JP4029586B2

JP4029586B2 - Fuel injection valve

Info

Publication number: JP4029586B2
Application number: JP2001213003A
Authority: JP
Inventors: 良雄岡本; 裕三門向; 元幸安部; 歩宮島; 正美永野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2008-01-09
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2002202031A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射弁に係わり、燃料を微粒化し、その噴射方向を制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の燃費向上や排気ガス浄化に対応するためには、燃料噴射弁から噴射される燃料の微粒化促進と噴射方向の的確な制御が重要な課題とされている。
特開昭６１−２３４２６６号公報には、エンジンの１つの燃焼室に対して開口され、第１吸気弁により開閉される第１主吸気通路及び第２吸気弁により開閉される第２主吸気通路と、主吸気通路内に配設され、低負荷時には閉とされると共に高負荷時には開とされる開閉弁と、この開閉弁よりも上流の主吸気通路より分岐されてその出口端が第１吸気弁近傍において第１主吸気通路に開口され、通路面積が主吸気通路の面積よりも小さくされた補助吸気通路と、開閉弁よりも下流において主吸気通路に配設され、第１、第２の噴孔を有して、第１の噴孔の噴射路が第１吸気弁に、また第２噴孔の噴射路が第２吸気弁に向かうように指向された燃料噴射弁とが記載されている。
さらにこの公報には、第１噴孔における噴射路の拡散角度に対して第２噴孔における噴射路の拡散角度を小さく設定し、第１噴孔からの燃料噴射量が第２噴孔からの燃料噴射量よりも大きくすることが記載されている。またこの燃料噴射弁では、両噴孔からの燃料噴射量を異ならせるために、両噴孔の開口面積を異ならせている。
特開平８−２１８９８６号公報には、内燃機関の吸気弁の上流側の吸気管に設けられて燃料噴霧を吸気管内に噴射する燃料噴射弁を備えた燃料噴射装置において、燃料噴射弁の噴射部が湾曲した略半円弧状の噴孔を少なくとも１個有する構成、さらに噴霧の最外周部が吸気ポートの壁面と噴射部とを結ぶ接線の範囲内で、かつ吸気弁背面内に衝突するように燃料噴射弁を配置する構成が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、１つの燃焼室に設けられた２つの吸気ポートのそれぞれに１つの噴霧が噴射されるように、１つの燃料噴射弁から２つの噴霧が２方向に噴射されているが、このとき噴霧を形成する燃料の微粒化については十分な配慮がなされていない。
【０００４】
本発明の目的は、２方向に噴射される燃料の微粒化を向上することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
２方向に噴射される燃料の微粒化を向上するために、以下の構成を有する燃料噴射弁とする。
弁座と、前記弁座と接離可能に設けられた弁体と、前記弁座の下流側に設けられた２つの燃料噴射孔と、前記燃料噴射孔の上流側で前記弁座の下流側に各燃料噴射孔に対応してそれぞれ設けられ、燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段とを備え、
前記２つの燃料噴射孔を、第１の板状部材に、上流側端面から下流側端面まで相互に異なる方向を指向するように貫通し、上流側端面及び下流側端面の面方向に独立して並設された２つの貫通孔によって構成し、
前記旋回力付与手段を、第２の板状部材に、上流側端面から下流側端面まで貫通する貫通孔からなり、上流側端面及び下流側端面の面方向に独立して並設された２つのスワール室と、前記スワール室の中心に対してオフセットした方向を指向して前記スワール室に連通する燃料通路であり、前記２つのスワール室のそれぞれに対して一対ずつ設けられたオフセット通路とによって構成し、
第３の板状部材に、２つのＤカット面によって、上流側端面から下流側端面まで連通した２つの軸方向燃料通路を形成し、
前記弁座の下流側に、下流側から、前記第１の板状部材、前記第２の板状部材、前記第３の板状部材の順で、前記軸方向燃料通路が前記オフセット通路の前記スワール室に接続される側とは反対側の端部に連通し、前記２つのスワール室のそれぞれが前記２つの燃料噴射孔のそれぞれに連通するように積層する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明に係る燃料噴射弁及びその燃料噴射方法について詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明に係る実施形態例である電磁式燃料噴射弁を多気筒内燃機関の吸気管へ装着した状態を示す図であって、図(ａ)はその部分断面図である。また、図(ｂ)はＳ方向より視た図で吸気弁と電磁式燃料噴射弁１の位置関係を示す図である。
【０００８】
１０１は多気筒内燃機関の気筒の１つを示しており、１０２は燃焼室、１０３は吸気ポート１０４を開閉する吸気弁、１０５は吸気ポート１０４を分離する中央隔壁１０５ａを有し上流側において連通する吸気通路、１０６は吸気管、１０７は吸気流制御装置、１０８は吸気の流れ、１０９は電磁式燃料噴射弁１側の内壁面に対向する吸気通路１０５の内壁面、１００ａは電磁式燃料噴射弁１から噴射される噴霧の模式図である。
【０００９】
吸気流制御装置１０７は回転軸１１０ａを回転中心として回転駆動される開閉弁１１０を持つ。吸気ポート１０４は１つの燃焼室１０２に対して２つ並設され、２つの噴霧（２方向噴霧）がそれぞれ各吸気ポート１０４の中心に向かって噴射される。本実施形態では、燃料噴射方式として、電磁式燃料噴射弁１が１つの燃焼室１０２に対して吸気弁１０３の上流側に１つずつ配設されるマルチポイントインジェクション(ＭＰＩ)システムを採用している。
【００１０】
開閉弁１１０は、回転軸１１０aの軸方向が電磁式燃料噴射弁１から噴射される２つの噴霧の噴射方向に仮想される２つの中心軸線を含む平面と略平行で、かつ電磁式燃料噴射弁１の弁体の駆動方向に一致する弁軸（または弁軸心或いは中心軸線）方向と略垂直となるように構成されている。
【００１１】
尚、本実施形態では、吸気ポート１０４が２つの場合について説明しているが、吸気ポート１０４を３つ以上もつ構成も可能である。
【００１２】
気筒内の混合気の質や形成状態の向上を図るために、噴霧１００ａは微粒化度が高められるが、さらに、吸気管１０６や吸気通路１０５の内壁面への燃料付着を低減するために、噴霧の方向性や形状や、さらには噴射時期の最適化が図られている。なお、吸気流制御装置１０７は図示しているように、その閉止時に吸気管１０６の通路面積を狭くして吸気流れの速度を高めてタンブル流を生成するというものである。
【００１３】
電磁式燃料噴射弁１から噴射される個々の燃料噴霧は、吸気管１０６及び吸気通路１０５の通路壁、さらに中央隔壁１０５ａへの付着を避けるような狭い噴射角度で、吸気弁１０３の皿部１０３ａ、１０３ｂを指向するように生成される。すなわち、噴霧１００ａは中心部が薄くその外方部が濃い中空円錐状（ホローコーン状）になっており、吸気弁１０３の皿部１０３ａの表面上に均質に分散される。いわゆるホローコーン状の微粒化の良い２方向噴霧が生成され壁面付着を抑制している。
