JP5336451B2 - Fuel injection valve - Google Patents

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JP5336451B2 JP2010222515A JP2010222515A JP5336451B2 JP 5336451 B2 JP5336451 B2 JP 5336451B2 JP 2010222515 A JP2010222515 A JP 2010222515A JP 2010222515 A JP2010222515 A JP 2010222515A JP 5336451 B2 JP5336451 B2 JP 5336451B2
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本発明は、エンジンの燃料噴射弁として用いられる燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve used as a fuel injection valve for an engine.

この種の技術としては、下記の特許文献1に記載の技術が開示されている。この公報には、スワール室においてスワールを付与した燃料を各燃料噴孔から噴射する燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁の燃料噴孔は、燃料噴射孔の内径よりも板厚が薄いインジェクタプレートに穿設されている。   As this type of technology, the technology described in Patent Document 1 below is disclosed. This publication discloses a fuel injection valve that injects fuel, which has been swirled in a swirl chamber, from each fuel injection hole. The fuel injection hole of the fuel injection valve is formed in an injector plate having a plate thickness thinner than the inner diameter of the fuel injection hole.

特許第3715253号公報Japanese Patent No. 3715253

燃料噴射孔の内径に対する軸長を短くすることにより、噴射した燃料の粒径を小さくすることが可能となる。しかしながら、燃料噴射孔の内径よりも軸長を短くするとプレートの強度を確保することができないおそれがあった。
本発明は上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、燃料の粒径を小さくするとともに、プレートの強度を確保することができる燃料噴射弁を提供することである。
By shortening the axial length with respect to the inner diameter of the fuel injection hole, the particle size of the injected fuel can be reduced. However, if the axial length is shorter than the inner diameter of the fuel injection hole, the strength of the plate may not be ensured.
The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of reducing the particle size of the fuel and ensuring the strength of the plate.

上記目的を達成するため本発明では、スワール付与室側に固定されたノズルプレートに形成され、各スワール付与室に連通する連通孔と、連通孔と連通するとともに外部に開口し連通孔の径よりも大きい拡径部とから構成される燃料噴射孔を設け、燃料噴射孔とスワール付与室とを同軸上に形成した。

In order to achieve the above object, according to the present invention, a nozzle plate fixed to the swirl application chamber side is formed. The communication hole communicates with each swirl application chamber, and communicates with the communication hole and opens to the outside from the diameter of the communication hole. The fuel injection hole comprised from the larger diameter enlarged part was provided , and the fuel injection hole and the swirl provision chamber were formed coaxially .

本発明により、燃料の粒径を小さくするとともにプレートの強度を確保することができる。   According to the present invention, the particle size of the fuel can be reduced and the strength of the plate can be ensured.

実施例1の燃料噴射弁の軸方向断面図である。It is an axial sectional view of the fuel injection valve of Example 1. 実施例1のスワール室付近の拡大断面図である。3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a swirl chamber according to Embodiment 1. FIG. 実施例1の弁座部材を軸方向他端側から見た平面図である。It is the top view which looked at the valve seat member of Example 1 from the axial direction other end side. 実施例1のノズルプレートを軸方向から見た平面図である。It is the top view which looked at the nozzle plate of Example 1 from the axial direction. 実施例1の燃料噴射孔部分の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a fuel injection hole part of Example 1. 実施例1の円筒形状に形成した燃料噴射孔の平面図と燃料噴射孔内の燃料の流れのイメージを示す図である。It is a figure which shows the top view of the fuel-injection hole formed in the cylindrical shape of Example 1, and the image of the flow of the fuel in a fuel-injection hole. 実施例1の燃料噴射孔の軸長と、燃料噴射孔から噴射される燃料粒径との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the axial length of the fuel injection hole of Example 1, and the fuel particle size injected from a fuel injection hole. 実施例1の拡径部を形成した燃料噴射孔の平面図と燃料噴射孔内の燃料の流れのイメージを示す図である。It is a figure which shows the top view of the fuel injection hole which formed the enlarged diameter part of Example 1, and the image of the flow of the fuel in a fuel injection hole. 実施例2のスワール室付近の拡大断面図である。6 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a swirl chamber according to Embodiment 2. FIG. 実施例2の燃料噴射孔部分の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of a fuel injection hole part of Example 2. 他の実施例のスワール室付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view near a swirl room of other examples. 他の実施例のスワール室付近の拡大断面図である。It is an expanded sectional view near a swirl room of other examples.

〔実施例1〕
実施例1の燃料噴射弁1について説明する。
[燃料噴射弁の構成]
図1は燃料噴射弁1の軸方向断面図である。この燃料噴射弁1は、自動車用エンジン等に用いられるものである。
燃料噴射弁1は、磁性筒体2と、磁性筒体2内に収容されるコア筒体3と、軸方向に摺動可能な弁体4と、弁体4と一体に形成された弁軸5と、閉弁時に弁体4により閉鎖される弁座6を有する弁座部材7と、開弁時に燃料が噴射される噴射孔を有するノズルプレート8と、通電時に弁体4を開弁方向に摺動させる電磁コイル9と、磁束線を誘導するヨーク10とを有している。
[Example 1]
The fuel injection valve 1 according to the first embodiment will be described.
[Configuration of fuel injection valve]
FIG. 1 is an axial sectional view of the fuel injection valve 1. The fuel injection valve 1 is used for an automobile engine or the like.
The fuel injection valve 1 includes a magnetic cylinder 2, a core cylinder 3 accommodated in the magnetic cylinder 2, a valve element 4 slidable in the axial direction, and a valve shaft formed integrally with the valve element 4. 5, a valve seat member 7 having a valve seat 6 that is closed by the valve body 4 when the valve is closed, a nozzle plate 8 having an injection hole through which fuel is injected when the valve is opened, and a direction in which the valve body 4 is opened when energized And an electromagnetic coil 9 to be slid and a yoke 10 for inducing magnetic flux lines.

