JP5723671B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用内燃機関用の燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve for an automobile internal combustion engine.
シート油密性能を向上するためには、一般にはシート部を形成する2部材の接触面の超精密加工が要求され、面粗さを極めて最良の状態に仕上げる必要があるため、製造時のコストが増大する。また、シート部加工精度を必要以上に増大させないために、シート部の形状を工夫する(特許文献1)などの方法が取られることがある。 In order to improve the oil tightness of the sheet, it is generally required to perform ultra-precise machining of the contact surfaces of the two members that form the sheet part, and it is necessary to finish the surface roughness to the very best state. Will increase. Moreover, in order not to increase the sheet part processing accuracy more than necessary, a method such as devising the shape of the sheet part (Patent Document 1) may be taken.
燃焼室内部に燃料を直接噴射する直接噴射式のエンジンでは、通常エンジン制御ユニットにより制御されている噴射タイミング以外では燃料噴射弁は閉じた状態で作動しない(これを非作動期間と呼ぶ)。しかし、非作動期間において燃料噴射弁内部の燃料圧力は高圧に保持されたままであるため、シート部の油密性能が悪いと燃焼室内へ燃料が漏れ出す。そのため、燃料噴射弁のシート部における油密性能の向上が求められる。 In a direct injection type engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber, the fuel injection valve is not operated in a closed state except for the injection timing normally controlled by the engine control unit (this is referred to as a non-operation period). However, since the fuel pressure inside the fuel injection valve remains high during the non-operation period, the fuel leaks into the combustion chamber if the oil tightness of the seat portion is poor. Therefore, improvement of the oil tightness performance in the seat portion of the fuel injection valve is required.
そこで、特許文献1に記載された燃料噴射弁では、弁部材の当接部又は弁座のいずれか一方に突出部を形成し、当接部を弁座に対して繰り返し着座させることにより突出部を変形させ、油密性能の向上を図っている。
Therefore, in the fuel injection valve described in
特許文献1の構造では弁部材の当接部又は弁座に形成した突出部の変形を積極的に引き起こすことから、弁部材のストローク性能が経時劣化することが考えられる。弁部材のストロークは燃料噴射弁の基本性能である噴射量特性に直接影響を与える。噴射量特性とは、エンジン制御と密接な関係があるため、弁部材のストロークが変化することにより噴射量特性の変化、延いてはエンジン制御特性の変化を引き起こし、エンジンストールなどの問題を引き起こす可能性がある。
In the structure of
本発明の目的は、シート油密性能を向上すると共に噴射量特性の変化を少なくした燃料噴射弁を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel injection valve that improves seat oil tightness and reduces changes in injection quantity characteristics.
上記目的を達成するために、本発明は、噴孔の上流側に設けられ、上流側から下流側に向けて先細りとなる略円錐形状の弁座に構成される弁座シート部と、前記弁座と協働して燃料通路の開閉を行う弁体であって前記弁座シート部に接触することにより閉弁状態となり、前記弁座シート部から離れることにより開弁状態となる弁体シート部を有する弁体とを備えた燃料噴射弁において、前記弁体シート部近傍の面粗さ間隔をSm1、面粗さを構成する山高さ(山−谷)をH1、弁座シート部近傍の面粗さ間隔をSm2、面粗さを構成する山高さをH2とするとき、
Sm1≒n×Sm2,
H1≒n×H2、(nは任意の自然数)
となるよう面形状を設定することにより、燃料噴射弁に電気信号が与えられない状態において、弁座シート部と弁体シート部とが接触した状態におけるシート油密性能を向上することが可能となる。
In order to achieve the above-described object, the present invention provides a valve seat portion that is provided on the upstream side of the nozzle hole and is configured as a substantially conical valve seat that tapers from the upstream side to the downstream side, and the valve A valve body that opens and closes a fuel passage in cooperation with a seat and is in a valve-closed state by contacting the valve-seat seat part, and is opened by being separated from the valve-seat sheet part In the fuel injection valve provided with a valve body having a surface, the surface roughness interval in the vicinity of the valve seat portion is Sm 1 , the height (mountain-valley) constituting the surface roughness is H 1 , and the vicinity of the valve seat portion When the surface roughness interval is Sm 2 and the peak height constituting the surface roughness is H 2 ,
Sm 1 ≈n × Sm 2 ,
H 1 ≈n × H 2 (n is an arbitrary natural number)
It is possible to improve the seat oil tightness in a state where the valve seat portion and the valve seat portion are in contact with each other in a state where an electric signal is not given to the fuel injection valve. Become.
もしくは次の関係が成立していても良い。
Sm2≒n×Sm1,
H2≒n×H1、(nは任意の自然数)
Alternatively, the following relationship may be established.