【００１４】
内燃機関の燃焼試験を実施したところ、排ガス性能の向上や燃費の向上が図られており、係る電磁式燃料噴射弁１によって、吸気管内壁面への燃料付着が抑制されて混合気の質や形成状態の向上が図られることが確認された。
【００１５】
図２は、本実施形態の電磁式燃料噴射弁を異なる形態の多気筒内燃機関の吸気管へ装着した状態を示す図である。
【００１６】
同様に、１２０は多気筒内燃機関の気筒の１つを示しており、１２１は燃焼室、１２２は吸気ポート１２３を開閉する吸気弁、１２４はシリンダ、１２５はピストン、１２６は点火プラグである。また、１２７は吸気通路、１２８は吸気管、１２９は吸気流制御装置、１３０は吸気の流れ、吸気流制御装置１２９は開閉弁１３１を持つ。吸気ポート１２３は２つ並設され、この実施例の場合、この吸気ポート１２３方向に向かって噴霧は噴射される。本実施形態においても、マルチポイントインジェクション(ＭＰＩ)システムを構成している。
【００１７】
この多気筒内燃機関の特徴は、吸気流制御装置１２９の下流の噴霧が流れる範囲に吸気通路１２７を仕切る板１３２が設けてあることで、この仕切り板１３２によって吸気流速の高い流れが生成される。目的は微粒化された噴霧と混合を促進させながら輸送遅れを解消するというものであり、噴射時期の最適化を行うことによって、気筒内の混合気の質や形成状態の向上が図られている。
【００１８】
電磁式燃料噴射弁１から噴射される燃料噴霧は、図１の実施形態と同様に、吸気管１２８の内壁面への付着を避け、吸気弁１２２の皿部１２２ａに指向するように生成される。すなわち、また、噴霧は中心部が薄くその外方部が濃いホローコーン状になっており、吸気弁１２２の皿部１２２ａの表面上に均質に分散される。
【００１９】
この実施形態の内燃機関においても燃焼試験を実施したところ、点火性が良好で燃焼の安定範囲が拡大し、排ガス性能の向上や燃費の向上が図られることが確認された。
【００２０】
図３は、本実施形態の別なる噴霧形態を有する電磁式燃料噴射弁を図１と同種の多気筒内燃機関の吸気管へ装着した状態を機関の上方より眺めた状態を示す模式図である。
【００２１】
同様に、１４０は多気筒内燃機関の気筒の１つを示しており、１４１は燃焼室、１４２は吸気弁、１４３は中央隔壁、１４４は点火プラグ、１４５は排気弁である。一方、１４６は吸気通路で、１４７はこの吸気通路１４６内に配置される吸気流制御装置である。１４８，１４９は吸気の流れを示しており、吸気流制御装置１４７がどちらかに傾いた場合に、一方の気流の速度が高められるように配置されている。
【００２２】
吸気流制御装置１４７は、その開閉弁１４７ａの回転軸１４７ｂの軸方向が、吸気通路１４６を形成する壁の電磁式燃料噴射弁１の取り付け側を向くように構成されている。或いは、電磁式燃料噴射弁１の弁体の駆動方向に一致する弁軸（または弁軸心或いは中心軸線）と回転軸１４７ｂが同一平面内にあるように構成されている。或いは、回転軸１４７ｂの軸方向が、電磁式燃料噴射弁１から噴射される２つの噴霧の噴射方向に仮想される２つの中心軸線を含む平面と略垂直となるように構成されている。そして電磁式燃料噴射弁１は、回転軸１４７ｂと電磁式燃料噴射弁１の弁軸とを含む面を境にして一方の側に２つの燃料噴霧のうち一方の燃料噴霧を指向させ、前記面を境にして他方の側に２つの燃料噴霧のうち他方の燃料噴霧を指向させて燃料を噴射するようにする。さらに吸気流制御装置１４７は、電磁式燃料噴射弁１から２方向に噴射される２つの燃料噴霧１５０、１５１のそれぞれに供給する空気流量を変えることができるように配置されている。
【００２３】
図３では吸気の流れ１４８が流速の高い流れになっており、逆に１４９が流速の低い流れになっている。吸気弁１４２は２つ並設され、この実施例の場合でも、この吸気ポート１４２方向に向かって噴霧は噴射される。本実施形態においても、電磁式燃料噴射弁１は吸気弁１４２の上流側に１つずつ配設されており、マルチポイントインジェクション(ＭＰＩ)システムを構成している。
【００２４】
本実施形態の特徴は、電磁式燃料噴射弁１からの燃料噴霧の形状にある。噴霧生成に関する具体的な手法は後述するが、吸気通路１４６内に生成される、流速の高い吸気流れ１４８側には微粒化した貫通力の弱い中空状の噴霧を、流速の低い吸気流れ１４９側には貫通力の強い中空状の噴霧をそれぞれ生成する。このように、気流の流れと噴霧の形態を最適化することによって、燃料噴霧の輸送遅れが解消されるとともに、燃焼室１４２内に生成される混合気の質（混合気の成層化）が改善されて燃焼が安定化する。
【００２５】
この実施形態の内燃機関においても燃焼試験を実施したところ、点火性が良好で燃焼の安定範囲が希薄燃焼側に拡大し、排ガス性能の向上や燃費の向上が図られることが確認された。
【００２６】
次に、このような噴霧を生成可能な燃料噴射弁１の構造及びその動作について、図４乃至図８を用いて説明する。
【００２７】
図４は、本発明に係る電磁式燃料噴射弁１の縦断面図である。以下、構造及び動作について説明する。
【００２８】
電磁式燃料噴射弁１は、コントロ−ルユニットにより演算されたデュ−ティのＯＮ−ＯＦＦ信号により、弁座部の開閉を行うことにより燃料を噴射する。
【００２９】
磁気回路は、一方の開口端２ａに燃料導入部を有し、他方の開口端２ｂを有するコアとして働くほぼ筒状の管２と、この筒状管２の開口端２ｂ付近の外周部にその一端を挿入固定される薄厚状の円筒部材７に、その一部を固定され、強磁性材よりなり、少なくとも部分的に電磁コイル５を取り囲むように構成されるヨ−クとしての機能を有する管状片３と、この管状片３の一方端を閉じる栓体部４と、コアとして働く筒状管２の開口端２ｂの端面に空隙を隔てて対面する筒状のアンカー６とから構成される。
【００３０】
弁体１０は、このアンカ６の内周面に、部分的に開口部８ａを有する板状部材を丸めて成形されるとロッド８と、このロッド８の他方の開口端部に溶接止めされてなるボ−ル９とよりなる。この弁体１０は、アンカ６及びボール９の外周部分によってガイドされている。ボール９には、燃料を通過させるための複数個のカット面９ａが設けてある。ボール９は弁座部材１１に形成された弁座面１２に当接している。尚、弁座部材１１の内径部には、ボール９をガイドするガイド面が形成されている。
【００３１】
この弁座部材１１は、非磁性材あるいは弱磁性材よりなる薄厚状円筒部材７の一方端の内周面７ａに圧入されており、さらに下流には、微粒化の役割をなす燃料旋回機構付きプレートと噴射方向及び噴霧パターンを制御する所望の形状（大きさを含む）の穴（貫通孔）を有するプレートとが圧入固定されている。燃料旋回機構付きプレートはフューエルインプレート１３およびスワールプレート１４とで構成されており、噴射方向及び噴霧パターンを制御する穴を有するプレートはインジェクションプレート１５で構成されている。本実施の形態では、フューエルインプレート１３、スワールプレート１４及びインジェクションプレート１５が弁座部材１１の下流側に、上流側からこの順番で、薄厚状円筒部材７に圧入固定されている。
【００３２】
上記各プレートは厚さ方向寸法（電磁式燃料噴射弁１に組み込まれた状態における弁軸方向の寸法）が厚さ方向と直交する方向の寸法（径方向寸法）に対して非常に小さい値を有する板状部材である。
【００３３】