磁性筒体2は、例えば電磁ステンレス鋼等の磁性金属材料により形成された金属パイプ等からなり、深絞り等のプレス加工、研削加工等の手段を用いることにより、図1に示すように段付き筒状をなして一体に形成されている。磁性筒体2は、一端側に形成された大径部11と、大径部11よりも小径であって他端側に形成された小径部12とを有している。
小径部12には、一部を薄肉化した薄肉部13が形成されている。小径部12は、薄肉部13より一端側にコア筒体3を収容するコア筒体収容部14と、薄肉部13より他端側に弁部材15(弁体4、弁軸5、弁座部材7)を収容する弁部材収容部16とに分けられている。薄肉部13は、後述するコア筒体3と弁軸5が磁性筒体2に収容された状態で、コア筒体3と弁軸5との間の隙間部分を取り囲むように形成されている。薄肉部13は、コア筒体収容部14と弁部材収容部16との間の磁気抵抗を増大させ、コア筒体収容部14と弁部材収容部16間を磁気的に遮断している。
The magnetic cylinder 2 is made of a metal pipe or the like formed of a magnetic metal material such as electromagnetic stainless steel, and is stepped as shown in FIG. 1 by using means such as deep drawing or pressing or grinding. It is integrally formed in a cylindrical shape. The magnetic cylinder 2 has a large-diameter portion 11 formed on one end side and a small-diameter portion 12 having a smaller diameter than the large-diameter portion 11 and formed on the other end side.
The small diameter portion 12 is formed with a thin portion 13 that is partially thinned. The small-diameter portion 12 includes a core tube housing portion 14 that houses the core tube body 3 on one end side from the thin wall portion 13, and a valve member 15 (valve 4, valve shaft 5, valve seat member on the other end side from the thin wall portion 13. 7) and is divided into a valve member accommodating portion 16 for accommodating. The thin portion 13 is formed so as to surround a gap portion between the core cylinder 3 and the valve shaft 5 in a state where the core cylinder 3 and the valve shaft 5 described later are accommodated in the magnetic cylinder 2. The thin wall portion 13 increases the magnetic resistance between the core tube housing portion 14 and the valve member housing portion 16, and magnetically blocks between the core tube housing portion 14 and the valve member housing portion 16.

大径部11は弁部材15に燃料を送る燃料通路17を構成しており、大径部11の一端部には燃料を濾過する燃料フィルタ18が設けられている。燃料通路17にはポンプ47が接続されている。このポンプ47は、ポンプ制御装置54により制御されている。
コア筒体3は、中空部19を有する円筒形に形成されており、磁性筒体2のコア筒体収容部14に圧入されている。中空部19には、圧入等の手段により固定されたばね受20が収容されている。このばね受20の中心には軸方向に貫通した燃料通路43が形成されている。
弁体4の外形は略球体状に形成されており、周上に燃料噴射弁1の軸方向に対して並行に削られた燃料通路面21を有している。弁軸5は大径部22と、外形が大径部22より小径に形成された小径部23とを有している。
The large diameter portion 11 constitutes a fuel passage 17 for sending fuel to the valve member 15, and a fuel filter 18 for filtering the fuel is provided at one end of the large diameter portion 11. A pump 47 is connected to the fuel passage 17. The pump 47 is controlled by a pump control device 54.
The core cylinder 3 is formed in a cylindrical shape having a hollow portion 19 and is press-fitted into the core cylinder housing portion 14 of the magnetic cylinder 2. The hollow portion 19 accommodates a spring receiver 20 fixed by means such as press fitting. A fuel passage 43 penetrating in the axial direction is formed at the center of the spring receiver 20.
The outer shape of the valve body 4 is formed in a substantially spherical shape, and has a fuel passage surface 21 cut in parallel with the axial direction of the fuel injection valve 1 on the circumference. The valve shaft 5 has a large-diameter portion 22 and a small-diameter portion 23 whose outer shape is smaller than the large-diameter portion 22.

小径部23の先端には弁体4が溶接により一体に固定されている。なお図中の黒半円や黒三角は溶接箇所を示している。大径部22の端部にはばね挿入孔24が穿設されている。このばね挿入孔24の底部は、ばね挿入孔24よりも小径に形成されたばね座り部25が形成されるとともに、段部のばね受部26が形成されている。小径部23の端部には燃料通路孔27が形成されている。この燃料通路孔27はばね挿入孔24と連通している。小径部23の外周と燃料通路孔27とは貫通した燃料流出孔28が形成されている。
弁座部材7は、略円錐状の弁座6と、弁座6より一端側に弁体4の径とほぼ同型に形成された弁体保持孔30と、一端開口側に向かうにつれて大径に形成された開口部31とが設けられている。
また弁座部材7の他端側には、燃料にスワール(旋回流)を与える複数のスワール室41と、各スワール室41に燃料を分配する燃料分配室42が形成されている。
弁軸5および弁体4は、磁性筒体2に軸方向摺動可能に収装されている。弁軸5のばね受部26とばね受20との間にコイルバネ29が設けられ、弁軸5および弁体4を他端側に付勢している。弁座部材7は、弁座6に弁体4が座るように磁性筒体2に挿入され、磁性筒体2に溶接により固定されている。
The valve body 4 is integrally fixed to the tip of the small diameter portion 23 by welding. In addition, the black semicircle and black triangle in a figure have shown the welding location. A spring insertion hole 24 is formed at the end of the large diameter portion 22. A spring seat 25 having a smaller diameter than the spring insertion hole 24 is formed at the bottom of the spring insertion hole 24, and a stepped spring receiving portion 26 is formed. A fuel passage hole 27 is formed at the end of the small diameter portion 23. The fuel passage hole 27 communicates with the spring insertion hole 24. A fuel outflow hole 28 penetrating the outer periphery of the small diameter portion 23 and the fuel passage hole 27 is formed.
The valve seat member 7 includes a substantially conical valve seat 6, a valve body holding hole 30 formed on the one end side of the valve seat 6 so as to be substantially the same as the diameter of the valve body 4, and a diameter increasing toward the one end opening side. A formed opening 31 is provided.
On the other end side of the valve seat member 7, a plurality of swirl chambers 41 that give swirls (swirl flow) to the fuel and a fuel distribution chamber 42 that distributes the fuel to each swirl chamber 41 are formed.
The valve shaft 5 and the valve body 4 are accommodated in the magnetic cylinder 2 so as to be slidable in the axial direction. A coil spring 29 is provided between the spring receiver 26 and the spring receiver 20 of the valve shaft 5 to urge the valve shaft 5 and the valve body 4 to the other end side. The valve seat member 7 is inserted into the magnetic cylinder 2 so that the valve body 4 is seated on the valve seat 6, and is fixed to the magnetic cylinder 2 by welding.

