JP3879909B2

JP3879909B2 - Fuel injection device

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Publication number: JP3879909B2
Application number: JP2002010052A
Authority: JP
Inventors: 正明加藤; 健治伊達
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-01-18
Also published as: JP2002357169A; DE10214096A1; DE10214096B4

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という。）の燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高圧ポンプから供給された高圧の燃料をエンジンのシリンダの内部に噴射する燃料噴射装置が知られている。燃料噴射装置では、例えば特開平１１−３２４８６６号公報および自動車技術会論文２０００５０５４に開示されているように、渦巻きを形成する噴射装置によりエンジンの運転状況に応じて噴射される噴霧の形状の可変を図る技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１１−３２４８６６号公報に開示されている燃料噴射ノズルの場合、旋回流形成室の容積を弁部材のリフト量に応じて変化させることにより、噴霧の形状を制御している。特開平１１−３２４８６６号公報に開示される燃料噴射ノズルでは、噴霧の形状を変化させるためには容積の変化が必要であるため、弁部材のリフト量を大きくする必要がある。しかし、通常のエンジンに適用される燃料噴射ノズルの場合、確保することができるリフト量には制限があり、噴霧の形状を大幅に変更することができないという問題がある。
【０００４】
また、自動車技術会論文２０００５０５４では、噴霧の形状を噴孔の径と燃料が流入する流入孔の比によって大幅に変更可能であることが示されている。しかし、当該論文に示されている技術は、弁ボディに噴孔が１つ形成されているいわゆる単噴孔ノズルにしか適用できないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、噴孔の数に関係なくエンジンの運転状態に応じて噴霧の形状が変更され、排出される有害物質を低減する燃料噴射装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、燃料流路は弁部材のリフト量に応じて噴孔から噴射される燃料の噴霧の形状および噴射率を変更可能な形状である。そのため、弁ボディに形成されている噴孔の数にかかわらず、燃料の噴射圧力が低いときでも噴霧形状、特に噴霧角度および噴霧の到達距離が弁部材のリフト量に応じて制御される。また、燃料流路は、弁部材の外周部および弁ボディの内周部との間ならびに噴孔により形成されるため、弁部材の外周部、弁部材の内周部または噴孔の形状を変更することにより、燃料流路の形状を容易に変更することができる。そのため、構造を簡単にすることができる。
【０００６】
例えば、早期噴射とその後の主噴射とに燃料の噴射を分離する分割噴射の場合、所定量の早期噴射を燃焼室内部の所定の領域に層状で均一な可燃混合気範囲の希薄噴霧を形成する。早期噴射により形成される噴霧は、噴霧角度を大きく貫通力を小さくする。これにより、過早着火あるいは失火を防止することができる。着火はあらかじめ燃料と空気とが混合された予混合着火となるが、希薄噴霧であるため燃焼温度の低い冷炎となる。早期噴射により形成された冷炎に早期噴射と異なる噴射特性の主噴射をすることにより、主噴射により形成される噴霧は冷炎により着火遅れなく着火する。そのため、発生する熱量の最高点を制御でき、燃費が最適となる時期に噴射時期を適当に設定することができる。また、主噴射による燃料の噴射量を制御することでエンジンの出力を制御することができる。主噴射により形成される燃料の噴霧は、例えば噴霧角度が小さく貫通力が大きな噴霧である。これにより、例えばＮＯｘ、ＨＣおよび黒煙など有害な排出物の発生が低減され、燃焼時の騒音を低減することができる。したがって、噴孔の数に関係なくエンジンの運転状態に応じて噴霧の形状を変更することができ、排出される有害物質および騒音を低減することができる。
また、本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、弁部材の外周部には弁部材の軸とは所定の角度をなす溝部が形成されている。燃料流路を流れる燃料は溝部に沿って流れるため、燃料流路を流れる燃料に旋回力を付与することができる。
さに、本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、弁ボディの内周部と弁部材の先端部との間には旋回流形成室が形成されている。旋回流形成室は内径が弁ボディの外周部の外径より小さく形成されている。そのため、旋回流形成室の容積を小さくすることができ、旋回流を素早く形成することができる。
さらに、本発明の請求項１記載の燃料噴射装置によると、噴孔の燃料入口側は弁部材の当接部が着座する弁ボディの円錐状の弁座部に開口している。このように噴孔の燃料入口側が円錐状の弁座部に開口することにより、弁部材の軸から燃料入口側の上端部までの距離は弁部材の軸から燃料入口の下端部までの距離よりも大きくなる（図５に示すｒｕ、ｒｄを参照）。
ここで、旋回流形成室、あるいは弁部材に設けられている溝部により、噴孔の入口側へ流入する燃料には旋回力が付与されている。この旋回力が付与された燃料が噴孔に流入するとき、上述のように弁部材の軸から噴孔入口の上端部または下端部までの距離がそれぞれ異なるため、運動量保存の法則により噴孔入口の上端部または下端部における旋回する燃料の円周方向の速度成分は相違する。そのため、噴孔の燃料入口側の下端部における円周方向の速度成分は上端部における円周方向の速度成分より大きくなる（図６に示すＵｕ、Ｕｄを参照）。
この噴孔の燃料入口側の上端部または下端部における円周方向の速度成分の差により、その速度差に応じた旋回流が噴孔内でも形成される。このように噴孔内で旋回流が形成されることにより、噴孔の出口側から噴射される燃料の噴霧の微粒化を促進することができる。
【０００７】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によると、前記弁部材の中心軸から前記溝部の出口における燃料の流れの中心位置までの半径をｒｓとしたとき、前記噴孔の入口側の上端部と前記弁部材の中心軸との距離をｒｕとし、前記噴孔の入口側の下端部と前記弁部材の中心軸との距離をｒｄとすると、ｒｄ＜ｒｓ＜ｒｕである。
本発明の請求項３記載の燃料噴射装置によると、燃料流路は弁部材のリフト量に応じて拡大するように形成されている。そのため、弁部材のリフト量の変化により燃料流路の形状が変化し、噴孔から噴射される燃料の噴霧形状を変更することができる。
【０００８】
本発明の請求項６記載の燃料噴射装置によると、弁部材の軸となす角度が異なる複数の外周部を有している。そのため、弁部材のリフト量に応じて燃料流路の形状を変更でき、噴孔から噴射される燃料の噴霧の形状を変更することができる。
【０００９】
本発明の請求項７記載の燃料噴射装置によると、旋回流形成室は当接部よりも先端側に形成されている。旋回流形成室では旋回流が形成されるため、旋回流の旋回による圧力均衡作用により、弁部材を調芯することができる。これにより、弁部材と弁ボディとを同軸に維持することができるため、燃料は複数の噴孔へ均等に分配される。その結果、各噴孔により形成される噴霧の形状のばらつきを防止することができる。
【００１０】
本発明の請求項８または９記載の燃料噴射装置によると、噴孔は燃料入口側の内径よりも内径が小さな縮径部を有している。すなわち、噴孔は例えば鼓のような形状に形成されている。噴孔に流入する燃料は弁部材のリフト量によって噴孔に供給される燃料の流量が異なる。そのため、噴孔に縮径部を形成することにより、燃料の流量に応じて噴孔から噴射される燃料の噴霧の形状が変化する。例えば、燃料の流量が小さいとき、縮径部で縮小された燃料の流れは噴孔の形状に沿って拡大し噴霧角度の大きな噴霧として噴射される。一方、燃料の流量が大きいとき、縮径部で縮小された燃料の流れは縮小された状態を維持して流れ噴霧角度の小さな噴霧として噴射される。したがって、リフト量に応じて噴射される燃料の形状を変更することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射装置であるインジェクタ１を図２に示す。インジェクタ１は図示しないエンジンのエンジンヘッドに挿入搭載され、エンジンの各気筒内に燃料を直接噴射するように構成されている。燃料噴射ポンプから吐出された高圧燃料は図示しない蓄圧管の蓄圧室で所定圧に蓄圧され、インジェクタ１に供給される。燃料噴射ポンプは、エンジンの回転数、負荷、あるいは吸入燃料圧力、吸入空気量、冷却水の温度にしたがい吐出圧を調整する。
【００１３】
インジェクタ１のハウジング１１と弁ボディ１２とはチップパッキン１３をはさみリテーニングナット１４で締結されている。弁部材は、噴孔１２１側からバルブニードル７０、ロッド２３、制御ピストン２４、２５により構成されている。
【００１４】
バルブニードル７０は弁ボディ１２に往復移動自在に支持されている。バルブニードル７０は、第１の付勢手段としての第１スプリング１５により制御ピストン２４、ロッド２３を介し弁ボディ１２に形成した弁座部１２ａに付勢されている。第１スプリング１５は第２制御室６５に制御ピストン２５と同軸に収容されている。第２の付勢手段としての第２スプリング１６はハウジング１１内のロッド２３の周囲にロッド２３と同軸に嵌挿され、チップパッキン１３にスプリング座１７を押圧している。スプリング座１７がチップパッキン１３に着座しているとき、スプリング座１７の下端面はバルブニードル７０と隙間ｈ１つまり第１リフト量を形成している。スプリング座１７がチップパッキン１３に着座しているとき、スプリング座１７の下端面はチップパッキン１３の下端面よりｈ２つまり第２リフト量に対応する分突出している。したがって、バルブニードル７０の最大リフト量はｈ１＋ｈ２となる。
【００１５】
電磁弁３０はハウジング１１の上部とナット３１で締結されている。電磁弁３０は、アーマチャ３２、ボディ３３、プレート３４、コイル３５、第１制御弁４０、第２制御弁４３、第１スプリング４２、第２スプリング４４などで構成されている。
【００１６】
