JP4097056B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気管または燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射弁に関するもので、特に内燃機関のインテークバルブ近くへ噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる噴孔付きプレートを備えた電磁式燃料噴射弁に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来より、例えばガソリンエンジン等の内燃機関のインテークバルブ近くへタイミング良く噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる機構(オリフィスプレート106)を備えた電磁式燃料噴射弁(例えば実開平2−1463号公報等)が提案されている。
【0003】
このような電磁式燃料噴射弁は、例えば図10および図11に示したように、先端中心部に開口部101を有し、且つこの開口部101よりも上流側に弁座102を有する円筒状のバルブボディ103と、このバルブボディ103内に摺動自在に収容されて、弁座102に当接または離間することで燃料噴射を断続するニードルバルブ104と、開口部101を閉塞するようにバルブボディ103の先端面に配設されて、ニードルバルブ104の先端面との間に燃料通路105が形成されるオリフィスプレート106とを備えている。
【0004】
そして、そのオリフィスプレート106には、燃料入口から燃料出口に向かって、燃料通路105の燃料流れ方向に対して上流側に戻る方向に所定の傾斜角度A(°)だけ傾斜するように丸孔形状の噴孔(オリフィス)107が貫通形成されている。このような電磁式燃料噴射弁では、ある一定の微粒化性能を維持する目的で、オリフィスプレート106の板厚t(mm)とオリフィス107の噴孔径(φd)との比をある特定の範囲内に設定することが望ましい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の電磁式燃料噴射弁においては、噴射量サイズによりオリフィス107の噴孔径を設定し、この噴孔径によりオリフィスプレート106の板厚が必然的に決まってしまう。このため、噴射量サイズによっては、必要以上にオリフィスプレート106の板厚が薄くなる。オリフィスプレート106の板厚が必要以上に薄くなってしまうと、電磁式燃料噴射弁の先端部に加わる燃料圧によりオリフィスプレート106が変形する。
【0006】
すなわち、燃料圧によりオリフィスプレート106が図示下方に膨らむように変形すると、燃料通路(デッドボリューム)105内のボリューム(内容積)が非常に大きくなり、電磁式燃料噴射弁の閉弁時、つまりニードルバルブ104が弁座102に着座している時でも、吸気管内に負圧が発生すると、ボリュームが非常に大きくなったデッドボリューム105内の燃料が吸い出されてしまう。これにより、燃料噴射量の目標値よりも多く燃料噴射が成されるため、電磁式燃料噴射弁の噴射量特性が変化してしまうという問題が生じる。
【0007】
また、丸孔形状のオリフィス107を持つ電磁式燃料噴射弁においては、オリフィスプレート106の燃料入口から燃料出口までの噴孔径が同一径のため、電磁式燃料噴射弁を内燃機関のインテークマニホールドに搭載した時に、オリフィス107の燃料出口付近に異物が付着すると、オリフィス107の燃料出口の噴孔径が狭められてしまい、電磁式燃料噴射弁の噴射量特性が変化してしまうという問題が生じる。
【0008】
【発明の目的】
本発明は、上記問題点に鑑み、噴霧燃料の微粒化を促進させる効果を損なうことなく、あらゆる噴射量サイズにおいても噴孔付きプレートの強度を保つことで、噴射量特性の変化を抑えることができ、且つ噴孔の燃料出口付近に異物が付着しても噴射量特性の変化を抑えることのできる燃料噴射弁を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、噴霧燃料の微粒化を促進させる噴孔付きプレートに、傾斜して貫通形成された噴孔を設け、その噴孔の燃料入口から燃料出口までの間に、形状の異なる燃料入口側に設けた第1噴孔および燃料出口側に設けた第2噴孔を設けている。
【0010】
それによって、ある一定の微粒化促進性能を維持する目的で、第1噴孔分の板厚と第1噴孔の噴孔径との比をある特定の範囲内に設定しても、第2噴孔分だけ余分に噴孔付きプレートの板厚を確保することができるので、噴霧燃料の微粒化を促進させる効果を損なうことなく、あらゆる噴射量サイズの燃料噴射弁において噴孔付きプレートの強度を保つことができる。これにより、噴孔付きプレートの板厚が必要以上に薄くならず、逆に噴孔付きプレートの板厚を厚くすることができるので、燃料噴射弁の先端部に加わる燃料圧により噴孔付きプレートが大きく変形することはないので、燃料噴射弁の噴射量特性の変化を抑えることができる。
【0011】
また、噴孔付きプレートの噴孔の燃料入口側に存する第1噴孔の噴孔面積よりも噴孔の燃料出口側に存する第2噴孔の噴孔面積の方を大きくすることで、噴霧燃料の微粒化を促進させる効果を損なうことなく、噴孔付きプレートの板厚を厚くすることができる。そして、燃料噴射弁を内燃機関に搭載した時に、噴孔付きプレートの噴孔の燃料出口付近に異物が付着して第2噴孔の燃料出口の噴孔径が狭められても、噴射量特性に関係する第1噴孔の噴孔径の変化には何ら影響を与えないので、燃料噴射弁の噴射量特性の変化を抑えることができる。
【0012】
また、請求項1に記載の発明によれば、第1噴孔は丸孔形状の噴孔であり、第2噴孔は末広がり形状の噴孔であり、第1噴孔の中心軸に対して、燃料噴射弁の中心軸側の第2噴孔の末広がり角度をB1(°)、第1噴孔の中心軸に対して、燃料噴射弁の中心軸とは反対側の第2噴孔の末広がり角度をB2(°)としたとき、第2噴孔の末広がり形状を、第1噴孔の中心軸に対して、B1≧B2>0としたことを特徴としている。
【0013】
請求項2に記載の発明によれば、第1噴孔は末広がり形状の噴孔であり、第2噴孔は末広がり形状の噴孔であり、第1噴孔の中心軸に対して、燃料噴射弁の中心軸側の第2噴孔の末広がり角度をB1(°)、第1噴孔の中心軸に対して、燃料噴射弁の中心軸とは反対側の第2噴孔の末広がり角度をB2(°)、第1噴孔の末広がり角度をC(°)としたとき、第2噴孔の末広がり形状を、B1≧B2>C/2としたことを特徴としている。