弁座部材7の他端側にはノズルプレート8が設けられ、このノズルプレート8は弁座部材7と溶接により固定されている。ノズルプレート8には、スワール室41においてスワールが与えられた燃料が噴射される燃料噴射孔44が形成されている。
磁性筒体2のコア筒体3の外周には電磁コイル9が挿嵌されている。すなわち、電磁コイル9はコア筒体3の外周に配置されることとなる。電磁コイル9は、樹脂材料により形成されたボビン32と、このボビン32に巻回されたコイル33とから構成されている。コイル33は、コネクタピン34を介して電磁コイル制御装置55に接続されている。電磁コイル制御装置55は、クランク角を検出するクランク角センサからの情報に基づいて計算した燃焼室側に燃料を噴射するタイミングに応じて、電磁コイル9のコイル33に通電して燃料噴射弁1を開弁させる。
A nozzle plate 8 is provided on the other end side of the valve seat member 7, and the nozzle plate 8 is fixed to the valve seat member 7 by welding. The nozzle plate 8 is formed with a fuel injection hole 44 through which the fuel swirled in the swirl chamber 41 is injected.
An electromagnetic coil 9 is inserted into the outer periphery of the core cylinder 3 of the magnetic cylinder 2. That is, the electromagnetic coil 9 is disposed on the outer periphery of the core cylinder 3. The electromagnetic coil 9 includes a bobbin 32 formed of a resin material and a coil 33 wound around the bobbin 32. The coil 33 is connected to the electromagnetic coil control device 55 via the connector pin 34. The electromagnetic coil control device 55 energizes the coil 33 of the electromagnetic coil 9 to energize the fuel injection valve 1 in accordance with the timing of injecting fuel into the combustion chamber calculated based on the information from the crank angle sensor that detects the crank angle. Open the valve.

ヨーク10は中空の貫通孔を有し、一端開口側に形成された大径部35と、大径部35より小径に形成された中径部36と、中径部36より小径に形成され他端開口側に形成された小径部37から構成されている。小径部37は、弁部材収容部16の外周に嵌合されている。中径部36の内周には電磁コイル9が収装されている。大径部35の内周には連結コア38が配置されている。
連結コア38は磁性金属材料等により略C字状に形成されている。ヨーク10は、小径部37および連結コア38を介して大径部35において磁性筒体2と接続しており、すなわち電磁コイル9の両端部で磁性筒体2と磁気的に接続されていることとなる。ヨーク10の他端側先端には、燃料噴射弁1をエンジンの吸気ポートと接続するためのOリング40を保持し、かつ磁性筒体先端を保護するためのプロテクタ52が取り付けられている。
コネクタピン34を介して電磁コイル9に給電されると磁界が発生し、この磁界の磁力によって、弁体4および弁軸5をコイルバネ29の付勢力に抗して開弁させる。
The yoke 10 has a hollow through-hole, and has a large-diameter portion 35 formed on one end opening side, a medium-diameter portion 36 formed with a smaller diameter than the large-diameter portion 35, and a diameter smaller than the medium-diameter portion 36. It is composed of a small diameter portion 37 formed on the end opening side. The small diameter portion 37 is fitted on the outer periphery of the valve member housing portion 16. An electromagnetic coil 9 is accommodated on the inner periphery of the medium diameter portion 36. A connecting core 38 is disposed on the inner periphery of the large diameter portion 35.
The connecting core 38 is formed in a substantially C shape by a magnetic metal material or the like. The yoke 10 is connected to the magnetic cylinder 2 at the large-diameter portion 35 via the small-diameter portion 37 and the connecting core 38, that is, magnetically connected to the magnetic cylinder 2 at both ends of the electromagnetic coil 9. It becomes. A protector 52 for holding the O-ring 40 for connecting the fuel injection valve 1 to the intake port of the engine and protecting the tip of the magnetic cylinder is attached to the tip of the yoke 10 on the other end side.
When power is supplied to the electromagnetic coil 9 through the connector pin 34, a magnetic field is generated, and the valve body 4 and the valve shaft 5 are opened against the biasing force of the coil spring 29 by the magnetic force of the magnetic field.