図３に示すように、第２制御弁４３は第２スプリング４４の付勢力によりボディ３３に形成した弁座３３ａに着座可能である。第２制御弁４３は円筒状に形成されており、軸方向に貫通する貫通孔を有している。第２制御弁４３は内周壁により第１制御弁４０を往復移動自在に支持している。第１制御弁４０と第２制御弁４３とは同軸上に配置されている。第１制御弁４０は第１スプリング４２の付勢力によりプレート３４に着座可能である。第１制御弁４０の上部に位置するコア４１は、コイル３５に通電することにより発生する励起吸引力により第１スプリング４２の付勢力に抗してアーマチャ３２の端面３２ａに吸引される。第１制御弁４０が図２および図３の上方にリフトし第２制御弁４３の端部４３ａに当接する。コイル３５に供給される電流値がさらに高い場合、第１制御弁４０のコア４１を吸引する力がさらに大きくなり、第１スプリング４２と第２スプリング４４との付勢力の和に抗し第１制御弁４０および第２制御弁４３がともに上昇し、第２制御弁４３がアーマチャ３２の係止部３２ｂに当接して停止する。
【００１７】
第１制御室６０に入口絞り６１および出口絞り６２が連通している。出口絞り６２の流路面積は入口絞り６１の流路面積よりも大きい。出口絞り６２は低圧側と連通可能な燃料通路である。入口絞り６１は、ハウジング１１に圧入あるいは嵌合挿入されているライナー２６に形成されており、燃料通路５１と連通している。燃料流入通路５０、燃料通路５１、入口絞り６１を通り第１制御室６０に高圧燃料が供給される。出口絞り６２はボディ３３とハウジング１１との間に挟持されているプレート３４に形成されており、燃料室６３に連通している。また、第２制御室６５に入口絞り６６および出口絞り６７が連通している。出口絞り６７の流路面積は入口絞り６６の流路面積よりも大きい。入口絞り６６は燃料通路５１に連通しており、燃料流入通路５０、燃料通路５１、入口絞り６６を通り第２制御室６５に高圧燃料が供給される。出口絞り６７は燃料通路６８に連通している。
【００１８】
第１制御弁４０が出口絞り６２を開放することで、第１制御室６０の高圧燃料は、出口絞り６２、低圧側の燃料室６３および燃料通路６４を経由して燃料排出通路５８から燃料タンク３に排出される。第２制御弁４３がボディ３３の弁座３３ａから離座することにより燃料通路６９を開放すると、第２制御室６５の高圧燃料は、出口絞り６７および燃料通路６８を経由して燃料排出通路５８から燃料タンク３に排出される。
【００１９】
図２に示すように、制御ピストン２４はハウジング１１に嵌挿されている。制御ピストン２４の反噴孔側に位置している制御ピストン２５はライナー２６に嵌挿されており、第１制御室６０に面している。制御ピストン２４の下部はロッド２３に当接している。第１スプリング１５は一端をライナー２６に当接し、他端を制御ピストン２５に係止されている。制御ピストン２４と制御ピストン２５とは別体としたが、一体に構成してもよい。また、制御ピストン２４とロッド２３は一体でもよい。
【００２０】
制御ピストン２４および制御ピストン２５が第１制御室６０から燃料圧力を受ける受圧面積、第２制御室６５から燃料圧力を受ける受圧面積の合計は、弁ボディ１２と摺動するバルブニードル７０のガイド部の断面積、つまり、バルブニードル７０を収容する弁ボディ１２の収容孔の断面積より大きく形成されている。図示しない蓄圧管から供給される高圧燃料は、ハウジング１１に形成された燃料流入通路５０、燃料通路５１、チップパッキン１３に形成された燃料通路５２、ノズルボディ１２に形成された燃料通路５３、燃料溜まり５４からバルブニードル７０周囲の燃料通路５５を経てバルブニードル７０と弁座部１２ａとで形成する弁部２に至る。
【００２１】
次に、弁部２の周辺について構成を説明する。
図４に示すように、バルブニードル７０は弁ボディ１２の内部に摺動可能に収容されている。バルブニードル７０の先端に設けられた当接部７０ａは弁ボディ１２に形成した弁座部１２ａに着座可能である。
【００２２】
図１に示すように弁部２は、旋回流形成室１８および噴孔１２１、ならびに旋回力形成部７１から構成されている。旋回力形成部７１は、弁ボディ１２の内周部に形成されている弁座部１２ａ、ならびにバルブニードル７０に形成されている第１円錐台部７１１、第２円錐台部７１２、第３円錐台部７１３、円筒部７１４、溝部７１５および円錐部７１６から構成されている。溝部７１５は第１円錐台部７１１から円筒部７１４および第２円錐台部７１２を経て第３円錐台部７１３までバルブニードル７０の外周部に形成され、バルブニードル７０の軸Ｌとは所定の角度βをなすように形成されている。第３円錐台部７１３の傾斜角度すなわち第３円錐台部７１３の外周部とバルブニードル７０の軸Ｌとがなす角度は、バルブニードル７０の先端の円錐部７１６の傾斜角度よりもわずかに小さいまたは同一に設定されている。第３円錐台部７１３と円錐部７１６との接続部は当接部７０ａである。
【００２３】
円筒部７１４と弁ボディ１２の円筒内周部１２ｃとの間には、所定のクリアランスが形成されている。溝部７１５の流路断面積は、噴孔１２１の流路断面積よりも大きく、かつバルブニードル７０の最大リフト時における弁座部１２ａと当接部７０ａとの間の流路面積よりも大きく設定されている。旋回流形成室１８は、弁ボディ１２の内周部とバルブニードル７０の円錐部７１６との間に形成される。旋回流形成室１８の内径は、バルブニードル７０の外周部の外径よりも小さい。噴孔１２１は、弁ボディ１２の内周側である内壁と外周側である外壁とを連通している。噴孔１２１の弁ボディ内壁側、すなわち燃料入口側は、円錐状の弁座部１２ａの燃料下流側に開口している。噴孔１２１は、弁ボディ１２の周方向に複数形成されている。噴孔１２１は、図１に示すように入口側の内径が弁ボディ１２の出口側の内径より大きくなるテーパ形状に形成されている。噴孔１２１の入口側は、弁ボディ１２の内周部との間に面取り部を有しているため、弁ボディ１２の内周部と噴孔１２１とは曲面で接続されている。
【００２４】
弁ボディ１２の内周部と溝部７１５を含むバルブニードル７０の外周部との間ならびに噴孔１２１により燃料流路が形成される。燃料流路は、燃料溜まり５４から燃料通路５５を経由して燃料が供給される。
【００２５】
次に、インジェクタ１の作動について説明する。
まず、図示しない燃料噴射ポンプから燃料が吐出され、図示しない蓄圧管に送出される。蓄圧管の蓄圧室で所定の一定圧に蓄圧された高圧燃料はインジェクタ１に供給される。また、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）により、エンジンの運転条件に応じた制御弁駆動電流が生成され、電磁弁３０のコイル３５に供給される。駆動電流の供給によりコイル３５に励起吸引力が発生すると、第１スプリング４２の付勢力に抗し第１制御弁４０を吸引する。すると出口絞り６２が開放され、第１制御室６０が出口絞り６２を介して低圧側の燃料室６３に連通する。入口絞り６１より出口絞り６２の流路面積が大きく設定されているので、流入燃料量より流出燃料量が多く、第１制御室６０の燃料圧力は低下しはじめる。この圧力低下速度は、入口絞り６１と出口絞り６２との流路面積の差と第１制御室６０の容積の設定で任意に調節できる。第１制御室６０の圧力が低下し、第１スプリング１５の設定荷重と、第１制御室６０および第２制御室６５の燃料圧力から受ける力との合力である噴孔閉塞方向の力がバルブニードル７０を押し上げる力より小さくなるとバルブニードル７０は開弁しはじめる。これにより、噴孔１２１からは、燃料の噴射が開始される。
【００２６】
コイル３５に供給される駆動電流がさらに大きくなるとコイル３５により第１制御弁４０が吸引される移動量がさらに大きくなり、第１制御室６０の燃料の圧力はさらに低下する。そのため、燃料の圧力によりバルブニードル７０のリフト量はさらに増大し最大リフト量に達する。
【００２７】
一定時間が経過し、燃料の噴射時期が終了すると、コイル３５への駆動電流の供給が停止される。コイル３５に発生する励起吸引力が消滅し、第１制御弁４０は第１スプリング４２および第２スプリング４４の付勢力により図２の下方へ付勢され、第１制御弁４０は出口絞り６２を閉塞する。出口絞り６２が閉塞されることにより、第１制御室６０の内部の燃料の圧力は増大しバルブニードル７０を噴孔閉塞方向へ付勢する力が増大する。そのため、バルブニードル７０は図２の下方へ移動し、当接部７０ａが弁座部１２ａに着座する。当接部７０ａが弁座部１２ａに着座することにより燃料流路が閉塞され、燃料の噴射が終了する。
【００２８】
次に、上記構成によるインジェクタ１の燃料噴射機構について説明する。
バルブニードル７０が所定の第１リフト量ｈ１まで上昇すると、弁ボディ１２の弁座部１２ａとバルブニードル７０の当接部７０ａとの間にはわずかな隙間が形成される。このとき、溝部７１５を流動する燃料の流速Ｖｎは、図５に示すようにバルブニードル７０の周方向の速度成分Ｕｓと、バルブニードルの軸Ｌ方向の速度成分Ｗｓとに分解される。ＵｓとＷｓとの速度比は、溝部７１５がバルブニードル７０の軸Ｌとなす角度βにより決定される。すなわち、溝部７１５はバルブニードル７０のリフト量にかかわらず一定の流路断面積を有しているため、溝部７１５を流動する燃料の流速Ｖｎは弁座部１２ａと当接部７０ａとの間の隙間を流動する燃料の流量が増大するにしたがって増大する。また、燃料流路の一部を形成する弁ボディ１２の内周部とバルブニードル７０の外周部との間の距離は、弁座部１２ａと当接部７０ａとの間ではバルブニードル７０のリフト量に比例して拡大する。一方、円筒内周部１２ｃと円筒部７１４との間の距離は、バルブニードル７０のリフト量にかかわらず一定である。
【００２９】
このとき、運動量保存の法則および自由渦の法則により、溝部７１５の出口における燃料の流れの中心位置の半径をｒｓとすると、溝部７１５の出口における燃料旋回流の円周方向の速度成分Ｕｓとの積である角運動量ｒｓ×Ｕｓは保存される。これにより、噴孔１２１の弁ボディ１２の入口側の上端部１２１ｕとバルブニードル７０の軸Ｌとの距離をｒｕ、噴孔１２１の上端部１２１ｕにおける燃料の円周方向の速度成分をＵｕ、噴孔１２１の入口側の下端部１２１ｄとバルブニードル７０の軸Ｌとの距離をｒｄ、噴孔１２１の下端部における燃料の円周方向の速度成分をＵｄとすると、ｒｓ×Ｕｓ＝ｒｕ×Ｕｕ＝ｒｄ×Ｕｄが成立する。ここで、ｒｄ＜ｒｕであるから、Ｕｕ＝ｒｓ×Ｕｓ／ｒｕ＜Ｕｄ＝ｒｓ×Ｕｓ／ｒｄとなる。すなわち、噴孔１２１の下端部１２１ｄにおける流速Ｕｄが上端部１２１ｕにおける流速Ｕｕよりも大きく、これらの差Ｕｄ−Ｕｕに応じた旋回流が図６に示すように噴孔１２１の内部で形成される。つまり、噴孔１２１の内部でも旋回流が形成され、噴孔１２１そのものが旋回流形成室として機能する。
【００３０】
