JP6339461B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that injects fuel.
本技術分野の背景技術として、特開2007−040111号公報(特許文献1)に記載された燃料噴射弁が知られている。特許文献1に記載された燃料噴射弁は、噴射孔を2つの流路で構成し、一番目の流路と二番目の流路の傾斜角度を変えて、一番目の流路からの高速な流れを二番目の流路の内壁へ衝突させることにより、噴射孔内に薄い液膜を形成し、液膜噴射時の分裂を促進して噴霧の微粒化性能を向上している(要約参照)。
As a background art of this technical field, a fuel injection valve described in JP 2007-040111 A (Patent Document 1) is known. In the fuel injection valve described in
特許文献1の燃料噴射弁では、一番目の流路と二番目の流路の傾斜角度を変えて、一番目の流路からの高速な流れを二番目の流路の内壁へ衝突させる構成を有しているが、一番目の流路の傾斜方向と二番目の流路の傾斜方向とが同じ方向である。さらに、燃料噴射孔に流入する際の燃料噴射孔の傾斜方向についても、十分な配慮が無かった。
In the fuel injection valve of
本発明の目的は、燃料噴射孔に流入する燃料の流速を向上すると共に、液膜の形成性能を向上することができる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 capable of improving the flow rate of fuel flowing into a fuel injection hole and improving the liquid film formation performance.
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、燃料噴射孔をその上下流方向に2つの流路(燃料噴射孔部)で構成し、上流側に位置する第1の流路(燃料噴射孔部)は上流側の端部が下流側の端部に対して燃料が流れてくる側に位置するように傾斜させ、下流側に位置する第2の流路(燃料噴射孔部)は上流側の端部が下流側の端部に対して燃料が流れてくる側とは反対側に位置するように傾斜させる。すなわち、第1の流路の傾斜方向と第2の流路の傾斜方向とが逆になるようにする。
具体的には、協働して燃料通路を開閉する弁座及び弁体と、前記弁座の下流側に配置された燃料噴射孔と、前記弁座と前記弁座の下流側の端面を貫通する燃料供給孔とが形成された弁座部材と、を備えた燃料噴射弁において、
前記燃料噴射孔を、上流側に設けられた第1の燃料噴射孔部と下流側に設けられた第2の燃料噴射孔部とからなる2つの燃料噴射孔部で構成し、
前記第1の燃料噴射孔部は第1の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第2の燃料噴射孔部は第2の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第1の燃料噴射孔形成部材と前記第2の燃料噴射孔形成部材とを積層することにより、前記第1の燃料噴射孔部と前記第2の燃料噴射孔部とを連接させて前記燃料噴射孔を構成し、
前記第1の燃料噴射孔部の中心軸線と、前記弁座と前記弁体との間に形成される前記燃料通路から前記燃料噴射孔に至る距離が最短となる経路を流れる燃料の流線を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な平面に投影した投影流線と、が成す角度が鈍角となるように、前記第1の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第2の燃料噴射孔部の中心軸線と前記投影流線とが成す角度が鋭角となるように、前記第2の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第1の燃料噴射孔部の直径よりも前記第2の燃料噴射孔部の直径を大きくし、
前記燃料噴射孔は前記燃料供給孔の半径方向内方に設け、
前記第1の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向外方に位置させ、
前記第2の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向内方に位置させ、
前記第1の燃料噴射孔形成部材は前記燃料供給孔の内側に設け、
前記第2の燃料噴射孔形成部材は前記弁座部材の下端面に接合する。
In order to achieve the above object, the fuel injection valve of the present invention comprises a fuel injection hole having two flow paths (fuel injection hole portions) in the upstream and downstream directions, and a first flow path positioned upstream ( The fuel injection hole) is inclined so that the upstream end is positioned on the side where the fuel flows relative to the downstream end, and the second flow path (fuel injection hole) positioned on the downstream side Is inclined so that the upstream end is positioned on the opposite side to the side from which the fuel flows relative to the downstream end. That is, the inclination direction of the first flow path and the inclination direction of the second flow path are reversed.