燃料噴射弁1の図1に示すように、磁性筒体2の大径部11の一端部を除いた部分、小径部12の電磁コイル9設置位置まで、電磁コイル9とヨーク10の中径部36との間、連結コア38の外周と大径部35との間、大径部35の外周、中径部36の外周、およびコネクタピン34の外周は樹脂カバー53により被服されている。コネクタピン34の先端部分は樹脂カバー53が開口して形成されており、コントロールユニットのコネクタが差し込まれるようになっている。
磁性筒体2の一端部外周にはOリング39が、ヨーク10の小径部37の外周にはOリング40が設けられている。
As shown in FIG. 1 of the fuel injection valve 1, the intermediate diameter portion of the electromagnetic coil 9 and the yoke 10 is located up to the portion of the magnetic cylinder 2 excluding one end portion of the large diameter portion 11 and the electromagnetic coil 9 installation position of the small diameter portion 12. 36, the outer periphery of the connecting core 38 and the large-diameter portion 35, the outer periphery of the large-diameter portion 35, the outer periphery of the medium-diameter portion 36, and the outer periphery of the connector pin 34 are covered with a resin cover 53. The tip of the connector pin 34 is formed by opening a resin cover 53 so that the connector of the control unit can be inserted.
An O-ring 39 is provided on the outer periphery of one end of the magnetic cylinder 2, and an O-ring 40 is provided on the outer periphery of the small diameter portion 37 of the yoke 10.

[スワール室の構成]
図2は燃料噴射弁1のスワール室41付近の拡大断面図である。図3は弁座部材7を図2においてA矢視した平面図である。
弁座部材7の他端側にはスワール室41と燃料分配室42が形成されている(図3参照)。燃料分配室42は弁座部材7の軸の同芯上に円形凹状に形成されている。開弁時には燃料が燃料分配室42に導かれることとなる。
スワール室41は、導入通路41aとスワール付与室41bとから構成されている。導入通路41aは燃料分配室42から放射状に延びて形成されている。放射状に延びた導入通路41aの先にはスワール付与室41bが形成されている。スワール付与室41bは円形凹状に形成されている。導入通路41aは、スワール付与室41bの接線上でスワール付与室41bに接続されている。
[Configuration of swirl room]
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the vicinity of the swirl chamber 41 of the fuel injection valve 1. 3 is a plan view of the valve seat member 7 as viewed in the direction of arrow A in FIG.
A swirl chamber 41 and a fuel distribution chamber 42 are formed on the other end side of the valve seat member 7 (see FIG. 3). The fuel distribution chamber 42 is formed in a circular concave shape on the concentric axis of the valve seat member 7. When the valve is opened, the fuel is guided to the fuel distribution chamber 42.
The swirl chamber 41 includes an introduction passage 41a and a swirl grant chamber 41b. The introduction passage 41a is formed to extend radially from the fuel distribution chamber. A swirl imparting chamber 41b is formed at the tip of the radially extending introduction passage 41a. The swirl imparting chamber 41b is formed in a circular concave shape. The introduction passage 41a is connected to the swirl application chamber 41b on the tangent line of the swirl application chamber 41b.

[ノズルプレートの構成]
図4はノズルプレート8を軸方向側から見た平面図である。図4ではスワール室41と燃料分配室42の位置を点線で示している。図5は燃料噴射孔44部分の拡大断面図である。
ノズルプレート8には、軸方向に貫通する燃料噴射孔44が形成されている。この燃料噴射孔44は、スワール室41に連通する連通孔44aと、連通孔44aに連通するとともに外部に開口しており、連通孔44aよりも拡径した拡径部44bとから構成されている。
拡径部44bは、連通孔44a側から開口部に向かって円錐状に拡径している。この拡径部44bの開き角度δは45度以上、120度以下に形成されている。
連通孔44aは、スワール付与室41bの径よりも小さく形成されている。図5において、連通孔44aの軸長Lは、ノズルプレート8の板厚Tに対して2分の1以下、より好ましくは4分の1以下に形成されている。または、連通孔44aの軸長Lは、連通孔44aの径の2倍(2×D)以下、より好ましくは連通孔44aの径D以下となるように形成されている。
[Configuration of nozzle plate]
FIG. 4 is a plan view of the nozzle plate 8 as viewed from the axial direction side. In FIG. 4, the positions of the swirl chamber 41 and the fuel distribution chamber 42 are indicated by dotted lines. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the fuel injection hole 44 portion.
The nozzle plate 8 is formed with fuel injection holes 44 penetrating in the axial direction. The fuel injection hole 44 includes a communication hole 44a that communicates with the swirl chamber 41, and a diameter-expanded portion 44b that communicates with the communication hole 44a and opens to the outside, and is larger in diameter than the communication hole 44a. .
The enlarged diameter portion 44b is enlarged in a conical shape from the communication hole 44a side toward the opening. The opening angle δ of the enlarged diameter portion 44b is formed to be 45 degrees or more and 120 degrees or less.
The communication hole 44a is formed smaller than the diameter of the swirl application chamber 41b. In FIG. 5, the axial length L of the communication hole 44 a is formed to be ½ or less, more preferably ¼ or less of the plate thickness T of the nozzle plate 8. Alternatively, the axial length L of the communication hole 44a is formed to be not more than twice (2 × D) the diameter of the communication hole 44a, more preferably not more than the diameter D of the communication hole 44a.

[作用]
次に実施例1の燃料噴射弁1の作用について説明する。
(燃料噴射孔の軸長と燃料粒径との関係)
図6は円筒形状に形成した燃料噴射孔44の平面図(図6(a))と燃料噴射孔44内の燃料の流れのイメージ(図6(b))を示す図である。図7は燃料噴射孔44の軸長と、燃料噴射孔44から噴射される燃料粒径との関係を示す図である。図7(a)は従来の燃料噴射孔44、すなわち拡径部を有しない円筒形状の中空部に形成された燃料噴射孔44を示している。ここで、燃料噴射孔44の軸長をL、燃料噴射孔44の径をDとする。図7(b)は、L/Dに対する燃料噴射孔44から噴射された燃料の粒径の変化率を示すグラフである。図7(b)では、L/Dが2.0のときの燃料の粒径を基準として粒径の変化率を表している。
[Action]
Next, the operation of the fuel injection valve 1 of the first embodiment will be described.
(Relationship between axial length of fuel injection hole and fuel particle size)
6 is a plan view of the fuel injection hole 44 formed in a cylindrical shape (FIG. 6A) and an image of the fuel flow in the fuel injection hole 44 (FIG. 6B). FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the axial length of the fuel injection hole 44 and the particle size of the fuel injected from the fuel injection hole 44. FIG. 7 (a) shows a conventional fuel injection hole 44, that is, a fuel injection hole 44 formed in a cylindrical hollow portion having no enlarged diameter portion. Here, the axial length of the fuel injection hole 44 is L, and the diameter of the fuel injection hole 44 is D. FIG. 7B is a graph showing the change rate of the particle size of the fuel injected from the fuel injection hole 44 with respect to L / D. FIG. 7B shows the change rate of the particle size based on the particle size of the fuel when L / D is 2.0.

