JP3935107B2 - 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、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、スワーラー(旋回体)の下流側平面に形成されたスワール溝で旋回を行う形態の燃料噴射弁においては、スワーラーは外周部から燃料噴射弁の軸心にむかって溝の深さが減少するような形状を採用していた(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
又、スワーラーの下流側を円錐面にするとともに、弁座の円錐面と接触させてスワール溝を軸方向に傾斜させて、スワール溝出口部で燃料に軸方向速度成分を与えるものもあった(例えば、特許文献2参照)。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−231266号公報(図26,図27,図28)
【特許文献2】
特開平10−213053公報(第4〜8頁,図2)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の燃料噴射弁は以上のように構成されており、上記特許文献1においては、スワール溝の入口面積を出口面積に比べて大きくして、溝出口において斜め方向の流れを作ろうとしているが、溝上流側の通路はスワーラーと弁本体との隙間による軸方向通路であるため、スワール溝の入口部では、溝の弁座側に主流が流れてしまい、溝出口ではほぼ水平方向の流れとなってしまう。
【0006】
これにより、燃料はスワール溝出口から弁の軸心に対しほぼ垂直な方向に流出し、弁座シート面上に到達して急速に軸方向の速度成分を与えられるので、流速方向の急激な変更により乱れが発生し、流体的なロスが生じてしまう。
このような流体的なロスは、下流の噴射口出口において噴射燃料を減速させ、エンジンシリンダ内におけるスプレーの微粒子化が抑制されて、燃焼状態の悪化を招く。
【0007】
又、上記特許文献2においては、スワーラー円錐面と弁座の円錐面とは燃料の洩れを防ぐために密着させる必要があるが、円錐面どうしであるため円錐のコーン角を同一にするための加工が困難となり、スワール溝以外の隙間からの流れが発生してしまう。
また、スワール溝の深さの測定管理方法が難しいため、加工によるばらつきが大きくなり、スプレーの形状及び噴射量の製品毎のばらつきが大きくなるという問題点があった。
【0008】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、スワール溝の加工精度を確保しながら、スワール溝の出口部分で燃料の流れに斜め成分を与えることにより、流体的なロスを減らすようにして、製品毎のばらつきが少なく、更には良好なスプレーの微粒子化を実現することのできる燃料噴射弁を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項1に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワーラーを備えたものであり、スワール溝入口部であって、燃料流れに斜め下方向の力が加わるように段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部のスワーラーに傾斜部を設けたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による燃料噴射弁を示す断面図、図2はスワーラー(旋回体)部の形状を示すための図1におけるA−A線断面図、図3は図2におけるB−B線断面図、図4はスワーラー単体を示す断面図、図5は同じく底面から見た平面図である。
燃料噴射弁1の先端は、エンジンのシリンダヘッドの穴にシール部材2を介して挿入され、シリンダ内に円錐形状のスプレーを噴射する。
【0011】
ソレノイド装置3は、コイル4を巻回したボビン6と、このボビン6の内周部に設置されたコア7とを有し、コイル4の巻線は端子8に接続されている。
コア7はその内部が燃料通路となるように中空円筒形状になっており、その中空部には圧縮ばね9が設置されており、又アマチュア10はコア7の先端に対向するように設置されている。
【0012】
コイル4はハウジング11内に挿入され、その後コア7がハウジング11内に圧入された後、両者は溶接により固定される。
ばね9の位置を固定するためのロッド12はコア7の内周部に挿入され、所定の噴射量特性を有するようなばね力となる位置まで圧縮ばね9を押し込み、この状態でコア7の外周部7aより、かしめによって固定される。
【0013】
更に燃料噴射弁1においては、アマチュア10と一体化された弁体13、シート部14aと噴射口部14bを有する弁座14、この弁座14の外周に固定され、金属製のドーナツ形状に形成されたリング15、燃料に旋回をかけるためのスワーラー(旋回体)16、及びスワーラー16と弁座14を先端部に収容し、外周部にシール部材2を取り付けた中空状の弁本体17が設けられており、これらによって弁装置が構成されている。
【0014】
スワーラー16はその底面に設けられた平面部16jで弁座14と密着状態で接触し、弁座14とともに弁本体17の内周部に圧入され、溶接により固定される。
弁体13は弁本体17との摺動部13a及びスワーラー16との摺動部13bにより摺動可能な状態で弁本体17に挿入され、弁座14のシート部14aとの接触によって軸方向の位置が固定される。
【0015】
弁本体17はその上面にプレート18をハウジング11との間にはさみこんだ状態でハウジング11の内周部に圧入され、溶接により固定される。
プレート18はコイル4に電流が流されたときのアマチュア10とコア7との距離であるエアギャップを調整するために設けられたものであり、アマチュア10とコア7との軸方向相対位置に応じた適切な厚さのものが用いられる。
【0016】
図示しないエンジンのマイコンより燃料噴射弁1の駆動回路に対し動作信号が送られると、燃料噴射弁1は端子8よりコイル4に電流が流され、ハウジング11、コア7、アマチュア10で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア10はコア7側へ吸引される。
そして、アマチュア10と一体に構成された弁体13は弁座14に設けられたシート部14aから離れ、弁体13とシート部14と間に間隙が形成されると、燃料圧力1MPa以上の高圧の燃料が噴射口部14bよりエンジンシリンダ内へ噴射され、燃料噴射が開始する。