１６は、レーザ等の溶接部位であり、この場合、インジェクションプレート１５の外周部に相当するが、燃料の外部へのリークを防止している。
【００３４】
弁体１０は、この弁座部材１１、フューエルインプレート１３、スワールプレート１４及びインジェクションプレート１６を圧入固定する際に、弁体１０のアンカ６端面とコアとして働く筒状管２の開口端２ｂ端面との隙間を調整される。すなわち、この隙間は、弁体１０の軸方向の移動量として形成される。また、弁体１０は、リターンスプリング１７によって、弁座部材１１の弁座面１２に押圧されてなり、その押圧力は板材をロール状に成形した巻きブッシュ１８の軸方向位置によって調整される。
【００３５】
また、本実施形態では、コアとして働く筒状管２の下端面が開弁動作時にアンカ６を受け止めるストッパとしての役割をなしている。このため、筒状管２の下端面やアンカ６の上端面には、クロムメッキ等が電解メッキ法等で処理されていることが好ましい。
【００３６】
磁気回路を励磁するコイル５はボビン１９に巻かれている。コイル５の端子２１は、図示しないコントロ−ルユニットの端子と結合される。
【００３７】
コアとして働く筒状管２及びヨ−クとしての機能を有する管状片３の外周部は、射出成形されたプラスチック成形体２０によって取り囲まれている。この場合、コイル端子２１も一緒に一体成形される。また、プラスチック成形体２０の一端面２０ａ側と、円筒部材７の端部７ａに挿入固定されるブッシュ２２との間には、気体シール用のＯリング２３が設けられている。さらに、他方端２０ｂ側には燃料シール用のＯリング２４が設けられている。なお、２５はフィルターであり、燃料中のゴミや異物がボール９と弁座面１２との間の、いわゆるバルブ弁座面側への侵入を防ぐために設けられている。
【００３８】
以上のように構成された、電磁式燃料噴射弁１の動作を説明する。
電磁コイル５に与えられる電気的なＯＮ−ＯＦＦ信号により、弁体１０を軸方向に上下動させてボール９と弁座面１２の隙間の開閉を行い、それによって燃料の噴射制御を行う。電気信号がコイル５に与えられると、コアとして働く筒状管２、ヨ−クとしての機能を有する管状片３、アンカ６で磁気回路が形成され、アンカ６が筒状管２側に吸引される。アンカ６が移動すると、これと一体になっているボ−ル９も移動して弁座部材１１の弁座面１２から離れ、フューエルインプレート１３の上流側で燃料通路が開放される。
【００３９】
燃料は、フィルタ２５から電磁式燃料噴射弁１の内部に流入し、筒状管２の内部通路、アンカ６の内部及びアンカ６に結合されるロッド８の開口部を経て下流に至り、弁座部材１１の弁座面１２からフューエルインプレート１３の外周部分を経て、さらに下流のスワールプレート１４で旋回力を付与され、インジェクションプレート１５から噴射される。
【００４０】
ここに、フューエルインプレート１３、スワールプレート１４、インジェクションプレート１５の構成について、図６乃至図８を用いて説明する。
【００４１】
図６は各プレートの正面図である。図６(ａ)は、フューエルインプレート１３を示しており、Ｄカット面１３ａ，１３ａを有する。このＤカット面１３ａ，１３ａによってフューエルインプレート１３の上流側端面から下流側端面まで連通する燃料通路の通路壁面が形成される。図６(ｂ)は、スワールプレート１４を示している。このスワールプレート１４には、上流側端面から下流側端面まで貫通し、上流側端面及び下流側端面の面方向に独立して並設された２つの貫通孔（スワール室１４ａ）と、各スワール室１４ａに設けられ、各スワール室１４ａの中心に対してオフセットした方向を指向するようにスワール室１４ａに連通する燃料通路（オフセット通路１４ｂ）とが形成されている。スワール室１４ａは弁軸に垂直な断面が円形に形成されている。本実施形態では、オフセット通路１４ｂは各スワール室１４ａに対して１対（２本）設けられ、スワール室１４ａの接線方向に接続されている。オフセット通路１４ｂは通過する燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段としての燃料通路を構成している。スワール室１４ａを旋回力付与手段に含めて考えてもよい。図６(ｃ)は、インジェクションプレート１５を示しており、上流側端面から下流側端面まで、相互に異なる方向を指向するように貫通し、上流側端面及び下流側端面の面方向に独立して並設された２つの貫通孔によって構成される２つの燃料噴射孔１５ａが形成されている。２つの燃料噴射孔１５ａのそれぞれは２つのスワール室１４ａのそれぞれの中心に対応する位置に設けられている。これらのプレート１３，１４，１５は、薄厚板状(厚さで0.08ｍｍ〜0.5ｍｍ程度)の金属部材より形成されるが、その加工は、プレス成形、エッチング成形等に基づくものであり、大量にバラツキなく生産することができる。
【００４２】
なお、フューエルインプレート１３に設けた軸方向通路であるＤカット面１３ａは、燃料通路を構成する機能を有するものであって、下流のオフセット通路１４ｂに対応する位置に弁軸方向に貫通する穴（孔）等で形成しても良い。
【００４３】
図７は、インジェクションプレート１５に形成される燃料噴射孔１５ａの構造例を示しており、図６(ｃ)のＸ-Ｘ断面である。２つの燃料噴射孔１５ａの中心線は下流側になるほど相互の間隔が開くように５°〜１０°程度傾斜しており、その挟み角度θhは、後に説明する２吸気弁タイプの内燃機関における、各々の吸気弁中心位置に噴霧中心が向かうような角度以内に設定されている。
【００４４】
図８は、フューエルインプレート１３、スワールプレート１４、インジェクションプレート１５をアセンブリして噴霧生成手段を構成した状態を示している。図８（ａ）は弁軸方向上流側から見た正面図であり、図８（ｂ）は図８（ａ）の矢印ｂ方向から見た側面図である。このアセンブリする手段は、前記したように噴射弁１に組み込む際に行われるが、予め、図に示したように接着接合して形成しても良い。なお、フューエルインプレート１３、スワールプレート１４については、非金属材料を用いても良くその機能は十分満たされる。
【００４５】
以下、燃料通路について説明する。フューエルインプレート１３のＤカット面１３ａより露出するオフセット通路１４ｂに向かって上方から燃料が流入し、そしてこの２対のオフセット通路１４ｂに連通するスワール室１４ａ内に流れ込む。この際に、燃料に旋回力が付与される。この旋回燃料は、スワール室１４ａの中心下方に位置する燃料噴射孔１５ａに至り燃料噴射弁１外に噴射される。
【００４６】
図９に、噴射された噴霧の形態を示している。噴霧は２方向化されている。それぞれの噴霧を生成するための燃料の旋回強さを同一に設計した場合である。噴霧１００ａは、外方（周辺）部が濃くて中心部が薄くなるホローコーン状の噴霧形態となる。同図(ｂ)に受け止め法によって調べた流量分布を示すが、流量中心Ｏに対してほぼ対称形に分布している。この流量中心Ｏと噴射弁１の中心軸との間の距離Ｍと、電磁式燃料噴射弁１の先端部から２つの吸気ポート１０４の中心を結ぶ線分Ｙ−Ｙに下ろした垂線の長さＬとから幾何学的に求められる角度θｓは、図７のθｈに相当する。噴霧１００ａは、吸気弁１０３の皿部１０３ａ，１０３ｂの中心部を避けてその面上に均一に分散している。なお、この噴霧角θｓは、１０°〜２０°に設定される。すなわち、２吸気弁タイプの内燃機関における吸気弁の中心角より、同等かもしくは小さくなる様に設定している。このように設定しているのは、可視化実験によって、噴霧液滴が吸気流によって外側へと誘引され、すなわち、吸気管内壁面１０９ａ側に誘引されることが確認されたためである。
