JP4224666B2

JP4224666B2 - Fuel injection nozzle and processing method thereof

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Publication number: JP4224666B2
Application number: JP2001150682A
Authority: JP
Inventors: 正明加藤; 稔之依田; 健治伊達; 栄次伊藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2009-02-18
Anticipated expiration: 2021-05-21
Also published as: JP2002349393A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料噴射ノズルおよびその加工方法に関し、特に内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルおよびその加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ノズルボディにバルブニードルを往復移動可能に収容し、バルブニードルの当接部がノズルボディに形成した弁座部に着座ならびに弁座部から離座することにより、噴孔から噴射する燃料を断続するエンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルが知られている。
【０００３】
このような燃料噴射ノズルにおいては、燃料消費量の低減、排気エミッションの向上、エンジンの安定した運転性等の観点から、噴孔から噴射される「燃料の微粒化」が重要な要素であり、特に筒内直接噴射式エンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルの場合、「燃料の微粒化」は最も重要な要素の一つである。筒内直接噴射式エンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルとして、例えば▲１▼特開平８−２４７０００号公報に開示されるように、噴射通路の燃料入口側の端部が内壁に対して丸みを有しており、丸み上側の圧力室に近い方の入口範囲に大きな半径を形成し、下側の圧力室から遠い方の入口範囲に比較的小さな半径を形成した燃料噴射ノズルが知られている。また、▲２▼特開平１１−３２４８６６号公報に開示されるように、ノズルニードルあるいはノズルボディに旋回流を生成するスワール室を形成した燃料噴射ノズルが知られている。
【０００４】
▲１▼特開平８−２４７０００号公報に開示される燃料噴射ノズルにおいては、噴孔内の燃料の流れを噴孔軸に平行な均一な流れとして噴霧貫通力を増加させている。また、▲２▼特開平１１−３２４８６６号公報に開示される燃料噴射ノズルにおいては、ノズルニードルのリフト量に応じて噴孔入口に供給される旋回流強さを変化させることにより、噴孔から噴出する噴霧角を可変にし、噴霧特性の制御をするようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼特開平８−２４７０００号公報に開示される燃料噴射ノズルでは、具体的な加工技術が開示されておらず、噴孔入口の縁部を上側と下側とで異なる半径に丸める方法が不明であり、さらに、エンジンの運転条件によらず一定の噴霧と流量になるという問題があった。
また、▲２▼特開平１１−３２４８６６号公報に開示される燃料噴射ノズルでは、ノズルニードルあるいはノズルボディに旋回流を生成するスワール室を形成しているので、旋回流形成部が複雑で、部品点数が増加し製造コストが上昇するという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、エンジンの運転状態に応じた噴霧を供給し、ＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し燃費、出力を向上させる燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うことが可能な燃料噴射ノズルを提供することにある。
本発明の他の目的は、噴孔内に燃料が流入し易い形状に噴孔入口部を形成することが容易な燃料噴射ノズルの加工方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔の入口部の開口形状は、所定の方向から噴孔へ燃料を流し易い、噴孔の軸方向に対して非対称な形状であり、上記所定の方向は、燃料流れの方向と異なっているよう形成されている。このため、噴孔入口部の燃料の流れ易い側からの燃料の流量を噴孔入口部の燃料の流れ難い側からの燃料の流量よりも大きくすることができ、噴孔内に燃料流れの旋回流を生成することが可能となる。旋回流は、噴孔出口において噴孔径の接線方向に運動量をもつことから噴霧角を大きくすることができる。これにより、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進を図ることができる。したがって、ＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し燃費、出力を向上させることができる。
さらに、バルブニードルに旋回流を生成するための摺動部を設ける必要がないので、バルブニードルの焼き付きを防止することができ、燃料噴射ノズルの耐久性が向上する。
また、バルブニードルと噴孔の入口部との距離は、バルブニードルのリフト量に応じて変化する第１の領域と、バルブニードルのリフト量に関係なく変化しない第２の領域とを有しているので、第１の領域において、バルブニードルのリフトに応じてバルブニードルと噴孔の入口部との距離が変化し、ノズルボディの内周を流れる燃料流れの成分が調整され、ノズルボディのシート面に沿った燃料流れの成分と、噴孔の軸上からの燃料流れの成分との比が調整される。そして、バルブニードルのリフトに応じて燃料の噴霧角が調整される。また、第２の領域において、燃料の噴霧角が所定の値に保持される。したがって、エンジンの負荷状態に応じて、所望の噴霧角および噴霧の到達距離を得ることができ、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うことができる。以上のことより、燃料消費量を低減し、排気エミッションを向上させ、エンジンの安定した運転性を得ることができる。
さらに、第１の領域と第２の領域とを任意に設定することにより、噴射初期から噴射後期まで、噴霧角を任意に選択することができる。したがって、様々な型のエンジン用の燃料噴射弁に簡便に対応することができる。
【０００８】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔入口部の開口形状は、噴孔の軸に対して偏心した円または楕円形状に形成されているので、簡単な構成で容易に噴孔内に燃料流れの旋回流を生成することができる。
本発明の請求項３記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔入口部の開口形状は、弁座部の母線に対して非対称形状に形成されているので、簡単な構成で容易に噴孔内に燃料流れの旋回流を生成することができる。
本発明の請求項４記載の燃料噴射ノズルによると、噴孔入口部は、燃料の流れ易い側の内壁が燃料の流れ難い側の内壁よりも大きい半径で形成されているので、簡単な構成で容易に噴孔内に燃料流れの旋回流を生成することができる。
【００１０】
本発明の請求項５記載の燃料噴射ノズルによると、バルブニードルと噴孔の入口部との距離は、噴孔内の燃料流れに旋回流が生成するときに予め設定された所定値に保持されるので、バルブニードルと噴孔の入口部との距離が上記所定値にあるとき、噴孔内に燃料流れの旋回流を生成することにより、エンジンの中低速、中低負荷時において、燃料と空気の混合を微粒化した噴霧で可燃混合気を成層化した最適な状態を形成し、燃料消費率、排気エミッション、騒音を改善することができる。
【００１１】
本発明の請求項６記載の燃料噴射ノズルによると、バルブニードルと噴孔の入口部との距離は、バルブニードルの最大リフト時において、噴孔内の燃料流れに旋回流が生成されない程度に大きく形成されているので、バルブニードルの最大リフト時に噴孔内の燃料流れに旋回流を生成せず、噴霧角を小さくすることができる。したがって、エンジンの高負荷運転時に噴霧の到達距離が拡大し、高拡散噴霧が形成されて出力を向上することができる。
【００１２】
本発明の請求項７記載の燃料噴射ノズルの加工方法によると、請求項１〜６のいずれか一項記載の燃料噴射ノズルを加工する方法であって、流体研削用の流体流れに旋回流を生成する旋回流形成部を備え、ノズルボディに嵌挿可能な加工用ニードルを用いて噴孔の入口部内壁を加工する。このため、流体研削用の流体を旋回流形成部の上流から供給し、流体流れに周方向成分を与えて旋回流を生成して噴孔から流出させることにより、噴孔入口部の旋回流上流側内壁が下流側内壁よりも多量に研削される。したがって、噴孔入口部の形状を噴孔内に燃料が所定の方向から流入し易い非対称形状に容易に形成することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
