JP2017031952A - Fuel injector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は内燃機関、特にガソリンを用いた自動車用筒内噴射エンジンにおける燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device in an in-cylinder injection engine for automobiles using gasoline, particularly gasoline.
近年、自動車の排ガス規制が強化されてきており、自動車内燃機関には有害な排出ガスHC(炭化水素)やすすなどの粒子状物質を低減することが求められている。これらの排出物は、筒内の壁面や吸気弁等に衝突して付着した燃料が未燃状態を引き起こしたり、局所的にリッチになることによって発生する。これらを抑制するためには、筒内の壁面に噴霧が衝突しないように噴霧流速(ペネトレーション)を短くする必要がある。
下記従来技術には、2個またはそれ以上の燃料噴射孔から出た燃料同士を衝突させて微粒化する技術が開示されている。
In recent years, automobile exhaust gas regulations have been strengthened, and automobile internal combustion engines are required to reduce particulate matter such as harmful exhaust gas HC (hydrocarbon) and soot. These emissions are generated when the fuel that collides with the wall surface of the cylinder, the intake valve or the like causes an unburned state or becomes locally rich. In order to suppress these, it is necessary to shorten the spray flow rate (penetration) so that the spray does not collide with the wall surface in the cylinder.
The following prior art discloses a technique in which fuels emitted from two or more fuel injection holes collide with each other to atomize.
前記特許文献1では2個またはそれ以上の燃料噴射孔(以下噴孔)から出た燃料同士を衝突させて微粒化する技術が開示されている。しかし、特許文献1では衝突させる燃料のうち、燃料流路下流側の噴孔への燃料流れが鋭角になる場合があり、その場合、噴孔内で燃料流れの剥離が発生してしまうため、安定して燃料を噴射することができない。さらに、吸気ポート内の空気の圧力変化の影響を受けてしまうため、安定して燃料を衝突させることが難しい。
そこで、本発明では安定して燃料同士を衝突させて、微粒化およびペネトレーションを短くする(以下低ペネト化)ことができる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
Patent Document 1 discloses a technique in which fuels emitted from two or more fuel injection holes (hereinafter referred to as injection holes) collide with each other to be atomized. However, in Patent Document 1, the fuel flow to the injection hole on the downstream side of the fuel flow path may be an acute angle among the fuels to be collided, and in this case, the fuel flow is separated in the injection hole. The fuel cannot be injected stably. Furthermore, since it is influenced by the pressure change of the air in the intake port, it is difficult to stably collide the fuel.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve that can stably collide fuels and shorten atomization and penetration (hereinafter referred to as low penetration).
上記課題を解決するために、シート部よりも下流側に設けられる燃料噴射孔(主噴孔)と主噴孔よりも燃料流路下流側に、シート角度θ1>θ2となる部位を設け、該部位にもうひとつの燃料噴射孔(副噴孔)を設け、主噴孔から噴射された燃料(主噴流)と副噴孔から噴射された燃料(副噴流)同士を衝突させることとした。
また、主噴孔にはザグリ部を設け、ザグリ内で主噴流と副墳流を衝突させることとした。
In order to solve the above-described problem, a fuel injection hole (main injection hole) provided downstream of the seat portion and a portion where the seat angle θ1> θ2 is provided on the downstream side of the fuel flow channel from the main injection hole, Another fuel injection hole (sub-injection hole) is provided at the site, and fuel injected from the main injection hole (main injection flow) and fuel injected from the sub-injection hole (sub-injection flow) are caused to collide with each other.
In addition, a counterbore part is provided in the main nozzle hole so that the main jet and the sub-current flow collide with each other in the counterbore.
本発明によれば、燃料同士を狙った流量、位置で衝突させることができ、その結果、安定して低ペネト化を得ることができる。 According to the present invention, fuel can be caused to collide with each other at a flow rate and position aimed at, and as a result, low penetrability can be obtained stably.
実施例の全体構成について図1を用いて説明する。なお、以降すべての図は説明のため寸法を誇張して示しており、実際の寸法とは異なる。 The overall configuration of the embodiment will be described with reference to FIG. In the following, all the drawings are exaggerated for the purpose of explanation, and are different from actual dimensions.
