JP6121870B2 - Atomization technology for fuel injectors - Google Patents
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Description
本発明は、ガソリンエンジン等の内燃機関に用いられる燃料噴射弁であって、弁が弁座と当接することで燃料の漏洩を防止し、弁が弁座から離れることによって噴射を行なう、燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used in an internal combustion engine such as a gasoline engine, in which fuel leakage is prevented by contacting the valve seat, and fuel injection is performed by separating the valve from the valve seat. Regarding the valve.
下記従来技術には、内燃機関用の燃料噴射弁において、製造コストの増加・流量精度の悪化・雰囲気圧変化による諸特性変化を抑制しつつ、燃料噴霧の微粒化を向上させた燃料噴射弁が開示されている。 The following conventional fuel injection valve for an internal combustion engine has improved fuel atomization while suppressing changes in various characteristics due to increase in manufacturing cost, deterioration in flow rate accuracy, and change in atmospheric pressure. It is disclosed.
この従来技術では、弁座シート部に沿った燃料流れが燃料室の仮想円内側壁面に押し付けられた後、燃料室の内壁に沿って流れ、その後噴射孔入口部の周りを旋回しながら噴射孔へ流れ込む構造となっている。それにより、燃料は噴射孔内を旋回しながら噴射孔内壁に押し付けられることで噴射孔内を充満せずに薄い液膜となって噴射孔出口から中空状に噴射される。そして、空気との剪断により液膜を分裂させることにより、微粒化を促進される。 In this prior art, after the fuel flow along the valve seat part is pressed against the inner wall of the imaginary circle of the fuel chamber, the fuel flow flows along the inner wall of the fuel chamber and then swivels around the injection hole inlet portion. It has a structure that flows into. As a result, the fuel is pressed against the inner wall of the injection hole while turning in the injection hole, so that the fuel does not fill the injection hole and becomes a thin liquid film and is injected in a hollow shape from the outlet of the injection hole. And atomization is promoted by splitting the liquid film by shearing with air.
近年、自動車エンジンの低燃費/有害排出ガス低減が求められており、このためには自動車エンジンへ供給される燃料噴霧の微粒化が必要である。上記従来技術では噴射孔入口部の周りで形成する旋回流が液膜生成の源動力となっている。しかし以下の課題がある。（１）前記旋回流は、噴射孔入口から噴射孔出口に至るまでに、噴孔内壁との摩擦力で減衰してしまう。（２）噴射孔毎の傾斜方向（燃料の噴射方向）によって、旋回流の減衰量が異なり、噴射孔毎に微粒化特性が異なってしまう。 In recent years, there has been a demand for low fuel consumption / reducing exhaust emissions of automobile engines, and for this purpose, atomization of fuel spray supplied to automobile engines is necessary. In the above prior art, the swirl flow formed around the inlet portion of the injection hole is the source power for generating the liquid film. However, there are the following problems. (1) The swirling flow is attenuated by the frictional force with the inner wall of the injection hole from the injection hole inlet to the injection hole outlet. (2) The amount of attenuation of the swirl flow differs depending on the inclination direction (fuel injection direction) for each injection hole, and the atomization characteristics differ for each injection hole.
上記（２）に関して説明をする。燃料噴射装置では、ターゲット方向に燃料噴霧を形成するために、各噴射孔はターゲット方向に傾斜されている。そのため、各噴射孔の傾斜方向（燃料の噴射方向）と、各噴射孔への燃料の流入方向は、噴射孔毎に異なっている。各噴射孔内を流れる燃料には、噴射孔入口から出口に至る間で、前記流入方向と前記噴射方向の違いによりモーメントが発生し、旋回力が付加される。この旋回力の方向は上記理由により噴射孔毎に異なるため、噴射孔毎に微粒化特性が異なってしまう。例えば、従来技術では、噴射孔によっては、入口部で形成された旋回運動と逆方向の旋回力が噴射孔内で形成されてしまい、その結果、微粒化特性が悪化する。 The above (2) will be described. In the fuel injection device, each injection hole is inclined in the target direction in order to form fuel spray in the target direction. Therefore, the inclination direction (fuel injection direction) of each injection hole and the inflow direction of fuel into each injection hole are different for each injection hole. In the fuel flowing through each injection hole, a moment is generated due to the difference between the inflow direction and the injection direction between the injection hole inlet and the outlet, and a turning force is applied. Since the direction of this turning force is different for each injection hole for the above reason, the atomization characteristics are different for each injection hole. For example, in the prior art, depending on the injection hole, a turning force in the direction opposite to the turning motion formed at the inlet is formed in the injection hole, and as a result, the atomization characteristics are deteriorated.