【0014】
請求項3に記載の発明によれば、噴孔付きプレートの上流側端面と弁体の先端面との間に、燃料噴射時に燃料の主流が流れる燃料通路が形成されている。そして、噴孔付きプレートの噴孔は、燃料通路内を流れる燃料流れの主流が噴孔付きプレートに衝突する部位より燃料噴射弁の中心軸側に配設された内側噴孔と、燃料通路内を流れる燃料流れの主流が噴孔付きプレートに衝突する部位より燃料噴射弁の中心軸とは反対側に配設された外側噴孔とから構成されている。
【0015】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
〔第1実施例の構成〕
図1ないし図4は本発明の第1実施例を示したもので、図1は電磁式燃料噴射弁の全体構成を示した図で、図2は電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した図である。
【0016】
本実施例の電子制御燃料噴射装置は、燃料供給系統、吸気系統、内燃機関の稼働状態を検出するセンサ、およびそれらを統合制御する電子制御装置(ECU)等から構成されている。これらのうち、燃料供給系統は、電動式のフューエルポンプ(図示せず)により燃料を一定の圧力に加圧してデリバリパイプ(図示せず)を経て電磁式燃料噴射弁1へ送り、最適なタイミングで燃料を噴射できるようにしたシステムである。
【0017】
その電磁式燃料噴射弁1は、ガソリンエンジン等の内燃機関(以下エンジンと呼ぶ)のインテークバルブ(吸入弁)近く(インテークポート)へタイミング良く噴射する噴霧燃料の微粒化を促進させる機能(オリフィスプレート)を備えたフューエルインジェクタである。そして、電磁式燃料噴射弁1は、エンジンの気筒数に応じた本数が燃焼用の空気を供給するインテークマニホールド(吸気管)に組み付けられている。
【0018】
電磁式燃料噴射弁1は、デリバリパイプに組み付けられるハウジングモールド2と、このハウジングモールド2内に配設された樹脂製のコイルボビン3の外周に巻装された電磁コイル(ソレノイドコイル)4と、ハウジングモールド2内に固定された略円筒状の固定鉄心(ステータ)5と、軸方向に移動可能な可動鉄心(アーマチュア)6と、ハウジングモールド2の先端側に設けられたバルブボディ7と、このバルブボディ7内に収容されたニードルバルブ8と、このニードルバルブ8の軸方向の一端面(先端面)との間に燃料通路9を形成するオリフィスプレート10とから構成されている。
【0019】
ハウジングモールド2は、樹脂材料により一体成形されている。このハウジングモールド2の内部には、コイルボビン3と固定鉄心5と外部接続端子(ターミナル)11とが一体成形されている。そして、コイルボビン3および電磁コイル4の外周には、電磁コイル4を包囲する樹脂モールド35が一体成形されている。
【0020】
また、ハウジングモールド2の図示上方には、ハウジングモールド2の外壁から突出するようにコネクタ部12が設けられている。そして、電磁コイル4に電気的に接続される外部接続端子11は、コネクタ部12および樹脂モールド36に埋設されている。また、外部接続端子11は、図示しないECUにワイヤーハーネスを介して接続されている。
【0021】
固定鉄心5は、強磁性材料よりなり、ハウジングモールド2の図示上端面より上方に突出するように樹脂ハウジングモールド2内に設けられている。そして、固定鉄心5の内部には、軸方向の燃料通路13が形成されている。この固定鉄心5の内周面には、内部に軸方向孔14を有する略円筒形状のアジャスティングパイプ15が設けられている。
【0022】
アジャスティングパイプ15は、固定鉄心5内を軸方向に変位させることで、コイルスプリング16のセット荷重(開弁圧)を設定するもので、設定後は、固定鉄心5の内周面に固定される。そして、アジャスティングパイプ15の先端面には、コイルスプリング16の一端が当接している。このコイルスプリング16の他端は、可動鉄心6に溶接固定されるニードルバルブ8の図示上端面に当接している。
【0023】
そのコイルスプリング16は、可動鉄心6およびニードルバルブ8を図示下方に付勢することで、ニードルバルブ8のシート部22をバルブボディ7の弁座21に着座させる(図2参照)。そして、ECUによって外部接続端子11から電磁コイル4に励磁電流が流れると、可動鉄心6およびニードルバルブ8がコイルスプリング16の付勢力(スプリング力)に抗して固定鉄心5の方向へ吸引される。
【0024】
また、固定鉄心5の軸方向の一方側には、非磁性パイプ17および磁性パイプ18が配設されている。非磁性パイプ17は、非磁性材料よりなり、略円筒状に形成されている。この非磁性パイプ17は、固定鉄心5の図示下端に接続されている。また、磁性パイプ18は、磁性材料よりなり、段付きパイプ状に形成されている。この磁性パイプ18は、非磁性パイプ17の図示下端に接続されている。これらの非磁性パイプ17および磁性パイプ18の内部空間には、磁性材料よりなり円筒状に形成される可動鉄心6が設けられている。
【0025】
そして、磁性パイプ18の内部には、中空円盤状のスペーサ19を介してバルブボディ7が挿入されレーザ溶接されている。そのスペーサ19の厚さは、固定鉄心5と可動鉄心6との間のエアギャップを所定値に保持するように調節されている。ここで、ハウジングモールド2、電磁コイル4、固定鉄心5、可動鉄心6、非磁性パイプ17および磁性パイプ18等によって電磁式アクチュエータが構成される。
【0026】
次に、本実施例のバルブボディ7およびニードルバルブ8の構造を図1および図2に基づいて簡単に説明する。これらのバルブボディ7およびニードルバルブ8は、SUS等の金属材料により所定の形状に形成されている。そして、バルブボディ7の円筒面23とニードルバルブ8の摺動部24に形成された四面取り部との間には、燃料が通過する隙間が形成される。そして、バルブボディ7の弁座21とニードルバルブ8の先端のシート部22とで弁部が構成されている。
【0027】
ニードルバルブ8は、本発明の弁体に相当するもので、図示上部に接合部25を形成している。そして、この接合部25と可動鉄心6とがレーザ溶接されることにより、可動鉄心6とニードルバルブ8とが一体的に連結されている。その接合部25の外周には、燃料通路としての面取りが設けられている。また、ニードルバルブ8は、電磁コイル4に起磁力が発生することで可動鉄心6が固定鉄心5に吸引されると、スペーサ19にフランジ部26が当接するまでリフトする。ここで、バルブボディ7およびオリフィスプレート10によって電磁式燃料噴射弁1の弁本体が構成され、ニードルバルブ8によって電磁式燃料噴射弁1の弁体が構成される。
