JP4166792B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関に使用される燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device used for an internal combustion engine.
内燃機関、特に自動車用の内燃機関に要求される性能としては、燃料消費量の低減、排気ガス中の有害成分(HC、CO、NOx)の低減等がある。
これらを改善する観点から、燃料噴射弁の噴射燃料の微粒化は重要な要素の一つであり、
燃料噴射弁の燃料噴霧の微粒化向上手段として、例えば、特許文献1(特開2003−148299号公報)に記載の技術が提案されている。
この従来の燃料噴射装置の燃料噴射弁は、図9に示すように構成されている。
すなわち、燃料噴射弁本体1は、軸方向に燃料通路が設けられた円筒形状のノズル部を形成するボディ2、ボディに形成されたバルブシート部4、電磁アクチュエータ等で駆動され、ボディのバルブシート部4とで弁部101を構成するニードル3、任意の燃料噴霧を形成するために複数配置された燃料噴射孔7を有するプレート状部材5、弁部101からチャンバー入口8を経て供給され燃料を各燃料噴射孔7に分配するために設置されたチャンバー6などで構成されている。
さらに、この従来技術では、チャンバー6の形状を円錐状にして上壁を傾斜壁111とし、噴射孔7近傍のチャンバー高さが低くなるようにして、燃料噴射孔7近傍での燃料流速を大きくすることにより噴射燃料の微粒化性能の向上を行っている。
The performance required for an internal combustion engine, particularly an automobile internal combustion engine includes a reduction in fuel consumption and a reduction in harmful components (HC, CO, NOx) in exhaust gas.
From the viewpoint of improving these, atomization of fuel injected from the fuel injection valve is one of the important factors.
As a means for improving atomization of fuel spray of a fuel injection valve, for example, a technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-148299) has been proposed.
The fuel injection valve of this conventional fuel injection device is configured as shown in FIG.
That is, the fuel
Furthermore, in this prior art, the shape of the
しかしながら、この従来技術による燃料噴射弁では、チャンバー6の形状が円筒形状(特許文献1に対する先行技術)の場合に比べて噴射孔近傍で燃料流速を大きくできる効果を有するのみで十分な微粒化効果を得ることができない。又、燃料を噴射孔7入口付近で衝突させ乱れ成分を増加させるためには、噴射孔7の全周から燃料を均等に流入させることが必要であるが、燃料噴射孔7直上のチャンバー6の形状は、燃料が流れ込む側が高い上面形状となり、燃料が燃料噴射孔7近傍の片側から燃料噴射孔7へ一様に流れ込む。このため、燃料噴射孔7入口付近で効率的に燃料を各方向から衝突させて、乱れ成分を増加させることができない。
さらに、噴霧形成に対する要求から噴射孔7が、燃料噴射弁中心からの距離が異なる位置に配置した場合や、燃料噴射孔7に傾きをそれぞれに与えその方向が燃料噴射弁中心軸に対して異なる場合には、燃料噴射孔7ごとに燃料噴射孔近傍の燃料流速が異なったり、噴射孔7入口付近での乱れ成分の発生状態が異なったりするため、噴射孔7ごとに微粒化性能が異なることから、各噴射孔7から噴射される燃料が必ずしも充分な微粒化性能が得られるとは限らないという問題がある。
したがって、このような燃料噴射弁を搭載した内燃機関では、効果的な燃料消費量の低減、排気ガス中の有害成分(HC、CO、NOx)の低減効果も僅かである。
However, the fuel injection valve according to this prior art has a sufficient atomization effect only by having the effect of increasing the fuel flow velocity in the vicinity of the injection hole as compared with the case where the shape of the
Further, when the
Therefore, in an internal combustion engine equipped with such a fuel injection valve, the effect of reducing the effective fuel consumption and the harmful components (HC, CO, NOx) in the exhaust gas is slight.