【００４７】
図３に示したように２つの噴霧１５０、１５１で貫通力（ペネトレーション）を異ならせるためには、スワールプレート１４により生成される旋回燃料の強さを異ならせるとよい。具体的には、オフセット通路１４ｂの通路断面積やオフセット量などを調整することで対応可能である。オフセット量を小さくすると貫通力は大きくなり、通路断面積を小さくすると貫通力は小さくなる。
【００４８】
図１〜３に示した実施形態の電磁式燃料噴射弁１の構成においては、以下のような配慮が為され、またその特徴を呈している。
【００４９】
（１）噴射燃料の微粒化向上については、スワールプレート１４により燃料に旋回力を付与することによって実施する。上方（上流側）より導入された燃料は、このスワールプレート１４の中心軸に対してオフセットされたオフセット通路１４ｂに至り、このオフセット通路１４ｂによって旋回力を付与されてスワール室１４ａに至る。上流のフューエルインプレート１３に形成された軸方向通路１３ａ部からこのスワール室１４ａまでは、所望の燃料の通過を許す損失のない流路空間としてなるため、圧力エネルギが効果的に旋回のエネルギに変換されて、下流のインジェクションプレート１５に形成される燃料噴射孔１５ａより噴射する際、微粒化が促進される。
【００５０】
（２）噴霧の方向制御については、このインジェクションプレート１５が行う。このインジェクションプレート１５には、２つの傾斜する燃料噴射孔１５ａ，１５ａが設けられている。上記各実施形態の場合、噴射方向を２方向に、かつ吸気弁上に向けて噴射制御するというものである。燃料噴射孔１５ａは、上流のスワールプレート１４に形成されるスワール室１４ａの中心下方（下流側）に位置しており、旋回燃料を効果的に噴射する。燃料噴射孔１５ａの傾きは、５°〜１０°であり２つの噴霧が干渉しない様に形成している。
【００５１】
（３）噴射量の調整に際しては、直径に対して厚みが非常に薄く形成された薄厚状（薄板状）のプレート１３，１４，１５によって精度良く製作される。すなわち、フューエルインプレート１３に形成されるＤカット面１３ａや、スワールプレート１４に形成されるスワール室１４ａや、インジェクションプレート１５に形成される燃料噴射孔１５ａは、プレス打ち抜き加工やエッチング加工等により、バラツキなく製作されて噴射弁１に組み付けられている。この組み付け時においては、インジェクションプレート１５を介して組み付け荷重を受けるために、上流に位置するフューエルインプレート１３やスワールプレート１４は、大きな偏荷重を受けない。なお、インジェクションプレート１５は、その外周部１６をレーザ溶接等によって固着されるが、固着位置が燃料噴射孔１５ａより遠い箇所のために、熱による変形の影響も受け難い構造になっている。
【００５２】
（４）加工組み立て上のメリット
フューエルインプレート１３及びインジェクションプレート１５は、極めて薄い板材を使用している。例えば、0.1ｍｍ〜0.3ｍｍであり、その加工性は極めて容易であり、プレス打ち抜きやエッチング加工等の製法によって製作される。このために、大量に製作しても寸法や形状のバラツキを極めて小さくすることができる。また、大量生産が可能となるために安価に製作される。
【００５３】
さらに、フューエルインプレート１３やスワールプレート１４は、加工性の良い異種材料(例えば、非金属材料等)を用いても良く、これによって更に生産性を高めることができる。
【００５４】
図８に示すように、接着接合により一体的に形成しておけば、燃料噴射弁本体への組み付けがより容易に行える。これによって、製造ラインにおける部品の取り扱いが容易になることは勿論であるが、加工後の異物の付着防止や寸法管理においても取り扱いが容易になる。特に、部品レベルでのチェックができるので、噴射弁を本体ごと滅却する必要がなくなり、コスト面でのメリットが大きい。
【００５５】
次に、電磁式燃料噴射弁に関する他の実施例について、図１０及び図１１を用いて説明する。
【００５６】
図１〜３に示した実施形態に対して、図１０に示すように、弁体にニードル弁３０を用いてもよい。
【００５７】
本実施形態では、燃料は、弁体回りに流入し、アンカ３３の縦通路３４から弁体ガイド部３２に設けた燃料通路部３１を経て弁座面１２とニードル弁３０との当接部に供給される。この構成においても、図１〜３の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５８】
図１１は、噴霧形態の生成法として、微細孔を複数個設けたインジェクションプレート４１を有する電磁式燃料噴射弁の弁先端部の縦断面図を示す。図において、（ｂ）図は、図（ａ）のＺ方向視図である。ボ−ル９が駆動されて弁座面１２から離れ、フューエルインプレート４０の上流側で燃料通路が開放されると、燃料は弁座面１２からフューエルインプレート４０の縦穴４０ａ、４０ａを経て、さらに下流のインジェクションプレート４１に至る。ここでインジェクションプレート４１に設けられた複数個の微細孔４２，４３から噴射される。この場合、微細孔４２と微細孔４３は各々孔の個数が異なって形成されており、噴射される噴霧の形態がこれによって異なる。すなわち、微細孔４２から噴射される噴霧の貫通力は強く、一方、微細孔４３から噴射される噴霧の貫通力は弱く微粒化された噴霧となる。このような噴霧形態は、図３に示した内燃機関に適している。本実施形態においても、図１〜３に示した実施形態と同様の作用効果が得られる。なお、この実施形態の場合、孔径や孔数、孔の角度によって様々な噴霧形態を得ることができるという利点を有している。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、弁座の下流側に設けられた２つの燃料噴射孔の上流側でかつ弁座の下流側に、各燃料噴射孔に対応してそれぞれ、燃料に旋回力を付与する旋回力付与手段を設けたことにより、２方向に噴射される燃料の微粒化を向上することができる。このとき、Ｄカット面によって形成された軸方向燃料通路からスワール室までは、所望の燃料の通過を許す損失のない流路空間としているため、圧力エネルギが効果的に旋回のエネルギに変換され、２つの燃料噴射孔から燃料が噴射される際に微粒化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関への適用例を示す図。
【図２】内燃機関への適用例を示す図。
【図３】内燃機関への適用例を示す図。
【図４】燃料噴射弁の縦断面図。
【図５】噴射ノズル部の拡大縦断面図。
【図６】各々のプレートの説明図。
【図７】インジェクションプレートの断面図。
【図８】プレートのアセンブリ図。
【図９】スプレーパターンを示す図。
【図１０】ニードル弁を用いたときの噴射ノズル部の縦断面図。
【図１１】噴射ノズル部の他の実施形態を示す縦断面図。
【符号の説明】
１…燃料噴射弁、２…コアとして働く筒状管、３…ヨークとして働く管状片６…アンカ、７…円筒部材、８…ロッド、９…ボール弁、１２…弁座面、１３…フューエルインプレート、１４…スワールプレート、１５…インジェクションプレート、１６…レーザ溶接部位。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve, and relates to a technique for atomizing fuel and controlling the injection direction.