【0028】
一方、固定鉄心5内に形成される燃料通路13の図示上方には、フィルタ37が装着されている。このフィルタ37は、燃料タンクからフューエルポンプ等によって圧送されて、電磁式燃料噴射弁1内に流入する燃料中のゴミ等の異物を除去する異物除去手段である。
【0029】
次に、本実施例のオリフィスプレート10の構造を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。ここで、図3はオリフィスプレート10の通路壁面を示した図で、図4はオリフィスプレート10のオリフィスを拡大した図である。
【0030】
オリフィスプレート10は、本発明の噴孔付きプレートに相当するもので、バルブボディ7の図示下端面(先端面)に形成された丸穴状の開口部29を塞ぐように、バルブボディ7の先端面にレーザ溶接されて固定されている。このオリフィスプレート10は、SUS等の金属材料よりなり、板厚が第1の板厚t1(mm)と第2の板厚t2(mm)との和よりなる。そして、オリフィスプレート10には、噴霧燃料の方向を制御すると共に、噴霧燃料の微粒化を促進させる複数個のオリフィス(小孔)30が形成されている。
【0031】
これらのオリフィス30は、本発明の噴孔に相当するもので、例えば放電加工または穴開加工にて開けられ、その燃料入口から燃料出口に向かって、燃料通路9の燃料流れ方向に対して上流側に戻る方向に所定の傾斜角度A(°)だけ傾斜するようにオリフィスプレート10に貫通形成されている。
【0032】
また、複数個のオリフィス30は、電磁式燃料噴射弁1の中心軸(オリフィスプレート10の中心点)を中心とした一重円の想像線上に4個配置されている。そして、複数個のオリフィス30は、バルブボディ7内においてニードルバルブ8の先端面とオリフィスプレート10の上流側端面との間に形成される燃料通路9(燃料入口)側に設けられる第1噴孔31と、この第1噴孔31よりも吸気管内に形成される吸気通路(燃料出口)側に設けられる末広がり形状の第2噴孔32とから構成されている。
【0033】
第1噴孔31は、所定の噴孔径(φd)の丸孔形状の噴孔であり、オリフィスプレート10の第1の板厚(t1)に対応した深さ分、貫通形成されており、その燃料入口から燃料出口までの噴孔面積はS1(mm2 )である。この第1噴孔31は、電磁式燃料噴射弁1の中心線(軸線)方向、つまりオリフィスプレート10の板厚方向に対して所定の傾斜角度(例えば0°<A°<90°)だけ傾斜して形成されている。
【0034】
第2噴孔32は、末広がり形状の噴孔であり、オリフィスプレート10の第2の板厚(t2)に対応した深さ分、貫通形成されており、その燃料出口の噴孔面積は第1噴孔31よりも広いS2(mm2 )である。そして、第2噴孔32は、第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸側の末広がり角度がB1(°)、および第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸とは反対側の末広がり角度がB2(°)である。
【0035】
なお、第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸側の第2噴孔32の孔壁面は、電磁式燃料噴射弁1の中心軸を曲率中心とした曲率円部(例えば楕円形状、長円形状または円形状の半円弧面)とされ、第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸とは反対側の第2噴孔32の孔壁面は、電磁式燃料噴射弁1の中心軸側の第2噴孔32の孔壁面とは逆方向に向いた、電磁式燃料噴射弁1の中心軸を曲率中心とした曲率円部(例えば楕円形状、長円形状または円形状の半円弧面)とされている。
【0036】
したがって、本実施例のオリフィスプレート10は、オリフィス30の上流側端(燃料入口)から深さ(板厚)t1の位置までを通常の噴孔と同一形状の丸孔形状の第1噴孔31とし、板厚と噴孔径との比(t1/φd)により噴霧の形状、噴霧燃料の微粒化を促進させる特性を決定するものとする。また、噴射量サイズ(燃料の流量)特性も、噴孔径(φd)と板厚と噴孔径との比(t1/φd)により決定する。
【0037】
そして、オリフィスプレート10の深さ(板厚)t1の位置からオリフィス30の下流側端(燃料出口)の位置、つまり深さ(板厚)t2の位置までの領域(第2噴孔32)は、第1噴孔31の燃料入口から燃料出口までの噴孔面積(S1)よりも第2噴孔32の燃料出口の噴孔面積(S2)を広くするために、板厚(t1)までの第1噴孔31に滑らかに接続して開口面積が徐々に拡がるテーパ形状(末広がり形状)とするものとする。このとき、第2噴孔32の末広がり形状は、第1噴孔31の中心軸に対して、B1>A>B2>0の関係を満足する形状としている。
【0038】
〔第1実施例の作用〕
次に、本実施例の電磁式燃料噴射弁1の作用を図1ないし図4に基づいて簡単に説明する。
【0039】
ECUによって電磁式燃料噴射弁1の電磁コイル4が通電されると、可動鉄心6がコイルスプリング16の付勢力に抗して固定鉄心5に吸引されて、可動鉄心6に接合部25がレーザ溶接されたニードルバルブ8が、そのフランジ部26がスペーサ19に当接するまでリフトする。すると、バルブボディ7の弁座21とニードルバルブ8のシート部22よりなる弁部が開かれる。
【0040】
これにより、フューエルポンプにより燃料を一定の圧力に加圧してデリバリパイプを経て電磁式燃料噴射弁1の固定鉄心5内に形成される燃料通路13にフィルタ37を通して流入した燃料は、アジャスティングパイプ15内に形成される軸方向孔14からニードルバルブ8の接合部25に形成された二面取り部との隙間を通過し、更には、バルブボディ7の円筒面23とニードルバルブ8の摺動部24に形成された四面取り部との隙間を通過し、バルブボディ7の弁座21とニードルバルブ8のシート部22との間から燃料通路9内に到る。
【0041】
そして、弁座21とシート部22との間を通過した燃料の主流は、燃料通路9内においてオリフィスプレート10の通路壁面に衝突して、オリフィスプレート10の通路壁面に沿うように、しかも電磁式燃料噴射弁1の中心軸側に向かう流れとなる。そして、第1噴孔31が板厚方向に対して所定の傾斜角度(A°)だけ傾斜した所定の噴孔径(φd)を持つ丸状の噴孔を構成しているので、燃料通路9から第1噴孔31の燃料入口に流入する燃料の主流の流れは、第1噴孔31の燃料入口の回りで渦を作ることなく、燃料通路9内から第1噴孔31の中央に向かって曲がりながら流入する。