ディーゼルエンジン用燃料噴射弁のノズル部に本発明の燃料噴射ノズルを適用した第１実施例を図１〜図１３に示す。
【００１４】
図２に示す燃料噴射弁１００は、図示しないディーゼルエンジンの燃焼室内へ段階的に燃料を噴射する燃料噴射弁であって、エンジンの回転数、負荷、あるいは燃料、吸入空気、冷却水の温度、圧力等の入力にしたがいＥＣＵにより演算されコントロールされた高圧ポンプからの高圧燃料によって駆動される。燃料噴射弁１００には、ニードルリフトを制御する第１の付勢手段としての第１ばね１１５および第２の付勢手段としての第２ばね１１６、アーマチャ室１３４、ならびに噴霧角の変化あるいは開口噴孔を変更可能な燃料噴射ノズルとしてのノズル部１が構成されている。
【００１５】
燃料噴射弁１００は、ノズル部１をホルダ１１１にリテーニングナット１１４で締結した構成になっている。ノズル部１のノズルボディ３の内径部３４には、ニードル２が摺動自在に嵌挿されている。バルブニードルとしてのニードル２は、第１ばね１１５によってピストン１２０を介してノズルボディ３の弁座部としてのシート面３２に押接されている。第１ばね１１５は、磁気駆動部１３０のコア１３３の内部に設けられたばね室１１５ａに嵌挿されている。図１および図２に示すように、ニードル２がシート面３２に着座しているとき、ニードル２の肩部２５はノズルボディ３の上端面より距離ｈ１だけ、すなわちニードル２の第１リフト量ｈ１の分だけ凹んでいる。
【００１６】
また、ホルダ１１１には磁気駆動部１３０がナット１１２で締結されている。磁気駆動部１３０は、第１ばね１１５、ピストン１２０、コイル１３１、アーマチャ１３２、コア１３３、ボディ１３５、および、燃料通路１３７を有するプレート１３６で構成される。ピストン１２０は、ホルダ１１１の内径部１１３に摺動自在に嵌挿され、上部にアーマチャ１３２が設けられている。ピストン１２０は、肩部１２５がプレート１３６に当接することにより最大リフト量を（ｈ１＋ｈ２）に保つように規定されている。したがって、ニードル２が上方にリフト可能な最大リフトは（ｈ１＋ｈ２）となる。コイル１３１はコア１３３に巻回され、コイル１３１に外部からの電流が供給されたとき、すなわちコイル１３１の通電時にコア１３３とアーマチャ１３２とボディ１３５とで磁気回路を形成する。また、図２に示すように、コイル１３１の非通電時にアーマチャ１３２は、ニードル２の最大リフト量（ｈ１＋ｈ２）に最終空隙を加えた距離を保ってコア１３３に対面している。なお、プレート１３６に形成される燃料通路１３７は上述のアーマチャ室１３４に開口している。
【００１７】
図３に示すように、ピストン１２０とニードル２は、ニードルの球形部１４９がピストン１２０の球面部１２６と円錐部１２７に保持され、球形部１４９の球心を中心として相互に回転可能に連結されている。図２に示すように、第２ばね１１６は、ホルダ１１１の内径部に設けられたばね室１１６ａに嵌挿され、ばね座４をノズルボディ３に押接している。第２ばね１１６は、ニードル２が第１リフト量ｈ１だけリフトしたときにニードル２の肩部２５に作用する。
【００１８】
ホルダ１１１の内径部１１３とピストン１２０との間の高圧流路１６３は、燃料コネクタ１６０内に設けられるフィルタ１６１および高圧通路１６２を経由して高圧燃料を蓄圧している図示しないコモンレールに連通している。燃料通路１６３は、ピストン１２０の多面カット部１１７および燃料通路１３７を経由してアーマチャ室１３４に連通するとともに、ばね室１１６ａ、ニードル２のガイド部２３に形成された多面カット部２４を経由して油溜まり室３５、ならびにニードル２とノズルボディ３の内径部３３との間の燃料通路３６を経由してニードル２のシート２１まで連通している。したがって、図示しない高圧ポンプより供給される高圧燃料は、コモンレール、高圧流路１６３および燃料通路３６を経由して噴孔３１へ供給されるとともに、燃料通路１３７を経由してアーマチャ室１３４へ供給される。
【００１９】
次に、ノズル部１についてその構成を、図４〜図８を用いて説明する。なお、図４は、ニードル２の当接部としてのシート２１がノズルボディ３のシート面３１に着座している閉弁時の状態を示し、図５は、ニードル２がノズルボディ３のシート面３１から離座した開弁初期の状態を示し、図６は、ニードル２が第１リフト量ｈ１だけリフトした状態を示している。
【００２０】
図４、図５および図６に示すノズル部１は、ノズルボディ３と、このノズルボディ２の内部に軸方向に往復摺動可能に収容されるニードル２とから構成される。ニードル２は、ノズルボディ３のシート面３２に当接可能な円形状のシート２１と、このシート２１の下流側に形成される円錐部２５、円柱部２６および円錐部２７とを有している。ニードル２のシート２１は、図２に示す第１ばね１１５によって閉弁されノズルボディ３のシート面３２に当接し、噴射圧力により第１ばね１１５に抗して押し上げられ開弁する。円錐部２５および円錐部２７の壁面は、ノズルボディ３のシート面３２よりも大きな円錐角を有し、流路を構成している。図５および図６に示すように、ニードル２のリフトにしたがい、噴孔３１に対向する面が円錐部２５の壁面、円柱部２６の壁面、円錐部２７の壁面へと移動する。
【００２１】
ノズルボディ３のシート面３２の下流側に形成される噴孔３１の入口部３１ａは、ノズルボディ３の軸に対して傾斜した所定の方向から噴孔３１内に燃料が流れ易い非対称形状に形成されており、シート面３２の母線に対して非対称な形状である。すなわち、図７および図８に示すように、噴孔３１の入口部３１ａの開口形状は、噴孔３１の軸方向に対して非対称形状であり、上記所定の方向は、燃料流れの方向と異なっているよう形成されている。また、噴孔３１の入口部３１ａの開口形状は、噴孔３１の軸に対して偏心した楕円形状に形成されており、燃料の流れ易い上流側内壁３１ｂが燃料の流れ難い下流側内壁３１ｃよりも大きい半径で形成されている。これにより、入口部３１ａの燃料の流れ易い側からの燃料の流量を燃料の流れ難い側からの燃料の流量よりも大きくすることができ、噴孔３１内を通過する燃料に周方向の旋回力を加えることが可能である。ここで、入口部３１ａの上流側内壁３１ｂおよび下流側内壁３１ｃは燃料流路を構成している。
【００２２】
次に、ノズル部１の加工方法について、図９、図１０および図１１を用いて説明する。なお、図９は、加工用ニードル１０の旋回流形成部１１がノズルボディ３の内径部３３に嵌挿されている状態を示している。
図９に示すように、加工用ニードル１０は旋回流形成部１１を備えており、この旋回流形成部１１には斜め溝１２が形成されている。旋回流形成部１１の下流側には、ノズルボディ３のシート面３２と円錐部１３の壁面との間に旋回室１４が形成されている。加工用ニードル１０のシート部１５は、ノズルボディ３のシート面３２に噴孔３１よりも下流側で当接する。砥粒が混入された研削流体を旋回流形成部１１の上流側から供給すると、研削流体は斜め溝１２で周方向速度成分が与えられ、旋回室１４で旋回流となり噴孔３１に向かって流れていく。図１０に示すように、噴孔３１の入口部３１ａには、ノズルボディ３の軸に対して傾斜した角度で砥粒が流れ込み、旋回流流入側である入口部３１ａの上流側内壁３１ｂから噴孔３１内に下流側内壁３１からよりも多量に流入する。その結果、図１１に示すように、入口部３１ａの上流側内壁３１ｂが下流側内壁３１よりも多く研削され、上流側内壁３１ｂの半径が下流側内壁３１の半径よりも大きくなり、噴孔３１内に燃料が流入し易い非対称形状に入口部３１ａが形成される。
【００２３】
次に、燃料噴射弁１００の作動について、図１２および図１３を用いて説明する。なお、図１２および図１３に点線で示す比較例は、図５および図６の点線で示すように、第１実施例のニードル２の円柱部２６および円錐部２７を廃止したものである。
【００２４】
(1) 高圧ポンプからコモンレールを経由して所定量の燃料が所定の時期に圧送され、高圧燃料が燃料配管を経由して燃料コネクタ１６０に供給される。この高圧燃料は、高圧通路１６２および高圧流路１６３を経由してノズル部１内に供給され、多面カット部２４および燃料通路３６を経由してニードル２のシート２１まで充填される。このとき、シート２１の面積分に燃料圧力が作用し、ニードル２にシート２１でノズルボディ３のシート面３２に押接する力が働く。さらに、第１ばね１１５の設定荷重が加わり、ニードル２は図２の下方に押し下げられている。
【００２５】