ここで燃料の微粒化について説明する。開弁すると弁体4と弁座6との間から燃料が燃料分配室42に供給される。燃料分配室42に供給された燃料は、導入通路41aを通りスワール付与室41bに流れ込む。スワール付与室41bに流れ込んだ燃料は、スワール付与室41b内を旋回して旋回エネルギーを持ったまま燃料噴射孔44に供給される噴射される。旋回エネルギーを持つ燃料は、燃料噴射孔44の壁部分に沿うように旋回しながら噴射される。そのため、燃料噴射孔44から噴射された燃料は、図6(b)に示すように燃料噴射孔44の軸方向のベクトルXと、燃料噴射孔44の外周接線方向のベクトルYとの合成ベクトルZを保持して飛散する。燃料噴射孔44から噴射された直後の燃料噴霧は、燃料噴射孔44の開口部におけるエッジ部分(図6のE部分)によって薄い液膜状態で円錐状に広がる。その後、液膜状態の燃料が分離して微粒化した液滴となる。   Here, fuel atomization will be described. When the valve is opened, fuel is supplied to the fuel distribution chamber 42 from between the valve body 4 and the valve seat 6. The fuel supplied to the fuel distribution chamber 42 flows into the swirl application chamber 41b through the introduction passage 41a. The fuel that has flowed into the swirl imparting chamber 41b swirls in the swirl imparting chamber 41b and is injected to be supplied to the fuel injection hole 44 while having swirling energy. The fuel having the turning energy is injected while turning along the wall portion of the fuel injection hole 44. Therefore, the fuel injected from the fuel injection hole 44 is a combined vector Z of the vector X in the axial direction of the fuel injection hole 44 and the vector Y in the peripheral tangential direction of the fuel injection hole 44 as shown in FIG. Hold and scatter. The fuel spray immediately after being injected from the fuel injection hole 44 spreads conically in a thin liquid film state by the edge part (E part in FIG. 6) at the opening of the fuel injection hole 44. Thereafter, the fuel in the liquid film state is separated into droplets that are atomized.

これにより燃料の気化を促進することができ、特に低温始動時の窒素酸化物等の発生を低減することができる。
燃料の粒径は小さいほど燃料の気化を促進することができるが、図7に示すように、L/Dが小さくなるほど粒径は小さくなっていることが分かる。前述のように、燃料噴射孔44から噴射された直後の燃料噴霧は、燃料噴射孔44開口部のエッジ部分(図6のE部分)によって薄い液膜状態で円錐状に広がる。この液膜が薄いほど液滴の粒径を小さくすることができる。液膜を薄くするためには、燃料噴射孔44開口部での燃料の旋回力が大きくなければならないが、図6において燃料噴射孔44の軸長Lが長くなれば、燃料と燃料噴射孔44の内壁との間の摩擦が大きくなり、燃料の旋回力を低減させることとなる。つまり、液滴の粒径を小さくするためには、燃料噴射孔44の軸長を短くすれば良い。
そのためにはノズルプレート8の板厚を薄くする必要がある。しかしながらノズルプレート8の強度確保の面から板厚を十分に薄くすることはできない。
As a result, fuel vaporization can be promoted, and in particular, generation of nitrogen oxides and the like during low temperature starting can be reduced.
As the particle size of the fuel is smaller, the vaporization of the fuel can be promoted. However, as shown in FIG. 7, it is understood that the particle size is smaller as L / D is smaller. As described above, the fuel spray immediately after being injected from the fuel injection hole 44 spreads conically in a thin liquid film state by the edge part (E part in FIG. 6) of the opening part of the fuel injection hole 44. The thinner the liquid film, the smaller the droplet size. In order to make the liquid film thinner, the turning force of the fuel at the opening of the fuel injection hole 44 must be large. However, if the axial length L of the fuel injection hole 44 in FIG. Friction with the inner wall of the fuel increases, and the turning force of the fuel is reduced. In other words, in order to reduce the particle size of the droplet, the axial length of the fuel injection hole 44 may be shortened.
For this purpose, it is necessary to reduce the thickness of the nozzle plate 8. However, the thickness of the nozzle plate 8 cannot be sufficiently reduced in terms of ensuring the strength.