図1の固定コア107上部には加圧して燃料を供給するための図示しない高圧ポンプと、前記高圧ポンプと固定コア107上部とを連結する配管が配置されており、固定コア107中心部の燃料通路である貫通孔112へ加圧された状態で燃料が供給される。弁体101の上端面にはスプリング110の着座面が設けられている。
A high pressure pump (not shown) for supplying fuel under pressure and a pipe connecting the high pressure pump and the upper portion of the fixed
スプリング110の弁体101との逆側の上端面には調整子111が当接している。調整子111は固定コア107に固定されている。
A
弁体101はガイド部材103と可動子ガイド105によって、上下に往復運動できるように保持されている。
弁体101はコイル108に通電していない閉弁状態においてはスプリング110の付勢力によってノズル104の先端に設けられた固定弁102と当接しており、前記高圧ポンプから供給された燃料の流れを遮断している。
The
In a closed state where the
コイル108は固定コア107の外周部に配置されており、ハウジング109、ノズル104、弁体101と一体構造である可動コア106を介して矢印122で示すトロイダル状の磁気通路が形成されている。
The
また、端子113の先端部に形成されたコネクタ114にはバッテリ電圧より電力を供給するプラグが接続される。コイル108は図示しないコントローラにより、端子113の端部113aを通じて通電、非通電が制御される。
In addition, a plug for supplying power from the battery voltage is connected to the
コイル108に通電中は磁気通路122を通る磁束によって可動コア106と固定コア107との間に磁気吸引力が発生する。可動コア106が吸引されることで上方へ動き、固定コア107の下端面に衝突するまで移動する。
While the
その結果、弁体101が固定弁102から離れて開弁状態となり,固定コア107中心部の燃料通路である貫通孔112から供給された燃料を噴射孔102aから燃焼室内へ噴射する。
As a result, the
コイル108への通電が断たれると磁気通路122の磁束が消滅し、磁気吸引力も消滅する。この状態では弁体101を閉弁方向に押すスプリング110のばね力が弁体101に作用する。その結果、弁体101は固定弁102に接触する閉弁位置に押し戻される。
When the power supply to the
固定弁102は燃料流路下流側にいくに従って径が縮小する略円錐形状で形成される固定弁側シート面102bを備えている。一方、弁体101の先端には球面状の弁対側シート面101aを有しており、シート面102b上に弁体側シート面101aが接触することにより円環状のシート部102hを形成する。
The
ここで、第一実施例について図2を用いて本実施例の特徴について説明する。 Here, the features of the present embodiment will be described with reference to FIG.
図2は固定弁102部を拡大した図である。
主噴孔102cはシート面102bと燃焼室側表面102gを連通し、円筒形状で形成され、燃料入り口部はシート部102hよりも燃料流路下流側に位置する。
FIG. 2 is an enlarged view of the
The
図3に噴孔の拡大図を示す
図3に示すように、シート面102bの角度をθ1とした場合、シート面102bと繋がって主噴孔102cの燃料入り口部より燃料流路下流側にθ1とは異なる角度を持ち、燃料流路下流側にいくに従って径が小さくなる略円錐面形状の角度θ2部102jを形成する。
該θ1とθ2はθ1>θ2の関係となっており、該θ2部102jと燃焼室側表面102gとを連通するように円筒形状で形成される副墳孔102dを有している。
さらに、該副墳孔102dから噴射される副噴流が主噴孔102cから噴射される主噴流と衝突させることを特徴とするものである。すなわち、主噴孔102cの軸線と副噴孔102dの軸線がザグリ部内部で交差する。
As shown in FIG. 3 showing an enlarged view of the nozzle hole, when the angle of the
The θ1 and θ2 have a relationship of θ1> θ2, and have a
Further, the sub-jet flow ejected from the
主噴流と副噴流を衝突させることにより、主噴流の流速を落とすことができるため低ペネト化を達成することができる。
さらに、上記した構成によれば、副噴孔102d内への燃料流れ角度θ3を鈍角化することができるため、シート面102b上を流れてきた燃料が副噴孔102d内へ流れ込み易くすることができる。
この結果、副墳孔102dから噴射される副噴流の流量が安定し、所望の流量を主噴孔102cから噴射される主噴流に衝突させることができる。
By causing the main jet and the sub-jet to collide with each other, the flow velocity of the main jet can be reduced, so that a low penetration can be achieved.
