JP4380685B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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本発明は、燃料噴射弁に関するものであり、さらに詳しくは、燃料の微粒化を促進する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve, and more particularly to a fuel injection valve that promotes atomization of fuel.
内燃機関への燃料の供給は、燃料噴射弁に形成された噴孔から、例えば燃焼室に燃料を噴射することで行われる。従来の燃料噴射弁では、噴孔全体に燃料を流入させて燃料を燃焼室に噴射していた。しかしながら、近年、エンジンの動力性能及び燃費を高め、また排気ガス中の有毒成分を低減する方法の一つとして、噴孔から噴射される燃料を微粒化する技術が求められている。そこで、燃焼室へ噴孔から燃料を噴射する際に、噴孔を構成する噴孔構成面(噴孔を形成する際に、バルブボディに形成される内周面)の一部に噴孔に流入した燃料を沿わせ、噴孔全体に燃料を流入させずに、噴孔に液膜を形成する技術が提案されている。噴孔構成面の一部に液膜を形成すると、噴孔全体に燃料を流入させる場合と比較して、燃料が燃焼室へ噴射される際に拡散されやすくなるため、噴孔から噴射される燃料をより微粒化させることができる。 The fuel is supplied to the internal combustion engine by injecting the fuel into, for example, a combustion chamber from an injection hole formed in the fuel injection valve. In the conventional fuel injection valve, the fuel is caused to flow into the entire injection hole and injected into the combustion chamber. However, in recent years, as a method for improving engine power performance and fuel consumption and reducing toxic components in exhaust gas, a technique for atomizing the fuel injected from the nozzle holes is required. Therefore, when fuel is injected from the nozzle hole into the combustion chamber, the nozzle hole is formed on a part of the nozzle hole constituting surface (the inner peripheral surface formed on the valve body when the nozzle hole is formed). A technique has been proposed in which a liquid film is formed in the nozzle hole without causing the fuel to flow into the entire nozzle hole along the fuel flowing in. When a liquid film is formed on a part of the injection hole configuration surface, fuel is more easily diffused when injected into the combustion chamber than in the case where fuel is introduced into the entire injection hole. Fuel can be atomized more.
噴孔構成面の一部に液膜が形成されるためには、燃料噴射弁に充填された燃料を噴孔に向かわせる燃料流れを発生させることが必要である。燃料流れを発生させる燃料噴射弁は、主に、バルブボディとニードルとにより構成されている。バルブボディは、燃焼室に露出する部分に形成される噴孔と、噴孔と連通し燃料が充填される中空部と、ニードルが着座する着座面を有する。着座面は、周方向に連続するとともに径方向外側から径方向内側に向かうに伴い噴孔側に傾斜して形成されている。ニードルは、バルブボディの着座面に着座することで、中空部を分断し、噴孔への燃料の流入を遮断するものである。ニードルが着座面に着座している際、バルブボディの中空部は、燃料が充填されている燃料充填空間部と噴孔と連通している連通空間部とに分断される。燃料噴射弁から燃焼室への燃料を噴射する際には、着座面からニードルが離間し、燃料充填空間部と連通空間部とが連通することで、燃料充填空間部から燃料が連通空間部へ流入する。このとき、燃料充填空間部の燃料は、着座面に沿って流れる着座面燃料流れを形成する。着座面燃料流れが各噴孔に流入することで、各噴孔の噴孔構成面に液膜が形成される。 In order for the liquid film to be formed on a part of the injection hole surface, it is necessary to generate a fuel flow that directs the fuel filled in the fuel injection valve toward the injection hole. A fuel injection valve that generates a fuel flow mainly includes a valve body and a needle. The valve body has an injection hole formed in a portion exposed to the combustion chamber, a hollow portion communicating with the injection hole and filled with fuel, and a seating surface on which the needle is seated. The seating surface is continuous in the circumferential direction, and is formed so as to be inclined toward the injection hole side from the radially outer side toward the radially inner side. The needle is seated on the seating surface of the valve body so as to divide the hollow portion and block the inflow of fuel to the nozzle hole. When the needle is seated on the seating surface, the hollow part of the valve body is divided into a fuel filling space part filled with fuel and a communication space part communicating with the injection hole. When injecting fuel from the fuel injection valve to the combustion chamber, the needle is separated from the seating surface, and the fuel filling space and the communication space communicate with each other, so that the fuel is transferred from the fuel filling space to the communication space. Inflow. At this time, the fuel in the fuel filling space forms a seating surface fuel flow that flows along the seating surface. When the seating surface fuel flow flows into each nozzle hole, a liquid film is formed on the nozzle hole constituting surface of each nozzle hole.
特許文献1にかかる従来の燃料噴射弁では、燃焼室側と反対側である着座面側に、噴孔プレートが形成されている。噴孔プレートには、バルブボディに形成された各噴孔にそれぞれ対応するガイド部が形成されている。ガイド部は、一方の端部が噴孔と連通し、他方の端部が連通空間部と連通している。ガイド部は、上記着座面燃料流れの燃料を噴孔構成面のうち、径方向内側の部分へ案内するものである。これにより、上記従来の燃料噴射弁は、ガイド部により、着座面燃料流れの燃料を噴孔に案内するので、噴孔構成面の径方向内側の部分に沿って液膜を形成することができ、燃料の微粒化の促進をすることができる。
In the conventional fuel injection valve according to
しかしながら、従来の燃料噴射弁では、一方向の燃料流れだけでなく、一方向以外の他方向の燃料流れについても噴孔内に流入させてしまう。従って、一方向の燃料流れが噴孔に流入する際に、他方向の燃料流れが噴孔に流入することで、この他方向の燃料流れが一方向の燃料流れと衝突し、一方向の燃料流れを減衰させる虞があった。これにより、均一な液膜の形成が困難となり、燃料の微粒化の促進が十分に図れることができない虞があった。 However, in the conventional fuel injection valve, not only the fuel flow in one direction but also the fuel flow in the other direction other than the one direction flows into the nozzle hole. Accordingly, when the fuel flow in one direction flows into the nozzle hole, the fuel flow in the other direction flows into the nozzle hole, so that the fuel flow in the other direction collides with the fuel flow in the one direction. There was a risk of dampening the flow. Thereby, it is difficult to form a uniform liquid film, and there is a possibility that the atomization of fuel cannot be sufficiently promoted.