本発明の目的は、上記課題に対し、噴射孔の傾斜方向に左右されず、かつ微粒化特性の良い燃料噴霧を形成可能な燃料噴射弁を提供することで、自動車エンジンの低燃費/有害排出ガス低減に寄与することである。
An object of the present invention is to provide a fuel injection valve that can form a fuel spray that is not affected by the direction of inclination of the injection hole and that has good atomization characteristics. It contributes to gas reduction.
以上の課題を解決するために、その一例として、内壁面に弁座を有する弁座部材と、前記弁座部材の弁座に離座及び着座する弁体と、前記弁部材よりも下流側に配置された燃料通路部と、前記燃料通路部よりも下流側に配置され、燃料を噴射させる噴射孔を有したノズルプレートとを備えた燃料噴射弁において、前記燃料通路部の開口部より前記ノズルプレートの径方向外側に凹部を形成し、前記噴射孔は前記凹部内に形成され、前記凹部の長軸と前記噴射孔の傾斜軸とは角度αを有したことを特徴とする燃料噴射弁とすることができる。 In order to solve the above problems, as an example, a valve seat member having a valve seat on an inner wall surface, a valve body that is separated from and seated on the valve seat of the valve seat member, and a downstream side of the valve member. In a fuel injection valve comprising: a fuel passage portion disposed; and a nozzle plate disposed downstream of the fuel passage portion and having an injection hole for injecting fuel, the nozzle from the opening of the fuel passage portion A fuel injection valve, wherein a recess is formed on a radially outer side of the plate, the injection hole is formed in the recess, and a long axis of the recess and an inclination axis of the injection hole have an angle α; can do.
本発明によれば、燃料噴射孔の傾斜方向に左右されず、かつ微粒化特性の良い、燃料噴霧を形成可能な燃料噴射弁を提供することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to provide the fuel injection valve which can form fuel spray which is not influenced by the inclination direction of a fuel injection hole, and has a favorable atomization characteristic.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
本発明の第１の実施例に係わる燃料噴射弁について、図１乃至図４および図６を用いて以下説明する。 A fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4 and FIG.
図１は、本実施例に係わる燃料噴射弁の例として、本実施例に係る燃料噴射弁の実施例を示す断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the fuel injection valve according to the present embodiment as an example of the fuel injection valve according to the present embodiment.
図２は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the tip of the valve body of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.
図３は、従来技術の燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図である。 FIG. 3 is a view of a nozzle plate of a conventional fuel injection valve as viewed from the valve body side.
図４は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図である。（請求項１に対応）
図６は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の燃料流れ方向の説明図である。
FIG. 4 is a view of the nozzle plate of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention as viewed from the valve body side. (Corresponding to claim 1)
FIG. 6 is an explanatory diagram of the fuel flow direction of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.
噴射弁基本動作説明。 Explanation of basic operation of injection valve.
図１において、燃料噴射弁１は、例えば自動車のエンジンとして利用される内燃機関に燃料を供給するものである。燃料噴射弁１は、通常閉じているマルチホールインジェクタである。ケーシング２は、プレス加工や切削加工等により細長く薄肉部がある段差付の一体構造よりなる円筒状に形成される。素材はフェライト系ステンレス材料にチタンのような柔軟性のある材料を加えたもので、磁性特性を有している。ケーシング２の一端面には、燃料供給口２ａを、他端面には複数の燃料噴射孔を有するノズルプレート６が設けられており、ノズルプレート６が固着されるノズル体５が設けられている。なお、図３は従来の燃料噴射孔の配置図であり、燃料噴射孔７（以後、各図において、燃料噴射孔を総称して、燃料噴射孔７と呼ぶ）を有する。本実施例のケーシング２の外側には、電磁コイル１４と電磁コイル１４を包囲する磁性材のヨーク１６が設けられている。一方内側には、ケーシング２内に挿入された後に電磁コイル１４の内側に位置されるコア１５と、コア１５の先端側に対面して空隙をもち軸方向に動くことが可能なように取り付けられ、磁性材料からなる金属粉末をMIM（Metal Injection Molding）等の工法により射出成形し製造されるアンカー４と、アンカー４に狭持されて軸方向に延材する中空の弁体３と、弁体３の先端に固設され弁体３の先端が離接する台座としてのノズル体５と、ノズル体５の先端側面に配設されたノズルプレート６が設けられている。このノズルプレート６には、厚み方向に貫通して形成された複数の燃料噴射孔が設けられている。図２のように、ノズルプレート６はノズル体５と接する面を溶接により接合されており、ノズル体５はケーシング２と溶接により接合されている。 In FIG. 1, a fuel injection valve 1 supplies fuel to an internal combustion engine used as, for example, an automobile engine. The fuel injection valve 1 is a multi-hole injector that is normally closed. The casing 2 is formed in a cylindrical shape having an integrated structure with a step having an elongated and thin-walled portion by pressing or cutting. The material is a ferritic stainless steel material plus a flexible material such as titanium, and has magnetic properties. A nozzle plate 6 having a fuel supply port 2a and a plurality of fuel injection holes is provided on one end surface of the casing 2, and a nozzle body 5 to which the nozzle plate 6 is fixed is provided. FIG. 3 is a layout diagram of conventional fuel injection holes, and has fuel injection holes 7 (hereinafter, fuel injection holes are collectively referred to as fuel injection holes 7 in the respective drawings). On the outside of the casing 2 of the present embodiment, a magnetic material yoke 14 that surrounds the electromagnetic coil 14 and the electromagnetic coil 14 is provided. On the other hand, the core 15 is inserted inside the casing 2 and is positioned inside the electromagnetic coil 14 and is attached so as to face the tip side of the core 15 and have a gap and move in the axial direction. , An anchor 4 manufactured by injection molding of metal powder made of a magnetic material by a method such as MIM (Metal Injection Molding), a hollow valve body 3 sandwiched between the anchors 4 and extending in the axial direction, and a valve body The nozzle body 5 is provided as a pedestal fixedly attached to the tip of the valve body 3 and the tip of the valve body 3 is in contact with the nozzle body 6. The nozzle plate 6 is provided with a plurality of fuel injection holes formed penetrating in the thickness direction. As shown in FIG. 2, the nozzle plate 6 is joined to the surface in contact with the nozzle body 5 by welding, and the nozzle body 5 is joined to the casing 2 by welding.