【0042】
しかも、オリフィスプレート10の中心で対向する流れによりUターンして第1噴孔31の燃料入口に流入する流れの強さとオリフィスプレート10の外周部から第1噴孔31の燃料入口へ直接向かう流れの強さとの差を低減することができ(等方性流れ)、第1噴孔31の燃料入口の中央にて均等に衝突させることができる。これにより、燃料の内部エネルギーを流れ同士の衝突により乱れという形で効率良く利用でき、極めて理想的な微粒化を実現できる。
【0043】
そして、このように効率良く微粒化された噴霧燃料は、第1噴孔31の燃料出口から第2噴孔32の燃料入口に流入するが、第2噴孔32が末広がり状の噴孔を構成しているので、第2噴孔32の燃料入口を通過する際に噴霧燃料の微粒化の効果を低下させることなく、第2噴孔32の燃料出口からエンジンのインテークバルブ近く(インテークポート)へタイミング良く噴射される。
【0044】
〔第1実施例の効果〕
以上のように、本実施例の電磁式燃料噴射弁1は、ある一定の微粒化促進性能を維持する目的で、オリフィスプレート10に設けられる複数個のオリフィス30の第1噴孔31分の板厚(t1)と第1噴孔31の噴孔径(φd)との比をある特定の範囲内に設定した場合でも、第1噴孔31の下流側に連なる末広がり状の第2噴孔32分だけ余分に、つまり板厚(t2)分だけ余分にオリフィスプレート10の全板厚を厚くすることができ、オリフィスプレート10の全板厚を必要な強度分だけ確保することができる。
【0045】
したがって、噴霧燃料の微粒化を促進させる効果を損なうことなく、あらゆる噴射量サイズの電磁式燃料噴射弁1においてオリフィスプレート10の強度を必要な強度分以上保つことができる。これにより、オリフィスプレート10の全板厚が必要以上に薄くならず、逆にオリフィスプレート10の全板厚を板厚(t2)分だけ余分に厚くすることができるので、電磁式燃料噴射弁1の先端部に加わる燃料圧によりオリフィスプレート10が大きく変形することはないので、電磁式燃料噴射弁1の噴射量特性の変化を抑えることができる。
【0046】
また、オリフィスプレート10のオリフィス30のうち燃料通路9(燃料入口)側に存する第1噴孔31の噴孔面積(S1)よりも吸気通路(燃料出口)側に存する第2噴孔32の噴孔面積(S2)の方を大きくすることにより、噴霧燃料の微粒化を促進させる性能を損なうことなく、オリフィスプレート10の全板厚を板厚(t2)分だけ余分に厚くすることができる。
【0047】
そして、電磁式燃料噴射弁1をエンジンに搭載した時に、オリフィスプレート10のオリフィス30の第2噴孔32の燃料出口付近に異物が付着して第2噴孔32の燃料出口の噴孔径が狭められても、噴射量特性に関係する第1噴孔31の噴孔径の変化には何ら影響を与えないので、電磁式燃料噴射弁1の噴射量特性の変化を抑えることができる。
【0048】
〔第2実施例〕
図5は本発明の第2実施例を示したもので、オリフィスプレートのオリフィスを拡大した図である。
【0049】
本実施例の電磁式燃料噴射弁1のオリフィスプレート10に形成される複数個のオリフィス30のうちの第1噴孔31は、所定の噴孔径(φd)の丸孔形状の噴孔であり、その燃料出口の噴孔面積はS1である。この第1噴孔31は、オリフィスプレート10の第1の板厚(t1)の部分に、オリフィスプレート10の板厚方向に対して所定の傾斜角度(A°)だけ傾斜して形成されている。
【0050】
一方、オリフィス30のうちの第2噴孔32は、オリフィスプレート10の第2の板厚(t2)の部分に末広がり形状に形成されている。そして、第2噴孔32は、第2の板厚(t2)分だけ形成されており、その燃料出口の噴孔面積は第1噴孔31よりも広いS2である。
【0051】
そして、第2噴孔32は、第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸側の末広がり角度がB1°、および第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸とは反対側の末広がり角度がB2°である。すなわち、第2噴孔32の末広がり形状は、第1噴孔31の中心軸に対して、A>B1=B2>0である。
【0052】
〔第3実施例〕
図6は本発明の第3実施例を示したもので、オリフィスプレートのオリフィスを拡大した図である。
【0053】
本実施例の電磁式燃料噴射弁1のオリフィスプレート10に形成される複数個のオリフィス30のうちの第1噴孔31の燃料入口は、所定の噴孔径(φd)で、第1噴孔31は、末広がり形状の噴孔であり、その燃料出口の噴孔面積はS1である。この第1噴孔31は、オリフィスプレート10の第1の板厚(t1)の部分に、オリフィスプレート10の板厚方向に対して所定の傾斜角度(A°)だけ傾斜して形成されている。また、第1噴孔31の末広がり角度は、C(°)である。
【0054】
一方、オリフィス30のうちの第2噴孔32は、オリフィスプレート10の第2の板厚(t2)の部分に末広がり形状に形成されている。そして、第2噴孔32は、第2の板厚(t2)分だけ形成されており、その燃料出口の噴孔面積は第1噴孔31よりも広いS2である。
【0055】
そして、第2噴孔32は、第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸側の末広がり角度がB1°、および第1噴孔31の中心軸に対して、電磁式燃料噴射弁1の中心軸とは反対側の拡がり角度がB2°である。すなわち、第2噴孔32の末広がり形状は、第1噴孔31の中心軸に対して、B1>A>B2>C/2またはA>B1=B2>C/2である。
【0056】
〔第4実施例〕
図7および図8は本発明の第4実施例を示したもので、図7は電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した図で、図8はオリフィスプレートの通路壁面を示した図である。
【0057】
本実施例では、オリフィスプレート10に4個のオリフィス30を持つ第1実施例に対して、オリフィス30の噴孔数を2倍に増やしている。すなわち、複数個のオリフィス30は、電磁式燃料噴射弁1の中心軸(オリフィスプレート10の中心点)を中心とした二重円の想像線上に12個配置した例を示している。なお、複数個のオリフィス30の配置は、噴霧燃料の微粒化を促進させる効果を低下させない範囲内で自由に配置できる。