本発明は、上記に鑑みてされたものであって、噴孔へ流入する一方向の燃料流れ以外の他方向の燃料流れが噴孔に流入することを抑制することにより、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜の形成を図り、燃料の微粒化を促進することができる燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。 This invention is made in view of the above, Comprising: By suppressing that the fuel flow of other directions other than the unidirectional fuel flow which flows into a nozzle hole flows in into a nozzle hole, it is a nozzle hole structure surface. An object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of forming a fuel film corresponding to only one direction of fuel flow and promoting atomization of the fuel.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、発明にかかる燃料噴射弁は、燃料を噴射する複数の噴孔と、周方向に連続するとともに径方向外側から径方向内側に向かうに伴い噴孔側に傾斜し、かつニードルが着座することで噴孔への燃料の流入を遮断する着座面と、ニードルが着座面に着座した状態で、供給された燃料を保持する燃料充填空間部と噴孔が連通する連通空間部とに分断される中空部と、を有するバルブボディを備える燃料噴射弁において、連通空間部にガイドが設けられ、ガイドには、ニードルと前記着座面とが離間した状態で、燃料充填空間部から連通空間部に着座面に沿って流入する着座面燃料流れ方向のうち、着座面から任意の1つの噴孔に最短に燃料が流入する着座面燃料流れの流れ方向である最短燃料流れ方向からみて、噴孔よりも奥側にガイド面が噴孔ごとに設けられ、各ガイド面の両端部は、最短燃料流れ方向の反対方向に延在するとともに、任意の噴孔の入口側開口よりも最短燃料流れ方向の反対方向側に配置されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a fuel injection valve according to the present invention includes a plurality of injection holes for injecting fuel and an injection that is continuous in the circumferential direction and goes from the radially outer side to the radially inner side. A seating surface that is inclined toward the hole side and blocks the inflow of fuel to the nozzle hole when the needle is seated; and a fuel filling space that holds the supplied fuel in a state where the needle is seated on the seating surface and the jet In a fuel injection valve including a valve body having a hollow portion that is divided into a communication space portion through which a hole communicates, a guide is provided in the communication space portion, and the needle is separated from the seating surface in the guide In the seating surface fuel flow direction flowing along the seating surface from the fuel filling space portion to the communication space portion, the seating surface fuel flow direction in which the fuel flows from the seating surface to any one injection hole is shortest. A certain shortest fuel flow direction Rami Te, guide surfaces are provided for each nozzle hole at the back side of the injection hole, both ends of each guide surface is configured to extend in the opposite direction of the shortest fuel flow direction, from the inlet side opening of any of the injection holes Is also arranged on the opposite side of the shortest fuel flow direction .
この発明によれば、最短燃料流れ方向からみて、噴孔よりも奥側にガイド面を設けることで、ニードルが着座面から離間した際における連通空間部の容積を減少することができる。従って、一方向の燃料流れである最短燃料流れ以外の他方向の燃料流れによって噴孔に流入する燃料の流入量を減少することができる。これにより、一方向の燃料流れである最短燃料流れ以外の他方向の燃料流れが噴孔に流入することを抑制し、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができるので、燃料の微粒化を促進することができる。
また、この発明によれば、設けられたガイド面により噴孔に流入する最短燃料流れを阻害することを抑制することができる。従って、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができるので、燃料の微粒化を促進することができる。
また、この発明によれば、ガイド面は、最短燃料流れ方向と平行に形成されるため、噴孔に流入する最短燃料流れを阻害することを抑制することができる。また、ガイド面から最短燃料流れ方向以外の他方向の燃料流れが噴孔に流入することを抑制することができる。従って、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができるので、燃料の微粒化を促進することができる。
According to the present invention, the volume of the communication space when the needle is separated from the seating surface can be reduced by providing the guide surface behind the nozzle hole as viewed from the shortest fuel flow direction. Therefore, the inflow amount of the fuel flowing into the nozzle hole by the fuel flow in the other direction other than the shortest fuel flow that is the one-way fuel flow can be reduced. As a result, the fuel flow in the other direction other than the shortest fuel flow that is the one-way fuel flow is prevented from flowing into the nozzle hole, and the fuel liquid film corresponding to the fuel flow only in one direction is formed on the nozzle hole configuration surface. Since it can be formed, fuel atomization can be promoted.
Moreover, according to this invention, it can suppress inhibiting the shortest fuel flow which flows in into a nozzle hole by the provided guide surface. Accordingly, since a liquid film of fuel corresponding to only one direction of fuel flow can be formed on the nozzle hole configuration surface, atomization of fuel can be promoted.
Moreover, according to this invention, since a guide surface is formed in parallel with the shortest fuel flow direction, it can suppress inhibiting the shortest fuel flow which flows in into a nozzle hole. Moreover, it can suppress that the fuel flow of other directions other than the shortest fuel flow direction flows in into a nozzle hole from a guide surface . Accordingly, since a liquid film of fuel corresponding to only one direction of fuel flow can be formed on the nozzle hole configuration surface, atomization of fuel can be promoted.
また、この発明では、前記ガイド面は、前記入口側開口に沿って形成されることを特徴とする。 Further, in the present invention, the guide surface is formed along the inlet side opening.
この発明によれば、入口側開口からガイド面が離れないので、入口側開口とガイド面との間における他方向の燃料流れを抑制することができる。従って、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができる。 According to this invention, since the guide surface is not separated from the inlet side opening, the fuel flow in the other direction between the inlet side opening and the guide surface can be suppressed. Accordingly, it is possible to form a liquid film of fuel corresponding to only one direction of fuel flow on the nozzle hole configuration surface.