Sm 2 ≈n × Sm 1 ,
H 2 ≈n × H 1 (where n is an arbitrary natural number)
また、前記弁体および弁座のシート部を構成する山−谷の形状はシート部近傍で均一であり、かつ、弁体及び弁座のシート部近傍の山−谷が成す角度をθ1,θ2とすると、
θ1≒θ2
であるように構成するとよい。
Further, the shape of the peaks and valleys constituting the valve body and the seat portion of the valve seat is uniform in the vicinity of the seat portion, and the angle formed by the peaks and valleys in the vicinity of the seat portion of the valve body and the valve seat is θ 1 , If θ 2
θ 1 ≈ θ 2
It is good to comprise so that.
本発明によれば、弁体及び弁座のシート部の面形状を容易にかつ安価に製造でき、シート油密性能向上が可能となる。また、シート部近傍に生じる変形はほとんど考える必要が無いため弁体ストローク変化量が少なく、経時的に弁体及び弁座のシート部近傍の変形による噴射量特性の劣化についてもほとんど無い。すなわち、シート油密性能向上を安価に実現しつつ噴射量特性の変化がほとんど無いため、エンジン制御特性の変化を引き起こす可能性が極めて低い燃料噴射弁を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to easily and inexpensively manufacture the surface shapes of the valve body and the seat portion of the valve seat, and it is possible to improve the seat oil-tight performance. Further, since there is almost no need to consider the deformation that occurs in the vicinity of the seat portion, the amount of change in the valve body stroke is small, and there is almost no deterioration in the injection amount characteristics due to the deformation in the vicinity of the seat portion of the valve body and the valve seat over time. That is, it is possible to provide a fuel injection valve that is extremely unlikely to cause a change in engine control characteristics because the injection amount characteristics hardly change while realizing an improvement in seat oil tightness at a low cost.
本発明に係る実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例に係る燃料噴射弁の全体構成を示す縦断面図である。本実施例の燃料噴射弁は、ガソリン等の燃料をエンジンの気筒(燃焼室)内に直接噴射する燃料噴射弁である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall configuration of a fuel injection valve according to an embodiment of the present invention. The fuel injection valve of the present embodiment is a fuel injection valve that directly injects fuel such as gasoline into an engine cylinder (combustion chamber).
燃料噴射弁本体1は、中空の固定コア2,ハウジングを兼ねるヨーク3,可動子4,ノズルボディ5を有する。可動子4は、可動コア40と可動弁体41からなる。ここで固定コア2,ヨーク3,可動コア40は、磁気回路の構成要素となる。
The fuel
ヨーク3とノズルボディ5と固定コア2とは、溶接により結合される。この結合態様は、種々のものがあるが、本実施例では、ノズルボディ5の一部内周が、固定コア2の一部外周に嵌合した状態でノズルボディ5と固定コア2とが溶接結合されている。さらに、このノズルボディ5の一部外周をヨーク3が囲むようにしてノズルボディ5とヨーク3とが溶接結合されている。ヨーク3の内側には電磁コイル6が組み込まれる。電磁コイル6は、ヨーク3と樹脂カバー23とノズルボディ5の一部によって、シール性を保って覆われている。
The yoke 3, the
ノズルボディ5の内部には、可動子4が軸方向24に移動可能に組み込まれている。ノズルボディ5の先端には、ノズルボディの一部となるオリフィスカップ7が溶接により固定されている。
The
固定コア2の内部には、可動子4をシート部7Bに押し付けるばね8と、このばね8のばね力を調整するアジャスタ9とフィルタ10とが組み込まれている。
Inside the
ノズルボディ5内部及びオリフィスカップ7内部には、可動子4の軸方向24の移動を案内するガイド部材12が設けられている。ガイド部材12はオリフィスカップ7に固定されている。なお、可動子4の軸方向24の移動を可動コア40の近くで案内するガイド部材11が設けられており、可動子4は上下配置のガイド部材11と12とにより、軸方向24の移動を案内されている。
A
本実施例の弁体(バルブロッド)41は、先端が先細りのニードルタイプのものを示すが、先端に球体を設けたタイプのものであってもよい。 The valve body (valve rod) 41 of the present embodiment is a needle type with a tapered tip, but may be of a type in which a sphere is provided at the tip.