この発明に係わる燃料噴射装置は、燃料の流入口とこの流入口と対向する複数の燃料噴射孔とを有し、上記流入口(以下「チャンバー」という)から流入した燃料を上記燃料噴射孔に分配するチャンバーを備えた燃料噴射装置において、上記燃料噴射孔の入口部と向かい合う上記チャンバーの壁面に上記入口部の全面を覆うと共に上記チャンバーの流路抵抗となる円柱状突起部を設け、この円柱状突起部と上記燃料噴射孔の入口部間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て上記燃料を上記入口部へ流入させる燃料流入路を構成し且つ上記円柱状突起部により上記間隙の高さを狭め上記燃料流入路の流路面積を小さくしたものである。 The fuel injection device according to the present invention has a fuel inlet and a plurality of fuel injection holes facing the inlet, and the fuel flowing in from the inlet (hereinafter referred to as “chamber”) is supplied to the fuel injection hole. the fuel injection system having a chamber for distributing, provided a cylindrical projection portion serving as a flow path resistance of the chamber to cover the entire surface of the inlet portion to the wall of the chamber facing the inlet of the fuel injection hole, the circle A gap is formed between the columnar projection and the inlet of the fuel injection hole, and a fuel inflow passage is formed through which the fuel flows into the inlet. The height of the gap is increased by the cylindrical projection. The flow passage area of the fuel inflow passage is narrowed and reduced .
この発明に係る燃料噴射装置によれば、燃料噴射孔入口を覆う突起部で燃料流入路を構成することにより、燃料噴射孔入口近傍の流路面積を小さくして燃料流速を効率的に上昇させることができ、さらに燃料噴射孔入口の中央部で流れを衝突させ、強い乱れを形成することができる。
速い流速と強い乱れが維持されたまま、燃料噴射孔から燃料が噴射されることにより、噴出された燃料は、空気とのせん断力による分裂が促進され、微粒化性能向上効果を増大することができる。
又、突起部における流路抵抗が大きく、チャンバー内の圧力勾配が小さくなることから、燃料噴射孔の配置位置に関わらず、燃料噴射孔に流入する燃料の速度等は変化しないため、燃料噴霧の微粒化性能が変わらない効果も有する、燃料噴射弁を提供することができる。
According to the fuel injection device according to the present invention, the fuel inflow path is formed by the protrusion that covers the fuel injection hole inlet, so that the flow area near the fuel injection hole inlet is reduced and the fuel flow rate is efficiently increased. In addition, the flow can collide at the center of the fuel injection hole inlet, and a strong turbulence can be formed.
By injecting fuel from the fuel injection hole while maintaining a high flow rate and strong turbulence, the injected fuel is promoted to break up due to shearing force with air, increasing the effect of improving atomization performance. it can.
In addition, since the flow path resistance at the protrusion is large and the pressure gradient in the chamber is small, the speed of the fuel flowing into the fuel injection hole does not change regardless of the position of the fuel injection hole. It is possible to provide a fuel injection valve having an effect that the atomization performance is not changed.
以下、図面に基づいて、この発明の各実施の形態を説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当部分を示す。
実施の形態1.