また、この発明では、ガイド面は、入口側開口の外周の1/2以上を囲うことを特徴とする。 Moreover, in this invention, a guide surface surrounds 1/2 or more of the outer periphery of entrance side opening, It is characterized by the above-mentioned.
この発明によれば、入口側開口の外周の1/2以上をガイド面で囲うことにより、一方向の燃料流れである最短燃料流れ以外の他方向の燃料流れが噴孔に流入することを抑制することができる。従って、一方向の燃料流れである最短燃料流れ以外の他方向の燃料流れが噴孔に流入することを抑制し、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができるので、燃料の微粒化を促進することができる。 According to the present invention, by enclosing more than half of the outer periphery of the inlet side opening with the guide surface , it is possible to prevent the fuel flow in the other direction from flowing into the nozzle hole other than the shortest fuel flow that is the fuel flow in one direction. can do. Therefore, the fuel flow in the other direction other than the shortest fuel flow, which is the one-way fuel flow, is prevented from flowing into the nozzle hole, and the fuel film corresponding to the fuel flow only in one direction is formed on the nozzle hole configuration surface. Therefore, atomization of fuel can be promoted.
また、この発明では、ガイド面は、少なくとも最短燃料流れ方向側の部分が任意の噴孔を構成する噴孔構成面をガイド側に延長することで形成されていることを特徴とする。 Further, in this invention, the guide surface is characterized by being formed even without least by extending the injection hole arrangement surface shortest fuel flow direction side portion constitutes an arbitrary nozzle hole to the guide side.
この発明によれば、ドリルなどの切削工具によりバルブボディに噴孔を加工する際に、噴孔構成面とガイド面とを1回の加工により同時に形成することができる。従って、噴孔構成面とガイド面とを別々に加工することがないので、加工が容易となる。これにより、低コスト化を図ることができる。 According to the present invention, when the nozzle hole is machined in the valve body with a cutting tool such as a drill, the nozzle hole constituting surface and the guide surface can be simultaneously formed by one machining. Therefore, since the nozzle hole forming surface and the guide surface are not processed separately, the processing becomes easy. Thereby, cost reduction can be achieved.
また、この発明では、ガイド面は、少なくとも最短燃料流れ方向側の部分が入口側開口を覆う傾斜面より形成されていることを特徴とする。 Further, in the present invention, guide surfaces, characterized in that at least the minimum fuel flow direction side portion is formed from the inclined surface which covers the inlet side opening.
この発明によれば、最短燃料流れに対して少なくとも反対方向から噴孔に流入する他方向の燃料流れは、ガイド面に形成された最短燃料流れ方向側の部分により噴孔の入口側開口が覆われているので、噴孔に流入し難くなる。つまり、ガイド面は、他方向の燃料流れが噴孔に流入することを阻害することができる。これにより、噴孔構成面で一方向の燃料流れのみに対応した燃料の液膜を形成することができるので、燃料の微粒化を促進することができる。 According to the present invention, in the fuel flow in the other direction flowing into the nozzle hole from at least the opposite direction to the shortest fuel flow, the opening on the inlet side of the nozzle hole is covered by the portion on the shortest fuel flow direction side formed on the guide surface. Therefore, it becomes difficult to flow into the nozzle hole. That is, the guide surface can inhibit the fuel flow in the other direction from flowing into the nozzle hole. Thereby, since the liquid film of the fuel corresponding to the fuel flow in only one direction can be formed on the nozzle hole configuration surface, atomization of the fuel can be promoted.
この発明にかかる燃料噴射弁は、噴孔から噴射される燃料の微粒化を促進することができるという効果を奏する。 The fuel injection valve according to the present invention has an effect that the atomization of the fuel injected from the injection hole can be promoted.
以下に、本発明にかかる燃料噴射弁を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Below, the fuel injection valve concerning this invention is demonstrated in detail based on drawing. The present invention is not limited to the following examples.
燃料噴射弁は、内燃機関に燃料を噴射するものである。実施例1では、燃焼室に燃料を直接噴射する筒内直噴燃料噴射弁を本発明にかかる燃料噴射弁として説明する。なお、本発明にかかる燃料噴射弁は、筒内直噴燃料噴射弁に限定されるものではない。なお、他の燃料噴射弁の例としては、内燃機関に吸気経路に燃料を噴射するポート燃料噴射弁がある。内燃機関の具体例としてはガソリンエンジンやディーゼルエンジン等がある。 The fuel injection valve is for injecting fuel into the internal combustion engine. In the first embodiment, an in-cylinder direct injection fuel injection valve that directly injects fuel into a combustion chamber will be described as a fuel injection valve according to the present invention. The fuel injection valve according to the present invention is not limited to the in-cylinder direct injection fuel injection valve. As another example of the fuel injection valve, there is a port fuel injection valve that injects fuel into the intake path of the internal combustion engine. Specific examples of the internal combustion engine include a gasoline engine and a diesel engine.
図1は、本発明にかかる燃料噴射弁の構成例を示す図である。図2−1は、実施例1にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大平断面図である。図2−2は、実施例1にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大側断面図である。図2−3は、実施例1にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の斜視図である。図2−4は、実施例1にかかる噴孔構成面に形成される液膜を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a fuel injection valve according to the present invention. FIG. 2-1 is an enlarged plan sectional view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment. FIG. 2-2 is an enlarged side sectional view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment. FIG. 2-3 is a perspective view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the first embodiment. FIG. 2-4 is a diagram illustrating a liquid film formed on the nozzle hole configuration surface according to the first example.