燃料噴射弁内の燃料通路は、固定コア2の内部と、可動コア40に設けた複数の孔13と、ガイド部材11に設けた複数の孔14と、ノズルボディ5の内部と、ガイド部材12に設けた複数の側溝15と、シート部7Bを含む円錐面7Aとで構成される。
The fuel passage in the fuel injection valve includes an inside of the fixed
樹脂カバー23には、電磁コイル6に励磁電流(パルス電流)を供給するコネクタ部23Aが設けられ、樹脂カバー23により絶縁されたリード端子18の一部がコネクタ部23Aに位置する。
The
このリード端子18を介して、外部駆動回路(図示せず)によりヨーク3に収納された電磁コイル6を励磁すると、固定コア2,ヨーク3及び可動コア40が磁気回路を形成し、可動子4は固定コア2側にばね8の力に抗して磁気吸引される。この時、弁体41はシート部7Bから離れ開弁状態になり、外部高圧ポンプ(図示せず)で予め昇圧(1MPa以上)されている燃料噴射弁本体1内の燃料が、噴孔71,72(図2参照)から噴射される。
When the
電磁コイル6の励磁をオフすると、ばね8の力で弁体41がシート部7B側に押し付けられ閉弁状態になる。
When the excitation of the
次に、図2,図3,図4,図5を用いて本実施例による燃料噴射弁の要部詳細構成について説明する。 Next, the detailed configuration of the main part of the fuel injection valve according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
図2は、燃料噴射弁のシート部近傍の断面図を示す。前述のオリフィスカップ7には、シート部7Bの下流側に複数の噴孔71,72と、シート部7Bを含む円錐面7Aとが形成されている。図3は、図2をさらに拡大した図である。図3の、シート部7B付近を楕円部で囲った部分拡大図を図4に示す。図4では上側に弁体41を、下側にオリフィスカップ7を示しており、閉弁した状態を示す。この状態で、弁体41とオリフィスカップ7の接触部は弾性変形をするため、変形による喰いこみ量h,接触幅bを伴う。実施例の燃料噴射弁では、喰いこみ量hは0.1〜0.6um、接触幅bは20〜80um程度である。図5に、喰いこみ量hと接触幅bの関係を示す。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the vicinity of the seat portion of the fuel injection valve. A plurality of nozzle holes 71 and 72 and a
また、図3において、シート部7Bは上流側から下流側に向けて先細りとなる略円錐形状の弁座(円錐面7A)に構成される弁座シート部であり、このシート部7Bと接触する弁体41の部分に弁体シート部が構成される。弁体シート部は、図3では、シート部7Bと重なっている。
In FIG. 3, the
また、本実施例では、噴孔が2つの場合を示しているが、一つまたは3つ以上であってもよい。 Moreover, although the present Example shows the case where there are two nozzle holes, it may be one or three or more.
図6は、図4に示す弁体41とオリフィスカップ7の接触部の面状態がわかるように拡大した状態を示す。ここで、図の説明がわかりやすいように弁体41とオリフィスカップ7は離れている。
FIG. 6 shows an enlarged state so that the surface state of the contact portion between the
シート部表面形状は山と谷が規則的に配列されており、山と山の間隔をSm、山と谷の高さをH、山もしくは谷の成す角度をθとする。弁体41側をSm1,H1,θ1、オリフィスカップ側をSm2,H2,θ2とする。
In the sheet surface shape, peaks and valleys are regularly arranged, the interval between the peaks and the peaks is Sm, the height of the peaks and valleys is H, and the angle between the peaks or valleys is θ. Assume that the
次に、図7,図8を用いて本実施例によるシート油密向上のメカニズムを説明する。 Next, the mechanism for improving the oil tightness of the seat according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
図7は、Sm1≒Sm2,H1≒H2,θ1≒θ2≒90度の場合示す。この場合、弁体41とオリフィスカップ7側の面状態がほぼ同等であるため、閉弁した状態で相手側の山と谷が複数噛みこむ状態となる。そのため、山と谷で構成される微小隙間が複数重なるため、ラビリンス効果により圧力降下が期待でき、シート油密性能向上を期待できる。
FIG. 7 shows a case where Sm 1 ≈Sm 2 , H 1 ≈H 2 , θ 1 ≈θ 2 ≈90 degrees. In this case, since the surface state on the
しかしながら、図8に示すように、山と谷が正確に噛みこむ状態にならない場合も考えられる。この場合弁体41とオリフィスカップ7の山と谷にかかる斜面同士が接触部を形成し、面圧を高めることでシート油密性能の向上が期待できる。
However, as shown in FIG. 8, there may be a case where peaks and valleys are not accurately bitten. In this case, the slopes of the
また、図9に示すように、弁体41もしくはオリフィスカップ7の山と谷の先端形状が異なることも想定される。加工により形成される面状態を考慮すると、図9のように、谷側Rの大きさに対して山側Rが大きくなる傾向となる。この時、図9のA部詳細図に示すように、山側Rで形成される頂上7dの高さH′は、谷側Rの大きさと山側Rの大きさとが等しい基準となる山と谷で形成される頂上7d′の高さHの半分より高いことが望ましい。これにより、弁体41とオリフィスカップ7の山と谷にかかる斜面同士の接触部が安定して得られるため、シート油密性能向上に効果が見られる。尚、弁体41側の山と谷の関係もオリフィスカップ7側の山と谷の関係と同様に考えることができる。
Further, as shown in FIG. 9, it is also assumed that the tip shapes of the crests and troughs of the
また、図9に示される山側Rが谷側Rに対して大きくなる状態は、いわゆる弁体41とオリフィスカップ7が経時的に作動を繰り返すことにより引き起こされる摩耗を考慮することができる。前述のように山側Rで形成される頂上高さH′が基準高さHの半分より高い状態であれば、山頂上の摩耗によらず弁体41とオリフィスカップ7の山と谷にかかる斜面同士の接触部シート位置はほとんど変わらない。