この発明の実施の形態1である燃料噴射装置は、チャンバーの下側壁面104に設けた燃料噴射孔7に燃料を分配するチャンバー6において、上側壁面105に突起部11を設け、この突起部と燃料噴射孔入口102間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て燃料を燃料噴射孔入口102へ流入させる燃料流入路Sを構成したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
In the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention, in the
図1は、この発明の実施の形態1である燃料噴射弁の要部すなわち燃料噴射孔を有する燃料噴射弁本体の先端部を示す断面図である。
図1において、燃料噴射弁本体1の先端部は、軸方向に燃料通路が設けられたノズル部を構成するボディ2、このボディ2に設けられたバルブシート部4と共に弁部101を構成し、電磁アクチュエータ(図示せず)等により上下に駆動されるニードル3、チャンバー6などで構成され、さらに、このチャンバー6は、チャンバー入口(オリフィス)8、複数の燃料噴射孔7を有しチャンバーの下側壁面104を構成するプレート部材5、燃料噴射孔入口102付近で、噴射孔7と対向するチャンバーの上側壁面105に設置された円柱状突起部11等により構成される。
又、円柱状突起部11の頂部103は、チャンバー6の下側壁面104と略平行な平面形状になされ、その平面は燃料噴射孔7を覆うよう燃料噴射孔入口102よりも広くなっている。さらに、この突起部11と燃料噴射孔入口102間で狭い間隙を形成すると共にこの間隙を経て燃料を燃料噴射孔入口102へ流入させる燃料流入路Sが構成されている。
又、突起部11の中心軸と燃料噴射孔7の中心軸は、燃料噴射孔7の入口端面上、すなわち燃料噴射孔入口102において交差するように配置され、かつ上述したように突起部11で燃料噴射孔入口102を覆うように配置されている。
1 is a cross-sectional view showing a main part of a fuel injection valve according to
In FIG. 1, the tip portion of the fuel
Further, the
The central axis of the
次に、図2によってチャンバー6内の燃料の流れの様子を説明する。なお、図2は、図1の一部を拡大して示す断面図である。
弁部101からチャンバー入口8を通ってチャンバー6に流入した燃料は、チャンバー6の外周側に進むに従い流路の断面積が増加し、減速しながらチャンバー6内に広がる。
次に、燃料噴射孔入口102付近の燃料流入路Sでは、突起部11の平面状頂部103とチャンバーの下側壁面104により流路の高さが制限され流路断面積が小さくなり、燃料流速は加速して燃料噴射孔入口102到達する。
さらに、突起部11の周辺では、燃料流速が十分に小さく圧力が等しくなっているために、燃料は、突起部11の全周から流入し燃料噴射孔入口102の中央で衝突し強い乱れを形成して速い燃料流速で燃料噴射孔7に流入し、燃料噴射孔7から外部(吸気ポートやエンジンシリンダ)に噴射される。
Next, the state of the fuel flow in the
The fuel that has flowed into the
Next, in the fuel inflow passage S in the vicinity of the fuel
Furthermore, since the fuel flow velocity is sufficiently small and the pressure is equal in the vicinity of the
これに対して、既述した従来の燃料噴射弁(図9)おける燃料の流れと比較した場合、図3の拡大断面図に示すように従来の燃料噴射弁では、チャンバー6上面の傾斜壁111により、チャンバー6の外周側に進むに従い高さが低くなるために、流路断面積の増加量が抑制される。しかし、流路断面積は、チャンバー6の中心から外周の中間の間では外周に進むに従い増加し、さらに外周側に進むに従い徐々に減少するため、燃料噴射孔入口102での燃料流速は、チャンバー6内の位置により異なるが、燃料流速がチャンバー6への流入時に比べて速くなるわけではなく、各噴射孔7から噴射される燃料を充分に微粒化する性能が得られるとは限らなかった。
On the other hand, when compared with the fuel flow in the conventional fuel injection valve (FIG. 9) described above, the conventional fuel injection valve has an
図4は、この実施の形態1である燃料噴射弁のチャンバー6を、図1の上方から見た燃料の流れの様子を示す概念図である。
図4において、チャンバー入口8からチャンバー6に流入した燃料は、チャンバー6の外周部に進むほど燃料流路断面積が増加して流速が減少し、流路抵抗が高い突起部11を避けてチャンバー6内に広がる。
次にチャンバー6内に広がった燃料は、燃料噴射孔入口102を完全に覆うように配置された突起部11の全周から狭い間隙の燃料流入路Sを経て燃料噴射孔入口102に向かって流れ込む。
又、燃料噴射孔7とチャンバー入口8からの距離(L1)、(L2)が異なる場合でも、突起部11による流路抵抗があるために、通常はチャンバー6内の圧力勾配が小さくなり、それぞれの燃料噴射孔入口102での圧力は配置位置に関わらず略等しくなり、噴射孔7に流入する燃料流速も等しくなる。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing a fuel flow when the
In FIG. 4, the fuel flowing into the
Next, the fuel that has spread into the
Even when the distances (L1) and (L2) from the
以上のように、燃料噴射孔入口102と対向するチャンバー6の上側壁面105に突起部11が、燃料噴射孔入口102を覆うように配置されているので、燃料噴射孔入口102での燃料流速を効率的に上昇させ、又燃料を突起部11の全周から流入させることにより、燃料噴射孔入口102の中央部で強い乱れを形成する。
この速い流速と強い乱れが維持されたまま、燃料噴射孔7から燃料が噴射されることにより、噴射燃料の微粒化性能向上効果が高くなる。又、燃料噴射孔7の配置位置に関わらず、微粒化性能が変わらない効果も有する。
As described above, since the
The effect of improving the atomization performance of the injected fuel is enhanced by injecting the fuel from the
図5、図6は、突起部11の頂部形状の変形例を示すものである。
図5は、円錐形状、図6は、半球形状の軸回転対称形状としたもので、このように突起部を円錐形状又は半球形状にした場合でも、突起部11の全周から燃料が流入し加速され、燃料噴射孔入口102に到達する。このため、上記実施例と同様の効果を有することはいうまでもない。
5 and 6 show modified examples of the top shape of the
FIG. 5 shows a conical shape, and FIG. 6 shows a hemispherical axially symmetric shape. Even when the protrusion is made conical or hemispherical in this way, fuel flows from the entire circumference of the
実施の形態2.