図1に示すように、内燃機関の複数の気筒を有し、各気筒に燃焼室Aが形成されている。各燃焼室Aは、図示しないシリンダブロック、シリンダヘッド9、及び図示しないピストンにより囲まれた空間により構成されている。燃料噴射弁1は、各燃焼室Aに燃料を直接噴射するために、シリンダヘッド9に装着される。燃料噴射弁1は、バルブボディ2と、ホルダ3と、弁本体4とにより構成される。
As shown in FIG. 1, the internal combustion engine has a plurality of cylinders, and a combustion chamber A is formed in each cylinder. Each combustion chamber A is configured by a space surrounded by a cylinder block (not shown), a cylinder head 9 and a piston (not shown). The
バルブボディ2は、図1に示すように、燃料噴射弁1がシリンダヘッド9に装着された際に、最も燃焼室A側に配置されるものである。バルブボディ2は、略釣鐘状に形成されており、中空部21と、噴孔22と、着座面23と、ガイド24と、つば部25とにより構成される。
As shown in FIG. 1, the
中空部21は、バルブボディ2の軸方向における両端部のうち、一方の端部、すなわち燃焼室A側の端部が閉塞し、他方の端部、すなわち燃焼室A側と反対の端部が開口して形成されている。
The
噴孔22は、図1〜図2−4に示すように、燃料を噴射するものである。噴孔22は、実施例1では、円周上に等間隔に12個形成されている。バルブボディ2の内周面と外周面とを連通するように形成されている。つまり、噴孔22は、中空部21とバルブボディ2の外部とを連通するものである。したがって、中空部21に燃料が充填されると、燃料が噴孔22を介して、バルブボディ2の外部、すなわち燃料噴射弁1がシリンダヘッド9に装着された際における燃焼室Aに噴射される。尚、噴孔22は、例えば噴射方向に向かって中心軸線から離れる方向へ傾斜するように形成される。ここで、噴孔22を形成する際に、バルブボディ2の内周面に形成される面を入口側開口22a、外周面に形成される面を出口側開口22bとする。噴孔22に流入する燃料が燃焼室Aに噴射される噴射方向C1は、入口側開口22aの中心点と出口側開口22bの中心点を結ぶ線上における燃焼室Aに向かう方向である。この実施例1では、噴孔22は、噴射方向C1がバルブボディ2の軸方向からみて、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1の流れ方向である最短燃料流れ方向と反対方向となるように形成されている。また、噴孔22を形成する際に、バルブボディ2に形成される内周面を噴孔構成面22cとする。なお、噴孔22が複数形成されている場合は、実施例1のように円周上に等間隔に形成されていなくても良い。
The
着座面23は、弁本体4の後述するニードル5が着座することで、各噴孔22への燃料の流入を遮断するものである。着座面23は、バルブボディ2の中空部21内に形成されている。着座面23は、上記各噴孔22の入口側開口22aが形成される面よりも、軸方向のうち他方(図1では上方)に向かって突出して形成されている。着座面23は、周方向に連続して形成されている。この実施例1では、円環形状であり、上記すべての噴孔22を囲うように形成されている。着座面23は、径方向外側から径方向内側に向かうに伴い噴孔22側、すなわち燃焼室A側に傾斜して形成される。ここで、着座面23にニードル5が着座した状態においては、中空部21が燃料充填空間部21aと連通空間部21bとに分断される。
The seating surface 23 blocks the flow of fuel into each
燃料充填空間部21aは、ニードル5が着座面23に着座した状態において、接触面51のうち着座面23と接触する部分よりも、軸方向のうち噴孔22側と反対側に形成されている。また、燃料充填空間部21aは、連通空間部21bと分断された状態においても燃料が充填されており、供給された燃料を保持する。連通空間部21bは、ニードル5が着座面23に着座した状態において、接触面51のうち着座面23と接触する部分よりも、軸方向のうち噴孔22側に形成されている。連通空間部21bは、各噴孔22と各噴孔22の入口側開口22aを介して連通している。
The
燃料噴射弁1から燃焼室Aへ燃料が噴射される時には、着座面23からニードル5が離間することにより、連通が遮断されていた燃料充填空間部21aと連通空間部21bとが連通する。従って、燃料は、燃料充填空間部21aから着座面23に沿って連通空間部21bに流入する。この燃料の流れが着座面燃料流れ(図2−1に示すB1およびB2)となる。また、燃料充填空間部21aから着座面23に沿って連通空間部21bに燃料が流入する方向を着座面燃料流れ方向とする。連通空間部21bに流入した燃料は、各噴孔22に流入する。
When fuel is injected from the
ガイド24は、バルブボディ2の中空部21内に形成されている。ガイド24は、上記各噴孔22の入口側開口22aが形成される面よりも、軸方向のうち他方(図1では上方)に向かって突出して形成されている。ガイド24は、最短燃料流れB1の流れ方向である最短燃料流れ方向からみて、各噴孔22よりも奥側に形成されている。ガイド24は、この実施例1では、略円板形状であり、上記すべての噴孔22により囲われて形成されている。従って、ガイド24のうち、各噴孔22の周辺部分は、最短燃料流れB1の流れ方向である最短燃料流れ方向からみて、それぞれの噴孔22よりも奥側が切り欠かれて形成されている。なお、このガイド24のうち切り欠かれた部分にガイド面24aがそれぞれ形成されている。ガイド面24aは、噴孔22側と反対側から噴孔22側に向かい、径方向内側に傾斜する傾斜面により構成されている。
The
各ガイド面24aの両端部24b,24bは、対向する噴孔22を挟んで配置される。つまり、ガイド24の端部は、各噴孔22を挟んで配置される。ここで、最短燃料流れB1とは、一方向の燃料流れであり、上述した着座面燃料流れのうち、各噴孔22のうち任意の1つの噴孔22に着座面23から最短に燃料が流入する着座面燃料流れである。また、最短燃料流れ方向とは、上述した着座面燃料流れ方向のうち、任意の1つの噴孔22に着座面23から最短に燃料が流入する燃料流れ、すなわち最短燃料流れB1の流れ方向である。
Both
また、着座面燃料流れは、最短燃料流れB1と、最短燃料流れB1以外の他の着座面燃料流れ(以下、「他の着座面燃料流れB2」と称する。)とにより構成されている。ここで、最短燃料流れB1であっても、任意の1つの噴孔22に対応した最短燃料流れB1以外の他の噴孔22に対応した最短燃料流れB1は、他の着座面燃料流れB2に含まれる(図2−1の(B2)参照)。