【0058】
〔第5実施例〕
図9は本発明の第5実施例を示したもので、電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した図である。
【0059】
本実施例のオリフィスプレート10には、燃料通路9内を流れる燃料流れの主流がオリフィスプレート10に衝突する部位より電磁式燃料噴射弁1の中心軸側に配設された複数個の内側噴孔(オリフィス)40と、燃料通路9内を流れる燃料流れの主流がオリフィスプレート10に衝突する部位より電磁式燃料噴射弁1の中心軸とは反対側、つまり燃料通路9内を流れる主流の向きが逆向きになる位置に配設された複数個の外側噴孔(オリフィス)50とが形成されている。
【0060】
そして、複数個の内側噴孔40および複数個の外側噴孔50は、第1実施例と同様な構造の第1、第2噴孔41、42、51、52を有している。ここで、53はバルブボディ7の先端面とオリフィスプレート10の通路壁面との間に挟み込まれた円環板状のプレートで、レーザ溶接によりバルブボディ7の先端面とオリフィスプレート10の通路壁面に接合されている。
【0061】
〔変形例〕
本実施例では、電磁式燃料噴射弁(フューエルインジェクタ)1等の内燃機関用燃料噴射弁をガソリンエンジンのインテークマニホールドに取り付けた例を説明したが、内燃機関用燃料噴射弁をエンジンの気筒に取り付けても良く、また、燃料噴射弁を湯沸器、石油ストーブ等の燃焼装置に取り付けても良い。
【0062】
本実施例では、ニードルバルブ8等の弁体を電磁式アクチュエータにより軸方向に往復変移させる電磁式燃料噴射弁1に適用した例を説明したが、弁体を機械的に軸方向に往復変移させる燃料噴射弁に適用しても良い。例えばバルブボディ内に燃料が供給されて所定の油圧力に達すると、弁体が開弁する燃料噴射ノズルに本発明を適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】電磁式燃料噴射弁の全体構成を示した断面図である(第1実施例)。
【図2】電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した断面図である(第1実施例)。
【図3】オリフィスプレートの通路壁面を示した平面図である(第1実施例)。
【図4】オリフィスプレートのオリフィスを拡大した断面図である(第1実施例)。
【図5】オリフィスプレートのオリフィスを拡大した断面図である(第2実施例)。
【図6】オリフィスプレートのオリフィスを拡大した断面図である(第3実施例)。
【図7】電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した断面図である(第4実施例)。
【図8】オリフィスプレートの通路壁面を示した平面図である(第4実施例)。
【図9】電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した断面図である(第5実施例)。
【図10】電磁式燃料噴射弁の主要構成を示した断面図である(従来の技術)。
【図11】オリフィスプレートのオリフィスを拡大した断面図である(従来の技術)。
【符号の説明】
1 電磁式燃料噴射弁
7 バルブボディ
8 ニードルバルブ(弁体)
9 燃料通路
10 オリフィスプレート(噴孔付きプレート)
21 弁座
29 バルブボディの開口部
30 オリフィス(噴孔)
31 第1噴孔
32 第2噴孔
40 内側噴孔
41 第1噴孔
42 第2噴孔
50 外側噴孔
51 第1噴孔
52 第2噴孔[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel into an intake pipe or a combustion chamber of an internal combustion engine, and in particular, an electromagnetic equipped with an injection hole plate that promotes atomization of sprayed fuel that is injected near an intake valve of the internal combustion engine. Related to fuel injection valves.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electromagnetic fuel injection valve (for example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-1463) provided with a mechanism (orifice plate 106) that promotes atomization of sprayed fuel that is injected in the vicinity of an intake valve of an internal combustion engine such as a gasoline engine in a timely manner. Etc.) has been proposed.
[0003]
For example, as shown in FIGS. 10 and 11, such an electromagnetic fuel injection valve has a cylindrical shape having an
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional electromagnetic fuel injection valve, the nozzle hole diameter of the
[0006]
That is, when the
[0007]
In addition, in the electromagnetic fuel injection valve having the round hole-
[0008]
OBJECT OF THE INVENTION