[0002]
[Prior art]
In order to cope with improvement in fuel consumption and exhaust gas purification of an internal combustion engine, promotion of atomization of fuel injected from the fuel injection valve and accurate control of the injection direction are important issues.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-234266 discloses a first main intake passage opened to one combustion chamber of an engine and opened and closed by a first intake valve and a second main intake passage opened and closed by a second intake valve. And an open / close valve that is disposed in the main intake passage and is closed when the load is low and open when the load is high, and the outlet end of the open / close valve branches from the main intake passage upstream of the open / close valve. An auxiliary intake passage that is open to the first main intake passage in the vicinity of the intake valve and has a passage area smaller than the area of the main intake passage, and is disposed in the main intake passage downstream of the on-off valve. And a fuel injection valve that is directed so that the injection path of the first injection hole is directed to the first intake valve and the injection path of the second injection hole is directed to the second intake valve. ing.
Furthermore, in this publication, the diffusion angle of the injection path in the second injection hole is set smaller than the diffusion angle of the injection path in the first injection hole, and the fuel injection amount from the first injection hole is determined from the second injection hole. It is described that the fuel injection amount is larger than the fuel injection amount. Further, in this fuel injection valve, the opening areas of both injection holes are made different in order to make the fuel injection amounts from both injection holes different.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-218986 discloses a fuel injection apparatus provided with an intake pipe upstream of an intake valve of an internal combustion engine and having a fuel injection valve for injecting fuel spray into the intake pipe. In which the outermost peripheral portion of the spray collides with the tangent line connecting the wall surface of the intake port and the injection portion and into the back surface of the intake valve. A configuration in which a fuel injection valve is arranged is described.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
  In the above prior art, two sprays are injected in two directions from one fuel injection valve so that one spray is injected into each of two intake ports provided in one combustion chamber. There is not enough consideration for atomization of fuel that sometimes forms spray.
[0004]
  An object of the present invention is to improve atomization of fuel injected in two directions..
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  In order to improve atomization of fuel injected in two directions, fuel injection having the following configurationValve andTo do.
  A valve seat, a valve body provided so as to be able to contact with and separate from the valve seat, two fuel injection holes provided on the downstream side of the valve seat, and a downstream side of the valve seat on the upstream side of the fuel injection hole And a turning force applying means for applying a turning force to the fuel.
  The two fuel injection holes penetrate the first plate member so as to be directed in different directions from the upstream end surface to the downstream end surface, and are independent of the surface direction of the upstream end surface and the downstream end surface. Consists of two through holes arranged in parallel,
  The swivel force applying means includes two through-holes penetrating the second plate-like member from the upstream end face to the downstream end face, and arranged independently in parallel in the surface direction of the upstream end face and the downstream end face. A swirl chamber and a fuel passage that communicates with the swirl chamber in a direction that is offset with respect to the center of the swirl chamber, and includes a pair of offset passages provided for each of the two swirl chambers And
  Two axial fuel passages communicating from the upstream end face to the downstream end face are formed in the third plate-like member by two D-cut faces,
  On the downstream side of the valve seat, from the downstream side, in the order of the first plate-like member, the second plate-like member, and the third plate-like member, the axial fuel passage is the offset passage of the offset passage. The two swirl chambers communicate with the end opposite to the side connected to the swirl chamber, and are stacked so that each of the two swirl chambers communicates with each of the two fuel injection holes.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a fuel injection valve and a fuel injection method according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0007]
FIG. 1 is a view showing a state in which an electromagnetic fuel injection valve according to an embodiment of the present invention is mounted on an intake pipe of a multi-cylinder internal combustion engine, and FIG. 1 (a) is a partial sectional view thereof. FIG. 2B is a view as seen from the S direction and shows the positional relationship between the intake valve and the electromagnetic fuel injection valve 1.
[0008]
101 is one of the cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine, 102 is a combustion chamber, 103 is an intake valve that opens and closes the intake port 104, 105 is a central partition wall 105a that separates the intake port 104, and communicates upstream. , An intake pipe, 107 an intake flow control device, 108 an intake flow, 109 an inner wall surface of the intake passage 105 facing the inner wall surface on the electromagnetic fuel injection valve 1 side, and 100a an electromagnetic fuel injection 2 is a schematic diagram of spray injected from a valve 1. FIG.
[0009]
The intake air flow control device 107 has an on-off valve 110 that is driven to rotate about a rotation shaft 110a. Two intake ports 104 are juxtaposed with respect to one combustion chamber 102, and two sprays (two-way sprays) are injected toward the center of each intake port 104. In the present embodiment, a multi-point injection (MPI) system in which one electromagnetic fuel injection valve 1 is disposed upstream of the intake valve 103 with respect to one combustion chamber 102 is adopted as the fuel injection method. Yes.
[0010]
The on-off valve 110 is substantially parallel to a plane including two central axes in which the axial direction of the rotating shaft 110a is assumed to be the injection direction of two sprays injected from the electromagnetic fuel injection valve 1, and the electromagnetic fuel injection valve It is configured to be substantially perpendicular to a valve shaft (or valve shaft center or central axis) direction that coincides with the driving direction of one valve body.
[0011]
In this embodiment, the case where there are two intake ports 104 has been described. However, a configuration having three or more intake ports 104 is also possible.
[0012]
In order to improve the quality and formation state of the air-fuel mixture in the cylinder, the atomization degree of the spray 100a is increased. In addition, in order to reduce fuel adhesion to the inner wall surfaces of the intake pipe 106 and the intake passage 105, The directionality and shape of the spray, and further the injection timing are optimized. As shown in the figure, the intake air flow control device 107 generates a tumble flow by narrowing the passage area of the intake pipe 106 and increasing the speed of the intake air flow when closed.
[0013]
Individual fuel sprays injected from the electromagnetic fuel injection valve 1 have a narrow injection angle so as to avoid adhering to the passage walls of the intake pipe 106 and the intake passage 105 and further to the central partition wall 105a. , 103b. That is, the spray 100 a has a hollow conical shape (hollow cone shape) with a thin central portion and a deep outer portion, and is uniformly dispersed on the surface of the dish portion 103 a of the intake valve 103. A so-called hollow cone-shaped two-way spray with good atomization is generated to suppress wall surface adhesion.
[0014]
When the combustion test of the internal combustion engine was conducted, the exhaust gas performance and the fuel efficiency were improved, and the adhesion of fuel to the inner wall surface of the intake pipe was suppressed by the electromagnetic fuel injection valve 1 so that the quality and formation of the air-fuel mixture It was confirmed that the state was improved.
[0015]
FIG. 2 is a view showing a state in which the electromagnetic fuel injection valve of the present embodiment is mounted on an intake pipe of a multi-cylinder internal combustion engine of a different form.
[0016]
Similarly, 120 denotes one of the cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine, 121 is a combustion chamber, 122 is an intake valve for opening and closing the intake port 123, 124 is a cylinder, 125 is a piston, and 126 is a spark plug. In addition, 127 is an intake passage, 128 is an intake pipe, 129 is an intake flow control device, 130 is an intake flow, and the intake flow control device 129 has an on-off valve 131. Two intake ports 123 are arranged side by side. In this embodiment, the spray is injected toward the intake port 123. Also in this embodiment, a multipoint injection (MPI) system is configured.