コア１５の内部は、弾性部材としてのスプリング１２が配設されている。スプリング１２は、弁体３の先端をノズル体５に押し付ける力を与える。この、スプリング１２に連続して押し付け力を調整するスプリングアジャスタ１３が配設されている。また、燃料供給口２ａには、フィルタ２０が配設されており、燃料に含まれる異物を除去する。さらに燃料供給口２ａの外周には、供給される燃料をシールするためのＯリング２１が取り付けられている。 A spring 12 as an elastic member is disposed inside the core 15. The spring 12 gives a force that presses the tip of the valve body 3 against the nozzle body 5. A spring adjuster 13 for adjusting the pressing force is provided continuously with the spring 12. Further, a filter 20 is disposed at the fuel supply port 2a to remove foreign matters contained in the fuel. Further, an O-ring 21 for sealing the supplied fuel is attached to the outer periphery of the fuel supply port 2a.
樹脂カバー２２は、例えば樹脂モールド等の手段によりケーシング２とヨーク１６を覆うように設けられたものであり、電磁コイル１４に電力を供給するためのコネクタ２３を内設している。 The resin cover 22 is provided so as to cover the casing 2 and the yoke 16 by means such as a resin mold, and has a connector 23 for supplying power to the electromagnetic coil 14.
プロテクタ２４は、燃料噴射弁１の先端部に設けられた、例えば樹脂材料等よりなる筒状部材をなしていて、ケーシング２より径方向外向きに突出している。また、Ｏリング２５はケーシング２の先端側外周に装着されている。Ｏリング２５はヨーク１６とプロテクタ２４との間に抜き止め状態で配置され、例えばケーシング２の先端側を内燃機関の吸気管に設けられた取り付け部（図示しない）等に取り付けた場合に、これらの間をシールするものである。 The protector 24 is a cylindrical member made of, for example, a resin material provided at the tip of the fuel injection valve 1, and protrudes radially outward from the casing 2. The O-ring 25 is attached to the outer periphery on the front end side of the casing 2. The O-ring 25 is disposed between the yoke 16 and the protector 24 so as not to be pulled out. For example, when the front end side of the casing 2 is attached to an attachment portion (not shown) provided on the intake pipe of the internal combustion engine, It seals the gap between.
このように構成される燃料噴射弁１は、電磁コイル１４が非通電状態であるときはスプリング１２の押し付け力に起因して、弁体３の先端がノズル体５に密着する。このような状態では、弁体３とノズル体５の間に隙間、つまり燃料通路が形成されないから、燃料供給口２ａから流入した燃料はケーシング２内部に留まる。 In the fuel injection valve 1 configured in this manner, the tip of the valve body 3 is in close contact with the nozzle body 5 due to the pressing force of the spring 12 when the electromagnetic coil 14 is in a non-energized state. In such a state, a gap, that is, a fuel passage is not formed between the valve body 3 and the nozzle body 5, so that the fuel flowing in from the fuel supply port 2 a remains inside the casing 2.