(燃料の微粒化)
そこで実施例1の燃料噴射弁1では、燃料噴射孔44をスワール室41に連結する円筒状の連通孔44aと、この燃料噴射孔44と連通するとともに燃料噴射弁1の外部に向かって徐々に拡径された状態で外部に開口した連通孔44a径よりも大きい拡径部44bとから構成するようにした。なお実施例1では、拡径部44bは全周にわたって燃料噴射孔44の外部に向かって拡径しているが、例えばノズルプレート8の中心側の連通孔44bは軸方向にストレートに形成しても良い。
図8は、円筒形状に形成した燃料噴射孔44の平面図(図8(a))と燃料噴射孔44内の燃料の流れのイメージ(図8(b))を示す図である。旋回エネルギーを持つ燃料は、連通孔44aの壁を沿うように旋回しながら通過し(図8(b)の矢印)、連通孔44aの拡径部44b側の開口部におけるエッジ部分(図8のE部分)によって薄い液膜状態で円錐状に広がる(図8の矢印)。拡径部44bは連通孔44aよりも大きいため、円錐状に広がった液膜に拡径部44bが当接することを抑制することができる。つまり燃料噴射孔44の内、燃料が直接接するのは主に連通孔44aのみであり、拡径部44bとはほとんど接しない。よって、燃料と燃料噴射孔44の内壁との間の摩擦を小さくすることが可能となる。
(Fuel atomization)
Therefore, in the fuel injection valve 1 of the first embodiment, the cylindrical communication hole 44a that connects the fuel injection hole 44 to the swirl chamber 41, and the fuel injection hole 44 are communicated with each other and gradually toward the outside of the fuel injection valve 1. The enlarged diameter portion 44b is larger than the diameter of the communication hole 44a opened to the outside in the expanded state. In the first embodiment, the enlarged diameter portion 44b is enlarged toward the outside of the fuel injection hole 44 over the entire circumference. For example, the communication hole 44b on the center side of the nozzle plate 8 is formed straight in the axial direction. Also good.
FIG. 8 is a plan view of the fuel injection hole 44 formed in a cylindrical shape (FIG. 8A) and an image of the fuel flow in the fuel injection hole 44 (FIG. 8B). The fuel having the swirling energy passes while swirling along the wall of the communication hole 44a (the arrow in FIG. 8B), and the edge portion in the opening of the communication hole 44a on the enlarged diameter portion 44b side (in FIG. 8). E portion) spreads conically in a thin liquid film state (arrow in FIG. 8). Since the enlarged diameter portion 44b is larger than the communication hole 44a, it is possible to prevent the enlarged diameter portion 44b from coming into contact with the conical liquid film. That is, in the fuel injection hole 44, the fuel is in direct contact with only the communication hole 44a and hardly in contact with the enlarged diameter portion 44b. Therefore, the friction between the fuel and the inner wall of the fuel injection hole 44 can be reduced.

そのため、連通孔44aの開口部での燃料の旋回力を大きくすることができ、連通孔44aの開口部におけるエッジ部分によって薄い液膜を形成することが可能となる。したがって、液滴化した燃料の粒径を小さくすることができ、燃料の気化を促進することができる。
また連通孔44aの軸長はノズルプレート8の板厚に関係なく設定することができるため、ノズルプレート8の板厚を確保することができ、ノズルプレート8の強度を保つことができる。
Therefore, the fuel turning force at the opening of the communication hole 44a can be increased, and a thin liquid film can be formed by the edge portion at the opening of the communication hole 44a. Therefore, the particle size of the fuel droplets can be reduced, and fuel vaporization can be promoted.
Further, since the axial length of the communication hole 44a can be set regardless of the plate thickness of the nozzle plate 8, the plate thickness of the nozzle plate 8 can be secured and the strength of the nozzle plate 8 can be maintained.

さらに実施例1の燃料噴射弁1では、連通孔44aの軸長をノズルプレート8の2分の1より短い長さに形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
さらに実施例1の燃料噴射弁1では、連通孔44aの軸長をノズルプレート8の4分の1より短い長さに形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
さらに実施例1の燃料噴射弁1では、連通孔44aの軸長を連通孔44aの径以下に形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
Further, in the fuel injection valve 1 of the first embodiment, the axial length of the communication hole 44a is formed to be shorter than one half of the nozzle plate 8.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.
Further, in the fuel injection valve 1 of the first embodiment, the axial length of the communication hole 44a is formed to be shorter than a quarter of the nozzle plate 8.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.
Further, in the fuel injection valve 1 of the first embodiment, the axial length of the communication hole 44a is formed to be equal to or smaller than the diameter of the communication hole 44a.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.

[効果]
実施例1の燃料噴射弁1の効果について以下に列記する。
(1)摺動可能に設けられた弁体4と、閉弁時に弁体4が座る弁座6が一端側に形成された弁座部材7と、弁座部材7の他端側に形成され、燃料にスワールを付与する複数のスワール付与室41bと、スワール付与室41b側に固定されたノズルプレート8に形成され、スワール付与室41bに連通する連通孔44aと、連通孔44aと連通するとともに外部に開口し連通孔44aの径よりも大きい拡径部44bとから構成される燃料噴射孔44を設けた。
よって、燃料の粒径を小さくするとともに、ノズルプレート8の板厚を確保することができ、ノズルプレート8の強度を保つことができる。
[effect]
The effects of the fuel injection valve 1 of the first embodiment are listed below.
(1) A valve body 4 slidably provided, a valve seat 6 on which the valve body 4 sits when the valve is closed is formed on one end side, and is formed on the other end side of the valve seat member 7. A plurality of swirl imparting chambers 41b for imparting a swirl to the fuel, a nozzle plate 8 fixed to the swirl imparting chamber 41b side, a communication hole 44a communicating with the swirl imparting chamber 41b, and a communication hole 44a. A fuel injection hole 44 that is open to the outside and includes a large-diameter portion 44b that is larger than the diameter of the communication hole 44a is provided.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced, the plate thickness of the nozzle plate 8 can be secured, and the strength of the nozzle plate 8 can be maintained.

(2)連通孔44aの径を、スワール付与室41bの径より小さく形成した。
よって、燃料の粒径を小さくすることができる。
(3)連通孔44aの軸長を、ノズルプレート8の板厚より小さく形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
(4)連通孔44aの軸長を、連通孔44aの径よりも小さく形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
(2) The communication hole 44a has a diameter smaller than that of the swirl application chamber 41b.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced.
(3) The axial length of the communication hole 44a is smaller than the plate thickness of the nozzle plate 8.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.
(4) The axial length of the communication hole 44a is made smaller than the diameter of the communication hole 44a.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.

