it is known that atomization of fuel injected from a fuel injection valve affects exhaust gas components and engine output. Conventionally, by making the channel cross-sectional area of the bubble holding channel larger than the channel cross-sectional area of the cavitation generating channel and making the outlet of the cavitation generating channel a rapidly expanding flow, a vertical vortex is generated in the bubble holding channel. There has been a proposal to form and retain cavitation bubbles (for example, Patent Document 1). The atomization of fuel is promoted by the collapse of the cavitation bubbles.

特開2006−177174号公報JP 2006-177174 A

しかしながら、前記特許文献1に開示された提案におけるキャビテーション気泡が生じるには、ニードルがリフトすることによって燃料噴射が始まり、高速の燃料流動に起因する負圧の発生が必要となる。このため、ニードルが低リフト状態にあるとき等、燃料の流動が緩慢であるときは、キャビテーション気泡が発生し難く、燃料の微粒化が促進され難いという問題があった。   However, in order to generate cavitation bubbles in the proposal disclosed in Patent Document 1, fuel injection starts when the needle lifts, and generation of negative pressure due to high-speed fuel flow is necessary. For this reason, when the flow of the fuel is slow, such as when the needle is in a low lift state, there is a problem that cavitation bubbles are not easily generated and atomization of the fuel is difficult to be promoted.

そこで、本明細書開示の燃料噴射弁は、燃料噴射初期の段階において良好な燃料の微粒化を得ることを課題とする。   Therefore, the fuel injection valve disclosed in the present specification has an object to obtain good atomization of fuel in the initial stage of fuel injection.

かかる課題を解決するために、本明細書開示の燃料噴射弁は、ニードルと、内部に前記ニードルが摺動自在に配置されたノズルボディと、前記ノズルボディ内の燃料流れの上流側で前記ニードルが前記ノズルボディと接触する上流側シート部と、前記ノズルボディ内の燃料流れの下流側で前記ニードルが前記ノズルボディと接触する下流側シート部と、前記下流側シート部よりも上流側に設けられたキャビテーション気泡生成部と、前記ニードルが前記上流側シート部及び前記下流側シート部に着座したときに、前記上流側シート部と前記下流側シート部とによってシールされ、前記キャビテーション気泡生成部によって生成されたキャビテーション気泡を含む燃料が保持される燃料保持部を備えたことを特徴とする。   In order to solve this problem, a fuel injection valve disclosed in the present specification includes a needle, a nozzle body in which the needle is slidably disposed, and the needle upstream of the fuel flow in the nozzle body. Is provided upstream of the downstream seat portion, the upstream seat portion in contact with the nozzle body, the downstream seat portion in contact with the nozzle body on the downstream side of the fuel flow in the nozzle body, and the downstream seat portion. And when the needle is seated on the upstream seat portion and the downstream seat portion, the cavitation bubble generating portion is sealed by the upstream seat portion and the downstream seat portion, and the cavitation bubble generating portion A fuel holding unit for holding the fuel containing the generated cavitation bubbles is provided.

燃料噴射中にキャビテーション気泡生成部によって生成されたキャビテーション気泡を含む燃料は、燃料噴射が終了すると燃料保持部に閉じ込められる。次回の燃料噴射時には、キャビテーション気泡を含むこの閉じ込められた燃料が最初に噴射される。このため、噴射初期の低リフト状態のとき等、燃料の流動が緩慢で新たなキャビテーション気泡が生成され難い状態においてもキャビテーション気泡を含んだ燃料を噴射することができる。この結果、燃料の微粒化を促進することができる。   The fuel containing the cavitation bubbles generated by the cavitation bubble generation unit during the fuel injection is confined in the fuel holding unit when the fuel injection is completed. At the next fuel injection, this trapped fuel containing cavitation bubbles is injected first. For this reason, fuel containing cavitation bubbles can be injected even in a state where the flow of fuel is slow and new cavitation bubbles are difficult to be generated, such as in a low lift state at the beginning of injection. As a result, fuel atomization can be promoted.

このような燃料噴射弁における前記キャビテーション気泡生成部は、前記上流側シート部と前記下流側シート部との間に形成されたシート凹部とすることができる。   The cavitation bubble generation part in such a fuel injection valve can be a sheet recess formed between the upstream seat part and the downstream seat part.