[0017]
A feature of this multi-cylinder internal combustion engine is that a plate 132 that partitions the intake passage 127 is provided in a range in which the spray downstream of the intake flow control device 129 flows, so that a flow having a high intake flow velocity is generated by the partition plate 132. . The purpose is to eliminate transport delays while promoting atomized spray and mixing, and by optimizing the injection timing, the quality and formation state of the air-fuel mixture in the cylinder is improved. .
[0018]
The fuel spray injected from the electromagnetic fuel injection valve 1 is generated so as to be directed to the dish portion 122a of the intake valve 122 while avoiding adhesion to the inner wall surface of the intake pipe 128, as in the embodiment of FIG. . That is, the spray has a hollow cone shape with a thin central portion and a thick outer portion, and is uniformly dispersed on the surface of the dish portion 122a of the intake valve 122.
[0019]
When a combustion test was performed also in the internal combustion engine of this embodiment, it was confirmed that the ignition performance was good, the stable range of combustion was expanded, and exhaust gas performance and fuel efficiency were improved.
[0020]
FIG. 3 is a schematic view showing a state in which an electromagnetic fuel injection valve having another spray form of the present embodiment is mounted on an intake pipe of a multi-cylinder internal combustion engine of the same type as in FIG. 1 as viewed from above the engine. .
[0021]
Similarly, reference numeral 140 denotes one of the cylinders of the multi-cylinder internal combustion engine, where 141 is a combustion chamber, 142 is an intake valve, 143 is a central partition, 144 is a spark plug, and 145 is an exhaust valve. On the other hand, reference numeral 146 denotes an intake passage, and reference numeral 147 denotes an intake flow control device disposed in the intake passage 146. Reference numerals 148 and 149 denote the flow of intake air, which is arranged so that the velocity of one air flow is increased when the intake air flow control device 147 is tilted in either direction.
[0022]
The intake flow control device 147 is configured such that the axial direction of the rotary shaft 147b of the on-off valve 147a faces the attachment side of the electromagnetic fuel injection valve 1 on the wall forming the intake passage 146. Alternatively, the valve shaft (or the valve shaft center or the central axis) coinciding with the driving direction of the valve body of the electromagnetic fuel injection valve 1 and the rotating shaft 147b are configured to be in the same plane. Or the axial direction of the rotating shaft 147b is comprised so that it may become substantially perpendicular | vertical to the plane containing the two center axis lines hypothesized by the injection direction of the two sprays injected from the electromagnetic fuel injection valve 1. FIG. The electromagnetic fuel injection valve 1 directs one of the two fuel sprays to one side with respect to a surface including the rotary shaft 147b and the valve shaft of the electromagnetic fuel injection valve 1 as the boundary. The fuel is injected by directing the other fuel spray of the two fuel sprays to the other side of the boundary. Further, the intake air flow control device 147 is arranged so that the flow rate of air supplied to each of the two fuel sprays 150 and 151 injected in two directions from the electromagnetic fuel injection valve 1 can be changed.
[0023]
In FIG. 3, the flow 148 of the intake air has a high flow velocity, and conversely, the flow 149 has a low flow velocity. Two intake valves 142 are provided side by side, and spray is injected toward the intake port 142 even in this embodiment. Also in this embodiment, the electromagnetic fuel injection valves 1 are arranged one by one on the upstream side of the intake valve 142, and constitute a multipoint injection (MPI) system.
[0024]
The feature of this embodiment is the shape of fuel spray from the electromagnetic fuel injection valve 1. Although a specific method for generating the spray will be described later, a fine atomized hollow spray generated in the intake passage 146 on the side of the intake flow 148 with a high flow velocity is atomized on the side of the intake flow 149 on the low flow velocity side. Each produces a hollow spray having a strong penetrating force. Thus, by optimizing the flow of air flow and the form of spray, the delay in transport of fuel spray is eliminated, and the quality of the air-fuel mixture (stratification of the air-fuel mixture) generated in the combustion chamber 142 is improved. Combustion is stabilized.
[0025]
When a combustion test was performed also in the internal combustion engine of this embodiment, it was confirmed that the ignition performance was good and the stable range of combustion was expanded to the lean combustion side, so that exhaust gas performance and fuel efficiency were improved.
[0026]
Next, the structure and operation of the fuel injection valve 1 capable of generating such spray will be described with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the electromagnetic fuel injection valve 1 according to the present invention. Hereinafter, the structure and operation will be described.
[0028]
The electromagnetic fuel injection valve 1 injects fuel by opening and closing the valve seat portion in accordance with a duty ON / OFF signal calculated by the control unit.
[0029]
The magnetic circuit has a fuel introduction portion at one open end 2a and a substantially cylindrical tube 2 serving as a core having the other open end 2b, and an outer peripheral portion of the cylindrical tube 2 near the open end 2b. Tubular member 7 having a part fixed to thin cylindrical member 7 whose one end is inserted and fixed, made of a ferromagnetic material, and having a function as a yoke configured to at least partially surround electromagnetic coil 5. It consists of a piece 3, a plug part 4 that closes one end of the tubular piece 3, and a cylindrical anchor 6 that faces the end surface of the open end 2 b of the cylindrical tube 2 that serves as a core with a gap.
[0030]
The valve body 10 is welded to the rod 8 and the other opening end of the rod 8 when a plate-like member having an opening 8a is partially rounded and formed on the inner peripheral surface of the anchor 6. It consists of the following ball 9. The valve body 10 is guided by the outer peripheral portions of the anchor 6 and the ball 9. The ball 9 is provided with a plurality of cut surfaces 9a for allowing fuel to pass therethrough. The ball 9 is in contact with a valve seat surface 12 formed on the valve seat member 11. A guide surface for guiding the ball 9 is formed on the inner diameter portion of the valve seat member 11.
[0031]
The valve seat member 11 is press-fitted into an inner peripheral surface 7a at one end of a thin cylindrical member 7 made of a non-magnetic material or a weak magnetic material, and further provided with a fuel swirling mechanism that plays a role of atomization downstream. A plate and a plate having a hole (through hole) having a desired shape (including size) for controlling the injection direction and the spray pattern are press-fitted and fixed. The plate with the fuel swirl mechanism is composed of a fuel in plate 13 and a swirl plate 14, and the plate having holes for controlling the injection direction and the spray pattern is composed of an injection plate 15. In the present embodiment, the fuel in plate 13, the swirl plate 14 and the injection plate 15 are press-fitted and fixed to the thin cylindrical member 7 in this order from the upstream side to the downstream side of the valve seat member 11.
[0032]
Each of the above-mentioned plates has a thickness dimension (valve axis dimension when incorporated in the electromagnetic fuel injection valve 1) that is very small with respect to a dimension (radial dimension) perpendicular to the thickness direction. It is the plate-shaped member which has.
[0033]
Reference numeral 16 denotes a welding site such as a laser, which corresponds to the outer peripheral portion of the injection plate 15 but prevents leakage of fuel to the outside.
[0034]
When the valve body 10 is press-fitted and fixed to the valve seat member 11, the fuel in plate 13, the swirl plate 14, and the injection plate 16, the end surface of the tubular tube 2 that serves as a core and the end surface of the anchor 6 of the valve body 10 is opened. And the gap is adjusted. That is, this gap is formed as an amount of movement of the valve body 10 in the axial direction. Further, the valve body 10 is pressed against the valve seat surface 12 of the valve seat member 11 by the return spring 17, and the pressing force is adjusted by the axial position of the winding bush 18 formed of a plate material in a roll shape.