(5)連通孔44aの軸長を、連通孔44aの径の2倍よりも小さく形成した。
よって、ノズルプレート8の強度を確保しつつ、燃料の粒径を小さくすることができる。
(6)拡径部44bは円錐状に形成され、拡径部44bの円錐の開き角度を45度以上120度以下とした。
よって、連通孔44aから円錐状に広がった液膜が拡径部44bに当接することを抑制することができ、燃料と燃料噴射孔44の内壁との間の摩擦を小さくすることができる。
(5) The axial length of the communication hole 44a is formed to be smaller than twice the diameter of the communication hole 44a.
Therefore, the particle size of the fuel can be reduced while ensuring the strength of the nozzle plate 8.
(6) The enlarged diameter portion 44b is formed in a conical shape, and the opening angle of the cone of the enlarged diameter portion 44b is set to 45 degrees or more and 120 degrees or less.
Therefore, it is possible to suppress the liquid film spreading conically from the communication hole 44a from coming into contact with the enlarged diameter portion 44b, and the friction between the fuel and the inner wall of the fuel injection hole 44 can be reduced.

〔実施例2〕
実施例2の燃料噴射弁1について説明する。実施例1の燃料噴射弁1では、燃料噴射孔44の拡径部44bを、連通孔44a側から開口部に向かって円錐状に拡径するように形成した。実施例2では、燃料噴射孔44の拡径部bを円筒状に形成した点で、実施例1の燃料噴射弁1と異なる。図9は燃料噴射弁1のスワール室41付近の拡大断面図である。図10は、燃料噴射孔44部分の拡大断面図である。
ノズルプレート8には、軸方向に貫通する燃料噴射孔44が形成されている。この燃料噴射孔44は、スワール室41に連通する連通孔44aと、連通孔44aに連通するとともに外部に開口しており、連通孔44aよりも拡径した拡径部44bとから構成されている。
拡径部44bは、連通孔44aよりも大径の円筒状に形成されている。連通孔44aの径をD、連通孔の軸長をL、ノズルプレート8の板厚をT、連通孔44aの開口端と拡径部44bの開口端を結ぶ線が燃料噴射孔44の軸方向に対してなす角度をθとすると、拡径部44bの径dが、
d=D+2(T-L)tanθ (22.5≦θ≦60)
となるように形成されている。
[Example 2]
The fuel injection valve 1 according to the second embodiment will be described. In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the enlarged diameter portion 44b of the fuel injection hole 44 is formed so as to increase in a conical shape from the communication hole 44a side toward the opening. The second embodiment is different from the fuel injection valve 1 of the first embodiment in that the enlarged diameter portion b of the fuel injection hole 44 is formed in a cylindrical shape. FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the swirl chamber 41 of the fuel injection valve 1. FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of the fuel injection hole 44 portion.
The nozzle plate 8 is formed with fuel injection holes 44 penetrating in the axial direction. The fuel injection hole 44 includes a communication hole 44a that communicates with the swirl chamber 41, and a diameter-expanded portion 44b that communicates with the communication hole 44a and opens to the outside, and is larger in diameter than the communication hole 44a. .
The enlarged diameter portion 44b is formed in a cylindrical shape having a larger diameter than the communication hole 44a. The diameter of the communication hole 44a is D, the axial length of the communication hole is L, the thickness of the nozzle plate 8 is T, and the line connecting the opening end of the communication hole 44a and the opening end of the enlarged diameter portion 44b is the axial direction of the fuel injection hole 44 When the angle formed with respect to is θ, the diameter d of the enlarged diameter portion 44b is
d = D + 2 (TL) tanθ (22.5 ≦ θ ≦ 60)
It is formed to become.

[作用]
拡径部44bは連通孔44aよりも径が大きいため、円錐状に広がった液膜に拡径部44bが当接することを抑制することができる。つまり燃料噴射孔44の内、燃料が直接接するのは主に連通孔44aのみであり、拡径部44bとはほとんど接しない。よって、燃料と燃料噴射孔44の内壁との間の摩擦を小さくすることが可能となる。
[Action]
Since the diameter-expanded portion 44b is larger in diameter than the communication hole 44a, it is possible to suppress the diameter-expanded portion 44b from coming into contact with the conical liquid film. That is, in the fuel injection hole 44, the fuel is in direct contact with only the communication hole 44a and hardly in contact with the enlarged diameter portion 44b. Therefore, the friction between the fuel and the inner wall of the fuel injection hole 44 can be reduced.

[効果]
(7)拡径部44bは円筒状に形成され、連通孔44aの軸長をL、連通孔44bの径をD、ノズルプレート9の板厚をTとしたとき、拡径部44aの円筒の径dを
d=D+2(T-L)tanθ (22.5≦θ≦60)
となるように形成した。
よって、連通孔44aから円錐状に広がった液膜が拡径部44bに当接することを抑制することができ、燃料と燃料噴射孔44の内壁との間の摩擦を小さくすることができる。
[effect]
(7) The enlarged diameter portion 44b is formed in a cylindrical shape, where the axial length of the communication hole 44a is L, the diameter of the communication hole 44b is D, and the plate thickness of the nozzle plate 9 is T, the cylindrical diameter of the enlarged diameter portion 44a. Diameter d
d = D + 2 (TL) tanθ (22.5 ≦ θ ≦ 60)
It formed so that it might become.
Therefore, it is possible to suppress the liquid film spreading conically from the communication hole 44a from coming into contact with the enlarged diameter portion 44b, and the friction between the fuel and the inner wall of the fuel injection hole 44 can be reduced.