Furthermore, according to the above-described configuration, the fuel flow angle θ3 into the
As a result, the flow rate of the sub-jet stream injected from the
一方、θ2部102jを設けず、シート面102b上に副墳孔102dを設けた場合、副墳孔102d内への燃料流れ角度θ3を鈍角化すると、主噴孔102cから噴射された主噴流と副墳孔102dから噴射された副噴流の衝突位置が固定弁102から離れた位置での衝突となってしまい、筒内に流入する空気の影響を大きく受けてしまうため、安定して主噴流と副噴流を衝突させることが難しい。
On the other hand, in the case where the
主噴孔102c、副墳孔102dの形状は、加工の容易性から円筒形状としているが、放電加工やレーザ加工を用いて燃料流路下流側にいくに従って径が大きくなる略円錐形状や、逆に燃料流路下流側にいくに従って径が小さくなる略円錐形状としても良く、さらに四角柱形状、楕円柱形状等、円筒形状以外の形状でも同様の効果を得ることができる。
The
ここで、シート面102bは一般的にシート部102hのシール性を確保するために研磨されており、研磨のための工具逃げ部として主噴孔102cよりも燃料流路下流側にシート面102bと繋がって形成され、シート面102bよりも表面粗さが粗い凹部102eが形成される。
該凹部102eは燃料流路下流側にいくに従って径が小さくなる略円錐形状であり、先端が半球形状となっている。
Here, the
The
θ2部102jは該凹部102eにより得ることができ、副墳孔102dを該凹部102eのθ2部102jと燃焼室側表面102gとを連通させ、該副墳孔102dから噴射される副噴流を主噴孔102cから噴射される主噴流と衝突させるように構成する。
The
また、図2では固定弁102の燃焼室側表面102gより外側で主噴流と副噴流を衝突させる構成としているが、図4に示すように主噴孔102c内で副噴流を衝突させても良い。
In FIG. 2, the main jet and the sub-jet are caused to collide outside the combustion
本構成とすることにより、主噴孔102c内で燃料を衝突させることができるため、筒内の空気の影響を受けることなく、主噴流と副噴流を確実に衝突させることができる。
With this configuration, the fuel can collide with the
次に、第二実施例について図5を用いて本実施例の特徴について説明する。 Next, the characteristics of the second embodiment will be described with reference to FIG.
図5は固定弁102を拡大した図であり、図2と同一の番号が割り当てられているものは、実施例1と同一もしくは同等の機能を有するものであり、説明を省略する。
本実施例では、主噴孔102cの燃料入り口部と燃料出口部の中心を結んだ線上に軸線を一致するように設けた円筒形状のザグリ部102fを有しており、該ザグリ部102fの径は主噴孔102cの径よりも大きい。
FIG. 5 is an enlarged view of the
In the present embodiment, there is a
また、副噴孔102dは第一実施例と同様に主噴孔102cの燃料入り口部よりも燃料流路下流側にシート面102bの角度θ1よりも小さい角度を持った略円錐形状のθ2部102jを設け、該θ2部102j表面に燃料入り口部が位置する円筒形状とする。
一方、副噴孔102dの燃料出口部はザグリ部102f内に設けられ、ザグリ102f内部で、燃焼室側表面102gよりも内側で主噴流と副噴流が衝突することを特徴とする。
Similarly to the first embodiment, the
On the other hand, the fuel outlet of the
上記した構成によれば、主噴流と副噴流がザグリ102f内で衝突するため、筒内に流入した空気による影響を受けにくく、所望の位置で主噴流と副噴流を衝突させることができる。
According to the configuration described above, the main jet and the sub-jet collide with each other in the
主噴孔102c、副墳孔102dおよび、ザグリ部102fの形状は、加工の容易性から円筒形状としているが、放電加工やレーザ加工を用いて燃料流路下流側にいくに従って径が大きくなる略円錐形状や、逆に燃料流路下流側にいくに従って径が小さくなる略円錐形状としても良く、さらに円錐形状や四角柱形状、楕円柱形状等、円筒形状以外の形状でも同様の効果を得ることができる。
The
また、図6に示すように、ザグリ部102fを拡大してザグリ部102fと凹部102eを直接連通させることにより、三日月形状の副墳孔102dを形成し、主噴流と副噴流を衝突させても良い。
Further, as shown in FIG. 6, the
なお、第一実施例および第二実施例において、主噴孔径>副噴孔径とすることが望ましい。 In the first and second embodiments, it is desirable that the main injection hole diameter> the sub injection hole diameter.