この発明の実施の形態2である燃料噴射装置は、下側壁面104に設けた燃料噴射孔7に燃料を分配するチャンバー6において、下側壁面104の燃料噴射孔入口102を有する部分に突起部12を設け、この突起部と上側壁面105間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て燃料を燃料噴射孔入口102へ流入させる燃料流入路Sを構成したものである。
図7は、この発明の実施の形態2である燃料噴射弁の要部すなわち燃料噴射孔を有する燃料噴射弁本体の先端部を示す拡大断面図である。
図7では、実施の形態1と比較して突起部12を、燃料噴射孔7のある下側壁面104に設け、さらに、燃料噴射孔入口102を突起部12の平面形状の頂部103に設け、燃料噴射孔入口102の中心と突起部12の中心を頂部103上で一致するように構成したものである。
このように、燃料噴射孔7に対応した突起部12を、燃料噴射孔7のある下側壁面104に設けることにより、上記実施の形態1と比較して、突起形状12と燃料噴射孔7の位置関係に配慮する必要がなく、燃料噴射弁の組み立て性が向上する。
さらに、上記実施の形態1と同様の噴射燃料の微粒化性能向上効果と、燃料噴射孔7の配置位置に関わらず微粒化性能が変わらない効果を有する。
In the fuel injection device according to the second embodiment of the present invention, in the
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention, that is, the tip of the fuel injection valve body having fuel injection holes.
In FIG. 7, the
Thus, by providing the
Further, there are the same effects of improving the atomization performance of the injected fuel as in the first embodiment and the effect that the atomization performance does not change regardless of the arrangement position of the
実施の形態3.
この発明の実施の形態3である燃料噴射装置は、下側壁面に設けた燃料噴射孔に燃料を分配するチャンバー6において、燃料噴射孔入口102とこの入口102と向かい合うチャンバーの上側壁面105との双方に互いに対峙する突起部11、12を設け、この両突起部間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て燃料を燃料噴射孔入口102へ流入させる燃料流入路Sを構成したものである。
図8は、この発明の実施の形態3である燃料噴射弁の要部すなわち燃料噴射孔を有する燃料噴射弁本体の先端部を示す拡大断面図である。
図8では、実施の形態2と同様に突起部12を燃料噴射孔7のある下側壁面104に設け、燃料噴射孔入口102を突起部12の平面形状の頂部103に設け、燃料噴射孔入口102の中心と突起部12の中心を頂部103上で一致させるように構成し、さらに、噴射孔7と対向する上側壁面105に、突起部11を突起部12に対向(対峙)するように構成したものである。
このように、燃料噴射孔入口102を、互いに対峙する突起部11、12のうち突起部12の頂部103に設けることにより、加工上等の制限から突起高さが十分に得られない場合でも、上下二方向からの突起により燃料噴射孔入口102に流入する燃料流速を高速に保ち、上記実施の形態1と同様の噴射燃料の微粒化性能向上効果を得られる効果を有する。
In the fuel injection device according to
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing the main part of the fuel injection valve according to
In FIG. 8, as in the second embodiment, the
As described above, by providing the fuel
1 燃料噴射弁本体 2 ボディ
3 ニードル 4 バルブシート部
5 プレート状部材 6 チャンバー
7 燃料噴射孔 8 チャンバー入口
11 突起部 12 突起部
101 弁部 102 燃料噴射孔入口
103 突起部の頂部 104 チャンバーの下側壁面
105 チャンバーの上側壁面 111 チャンバー傾斜壁
S 燃料流入路。
1 Fuel
3
5 Plate-shaped
7
S Fuel inflow path.