(2) 図示しない、ＥＣＵにより磁気駆動部１３０のコイル１３１に第１の電流値で通電されると、ニードル２にシート２１に負荷される油圧力と第１ばね１１５の設定荷重に打ち勝つような吸引力がコア１３３とアーマチャ１３２との間の磁気回路に発生する。これにより、アーマチャ１３２がピストン１２０およびニードル２と一体に上昇し、シート２１がノズルボディ３のシート面３２から離座して燃料を噴孔３１へ供給する。このときの第１の電流値では、第２ばね１１６にニードル２の肩部２５が当接したときに作用する第２のばね１１６の設定荷重に打ち勝ってアーマチャ１３２を吸引するだけの磁力が発生しないため、ニードル２は第１リフトｈ１で停止する。図５および図６に示すように、ニードル２の上昇にしたがい噴孔３１の入口部３１ａと対向するニードル２の壁面が移動し、第１リフトｈ１において、噴孔３１の入口部３１ａは円柱部２６の壁面に対向する。円錐部２５および２７の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離Ｌ１およびＬ３はニードル２のリフトにしたがい変化する（第１の領域）。ところが、円柱部２６の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離Ｌ２はニードル２のリフトによって変化しない（第２の領域）。この距離Ｌ２は噴孔３１に流れ込む燃料がノズルボディ３のシート面３２に沿った流れが主流となるように小さい値に設定されている。ここで、図５は図１２および図１３に示すニードルリフトが（０−ａ）の間の状態を示し、図６は図１２および図１３に示すニードルリフトがｈ１の状態を示している。ニードルリフトがｈ１のとき、図７に示すように、燃料はノズルボディ３の軸方向と平行に上流から直線的に噴孔３１内に流れ込む。このとき、噴孔３１の入口部３１ａは、上流側内壁３１ｂが下流側内壁３１ｃよりも大きい半径で形成されており、入口部３１ａの開口形状は、噴孔３１の軸に対して偏心した楕円形状に形成されているので、入口部３１ａの燃料の流れ易い側からの燃料の流量が燃料の流れ難い側からの燃料の流量よりも大きくなり、噴孔３１内を通過する燃料に旋回流が発生する。この旋回流は噴孔３１内の流れの速度係数を低下させ、結果として図１２に示すように、流量係数を小さく保持する。しかし、旋回流は噴孔３１の出口において噴孔径の接線方向に運動量をもつことから、図８および図１３に示すように、噴霧角θは大きくなる。このように、ニードル２の第１リフトｈ１時には、噴射率が低く、噴霧角θが大きい噴射噴霧特性が得られる。したがって、第１リフトｈ１は、エンジンの中低速、中低負荷時に使用され、燃料と空気の混合を微粒化した噴霧で可燃混合気を成層化した最適な状態を形成し、燃料消費率、排気エミッション、騒音を改善する。これに比べて図１２および図１３の点線で示す比較例では、ニードルリフトがｈ１のとき、ニードルの壁面と噴孔入口部との距離がｈ１によって大きく変動するために所定値に保持することができないので、エンジンの中低速、中低負荷時において噴霧特性を制御することが困難である。
【００２６】
(3) 磁気駆動部１３０のコイル１３１に第２の電流値が流れるように高電圧が印加されると、コア１３３がアーマチャ１３２を吸引する力が第２ばね１１６の設定荷重に打ち勝ち、ニードル２をさらに引き上げ、１２０の肩部１２５がプレート１３６に当接するまでニードル２が上昇し、最大リフト量（ｈ１＋ｈ２）となる。図１２および図１３に示すように、ニードルリフトはｈ１からｂ、ｃ、（ｈ１＋ｈ２）と変化する。第２リフト（ｈ１＋ｈ２）では、噴孔３１の入口部３１ａはニードル２の円錐部２７の壁面と対向し、噴孔３１の入口部３１ａと円錐部２７の壁面との距離は、円柱部２６との距離Ｌ２よりも小さい最小距離Ｌ３となる。ニードルリフトが（ｈ１＋ｈ２）のときの距離Ｌ３は、噴孔３１の入口部３１ａの上流に充分な距離を形成し、噴孔３１内に流れ込む燃料は、ノズルボディ３のシート面３２に沿った流れよりも噴孔３１の軸上からの流れが主流となる。この結果、噴孔３１内には噴孔壁面に沿った旋回流が低減して軸方向流が主となり、噴霧角が小さくなるとともに流量係数が増加して噴射率が高くなる。したがって、噴霧の到達距離が拡大して高拡散噴霧が形成され、高負荷運転での燃焼を改善、出力を向上する。
【００２７】
(4) コイル１３１への通電が停止されると、磁力が消滅してコア１３３がアーマチャ１３２を吸引継続することができず、ピストン１２０は第１および第２ばね１１５および１１６の付勢力により下方に移動し、ニードル２のシート２１がノズルボディ３のシート面３２に着座して燃料噴射を終了する。
【００２８】
以上説明した本発明の第１実施例においては、バルブリフトを第１リフトｈ１および第２リフト（ｈ１＋ｈ２）の２段階に制御できる燃料噴射弁１００において、噴孔３１の入口部３１ａは、ノズルボディ３の軸に対して傾斜した所定の方向から噴孔３１内に燃料が流れ易い非対称形状に形成されており、シート面３２の母線に対して非対称な形状であって、噴孔３１の入口部３１ａの開口形状は、噴孔３１の軸方向に対して非対称形状であり、上記所定の方向は、燃料流れの方向と異なっているよう形成されている。また、噴孔３１の入口部３１ａの開口形状は、噴孔３１の軸に対して偏心した楕円形状に形成されており、燃料の流れ易い上流側内壁３１ｂが燃料の流れ難い下流側内壁３１ｃよりも大きい半径で形成されている。このため、噴孔３１の上流側入口からの燃料の流量を下流側入口からの燃料の流量よりも大きくすることができ、噴孔３１内に燃料流れの旋回流を生成することが可能となる。旋回流は、噴孔３１の出口において噴孔径の接線方向に運動量をもつことから噴霧角θを大きくすることができるため、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進を図ることができる。したがって、ＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し燃費、出力を向上させることができる。また、ニードル２に旋回流を生成するための摺動部を設ける必要がないので、ニードル２の焼き付きを防止することができ、ノズル部１の耐久性が向上する。さらに、ノズルボディ３の先端に設けられるサック部を閉弁時にニードル２が閉塞することにより、噴射終了後の燃料後だれによるデポジットの発生を防止することができる。
【００２９】
また、第１実施例においては、ニードル２の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離が、ニードル２のリフト量に応じて変化する第１の領域と、ニードル２のリフト量に関係なく変化しない第２の領域とを有しているので、第１の領域において、ニードル２のリフトに応じてニードル２の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離が変化し、ノズルボディ３の内周を流れる燃料流れの成分が調整され、ノズルボディ３のシート面３２に沿った燃料流れの成分と、噴孔３１の軸上からの燃料流れの成分との比が調整される。そして、バルブニードルのリフトに応じて燃料の噴霧角が調整される。また、第２の領域において、燃料の噴霧角が所定の値に保持される。したがって、エンジンの負荷状態に応じて、所望の噴霧角および噴霧の到達距離を得ることができ、部品点数を増加することなく簡単な構成で、燃料微粒化の促進をし、噴霧特性の制御を行うことができる。以上のことより、燃料消費量を低減し、排気エミッションを向上させ、エンジンの安定した運転性を得ることができる。さらに、第１の領域と第２の領域とを任意に設定することにより、噴射初期から噴射後期まで、噴霧角を任意に選択することができる。したがって、様々な型のエンジン用の燃料噴射弁に簡便に対応することができる。
【００３０】
さらに、第１実施例においては、ニードル２の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離は、噴孔３１内の燃料流れに旋回流が生成するニードルリフト量ｈ１のときに予め設定された所定値Ｌ２に保持されるので、ニードル２の円柱部２６の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離がＬ２であるニードルリフト量ｈ１のとき、噴孔３１内に燃料流れの旋回流を生成することにより、エンジンの中低速、中低負荷時において、燃料と空気の混合を微粒化した噴霧で可燃混合気を成層化した最適な状態を形成し、燃料消費率、排気エミッション、騒音を改善することができる。
【００３１】
さらにまた、第１実施例においては、ニードル２の壁面と噴孔３１の入口部３１ａとの距離は、最大ニードルリフト（ｈ１＋ｈ２）時において、噴孔３１内の燃料流れに旋回流が生成されない程度に大きく形成されているので、最大ニードルリフト（ｈ１＋ｈ２）時に噴孔３１内の燃料流れに旋回流を生成せず、噴霧角を小さくすることができる。したがって、エンジンの高負荷運転時に噴霧の到達距離が拡大し、高拡散噴霧が形成されて出力を向上することができる。
【００３２】
さらにまた、第１実施例においては、研削流体の流れに旋回流を生成する旋回流形成部１１を備え、ノズルボディ３に嵌挿可能な加工用ニードル１０を用いて噴孔３１の入口部３１ａの内壁を加工するため、研削流体を旋回流形成部１１の上流から供給し、流体流れに周方向成分を与えて旋回流を生成して噴孔３１から流出させることにより、噴孔３１の入口部３１ａの上流側内壁３１ｂが下流側内壁３１ｃよりも多量に研削される。したがって、噴孔３１内に燃料が流入し易い非対称形状に入口部３１ａを容易に形成することができる。
【００３３】
なお、第１実施例においては、燃料に旋回流を生成するスワール室を形成したニードルと組み合わせることで、さらに大きい効果を得ることができる。その場合、噴孔入口部の開口形状は、旋回流の流れ方向と異なる所定の方向から噴孔へ燃料を流し易い非対称形状とすることによりさらに効果的となる。