The seating surface fuel flow is composed of the shortest fuel flow B1 and a seating surface fuel flow other than the shortest fuel flow B1 (hereinafter referred to as "other seating surface fuel flow B2"). Here, even in the shortest fuel flow B1, the shortest fuel flow B1 corresponding to the other nozzle holes 22 other than the shortest fuel flow B1 corresponding to any one
各ガイド面24aは、本体部24cと2つの平行部24d,24dとにより構成されている。本体部24cは、最短燃料流れ方向からみて、この最短燃料流れB1に対応した噴孔22より奥側、すなわち噴孔22よりも各噴孔22が形成されている面の中心側に形成されている。つまり、ガイド24は、各噴孔22の入口側開口22aに沿って形成される。従って、ガイド24は、入口側開口22aから離れないので、入口側開口22aとガイド24、すなわちガイド面24aとの間から、他方向の燃料流れが最短燃料流れB1に対応した噴孔22に流入することを抑制することができる。これにより、噴孔22の噴孔構成面22cで一方向の燃料流れである最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を形成することができる。
Each
平行部24d,24dは、本体部24cの両端部からそれぞれ最短燃料流れ方向からみて反対方向に延在して形成されている。つまり、平行部24d,24dは、最短燃料流れ方向に対して平行に形成されている。従って、平行部24d,24dによって、各噴孔22にそれぞれ流入する最短燃料流れB1が阻害されることを抑制することができる。また、平行部24d,24dが形成されていることで、本体部24cの両端部と平行部24d,24dの先端部、すなわちガイド面24aの端部24b,24bとの間から、最短燃料流れB1以外の燃料流れ、すなわち他方向の燃料流れが最短燃料流れB1に対応した噴孔22に流入することを抑制することができる。これらにより、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1の燃料を確実に噴孔22に流入させることができ、噴孔22の噴孔構成面22cで一方向の燃料流れである最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を形成することができる。
The
また、ガイド面24aの端部24b,24b、すなわちガイド24の各噴孔22を挟んでそれぞれ配置される端部は、平行部24d,24dが最短燃料流れ方向に対して平行に形成されているので、最短燃料流れ方向からみてこの端部24b,24bが挟んでいる噴孔22の入口側開口22aを覆わずに形成されている。従って、ガイド24によって、各噴孔22にそれぞれ流入する最短燃料流れB1が阻害されることを抑制することができる。これにより、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1の燃料を確実に噴孔22に流入させることができ、噴孔22の噴孔構成面22cで一方向の燃料流れである最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を形成することができる。
Further, the
また、ガイド24は、各噴孔22の入口側開口22aの外周Lの1/2以上を囲って形成されている。この実施例1では、各ガイド面24aが各ガイド面24aにそれぞれ対向する噴孔22の入口側開口22aの外周Lの1/2以上を囲って形成されている。従って、各噴孔22にそれぞれ流入する燃料の流れのうち、他方向の燃料流れ、特に最短燃料流れB1と対向する他方向の燃料流れの大部分がガイド24により、最短燃料流れB1に対応した噴孔22に流入することを抑制することができる。これにより、噴孔22の噴孔構成面22cで一方向の燃料流れである最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を形成することができる。
Further, the
つば部25は、ホルダ3にバルブボディ2が挿入された際に、バルブボディ2のホルダ3に対する軸方向における位置決めを行うものである。つば部25は、バルブボディ2の噴孔22側と反対側の端部から径方向外側に突出して形成されている。
The
ホルダ3は、燃料噴射弁1がシリンダヘッド9に装着された際に、シリンダヘッド9に形成された取付穴91の一部が挿入されるものである。ホルダ3は、円筒形状に形成されており、中空部31と、段差部32と、コネクタ部33とにより構成される。
When the
中空部31は、ホルダ3の軸方向における両端部が開口して形成されている。段差部32は、ホルダ3の中空部31にバルブボディ2が挿入された際に、つば部25が接触するものである。段差部32は、中空部31を構成するホルダ3の内壁面に形成されている。段差部32は、中空部31のうち、段差部32よりも噴孔22側の径が段差部32よりも噴孔22側と反対側の径よりも小さくなるように形成されている。コネクタ部33は、弁本体4の後述する磁気回路6と電気的に接続されている。コネクタ部33には、ECU(Engine Control Unit)10と電気的に接続されたコネクタが接続される。これにより、磁気回路6とECU10とが電気的に接続され、ECU10により磁気回路6を制御することができる。
The
燃料噴射弁1の組立時には、ホルダ3の中空部31にバルブボディ2が挿入される。ホルダ3の中空部31にバルブボディ2が挿入されると、ホルダ3の段差部32につば部25が接触する。これにより、バルブボディ2は、ホルダ3に対する軸方向における位置決めが行われる。このとき、バルブボディ2の中空部21とホルダ3の中空部31とが連通する。また、バルブボディ2の軸方向のうち噴孔22側は、ホルダ3の外部に露出する。
When the
弁本体4は、ニードル5と、磁気回路6と、スプリング7と、ジョイント部8とにより構成されている。
The valve body 4 includes a
ニードル5は、棒状に形成され、ホルダ3の中空部31内に配置されている。また、ニードル5の先端部は、バルブボディ2の中空部21に配置されている。ニードル5の先端部には、接触面51が形成されている。接触面51は、ニードル5が軸方向のうち噴孔22側に移動することで、着座面23に周方向に連続して接触するものである。ニードル5は、軸方向に移動することで、接触面51がバルブボディ2の着座面23に接触することで各噴孔22から燃焼室Aへの燃料の噴射を停止する閉弁状態と、接触面51がバルブボディ2の着座面23から離間することで各噴孔22から燃料室Aへ燃料を噴射する開弁状態とを繰り返すものである。