【0017】
弁体13は、弁体13の上端面13c部がプレート18の下端面と接触することにより開弁位置が決まり、10分の数ミリ秒から数ミリ秒間の時間で燃料噴射が継続される。その後、マイコンからのオフ信号によりコイル4への通電が停止されて電磁力が減少し、弁体13はばね9の復帰力により閉弁方向へ動作を開始し、10分の数ミリ秒後にはシート部14aに達して燃料噴射が終了する。
【0018】
コイル4に電流が流されている状態において、図示しない燃料供給管よりコア7の内周部に流入した燃料は、アマチュア10と弁体13との隙間13dを通って、弁体13と弁本体17間17aに到り、更にはスワーラー内通路16a,スワーラー円周通路16b,及び弁体13の軸心に偏心して半径方向に延びる複数のスワール溝16cを通って弁体13とスワーラー16の隙間16dに至る。
燃料は更に弁体13と弁座14の隙間よりシート部14aに達し、噴射口14bを通ってエンジンシリンダ内に噴射される。
【0019】
本発明におけるスワーラー16においては、図3に示すように、金属製のドーナツ形状を有するリング15を設けることにより、スワール溝入口部16eにおいて段付き形状が形成され、更にはスワール溝出口部16h付近に傾斜部16gを設けたものである。
このように、リング15を設けて段付き形状にすることにより、燃料入口部の流れ16fに斜め下方向の力が加わるようになり、更にスワール溝出口部16h付近の上流側のラインの一部16gを下流方向に傾斜させることにより、溝出口部16hにおける燃料の流れも斜めになるようにすることができる。
【0020】
このようにスワール溝16cの流れを斜め下方向に修正することにより、スワール溝出口部16hより流出した燃料が、シート部14に向かう過程で、流れ方向の急速な変化が生じることがなくなり、噴射口14bへ到達することができるので、流体のロスが少なく、微粒子化の良好な円錐状のスプレーがエンジンシリンダへ噴射できる。
そして燃費が良好となるとともに、燃料の燃え残りによるHCの排出の少ないエンジンを提供することができる。
【0021】
なおスプレーの噴霧角や、流量を決定する燃料の旋回力は、スワール溝出口部16hの流路断面積により大きく左右されるが、スワーラー16と弁座14との接触面は弁体13の中心軸に垂直な平面16jとしたので、この部分の平面度及び直角度の精度は高く、この接触面の隙間からの燃料の洩れは無視できるほど少なくなる。よってスプレーの噴霧角及び流量のばらつきが少なく、生産性の高い燃料噴射弁を得ることができる。
【0022】
なお図3においては、リング15を使用することにより、スワール溝入口部16eに段付き形状を形成しているが、リング15と弁座14とを一体に構成し、弁座14の一部に凸部を設けるようにしてもよい。
【0023】
実施の形態2.
図6はこの発明の実施の形態2による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
本実施形態においては、弁座14のシート部14aの上流側に、スワール溝16cからシート部14aへ到る燃料の流れの方向の変化をスムーズにするためのテーパー面14cを形成したものである。
このテーパー面14cは、スワール溝出口部16hにおける流速方向と、シート部14a付近の流速方向との中間に位置する方向へ燃料を導くためのテーパー角の設定とする。
【0024】
具体的には、スワール溝上流側ラインの傾斜部16gの傾き角を30°とした場合、スワール溝出口部16hの流速方向は水平成分も若干存在するため30°以下の流速方向となり、シート面14dの傾き角を50°とすると、テーパー面14cの傾き角は30°以上50°以下に設定することになり、図6においては40°としている。
【0025】
以上のように、本実施形態によれば、弁座14のシート面14dの上流側に、シート面14aの傾き角よりも角度が小さく、スワール溝16cの傾斜部16gの角度より傾き角が大きいテーパー面14cを構成したので、実施の形態1の場合より更に燃料流れの方向変化をスムーズにすることができ、流体のロスが小さくなり、よりスプレーの微粒子化を促進することができる。
【0026】
【発明の効果】
この発明の請求項1に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ噴射口を有する弁座と、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与えるスワーラーを備えたものであり、スワール溝入口部であって、燃料流れに斜め下方向の力が加わるように段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部のスワーラーに傾斜部を設けたので、スムーズな燃料流れを得ることができ、流体のロスを小さくするとともに、スプレーの微粒子化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による燃料噴射弁を示す断面図である。
【図2】 図1におけるA−A線断面図である。
【図3】 図2におけるB−B線断面図である。
【図4】 スワーラー単体を示す断面図である。
【図5】 スワーラー単体を示す平面図である。
【図6】 この発明の実施の形態2による燃料噴射弁の先端部を示す断面図である。
【符号の説明】
13 弁体、14 弁座、14a シート面、14b 噴射口、14c テーパー面、
15 リング、16 スワーラー、16e スワール溝入口部、16g 傾斜部、
16h スワール溝出口部、17 弁本体。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure of a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a fuel injection valve that swirls in a swirl groove formed on a downstream plane of a swirler (swivel body), the depth of the groove decreases from the outer periphery to the axis of the fuel injection valve. Such a shape was employed (see, for example, Patent Document 1).