上記第１実施例では、バルブリフトを第１リフトｈ１および第２リフト（ｈ１＋ｈ２）の２段階に制御する燃料噴射弁１００のノズル部１に本発明の燃料噴射ノズルを適用したが、本発明では、バルブリフトを第１リフトおよび第２リフトのいずれか一方のみに制御する燃料噴射弁のノズル部に適用可能なことはいうまでもない。
【００３４】
また、第１実施例では、ノズルボディ３のシート面３２の下流側円錐面に噴孔３１の入口部３１ａを形成したが、本発明では、ノズルボディ先端のサック部の内壁面に噴孔の入口部を形成してもよい。
さらにまた、第１実施例では、ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁１００のノズル部１に本発明の燃料噴射ノズルを適用したが、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁のノズル部に本発明を適用してもよい。
【００３５】
（第２実施例）
第２実施例によるノズル部の加工方法について、図１４を用いて説明する。図９に示す第１実施例のノズル部１の加工方法と実質的に同一構成部分に同一符号を付す。なお、図１４は、加工用ニードル５０の旋回流形成部５１がノズルボディ３の内径部３３に嵌挿されている状態を示している。
【００３６】
図１４に示すように、加工用ニードル５０は旋回流形成部５１を備えており、この旋回流形成部５１の内径部５１ａの底面には外壁に連通する複数の流出孔５２が形成されている。旋回流形成部５１の下流側には、ノズルボディ３のシート面３２と円錐部５３の壁面との間に旋回室５４が形成されている。加工用ニードル５０のシート部５５は、ノズルボディ３のシート面３２に噴孔３１よりも下流側で当接する。砥粒が混入された研削流体を旋回流形成部５１の内径部５１ａに供給すると、研削流体は流出孔５２で周方向速度成分が与えられ、旋回室５４で旋回流となり噴孔３１に向かって流れていく。そして、噴孔３１の入口部３１ａには、ノズルボディ３の軸に対して傾斜した角度で砥粒が流れ込み、第１実施例と同様に噴孔３１の入口部３１ａの上流側内壁が下流側内壁よりも多量に研削され、噴孔３１内に燃料が流入し易い非対称形状に入口部３１ａが形成される。
【００３７】
上記第２実施例においては、加工用ニードル５０の旋回流形成部５１の外壁に砥粒が混入された研削流体が流出しないため、研削加工後の砥粒洗浄をノズルボディ３のシート面３２に限定することができ、洗浄工程を簡略にし、加工工数を低減することができる。また、加工用ニードル５０の流出孔５２の加工が図９に示す第１実施例の加工用ニードル１０の斜め溝１２の加工よりも容易であるため、旋回流形成部５１の内径部５１ａの加工工数の増加を相殺でき、加工用ニードル５０を安価に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを示す縦断面図である。
【図２】ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁のノズル部に本発明の燃料噴射ノズルを適用した第１実施例を示す断面図である。
【図３】図２のIII部分拡大図である。
【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの主要部を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの作動を説明するための縦断面図である。
【図６】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの作動を説明するための縦断面図である。
【図７】図５のVII方向矢視図である。
【図８】図７のVIII−VIII線断面図である。
【図９】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルの加工方法を説明するための縦断面図である。
【図１０】図９のＸ方向矢視図である。
【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。
【図１２】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルのニードルリフトと噴孔上流流路面積および流量係数との関係を示す特性図である。
【図１３】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルのニードルリフトと噴霧角との関係を示す特性図である。
【図１４】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルの加工方法を説明するための縦断面図である。
【符号の説明】
１ノズル部（燃料噴射ノズル）
２ニードル（バルブニードル）
３ノズルボディ
１０加工用ニードル
１１旋回流形成部
１２斜め溝
１４旋回室
２１シート（当接部）
３１噴孔
３１ａ入口部
３１ｂ上流側内壁
３１ｃ下流側内壁
３２シート面（弁座部）
５０加工用ニードル
５１旋回流形成部
５２流出孔
５４旋回室
１００燃料噴射弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection nozzle and a processing method thereof, and more particularly to a fuel injection nozzle of a fuel injection valve for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an “internal combustion engine”) and a processing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the valve needle is accommodated in the nozzle body so as to be reciprocally movable, and the fuel injected from the nozzle hole by the contact portion of the valve needle being seated on the valve seat formed on the nozzle body and separated from the valve seat. There is known a fuel injection nozzle of an engine fuel injection valve that intermittently interrupts.
[0003]
In such a fuel injection nozzle, from the viewpoint of reduction of fuel consumption, improvement of exhaust emission, stable operability of the engine, etc., `` fuel atomization '' injected from the injection hole is an important factor, Particularly in the case of a fuel injection nozzle of a fuel injection valve for an in-cylinder direct injection engine, “fuel atomization” is one of the most important factors. As a fuel injection nozzle of a fuel injection valve for an in-cylinder direct injection type engine, for example, as disclosed in, for example, (1) JP-A-8-247000, the end portion on the fuel inlet side of the injection passage is rounded with respect to the inner wall. There is known a fuel injection nozzle which has a large radius in the inlet range closer to the upper pressure chamber of the rounded shape and a relatively smaller radius in the inlet range far from the lower pressure chamber. . (2) As disclosed in JP-A-11-324866, there is known a fuel injection nozzle in which a swirl chamber for generating a swirling flow is formed in a nozzle needle or a nozzle body.