The
磁気回路6は、ニードル5とジョイント部8との間に配置されるものである。磁気回路6は、ニードル5を軸方向に移動させるものである。つまり、ニードル5は、磁気回路6により開弁状態と閉弁状態とを繰り返すものである。磁気回路6は、ステータコア61と、ムービングコア62と、ヨーク63と、コイル64とスリーブ65とにより構成される。
The
ステータコア61およびムービングコア62は、スリーブ65の内部に配置されている。このステータコア61は、ジョイント部8とムービングコア62との間に配置され、その内部にスプリング7が配置されている。
The
ムービングコア62は、スリーブ65内を軸方向に摺動自在に支持されている。このムービングコア62の軸方向のうち噴孔22側の端部には、ニードル5の後端部が連結されている。また、このムービングコア62の軸方向のうち噴孔22側と反対側の端部には、スプリング7の一方の端部が接触している。ここで、スプリング7は、ニードル5が閉弁状態であっても、常に付勢力を発生するように、ステータコア61の内部に配置されている。従って、ムービングコア62は、スプリング7により、常に噴孔22側の付勢力が作用している。これにより、磁気回路6が作動していなくても、スプリング7の付勢力により、ニードル5の接触面51がバルブボディ2の着座面23に接触し、閉弁状態を維持することができる。
The moving
コイル64は、スリーブ65の外周を覆うように配置されており、コネクタ部33と電気的に接続されている。つまり、コイル64は、コネクタ部33を介して、制御部としてのECU10に駆動制御可能に接続されている。また、ヨーク63は、このコイル64の外周を覆うように配置されている。ここで、磁気回路6は、ECU10からコイル64へ駆動電力が通電されると、磁気回路6に磁場が形成され、ムービングコア62が軸方向のうち噴孔22側と反対側の方向へ、スプリング7の付勢力に抗して移動される。
The
ジョイント部8は、燃料ポンプから加圧された燃料が供給されるデリバリパイプに接続されるものである。ジョイント部8は、磁気回路6のスリーブ65を介してホルダ3の中空部31に連通している。従って、燃料噴射弁1に供給された燃料は、ジョイント部8およびスリーブ65を介して、ホルダ3の中空部31に流入する。ホルダ3の中空部31に流入した燃料は、中空部31がバルブボディ2の中空部21とは連結されているので、中空部21に流入する。これにより、バルブボディ2の中空部21内に燃料が充填され、燃料噴射弁1に燃料が供給される。
The
ECU10は、エンジンの運転状態に応じて、内燃機関に供給する燃料の燃料供給量、すなわち各燃料噴射弁1により各燃焼室Aにそれぞれ噴射する燃料の燃料噴射量を決定する。このECU10は、決定された燃料噴射量に基づいて、磁気回路6のコイル64への通電タイミングおよび通電時間を制御するものである。
The ECU 10 determines the fuel supply amount of the fuel supplied to the internal combustion engine, that is, the fuel injection amount of the fuel injected into each combustion chamber A by each
次に、燃料噴射弁1のシリンダヘッド9への装着について説明する。シリンダヘッド9には、各燃焼室Aまで貫通する取付穴91が形成されている。バルブボディ2及び弁本体4が挿入固定されたホルダ3を、先端部から各取付穴91に挿入し、取付穴端部92においてボルト等による接合手段によりシリンダヘッド9と固定される。これにより、各燃料噴射弁1が各燃焼室Aに対応して、シリンダヘッド9にそれぞれ装着される。
Next, attachment of the
ここで、本発明による燃料噴射弁1の動作について説明する。ECU10は、エンジンの運転状態に応じて、燃料噴射弁1により内燃機関に燃料を供給する。燃料噴射弁1により燃焼室Aへ燃料を噴射する際には、スプリング7の付勢力により閉弁状態であるニードル5を磁気回路6により開弁状態とする。ニードル5が閉弁状態から開弁状態となると、着座面23と接触していた接触面51が着座面23から離れ、ニードル5が着座面23から離間する。従って、連通が遮断されていた燃料充填空間部21aと連通空間部21bとが連通する。これにより、燃料充填空間部21aに充填されていた燃料が着座面23に沿って連通空間部21bに流入する着座面燃料流れが発生する。
Here, the operation of the
着座面燃料流れのうち、各噴孔22にそれぞれ対応した最短燃料流れB1の燃料は、上述のように、ガイド24によってその流れが阻害されることなく、噴孔22の入口側開口22aから噴孔22に流入する。つまり、各噴孔22にそれぞれ対応した最短燃料流れB1の燃料を確実に噴孔22に流入させることができる。
Of the seating surface fuel flow, the fuel of the shortest fuel flow B1 corresponding to each
図3−1は、従来例にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大平断面図である。図3−2は、従来例にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大側断面図である。図3−3は、従来例にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の斜視図である。図3−4は、従来例にかかる噴孔構成面に形成される液膜を示す図である。 FIG. 3A is an enlarged plan sectional view of the vicinity of a nozzle hole of a fuel injection valve according to a conventional example. FIG. 3-2 is an enlarged side sectional view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the conventional example. FIG. 3C is a perspective view of the vicinity of the injection hole of the fuel injection valve according to the conventional example. FIGS. 3-4 is a figure which shows the liquid film formed in the nozzle hole structure surface concerning a prior art example.