Specifically, a valve seat and a valve body that cooperate to open and close the fuel passage, a fuel injection hole disposed on the downstream side of the valve seat, and the end face on the downstream side of the valve seat and the valve seat are penetrated. A fuel injection valve comprising: a valve seat member having a fuel supply hole formed therein;
The fuel injection hole is composed of two fuel injection hole parts including a first fuel injection hole part provided on the upstream side and a second fuel injection hole part provided on the downstream side,
The first fuel injection hole portion is formed in a first fuel injection hole forming member,
The second fuel injection hole portion is formed in a second fuel injection hole forming member,
By laminating the first fuel injection hole forming member and the second fuel injection hole forming member, the first fuel injection hole part and the second fuel injection hole part are connected to each other and the fuel is injected. Configure the injection hole,
A flow line of fuel that flows through a central axis of the first fuel injection hole and a path from the fuel passage formed between the valve seat and the valve body to the fuel injection hole is the shortest. Inclining the first fuel injection hole so that an angle formed by a projected streamline projected onto a plane perpendicular to the central axis of the fuel injection valve is an obtuse angle;
Inclining the second fuel injection hole so that the angle formed by the central axis of the second fuel injection hole and the projected streamline is an acute angle;
The diameter of the second fuel injection hole is larger than the diameter of the first fuel injection hole,
The fuel injection hole is provided radially inward of the fuel supply hole,
The upper part of the central axis of the first fuel injection hole is positioned radially outward with respect to the lower part,
The upper part of the central axis of the second fuel injection hole is positioned radially inward with respect to the lower part,
The first fuel injection hole forming member is provided inside the fuel supply hole;
The second fuel injection hole forming member is joined to the lower end surface of the valve seat member.
本発明によれば、第1の流路に流入する燃料の流速が向上し、燃料が第1の流路から第2の流路に流入する際に、燃料の第2の流路の内壁への衝突力が向上する。第2の流路の傾斜方向は第1の流路の傾斜方向とは逆向きであるため、燃料の第2の流路内壁への衝突力の向上と合わせて、液膜の形成性能が向上する。これにより、噴霧の微粒化性能を向上することができる。 According to the present invention, the flow rate of the fuel flowing into the first flow path is improved, and when the fuel flows from the first flow path into the second flow path, the fuel flows to the inner wall of the second flow path. Improves the collision force. Since the inclination direction of the second flow path is opposite to the inclination direction of the first flow path, the formation performance of the liquid film is improved together with the improvement of the collision force of the fuel to the inner wall of the second flow path. To do. Thereby, the atomization performance of spray can be improved.