[0004]
{Circle around (1)} In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-247000, the spray penetration force is increased by making the flow of fuel in the injection hole a uniform flow parallel to the injection hole axis. (2) In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-324866, by changing the strength of the swirl flow supplied to the nozzle hole inlet according to the lift amount of the nozzle needle, The spray angle is made variable to control the spray characteristics.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, (1) in the fuel injection nozzle disclosed in JP-A-8-247000, no specific processing technique is disclosed, and the edge of the nozzle hole inlet is rounded to a different radius on the upper side and the lower side. The method is unknown, and there is a problem that the spray and flow rate are constant regardless of the operating conditions of the engine.
(2) In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-324866, a swirl chamber for generating a swirl flow is formed in the nozzle needle or the nozzle body. There was a problem in that the number of points increased and the manufacturing cost increased.
[0006]
The present invention has been made in order to solve such problems. A fuel injection nozzle that supplies spray according to the operating state of the engine, reduces NOx, black smoke, and HC, and improves fuel consumption and output. The purpose is to provide.
Another object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle capable of promoting atomization of fuel and controlling spray characteristics with a simple configuration without increasing the number of parts.
Another object of the present invention is to provide a method for processing a fuel injection nozzle in which it is easy to form an injection hole inlet in a shape in which fuel easily flows into the injection hole.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  According to the fuel injection nozzle of claim 1 of the present invention, the opening shape of the inlet portion of the injection hole is an asymmetric shape with respect to the axial direction of the injection hole, which facilitates the flow of fuel from the predetermined direction to the injection hole, The predetermined direction is formed to be different from the fuel flow direction. For this reason, the flow rate of the fuel from the side where the fuel flows easily at the nozzle hole inlet can be made larger than the flow rate of the fuel from the side where the fuel does not flow easily at the nozzle hole, and the swirling of the fuel flow into the nozzle hole. It is possible to generate a flow. Since the swirling flow has momentum in the tangential direction of the nozzle hole diameter at the nozzle hole outlet, the spray angle can be increased. Thereby, fuel atomization can be promoted with a simple configuration without increasing the number of parts. Therefore, NOx, black smoke, and HC can be reduced and fuel consumption and output can be improved.
  Furthermore, since it is not necessary to provide a sliding portion for generating a swirling flow in the valve needle, it is possible to prevent the valve needle from being seized and improve the durability of the fuel injection nozzle.
  Further, the distance between the valve needle and the inlet portion of the nozzle hole has a first region that changes according to the lift amount of the valve needle, and a second region that does not change regardless of the lift amount of the valve needle. Therefore, in the first region, the distance between the valve needle and the inlet of the nozzle hole changes in accordance with the lift of the valve needle, the fuel flow component flowing through the inner periphery of the nozzle body is adjusted, and the nozzle body seat The ratio of the fuel flow component along the surface to the fuel flow component from the axis of the nozzle hole is adjusted. Then, the fuel spray angle is adjusted according to the lift of the valve needle. Further, in the second region, the fuel spray angle is maintained at a predetermined value. Therefore, a desired spray angle and spray reach distance can be obtained according to the engine load state, fuel atomization can be promoted and spray characteristics can be controlled with a simple configuration without increasing the number of parts. It can be carried out. From the above, fuel consumption can be reduced, exhaust emission can be improved, and stable operability of the engine can be obtained.
  Furthermore, by arbitrarily setting the first region and the second region, it is possible to arbitrarily select the spray angle from the initial injection to the late injection. Therefore, it can respond easily to various types of fuel injection valves for engines.
[0008]
According to the fuel injection nozzle of claim 2 of the present invention, the opening shape of the injection hole inlet is formed in a circle or an ellipse that is eccentric with respect to the axis of the injection hole. A swirling flow of the fuel flow can be generated in the hole.
According to the fuel injection nozzle of claim 3 of the present invention, the opening shape of the injection hole inlet portion is formed in an asymmetric shape with respect to the bus bar of the valve seat portion. A swirling flow of fuel flow can be generated.
According to the fuel injection nozzle of claim 4 of the present invention, the injection hole inlet portion has an inner wall on the side where the fuel easily flows with a larger radius than the inner wall on the side where the fuel does not flow easily. A swirling flow of the fuel flow can be easily generated in the nozzle hole.
[0010]
  Of the present inventionClaim 5According to the described fuel injection nozzle, the distance between the valve needle and the inlet of the nozzle hole is maintained at a predetermined value when a swirling flow is generated in the fuel flow in the nozzle hole. When the distance to the inlet of the nozzle hole is at the above-mentioned value, the fuel and swirl flow is generated in the nozzle hole, thereby atomizing the fuel and air mixture at medium and low speeds and at low and medium loads. An optimal state in which the combustible air-fuel mixture is stratified by spraying can be formed, and fuel consumption rate, exhaust emission, and noise can be improved.
[0011]
  Of the present inventionClaim 6According to the described fuel injection nozzle, the distance between the valve needle and the inlet portion of the nozzle hole is formed so large that no swirling flow is generated in the fuel flow in the nozzle hole at the time of maximum lift of the valve needle. A swirl flow is not generated in the fuel flow in the nozzle hole at the maximum lift of the valve needle, and the spray angle can be reduced. Therefore, when the engine is in a high load operation, the spray reach distance is increased, and a high diffusion spray is formed, so that the output can be improved.
[0012]
  Of the present inventionClaim 7According to the processing method of the fuel injection nozzle according to claim 1,6'sA method for processing a fuel injection nozzle according to any one of the preceding claims, comprising a swirl flow forming portion that generates a swirl flow in a fluid flow for fluid grinding, and is injected using a processing needle that can be inserted into the nozzle body. Process the inner wall of the hole entrance. For this reason, the fluid for fluid grinding is supplied from the upstream of the swirl flow forming section, and the swirling flow upstream of the nozzle hole inlet section is generated by applying a circumferential component to the fluid flow to generate the swirl flow and let it flow out of the nozzle hole. The side inner wall is ground in a larger amount than the downstream inner wall. Therefore, the shape of the injection hole inlet can be easily formed into an asymmetric shape in which fuel can easily flow into the injection hole from a predetermined direction.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1st Example which applied the fuel-injection nozzle of this invention to the nozzle part of the fuel-injection valve for diesel engines is shown in FIGS.
[0014]
A fuel injection valve 100 shown in FIG. 2 is a fuel injection valve that injects fuel stepwise into a combustion chamber of a diesel engine (not shown), and the engine speed, load, or the temperature of fuel, intake air, cooling water, It is driven by high-pressure fuel from a high-pressure pump that is calculated and controlled by the ECU according to an input such as pressure. The fuel injection valve 100 includes a first spring 115 as a first urging means for controlling a needle lift, a second spring 116 as a second urging means, an armature chamber 134, and a change in spray angle or an opening jet. A nozzle portion 1 is configured as a fuel injection nozzle capable of changing the hole.
[0015]
The fuel injection valve 100 has a configuration in which the nozzle portion 1 is fastened to a holder 111 with a retaining nut 114. The needle 2 is slidably fitted into the inner diameter portion 34 of the nozzle body 3 of the nozzle portion 1. The needle 2 as the valve needle is pressed against the seat surface 32 as the valve seat portion of the nozzle body 3 through the piston 120 by the first spring 115. The first spring 115 is fitted into a spring chamber 115 a provided inside the core 133 of the magnetic drive unit 130. As shown in FIGS. 1 and 2, when the needle 2 is seated on the seat surface 32, the shoulder 25 of the needle 2 is a distance h1 from the upper end surface of the nozzle body 3, that is, the first lift amount h1 of the needle 2. It is recessed by the amount of.
[0016]
In addition, a magnetic drive unit 130 is fastened to the holder 111 with a nut 112. The magnetic drive unit 130 includes a first spring 115, a piston 120, a coil 131, an armature 132, a core 133, a body 135, and a plate 136 having a fuel passage 137. The piston 120 is slidably inserted into the inner diameter portion 113 of the holder 111, and an armature 132 is provided on the upper portion. The piston 120 is defined to keep the maximum lift amount at (h1 + h2) when the shoulder 125 abuts against the plate 136. Therefore, the maximum lift that the needle 2 can lift upward is (h1 + h2). The coil 131 is wound around the core 133, and when a current from the outside is supplied to the coil 131, that is, when the coil 131 is energized, the core 133, the armature 132, and the body 135 form a magnetic circuit. As shown in FIG. 2, when the coil 131 is not energized, the armature 132 faces the core 133 while maintaining a distance obtained by adding the final gap to the maximum lift amount (h1 + h2) of the needle 2. A fuel passage 137 formed in the plate 136 is open to the armature chamber 134 described above.