図3−1〜図3−4に示すように、従来技術の燃料噴射弁101の着座面123は、本発明にかかる燃料噴射弁1の着座面23と同様に、径方向外側から径方向内側に向かうに伴いバルブボディ102に形成された噴孔122側、すなわち燃焼室A側に傾斜して形成される。従って、ニードル105が着座面123に着座した状態である閉弁状態から、着座面123から離間した状態である開弁状態となると、遮断されていた燃料充填空間部121aと連通空間部121bとが連通する。これにより、燃料充填空間部121aに充填されていた燃料が着座面123に沿って連通空間部121bに流入する着座面燃料流れが本発明と同様に発生する。ここで、着座面燃料流れのうち、各噴孔122にそれぞれ対応した最短燃料流れB1の燃料は、噴孔122に流入する。
As shown in FIGS. 3-1 to 3-4, the
上記着座面燃料流れには、各噴孔22にそれぞれ対応した最短燃料流れB1以外の燃料流れ、すなわち他の着座面燃料流れB2がある。従来の燃料噴射弁101では、本発明にかかる燃料噴射弁1が備えるガイド24が備えられていない。従って、他の着座面燃料流れB2は、例えば隣り合う噴孔122の間から各噴孔122よりも内側、すなわち連通空間部121bのうち各噴孔122に囲まれた噴孔内側空間部に流入する。これにより、噴構内空間部に流入した他の着座面燃料流れB2が互いに衝突することで乱流が発生し、各噴孔122には、各噴孔122にそれぞれ対応した最短燃料流れB1以外の燃料流れ、すなわち他方向の燃料流れB3が流入する。
The seating surface fuel flow includes a fuel flow other than the shortest fuel flow B1 corresponding to each
従って、この他方向の燃料流れB3は、最短燃料流れB1がそれぞれ対応した噴孔122に流入する際に、この最短燃料流れB1と衝突するので、噴孔122に流入する最短燃料流れB1を減衰させる。これにより、噴孔122を構成する噴孔構成面122cに液膜の形成が困難となり、図3−4に示すように、噴孔122内全体が燃料D2で満たされてしまうので、燃料室Aに噴射される燃料の微粒化の促進が十分に図れない虞があった。
Therefore, since the fuel flow B3 in the other direction collides with the shortest fuel flow B1 when the shortest fuel flow B1 flows into the corresponding nozzle holes 122, the shortest fuel flow B1 flowing into the nozzle holes 122 is attenuated. Let This makes it difficult to form a liquid film on the nozzle
一方、本発明にかかる燃料噴射弁1は、最短燃料流れ方向からみて、各噴孔22よりも奥側にガイド24が設けられているので、ニードル5が着座面23から離間した際における連通空間部21bの容積を、ガイド24を備えない上記従来の燃料噴射弁101と比較して減少させることができる。従って、着座面燃料流れのうち、他の着座面燃料流れB2が噴孔内側空間部に流入することを抑制することができるので、一方向の燃料流れである最短燃料流れB1以外の他方向の燃料流れB3の燃料が噴孔22に流入する流入量を減少することができる。
On the other hand, in the
つまり、本発明による燃料噴射弁1では、最短燃料流れB1以外の他方向の燃料流れB3の噴孔22への流入を抑制することで、各噴孔22にそれぞれ対応した最短燃料流れB1のみを選択的に各噴孔22に流入させることができる。これにより、図2−4に示すように、噴孔構成面22cに沿った燃料D1の液膜を形成することができるので、噴孔122内全体が燃料D2で満たされてしまう従来の燃料噴射弁101と比較して、燃料が燃焼室Aへ噴射される際に拡散されやすくなり、噴射方向C1に噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
That is, in the
また、ガイド24は、ガイド面24aを最短燃料流れ方向からみて噴孔22の奥側に形成されているので、最短燃料流れB1の燃料がガイド面24aよりも奥側、例えば噴孔内側空間部に流れることを抑制することができる。従って、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1は、ガイド24のガイド面24aに沿うこととなる。これにより、ガイド24は、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1のみ選択的に噴孔22に案内することができるので、噴孔構成面22cに沿った燃料D1の液膜を確実に形成することができるので、噴射される燃料の微粒化を促進することができる。
Further, since the
なお、上記実施例1では、噴孔構成面22cとガイド面24aとが別体に形成されているが本発明はこれに限定されるものではない。図4−1は、実施例1にかかる燃料噴射弁の他の構成例の噴孔近傍の拡大平断面図である。図4−2は、実施例1にかかる燃料噴射弁の他の構成例の噴孔近傍の拡大側断面図である。図4−3は、実施例1にかかる燃料噴射弁の他の構成例の噴孔近傍の斜視図である。
In the first embodiment, the nozzle
図4−1〜図4−3に示す実施例1に係る燃料噴射弁1は、最短燃料流れ方向側の部分が噴孔22を構成する噴孔構成面22cをガイド24側に延長することで形成されるガイド面24eを備える。ガイド面24eは、ドリルなどの切削工具によりバルブボディ2に各噴孔22を加工する際に形成される。各噴孔22は、切削工具により、バルブボディ2の出口側開口22bが形成される外周面から入口側開口22aが形成される面に貫通するまで、噴射方向と反対方向にバルブボディ2を切削することで形成される。このとき、切削工具は、入口側開口22aが形成される面に噴孔22側と反対側に突出して形成されているガイド24を噴射方向と反対方向に切削する。これにより、ガイド面24eは、最短燃料流れ方向側の部分が噴孔22を構成する噴孔構成面22cと一体に形成される。つまり、ガイド面24eの最短燃料流れ方向側の部分は、噴孔構成面22cの最短燃料流れ方向側の部分をガイド24側に延長することで形成することができる。従って、ドリルなどの切削工具によりバルブボディ2に噴孔を加工する際に、噴孔構成面22cとガイド面24eとを1回の加工により同時に形成することができる。これにより、噴孔構成面22cとガイド面24eとを別々に加工することがないので、加工が容易となり、本発明にかかる燃料噴射弁1の低コスト化を図ることができる。
In the
また、ガイド面24eの最短燃料流れ方向側の部分と噴孔22を構成する噴孔構成面22cとが一体、すなわち段差が生じることなく形成されるので、噴孔構成面22cとガイド面22eとが別体の場合と比較して、ガイド面24eに沿って噴孔22に向かう燃料の噴孔22への流入が阻害されることを抑制することができる。
Further, the portion on the shortest fuel flow direction side of the
また、上記実施例1では、各噴孔22は、噴射方向C1が軸方向からみて、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向と反対方向となるように形成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。図5は、実施例1にかかる燃料噴射弁1の他の構成例の噴孔近傍の拡大平断面図である。噴射方向は、各噴孔22の燃焼室Aにおける位置などで決定されるため、軸方向からみて、最短燃料流れ方向と反対方向となるとは限らない。例えば、同図に示すように、各噴孔22は、入口側開口22aに対して出口側開口22bを軸方向からみて、入口側開口22aよりも最短燃料流れ方向と反対方向に位置しないように形成することで、噴射方向C2が軸方向からみて最短燃料流れ方向と交差する方向、すなわち偏向して形成される場合がある。この場合は、ガイド24は、ガイド面24fの両端部24g,24g、すなわちガイド24の各噴孔22を挟んで配置される端部が最短燃料流れB1を阻害することのないように、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向からみて噴孔22の入口側開口22aを覆わない位置となるように形成する。
In the first embodiment, each