シート凹部は、上流側シート部を通過した燃料が流入するときにキャビテーション気泡を生成することができる。また、ニードルがノズルボディの着座したときに、前記上流側シート部と前記下流側シート部とによってシールされ、燃料が保持される燃料保持部となることができる。   The seat recess can generate cavitation bubbles when the fuel that has passed through the upstream seat portion flows in. In addition, when the needle is seated on the nozzle body, the upstream side seat portion and the downstream side seat portion are sealed to form a fuel holding portion that holds fuel.

このような燃料噴射弁において、前記ニードルの前記上流側シート部に接触する第1外周面が前記ニードルの中心軸となす第1角と、前記ニードルの前記下流側シート部に接触する第2外周面が前記ニードルの中心軸となす第2角と、を同一とした構成とすることができる。   In such a fuel injection valve, the first outer surface that contacts the upstream seat portion of the needle has a first angle formed with the central axis of the needle, and the second outer periphery that contacts the downstream seat portion of the needle. The second angle formed by the surface with the central axis of the needle can be made the same.

これにより、ニードルが上流側シート部と下流側シート部に同時に着座し、燃料保持部にキャビテーション気泡を含んだ燃料を漏れなく閉じ込めることができる。   As a result, the needle is seated simultaneously on the upstream seat portion and the downstream seat portion, and the fuel containing cavitation bubbles can be confined in the fuel holding portion without leakage.

このような燃料噴射弁において、ノズルボディの外部と前記燃料保持部とを連通する空気取り入れ孔を備えた構成とすることができる。   Such a fuel injection valve can be configured to have an air intake hole that communicates the outside of the nozzle body and the fuel holding portion.

ニードルがリフトしておらず、燃料保持部に燃料が閉じ込められた状態で燃料保持部に空気を取り込み、空気を取り込むことによって発生した気泡を噴射開始直後の燃料の微粒化に活用するものである。   The needle is not lifted, the air is taken into the fuel holding portion in a state where the fuel is trapped in the fuel holding portion, and the bubbles generated by taking in the air are utilized for atomizing the fuel immediately after the start of injection. .

本明細書開示の燃料噴射弁によれば、燃料噴射初期の段階において良好な燃料の微粒化を得ることができる。   According to the fuel injection valve disclosed in the present specification, good atomization of fuel can be obtained in the initial stage of fuel injection.

図1は、実施例1の燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the tip of the fuel injection valve of the first embodiment. 図2は、実施例1の燃料噴射弁の動作を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation of the fuel injection valve according to the first embodiment. 図3は、比較例の燃料噴射弁の動作を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing the operation of the fuel injection valve of the comparative example. 図4は、実施例1と比較例の燃料噴射弁のニードルリフト量、キャビテーション気泡量、噴霧粒径の推移を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing changes in the needle lift amount, the cavitation bubble amount, and the spray particle size of the fuel injection valves of Example 1 and Comparative Example. 図5は、他の燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the tip of another fuel injection valve. 図6は、実施例2の燃料噴射弁の先端部の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the tip portion of the fuel injection valve of the second embodiment. 図7は、実施例2の燃料噴射弁の動作を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating the operation of the fuel injection valve according to the second embodiment.

以下、本発明を実施するための形態を図面と共に詳細に説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されている場合もある。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, in the drawings, the dimensions, ratios, and the like of each part may not be shown so as to completely match the actual ones. Further, details may be omitted depending on the drawings.