[0017]
As shown in FIG. 3, the piston 120 and the needle 2 are connected to each other so that the spherical portion 149 of the needle is held by the spherical portion 126 and the conical portion 127 of the piston 120 and is rotatable around the spherical center of the spherical portion 149. ing. As shown in FIG. 2, the second spring 116 is fitted into a spring chamber 116 a provided in the inner diameter portion of the holder 111 and presses the spring seat 4 against the nozzle body 3. The second spring 116 acts on the shoulder portion 25 of the needle 2 when the needle 2 is lifted by the first lift amount h1.
[0018]
A high-pressure flow path 163 between the inner diameter portion 113 of the holder 111 and the piston 120 communicates with a common rail (not shown) that accumulates high-pressure fuel via a filter 161 and a high-pressure passage 162 provided in the fuel connector 160. Yes. The fuel passage 163 communicates with the armature chamber 134 via the multi-faced cut portion 117 and the fuel passage 137 of the piston 120, and via the multi-face cut portion 24 formed in the spring chamber 116 a and the guide portion 23 of the needle 2. The oil reservoir chamber 35 and the fuel passage 36 between the needle 2 and the inner diameter portion 33 of the nozzle body 3 communicate with the seat 21 of the needle 2. Therefore, high-pressure fuel supplied from a high-pressure pump (not shown) is supplied to the injection hole 31 via the common rail, the high-pressure flow path 163 and the fuel passage 36 and is supplied to the armature chamber 134 via the fuel passage 137. The
[0019]
Next, the configuration of the nozzle unit 1 will be described with reference to FIGS. 4 shows a state in which the seat 21 as the contact portion of the needle 2 is seated on the seat surface 31 of the nozzle body 3, and FIG. 5 shows the seat surface of the nozzle body 3 in which the needle 2 is seated. FIG. 6 shows a state in which the needle 2 is lifted by the first lift amount h1.
[0020]
4, 5, and 6 includes a nozzle body 3 and a needle 2 that is accommodated inside the nozzle body 2 so as to be slidable in the axial direction. The needle 2 includes a circular sheet 21 that can contact the sheet surface 32 of the nozzle body 3, and a conical part 25, a cylindrical part 26, and a conical part 27 formed on the downstream side of the sheet 21. . The seat 21 of the needle 2 is closed by the first spring 115 shown in FIG. 2, contacts the seat surface 32 of the nozzle body 3, and is pushed up against the first spring 115 by the injection pressure to open. The wall surfaces of the conical portion 25 and the conical portion 27 have a larger cone angle than the seat surface 32 of the nozzle body 3 and constitute a flow path. As shown in FIGS. 5 and 6, the surface facing the injection hole 31 moves to the wall surface of the conical portion 25, the wall surface of the cylindrical portion 26, and the wall surface of the conical portion 27 according to the lift of the needle 2.
[0021]
The inlet portion 31a of the injection hole 31 formed on the downstream side of the seat surface 32 of the nozzle body 3 is formed in an asymmetric shape in which fuel can easily flow into the injection hole 31 from a predetermined direction inclined with respect to the axis of the nozzle body 3. The shape is asymmetric with respect to the generatrix of the seat surface 32. That is, as shown in FIGS. 7 and 8, the opening shape of the inlet portion 31a of the injection hole 31 is asymmetric with respect to the axial direction of the injection hole 31, and the predetermined direction is different from the fuel flow direction. Is formed. Moreover, the opening shape of the inlet 31a of the injection hole 31 is formed in an elliptical shape that is eccentric with respect to the axis of the injection hole 31, and the upstream inner wall 31b in which the fuel easily flows is more than the downstream inner wall 31c in which the fuel does not easily flow. Is also formed with a large radius. Thereby, the flow rate of the fuel from the side where the fuel easily flows in the inlet portion 31a can be made larger than the flow rate of the fuel from the side where the fuel does not easily flow, and the circumferential turning force is exerted on the fuel passing through the nozzle hole 31. Can be added. Here, the upstream inner wall 31b and the downstream inner wall 31c of the inlet portion 31a constitute a fuel flow path.
[0022]
Next, the processing method of the nozzle part 1 is demonstrated using FIG.9, FIG10 and FIG.11. FIG. 9 shows a state in which the swirl flow forming portion 11 of the processing needle 10 is fitted into the inner diameter portion 33 of the nozzle body 3.
As shown in FIG. 9, the processing needle 10 includes a swirl flow forming portion 11, and an oblique groove 12 is formed in the swirl flow forming portion 11. A swirl chamber 14 is formed between the seat surface 32 of the nozzle body 3 and the wall surface of the conical portion 13 on the downstream side of the swirl flow forming unit 11. The sheet portion 15 of the processing needle 10 abuts on the sheet surface 32 of the nozzle body 3 on the downstream side of the nozzle hole 31. When the grinding fluid mixed with abrasive grains is supplied from the upstream side of the swirl flow forming unit 11, the grinding fluid is given a circumferential velocity component by the oblique grooves 12, and turns into the swirl chamber 14 and flows toward the nozzle hole 31. To go. As shown in FIG. 10, abrasive grains flow into the inlet 31a of the nozzle hole 31 at an angle inclined with respect to the axis of the nozzle body 3, and spray from the upstream inner wall 31b of the inlet 31a on the swirl flow inflow side. A larger amount flows into the hole 31 than from the downstream inner wall 31. As a result, as shown in FIG. 11, the upstream inner wall 31 b of the inlet portion 31 a is ground more than the downstream inner wall 31, and the radius of the upstream inner wall 31 b becomes larger than the radius of the downstream inner wall 31. The inlet portion 31a is formed in an asymmetric shape in which fuel easily flows.
[0023]
Next, the operation of the fuel injection valve 100 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In addition, the comparative example shown with a dotted line in FIG. 12 and FIG. 13 abolishes the cylindrical part 26 and the cone part 27 of the needle 2 of 1st Example, as shown with the dotted line of FIG. 5 and FIG.
[0024]
(1) A predetermined amount of fuel is pumped from a high-pressure pump via a common rail at a predetermined time, and high-pressure fuel is supplied to the fuel connector 160 via a fuel pipe. This high-pressure fuel is supplied into the nozzle portion 1 via the high-pressure passage 162 and the high-pressure passage 163 and filled up to the seat 21 of the needle 2 via the multi-faced cut portion 24 and the fuel passage 36. At this time, the fuel pressure acts on the area of the seat 21, and the force that presses the needle 2 against the seat surface 32 of the nozzle body 3 with the seat 21 acts. Further, a set load of the first spring 115 is applied, and the needle 2 is pushed downward in FIG.
