JP3655905B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば筒内噴射用に用いられる燃料噴射弁、およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、円板状の噴口プレートに、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きくなるテーパ形状で、かつ燃料入口側の中心よりも燃料出口側の中心が外周側に位置するように、両中心を結ぶ噴口軸線が傾斜した噴口が複数設けられた燃料噴射弁が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開2002−221128号公報(図2(c))
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この燃料噴射弁では、均一の厚さの円板状の噴口プレートに、テーパ形状で噴口軸線が傾斜した噴口が設けられており、各噴口毎に噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度が異なるとともに、噴口長さも異なる。
そのため、各噴口角度が大きく異なると、それだけ各噴口内壁面での燃料の液膜状態は大きく異なり、各噴口から噴射される燃料の噴霧状態が各噴口で異なり、シリンダ内での均一な微粒化が図れないという問題点があった。
【0005】
この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、簡単な構成でシリンダ内での噴霧の均一な微粒化を図ることができる燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る燃料噴射弁は、噴口プレートは、各噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一になるように弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さであり、
また、前記弁本体の先端部には、前記噴口プレート側に向かって末拡がり形状のキャビティが形成されており、
さらに、前記弁体の中心軸線と前記キャビティの表面の前記中心軸線に向かって延びたキャビティ延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度(δ)は、前記中心軸線と前記突出部の表面から前記中心軸線に向かって延びた各突出延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度のうちの最小角度(η)よりもさらに小さい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について説明するが、同一、同等部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の筒内噴射用燃料噴射弁1(以下、燃料噴射弁と略称する)の全体構成を示す断面図、図2は図1の弁装置3の要部拡大図である。
この燃料噴射弁1は、ハウジング2と、このハウジング2の内側端部に設けられた弁装置3と、ハウジング2の内側中間部に設けられたソレノイド装置4とを備えている。
【0010】
前記弁装置3は、段付き円筒形で弁座19に形成された穴6及びキャビティ7を有する弁本体5と、キャビティ7に溶接接合され複数の噴口8を有する噴口プレート9と、弁本体5の中心軸線I上を上下動し穴6を開閉する弁体11と、この弁体11の移動の上限を定めたストッパプレート10と、弁体11の上端部で溶接接合された可動鉄心12とを備えている。
【0011】
前記ハウジング2は、燃料噴射弁1をシリンダヘッド(図示せず)に取り付けるためのフランジ13aを有するヨーク13と、ヨーク13の一端に連結されたハウジング部14とを備えている。ヨーク13の先端部にはかしめ部13bが形成されており、このかしめ部13bで弁本体5とヨーク13とは結合されている。
【0012】
前記ソレノイド装置4は、導線が巻回されたコイル15と、このコイル15が装着されたボビン16と、このボビン16の内周部に取り付けられた円筒形状の固定鉄心17と、この固定鉄心17の内部に固定されたスリーブ18と、このスリーブ18の端部と弁体11の端部との間に縮設され弁体11を弁座19に付勢した圧縮ばね20と、コイル15の導線が接続された端子21とを備えている。なお、スリーブ18内の通路18a、弁本体5と弁体11との間に形成された隙間により燃料通路が形成されている。
【0013】
前記噴口プレート9には複数の噴口8が形成されている。この噴口8は、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きいテ−パ形状をしている。また、図3(a)に示すように、噴口8の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線Aと噴口入口端面Bとのなす角度αが各噴口8とも同一になるように、噴口プレート9は穴6側に突出した突出部9aを有している。また、各噴口8とも噴口軸線Aに沿った各噴口8の長さが同一となるようにするために、噴口プレート9の厚みは均一である。
【0014】
この噴口プレート9は、均一厚さの円板プレ−トに各噴口8を形成した後、このプレートを湾曲変形して突出部9aを形成することで簡単に製造される。