図1は、実施例1の燃料噴射弁10の先端部を示す断面図である。燃料噴射弁10は、内部にニードル1が摺動自在に配置され、先端部に噴孔2aが設けられたノズルボディ2を備えている。また、燃料噴射弁10は、ノズルボディ2内の燃料流れ5の上流側でニードル1がノズルボディ2と接触する上流側シート部3を備えている。さらに、燃料噴射弁10は、ノズルボディ2内の燃料流れ5の下流側でニードル1がノズルボディ2と接触する下流側シート部4を備えている。燃料噴射弁10は、上流側シート部3と下流側シート部4との間に形成されたシート凹部6を備えている。このシート凹部6は、下流側シート部4よりも上流側に設けられたキャビテーション気泡生成部として機能する。また、このシート凹部6は、ニードル1が上流側シート部3及び下流側シート部4に着座したときに、上流側シート部3と下流側シート部4とによってシールされ、燃料が保持される燃料保持部としても機能する。シート凹部6は、燃料流路が急激に拡大することになるので、燃料にキャビテーション気泡を生成することができる。   FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a tip portion of a fuel injection valve 10 according to the first embodiment. The fuel injection valve 10 includes a nozzle body 2 in which a needle 1 is slidably disposed and a nozzle hole 2a is provided at a tip portion. The fuel injection valve 10 also includes an upstream seat portion 3 where the needle 1 contacts the nozzle body 2 on the upstream side of the fuel flow 5 in the nozzle body 2. Further, the fuel injection valve 10 includes a downstream seat portion 4 where the needle 1 contacts the nozzle body 2 on the downstream side of the fuel flow 5 in the nozzle body 2. The fuel injection valve 10 includes a seat recess 6 formed between the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4. The sheet recess 6 functions as a cavitation bubble generation unit provided on the upstream side of the downstream sheet unit 4. The seat recess 6 is sealed by the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4 when the needle 1 is seated on the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4, and the fuel is retained. Also functions as a holding unit. The seat recess 6 can generate cavitation bubbles in the fuel because the fuel flow path rapidly expands.

ニードル1は、上流側シート部3と下流側シート部4とに着座し、この2箇所(2面)において燃料をシールする。そこで、ニードル1は、以下のような外観形状を有している。ニードル1の上流側シート部3に接触する第1外周面1a1がニードル1の中心軸AXとなす第1角をθ1とする。そして、ニードル1の下流側シート部4に接触する第2外周面1a2がニードル1の中心軸AXとなす第2角も同じくθ1とする。すなわち、ニードル1が上流側シート部3と接触する部分と、ニードル1が下流側シート部4と接触する部分とを段差を有さない同一のテーパ面1a上に設けている。また、これに合わせて、ノズルボディ2の内周壁において上流側シート部3が設けられた面が中心軸AXとなす角と、下流側シート部4が設けられた面が中心軸AXとなす角もθ1に設定する。これにより、ニードル1による上流側シート部3と下流側シート部4における良好なシール性を実現することができ、シート凹部6内に燃料を閉じ込めておくことができる。   The needle 1 is seated on the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4 and seals fuel at these two locations (two surfaces). Therefore, the needle 1 has the following external shape. A first angle formed by the first outer peripheral surface 1a1 in contact with the upstream seat portion 3 of the needle 1 and the central axis AX of the needle 1 is defined as θ1. The second angle formed by the second outer peripheral surface 1a2 contacting the downstream seat portion 4 of the needle 1 and the central axis AX of the needle 1 is also set to θ1. That is, the part where the needle 1 is in contact with the upstream sheet part 3 and the part where the needle 1 is in contact with the downstream sheet part 4 are provided on the same tapered surface 1 a having no step. In accordance with this, the angle between the surface on the inner peripheral wall of the nozzle body 2 where the upstream sheet portion 3 is provided and the central axis AX, and the angle between the surface where the downstream sheet portion 4 is provided and the central axis AX. Is also set to θ1. Thereby, it is possible to achieve good sealing performance in the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4 by the needle 1, and fuel can be confined in the seat recess 6.

このような燃料噴射弁10の動作を図3に示す比較例の燃料噴射弁150の動作と比較しつつ説明する。燃料噴射弁150のノズルボディ152は燃料噴射弁10のノズルボディ2と共通する。ノズルボディ152は、先端部に噴孔152aを備える点、シート凹部156を備える点もノズルボディ2と共通する。燃料噴射弁150のニードル151の形状は、燃料噴射弁10のニードル1と異なる。このため、燃料噴射弁150におけるニードル151とノズルボディ152は、一か所(一面)のシート部153においてのみ接触する。   The operation of the fuel injection valve 10 will be described in comparison with the operation of the fuel injection valve 150 of the comparative example shown in FIG. The nozzle body 152 of the fuel injection valve 150 is common to the nozzle body 2 of the fuel injection valve 10. The nozzle body 152 is also common to the nozzle body 2 in that the nozzle body 152 is provided with an injection hole 152a at the tip and a sheet recess 156 is provided. The shape of the needle 151 of the fuel injection valve 150 is different from that of the needle 1 of the fuel injection valve 10. For this reason, the needle 151 and the nozzle body 152 in the fuel injection valve 150 are in contact with each other only at one (one side) seat portion 153.