[0025]
(2) When the coil 131 of the magnetic drive unit 130 is energized at a first current value by the ECU (not shown), the hydraulic pressure applied to the needle 21 and the set load of the first spring 115 are overcome. An attractive force is generated in the magnetic circuit between the core 133 and the armature 132. As a result, the armature 132 rises integrally with the piston 120 and the needle 2, and the seat 21 moves away from the seat surface 32 of the nozzle body 3 and supplies fuel to the injection hole 31. At the first current value at this time, a magnetic force is generated that only attracts the armature 132 by overcoming the set load of the second spring 116 that acts when the shoulder 25 of the needle 2 contacts the second spring 116. Therefore, the needle 2 stops at the first lift h1. As shown in FIGS. 5 and 6, the wall surface of the needle 2 facing the inlet portion 31 a of the injection hole 31 moves as the needle 2 is raised, and the inlet portion 31 a of the injection hole 31 is a cylindrical portion in the first lift h <b> 1. It faces 26 wall surfaces. The distances L1 and L3 between the wall surfaces of the conical portions 25 and 27 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 change according to the lift of the needle 2 (first region). However, the distance L2 between the wall surface of the cylindrical portion 26 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 is not changed by the lift of the needle 2 (second region). This distance L2 is set to a small value so that the fuel flowing into the nozzle hole 31 becomes the main flow along the seat surface 32 of the nozzle body 3. Here, FIG. 5 shows a state where the needle lift shown in FIGS. 12 and 13 is (0-a), and FIG. 6 shows a state where the needle lift shown in FIGS. 12 and 13 is h1. When the needle lift is h1, as shown in FIG. 7, the fuel flows linearly from the upstream into the injection hole 31 in parallel with the axial direction of the nozzle body 3. At this time, the inlet portion 31a of the injection hole 31 is formed such that the upstream inner wall 31b has a larger radius than the downstream inner wall 31c, and the opening shape of the inlet portion 31a is an ellipse eccentric with respect to the axis of the injection hole 31. Since it is formed in a shape, the flow rate of the fuel from the side where the fuel easily flows in the inlet portion 31a is larger than the flow rate of the fuel from the side where it is difficult for the fuel to flow, and a swirling flow is generated in the fuel passing through the nozzle hole 31. appear. This swirling flow reduces the velocity coefficient of the flow in the nozzle hole 31, and as a result, the flow coefficient is kept small as shown in FIG. However, since the swirling flow has a momentum in the tangential direction of the nozzle hole diameter at the outlet of the nozzle hole 31, the spray angle θ increases as shown in FIGS. 8 and 13. Thus, at the time of the first lift h1 of the needle 2, an injection spray characteristic with a low injection rate and a large spray angle θ is obtained. Therefore, the first lift h1 is used at the time of medium / low speed and medium / low load of the engine, and forms an optimum state in which the combustible mixture is stratified by the atomized mixture of fuel and air, and the fuel consumption rate, exhaust gas Improve emissions and noise. Compared to this, in the comparative example shown by the dotted lines in FIGS. 12 and 13, when the needle lift is h1, the distance between the wall surface of the needle and the nozzle hole inlet portion varies greatly depending on h1, so that it can be maintained at a predetermined value. Therefore, it is difficult to control the spray characteristics at medium / low speed and medium / low load of the engine.
[0026]
(3) When a high voltage is applied so that the second current value flows through the coil 131 of the magnetic drive unit 130, the force with which the core 133 attracts the armature 132 overcomes the set load of the second spring 116, and the needle 2 The needle 2 is raised until the shoulder 125 of the 120 abuts against the plate 136, and the maximum lift amount (h1 + h2) is obtained. As shown in FIGS. 12 and 13, the needle lift changes from h1 to b, c, (h1 + h2). In the second lift (h1 + h2), the inlet portion 31a of the nozzle hole 31 faces the wall surface of the conical portion 27 of the needle 2, and the distance between the inlet portion 31a of the nozzle hole 31 and the wall surface of the conical portion 27 is The minimum distance L3 is smaller than the distance L2. The distance L3 when the needle lift is (h1 + h2) forms a sufficient distance upstream of the inlet portion 31a of the nozzle hole 31, and the fuel flowing into the nozzle hole 31 flows along the seat surface 32 of the nozzle body 3. The flow from the axis of the nozzle hole 31 becomes the main flow. As a result, the swirl flow along the wall surface of the nozzle hole is reduced in the nozzle hole 31 so that the axial flow is dominant, the spray angle is reduced, the flow coefficient is increased, and the injection rate is increased. Therefore, the spray reach distance is expanded to form a high diffusion spray, improving the combustion in the high load operation and improving the output.
[0027]
(4) When energization of the coil 131 is stopped, the magnetic force disappears and the core 133 cannot continue to attract the armature 132, and the piston 120 is lowered by the urging force of the first and second springs 115 and 116. The seat 21 of the needle 2 is seated on the seat surface 32 of the nozzle body 3 and the fuel injection is finished.
[0028]
In the first embodiment of the present invention described above, in the fuel injection valve 100 in which the valve lift can be controlled in two stages of the first lift h1 and the second lift (h1 + h2), the inlet portion 31a of the injection hole 31 has a nozzle body. 3 is formed in an asymmetric shape in which the fuel easily flows into the nozzle hole 31 from a predetermined direction inclined with respect to the axis of the axis 3, and is asymmetric with respect to the generatrix of the seat surface 32, and is an inlet portion of the nozzle hole 31. The opening shape of 31a is asymmetric with respect to the axial direction of the injection hole 31, and the predetermined direction is formed to be different from the direction of fuel flow. Moreover, the opening shape of the inlet 31a of the injection hole 31 is formed in an elliptical shape that is eccentric with respect to the axis of the injection hole 31, and the upstream inner wall 31b in which the fuel easily flows is more than the downstream inner wall 31c in which the fuel does not easily flow. Is also formed with a large radius. For this reason, the flow rate of the fuel from the upstream inlet of the nozzle hole 31 can be made larger than the flow rate of the fuel from the downstream inlet, and a swirling flow of the fuel flow can be generated in the nozzle hole 31. . Since the swirling flow has a momentum in the tangential direction of the nozzle hole diameter at the outlet of the nozzle hole 31, the spray angle θ can be increased. Therefore, the fuel atomization can be promoted with a simple configuration without increasing the number of parts. Can be planned. Therefore, NOx, black smoke, and HC can be reduced and fuel consumption and output can be improved. Further, since it is not necessary to provide a sliding portion for generating a swirling flow in the needle 2, it is possible to prevent the needle 2 from being seized, and the durability of the nozzle portion 1 is improved. Furthermore, when the sack portion provided at the tip of the nozzle body 3 is closed, the needle 2 is closed, so that it is possible to prevent deposits due to fuel sag after completion of injection.
[0029]
In the first embodiment, the distance between the wall surface of the needle 2 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 does not depend on the first region where the distance of the needle 2 varies according to the lift amount of the needle 2 and the lift amount of the needle 2. And the second region that does not change. In the first region, the distance between the wall surface of the needle 2 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 changes according to the lift of the needle 2, and the nozzle body 3 The component of the fuel flow flowing along the inner periphery is adjusted, and the ratio between the component of the fuel flow along the seat surface 32 of the nozzle body 3 and the component of the fuel flow from the axis of the nozzle hole 31 is adjusted. Then, the fuel spray angle is adjusted according to the lift of the valve needle. Further, in the second region, the fuel spray angle is maintained at a predetermined value. Therefore, a desired spray angle and spray reach distance can be obtained according to the engine load state, fuel atomization can be promoted and spray characteristics can be controlled with a simple configuration without increasing the number of parts. It can be carried out. From the above, fuel consumption can be reduced, exhaust emission can be improved, and stable operability of the engine can be obtained. Furthermore, by arbitrarily setting the first region and the second region, it is possible to arbitrarily select the spray angle from the initial injection to the late injection. Therefore, it can respond easily to various types of fuel injection valves for engines.
[0030]
Further, in the first embodiment, the distance between the wall surface of the needle 2 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 is set in advance when the needle lift amount h1 is generated in which the swirling flow is generated in the fuel flow in the injection hole 31. Since it is held at the predetermined value L2, when the distance between the wall surface of the cylindrical portion 26 of the needle 2 and the inlet portion 31a of the injection hole 31 is the needle lift amount h1 that is L2, the swirling flow of the fuel flow is injected into the injection hole 31. This creates an optimal state in which the combustible mixture is stratified by atomized fuel and air mixture at medium to low speeds and medium to low loads, resulting in fuel consumption rates, exhaust emissions, and noise. Can be improved.