本発明に係る実施例について、図1乃至図11を用いて説明する。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS.
本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁について、図1〜図3及び図9を用いて説明する。 A fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
まず、図1〜図3を参照して、燃料噴射弁1の全体構成について説明する。図1は、本発明に係る燃料噴射弁の一実施例について、弁軸心(中心軸線)1aに沿う断面を示す縦断面図である。図2は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。図3は、ノズルプレート21nを図2の矢印III方向から見た平面図である。なお、中心軸線1aは、後述する弁体17が一体に設けられた可動子27の軸心(弁軸心)に一致し、後述する筒状体5の中心軸線に一致している。
First, the overall configuration of the
燃料噴射弁1には、金属材製の筒状体5によって、その内側に燃料流路3がほぼ中心軸線1aに沿うように構成されている。筒状体5は、磁性を有するステンレス等の金属素材を用い、深絞り加工等のプレス加工により中心軸線1aに沿う方向に段付きの形状に形成されている。これにより、筒状体5は、一端側5aの径が他端側5bの径に対して大きくなっている。図1においては、一端側に形成された大径部5aが、他端側に形成された小径部5bの上側になるように描いてある。
The
図1において、上端部(上端側)を基端部(基端側)と呼び、下端部(下端側)を先端部(先端側)と呼ぶことにする。基端部(基端側)及び先端部(先端側)という呼び方は、燃料の流れ方向に基づいている。また、本明細書において説明される上下関係は図1を基準とするもので、燃料噴射弁1の内燃機関への搭載時における上下方向とは関係がない。
In FIG. 1, the upper end portion (upper end side) is referred to as a base end portion (base end side), and the lower end portion (lower end side) is referred to as a distal end portion (front end side). The term “proximal end portion (proximal end side)” and “distal end portion (distal end side)” are based on the fuel flow direction. Further, the vertical relationship described in this specification is based on FIG. 1 and is not related to the vertical direction when the
筒状体5の基端部には燃料供給口2が設けられ、この燃料供給口2に、燃料に混入した異物を取り除くための燃料フィルタ13が取り付けられている。燃料フィルタ13は、筒状の芯金13aと、樹脂材料製のフレーム13bと、メッシュ状のフィルタ本体13cとで構成されている。フレーム13bの樹脂材料は、例えば、ナイロン、フッ素樹脂等であり、芯金13aと一体に成形されている。フィルタ本体13cはフレーム13bに取り付けられ、芯金13aが筒状体5の大径部5aの内側に圧入されることにより、筒状体5の基端部に固定されている。
A
筒状体5の基端部は径方向外側に向けて拡径するように曲げられた鍔部(拡径部)5dが形成され、鍔部5dとカバー47の基端側端部47aとで形成される環状凹部(環状溝部)4にOリング11が配設されている。
The base end portion of the
筒状体5の先端部には、弁体17と弁座部材15とからなる弁部7が構成されている。弁座部材15には、中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔15aが形成されている。貫通孔15aの途中には下流側に向かって縮径する円錐面が形成され、貫通孔15aはこの円錐面によって段付き状に形成されている。そして円錐面上には弁座15bが構成され、弁体17が弁座15bに離接することにより、燃料通路の開閉が行われる。なお、弁座15bが形成された円錐面全体を弁座面と呼ぶ場合もある。
A
貫通孔15aにおける、円錐面から上側の内周面は、弁体17を収容する弁体収容孔を構成する。弁体収容孔を構成する貫通孔15aの内周面に、弁体17を中心軸線1aに沿う方向に案内するガイド面15cが形成されている。ガイド面15cの上流側には、上流側に向かって拡径する拡径部15dが形成されている。拡径部15dは弁体17の組付けを容易にすると共に、燃料通路断面を拡大するのに役立っている。一方、弁体収容孔15aの下端部は弁座部材15の先端面15tに開口し、この開口は燃料供給孔15eを構成する。
The inner peripheral surface on the upper side from the conical surface in the through-
弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に挿入され、レーザ溶接により筒状体5に固定されている。このレーザ溶接19は、筒状体5の外周側から全周に亘って実施されている。この場合、弁座部材15を筒状体5の先端側内側に圧入した上で、弁座部材15をレーザ溶接により筒状体5に固定してもよい。
The