電磁コイル１４に噴射パルスとしての電流を印加すると、磁性材よりなるヨーク１６と、コア１５と、アンカー４とで磁気回路が形成される。弁体３は、電磁コイル１４の電磁力によって、コア１５の下端面に接触するまで移動する。弁体３がコア１５側に移動すると、弁体３とノズル体５の間に燃料通路が形成される。ケーシング２内の燃料は、弁体３の周辺より流入した後、燃料噴射孔から噴射される。燃料噴射量の制御は、電磁コイル１４に間欠的に印加する噴射パルスに応じて、弁体３を軸方向に移動することにより、開弁状態と閉弁状態の切り替えのタイミングを調整することで行っている。 When a current as an injection pulse is applied to the electromagnetic coil 14, a magnetic circuit is formed by the yoke 16 made of a magnetic material, the core 15, and the anchor 4. The valve body 3 moves until it contacts the lower end surface of the core 15 by the electromagnetic force of the electromagnetic coil 14. When the valve body 3 moves to the core 15 side, a fuel passage is formed between the valve body 3 and the nozzle body 5. The fuel in the casing 2 flows from the periphery of the valve body 3 and is then injected from the fuel injection hole. The fuel injection amount is controlled by adjusting the switching timing between the valve open state and the valve closed state by moving the valve body 3 in the axial direction according to the injection pulse intermittently applied to the electromagnetic coil 14. Is going.
図２は弁体の先端に設けられた噴射孔の近傍を拡大した断面図である。本実施例に係わる主要部品について、図２を用いて、簡潔に説明する。
図２に示されるように、弁体３はボール弁を使用している。ボールには、例えば、JIS規格品の玉軸受用鋼球を用いている。このボールは、真円度が高く鏡面仕上げが施されており、シート性を高めるに好適であること、また、大量生産により低コストであること、等がその採用のポイントである。また、弁体として構成する場合は、ボールの直径は３〜４ｍｍ程度のものを使用する。これは、可動弁として機能するので軽量化を図るためである。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the injection hole provided at the tip of the valve body. The main components according to the present embodiment will be briefly described with reference to FIG.
As shown in FIG. 2, the valve body 3 uses a ball valve. For the balls, for example, JIS standard ball bearing steel balls are used. This ball has a high roundness and is mirror-finished, so that it is suitable for enhancing the sheet property and is low in cost due to mass production. Moreover, when comprising as a valve body, the diameter of a ball | bowl uses about 3-4 mm. This is to reduce the weight because it functions as a movable valve.
また、ノズル体５において、弁体３と密着するシート位置を含む傾斜面の角度は９０゜程度（８０゜〜１００゜）である。この傾斜角は、シート位置付近を研磨し、且つ真円度を高くするために最適な角度（研削機械をベストコンディションで使用できる）であり、上述した弁体３とのシート性を極めて高く維持できるものである。なお、シート位置を含む傾斜面を有するノズル体５は、焼入れによって硬度が高められており、また、脱磁処理により無用な磁気が除去されている。このような弁体構成により、燃料漏れのない噴射量制御が可能となる。また、コストパフォーマンスに優れた弁体構造を提供できる。
また、ノズルプレート６は、下凸の形状のものに限定されることはなく、フラットな形状でもよい。下凸形状にするために、凸面を形成するための製造工程においてパンチによる押し出しを行い、弁体３との形状をそろえるためにパンチ径は６〜９ｍｍとする。
In the nozzle body 5, the angle of the inclined surface including the sheet position in close contact with the valve body 3 is about 90 ° (80 ° to 100 °). This inclination angle is an optimum angle for polishing the vicinity of the seat position and increasing the roundness (the grinding machine can be used in the best condition), and maintains the above-mentioned seat property with the valve body 3 extremely high. It can be done. In addition, the nozzle body 5 having the inclined surface including the sheet position is increased in hardness by quenching, and unnecessary magnetism is removed by demagnetization treatment. With such a valve body configuration, it is possible to control the injection amount without fuel leakage. Moreover, the valve body structure excellent in cost performance can be provided.
Further, the nozzle plate 6 is not limited to a downwardly convex shape, and may be a flat shape. In order to obtain a downwardly convex shape, the punch diameter is set to 6 to 9 mm in order to align the shape with the valve body 3 by performing extrusion with a punch in the manufacturing process for forming the convex surface.
燃料噴射弁が閉弁状態にあるときには、弁体３はノズル体１０４に溶接などで接合されたシート部材５aに設けられた円錐面からなる弁座面５bと当接することによって燃料のシールを保つようになっている。このとき、弁体３側の接触部は球面によって形成されており、円錐面の弁座面と球面の接触はほぼ線接触の状態になっている。弁体が上昇して弁体とシート部材に隙間が生じると、燃料は前記隙間を流れ出し、シート部材５aの開口部５cにて矢印１７の方向からノズルプレート６の上面に衝突する。その後、矢印１８のようにノズルプレートの中央からノズルプレート表面に沿って流れる。ノズルプレート上面には凹部８が形成されており、燃料はこの凹部８に流入した後、噴孔７を通過後、液膜９を形成する。液膜９は、表面張力波による不安定性や空気との剪断力により液滴１０へと分裂して、燃料の微粒化が達成される。 When the fuel injection valve is in the closed state, the valve body 3 keeps the fuel seal by contacting the valve seat surface 5b formed of a conical surface provided on the seat member 5a joined to the nozzle body 104 by welding or the like. It is like that. At this time, the contact portion on the valve body 3 side is formed by a spherical surface, and the contact between the valve seat surface of the conical surface and the spherical surface is in a substantially line contact state. When the valve body rises and a gap is formed between the valve body and the seat member, the fuel flows out of the gap and collides with the upper surface of the nozzle plate 6 from the direction of the arrow 17 at the opening 5c of the seat member 5a. Then, it flows along the nozzle plate surface from the center of the nozzle plate as indicated by an arrow 18. A recess 8 is formed on the upper surface of the nozzle plate, and the fuel flows into the recess 8 and then passes through the nozzle hole 7 to form a liquid film 9. The liquid film 9 is split into droplets 10 due to instability due to surface tension waves and shearing force with air, and fuel atomization is achieved.