【0015】
次に、上記構成の燃料噴射弁1の動作について説明する。
エンジンのマイコンにより燃料噴射弁1の駆動回路に動作信号が送られると、外部から端子21を通じてソレノイド装置4のコイル15に通電され、可動鉄心12、固定鉄心17及びヨーク13による磁気通路に磁束が発生し、可動鉄心12は圧縮ばね20の弾性力に抗して固定鉄心17側に吸引される。そして、可動鉄心12と一体の弁体11は、その弁体11のフランジ上面11aがストッパプレート10に当接する位置まで上動する。
【0016】
弁体11の上動に伴い、弁体11の先端部が弁座19から離れてその先端部と弁座19との間には間隙が形成される。この結果、ハウジング2内の2MPa以上の高圧燃料は、スリーブ18内の通路18a、弁本体5と弁体11との間に形成された隙間、穴6、キャビティ7を経て、噴口プレート9の噴口8からシリンダ内に噴射される。
【0017】
次に、エンジンのマイコンより燃料噴射弁1の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル15の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が消失して弁体11を閉弁方向に押している圧縮ばね20により弁座19での隙間は閉じた状態となり、燃料噴射は終了する。
【0018】
以下、本願発明の特徴である噴口プレート9の作用について、前述の従来の燃料噴射弁と比較して述べる。
従来のものは、図4(a)に示すように、厚さ均一の噴口プレート50に、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きくなるテーパ形状の噴口51、52が設けられ、各噴口51、52では、噴口51、52の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線C、Dと噴口入口端面Eとのなす噴口角度β、γがそれぞれ異なっている。そのため、噴口軸線C、Dに沿った噴口51、52の長さもそれぞれ異なっている。
【0019】
このものの場合、燃料は、噴口プレート50に対して垂直に衝突するが、噴口軸線C、Dが傾斜しているために、噴口51、52の内壁面の片側に片寄って流れるが、それぞれの噴口軸線C、Dの傾斜角度、および噴口51、52の長さが異なっているので、図4(b)に示すように、燃料出口側の面積が燃料入口側の面積よりも大きい噴口51、52では、その燃料出口で燃料の断面形状が三日月状となり、またその形状、液膜厚さが各噴口51,52でそれぞれ大きく異なり、その結果、シリンダ内での均一な微粒化が図れない。
【0020】
一方、この実施の形態の噴口プレート9では、噴口プレート9は湾曲変形した突出部9aを有しており、噴口軸線Aと噴口入口端面Bとのなす角度αが各噴口8とも同一で、かつ噴口プレート9の厚みは均一であり、各噴口8とも噴口軸線Aに沿った各噴口8の長さが同一となるようになっている。
このものの場合、燃料は、噴口プレート9に対して垂直に衝突するが、噴口軸線Aが傾斜しているために、噴口8の内壁面の片側に片寄って流れるが、それぞれの噴口軸線Aと噴口入口端面Bとのなす噴口角度αおよび噴口8の長さが同じであるので、図3(b)に示すように、それぞれの噴口8の燃料出口での燃料の断面形状は、ほぼ同じ三日月形状であり、液膜の厚さに大きな差は無く、その結果、従来のものと比較して燃料はシリンダ内でより均一に微粒化される。
【0021】
実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2の燃料噴射弁1の要部断面図である。
この実施の形態2では、弁本体30の先端部に、噴口プレート9側に向かって末拡がり形状のキャビティ31が形成されている。
また、弁体11の中心軸線Iとキャビティ31の表面の中心軸線Iに向かって延びたキャビティ延長線とが交差する噴口プレート9側の角度(δ)は、中心軸線Iと突出部9aの表面から中心軸線Iに向かって延びた各突出延長線とが交差する噴口プレート9側の角度のうちの最小角度(η)よりもさらに小さくなっている。
突出延長線は突出部9aの接線であるが、この実施の形態2の場合、最小角度(η)は、湾曲状に隆起した突出部9aの立ち上がり点からの接線と中心軸線Iとが公差する角度のときである。
その他の構成は実施の形態1と同様である。
【0022】
実施の形態1では、キャビティ7の内部空間は同一径寸法であり、燃料が穴6からキャビティ7内に噴射されたときに、燃料の流路断面積が急激に大きく変化し、キャビティ7内の上流側の隅部で渦流等が生じてそれだけ流体エネルギが損失する。
これに対して、この実施の形態2の場合には、燃料が穴6からキャビティ7内に噴射されたときに、燃料の流路断面積が漸次拡大するので、流体エネルギの損失につながる渦流等が生じにくくなり、それだけ燃料の微粒化が向上する。
【0023】
また、弁体11の中心軸線Iとキャビティ延長線とが交差する角度(δ)は、中心軸線Iと各突出延長線とが交差する角度のうちの最小角度(η)よりもさらに小さくなっているので、キャビティ31内での流路断面積が急激に増大するのを抑え、それだけキャビティ31の下流側で断面積が急激に増大する部分での渦流の発生、燃料の滞留といった、流体エネルギの損失、ひいては燃料の微粒化に悪影響を与える不都合の発生を抑制することができる。
【0024】
実施の形態3.