図2に示すように、燃料供給孔15eには燃料噴射孔110の上流側部分(第1の流路又は第1の燃料噴射孔部)が形成された第1のノズルプレート(第1の燃料噴射孔形成部材)21naが設けられ、弁座部材15の先端側の端面(以下、先端面と言う)15tには燃料噴射孔110の下流側部分(第2の流路又は第2の燃料噴射孔部)が形成された第2のノズルプレート(第2の燃料噴射孔形成部材)21nbが取り付けられている。第1のノズルプレート21na及び第2のノズルプレート21nbは板厚が均一な板状部材(平板)で構成されている。第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとは中心軸線1a方向に積層されることにより、両プレート21na,21nbに形成された第1の燃料噴射孔部及び第2の燃料噴射孔部が一つの連続した燃料噴射孔110を構成している。
As shown in FIG. 2, a first nozzle plate (first fuel) in which an upstream portion (first flow path or first fuel injection hole) of the
第1のノズルプレート21naは、図7及び図8に示すように、弁座部材15に固定されてもよいし、第2のノズルプレート21nbに固定されてもよい。この固定構造については後述する。第2のノズルプレート21nbは弁座部材15に対してレーザ溶接により固定されている。レーザ溶接部23は、燃料噴射孔110−1〜110−10(図3参照)が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。
As shown in FIGS. 7 and 8, the first nozzle plate 21na may be fixed to the
第1のノズルプレート21na及び第2のノズルプレート21nbには複数の燃料噴射孔110−1〜110−10が形成されている。本実施例では、燃料噴射孔を10個設けている。図3の平面上において、燃料噴射孔110−1〜110−5から噴射される燃料は矢印Aで示す方向に噴射されるように、また燃料噴射孔110−6〜110−10から噴射される燃料は矢印Bで示す方向に噴射されるように、各燃料噴射孔110−1〜110−10の中心軸線110−aの傾き角が設定されている。図2では、燃料噴射孔110−3及び燃料噴射孔110−8について、その傾斜方向を中心軸線110−3a及び中心軸線110−8aで示す。 A plurality of fuel injection holes 110-1 to 110-10 are formed in the first nozzle plate 21na and the second nozzle plate 21nb. In this embodiment, ten fuel injection holes are provided. On the plane of FIG. 3, the fuel injected from the fuel injection holes 110-1 to 110-5 is injected so as to be injected in the direction indicated by the arrow A and from the fuel injection holes 110-6 to 110-10. The inclination angle of the central axis 110-a of each fuel injection hole 110-1 to 110-10 is set so that the fuel is injected in the direction indicated by the arrow B. In FIG. 2, the inclination directions of the fuel injection hole 110-3 and the fuel injection hole 110-8 are indicated by a central axis 110-3a and a central axis 110-8a.
これにより、本実施例では、燃料が二方向に分かれて噴射される二方向噴霧を形成する。燃料噴霧の形態については、二方向噴霧に限定されるものではなく、さらに多方向に噴霧を形成してもよく、或いは一方向のみに噴霧を形成するものであってもよい。また、燃料噴射孔の個数も10個に限定される訳ではない。なお、以下、燃料噴射孔110−1〜110−10を区別する必要のない場合は、単に「燃料噴射孔110」として説明する。 Thereby, in a present Example, the two-way spray in which a fuel is divided and injected in two directions is formed. The form of the fuel spray is not limited to the two-way spray, and the spray may be formed in more than one direction, or may be formed in only one direction. Further, the number of fuel injection holes is not limited to ten. Hereinafter, when it is not necessary to distinguish between the fuel injection holes 110-1 to 110-10, the fuel injection holes 110-1 to 110-10 are simply described as “fuel injection holes 110”.
第1のノズルプレート21na及び第2のノズルプレート21nbによって、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21が構成される。
The first nozzle plate 21na and the second nozzle plate 21nb constitute a