上記の自動車技術会論文２０００５０５４に示されているように、噴孔１２１の出口側の半径ｒｅと流入孔の等価面積直径ｄｏとの比に基づいて噴霧角度は決定される。本実施例の場合、噴孔１２１の入口とバルブニードル７０の円錐部７１６との距離ｈは流入孔の等価面積直径ｄｏに比例することから、噴孔１２１の出口側の半径ｒｅと距離ｈすなわちバルブニードル７０の第１リフト量ｈ１との比ｒｅ／ｈ１にしたがって噴霧角度は変化する。噴孔１２１の出口側の半径ｒｅは一定であるため、バルブニードル７０のリフト量ｈ１が増大するにしたがって噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度は低減する。そのため、バルブニードル７０のリフト量ｈ１を変化することにより、噴霧角度を変更することができる。また、噴孔１２１は面取り部を有しているので、燃料は円滑に噴孔１２１へ導入される。さらに、噴孔１２１はテーパ形状に形成されているため、ｒｅ／ｄｏに応じて噴孔１２１の出口における流速が決定される。
【００３１】
バルブニードル７０のリフト量が増大し最大リフト量ｈ１＋ｈ２に到達すると、弁座部１２ａと当接部７０ａとの間の距離はさらに増大し、ｒｅ／ｈが小さくなる。そのため、リフト量ｈ１のときと比較して噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度αは小さくなる。このとき、旋回流形成室１８と噴孔１２１の内部の旋回流の損失により流量係数は図７に示すように従来の燃料噴射装置と比較して低い値を示す。
なお、上記の従来の燃料噴射装置とは、本実施例の溝部７１５などの旋回流形成部７１あるいは旋回流形成室１８に相当する部位を備えておらず、燃料に旋回力を付与しないタイプのものをいう。噴孔は、本実施例と同様に弁ボディの円錐状の弁座部に形成されている。
【００３２】
上記のように第１実施例では、流量係数を変更することにより燃料の噴射率を変更することができる。ｒｅ／ｄｏすなわちｒｅ／ｈ１を設定することにより旋回流の流速が変更され、流量係数ひいては噴射率が設定される。また、噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度は、旋回流の旋回力によって制御される。すなわち、噴孔１２１での損失を低減することにより噴霧角度は小さくなり、噴孔１２１での損失を増大することにより噴射角度は大きくなる。
【００３３】
以上説明した第１実施例によると、バルブニードル７０の外周部に溝部７１５を形成することにより弁ボディ１２の内部の旋回流形成室１８で旋回流が形成される。形成される旋回流の旋回力はバルブニードル７０のリフト量に応じて変化する。また、バルブニードル７０のリフト量に応じて、燃料流路の一部である弁座１２ａと当接部７０ａとの間の距離が変化するため噴孔１２１へ流入する燃料の流速および流量が変化する。そのため、噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度をバルブニードル７０のリフト量によって変化させることができる。また、旋回力が付与された燃料を噴孔１２１へ導くことにより噴孔１２１の内部でも旋回流が形成される。そのため、噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧は微粒化が促進され、エンジンから排出される有害物質を低減することができる。
【００３４】
第１実施例では、噴孔１２１をテーパ形状に形成している。そのため、ｒｅ／ｈを小さくすることができるだけでなく、噴孔１２１における中心軸方向の流れの損失を低減することができる。そのため、噴孔１２１の内部における燃料の旋回流による損失を補い、所望の噴霧到達距離を確保することができる。
【００３５】
また、第１実施例では旋回流形成室１８の内径を小さくしているので、旋回流形成室１８の容積を小さくすることができる。旋回流形成室１８の容積を小さくすることにより、旋回流を迅速に形成することができる。また、旋回流形成室１８を当接部７０ａよりも先端側に形成することにより、バルブニードル７０のリフト量の変化に噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度が素早く追随することができる。さらに、旋回流形成室１８における燃料の圧力均衡作用により、バルブニードル７０の中心軸は調芯され、バルブニードル７０と弁ボディ１２との同軸性を確保することができる。そのため、弁ボディ１２の周方向に複数形成されている噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧が各噴孔間で変形したり、噴射率が変化したりすることなく、噴孔間での噴霧のばらつきを低減することができる。
【００３６】
以上、第１実施例では噴孔１２１をテーパ形状に形成する場合について説明した。しかし、噴孔はテーパ形状に限らず円筒状に形成することもできる。ただし、この場合、燃料の旋回による損失を考慮し内径を大きく設定する必要がある。
【００３７】
（第２実施例）
本発明の第２実施例によるインジェクタを図８に示す。第１実施例と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施例は、弁ボディ１２の内周部の形状が第１実施例と異なる。第２実施例の場合、弁ボディ１２の内周部には第１実施例と同一の内径の円筒内周部１２ｄと円筒内周部１２ｄよりも内径が大きな拡大内周部１２ｅとが形成されている。これにより、バルブニードル７０のリフト量が小さいとき、円筒内周部１２ｄは第１実施例と同一のクリアランスを維持しつつバルブニードル７０の円筒部７１４と対向する。一方、バルブニードル７０のリフト量が大きくなると、円筒部７１４は拡大内周部１２ｅと対向する。すなわち、燃料流路を形成する弁ボディ１２の内周部とバルブニードル７０の外周部との間の距離は、バルブニードル７０のリフト量に応じて段階的に変化する。
【００３８】
バルブニードル７０のリフト量が図８に示すＬ１＋Ｌ２より小さいとき、噴孔１２１から噴射される燃料の噴霧角度および流量係数は第１実施例と同一である。バルブニードル７０のリフト量が増大しＬ１＋Ｌ２よりも大きくなると、溝部７１５を通過する燃料の運動エネルギより第２円錐台部７１２の外側を通過する燃料のバルブニードル軸方向の流れ成分Ｗｂのエネルギが大きくなる。そのため、燃料は旋回力が付与されることなく図８の上方から下方へバルブニードル７０の軸方向へ流動する。その結果、バルブニードル７０のリフト量がＬ１＋Ｌ２よりも大きくなると、旋回流形成室１８における旋回流は急速に旋回力を喪失する。
【００３９】
図９に示すように、バルブニードル７０のリフト量がＬ１＋Ｌ２より大きくなるにしたがって、噴霧角度αは溝部７１５などが形成されていない従来の燃料噴射装置と同様になる。また、流量係数μも増大するため従来の燃料噴射装置と同様となる。
【００４０】
上記のような第２実施例では、バルブニードル７０のリフト量をＬ１、Ｌ１＋Ｌ２、ならびにＬ１＋Ｌ２よりも大きな例えばＬ３などに制御することにより、噴霧角度および流量係数を第１実施例と比較して大きく変化させることができる。
例えば、エンジンの低負荷または中負荷領域ではバルブニードル７０のリフト量をＬ１に制御することにより、噴霧角度が大きく貫通力が小さな燃料噴霧とすることができる。そのため、流量係数が小さく噴射期間を延長することができ、エンジンの運転時における騒音および有害物質の排出を低減することができる。一方、高負荷領域ではバルブニードル７０のリフト量をＬ３に制御することにより、噴霧角度が小さく貫通力が大きな燃料噴霧とすることができる。そのため、流量係数が大きくなりエンジンの燃焼室全体に燃料を短期間で拡散させることができ、エンジンから排出される黒煙の低減と同時にエンジンの出力の増大を実現することができる。
【００４１】
（第３実施例）
本発明の第３実施例によるインジェクタを図１０に示す。第１実施例と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３実施例では、噴孔１２２の形状が第１実施例と異なる。第３実施例では、図１１に示すように噴孔１２２の弁ボディ１２の内周部側すなわち入口側１２２ａから外周部側すなわち出口側１２２ｂまでの間に最も内径が小さくなる縮径部１２２ｃが形成されている。すなわち、噴孔１２２は鼓形状に形成されている。
【００４２】
噴孔１２２は入口側１２２ａにおける半径がｒｉ、縮径部１２２ｃの半径がｒｍ、ならびに出口側１２２ｂにおける半径がｒｅである。すなわち、噴孔１２２は、入口側１２２ａから縮径部１２２ｃに向かうにしたがって内径が縮小し、縮径部１２２ｃから出口側１２２ｂに向かうにしたがって内径が拡大するように形成されている。そのため、縮径部１２２ｃから出口側１２２ｂへかけて噴孔１２２の内周面はテーパ形状の傾斜面を形成している。縮径部１２２ｃから出口側１２２ｂにかけての噴孔１２２の拡大角度はθｆである。また、噴孔１２２の入口側と弁部材７０の外周部との間の距離と縮径部１２２ｃの内径ｒｍとの比は、噴孔１２２から噴射される燃料の噴霧角度に応じて設定されている。
【００４３】
噴孔１２２の入口側１２２ａから出口側１２２ｂのまでの間に縮径部１２２ｃを形成することにより、バルブニードル７０のリフト量がある所定の第１リフト量の場合、燃料の流速は小さいため、燃料は噴孔１２２の内周面に沿って流動する。縮径部１２２ｃで縮小された燃料は出口側１２２ｂへ拡大する噴孔１２２から燃料が有している旋回力により噴射され、噴射角度が増大する。また、入口側１２２ａから縮径部１２２ｃまでの形状を燃料の流れの形状に合わせた形状に形成することにより、第１実施例と同様に燃料の流れ形状の変化による損失の低減が図られる。一方、θｆを５°から１５°に設定することにより、縮径部１２２ｃから出口側１２２ｂまでの流れの拡大による損失を低減することができる。これにより、流量係数が増大し、第１リフト量より大きな所定の第２リフト量における噴霧角度αを調整することができる。
【００４４】
また、バルブニードル７０のリフト量が第１リフト量よりも大きな所定の第２リフト量の場合、燃料の流速は大きくなる。そのため、縮径部１２２ｃで縮小された燃料の流れはその慣性力により噴孔１２２の内周面とは離れて流動する。その結果、噴孔１２２から噴射される燃料の噴霧角度は小さくなり、噴霧の貫通力が増大する。すなわち、縮径部１２２ｃは絞りとして機能する。
【００４５】
第３実施例では、噴孔１２２を鼓形状とすることにより、噴孔１２２の入口側の面取り部による噴孔１２２への円滑な燃料導入の効果に加え、燃料の流れの縮小および拡大にともなう損失を低減することができる。また、噴孔１２２を鼓形状とすることによりｒｅ／ｄｏが大きくなるため、流量係数を小さくすることができ、噴霧角度の増大を図ることができる。
【００４６】
以上のように第３実施例では、低リフト量である第１リフト量のとき、上述した第２実施例より噴霧角度を増大させることができる。一方、高リフト量である第２リフト量のとき、噴霧角度を低減し貫通力を増大させることができる。また、第２リフト量のとき、流量係数が増大し噴射率を第２実施例よりも大きくすることができる。したがって、噴霧特性の変化量をより大きくすることができる。
【００４７】
（第４実施例）