流れ、効果説明。 Flow, effect explanation.
図３は従来技術の燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図である。図３では、従来構造の１つとして、燃料噴霧のターゲット方向を２方向に設定した場合の各噴射孔の方向を矢印１１で示したものである（噴射孔の方向は、総称として方向１１とする）。各噴射孔７は左右の方向に向けられている。以降の説明では、本実施例を２方向のターゲット方向に適用した例を示すが、ターゲット方向は放射方向など、２方向に限定するものではない。また、図２ではノズルプレート形状は下方に凸形状の例を示しているが、フラット形状であってもよい。 FIG. 3 is a view of a nozzle plate of a conventional fuel injection valve as viewed from the valve body side. In FIG. 3, as one of the conventional structures, the direction of each injection hole when the target direction of fuel spray is set to two directions is indicated by an arrow 11 (the direction of the injection hole is generally referred to as direction 11). To do). Each injection hole 7 is directed in the left-right direction. In the following description, an example in which the present embodiment is applied to two target directions is shown, but the target direction is not limited to two directions such as a radial direction. Further, in FIG. 2, an example in which the nozzle plate shape is convex downward is shown, but it may be a flat shape.
図４は、本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図である。図２に示しすようにシート部材５aの開口部５cより前記ノズルプレートの径方向外側に凹部８を形成し、前記噴射孔７は前記凹部８内に形成され、図４のように前記凹部の長軸２８と前記噴射孔７の傾斜方向１１とは角度α １９を有したことを特徴とする。図４中の点線矢印２６はノズルプレート上での燃料の流れ方向（噴射孔への燃料の流入方向）を示し、噴射孔毎に、燃料の流入方向と噴射方向が異なることがわかる。 FIG. 4 is a view of the nozzle plate of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention as viewed from the valve body side. As shown in FIG. 2, a recess 8 is formed on the radially outer side of the nozzle plate from the opening 5c of the sheet member 5a, and the injection hole 7 is formed in the recess 8. As shown in FIG. The major axis 28 and the inclination direction 11 of the injection hole 7 have an angle α 19. A dotted line arrow 26 in FIG. 4 indicates the flow direction of fuel on the nozzle plate (the flow direction of fuel into the injection hole), and it can be seen that the flow direction of fuel and the injection direction differ for each injection hole.
本実施例の効果を説明するために、図６を用いて本発明の第１実施例に係る燃料噴射弁の燃料流れ方向を示す。本実施例では、ノズルプレート上面を沿って矢印２６のように放射状に流れる燃料は、まずノズルプレート上面に形成した凹部に侵入する。凹部は楕円状となっており、そのために楕円長軸方向２７に沿うように流れの向きが変更され、その後、各噴射孔へと流入してターゲット方向へ噴射される。前記凹部は各噴射孔の傾斜方向１１に対して角度α １９を持つようにそれぞれ配置されている。これにより、各噴射孔における流入方向と噴射方向は常に一定に保たれるために各噴射孔で同一の旋回力を加えることが可能である。また角度α １９は−９０度から＋９０度の値を取り、符号の正負は楕円長軸方向に沿って流れる方向に対して、時計回りか反時計回りかで定義する。前記旋回力は、流れの方向研化が最大となる±９０度付近で最大となる。前記のように本実施例では旋回力を噴孔内で発生させるために旋回流が減衰する問題を大幅に低減できる。（従来技術では、噴射孔の入口から出口に至る間に、噴孔入口で形成した旋回流が減衰する課題がある）。図２および図５で示した凹部の底面は平面の例が示されているが、お椀状の凹面でも効果が得られる。また角度αは要求される噴霧仕様に応じて、各噴孔で設定することも可能である。なお本実施例および後述する実施例では、噴射孔内で発生させる旋回力により噴霧の拡散効果が得られるため、前記の微粒化特性改善に加えて、噴霧のペネトレーション短縮効果も同時に得られる。これらの効果により、自動車エンジンの低燃費/有害排出ガス低減に寄与することが可能である。本発明はポート噴射用燃料噴射弁、直噴用燃料噴射弁の両方で使用可能である。
In order to explain the effect of this embodiment, the fuel flow direction of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the fuel that flows radially along the upper surface of the nozzle plate as indicated by an arrow 26 first enters a recess formed on the upper surface of the nozzle plate. The recess has an elliptical shape. For this reason, the flow direction is changed along the ellipse major axis direction 27, and then flows into each injection hole and is injected toward the target. The recesses are arranged so as to have an angle α 19 with respect to the inclination direction 11 of each injection hole. Thereby, since the inflow direction and the injection direction in each injection hole are always kept constant, the same turning force can be applied to each injection hole. The angle α 19 takes a value from −90 degrees to +90 degrees, and the sign is defined as clockwise or counterclockwise with respect to the direction flowing along the elliptical long axis direction. The swirl force is maximized in the vicinity of ± 90 degrees where flow direction sharpening is maximized. As described above, in this embodiment, the problem that the swirling flow is attenuated because the swirling force is generated in the nozzle hole can be greatly reduced. (In the prior art, there is a problem that the swirling flow formed at the injection hole