図6はこの発明の実施の形態3の噴口プレート40の部分断面図であり、この実施の形態では、噴口プレート40は直線状に、かつ斜め上方に突出した突出部40aを有している。
その他の構成は実施の形態2と同様である。
【0025】
この実施の形態でも、弁体11の中心軸線Iとキャビティ延長線とが交差する噴口プレート40側の角度(δ)は、中心軸線Iと突出部40aの表面から中心軸線Iに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート40側の角度(η)よりも小さくなっているので、キャビティ31内での下流に従って燃料の流路断面積が急激に増大するのが抑えられ、その結果実施の形態2と同様な効果を得ることができる。
【0026】
実施の形態4.
図7はこの発明の実施の形態4の噴口プレート41の部分断面図であり、この実施の形態では、噴口プレート41は中間部で折曲した突出部42を有している。この突出部42は、第1の突出子42aと第2の突出子42bとから構成されている。中心軸線Iと第1の突出子42aの表面から中心軸線Iに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート41側の角度(η)は、中心軸線Iと第2の突出子42bの中心軸線Iに向かって延びた突出延長線とが交差する噴口プレート41側の角度よりも小さい。また、弁体11の中心軸線Iとキャビティ延長線とが交差する角度(δ)は、この角度(η)よりも小さい。
その他の構成は実施の形態3と同様である。
【0027】
この実施の形態でも、弁体11の中心軸線Iとキャビティ延長線とが交差する角度(δ)は、中心軸線Iと第1の突出子42aの中心軸線Iに向かって延びた突出延長線とが交差する角度(η)よりも小さくなっているので、キャビティ31内での下流に従って燃料の流路断面積が急激に増大するのが抑えられ、その結果実施の形態2と同様の効果を得ることができる。
なお、この突出部は途中一カ所で折曲されているが、複数折曲されていてもよい。
【0028】
なお、上記各実施の形態では、筒内噴射用燃料噴射弁について説明したが、この発明は、勿論このものに限定されるものではなく、吸気管内に突出するように取り付けられ、吸気管内に燃料を噴射して空気との混合気を生成する燃料噴射弁にも適用できる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係る燃料噴射弁によれば、噴口プレートは、各噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一になるように弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さであるので、それぞれの噴口の燃料出口での燃料の断面形状は、ほぼ同じ形状であり、液膜の厚さに大きな差は無く、燃料の均一な微粒化を図ることができる。
また、弁体の中心軸線とキャビティ延長線とが交差する角度(δ)は、中心軸線と各突出延長線とが交差する角度のうちの最小角度(η)よりもさらに小さくなっているので、キャビティ内での流路断面積が急激に増大するのを抑え、それだけキャビティの下流側で断面積が急激に増大する部分での渦流の発生、燃料の滞留といった、流体エネルギの損失、ひいては燃料の微粒化に悪影響を与える不都合の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1の筒内噴射用燃料噴射弁の断面図である。
【図2】 図1の筒内噴射用燃料噴射弁の要部拡大図である。
【図3】 図1の噴口プレートの噴口内での燃料分布を示す図である。
【図4】 従来の噴口プレートの噴口内での燃料分布を示す図である。
【図5】 この発明の実施の形態2の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【図6】 この発明の実施の形態3の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【図7】 この発明の実施の形態4の筒内噴射用燃料噴射弁の要部断面図である。
【符号の説明】
1 筒内噴射用燃料噴射弁、5,30 弁本体、6 穴、7,31 キャビティ、8 噴口、9,40,41 噴口プレート、9a,40a,42 突出部、11 弁体、19 弁座、42a 第1の突出子、42b 第2の突出子、A 噴口軸線、B 噴口入口端面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve used for in-cylinder injection, for example, and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the disk-shaped nozzle plate has a tapered shape in which the area on the fuel outlet side is larger than the area on the fuel inlet side, and the center on the fuel outlet side is located on the outer peripheral side with respect to the center on the fuel inlet side. There is known a fuel injection valve provided with a plurality of nozzle holes with inclined nozzle axes connecting both centers (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-221128 (FIG. 2C)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In this fuel injection valve, a disc-shaped nozzle hole plate having a uniform thickness is provided with a nozzle hole having a tapered shape and an inclined nozzle axis, and the nozzle angle formed by the nozzle axis and the nozzle inlet end surface is different for each nozzle. As well as being different, the nozzle length is also different.