本発明の第４実施例による燃料噴射装置を図１２から図１４に示す。第１実施例と同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第４実施例によるインジェクタは、構造が単純な単噴孔の燃料噴射装置である。
【００４８】
弁ボディ１９には軸方向の端部に噴孔１９１が形成されている。弁ボディ１９の内周部側にはスワーラ８０が圧入されている。スワーラ８０の内周部側にはバルブニードル７２の円筒部７２１が所定のクリアランスを形成して挿入されている。スワーラ８０には、弁ボディに形成されている燃料通路５３、燃料溜まり５４、燃料通路５５を経由して燃料が供給される燃料通路５６が弁ボディ１９の軸方向に形成されている。スワーラ８０には、燃料通路５６と旋回流形成室８１とを連通する連通部８２が形成されている。バルブニードル７２は、弁ボディ１９の弁座部１９ａに着座可能な当接部７２ａ、ならびに連通部８２の開口部を開閉する制御端部７２ｂを有している。
【００４９】
第４実施例では、旋回流形成室８１へ流入する連通部８２の開口面積をバルブニードル７２のリフト量に応じて変更することができる。これにより、バルブニードル７０のリフト量に応じて燃料流路の形状が変化し、噴孔１９１の出口側１９１ｂの半径ｒｅと旋回流形成室８１の入口側の開口量との関係が変化する。そのため、第１実施例と同様に噴霧角度を変更することができる。
【００５０】
以上説明した本発明の複数の実施例では、コモンレール式の燃料噴射装置に本発明を適用した例について説明したが、本発明はコモンレール式の燃料噴射装置に限らず例えば蓄圧式の電気力−油圧サーボ式の燃料噴射装置、電磁力によりバルブニードルを直接駆動する燃料噴射装置など公知の他の形式の燃料噴射装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタを示す図であって、弁部を拡大した模式的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタ示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタ示す図であって、電磁弁の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタのノズル部を示す模式的な断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタを示す図であって、燃料の流れを説明するために弁部を拡大した模式的な断面図である。
【図６】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタの噴孔から噴射される燃料の流れを説明するために噴孔の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図７】本発明の第１実施例と従来例とを比較した図であって、バルブニードルのリフト量と噴霧角度および流量係数との関係を示す図である。
【図８】本発明の第２実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタを示す図であって、弁部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図９】本発明の第２実施例と第１実施例および従来例とを比較した図であって、バルブニードルのリフト量と噴霧角度および流量係数との関係を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタを示す図であって、弁部の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図１１】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタを示す図であって、噴孔の近傍を拡大した模式的な断面図である。
【図１２】本発明の第４実施例による燃料噴射装置を適用したインジェクタのノズル部を示す模式的な断面図である。
【図１３】図１２のXIII−XIIIで切断した断面図である。
【図１４】図１３のＢ−Ｃ−Ｏ−Ｄ−Ｅ線で切断し展開した断面図である。
【符号の説明】
１インジェクタ（燃料噴射装置）
１２、１９弁ボディ
１２ａ、１９ａ弁座部
１８旋回流形成室
７０、７２バルブニードル（弁部材）
７０ａ、７２ａ当接部
８１旋回流形成室
１２１、１２２、１９１噴孔
１２２ｃ縮径部
７１５溝部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter, the internal combustion engine is referred to as an “engine”).
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection device that injects high-pressure fuel supplied from a high-pressure pump into an engine cylinder is known. In the fuel injection device, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324866 and the automobile technology society paper 20050554, the shape of the spray injected according to the operating condition of the engine can be changed by the injection device that forms a spiral. Techniques to plan have been proposed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324866, the shape of the spray is controlled by changing the volume of the swirl flow forming chamber according to the lift amount of the valve member. In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-324866, the volume of the fuel injection nozzle needs to be changed in order to change the shape of the spray. Therefore, it is necessary to increase the lift amount of the valve member. However, in the case of a fuel injection nozzle applied to a normal engine, there is a limit to the lift amount that can be secured, and there is a problem that the shape of the spray cannot be changed significantly.
[0004]
In addition, in the automobile technology society paper 2000005054, it is shown that the shape of the spray can be significantly changed by the ratio of the diameter of the injection hole and the inflow hole into which the fuel flows. However, the technique shown in the paper has a problem that it can be applied only to a so-called single nozzle nozzle in which one nozzle hole is formed in the valve body.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection device in which the shape of the spray is changed according to the operating state of the engine regardless of the number of nozzle holes, and the harmful substances discharged are reduced.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the fuel flow path has a shape in which the shape of the fuel spray injected from the nozzle hole and the injection rate can be changed according to the lift amount of the valve member. Therefore, regardless of the number of nozzle holes formed in the valve body, even when the fuel injection pressure is low, the spray shape, particularly the spray angle and the spray reach distance are controlled according to the lift amount of the valve member. In addition, since the fuel flow path is formed between the outer periphery of the valve member and the inner periphery of the valve body and by the injection hole, the shape of the outer periphery of the valve member, the inner periphery of the valve member, or the injection hole is changed. By doing so, the shape of the fuel flow path can be easily changed. Therefore, the structure can be simplified.