In view of the above problems, the present invention can suppress the change in the injection amount characteristics by maintaining the strength of the plate with the injection holes even in any injection amount size without impairing the effect of promoting atomization of the atomized fuel. Another object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of suppressing a change in injection quantity characteristics even when foreign matter adheres to the vicinity of a fuel outlet of an injection hole.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the nozzle hole with the nozzle hole that promotes atomization of the sprayed fuel is provided with the nozzle hole that is formed to be inclined and penetrated between the fuel inlet and the fuel outlet of the nozzle hole. A first nozzle hole provided on the fuel inlet side having a different shape and a second nozzle hole provided on the fuel outlet side are provided.
[0010]
Accordingly, even if the ratio between the thickness of the first nozzle hole and the nozzle diameter of the first nozzle hole is set within a specific range for the purpose of maintaining a certain atomization promoting performance, Since the plate thickness of the injection hole plate can be secured by an amount corresponding to the hole, the strength of the injection hole plate can be increased in the fuel injection valve of any injection amount size without impairing the effect of promoting atomization of the atomized fuel. Can keep. As a result, the plate thickness of the nozzle hole plate does not become unnecessarily thin, and conversely, the plate thickness of the nozzle hole plate can be increased. Therefore, the plate with the nozzle hole is formed by the fuel pressure applied to the tip of the fuel injection valve. Therefore, the change in the injection amount characteristic of the fuel injection valve can be suppressed.
[0011]
Further, the nozzle hole area of the second nozzle hole existing on the fuel outlet side of the nozzle hole is made larger than the nozzle hole area of the first nozzle hole existing on the fuel inlet side of the nozzle hole of the nozzle hole plate. The plate thickness of the nozzle hole plate can be increased without impairing the effect of promoting atomization of fuel. When the fuel injection valve is mounted on the internal combustion engine, even if foreign matter adheres to the vicinity of the fuel outlet of the injection hole of the plate with the injection hole and the injection hole diameter of the fuel outlet of the second injection hole is narrowed, the injection amount characteristic is obtained. The change in the injection hole diameter of the first injection hole concerned is not affected at all, so that the change in the injection amount characteristic of the fuel injection valve can be suppressed.
[0012]
Also,
[0013]
[0014]
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described based on examples with reference to the drawings.