Moreover, the state where the peak side R shown in FIG. 9 is larger than the valley side R can take into account the wear caused by the so-called
そのため、経時的にシート油密性能は劣化を引き起こさず、かつ弁体41のストローク性能を変化させることもないため、エンジン制御性能の変化はほとんど発生しないと言える。
Therefore, the seat oil-tight performance does not deteriorate over time, and the stroke performance of the
本実施例の別形態として、Sm1≒2×Sm2,H1≒2×H2の状態を示す(すなわち、前述の式においてn≒2の場合である)。この場合は弁体41とオリフィス7の山と谷にかかる斜面で形成される接触部はn=1の場合と比較し1/2に減少することになるが、斜面同士の接触で形成する面圧を高める効果が期待できるため、シート油密性能向上が期待できる。
As another form of the present embodiment, the states of Sm 1 ≈2 × Sm 2 and H 1 ≈2 × H 2 are shown (that is, the case where n≈2 in the above formula). In this case, the contact portion formed by the slopes over the peaks and valleys of the
1 噴射弁本体
2 固定コア
3 ヨーク
4 可動子
5 ノズルボディ
6 電磁コイル
7 オリフィスカップ
7A 円錐面
7B シート部
7C 凸状曲面部
8 ばね
9 アジャスタ
10 フィルタ
11,12 ガイド部材
13 可動コアに設けた複数の孔
14 ガイド部材11に設けた複数の孔
15 ガイド部材12に設けた複数の孔
18 リード端子
23 樹脂カバー
40 可動コア
41 弁体
71〜76 噴孔(オリフィス)
81〜86 凹部
DESCRIPTION OF
81-86 recess
Claims (3)
前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さ間隔Sm1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さ間隔Sm2との間に、
Sm1 =n×Sm2、もしくはSm2 =n×Sm1(nは任意の自然数)いずれかの関係を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat provided on the upstream side of the nozzle hole; a valve body that is closed by contact with the valve seat; and a valve that is opened by being separated from the valve seat; and the valve In a fuel injection valve used for an internal combustion engine of an automobile, comprising a substantially conical cone-shaped portion formed with a seat seat portion and tapering from the upstream side toward the downstream side,
Between the surface roughness interval Sm 1 on the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion and the surface roughness interval Sm 2 on the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion ,
A fuel injection valve having a relationship of either Sm 1 = n × Sm 2 or Sm 2 = n × Sm 1 (n is an arbitrary natural number).
Sm1≧Sm2の関係が成立ちかつ、前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さH1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さH2との間にH1 =n×H2(nは任意の自然数)の関係を備える、
もしくは、Sm2≧Sm1の関係が成立ちかつ、前記弁座シート部面粗さH1と前記弁体シート部面粗さH2との間にH2 =n×H1(nは任意の自然数)の関係を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The relationship of Sm 1 ≧ Sm 2 is established, and the surface roughness H 1 of the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion and the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion It has a relationship of H 1 = n × H 2 (n is an arbitrary natural number) with the surface roughness H 2 .
Alternatively, a relationship of Sm 2 ≧ Sm 1 is established, and H 2 = n × H 1 (n is optional) between the valve seat surface roughness H 1 and the valve seat surface roughness H 2 (Natural number) relationship, a fuel injection valve.
前記弁座シート部の前記弁体シート部との接触面における面粗さH1と前記弁体シート部の前記弁座シート部との接触面における面粗さH2とを形成する山および谷角度θ1,θ2の間において、θ1 =θ2の関係を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
Crests and valleys forming a surface roughness H 1 at the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion and a surface roughness H 2 at the contact surface of the valve seat portion with the valve seat portion. A fuel injection valve having a relationship of θ 1 = θ 2 between the angles θ 1 and θ 2 .
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