[0006]
For example, in the case of split injection in which fuel injection is separated into early injection and subsequent main injection, a predetermined amount of early injection is formed in a predetermined region in the combustion chamber to form a lean spray in a layered and uniform combustible mixture range . The spray formed by the early injection increases the spray angle and decreases the penetration force. Thereby, premature ignition or misfire can be prevented. Ignition is premixed ignition in which fuel and air are mixed in advance, but since it is a lean spray, it becomes a cool flame with a low combustion temperature. By spraying the cold flame formed by the early injection with the main injection having an injection characteristic different from that of the early injection, the spray formed by the main injection is ignited by the cold flame without any ignition delay. Therefore, the highest point of the amount of generated heat can be controlled, and the injection timing can be set appropriately at the time when the fuel consumption is optimal. Further, the engine output can be controlled by controlling the amount of fuel injected by the main injection. The fuel spray formed by the main injection is, for example, a spray having a small spray angle and a large penetrating force. Thereby, generation | occurrence | production of harmful | toxic emissions, such as NOx, HC, and black smoke, for example is reduced, and the noise at the time of combustion can be reduced. Therefore, the shape of the spray can be changed according to the operating state of the engine regardless of the number of nozzle holes, and the discharged harmful substances and noise can be reduced.
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the outer peripheral portion of the valve member is formed with a groove portion that forms a predetermined angle with the shaft of the valve member. Since the fuel flowing through the fuel flow path flows along the groove portion, a turning force can be applied to the fuel flowing through the fuel flow path.
According to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the swirl flow forming chamber is formed between the inner peripheral portion of the valve body and the tip portion of the valve member. The swirl flow forming chamber is formed with an inner diameter smaller than the outer diameter of the outer peripheral portion of the valve body. Therefore, the volume of the swirl flow forming chamber can be reduced, and the swirl flow can be quickly formed.
Further, according to the fuel injection device of the first aspect of the present invention, the fuel inlet side of the nozzle hole is opened to the conical valve seat portion of the valve body on which the contact portion of the valve member is seated. Thus, by opening the fuel inlet side of the nozzle hole to the conical valve seat portion, the distance from the valve member shaft to the upper end portion on the fuel inlet side is larger than the distance from the valve member shaft to the lower end portion of the fuel inlet. (See ru and rd shown in FIG. 5).
Here, a swirl force is applied to the fuel flowing into the inlet side of the nozzle hole by a swirl flow forming chamber or a groove provided in the valve member. When the fuel to which this turning force is applied flows into the nozzle hole, the distance from the valve member shaft to the upper end or the lower end of the nozzle inlet is different as described above. The circumferential speed components of the swirling fuel at the upper end portion or the lower end portion are different. Therefore, the circumferential speed component at the lower end of the nozzle hole on the fuel inlet side is larger than the circumferential speed component at the upper end (see Uu and Ud shown in FIG. 6).
Due to the difference in the speed component in the circumferential direction at the upper end or the lower end on the fuel inlet side of the nozzle hole, a swirling flow corresponding to the speed difference is also formed in the nozzle hole. By forming the swirl flow in the nozzle hole in this way, atomization of the fuel spray injected from the outlet side of the nozzle hole can be promoted.
[0007]
According to the fuel injection device of claim 2 of the present invention, when the radius from the central axis of the valve member to the center position of the fuel flow at the outlet of the groove is rs, the upper end of the injection hole on the inlet side Rd <rs <ru where the distance between the central axis of the valve member and the central axis of the valve member is rd.
Of the present inventionClaim 3According to the described fuel injection device, the fuel flow path is formed to expand in accordance with the lift amount of the valve member. Therefore, the shape of the fuel flow path is changed by changing the lift amount of the valve member, and the spray shape of the fuel injected from the injection hole can be changed..
[0008]
BookAccording to the fuel injection device of the sixth aspect of the invention, the fuel injection device has a plurality of outer peripheral portions having different angles with the shaft of the valve member. Therefore, the shape of the fuel flow path can be changed according to the lift amount of the valve member, and the shape of the fuel spray injected from the injection hole can be changed.
[0009]
According to the fuel injection device of the seventh aspect of the present invention, the swirl flow forming chamber is formed on the tip side of the contact portion. Since the swirl flow is formed in the swirl flow forming chamber, the valve member can be aligned by the pressure balancing action by swirl of the swirl flow. Thereby, since a valve member and a valve body can be maintained coaxially, fuel is equally distributed to a plurality of nozzle holes. As a result, variation in the shape of the spray formed by each nozzle hole can be prevented.
[0010]
According to the fuel injection device of the eighth or ninth aspect of the present invention, the injection hole has the reduced diameter portion whose inner diameter is smaller than the inner diameter on the fuel inlet side. That is, the nozzle hole is formed in a shape like a drum, for example. The fuel flowing into the nozzle hole has a different flow rate of fuel supplied to the nozzle hole depending on the lift amount of the valve member. Therefore, by forming the reduced diameter portion in the injection hole, the shape of the fuel spray injected from the injection hole changes according to the flow rate of the fuel. For example, when the flow rate of fuel is small, the flow of fuel reduced at the reduced diameter portion expands along the shape of the nozzle hole and is injected as a spray having a large spray angle. On the other hand, when the flow rate of fuel is large, the flow of fuel reduced at the reduced diameter portion is injected as a spray with a small flow spray angle while maintaining the reduced state. Therefore, the shape of the injected fuel can be changed according to the lift amount.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 2 shows an injector 1 that is a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention. The injector 1 is inserted and mounted in an engine head (not shown) of the engine, and is configured to inject fuel directly into each cylinder of the engine. The high-pressure fuel discharged from the fuel injection pump is accumulated at a predetermined pressure in a pressure accumulating chamber of a pressure accumulating pipe (not shown) and supplied to the injector 1. The fuel injection pump adjusts the discharge pressure according to the engine speed, load, or intake fuel pressure, intake air amount, and coolant temperature.
[0013]
The housing 11 and the valve body 12 of the injector 1 are fastened with a retaining nut 14 with a tip packing 13 interposed therebetween. The valve member includes the valve needle 70, the rod 23, and the control pistons 24 and 25 from the nozzle hole 121 side.
[0014]
The valve needle 70 is supported by the valve body 12 so as to be reciprocally movable. The valve needle 70 is urged by a first spring 15 as a first urging means to a valve seat portion 12a formed in the valve body 12 via a control piston 24 and a rod 23. The first spring 15 is accommodated in the second control chamber 65 coaxially with the control piston 25. The second spring 16 as the second urging means is fitted around the rod 23 in the housing 11 coaxially with the rod 23, and presses the spring seat 17 against the chip packing 13. When the spring seat 17 is seated on the tip packing 13, the lower end surface of the spring seat 17 forms a clearance h <b> 1, that is, a first lift amount with the valve needle 70. When the spring seat 17 is seated on the tip packing 13, the lower end surface of the spring seat 17 protrudes from the lower end surface of the tip packing 13 by an amount corresponding to h 2, that is, the second lift amount. Therefore, the maximum lift amount of the valve needle 70 is h1 + h2.
[0015]
The electromagnetic valve 30 is fastened to the upper part of the housing 11 by a nut 31. The electromagnetic valve 30 includes an armature 32, a body 33, a plate 34, a coil 35, a first control valve 40, a second control valve 43, a first spring 42, a second spring 44, and the like.
[0016]
As shown in FIG. 3, the second control valve 43 can be seated on a valve seat 33 a formed on the body 33 by the urging force of the second spring 44. The second control valve 43 is formed in a cylindrical shape and has a through hole penetrating in the axial direction. The 2nd control valve 43 is supporting the 1st control valve 40 by the inner peripheral wall so that reciprocation is possible. The first control valve 40 and the second control valve 43 are arranged on the same axis. The first control valve 40 can be seated on the plate 34 by the biasing force of the first spring 42. The core 41 located above the first control valve 40 is attracted to the end face 32a of the armature 32 against the biasing force of the first spring 42 by the excitation suction force generated by energizing the coil 35. The first control valve 40 lifts upward in FIGS. 2 and 3 and contacts the end 43 a of the second control valve 43. When the value of the current supplied to the coil 35 is higher, the force for attracting the core 41 of the first control valve 40 is further increased, and the first resistance against the sum of the urging forces of the first spring 42 and the second spring 44 is applied. Both the control valve 40 and the second control valve 43 rise, and the second control valve 43 comes into contact with the locking portion 32b of the armature 32 and stops.