図2(A)に示すように燃料噴射弁10のニードル1を大リフト状態としたときは、ノズルボディ2の基端側からシート凹部6に流入した燃料がキャビテーションを起こし、キャビテーション気泡8を生成する。キャビテーション気泡8を含んだ燃料は、噴孔2aから噴射される。   As shown in FIG. 2 (A), when the needle 1 of the fuel injection valve 10 is in a large lift state, the fuel that has flowed into the seat recess 6 from the proximal end side of the nozzle body 2 causes cavitation and generates cavitation bubbles 8. To do. The fuel containing the cavitation bubbles 8 is injected from the injection hole 2a.

図3(A)に示すように燃料噴射弁150のニードル151を大リフト状態としたときも同様である。すなわち、ノズルボディ152の基端側からシート凹部156に流入した燃料がキャビテーションを起こし、キャビテーション気泡8を生成する。キャビテーション気泡8を含んだ燃料は、噴孔152aから噴射される。   The same applies when the needle 151 of the fuel injection valve 150 is in a large lift state as shown in FIG. That is, the fuel that has flowed into the sheet recess 156 from the base end side of the nozzle body 152 causes cavitation and generates cavitation bubbles 8. The fuel containing the cavitation bubbles 8 is injected from the injection hole 152a.

図2(B)は閉弁状態にある燃料噴射弁10を示す。このように、ニードル1が上流側シート部3と下流側シート部4とに着座した状態となるとき、シート凹部6は、キャビテーション気泡8を含んだ燃料を閉じ込めた状態でニードル1によってシールされる。   FIG. 2B shows the fuel injection valve 10 in a closed state. As described above, when the needle 1 is seated on the upstream seat portion 3 and the downstream seat portion 4, the seat recess 6 is sealed by the needle 1 in a state where the fuel containing the cavitation bubbles 8 is confined. .

図3(B)は閉弁状態にある燃料噴射弁150を示す。このように、ニードル151がシート部153に着座した状態となるときであっても、シート部153よりも下流側に存在している燃料は、噴孔152aから放出されてしまう。   FIG. 3B shows the fuel injection valve 150 in the closed state. As described above, even when the needle 151 is seated on the seat portion 153, the fuel existing on the downstream side of the seat portion 153 is discharged from the injection hole 152a.

図2(C)は小リフト状態にある燃料噴射弁10を示す。このように小リフト状態にあるときは、シート凹部6に流入する燃料の流速も遅いことからシート凹部6において十分なキャビテーション気泡8を発生させることが困難である。しかしながら、本実施例の場合、それ以前に生成されたキャビテーション気泡8を含んだ燃料がシート凹部6に保持されており、このキャビテーション気泡8を含んだ燃料が噴射される。この結果、燃料の微粒化が促進される。   FIG. 2C shows the fuel injection valve 10 in a small lift state. Thus, in the small lift state, it is difficult to generate sufficient cavitation bubbles 8 in the seat recess 6 because the flow rate of the fuel flowing into the seat recess 6 is also slow. However, in the case of the present embodiment, the fuel containing the cavitation bubbles 8 generated before that is held in the seat recess 6 and the fuel containing the cavitation bubbles 8 is injected. As a result, fuel atomization is promoted.

図3(C)は小リフト状態にある燃料噴射弁150を示す。このように小リフト状態にあるときは、シート凹部6に流入する燃料の流速も遅いことからシート凹部6において十分なキャビテーション気泡8を発生させることが困難である。また、燃料噴射弁150は、燃料噴射弁10と異なりキャビテーション気泡8を含んだ燃料を保持していないため、ノズルボディ152の基端側から流入した燃料がそのまま噴射されるのみである。   FIG. 3C shows the fuel injection valve 150 in a small lift state. Thus, in the small lift state, it is difficult to generate sufficient cavitation bubbles 8 in the seat recess 6 because the flow rate of the fuel flowing into the seat recess 6 is also slow. Further, unlike the fuel injection valve 10, the fuel injection valve 150 does not hold the fuel containing the cavitation bubbles 8, so that the fuel flowing from the base end side of the nozzle body 152 is only injected as it is.

実施例の燃料噴射弁10と比較例の燃料噴射弁150のニードルリフト量、キャビテーション気泡量、噴霧粒径の推移を図4に示す。図4における横軸はクランク角(CA)である。   FIG. 4 shows changes in the needle lift amount, cavitation bubble amount, and spray particle size of the fuel injection valve 10 of the example and the fuel injection valve 150 of the comparative example. The horizontal axis in FIG. 4 is the crank angle (CA).