Claims (5)
上記燃料噴射孔の入口部と向かい合う上記チャンバーの壁面に上記入口部の全面を覆うと共に上記チャンバーの流路抵抗となる円柱状突起部を設け、この円柱状突起部と上記燃料噴射孔の入口部間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て上記燃料を上記入口部へ流入させる燃料流入路を構成し且つ上記円柱状突起部により上記間隙の高さを狭め上記燃料流入路の流路面積を小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。 In a fuel injection device comprising a fuel inlet and a plurality of fuel injection holes facing the inlet, and having a chamber for distributing the fuel flowing in from the inlet to the fuel injection holes,
A cylindrical protrusion that covers the entire surface of the inlet and is provided on the wall of the chamber facing the inlet of the fuel injection hole and serves as a flow path resistance of the chamber . The cylindrical protrusion and the inlet of the fuel injection hole A fuel inflow passage is formed to form a gap therebetween and the fuel flows into the inlet through the gap, and the height of the gap is narrowed by the cylindrical projection to reduce the flow area of the fuel inflow passage. a fuel injection apparatus characterized by the.
上記燃料噴射孔の入口部に上記チャンバーの流路抵抗となる円柱状突起部を設け、この円柱状突起部と上記入口部と向かい合う上記チャンバーの壁面間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て上記入口部へ流入させる燃料流入路を構成し且つ上記円柱状突起部により上記間隙の高さを狭め上記燃料流入路の流路面積を小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。 In a fuel injection device comprising a fuel inlet and a plurality of fuel injection holes facing the inlet, and having a chamber for distributing the fuel flowing in from the inlet to the fuel injection holes,
A cylindrical projection that serves as a flow path resistance of the chamber is provided at the inlet of the fuel injection hole, and a gap is formed between the cylindrical projection and the wall of the chamber facing the inlet, and the gap is passed through the gap. A fuel injection device comprising a fuel inflow passage for inflow into an inlet portion, and the height of the gap being reduced by the cylindrical projection to reduce the flow passage area of the fuel inflow passage .
上記燃料噴射孔の入口部とこの入口部と向かい合う上記チャンバーの壁面との双方に互いに対峙し上記チャンバーの流路抵抗となる円柱状突起部を設け、この両突起部間で間隙を形成すると共にこの間隙を経て上記燃料を上記入口部へ流入させる燃料流入路を構成し
且つ上記両円柱状突起部により上記間隙の高さを狭め上記燃料流入路の流路面積を小さくしたことを特徴とする燃料噴射装置。 In a fuel injection device comprising a fuel inlet and a plurality of fuel injection holes facing the inlet, and having a chamber for distributing the fuel flowing in from the inlet to the fuel injection holes,
A cylindrical protrusion which both the opposed to each other serve as a flow path resistance of the chamber between the wall of the chamber facing the inlet section and the inlet of the fuel injection hole is provided, thereby forming a gap between the two protrusions A fuel inflow passage is formed through which the fuel flows into the inlet.
The fuel injection device is characterized in that the height of the gap is reduced by the two cylindrical projections to reduce the flow passage area of the fuel inflow passage .
、又は請求項3のいずれか1項に記載の燃料噴射装置。 2. The cylindrical protrusion on the wall surface of the chamber is arranged such that a central axis of the protrusion intersects with a central axis of the fuel injection hole at the inlet of the fuel injection hole.
Or the fuel injection device according to claim 3.
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