[0017]
An inlet throttle 61 and an outlet throttle 62 communicate with the first control chamber 60. The channel area of the outlet throttle 62 is larger than the channel area of the inlet throttle 61. The outlet throttle 62 is a fuel passage that can communicate with the low pressure side. The inlet throttle 61 is formed in the liner 26 that is press-fitted or fitted into the housing 11 and communicates with the fuel passage 51. High-pressure fuel is supplied to the first control chamber 60 through the fuel inflow passage 50, the fuel passage 51, and the inlet throttle 61. The outlet throttle 62 is formed in a plate 34 that is sandwiched between the body 33 and the housing 11, and communicates with the fuel chamber 63. An inlet throttle 66 and an outlet throttle 67 communicate with the second control chamber 65. The channel area of the outlet throttle 67 is larger than the channel area of the inlet throttle 66. The inlet throttle 66 communicates with the fuel passage 51, and high pressure fuel is supplied to the second control chamber 65 through the fuel inflow passage 50, the fuel passage 51, and the inlet throttle 66. The outlet throttle 67 communicates with the fuel passage 68.
[0018]
When the first control valve 40 opens the outlet throttle 62, the high pressure fuel in the first control chamber 60 passes through the outlet throttle 62, the low pressure side fuel chamber 63 and the fuel passage 64 from the fuel discharge passage 58 to the fuel tank. 3 is discharged. When the second control valve 43 is separated from the valve seat 33 a of the body 33 to open the fuel passage 69, the high-pressure fuel in the second control chamber 65 passes through the outlet throttle 67 and the fuel passage 68 to the fuel discharge passage 58. To the fuel tank 3.
[0019]
As shown in FIG. 2, the control piston 24 is fitted into the housing 11. The control piston 25 located on the side opposite to the injection hole of the control piston 24 is fitted into the liner 26 and faces the first control chamber 60. The lower part of the control piston 24 is in contact with the rod 23. One end of the first spring 15 is in contact with the liner 26, and the other end is locked to the control piston 25. Although the control piston 24 and the control piston 25 are separate bodies, they may be configured integrally. Further, the control piston 24 and the rod 23 may be integrated.
[0020]
The total of the pressure receiving area where the control piston 24 and the control piston 25 receive the fuel pressure from the first control chamber 60 and the pressure receiving area which receives the fuel pressure from the second control chamber 65 is the guide portion of the valve needle 70 that slides with the valve body 12. Is larger than the cross-sectional area of the valve body 12 that accommodates the valve needle 70. High-pressure fuel supplied from a pressure accumulating tube (not shown) includes a fuel inflow passage 50 formed in the housing 11, a fuel passage 51, a fuel passage 52 formed in the tip packing 13, a fuel passage 53 formed in the nozzle body 12, and a fuel. From the reservoir 54 to the valve portion 2 formed by the valve needle 70 and the valve seat portion 12a through the fuel passage 55 around the valve needle 70.
[0021]
Next, the configuration around the valve unit 2 will be described.
As shown in FIG. 4, the valve needle 70 is slidably accommodated inside the valve body 12. A contact portion 70 a provided at the tip of the valve needle 70 can be seated on a valve seat portion 12 a formed on the valve body 12.
[0022]
As shown in FIG. 1, the valve unit 2 includes a swirl flow forming chamber 18, an injection hole 121, and a swirl force forming unit 71. The turning force forming portion 71 includes a valve seat portion 12a formed on the inner peripheral portion of the valve body 12, a first truncated cone portion 711, a second truncated cone portion 712, and a third cone formed on the valve needle 70. It comprises a base part 713, a cylindrical part 714, a groove part 715, and a conical part 716. The groove portion 715 is formed on the outer peripheral portion of the valve needle 70 from the first truncated cone portion 711 through the cylindrical portion 714 and the second truncated cone portion 712 to the third truncated cone portion 713, and has a predetermined angle with the axis L of the valve needle 70 It is formed so as to form β. The inclination angle of the third truncated cone part 713, that is, the angle formed by the outer peripheral part of the third truncated cone part 713 and the axis L of the valve needle 70 is slightly smaller than the inclination angle of the cone part 716 at the tip of the valve needle 70 or They are set the same. A connecting portion between the third truncated cone portion 713 and the conical portion 716 is an abutting portion 70a.
[0023]
A predetermined clearance is formed between the cylindrical portion 714 and the cylindrical inner peripheral portion 12 c of the valve body 12. The channel cross-sectional area of the groove portion 715 is set larger than the channel cross-sectional area of the nozzle hole 121 and larger than the channel area between the valve seat portion 12a and the contact portion 70a when the valve needle 70 is fully lifted. Has been. The swirl flow forming chamber 18 is formed between the inner peripheral portion of the valve body 12 and the conical portion 716 of the valve needle 70. The inner diameter of the swirl flow forming chamber 18 is smaller than the outer diameter of the outer peripheral portion of the valve needle 70. The nozzle hole 121 communicates the inner wall on the inner peripheral side of the valve body 12 and the outer wall on the outer peripheral side. The valve body inner wall side of the nozzle hole 121, that is, the fuel inlet side, opens to the fuel downstream side of the conical valve seat portion 12a. A plurality of nozzle holes 121 are formed in the circumferential direction of the valve body 12. As shown in FIG. 1, the nozzle hole 121 is formed in a tapered shape in which the inner diameter on the inlet side is larger than the inner diameter on the outlet side of the valve body 12. Since the inlet side of the nozzle hole 121 has a chamfered portion between the inner peripheral part of the valve body 12, the inner peripheral part of the valve body 12 and the nozzle hole 121 are connected by a curved surface.
[0024]
A fuel flow path is formed between the inner peripheral portion of the valve body 12 and the outer peripheral portion of the valve needle 70 including the groove portion 715 and the injection hole 121. The fuel flow path is supplied with fuel from a fuel reservoir 54 via a fuel passage 55.
[0025]
Next, the operation of the injector 1 will be described.
First, fuel is discharged from a fuel injection pump (not shown) and delivered to a pressure accumulating pipe (not shown). The high-pressure fuel accumulated at a predetermined constant pressure in the pressure accumulation chamber of the pressure accumulation pipe is supplied to the injector 1. In addition, a control valve drive current corresponding to the engine operating condition is generated by an engine control unit (ECU) (not shown) and supplied to the coil 35 of the electromagnetic valve 30. When an excitation suction force is generated in the coil 35 by supplying the drive current, the first control valve 40 is sucked against the biasing force of the first spring 42. Then, the outlet throttle 62 is opened, and the first control chamber 60 communicates with the low pressure side fuel chamber 63 via the outlet throttle 62. Since the flow passage area of the outlet throttle 62 is set larger than that of the inlet throttle 61, the amount of outflow fuel is larger than the amount of inflow fuel, and the fuel pressure in the first control chamber 60 starts to decrease. This pressure drop rate can be arbitrarily adjusted by setting the difference in flow path area between the inlet throttle 61 and the outlet throttle 62 and the volume of the first control chamber 60. The pressure in the first control chamber 60 decreases, and the force in the nozzle hole closing direction, which is the resultant force of the set load of the first spring 15 and the force received from the fuel pressure in the first control chamber 60 and the second control chamber 65, is the valve. When the force becomes smaller than the force that pushes up the needle 70, the valve needle 70 starts to open. As a result, fuel injection is started from the nozzle hole 121.
[0026]
When the drive current supplied to the coil 35 is further increased, the amount of movement of the first control valve 40 drawn by the coil 35 is further increased, and the fuel pressure in the first control chamber 60 is further decreased. Therefore, the lift amount of the valve needle 70 is further increased by the fuel pressure and reaches the maximum lift amount.
[0027]
When the fixed time has elapsed and the fuel injection timing has ended, the supply of drive current to the coil 35 is stopped. The excitation suction force generated in the coil 35 disappears, the first control valve 40 is biased downward in FIG. 2 by the biasing force of the first spring 42 and the second spring 44, and the first control valve 40 opens the outlet throttle 62. Block. By closing the outlet throttle 62, the pressure of the fuel inside the first control chamber 60 increases, and the force for urging the valve needle 70 in the nozzle hole closing direction increases. Therefore, the valve needle 70 moves downward in FIG. 2, and the contact portion 70a is seated on the valve seat portion 12a. When the contact portion 70a is seated on the valve seat portion 12a, the fuel flow path is closed, and fuel injection ends.
[0028]
Next, the fuel injection mechanism of the injector 1 having the above configuration will be described.
When the valve needle 70 rises to a predetermined first lift amount h1, a slight gap is formed between the valve seat portion 12a of the valve body 12 and the contact portion 70a of the valve needle 70. At this time, the flow velocity Vn of the fuel flowing through the groove 715 is decomposed into a speed component Us in the circumferential direction of the valve needle 70 and a speed component Ws in the direction of the axis L of the valve needle, as shown in FIG. The speed ratio between Us and Ws is determined by the angle β formed by the groove 715 and the axis L of the valve needle 70. That is, since the groove portion 715 has a constant flow path cross-sectional area regardless of the lift amount of the valve needle 70, the flow velocity Vn of the fuel flowing through the groove portion 715 is between the valve seat portion 12a and the contact portion 70a. It increases as the flow rate of fuel flowing through the gap increases. Further, the distance between the inner peripheral portion of the valve body 12 forming a part of the fuel flow path and the outer peripheral portion of the valve needle 70 is such that the valve needle 70 is lifted between the valve seat portion 12a and the contact portion 70a. Expands in proportion to the amount. On the other hand, the distance between the cylindrical inner peripheral portion 12 c and the cylindrical portion 714 is constant regardless of the lift amount of the valve needle 70.