[0003]
In addition, there is a conical surface on the downstream side of the swirler, and the swirl groove is inclined in the axial direction in contact with the conical surface of the valve seat to give an axial velocity component to the fuel at the swirl groove outlet ( For example, see Patent Document 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-231266 (FIGS. 26, 27, 28)
[Patent Document 2]
JP-A-10-213053 (pages 4-8, FIG. 2)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional fuel injection valve is configured as described above, and in
[0006]
As a result, the fuel flows out from the swirl groove outlet in a direction substantially perpendicular to the axial center of the valve, reaches the valve seat surface, and is rapidly given an axial speed component. Will cause disturbance and fluid loss.
Such a fluid loss decelerates the injected fuel at the outlet of the downstream injection port, suppresses atomization of the spray in the engine cylinder, and deteriorates the combustion state.
[0007]
In
In addition, since it is difficult to measure and manage the depth of the swirl groove, there is a problem that the variation due to processing increases, and the variation of the spray shape and the injection amount for each product increases.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and by providing an oblique component to the fuel flow at the exit portion of the swirl groove while ensuring the processing accuracy of the swirl groove, the fluid loss It is an object of the present invention to provide a fuel injection valve that can reduce the variation between products and can realize fine spray fine particles.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A fuel injection valve according to a first aspect of the present invention includes a hollow valve body, a valve seat provided at one end of the valve body and having an injection port, and a valve body that opens and closes the injection port while being in contact with the valve seat. , which was equipped with a swirler to provide the swirl to the fluid entering the jet inlet along with slidably supporting the valve body surrounding the valve body, a swirl grooves inlet, the fuel flow obliquely downward force In addition, a stepped shape is provided so that an inclined portion is provided on the swirler at the exit portion of the swirl groove.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a cross-sectional view showing a fuel injection valve according to
The tip of the
[0011]
The
The core 7 has a hollow cylindrical shape so that the inside becomes a fuel passage, a
[0012]
The
The
[0013]
Further, in the
[0014]
The
The
[0015]
The
The
[0016]
When an operation signal is sent from the microcomputer of the engine (not shown) to the drive circuit of the
When the
[0017]
The
[0018]
In a state in which a current flows through the
The fuel further reaches the
[0019]
In the
Thus, by providing the
[0020]
By correcting the flow of the
In addition, it is possible to provide an engine with improved fuel efficiency and less HC emission due to unburned fuel.
[0021]
The spray angle of the spray and the swirling force of the fuel that determines the flow rate greatly depend on the flow path cross-sectional area of the swirl
[0022]
In FIG. 3, the
[0023]
6 is a cross-sectional view showing a tip portion of a fuel injection valve according to
In the present embodiment, a tapered surface 14c is formed on the upstream side of the
The taper surface 14c is set to have a taper angle for guiding the fuel in a direction located between the flow direction in the swirl
[0024]
Specifically, when the inclination angle of the inclined portion 16g of the swirl groove upstream line is set to 30 °, the flow velocity direction of the swirl
[0025]
As described above, according to the present embodiment, on the upstream side of the
[0026]
【The invention's effect】
According to the fuel injection valve of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a fuel injection valve according to
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a single swirler.
FIG. 5 is a plan view showing a single swirler.
FIG. 6 is a sectional view showing a tip portion of a fuel injection valve according to
[Explanation of symbols]
13 Valve body, 14 Valve seat, 14a Seat surface, 14b Injection port, 14c Tapered surface,
15 ring, 16 swirler, 16e swirl groove inlet, 16g slope,
16h Swirl groove outlet, 17 valve body.
Claims (3)
スワール溝入口部であって、燃料流れに斜め下方向の力が加わるように段付き形状が設けられるとともに、スワール溝出口部の上記スワーラーに傾斜部を設けたことを特徴とする燃料噴射弁。A hollow valve body, a valve seat provided at one end of the valve body, having an injection port, a valve body that opens and closes the injection port by being in contact with the valve seat, and surrounds the valve body, In the fuel injection valve provided with a swirler that slidably supports and swirls the fluid flowing into the injection port,
A fuel injection valve characterized by being provided with a stepped shape so as to apply an obliquely downward force to the fuel flow, and provided with an inclined part in the swirler at the outlet part of the swirl groove.
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