噴射行程初期の小リフト時は、比較例の場合も、本実施例の場合もキャビテーション気泡量は少ない。しかしながら、本実施例の場合は、予め保持されたキャビテーション気泡8が存在している。このため、比較例の場合が小リフト時の噴霧粒径が大きいのに対し、本実施例では噴霧粒径を微粒化することができる。   At the time of the small lift in the initial stage of the injection stroke, the amount of cavitation bubbles is small in both the comparative example and the present example. However, in the case of the present embodiment, there are cavitation bubbles 8 held in advance. For this reason, in the case of a comparative example, the spray particle diameter at the time of a small lift is large, but in this embodiment, the spray particle diameter can be atomized.

大リフト時は比較例、本実施例ともに、同等のキャビテーション気泡を発生させることができる。このため、大リフト時の噴霧粒径は、同等のものとすることができる。   In the case of a large lift, equivalent cavitation bubbles can be generated in both the comparative example and this example. For this reason, the spray particle diameter at the time of a large lift can be made equivalent.

噴射行程の終盤において、再び小リフト状態となり、さらに、閉弁状態となるとき、比較例では、キャビテーション気泡は急速に流出してしまう。これに対し、本実施例では、閉弁状態となったときに、所定量のキャビテーション気泡がシート凹部6に保持される。この保持されたキャビテーション気泡は、次回噴射行程の初期に噴射され、噴霧粒径を微粒化することができる。   At the end of the injection stroke, the cavitation bubbles flow out rapidly in the comparative example when the small lift state is reached again and the valve is closed. On the other hand, in this embodiment, when the valve is closed, a predetermined amount of cavitation bubbles are held in the sheet recess 6. The held cavitation bubbles are injected at the beginning of the next injection stroke, and the spray particle diameter can be atomized.

このように、本実施例の燃料噴射弁10は、燃料噴射期間の全域で噴霧粒径を微粒化することができる。   Thus, the fuel injection valve 10 of the present embodiment can atomize the spray particle diameter throughout the fuel injection period.

なお、図5に示すようにノズルボディ2の外部とシート凹部6とを連通する空気取り入れ孔9を備える構成とすることもできる。閉弁状態時に、空気取り入れ孔9から空気を取り込み、シート凹部6内に気泡を充満させ、この気泡を噴射開始初期の燃料微粒化に活用することができる。空気取り入れ孔9は、シート凹部6とノズルボディ2の外部となる燃焼室(筒内)とを連通させる。これにより、燃焼室から排ガス、空気を取り込むことができる。ニードル1がリフトし、燃料が噴射された後は、ノズルボディ2内の圧力は、ノズルボディ2の外側(燃焼室側)の圧力よりも低圧となる。この燃料噴射後圧力差により、燃焼室内の空気がノズルボディ2(シート凹部6)に流入する。また、このようなノズルボディ2内外の圧力差により、キャビテーション気泡8が空気取り入れ孔9から流出することも抑制される。また、空気取り入れ孔9の径は、燃料が通過することができない径、例えば、0.02mm〜0.08mm程度に設定される。これにより、空気取り入れ孔9から燃料が噴射されることが抑制される。   In addition, as shown in FIG. 5, it can also be set as the structure provided with the air intake hole 9 which connects the exterior of the nozzle body 2 and the sheet | seat recessed part 6. As shown in FIG. When the valve is closed, air can be taken in from the air intake hole 9 to fill the seat recess 6 with bubbles, and these bubbles can be used for atomization of fuel at the beginning of injection. The air intake hole 9 allows the seat recess 6 to communicate with the combustion chamber (inside the cylinder) that is outside the nozzle body 2. Thereby, exhaust gas and air can be taken in from the combustion chamber. After the needle 1 is lifted and the fuel is injected, the pressure in the nozzle body 2 becomes lower than the pressure outside the nozzle body 2 (combustion chamber side). Due to the pressure difference after fuel injection, the air in the combustion chamber flows into the nozzle body 2 (seat recess 6). Further, the cavitation bubble 8 is also prevented from flowing out of the air intake hole 9 due to the pressure difference between the inside and outside of the nozzle body 2. In addition, the diameter of the air intake hole 9 is set to a diameter through which fuel cannot pass, for example, about 0.02 mm to 0.08 mm. Thereby, it is suppressed that fuel is injected from the air intake hole 9.