[Configuration of the first embodiment]
1 to 4 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of an electromagnetic fuel injection valve, and FIG. 2 shows the main configuration of the electromagnetic fuel injection valve. FIG.
[0016]
The electronically controlled fuel injection device of the present embodiment is composed of a fuel supply system, an intake system, a sensor that detects the operating state of the internal combustion engine, an electronic control unit (ECU) that integrally controls them, and the like. Among these, the fuel supply system pressurizes the fuel to a certain pressure by an electric fuel pump (not shown) and sends the fuel to the electromagnetic
[0017]
The electromagnetic
[0018]
The electromagnetic
[0019]
The
[0020]
A
[0021]
The fixed
[0022]
The adjusting
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
The
[0026]
Next, the structure of the
[0027]
The
[0028]
On the other hand, a
[0029]
Next, the structure of the
[0030]
The
[0031]
These
[0032]
Further, four
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
The hole wall surface of the
[0036]
Therefore, the
[0037]
The region (second injection hole 32) from the position of the depth (plate thickness) t1 of the
[0038]
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of the electromagnetic
[0039]
When the electromagnetic coil 4 of the electromagnetic
[0040]
As a result, the fuel that has been pressurized to a certain pressure by the fuel pump and passed through the
[0041]
The main flow of the fuel that has passed between the
[0042]
In addition, the strength of the flow that flows into the fuel inlet of the
[0043]
The atomized fuel thus efficiently atomized flows from the fuel outlet of the
[0044]
[Effects of the first embodiment]
As described above, the electromagnetic
[0045]
Therefore, the strength of the
[0046]
Further, in the
[0047]
When the electromagnetic
[0048]
[Second Embodiment]
FIG. 5 shows a second embodiment of the present invention and is an enlarged view of the orifice of the orifice plate.
[0049]
The
[0050]
On the other hand, the
[0051]
The
[0052]
[Third embodiment]
FIG. 6 shows a third embodiment of the present invention and is an enlarged view of the orifice of the orifice plate.
[0053]
The fuel inlet of the
[0054]
On the other hand, the
[0055]
The
[0056]
[Fourth embodiment]
FIGS. 7 and 8 show a fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 is a view showing the main structure of an electromagnetic fuel injection valve. FIG. 8 is a view showing a passage wall surface of an orifice plate. .
[0057]
In this embodiment, the number of nozzle holes in the
[0058]
[Fifth embodiment]
FIG. 9 shows a fifth embodiment of the present invention and is a diagram showing the main configuration of an electromagnetic fuel injection valve.
[0059]
In the
[0060]
The plurality of inner nozzle holes 40 and the plurality of outer nozzle holes 50 have first and second nozzle holes 41, 42, 51, 52 having the same structure as that of the first embodiment. Here,
[0061]
[Modification]
In the present embodiment, the fuel injection valve for the internal combustion engine such as the electromagnetic fuel injection valve (fuel injector) 1 is attached to the intake manifold of the gasoline engine. However, the fuel injection valve for the internal combustion engine is attached to the cylinder of the engine. Alternatively, the fuel injection valve may be attached to a combustion apparatus such as a water heater or an oil stove.
[0062]
In the present embodiment, the example in which the valve body such as the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of an electromagnetic fuel injection valve (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main configuration of an electromagnetic fuel injection valve (first embodiment).
FIG. 3 is a plan view showing a passage wall surface of an orifice plate (first embodiment).
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of an orifice of an orifice plate (first embodiment).
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of an orifice of an orifice plate (second embodiment).
FIG. 6 is an enlarged sectional view of an orifice of an orifice plate (third embodiment).
FIG. 7 is a cross-sectional view showing the main configuration of an electromagnetic fuel injection valve (fourth embodiment).
FIG. 8 is a plan view showing a passage wall surface of an orifice plate (fourth embodiment).
FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main configuration of an electromagnetic fuel injection valve (fifth embodiment).
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a main configuration of an electromagnetic fuel injection valve (prior art).
FIG. 11 is an enlarged sectional view of an orifice of an orifice plate (prior art).
[Explanation of symbols]
1 Electromagnetic fuel injection valve
7 Valve body
8 Needle valve
9 Fuel passage
10 Orifice plate (plate with nozzle hole)
21 Valve seat
29 Valve body opening
30 Orifice
31 First nozzle hole
32 Second nozzle hole
40 Inner nozzle hole
41 First nozzle hole
42 Second nozzle hole
50 Outer nozzle
51 First nozzle hole
52 Second nozzle hole
Claims (3)
このバルブボディ内に摺動自在に収容されて、前記弁座と当接または離間することで燃料噴射を断続する弁体と、
前記バルブボディの開口部を閉塞するように前記バルブボディの先端面に配設されて、燃料を噴射する噴孔を有する噴孔付きプレートとを備え、
前記噴孔は、その燃料入口から燃料出口に向かって、板厚方向に対して傾斜するように前記噴孔付きプレートに貫通形成されており、
前記噴孔の燃料入口から燃料出口までの間には、形状の異なる燃料入口側に設けた第1噴孔および燃料出口側に設けた第2噴孔が設けられ、
前記第1噴孔の噴孔面積よりも前記第2噴孔の噴孔面積の方を大きく形成した燃料噴射弁であって、
前記第1噴孔は、丸孔形状の噴孔であり、前記第2噴孔は、末広がり形状の噴孔であり、
前記第1噴孔の中心軸に対して、前記燃料噴射弁の中心軸側の前記第2噴孔の末広がり角度をB1、
前記第1噴孔の中心軸に対して、前記燃料噴射弁の中心軸とは反対側の前記第2噴孔の末広がり角度をB2としたとき、
前記第2噴孔の末広がり形状は、前記第1噴孔の中心軸に対して、B1≧B2>0の関係を満足することを特徴とする燃料噴射弁。A tubular valve body having an opening at the tip and a valve seat upstream of the opening;
A valve body that is slidably accommodated in the valve body and interrupts fuel injection by contacting or separating from the valve seat; and
An injection hole plate having an injection hole disposed on the front end surface of the valve body so as to close the opening of the valve body and injecting fuel ;
The injection hole is formed through the injection hole plate so as to be inclined with respect to the plate thickness direction from the fuel inlet toward the fuel outlet.