Therefore, if the nozzle angles differ greatly, the liquid film state of the fuel on the inner wall of each nozzle will differ greatly, and the spray state of the fuel injected from each nozzle will differ at each nozzle, resulting in uniform atomization in the cylinder. There was a problem that could not be achieved.
[0005]
An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of achieving uniform atomization of a spray in a cylinder with a simple configuration. It is.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the fuel injection valve according to the present invention, the injection hole plate has the same injection hole angle formed by the injection hole axis line connecting the center on the fuel inlet side of the injection hole and the center on the fuel outlet side at each injection hole and the injection hole end face. has a protrusion protruding on the valve seat side, and Ri uniform thickness Sadea,
Further, a tip-shaped cavity is formed at the tip of the valve body toward the nozzle plate side,
Furthermore, the angle (δ) on the nozzle plate side at which the central axis of the valve body and the cavity extension line extending toward the central axis of the surface of the cavity intersect is determined from the central axis and the surface of the protrusion. It is further smaller than the minimum angle (η) of the angles on the nozzle plate side at which the projecting extension lines extending toward the central axis intersect.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the same, equivalent members, and parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an in-cylinder fuel injection valve 1 (hereinafter abbreviated as a fuel injection valve) of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the
The fuel injection valve 1 includes a
[0010]
The
[0011]
The
[0012]
The
[0013]
A plurality of
[0014]
The
[0015]
Next, the operation of the fuel injection valve 1 configured as described above will be described.
When an operation signal is sent to the drive circuit of the fuel injection valve 1 by the microcomputer of the engine, the
[0016]
With the upward movement of the
[0017]
Next, when an operation stop signal is sent from the microcomputer of the engine to the drive circuit of the fuel injection valve 1, the energization of the
[0018]
Hereinafter, the operation of the
As shown in FIG. 4 (a), the conventional one is provided with nozzle holes 51, 52 having tapered shapes in which the area on the fuel outlet side is larger than the area on the fuel inlet side, on the
[0019]
In this case, the fuel collides vertically with the
[0020]
On the other hand, in the
In this case, the fuel collides perpendicularly with the
[0021]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the main part of the fuel injection valve 1 according to
In the second embodiment, a
Further, the angle (δ) on the
The projecting extension line is a tangent line of the projecting portion 9a, but in the case of the second embodiment, the minimum angle (η) is a tolerance between the tangent line from the rising point of the projecting portion 9a protruding in a curved shape and the central axis I. It is an angle.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0022]
In the first embodiment, the internal space of the
On the other hand, in the case of the second embodiment, when the fuel is injected from the
[0023]
Further, the angle (δ) at which the central axis I of the
[0024]
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of the
Other configurations are the same as those of the second embodiment.
[0025]
Also in this embodiment, the angle (δ) on the
[0026]
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of a
Other configurations are the same as those of the third embodiment.
[0027]
Also in this embodiment, the angle (δ) at which the central axis I of the
In addition, although this protrusion part is bent in one place on the way, it may be bent in multiple numbers.