[0031]
Furthermore, in the first embodiment, the distance between the wall surface of the needle 2 and the inlet 31a of the injection hole 31 is such that no swirl flow is generated in the fuel flow in the injection hole 31 at the maximum needle lift (h1 + h2). Therefore, a swirl flow is not generated in the fuel flow in the nozzle hole 31 at the maximum needle lift (h1 + h2), and the spray angle can be reduced. Therefore, when the engine is in a high load operation, the spray reach distance is increased, and a high diffusion spray is formed, so that the output can be improved.
[0032]
Furthermore, in the first embodiment, the inlet portion 31a of the nozzle hole 31 is provided using the processing needle 10 that is provided with the swirling flow forming portion 11 that generates a swirling flow in the flow of the grinding fluid and can be inserted into the nozzle body 3. In order to process the inner wall of the nozzle hole 31, the grinding fluid is supplied from the upstream of the swirl flow forming unit 11, the circumferential direction component is given to the fluid flow, and the swirl flow is generated and discharged from the nozzle hole 31. The upstream inner wall 31b of the portion 31a is ground in a larger amount than the downstream inner wall 31c. Therefore, the inlet portion 31a can be easily formed in an asymmetric shape in which fuel easily flows into the nozzle hole 31.
[0033]
In the first embodiment, a greater effect can be obtained by combining with a needle having a swirl chamber that generates a swirl flow in the fuel. In that case, the opening shape of the nozzle hole inlet portion becomes more effective by making it an asymmetric shape in which fuel can easily flow from the predetermined direction different from the flow direction of the swirling flow to the nozzle hole.
In the first embodiment, the fuel injection nozzle of the present invention is applied to the nozzle portion 1 of the fuel injection valve 100 that controls the valve lift in two stages of the first lift h1 and the second lift (h1 + h2). Needless to say, the present invention is applicable to the nozzle portion of the fuel injection valve that controls the valve lift to only one of the first lift and the second lift.
[0034]
In the first embodiment, the inlet portion 31a of the nozzle hole 31 is formed on the conical surface on the downstream side of the seat surface 32 of the nozzle body 3, but in the present invention, the nozzle hole is formed on the inner wall surface of the sack portion at the tip of the nozzle body. An inlet portion may be formed.
Furthermore, in the first embodiment, the fuel injection nozzle of the present invention is applied to the nozzle portion 1 of the fuel injection valve 100 for the diesel engine, but the present invention is applied to the nozzle portion of the fuel injection valve for the gasoline engine. Also good.
[0035]
(Second embodiment)
The nozzle part processing method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. Components that are substantially the same as those in the method for processing the nozzle portion 1 of the first embodiment shown in FIG. FIG. 14 shows a state in which the swirl flow forming portion 51 of the processing needle 50 is fitted into the inner diameter portion 33 of the nozzle body 3.
[0036]
As shown in FIG. 14, the processing needle 50 includes a swirl flow forming portion 51, and a plurality of outflow holes 52 communicating with the outer wall are formed on the bottom surface of the inner diameter portion 51 a of the swirl flow forming portion 51. . A swirl chamber 54 is formed between the seat surface 32 of the nozzle body 3 and the wall surface of the conical portion 53 on the downstream side of the swirl flow forming portion 51. The sheet portion 55 of the processing needle 50 abuts on the sheet surface 32 of the nozzle body 3 on the downstream side of the nozzle hole 31. When the grinding fluid mixed with abrasive grains is supplied to the inner diameter portion 51 a of the swirl flow forming portion 51, the grinding fluid is given a circumferential velocity component at the outflow hole 52, and is swirled in the swirl chamber 54 toward the nozzle hole 31. It flows. Then, abrasive grains flow into the inlet 31a of the nozzle hole 31 at an angle inclined with respect to the axis of the nozzle body 3, and the upstream inner wall of the inlet 31a of the nozzle 31 is downstream as in the first embodiment. The inlet portion 31a is formed in an asymmetrical shape that is ground in a larger amount than the inner wall and allows the fuel to easily flow into the injection hole 31.
[0037]
In the second embodiment, since the grinding fluid mixed with abrasive grains does not flow out to the outer wall of the swirl flow forming portion 51 of the working needle 50, the abrasive cleaning after grinding is performed on the sheet surface 32 of the nozzle body 3. The cleaning process can be simplified and the number of processing steps can be reduced. Further, since the processing of the outflow hole 52 of the processing needle 50 is easier than the processing of the oblique groove 12 of the processing needle 10 of the first embodiment shown in FIG. 9, the processing of the inner diameter portion 51a of the swirl flow forming portion 51 is performed. The increase in man-hours can be offset, and the processing needle 50 can be processed at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a fuel injection nozzle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a first embodiment in which the fuel injection nozzle of the present invention is applied to a nozzle portion of a fuel injection valve for a diesel engine.
FIG. 3 is an enlarged view of a part III in FIG. 2;
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a main part of the fuel injection nozzle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the fuel injection nozzle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view for explaining the operation of the fuel injection nozzle according to the first embodiment of the present invention.
7 is a view taken in the direction of arrow VII in FIG.
8 is a cross-sectional view taken along line VIII-VIII in FIG.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view for explaining a method of processing a fuel injection nozzle according to the first embodiment of the present invention.
10 is a view taken in the direction of the arrow X in FIG. 9;
11 is a cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG.
FIG. 12 is a characteristic diagram showing the relationship between the needle lift of the fuel injection nozzle according to the first embodiment of the invention, the area upstream of the injection hole, and the flow coefficient.
FIG. 13 is a characteristic diagram showing the relationship between the needle lift and the spray angle of the fuel injection nozzle according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a longitudinal sectional view for explaining a method of processing a fuel injection nozzle according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Nozzle (fuel injection nozzle)
2 Needle (valve needle)
3 Nozzle body
10 Needle for processing
11 Swirl flow forming part
12 Diagonal groove
14 Swivel room
21 Sheet (contact part)
31 nozzle hole
31a Entrance
31b Upstream inner wall
31c Downstream inner wall
32 Seat surface (valve seat)
50 Needle for machining
51 Swirl flow forming part
52 Outflow hole
54 Swivel room
100 Fuel injection valve

Claims

A nozzle body provided with a valve seat upstream of the nozzle hole;
The nozzle body has a contact portion supported so as to be slidable back and forth and seatable on the valve seat portion, and the contact portion is separated from the valve seat portion and seated on the valve seat portion to generate fuel. A fuel injection nozzle provided with a valve needle for blocking and distributing
The opening shape of the inlet portion of the nozzle hole is an asymmetric shape with respect to the axial direction of the nozzle hole, in which fuel can easily flow from the predetermined direction to the nozzle hole, and the predetermined direction is the direction of fuel flow Formed to be different ,
The distance between the valve needle and the inlet of the nozzle hole has a first region that changes according to the lift amount of the valve needle and a second region that does not change regardless of the lift amount of the valve needle. A fuel injection nozzle characterized by that.

2. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein an opening shape of the inlet portion is formed in a circular or elliptical shape eccentric with respect to an axis of the injection hole.

2. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein an opening shape of the inlet portion is formed in an asymmetric shape with respect to a bus bar of the valve seat portion.

2. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the inlet portion is formed such that an inner wall on the side where the fuel easily flows has a larger radius than an inner wall on the side where the fuel does not easily flow.

The distance between the inlet of the injection hole and the valve needle, according to claim 1, characterized in that it is held in a preset predetermined value when the swirling flow is generated in the fuel flow of the injection hole Fuel injection nozzle.

The distance between the inlet of the injection hole and the valve needle, wherein said at the maximum lift of the valve needle, characterized in that the swirling flow to the fuel flow in said injection hole is larger so as not to be generated Item 2. A fuel injection nozzle according to Item 1 .

A method for processing a fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 6 ,
A fuel injection comprising a swirl flow forming portion that generates a swirl flow in a fluid flow for fluid grinding, and machining an inner wall of the inlet portion of the nozzle hole using a machining needle that can be inserted into the nozzle body Nozzle processing method.