Between the fuel inlet and the fuel outlet of the nozzle hole, a first nozzle hole provided on the fuel inlet side having a different shape and a second nozzle hole provided on the fuel outlet side are provided,
A fuel injection valve having a nozzle hole area of the second nozzle hole larger than a nozzle hole area of the first nozzle hole ;
The first nozzle hole is a round nozzle hole, the second nozzle hole is a divergent nozzle hole,
With respect to the central axis of the first injection hole, a diverging angle of the second injection hole on the central axis side of the fuel injection valve is B1,
When the end spread angle of the second nozzle hole on the opposite side of the center axis of the fuel injection valve is B2 with respect to the center axis of the first nozzle hole,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein a shape of the end of the second nozzle hole is such that B1 ≧ B2> 0 with respect to a central axis of the first nozzle hole .
このバルブボディ内に摺動自在に収容されて、前記弁座と当接または離間することで燃料噴射を断続する弁体と、
前記バルブボディの開口部を閉塞するように前記バルブボディの先端面に配設されて、燃料を噴射する噴孔を有する噴孔付きプレートとを備え、
前記噴孔は、その燃料入口から燃料出口に向かって、板厚方向に対して傾斜するように前記噴孔付きプレートに貫通形成されており、
前記噴孔の燃料入口から燃料出口までの間には、形状の異なる燃料入口側に設けた第1噴孔および燃料出口側に設けた第2噴孔が設けられ、
前記第1噴孔の噴孔面積よりも前記第2噴孔の噴孔面積の方を大きく形成した燃料噴射弁であって、
前記第1噴孔は、末広がり形状の噴孔であり、前記第2噴孔は、末広がり形状の噴孔であり、
前記第1噴孔の中心軸に対して、前記燃料噴射弁の中心軸側の前記第2噴孔の末広がり角度をB1、
前記第1噴孔の中心軸に対して、前記燃料噴射弁の中心軸とは反対側の前記第2噴孔の末広がり角度をB2、
前記第1噴孔の末広がり角度をCとしたとき、
前記第2噴孔の末広がり形状は、B1≧B2>C/2の関係を満足することを特徴とする燃料噴射弁。 A tubular valve body having an opening at the tip and a valve seat upstream of the opening;
A valve body that is slidably accommodated in the valve body and interrupts fuel injection by contacting or separating from the valve seat; and
An injection hole plate having an injection hole disposed on the front end surface of the valve body so as to close the opening of the valve body and injecting fuel;
The injection hole is formed through the injection hole plate so as to be inclined with respect to the plate thickness direction from the fuel inlet toward the fuel outlet.
Between the fuel inlet and the fuel outlet of the nozzle hole, a first nozzle hole provided on the fuel inlet side having a different shape and a second nozzle hole provided on the fuel outlet side are provided,
A fuel injection valve having a nozzle hole area of the second nozzle hole larger than a nozzle hole area of the first nozzle hole;
The first nozzle hole is a divergent nozzle hole, the second nozzle hole is a divergent nozzle hole,
With respect to the central axis of the first injection hole, a diverging angle of the second injection hole on the central axis side of the fuel injection valve is B1,
B2 is the end spread angle of the second injection hole on the opposite side of the central axis of the fuel injection valve with respect to the central axis of the first injection hole .
When the end spread angle of the first nozzle hole is C ,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the end-spreading shape of the second injection hole satisfies a relationship of B1 ≧ B2> C / 2 .
前記噴孔付きプレートの上流側端面と前記弁体の先端面との間には、燃料噴射時に燃料の主流が流れる燃料通路が形成され、
前記噴孔は、前記燃料通路内を流れる燃料流れの主流が前記噴孔付きプレートに衝突する部位より前記燃料噴射弁の中心軸側に配設された内側噴孔と、前記燃料通路内を流れる 燃料流れの主流が前記噴孔付きプレートに衝突する部位より前記燃料噴射弁の中心軸とは反対側に配設された外側噴孔とから構成されることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2 ,
Between the upstream end face of the injection hole plate and the front end face of the valve body, a fuel passage is formed in which a main flow of fuel flows during fuel injection,
The nozzle hole flows in the fuel passage and an inner nozzle hole arranged on the central axis side of the fuel injection valve from a portion where a main flow of the fuel flow flowing in the fuel passage collides with the plate with the nozzle hole. A fuel injection valve comprising an outer injection hole disposed on a side opposite to a center axis of the fuel injection valve from a portion where a main flow of the fuel flow collides with the plate with the injection hole .
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