つぎに、実施例2の燃料噴射弁20について、図6、図7を参照しつつ説明する。燃料噴射弁20は、内部に第1ニードル21a及び第2ニードル21bが摺動自在に配置され、先端部に噴孔22aが設けられたノズルボディ22を備えている。第1ニードル21aと第2ニードル21bはそれぞれ別個のソレノイドアクチュエータによって駆動される。第2ニードル21bは外開弁ニードルである。燃料噴射弁20は、第1ニードル21aが基端側に移動し、第2ニードル21bが先端側に移動することによって噴射状態となる。燃料噴射弁20は、ノズルボディ22内の燃料流れ25の上流側で第1ニードル21aがノズルボディ22と接触する上流側シート部23を備えている。さらに、燃料噴射弁20は、ノズルボディ22内の燃料流れ5の下流側で第2ニードル21bがノズルボディ2と接触する下流側シート部24を備えている。燃料噴射弁20は、上流側シート部23と下流側シート部24との間に形成されたシート凹部26を備えている。このシート凹部26は、下流側シート部24よりも上流側に設けられたキャビテーション気泡生成部として機能する。また、このシート凹部26は、第1ニードル21aが上流側シート部23に着座するとともに第2ニードル21bが下流側シート部24に着座したときに、上流側シート部23と下流側シート部24とによってシールされ、燃料が保持される燃料保持部としても機能する。シート凹部26は、燃料流路が急激に拡大することになるので、燃料にキャビテーション気泡を生成することができる。   Next, the fuel injection valve 20 of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The fuel injection valve 20 includes a nozzle body 22 in which a first needle 21a and a second needle 21b are slidably disposed, and an injection hole 22a is provided at a tip portion. The first needle 21a and the second needle 21b are driven by separate solenoid actuators. The second needle 21b is an outer valve opening needle. The fuel injection valve 20 enters an injection state when the first needle 21a moves to the proximal end side and the second needle 21b moves to the distal end side. The fuel injection valve 20 includes an upstream seat portion 23 in which the first needle 21 a contacts the nozzle body 22 on the upstream side of the fuel flow 25 in the nozzle body 22. Further, the fuel injection valve 20 includes a downstream seat portion 24 where the second needle 21 b contacts the nozzle body 2 on the downstream side of the fuel flow 5 in the nozzle body 22. The fuel injection valve 20 includes a seat recess 26 formed between the upstream seat portion 23 and the downstream seat portion 24. The sheet recess 26 functions as a cavitation bubble generating unit provided on the upstream side of the downstream sheet unit 24. Further, the seat recess 26 is configured such that when the first needle 21 a is seated on the upstream seat portion 23 and the second needle 21 b is seated on the downstream seat portion 24, the upstream seat portion 23, the downstream seat portion 24, It also functions as a fuel holding portion that is sealed by and holds fuel. In the seat recess 26, the fuel flow path expands rapidly, so that cavitation bubbles can be generated in the fuel.

このような燃料噴射弁20の動作を、図7を参照しつつ説明する。図7(A)に示すように燃料噴射弁20の第1ニードル21a、第2ニードル21bを大リフト状態としたときは、ノズルボディ22の基端側からシート凹部26に流入した燃料がキャビテーションを起こし、キャビテーション気泡8を生成する。キャビテーション気泡8を含んだ燃料は、噴孔22aから噴射される。   The operation of the fuel injection valve 20 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 7A, when the first needle 21a and the second needle 21b of the fuel injection valve 20 are in a large lift state, the fuel flowing into the seat recess 26 from the base end side of the nozzle body 22 causes cavitation. Wake up to generate cavitation bubbles 8. The fuel containing the cavitation bubbles 8 is injected from the injection hole 22a.

図7(B)は閉弁状態にある燃料噴射弁20を示す。このように、第1ニードル21aが上流側シート部23に着座し、第2ニードル21bが下流側シート部24に着座した状態となるとき、シート凹部26は、キャビテーション気泡8を含んだ燃料を閉じ込めた状態で第1ニードル21a、第2ニードル21bによってシールされる。   FIG. 7B shows the fuel injection valve 20 in a closed state. Thus, when the first needle 21 a is seated on the upstream seat portion 23 and the second needle 21 b is seated on the downstream seat portion 24, the seat recess 26 traps the fuel containing the cavitation bubbles 8. In this state, the first needle 21a and the second needle 21b are sealed.