これにより、副噴孔を小さくして、副噴流を少なくすることにより、副噴流の衝突による主噴流の噴射方向への影響を少なくすることができる。 Thereby, by making a sub-injection hole small and reducing a sub-jet, the influence on the injection direction of the main jet by the collision of a sub-jet can be decreased.
101 …弁体
102 …固定弁
102a…噴射孔
102b…シート面
102c…主噴孔
102d…副噴孔
102e…凹部
102f…ザグリ部
102g…燃焼室側表面
102h…シート部
102j…θ2部
103 …ガイド部材
104 …ノズル
105 …可動子ガイド
106 …可動コア
107 …固定コア
108 …コイル
109 …ハウジング
110 …スプリング
111 …調整子
112 …貫通孔
113 …端子端部
114 …コネクタ
115 …磁気通路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記主噴孔位置よりも燃料流路下流側に、シート角度θ1よりも小さい角度を持ったθ2となる部位を設け、該部位に副噴孔の燃料入り口部が位置し、
前記主噴孔及び前記副噴孔は、前記副噴孔から噴射される副噴流が主噴孔から噴射される主噴流と衝突するように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。 A main injection hole provided downstream of the fuel flow path;
A portion that is θ2 having an angle smaller than the seat angle θ1 is provided on the downstream side of the fuel flow path from the main nozzle hole position, and the fuel inlet portion of the sub-injection hole is located at the site,
The fuel injection device, wherein the main injection hole and the sub injection hole are formed such that a sub jet injected from the sub injection hole collides with a main jet injected from the main injection hole.
前記シート面と繋がって形成され、前記シート面よりも表面粗さが粗く形成される下流側凹部と、
燃料流路下流に設けられる主噴孔と、
前記主噴孔位置よりも下流側に設けられ、前記下流側凹部に燃料入り口部が位置する副噴孔と、を備え、
前記主噴孔及び前記副噴孔は、前記副噴孔から噴射される副噴流が主噴孔から噴射される主噴流と衝突するように形成されることを特徴とする燃料噴射装置。 A seat surface on which the valve body is seated;
A downstream recess formed to be connected to the sheet surface and having a rougher surface roughness than the sheet surface;
A main injection hole provided downstream of the fuel flow path;
A sub-injection hole provided downstream of the main injection hole position and having a fuel inlet portion located in the downstream recess,
The fuel injection device, wherein the main injection hole and the sub injection hole are formed such that a sub jet injected from the sub injection hole collides with a main jet injected from the main injection hole.
前記主噴孔位置よりも燃料流路下流側に燃料入り口部が位置する副噴孔と、
ザグリ部に前記副噴孔の燃料出口部を設け、前記主噴孔から噴射される前記主噴流に対して、前記副噴孔から噴射される前記副噴流が前記ザグリ部の内部で衝突することを特徴とする燃料噴射装置。 A main injection hole in which a seating surface on which the valve body is seated is provided downstream of the fuel flow path;
A sub-injection hole in which a fuel inlet is located downstream of the main injection hole position;
A fuel outlet portion of the sub injection hole is provided in a counterbore part, and the sub jet injected from the sub injection hole collides with the main jet injected from the main injection hole inside the counterbore part. A fuel injection device characterized by the above.
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