〔他の実施例〕
以上、本願発明を実施例1に基づいて説明してきたが、各発明の具体的な構成は各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても、本発明に含まれる。
例えば、燃料噴射孔44の連通孔44aの軸長は2分の1または4分の1以下にするのであれば、どんなに短くとも良い。図11は燃料噴射弁1のスワール室41付近の拡大断面図である。図11に示すように、連通孔44aの軸長をできるだけ短くし、ゼロに近づけるようにしても良い。
また実施例1の燃料噴射弁1では弁座部材7にスワール室41を形成するようにしていたが、中間プレート50を設けてこの中間プレート50にスワール室41を形成するようにしても良い。図12は燃料噴射弁1のスワール室41付近の拡大断面図である。図12に示すように、中間プレート50にスワール室41を形成し、ノズルプレート8とともに中間プレート50を弁座部材7に溶接する。
[Other Examples]
As described above, the present invention has been described based on the first embodiment. However, the specific configuration of each invention is not limited to each embodiment, and even if there is a design change or the like without departing from the gist of the invention. Are included in the present invention.
For example, the axial length of the communication hole 44a of the fuel injection hole 44 may be as short as long as it is ½ or ¼ or less. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the swirl chamber 41 of the fuel injection valve 1. As shown in FIG. 11, the axial length of the communication hole 44a may be made as short as possible so as to approach zero.
In the fuel injection valve 1 of the first embodiment, the swirl chamber 41 is formed in the valve seat member 7, but the intermediate plate 50 may be provided to form the swirl chamber 41 in the intermediate plate 50. FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the swirl chamber 41 of the fuel injection valve 1. As shown in FIG. 12, the swirl chamber 41 is formed in the intermediate plate 50, and the intermediate plate 50 is welded to the valve seat member 7 together with the nozzle plate 8.

1 燃料噴射弁
4 弁体
7 弁座部材
8 ノズルプレート
41 スワール室
44 燃料噴射孔
44a 連通孔
44b 拡径部
1 Fuel injection valve
4 Disc
7 Valve seat member
8 Nozzle plate
41 Swirl room
44 Fuel injection hole
44a Communication hole
44b Expanded part

Claims (8)

摺動可能に設けられた弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が一端側に形成された弁座部材と、
前記弁座部材の他端側にされ、燃料にスワールを付与する複数のスワール付与室と、
前記スワール付与室側に固定されたノズルプレートに形成され、前記各スワール付与室に連通する連通孔と、前記連通孔と連通するとともに外部に開口し前記連通孔の径よりも大きい拡径部とから構成される燃料噴射孔と、
を設け
前記燃料噴射孔と前記スワール付与室とを同軸上に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
A valve body slidably provided;
A valve seat member formed on one end side of a valve seat on which the valve body sits when the valve is closed;
A plurality of swirl application chambers provided on the other end side of the valve seat member for applying a swirl to the fuel;
Formed in a nozzle plate fixed to the swirl application chamber side, communicating with each swirl application chamber, and a diameter-enlarged portion communicating with the communication hole and opening to the outside and larger than the diameter of the communication hole; A fuel injection hole comprising:
Provided ,
The fuel injection valve, wherein the fuel injection hole and the swirl application chamber are formed coaxially .
摺動可能に設けられた弁体と、
閉弁時に前記弁体が座る弁座が一端側に形成された弁座部材と、
前記弁座部材の他端側にされ、燃料にスワールを付与する複数のスワール付与室と、
前記スワール付与室側に固定された中間プレートと、
前記中間プレートに形成され、前記各スワール付与室に連通する連通孔と、前記連通孔と連通するとともに外部に開口し前記連通孔の径よりも大きい拡径部と、から構成される燃料噴射孔が形成されたノズルプレートと、
を設け
前記燃料噴射孔と前記スワール付与室とを同軸上に形成したことを特徴とする燃料噴射弁。
A valve body slidably provided;
A valve seat member formed on one end side of a valve seat on which the valve body sits when the valve is closed;
A plurality of swirl application chambers provided on the other end side of the valve seat member for applying a swirl to the fuel;
An intermediate plate fixed to the swirl chamber,
A fuel injection hole formed in the intermediate plate and communicating with each of the swirl application chambers, and a diameter-enlarged portion that communicates with the communication hole and opens to the outside and is larger than the diameter of the communication hole. A nozzle plate formed with
Provided ,
The fuel injection valve, wherein the fuel injection hole and the swirl application chamber are formed coaxially .
請求項1または請求項2に記載の燃料噴射弁において、
前記連通孔の径は、前記スワール付与室の径より小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The diameter of the said communicating hole is smaller than the diameter of the said swirl provision chamber, The fuel injection valve characterized by the above-mentioned.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の燃料噴射弁において、
前記連通孔の軸長は、前記ノズルプレートの板厚より小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein an axial length of the communication hole is smaller than a plate thickness of the nozzle plate.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の燃料噴射弁において、
前記連通孔の軸長は、前記連通孔の径よりも小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein an axial length of the communication hole is smaller than a diameter of the communication hole.
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の燃料噴射弁において、
前記連通孔の軸長は、前記連通孔の径の2倍よりも小さいことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein an axial length of the communication hole is smaller than twice a diameter of the communication hole.
請求項5または請求項6に記載の燃料噴射弁において、
前記拡径部は円錐状に形成され、前記拡径部の円錐の開き角度を45度以上120度以下としたことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 5 or 6,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the enlarged diameter portion is formed in a conical shape, and an opening angle of the cone of the enlarged diameter portion is set to 45 degrees or more and 120 degrees or less.
請求項1に記載の燃料噴射弁において、
前記拡径部は円筒状に形成され、前記連通孔の軸長をL、前記連通孔の径をD、前記ノズルプレートの板厚をTとしたとき、前記拡径部の円筒の径dを
d=D+2(T-L)tanθ (22.5≦θ≦60)
としたことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The enlarged diameter portion is formed in a cylindrical shape, and when the axial length of the communication hole is L, the diameter of the communication hole is D, and the plate thickness of the nozzle plate is T, the cylindrical diameter d of the enlarged diameter portion is
d = D + 2 (TL) tanθ (22.5 ≦ θ ≦ 60)
A fuel injection valve characterized by that.
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