inlet is attenuated between the injection hole inlet and the outlet). Although the example of a plane is shown in the bottom of the recess shown in FIGS. 2 and 5, the effect can be obtained even with a bowl-shaped recess. In addition, the angle α can be set for each nozzle hole according to the required spray specification. In the present embodiment and the embodiments described later, since the spray diffusion effect is obtained by the swirl force generated in the injection hole, in addition to the above-described improvement of the atomization characteristics, the spray penetration reduction effect can be obtained at the same time. These effects can contribute to reducing fuel consumption and harmful emissions of automobile engines. The present invention can be used for both a port injection fuel injection valve and a direct injection fuel injection valve.
本発明の第２の実施例に係わる燃料噴射弁について、図５を用いて以下説明する。図５は本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図であり、実施例１の説明で使用した図と同一の番号が割り当てられているものは、実施例１と同一もしくは同等の機能を有するものであり説明を省略する。
図５は、図４に対して、燃料噴射孔７は、凹部８の中央部に形成されており、本実施例でも実施例１で示した図４と同等な効果が得られる。
A fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 5 is a view of the nozzle plate of the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention as viewed from the valve body side, and the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are assigned. Since it has the same or equivalent function as Example 1, description thereof is omitted.
FIG. 5 is different from FIG. 4 in that the fuel injection hole 7 is formed in the central portion of the recess 8, and this embodiment can achieve the same effect as FIG. 4 shown in the first embodiment.
本発明の第３の実施例に係わる燃料噴射弁について、図７を用いて以下説明する。図７は本発明の第３実施例に係る燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図であり、実施例１の説明で使用した図と同一の番号が割り当てられているものは、実施例１と同一もしくは同等の機能を有するものであり説明を省略する。本実施例は、内壁面に弁座を有する弁座部材と、前記弁座部材の弁座に離座及び着座する弁体と、前記弁部材よりも下流側に配置された燃料通路部と、前記燃料通路部よりも下流側に配置され、燃料を噴射させる噴射孔を有したノズルプレートとを備えた燃料噴射弁において、前記燃料通路部の開口部より前記ノズルプレートの径方向内側に凹部８を形成し、前記噴射孔は前記凹部内に形成され、前記凹部の長軸と前記噴射孔の傾斜軸とは角度α １９を有したことを特徴とする燃料噴射弁である。ここで燃料通路の開口部に関しては図１１にて記号５CCで示す。図１１は、本発明の第３実施例に係る燃料噴射弁の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。図７において点線矢印２６の方向は、図４と逆向きであり、噴射孔群に対して外周側から燃料流入している。本実施例においても、点線矢印２６の方向から流入した燃料は、凹部に侵入後は楕円長軸方向に整流され、その後、噴射孔に侵入するため、各噴射孔において燃料の流入方向と噴射方向を最適な噴霧状態に設定することが可能である。
A fuel injection valve according to a third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 7 is a view of the nozzle plate of the fuel injection valve according to the third embodiment of the present invention as viewed from the valve body side, and the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are assigned. Since it has the same or equivalent function as Example 1, description thereof is omitted. The present embodiment includes a valve seat member having a valve seat on an inner wall surface, a valve body that is separated from and seated on the valve seat of the valve seat member, a fuel passage portion that is disposed on the downstream side of the valve member, A fuel injection valve including a nozzle plate that is disposed downstream of the fuel passage portion and has an injection hole for injecting fuel. The recess 8 is located radially inward of the nozzle plate from the opening portion of the fuel passage portion. The injection hole is formed in the recess, and the long axis of the recess and the tilt axis of the injection hole have an angle α19. Here, the opening of the fuel passage is indicated by the symbol 5CC in FIG. FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the tip of the valve body of the fuel injection valve according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, the direction of the dotted arrow 26 is opposite to that in FIG. 4, and fuel flows into the injection hole group from the outer peripheral side. Also in this embodiment, the fuel that has flowed in from the direction of the dotted arrow 26 is rectified in the elliptical long axis direction after entering the recess and then enters the injection hole, so that the fuel inflow direction and injection direction in each injection hole. Can be set to an optimum spray state.