次に、実施例2にかかる燃料噴射弁1について説明する。図6−1は、実施例2にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大平断面図である。図6−2は、実施例2にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の拡大側断面図である。図6−3は、実施例2にかかる燃料噴射弁の噴孔近傍の斜視図である。実施例2にかかる燃料噴射弁1が、実施例1にかかる燃料噴射弁1と異なる点は、ガイド面224aの各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向側の部分が噴孔22の入口側開口22aを覆う傾斜面で形成されている点である。なお、実施例2にかかる燃料噴射弁1の基本的構成および動作は、実施例1にかかる燃料噴射弁1の基本的構成および動作とほぼ同一であるため、同一部分については省略あるいは簡略化して説明する。
Next, the
ガイド面224aの各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向側の部分は、噴孔22側と反対側から噴孔22側に向かい、径方向外側に傾斜する傾斜面により構成されている。つまり、ガイド面224aの各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向側の部分は、噴孔22の入口側開口22aに向かってせり出して形成されている。従って、各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れB1以外の他の燃料流れ、特に最短燃料流れB1に対して反対方向から噴孔22に流入する他方向の燃料流れは、ガイド面224aに形成された最短燃料流れ方向側の部分により入口側開口22aが覆われているので、噴孔22に流入し難くなる。つまり、ガイド面224aは、他方向の燃料流れが噴孔に流入することを阻害することができる。これにより、噴孔構成面22cで最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を形成することができる。
The portion of the
また、ガイド面224aの各噴孔22にそれぞれ対応する最短燃料流れ方向側の部分は、各噴孔22にそれぞれ対応した最短燃料流れB1の燃料を噴孔22に向かう方向に確実に沿わせることができる。これにより、噴孔構成面22cで最短燃料流れB1のみに対応した燃料D1の液膜を確実に形成することができる。従って、実施例1と同様の効果を奏する、特に燃料が燃焼室Aへ噴射される際に、さらに拡散されやすくなり、噴射方向C1に噴射される燃料の微粒化をさらに促進することができる。
Further, the portion on the shortest fuel flow direction side corresponding to each
以上のように、本発明にかかる燃料噴射弁は、燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁に特に有用であり、特に噴射する燃料の微粒化を促進するのに適している。 As described above, the fuel injection valve according to the present invention is particularly useful for a fuel injection valve that injects fuel into the combustion chamber, and is particularly suitable for promoting atomization of the injected fuel.
1 燃料噴射弁
2 バルブボディ
21 中空部
21a 燃料充填空間部
21b 連通空間部
22 噴孔
22a 入口側開口
22b 出口側開口
22c 噴孔構成面
23 着座面
24 ガイド
24a ガイド面
24b 端部
24c 本体部
24d 平行部
25 つば部
3 ホルダ
31 中空部
32 段差部
33 コネクタ部
4 弁本体
5 ニードル
51 接触面
6 磁気回路
7 スプリング
8 ジョイント部
9 シリンダヘッド
91 取付穴
92 取付穴端部
10 ECU
A 燃焼室
B1 最短燃料流れ(一方向の燃料流れ)
B2 他の着座面燃料流れ
B3 他方向の燃料流れ
C1,C2 噴射方向
D1,D2 燃料
DESCRIPTION OF
A Combustion chamber B1 Shortest fuel flow (unidirectional fuel flow)
B2 Other seating surface fuel flow B3 Other direction fuel flow C1, C2 Injection direction D1, D2 Fuel
Claims (5)
周方向に連続するとともに径方向外側から径方向内側に向かうに伴い噴孔側に傾斜し、
かつニードルが着座することで前記噴孔への燃料の流入を遮断する着座面と、
前記ニードルが前記着座面に着座した状態で、供給された燃料を保持する燃料充填空間部と前記噴孔が連通する連通空間部とに分断される中空部と、
を有するバルブボディを備える燃料噴射弁において、
前記連通空間部にガイドが設けられ、
前記ガイドには、前記ニードルと前記着座面とが離間した状態で、前記燃料充填空間部から前記連通空間部に当該着座面に沿って流入する着座面燃料流れ方向のうち、当該着座面から任意の1つの噴孔に最短に燃料が流入する着座面燃料流れの流れ方向である最短燃料流れ方向からみて、前記噴孔よりも奥側にガイド面が当該噴孔ごとに設けられ、
前記ガイド面の両端部は、前記最短燃料流れ方向の反対方向に延在するとともに、前記任意の噴孔の入口側開口よりも前記最短燃料流れ方向の反対方向側に配置されることを特徴とする燃料噴射弁。 A plurality of injection holes for injecting fuel;
Continuing in the circumferential direction and tilting toward the injection hole side from the radially outer side toward the radially inner side,
And a seating surface that blocks the inflow of fuel into the nozzle hole when the needle is seated;
With the needle seated on the seating surface, a hollow part that is divided into a fuel filling space part that holds the supplied fuel and a communication space part that communicates with the nozzle hole;
In a fuel injection valve comprising a valve body having
A guide is provided in the communication space,
The guide has an arbitrary seating surface fuel flow direction that flows along the seating surface from the fuel filling space portion to the communication space portion in a state where the needle and the seating surface are separated from each other. A guide surface is provided for each of the injection holes on the back side of the injection hole as viewed from the shortest fuel flow direction, which is the flow direction of the seating surface fuel flow in which the fuel flows into the injection hole of the shortest,
Both ends of the guide surface extend in a direction opposite to the shortest fuel flow direction, and are arranged on the opposite side of the shortest fuel flow direction from the inlet side opening of the arbitrary injection hole. Fuel injection valve.
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