[0029]
At this time, if the radius of the center position of the fuel flow at the outlet of the groove 715 is rs according to the law of conservation of momentum and the law of free vortex, the circumferential velocity component Us of the fuel swirl flow at the outlet of the groove 715 The product angular momentum rs × Us is stored. As a result, the distance between the upper end 121u of the injection hole 121 on the inlet side of the valve body 12 and the axis L of the valve needle 70 is ru, and the circumferential velocity component of the fuel at the upper end 121u of the injection hole 121 is Uu. If the distance between the lower end 121d on the inlet side of the hole 121 and the axis L of the valve needle 70 is rd, and the velocity component in the circumferential direction of the fuel at the lower end of the injection hole 121 is Ud, then rs × Us = ru × Uu = rd × Ud is established. Here, since rd <ru, Uu = rs × Us / ru <Ud = rs × Us / rd. That is, the flow velocity Ud at the lower end portion 121d of the nozzle hole 121 is larger than the flow velocity Uu at the upper end portion 121u, and a swirling flow corresponding to the difference Ud-Uu is formed inside the nozzle hole 121 as shown in FIG. . That is, a swirl flow is also formed inside the nozzle hole 121, and the nozzle hole 121 itself functions as a swirl flow forming chamber.
[0030]
As shown in the above-mentioned automobile engineering society paper 2000005054, the spray angle is determined based on the ratio between the radius re on the outlet side of the injection hole 121 and the equivalent area diameter do of the inflow hole. In the case of this embodiment, the distance h between the inlet of the nozzle hole 121 and the conical portion 716 of the valve needle 70 is proportional to the equivalent area diameter do of the inlet hole. The spray angle changes according to the ratio re / h1 with the first lift amount h1 of the valve needle 70. Since the radius re on the outlet side of the nozzle hole 121 is constant, the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole 121 decreases as the lift amount h1 of the valve needle 70 increases. Therefore, the spray angle can be changed by changing the lift amount h1 of the valve needle 70. Moreover, since the nozzle hole 121 has a chamfered portion, the fuel is smoothly introduced into the nozzle hole 121. Furthermore, since the nozzle hole 121 is formed in a taper shape, the flow velocity at the outlet of the nozzle hole 121 is determined according to re / do.
[0031]
When the lift amount of the valve needle 70 increases and reaches the maximum lift amount h1 + h2, the distance between the valve seat portion 12a and the contact portion 70a further increases, and re / h decreases. Therefore, the spray angle α of the fuel injected from the nozzle hole 121 is smaller than that in the lift amount h1. At this time, due to the loss of the swirling flow inside the swirling flow forming chamber 18 and the nozzle hole 121, the flow coefficient is lower than that of the conventional fuel injection device as shown in FIG.
The above-described conventional fuel injection device does not include a portion corresponding to the swirl flow forming portion 71 or the swirl flow forming chamber 18 such as the groove portion 715 of the present embodiment, and does not impart a swirl force to the fuel. Say things. The nozzle hole is formed in the conical valve seat portion of the valve body as in the present embodiment.
[0032]
As described above, in the first embodiment, the fuel injection rate can be changed by changing the flow coefficient. By setting re / do, i.e., re / h1, the flow velocity of the swirling flow is changed, and the flow coefficient, and hence the injection rate, is set. Moreover, the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole 121 is controlled by the turning force of the turning flow. That is, the spray angle is reduced by reducing the loss at the nozzle hole 121, and the injection angle is increased by increasing the loss at the nozzle hole 121.
[0033]
According to the first embodiment described above, the swirl flow is formed in the swirl flow forming chamber 18 inside the valve body 12 by forming the groove portion 715 on the outer peripheral portion of the valve needle 70. The swirl force of the swirl flow that is formed changes according to the lift amount of the valve needle 70. Further, since the distance between the valve seat 12a, which is a part of the fuel flow path, and the contact portion 70a changes according to the lift amount of the valve needle 70, the flow velocity and flow rate of the fuel flowing into the nozzle hole 121 change. To do. Therefore, the spray angle of the fuel injected from the injection hole 121 can be changed by the lift amount of the valve needle 70. Further, a swirl flow is also formed inside the nozzle hole 121 by guiding the fuel to which the swirling force is applied to the nozzle hole 121. Therefore, atomization of the fuel spray injected from the nozzle hole 121 is promoted, and harmful substances discharged from the engine can be reduced.
[0034]
In the first embodiment, the nozzle hole 121 is formed in a tapered shape. Therefore, not only re / h can be reduced, but also the flow loss in the central axis direction at the nozzle hole 121 can be reduced. Therefore, a loss due to the swirling flow of fuel inside the nozzle hole 121 can be compensated for and a desired spray reach distance can be ensured.
[0035]
Further, in the first embodiment, since the inner diameter of the swirl flow forming chamber 18 is reduced, the volume of the swirl flow forming chamber 18 can be reduced. By reducing the volume of the swirl flow forming chamber 18, a swirl flow can be formed quickly. Further, by forming the swirl flow forming chamber 18 on the tip side of the contact portion 70a, the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole 121 can quickly follow the change in the lift amount of the valve needle 70. Furthermore, the central axis of the valve needle 70 is aligned by the pressure balancing action of the fuel in the swirl flow forming chamber 18, and the coaxiality between the valve needle 70 and the valve body 12 can be ensured. Therefore, the spray of fuel injected from the plurality of nozzle holes 121 formed in the circumferential direction of the valve body 12 is not sprayed between the nozzle holes without being deformed between the nozzle holes or changing the injection rate. Can be reduced.
[0036]
As described above, the first embodiment has described the case where the nozzle hole 121 is formed in a tapered shape. However, the nozzle hole is not limited to the tapered shape, and can be formed in a cylindrical shape. However, in this case, it is necessary to set the inner diameter larger in consideration of the loss due to the turning of the fuel.
[0037]
(Second embodiment)
An injector according to a second embodiment of the present invention is shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the inner periphery of the valve body 12. In the case of the second embodiment, a cylindrical inner peripheral portion 12d having the same inner diameter as that of the first embodiment and an enlarged inner peripheral portion 12e having a larger inner diameter than the cylindrical inner peripheral portion 12d are formed on the inner peripheral portion of the valve body 12. ing. Thereby, when the lift amount of the valve needle 70 is small, the cylindrical inner peripheral portion 12d faces the cylindrical portion 714 of the valve needle 70 while maintaining the same clearance as in the first embodiment. On the other hand, when the lift amount of the valve needle 70 increases, the cylindrical portion 714 faces the enlarged inner peripheral portion 12e. That is, the distance between the inner peripheral portion of the valve body 12 forming the fuel flow path and the outer peripheral portion of the valve needle 70 changes stepwise according to the lift amount of the valve needle 70.
[0038]
When the lift amount of the valve needle 70 is smaller than L1 + L2 shown in FIG. 8, the spray angle and the flow coefficient of the fuel injected from the nozzle hole 121 are the same as in the first embodiment. When the lift amount of the valve needle 70 increases and becomes larger than L1 + L2, the energy of the flow component Wb in the axial direction of the valve needle of the fuel passing outside the second truncated cone part 712 is larger than the kinetic energy of the fuel passing through the groove 715. Become. Therefore, the fuel flows in the axial direction of the valve needle 70 from the upper side to the lower side in FIG. As a result, when the lift amount of the valve needle 70 becomes larger than L1 + L2, the swirl flow in the swirl flow forming chamber 18 rapidly loses the swirl force.
[0039]
As shown in FIG. 9, as the lift amount of the valve needle 70 becomes larger than L1 + L2, the spray angle α becomes the same as that of the conventional fuel injection device in which the groove portion 715 or the like is not formed. Further, since the flow coefficient μ increases, it is the same as the conventional fuel injection device.
[0040]
In the second embodiment as described above, by controlling the lift amount of the valve needle 70 to L1, L1 + L2, and, for example, L3 larger than L1 + L2, the spray angle and the flow coefficient are made larger than those in the first embodiment. Can be changed.
For example, by controlling the lift amount of the valve needle 70 to L1 in a low load or medium load region of the engine, fuel spray with a large spray angle and a small penetration force can be obtained. Therefore, the flow rate coefficient is small, the injection period can be extended, and the emission of noise and harmful substances during engine operation can be reduced. On the other hand, by controlling the lift amount of the valve needle 70 to L3 in the high load region, fuel spray with a small spray angle and a large penetrating force can be obtained. As a result, the flow coefficient is increased and the fuel can be diffused in the entire combustion chamber of the engine in a short period of time, and the black smoke discharged from the engine can be reduced and the output of the engine can be increased simultaneously.
[0041]
(Third embodiment)
An injector according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
In the third embodiment, the shape of the nozzle hole 122 is different from that of the first embodiment. In the third embodiment, as shown in FIG. 11, the reduced diameter portion 122c having the smallest inner diameter is formed between the inner peripheral side of the valve body 12 of the nozzle hole 122, that is, the inlet side 122a and the outer peripheral side, ie, the outlet side 122b. Is formed. That is, the nozzle hole 122 is formed in a drum shape.