本発明の第４の実施例に係わる燃料噴射弁について、図８を用いて以下説明する。図８は本発明の第２実施例に係る燃料噴射弁のノズルプレートを弁体側から見た図であり、実施例１の説明で使用した図と同一の番号が割り当てられているものは、実施例１と同一もしくは同等の機能を有するものであり説明を省略する。 A fuel injection valve according to a fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 8 is a view of the nozzle plate of the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention as viewed from the valve body side, and the same reference numerals as those used in the description of the first embodiment are assigned. Since it has the same or equivalent function as Example 1, description thereof is omitted.
図８は、図７に対して、燃料噴射孔７は、凹部８の中央部に形成されており、本実施例でも実施例３で示した図７と同等な効果が得られる。
なお、実施例３と実施例４において、ノズルプレートは下凸形状以外に、上凸形状やフラット形状でも同様な効果が得られる。
FIG. 8 is different from FIG. 7 in that the fuel injection hole 7 is formed in the central portion of the recess 8, and this embodiment can achieve the same effect as FIG. 7 shown in the third embodiment.
In Example 3 and Example 4, the same effect can be obtained even if the nozzle plate has an upward convex shape or a flat shape other than the downward convex shape.
本発明の第１の実施例に係わる燃料噴射弁の他の例について、図９を用いて説明する。図９はノズルプレート状の凹部８を台形とした例である。台形とすることで、凹部に侵入した燃料は、台形の長辺側から短辺側に移動する際に縮流効果で増速し、この効果により、噴孔内でさらに強い旋回流を形成することが可能となる。
Another example of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows an example in which the nozzle plate-shaped recess 8 is trapezoidal. By making it trapezoidal, the fuel that has entered the recess is accelerated by the contraction effect when moving from the long side to the short side of the trapezoid, and this effect forms a stronger swirl flow in the nozzle hole. It becomes possible.
本発明の第１の実施例に係わる燃料噴射弁の他の例について、図１０を用いて説明する。図１０はノズルプレート状の凹部８を長方形とした例である。この場合でも楕円の凹部と同等な効果が得られる。
Another example of the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows an example in which the nozzle plate-like recess 8 is rectangular. Even in this case, an effect equivalent to that of an elliptical recess is obtained.
１・・・燃料噴射弁
２・・・ケーシング
２a・・・燃料供給口
３・・・弁体
４・・・アンカー
５・・・ノズル体
５a・・・シート部材
５b・・・弁座面
５c, 5cc・・・開口部
６・・・ノズルプレート
７・・・燃料噴射孔
８・・・凹部
９・・・燃料液膜
１０・・・液滴
１１・・・噴射孔の傾斜方向（燃料の噴射方向）
１２・・・スプリング
１３・・・スプリングアジャスタ
１４・・・電磁コイル
１５・・・コア
１６・・・ヨーク
１７・・・弁部材よりも下流側に配置された燃料通路部の開口部での燃料流れ
１８・・・ノズルプレート上での燃料流れ
１９・・・凹部の長軸と噴射孔の傾斜軸との角度α
２０・・・フィルタ
２１・・・Oリング
２２・・・樹脂カバー
２３・・・コネクタ
２４・・・プロテクタ
２５・・・Oリング
２６・・・ノズルプレート上での燃料の流れ方向
２７・・・凹部内での燃料の流れ方向
２８・・・凹部の長軸
２９・・・凹部の短軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel injection valve 2 ... Casing 2a ... Fuel supply port 3 ... Valve body 4 ... Anchor 5 ... Nozzle body 5a ... Seat member 5b ... Valve seat surface 5c , 5cc ... opening 6 ... nozzle plate 7 ... fuel injection hole 8 ... recess 9 ... fuel liquid film 10 ... droplet 11 ... inclination direction of the injection hole (fuel Injection direction)
12 ... Spring 13 ... Spring adjuster 14 ... Electromagnetic coil 15 ... Core 16 ... Yoke 17 ... Fuel at the opening of the fuel passage arranged downstream of the valve member Flow 18 ... Fuel flow on the nozzle plate 19 ... Angle α between the long axis of the recess and the inclined axis of the injection hole
20 ... Filter 21 ... O-ring 22 ... Resin cover 23 ... Connector 24 ... Protector 25 ... O-ring 26 ... Flow direction of fuel on nozzle plate 27 ... Direction of fuel flow in the recess 28 ... major axis 29 of the recess ... minor axis of the recess
Claims (4)
前記燃料通路部の開口部より前記ノズルプレートの径方向外側に複数の凹部を形成し、
当該凹部の最内径部は前記燃料通路部の開口部縁よりも径方向外側に形成され、
前記複数の噴射孔は前記複数の凹部内にそれぞれが形成され、
前記弁体が離座及び着座する際に往復動する方向を燃料噴射弁の弁軸方向と定義し
前記凹部が形成された前記ノズルプレート上の面内方向において、当該凹部の中心を通って互いに直交する２つの対称軸線のうち他方よりも長さが長い方の軸線を当該凹部の長軸と定義し、
前記噴射孔の入口開口の中心と出口開口の中心とを結んだ軸線であって前記弁軸方向に対して角度を有するように形成された軸線を当該噴射孔の傾斜軸と定義した場合に、
前記複数の噴射孔のそれぞれについて、前記凹部の長軸を通って前記弁軸方向に平行な平面と、当該凹部内に形成される前記噴射孔の傾斜軸を通って前記弁軸方向に平行な平面とは、角度αを有したことを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat member having a valve seat on an inner wall surface; a valve body that is separated from and seated on the valve seat of the valve seat member; a fuel passage portion disposed downstream of the valve seat member; and the fuel passage portion In a fuel injection valve provided with a nozzle plate that is arranged on the downstream side and has a plurality of injection holes for injecting fuel,