[0028]
In each of the above embodiments, the fuel injection valve for in-cylinder injection has been described. However, the present invention is of course not limited to this, and is attached so as to protrude into the intake pipe, and the fuel is injected into the intake pipe. It is applicable also to the fuel injection valve which injects and produces | generates the air-fuel mixture with air.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the fuel injection valve of the present invention, the nozzle plate is formed by the nozzle axis connecting the fuel inlet side center of the nozzle hole and the fuel outlet side center of each nozzle hole and the nozzle inlet end surface. Since it has a protrusion that protrudes toward the valve seat so that the nozzle angles are the same, and has a uniform thickness, the cross-sectional shape of the fuel at the fuel outlet of each nozzle is almost the same. There is no great difference in the thickness of the liquid film, and uniform atomization of the fuel can be achieved.
Further, the angle (δ) at which the central axis of the valve body and the cavity extension line intersect is further smaller than the minimum angle (η) of the angles at which the center axis and each projecting extension line intersect. The flow cross-sectional area in the cavity is prevented from abruptly increasing, and the loss of fluid energy such as vortex generation and fuel stagnation in the area where the cross-sectional area increases rapidly on the downstream side of the cavity. The occurrence of inconvenience that adversely affects atomization can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injection valve for in-cylinder injection according to Embodiment 1 of the present invention.
2 is an enlarged view of a main part of the in-cylinder fuel injection valve of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a view showing fuel distribution in the nozzle hole of the nozzle plate of FIG. 1;
FIG. 4 is a view showing a fuel distribution in a nozzle hole of a conventional nozzle plate.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a fuel injection valve for in-cylinder injection according to
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a fuel injection valve for in-cylinder injection according to
FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part of a fuel injection valve for in-cylinder injection according to
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve for cylinder injection, 5,30 Valve main body, 6 holes, 7,31 cavity, 8 injection hole, 9,40,41 injection hole plate, 9a, 40a, 42 protrusion part, 11 valve body, 19 valve seat, 42a 1st protrusion, 42b 2nd protrusion, A nozzle hole axis line, B nozzle inlet end surface.
Claims (1)
前記噴口プレートは、各前記噴口において前記噴口の燃料入口側の中心と燃料出口側の中心とを結ぶ噴口軸線と噴口入口端面とのなす噴口角度がそれぞれ同一となるように前記弁座側に突出した突出部を有しており、かつ均一厚さであり、
また、前記弁本体の先端部には、前記噴口プレート側に向かって末拡がり形状のキャビティが形成されており、
さらに、前記弁体の中心軸線と前記キャビティの表面の前記中心軸線に向かって延びたキャビティ延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度(δ)は、前記中心軸線と前記突出部の表面から前記中心軸線に向かって延びた各突出延長線とが交差する前記噴口プレート側の角度のうちの最小角度(η)よりもさらに小さい燃料噴射弁。A valve body having a fuel passage therein and having a valve seat formed at an end thereof, the fuel passage is closed by being seated on the valve seat, and the fuel passage is released by being separated from the valve seat. A valve body and a taper shape provided at the tip of the valve body and injecting fuel flowing out of the fuel passage when the valve body is opened, having a fuel outlet side area larger than a fuel inlet side area A fuel injection valve comprising a nozzle plate having a plurality of nozzle holes,
The nozzle plate protrudes toward the valve seat so that the nozzle angle formed by the nozzle axis connecting the fuel inlet side center of the nozzle and the fuel outlet side center and the nozzle inlet end surface is the same at each nozzle hole. has a protruding portion that, and Ri uniform thickness Sadea,
Further, a tip-shaped cavity is formed at the tip of the valve body toward the nozzle plate side,
Furthermore, the angle (δ) on the nozzle plate side at which the central axis of the valve body and the cavity extension line extending toward the central axis of the surface of the cavity intersect is determined from the central axis and the surface of the protrusion. A fuel injection valve that is smaller than a minimum angle (η) of angles on the nozzle plate side at which the respective projecting extension lines extending toward the central axis intersect .
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