図7(C)は小リフト状態にある燃料噴射弁20を示す。このように小リフト状態にあるときは、シート凹部26に流入する燃料の流速も遅いことからシート凹部26において十分なキャビテーション気泡8を発生させることが困難である。しかしながら、シート凹部26には、それ以前に生成されたキャビテーション気泡を含んだ燃料が保持されており、このキャビテーション気泡8を含んだ燃料が噴射される。この結果、燃料の微粒化が促進される。   FIG. 7C shows the fuel injection valve 20 in a small lift state. Thus, when in the small lift state, the flow rate of the fuel flowing into the seat recess 26 is also slow, so that it is difficult to generate sufficient cavitation bubbles 8 in the seat recess 26. However, the fuel containing the cavitation bubbles generated before is held in the seat recess 26, and the fuel containing the cavitation bubbles 8 is injected. As a result, fuel atomization is promoted.

このように、燃料噴射弁20は、燃料噴射期間の全域で噴霧粒径を微粒化することができる。   Thus, the fuel injection valve 20 can atomize the spray particle diameter throughout the fuel injection period.

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。   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…ニードル 2…ノズルボディ
3、23…上流側シート部 4、24…下流側シート部
6、26…シート凹部 8…キャビテーション気泡
9…空気取り入れ孔 10、20、150…燃料噴射弁
21a…第1ニードル 21b…第2ニードル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Needle 2 ... Nozzle body 3, 23 ... Upstream seat part 4, 24 ... Downstream seat part 6, 26 ... Sheet recessed part 8 ... Cavitation bubble 9 ... Air intake hole 10, 20, 150 ... Fuel injection valve 21a ... No. 1 needle 21b ... 2nd needle

Claims (4)

ニードルと、
内部に前記ニードルが摺動自在に配置されたノズルボディと、
前記ノズルボディ内の燃料流れの上流側で前記ニードルが前記ノズルボディと接触する上流側シート部と、
前記ノズルボディ内の燃料流れの下流側で前記ニードルが前記ノズルボディと接触する下流側シート部と、
前記下流側シート部よりも上流側に設けられたキャビテーション気泡生成部と、
前記ニードルが前記上流側シート部及び前記下流側シート部に着座したときに、前記上流側シート部と前記下流側シート部とによってシールされ、前記キャビテーション気泡生成部によって生成されたキャビテーション気泡を含む燃料が保持される燃料保持部を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。
Needle,
A nozzle body in which the needle is slidably disposed;
An upstream seat portion where the needle contacts the nozzle body upstream of the fuel flow in the nozzle body;
A downstream seat portion where the needle contacts the nozzle body at a downstream side of the fuel flow in the nozzle body;
A cavitation bubble generating part provided on the upstream side of the downstream sheet part,
When the needle is seated on the upstream seat portion and the downstream seat portion, the fuel is sealed by the upstream seat portion and the downstream seat portion and includes cavitation bubbles generated by the cavitation bubble generating portion. A fuel injection valve comprising a fuel holding portion for holding the fuel.
前記キャビテーション気泡生成部は、前記上流側シート部と前記下流側シート部との間に形成されたシート凹部であることを特徴とした請求項1記載の燃料噴射弁。   2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the cavitation bubble generation unit is a sheet recess formed between the upstream sheet unit and the downstream sheet unit. 前記ニードルの前記上流側シート部に接触する第1外周面が前記ニードルの中心軸となす第1角と、
前記ニードルの前記下流側シート部に接触する第2外周面が前記ニードルの中心軸となす第2角と、を同一としたことを特徴とする請求項1又は2記載の燃料噴射弁。
A first angle formed by a first outer peripheral surface that contacts the upstream seat portion of the needle and a central axis of the needle;
3. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second outer peripheral surface contacting the downstream seat portion of the needle has the same second angle formed by the central axis of the needle.
ノズルボディの外部と前記燃料保持部とを連通する空気取り入れ孔を備えたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項記載の燃料噴射弁。   The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3, further comprising an air intake hole that communicates the outside of the nozzle body and the fuel holding portion.
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