[0035]
Moreover, in this embodiment, the lower end surface of the cylindrical tube 2 that functions as a core serves as a stopper that receives the anchor 6 during the valve opening operation. For this reason, it is preferable that the lower end surface of the cylindrical tube 2 and the upper end surface of the anchor 6 are treated with chrome plating or the like by an electrolytic plating method or the like.
[0036]
A coil 5 that excites a magnetic circuit is wound around a bobbin 19. A terminal 21 of the coil 5 is coupled to a terminal of a control unit (not shown).
[0037]
The outer periphery of the tubular tube 2 that functions as a core and the tubular piece 3 that functions as a yoke is surrounded by an injection molded plastic molded body 20. In this case, the coil terminal 21 is also integrally formed together. An O-ring 23 for gas sealing is provided between the one end face 20 a side of the plastic molded body 20 and the bush 22 inserted and fixed to the end 7 a of the cylindrical member 7. Further, an O-ring 24 for fuel sealing is provided on the other end 20b side. Reference numeral 25 denotes a filter, which is provided to prevent dust and foreign matters in the fuel from entering the so-called valve valve seat surface between the ball 9 and the valve seat surface 12.
[0038]
The operation of the electromagnetic fuel injection valve 1 configured as described above will be described.
The valve body 10 is moved up and down in the axial direction by an electrical ON-OFF signal applied to the electromagnetic coil 5 to open and close the gap between the ball 9 and the valve seat surface 12, thereby performing fuel injection control. When an electric signal is applied to the coil 5, a magnetic circuit is formed by the tubular tube 2 serving as a core, the tubular piece 3 having a function as a yoke, and an anchor 6, and the anchor 6 is attracted to the tubular tube 2 side. The When the anchor 6 moves, the ball 9 integrated therewith also moves away from the valve seat surface 12 of the valve seat member 11 and the fuel passage is opened upstream of the fuel in plate 13.
[0039]
The fuel flows into the electromagnetic fuel injection valve 1 from the filter 25, reaches the downstream through the internal passage of the tubular tube 2, the inside of the anchor 6 and the opening of the rod 8 coupled to the anchor 6, and the valve seat A swirl force is applied from the valve seat surface 12 of the member 11 through the outer peripheral portion of the fuel-in plate 13 and further downstream by the swirl plate 14, and the fuel is injected from the injection plate 15.
[0040]
Here, the configuration of the fuel in plate 13, the swirl plate 14, and the injection plate 15 will be described with reference to FIGS.
[0041]
FIG. 6 is a front view of each plate. FIG. 6A shows the fuel-in plate 13 and has D-cut surfaces 13a and 13a. The D-cut surfaces 13a and 13a form a passage wall surface of the fuel passage that communicates from the upstream end surface to the downstream end surface of the fuel in plate 13. FIG. 6B shows the swirl plate 14. The swirl plate 14 penetrates from the upstream end surface to the downstream end surface, and has two through holes (swirl chamber 14a) arranged in parallel independently in the surface direction of the upstream end surface and the downstream end surface, and each swirl chamber. A fuel passage (offset passage 14b) that is provided in 14a and communicates with the swirl chamber 14a is formed so as to be oriented in a direction offset from the center of each swirl chamber 14a. The swirl chamber 14a has a circular cross section perpendicular to the valve shaft. In the present embodiment, one pair (two) of the offset passages 14b is provided for each swirl chamber 14a and is connected in the tangential direction of the swirl chamber 14a. The offset passage 14b constitutes a fuel passage as a turning force applying means for applying a turning force to the passing fuel. The swirl chamber 14a may be included in the turning force applying means. FIG. 6C shows the injection plate 15, which penetrates from the upstream end surface to the downstream end surface so as to be directed in mutually different directions, independently of the surface direction of the upstream end surface and the downstream end surface. Two fuel injection holes 15a constituted by two through holes arranged in parallel are formed. Each of the two fuel injection holes 15a is provided at a position corresponding to the center of each of the two swirl chambers 14a. These plates 13, 14, 15 are formed from a thin plate-like (about 0.08 mm to 0.5 mm in thickness) metal member, but the processing is based on press molding, etching molding, etc. Can be produced without variation.
[0042]
The D cut surface 13a, which is an axial passage provided in the fuel in plate 13, has a function of constituting a fuel passage, and is a hole penetrating in the valve axial direction at a position corresponding to the downstream offset passage 14b. You may form by (hole) etc.
[0043]
FIG. 7 shows a structural example of the fuel injection hole 15a formed in the injection plate 15, and is a cross section taken along line XX of FIG. 6 (c). The center line of the two fuel injection holes 15a is inclined by about 5 ° to 10 ° so that the distance between the two fuel injection holes 15a becomes wider, and the sandwiching angle θh is determined in a two-intake valve type internal combustion engine described later. It is set within an angle such that the spray center is directed to each intake valve center position.
[0044]
FIG. 8 shows a state in which the fuel in-plate 13, the swirl plate 14, and the injection plate 15 are assembled to form the spray generating means. FIG. 8A is a front view seen from the upstream side in the valve axis direction, and FIG. 8B is a side view seen from the direction of arrow b in FIG. 8A. The means for assembling is performed when assembling into the injection valve 1 as described above, but may be formed by adhesive bonding in advance as shown in the drawing. In addition, about the fuel in plate 13 and the swirl plate 14, you may use a nonmetallic material, and the function is fully satisfy | filled.
[0045]
Hereinafter, the fuel passage will be described. Fuel flows from above toward the offset passage 14b exposed from the D-cut surface 13a of the fuel-in plate 13, and flows into the swirl chamber 14a communicating with the two pairs of offset passages 14b. At this time, a turning force is applied to the fuel. This swirling fuel reaches the fuel injection hole 15a located below the center of the swirl chamber 14a and is injected outside the fuel injection valve 1.
[0046]
FIG. 9 shows the form of spray sprayed. The spray is bi-directional. This is a case where the swirl strength of the fuel for generating each spray is designed to be the same. The spray 100a is in the form of a hollow cone having a thick outer (peripheral) part and a thin central part. FIG. 2B shows the flow rate distribution examined by the receiving method, and the distribution is almost symmetrical with respect to the flow rate center O. The distance M between the flow rate center O and the central axis of the injection valve 1 and the length of the perpendicular line drawn from the tip of the electromagnetic fuel injection valve 1 to the line YY connecting the centers of the two intake ports 104 The angle θs geometrically determined from L corresponds to θh in FIG. The spray 100a is uniformly distributed on the surface of the intake valve 103 while avoiding the central portions of the plates 103a and 103b. In addition, this spray angle (theta) s is set to 10 degrees-20 degrees. That is, it is set to be equal to or smaller than the central angle of the intake valve in the 2-intake valve type internal combustion engine. This is because the visualization experiment confirmed that the spray droplets were attracted to the outside by the intake air flow, that is, attracted to the intake pipe inner wall surface 109a side.
[0047]
As shown in FIG. 3, in order to make the penetration force (penetration) different between the two sprays 150 and 151, the strength of the swirl fuel generated by the swirl plate 14 may be made different. Specifically, this can be dealt with by adjusting the cross-sectional area of the offset passage 14b and the offset amount. When the offset amount is reduced, the penetrating force is increased, and when the passage cross-sectional area is decreased, the penetrating force is decreased.