Forming a plurality of recesses on the radially outer side of the nozzle plate from the opening of the fuel passage,
The innermost diameter portion of the recess is formed radially outside the opening edge of the fuel passage portion,
Each of the plurality of injection holes is formed in the plurality of recesses,
The direction of reciprocation when the valve body is separated and seated is defined as the valve axis direction of the fuel injection valve.
In the in-plane direction on the nozzle plate in which the recess is formed, an axis that is longer than the other of the two symmetry axes that are orthogonal to each other through the center of the recess is defined as the major axis of the recess. And
When an axis formed by connecting the center of the inlet opening of the injection hole and the center of the outlet opening and having an angle with respect to the valve axis direction is defined as the inclined axis of the injection hole,
For each of the plurality of injection holes, a plane parallel to the valve axis direction through the major axis of the recess and a tilt axis of the injection hole formed in the recess are parallel to the valve axis direction. The fuel injection valve is characterized in that the plane has an angle α.
前記燃料噴射孔は、前記凹部の中央部に形成されていること
を特徴とする。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The fuel injection hole is formed in a central portion of the recess.
前記燃料通路部の開口部より前記ノズルプレートの径方向内側に複数の凹部を形成し、
当該凹部の最外径部は前記燃料通路部の開口部縁よりも径方向内側に形成され、
前記複数の噴射孔は前記複数の凹部内にそれぞれが形成され、
前記弁体が離座及び着座する際に往復動する方向を燃料噴射弁の弁軸方向と定義し
前記凹部が形成された前記ノズルプレート上の面内方向において、当該凹部の中心を通って互いに直交する２つの対称軸線のうち他方よりも長さが長い方の軸線を当該凹部の長軸と定義し、
前記噴射孔の入口開口の中心と出口開口の中心とを結んだ軸線であって前記弁軸方向に対して角度を有するように形成された軸線を当該噴射孔の傾斜軸と定義した場合に、
前記複数の噴射孔のそれぞれについて、前記凹部の長軸を通って前記弁軸方向に平行な平面と、当該凹部内に形成される前記噴射孔の傾斜軸を通って前記弁軸方向に平行な平面とは、角度αを有したことを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat member having a valve seat on an inner wall surface; a valve body that is separated from and seated on the valve seat of the valve seat member; a fuel passage portion disposed downstream of the valve seat member; and the fuel passage portion In a fuel injection valve provided with a nozzle plate that is arranged on the downstream side and has a plurality of injection holes for injecting fuel,
Forming a plurality of recesses radially inward of the nozzle plate from the opening of the fuel passage,
The outermost diameter portion of the recess is formed radially inward from the opening edge of the fuel passage portion,
Each of the plurality of injection holes is formed in the plurality of recesses,
The direction of reciprocation when the valve body is separated and seated is defined as the valve axis direction of the fuel injection valve.
In the in-plane direction on the nozzle plate in which the recess is formed, an axis that is longer than the other of the two symmetry axes that are orthogonal to each other through the center of the recess is defined as the major axis of the recess. And
When an axis formed by connecting the center of the inlet opening of the injection hole and the center of the outlet opening and having an angle with respect to the valve axis direction is defined as the inclined axis of the injection hole,
For each of the plurality of injection holes, a plane parallel to the valve axis direction through the major axis of the recess and a tilt axis of the injection hole formed in the recess are parallel to the valve axis direction. The fuel injection valve is characterized in that the plane has an angle α.
前記燃料噴射孔は、前記凹部の中央部に形成されていること
を特徴とする。 The fuel injection valve according to claim 3,
The fuel injection hole is formed in a central portion of the recess.
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