[0042]
The nozzle hole 122 has a radius ri on the inlet side 122a, a radius rm on the reduced diameter portion 122c, and a radius on the outlet side 122b. That is, the nozzle hole 122 is formed such that the inner diameter decreases from the inlet side 122a toward the reduced diameter portion 122c, and the inner diameter increases from the reduced diameter portion 122c toward the outlet side 122b. Therefore, the inner peripheral surface of the injection hole 122 forms a tapered inclined surface from the reduced diameter portion 122c to the outlet side 122b. The expansion angle of the nozzle hole 122 from the reduced diameter portion 122c to the outlet side 122b is θf. The ratio between the distance between the inlet side of the injection hole 122 and the outer periphery of the valve member 70 and the inner diameter rm of the reduced diameter part 122c is set according to the spray angle of the fuel injected from the injection hole 122. Yes.
[0043]
By forming the reduced diameter portion 122c between the inlet side 122a and the outlet side 122b of the nozzle hole 122, the flow rate of the fuel is small when the lift amount of the valve needle 70 is a predetermined first lift amount. The fuel flows along the inner peripheral surface of the nozzle hole 122. The fuel reduced by the reduced diameter portion 122c is injected by the turning force of the fuel from the injection hole 122 expanding to the outlet side 122b, and the injection angle increases. Further, by forming the shape from the inlet side 122a to the reduced diameter portion 122c into a shape matching the shape of the fuel flow, the loss due to the change in the fuel flow shape can be reduced as in the first embodiment. On the other hand, by setting [theta] f from 5 [deg.] To 15 [deg.], It is possible to reduce the loss due to the expansion of the flow from the reduced diameter portion 122c to the outlet side 122b. As a result, the flow coefficient increases, and the spray angle α at a predetermined second lift amount larger than the first lift amount can be adjusted.
[0044]
Further, when the lift amount of the valve needle 70 is a predetermined second lift amount that is larger than the first lift amount, the flow rate of the fuel increases. Therefore, the flow of the fuel reduced by the reduced diameter portion 122c flows away from the inner peripheral surface of the injection hole 122 due to its inertial force. As a result, the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole 122 is reduced, and the spray penetration force is increased. That is, the reduced diameter portion 122c functions as a stop.
[0045]
In the third embodiment, the nozzle hole 122 is formed into a drum shape, and in addition to the effect of smooth fuel introduction into the nozzle hole 122 by the chamfered portion on the inlet side of the nozzle hole 122, the fuel flow is reduced and enlarged. Loss can be reduced. Moreover, since re / do becomes large by making the nozzle hole 122 into a drum shape, the flow coefficient can be reduced and the spray angle can be increased.
[0046]
As described above, in the third embodiment, when the first lift amount is a low lift amount, the spray angle can be increased as compared with the second embodiment described above. On the other hand, when the second lift amount is a high lift amount, the spray angle can be reduced and the penetration force can be increased. Further, at the second lift amount, the flow coefficient increases and the injection rate can be made larger than in the second embodiment. Therefore, the amount of change in spray characteristics can be further increased.
[0047]
(Fourth embodiment)
A fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
The injector according to the fourth embodiment is a single injection hole fuel injection device having a simple structure.
[0048]
The valve body 19 is formed with an injection hole 191 at an end portion in the axial direction. A swirler 80 is press-fitted on the inner peripheral side of the valve body 19. A cylindrical portion 721 of the valve needle 72 is inserted on the inner peripheral side of the swirler 80 with a predetermined clearance. The swirler 80 is formed with a fuel passage 53 formed in the valve body, a fuel reservoir 54, and a fuel passage 56 to which fuel is supplied via the fuel passage 55 in the axial direction of the valve body 19. The swirler 80 is formed with a communication portion 82 that allows the fuel passage 56 and the swirl flow forming chamber 81 to communicate with each other. The valve needle 72 has a contact portion 72 a that can be seated on the valve seat portion 19 a of the valve body 19, and a control end portion 72 b that opens and closes the opening of the communication portion 82.
[0049]
In the fourth embodiment, the opening area of the communication portion 82 that flows into the swirl flow forming chamber 81 can be changed according to the lift amount of the valve needle 72. Thereby, the shape of the fuel flow path changes in accordance with the lift amount of the valve needle 70, and the relationship between the radius re on the outlet side 191b of the nozzle hole 191 and the opening amount on the inlet side of the swirling flow forming chamber 81 changes. Therefore, the spray angle can be changed as in the first embodiment.
[0050]
In the plurality of embodiments of the present invention described above, an example in which the present invention is applied to a common rail type fuel injection device has been described. However, the present invention is not limited to a common rail type fuel injection device, for example, an accumulator type electric force-hydraulic pressure The present invention can be applied to other known fuel injection devices such as a servo fuel injection device and a fuel injection device that directly drives a valve needle by electromagnetic force.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing an injector to which a fuel injection device according to a first embodiment of the present invention is applied, and is a schematic sectional view in which a valve portion is enlarged.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 3 is a view showing an injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied, and is a schematic cross-sectional view in which the vicinity of an electromagnetic valve is enlarged.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a nozzle portion of an injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 5 is a diagram showing an injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied, and is a schematic cross-sectional view in which a valve portion is enlarged to explain the flow of fuel.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in which the vicinity of the injection hole is enlarged in order to explain the flow of fuel injected from the injection hole of the injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 7 is a diagram comparing the first embodiment of the present invention and a conventional example, showing the relationship between the lift amount of the valve needle, the spray angle, and the flow coefficient.
FIG. 8 is a view showing an injector to which a fuel injection device according to a second embodiment of the present invention is applied, and is a schematic cross-sectional view in which the vicinity of a valve portion is enlarged.
FIG. 9 is a diagram comparing the second embodiment of the present invention with the first embodiment and the conventional example, and showing the relationship between the lift amount of the valve needle, the spray angle, and the flow coefficient.
FIG. 10 is a view showing an injector to which a fuel injection device according to a third embodiment of the present invention is applied, and is a schematic cross-sectional view in which the vicinity of a valve portion is enlarged.
FIG. 11 is a view showing an injector to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied, and is a schematic sectional view in which the vicinity of the injection hole is enlarged.
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a nozzle portion of an injector to which a fuel injection device according to a fourth embodiment of the present invention is applied.
13 is a cross-sectional view cut along XIII-XIII in FIG. 12. FIG.
14 is a sectional view taken along the line B-C-O-D-E in FIG. 13 and developed.
[Explanation of symbols]
1 Injector (fuel injection device)
12, 19 Valve body
12a, 19a Valve seat
18 Swirl flow forming chamber
70, 72 Valve needle (valve member)
70a, 72a Contact part
81 Swirl flow forming chamber
121, 122, 191 nozzle hole
122c reduced diameter part
715 groove

Claims

An injection hole communicating the inner peripheral side and the outer peripheral side, and a valve body having a valve seat on the fuel inlet side of the injection hole;
A contact portion capable of contacting the valve seat portion , and a groove portion formed on the outer peripheral portion at a predetermined angle with respect to a central axis , the contact portion being separated from the valve seat portion or the A fuel injection device comprising: a valve member that opens and closes the nozzle hole when a contact portion is seated on the valve seat portion;
The swirl flow formed between the inner peripheral part of the valve body and the tip part of the valve member and sandwiched only by the conical inner wall surface of the valve body and the conical outer wall surface of the valve member With a formation chamber,
A fuel flow path is formed between the valve body and the valve member and the injection hole, and the valve seat part and the swirl flow forming chamber are sequentially arranged downstream of the groove part in the fuel flow direction in the fuel flow path. Arranged,
The fuel inlet side of the nozzle hole opens to a conical valve seat portion of the valve body,
Before SL fuel flow path fuel injection device according to claim changeable der isosamples accordance spray shape and injection rate of the fuel injected from the injection hole on the lift amount of the valve member.

When the radius from the central axis of the valve member to the center position of the fuel flow at the outlet of the groove is rs, the distance between the upper end on the inlet side of the nozzle hole and the central axis of the valve member is ru, 2. The fuel injection device according to claim 1, wherein rd <rs <ru is satisfied, where rd is a distance between a lower end portion on the inlet side of the injection hole and a central axis of the valve member.

The distance between the outer peripheral part of the said valve member and the inner peripheral part of the said valve body is formed so that it may expand continuously in proportion to the lift amount of the said valve member. Or the fuel-injection apparatus of 2.

The distance between the outer peripheral part of the said valve member and the inner peripheral part of the said valve body is formed so that it may increase in steps according to the lift amount of the said valve member. 3. The fuel injection device according to 2.

Before SL swirling flow forming chamber has an inner diameter of the outer peripheral portion the fuel injection device that is formed smaller than the outer diameter of claim 1, wherein according to any one of the fourth of said valve body.

The fuel injection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the valve member has a plurality of outer peripheral portions having different angles with respect to an axis of the valve member.

The fuel injection device according to any one of claims 1 to 6, wherein the swirl flow forming chamber is formed on a distal end side with respect to the abutting portion where the valve member abuts on the valve body. .

The fuel injection device according to any one of claims 1 to 7, wherein the injection hole has a reduced diameter portion whose inner diameter is smaller than an inner diameter of the injection hole on the fuel inlet side.

The ratio of the distance between the fuel inlet side of the nozzle hole and the outer peripheral part of the valve member and the inner diameter of the reduced diameter part is set according to the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole. The fuel injection device according to claim 8 .