[0048]
In the configuration of the electromagnetic fuel injection valve 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the following considerations are made and the characteristics thereof are exhibited.
[0049]
(1) Improvement of atomization of the injected fuel is performed by applying a turning force to the fuel by the swirl plate 14. The fuel introduced from the upper side (upstream side) reaches an offset passage 14b that is offset with respect to the central axis of the swirl plate 14, and a swirling force is applied to the swirl chamber 14a by the offset passage 14b. The passage from the axial passage 13a formed in the upstream fuel-in plate 13 to the swirl chamber 14a is a lossless passage space that allows the passage of the desired fuel, so that the pressure energy is effectively converted into the swirling energy. When being converted and injected from the fuel injection hole 15a formed in the downstream injection plate 15, atomization is promoted.
[0050]
(2) The injection plate 15 performs the spray direction control. The injection plate 15 is provided with two inclined fuel injection holes 15a and 15a. In each of the above embodiments, the injection control is performed in two directions and on the intake valve. The fuel injection hole 15a is located below the center (downstream side) of the swirl chamber 14a formed in the upstream swirl plate 14, and effectively injects the swirling fuel. The inclination of the fuel injection hole 15a is 5 ° to 10 °, and is formed so that the two sprays do not interfere with each other.
[0051]
(3) When adjusting the injection amount, it is manufactured with high precision by the thin (thin plate-like) plates 13, 14, 15 formed to be very thin with respect to the diameter. That is, the D cut surface 13a formed in the fuel in plate 13, the swirl chamber 14a formed in the swirl plate 14, and the fuel injection hole 15a formed in the injection plate 15 are formed by press punching or etching, etc. It is manufactured without variation and assembled to the injection valve 1. At the time of this assembly, since the assembly load is received via the injection plate 15, the fuel in plate 13 and the swirl plate 14 located upstream do not receive a large unbalanced load. The outer peripheral portion 16 of the injection plate 15 is fixed by laser welding or the like. However, since the fixing position is far from the fuel injection hole 15a, the injection plate 15 is not easily affected by deformation due to heat.
[0052]
(4) Merits for processing and assembly
The fuel in plate 13 and the injection plate 15 use extremely thin plate materials. For example, it is 0.1 mm to 0.3 mm, and its workability is extremely easy, and is manufactured by a manufacturing method such as press punching or etching. For this reason, even if it manufactures in large quantities, the dispersion | variation in a dimension and a shape can be made very small. Moreover, since mass production becomes possible, it is manufactured at low cost.
[0053]
Further, the fuel-in plate 13 and the swirl plate 14 may be made of a dissimilar material with good workability (for example, a non-metallic material), which can further increase productivity.
[0054]
As shown in FIG. 8, if it is formed integrally by adhesive bonding, it can be more easily assembled to the fuel injection valve body. This facilitates the handling of parts on the production line, but also facilitates the handling of foreign matters after processing and the management of dimensions. In particular, since it is possible to check at the parts level, it is not necessary to dispose of the injection valve as a whole, and there is a great cost advantage.
[0055]
Next, another embodiment relating to the electromagnetic fuel injection valve will be described with reference to FIGS.
[0056]
In contrast to the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, a needle valve 30 may be used as a valve body as shown in FIG. 10.
[0057]
In the present embodiment, the fuel flows around the valve body and passes through the fuel passage portion 31 provided in the valve body guide portion 32 from the vertical passage 34 of the anchor 33 to the contact portion between the valve seat surface 12 and the needle valve 30. Supplied. Also in this structure, the effect similar to embodiment of FIGS. 1-3 is acquired.
[0058]
FIG. 11 shows a vertical cross-sectional view of the valve tip portion of an electromagnetic fuel injection valve having an injection plate 41 having a plurality of fine holes as a spray form generation method. In the figure, (b) is a view in the Z direction of FIG. When the ball 9 is driven to leave the valve seat surface 12 and the fuel passage is opened on the upstream side of the fuel in plate 40, the fuel passes from the valve seat surface 12 through the vertical holes 40a and 40a of the fuel in plate 40, Further, it reaches the downstream injection plate 41. Here, the fuel is ejected from a plurality of fine holes 42 and 43 provided in the injection plate 41. In this case, the fine holes 42 and the fine holes 43 are formed with different numbers of holes, and the form of spray to be sprayed differs depending on this. That is, the penetrating force of the spray injected from the fine hole 42 is strong, while the penetrating force of the spray injected from the fine hole 43 is weak and atomized. Such a spray form is suitable for the internal combustion engine shown in FIG. Also in this embodiment, the same operation effect as the embodiment shown in FIGS. In the case of this embodiment, there is an advantage that various spray forms can be obtained depending on the hole diameter, the number of holes, and the angle of the holes.
[0059]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the turning that imparts a turning force to the fuel corresponding to each fuel injection hole on the upstream side of the two fuel injection holes provided on the downstream side of the valve seat and on the downstream side of the valve seat. By providing the force applying means, atomization of the fuel injected in two directions can be improved.At this time, from the axial fuel passage formed by the D-cut surface to the swirl chamber is a lossless passage space allowing passage of the desired fuel, pressure energy is effectively converted into swirl energy, Atomization is promoted when fuel is injected from the two fuel injection holes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an application example to an internal combustion engine.
FIG. 2 is a diagram showing an application example to an internal combustion engine.
FIG. 3 is a diagram showing an application example to an internal combustion engine.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a fuel injection valve.
FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of an injection nozzle part.
FIG. 6 is an explanatory diagram of each plate.
FIG. 7 is a cross-sectional view of an injection plate.
FIG. 8 is an assembly view of a plate.
FIG. 9 shows a spray pattern.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of an injection nozzle portion when a needle valve is used.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the injection nozzle part.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve, 2 ... Cylindrical tube which acts as a core, 3 ... Tubular piece which acts as a yoke 6 ... Anchor, 7 ... Cylindrical member, 8 ... Rod, 9 ... Ball valve, 12 ... Valve seat surface, 13 ... Fuel in Plate, 14 ... swirl plate, 15 ... injection plate, 16 ... laser welding part.

Claims

A valve seat, said valve seat so as to be separable therefrom provided the valve body, and two fuel injection hole provided on the downstream side of the valve seat, a downstream side of the valve seat upstream of the fuel injection hole And a turning force applying means for applying a turning force to the fuel.
The two fuel injection holes penetrate the first plate member so as to be directed in different directions from the upstream end surface to the downstream end surface, and are independent of the surface direction of the upstream end surface and the downstream end surface. Consists of two through holes arranged in parallel,
The swivel force applying means includes two through-holes penetrating the second plate-like member from the upstream end face to the downstream end face, and arranged independently in parallel in the surface direction of the upstream end face and the downstream end face. A swirl chamber and a fuel passage that communicates with the swirl chamber in a direction that is offset with respect to the center of the swirl chamber, and includes a pair of offset passages provided for each of the two swirl chambers And
Two axial fuel passages communicating from the upstream end face to the downstream end face are formed in the third plate-like member by two D-cut faces,
On the downstream side of the valve seat, from the downstream side, in the order of the first plate-like member, the second plate-like member, and the third plate-like member, the axial fuel passage is the offset passage of the offset passage. A fuel injection valve which communicates with an end opposite to the side connected to the swirl chamber and is stacked so that each of the two swirl chambers communicates with each of the two fuel injection holes .