本実施例において、燃料噴射孔110を開閉する弁部7は弁座部材15と弁体17とによって構成され、燃料噴霧の形態を決定する燃料噴射部21はノズルプレート21nによって構成される。そして、弁部7と燃料噴射部21とは、燃料噴射を行うためのノズル部8を構成している。すなわち、本実施例におけるノズル部8は、第1のノズルプレート21na及び第2のノズルプレート21nbがノズル部8の本体側(弁座部材15)の先端面15tに接合されて構成されている。
In this embodiment, the
また、本実施例では、弁体17は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体17におけるガイド面15cと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面17aが設けられ、この切欠き面17aによって燃料通路が構成されている。ボール弁以外で弁体17を構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
In the present embodiment, the
筒状体5の中間部には弁体17を駆動するための駆動部9が配置されている。駆動部9は電磁アクチュエータ(電磁駆動部)で構成されている。具体的には、駆動部9は、筒状体5の内部(内周側)に固定された固定鉄心25と、筒状体5の内部において固定鉄心25に対して先端側に配置され、中心軸線1aに沿う方向に移動可能な可動子(可動部材)27と、固定鉄心25と可動子27に構成された可動鉄心27aとが微小ギャップδを介して対向する位置で筒状体5の外周側に外挿された電磁コイル29と、電磁コイル29の外周側で電磁コイル29を覆うヨーク33とによって構成されている。
A
筒状体5の内側には可動子27及び可動鉄心27aが収容されており、筒状体5は可動鉄心27aの外周面と対向して可動鉄心27aを囲繞するハウジングを構成している。
A
可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とは、電磁コイル29に通電することにより生じる磁束が流れる閉磁路を構成する。磁束は微小ギャップδを通過するが、微小ギャップδの部分で筒状体5を流れる漏れ磁束を低減するため、筒状体5の微小ギャップδに対応する位置に、非磁性部或いは筒状体5の他の部分よりも弱磁性の弱磁性部5cが設けられている。以下、この非磁性部或いは弱磁性部5cは、単に非磁性部5cと呼んで説明する。非磁性部5cは、筒状体5に対する磁性を有する筒状体5に非磁性化処理を行うことにより形成することができる。このような非磁性化処理は、例えば熱処理によって行うことができる。また、熱処理又は冷間加工等によって非磁性部5cの硬度を高める高硬度化処理も実施する。或いは、磁性を有する筒状体5に非磁性の筒状体5cを接続してもよい。この場合、非磁性の筒状体5cは筒状体5よりも高硬度の材料であることが好ましい。或いは、筒状体5の外周面に環状凹部を形成することにより非磁性部5cに相当する部分を薄肉化して構成することができる。
The
電磁コイル29は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン31に巻回され、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29はコネクタ41に設けられたターミナル43に電気的に接続されている。電磁コイル29、ボビン31及びターミナル43等によってコイル装置70が構成される。コネクタ41には図示しない外部の駆動回路が接続され、ターミナル43を介して、電磁コイル29に駆動電流が通電される。
The
固定鉄心25は、磁性金属材料からなる。固定鉄心25は筒状に形成され、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔25aを有する。固定鉄心25は、筒状体5の小径部5bの基端側に圧入固定され、筒状体5の中間部に位置している。小径部5bの基端側に大径部5aが設けられていることにより、固定鉄心25の組付けが容易になる。固定鉄心25は溶接により筒状体5に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体5に固定してもよい。
The fixed
可動子27は、基端側に大径部27aが形成されており、この大径部27aが固定鉄心25と対向する可動鉄心27aを構成する。可動子27の可動鉄心27aに対して先端側には小径部27bが形成されており、この小径部27bの先端に弁体17が溶接により固定されている。この小径部27bは可動鉄心27aと弁体17とを接続する接続部27bを構成する。本実施例では、可動鉄心27aと接続部27bとを一体(同一材料からなる一部材)に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。本実施例では、弁体17を可動子27と別の構成要素としているが、弁体17を可動子27の一部に含めてもよい。
The
上述したように本実施例では、可動鉄心27aは、弁体17と連結され、固定鉄心25との間に作用する磁気吸引力によって、弁体27を開閉弁方向に駆動する部材である。
As described above, in this embodiment, the
また、可動鉄心27aの外周面が筒状体5の内周面に接触することにより、可動子27は中心軸線1aに沿う方向(開閉弁方向)における移動を案内される。この場合、上述した非磁性部5cは非磁性化処理によりその硬度を高めるとよい。或いは、筒状体5の他の部分よりも硬度の高い非磁性部材(筒状体)を使用して非磁性部5cを構成するとよい。そして、この非磁性部5cで可動鉄心27aの外周部を案内する案内面(支持面)を構成するとよい。これにより、可動鉄心27aの外周部が摺動する筒状体5側の摺動面の耐摩耗性を高めることができる。
Moreover, when the outer peripheral surface of the
可動鉄心27aには、固定鉄心25と対向する端面に開口する凹部27cが中心軸線1a方向に形成されている。凹部27cの底面にはスプリング(コイルばね)39のばね座となる環状面27eが形成されている。環状面27eの内周側には中心軸線1aに沿って小径部(接続部)27bの先端側端部まで貫通する貫通孔27fが形成されている。また、小径部27bには側面に開口部27dが形成されている。小径部27bの外周面と筒状体5の内周面との間には背圧室37が形成されている。貫通孔27fが凹部27cの底面に開口し、開口部27dが小径部27bの外周面に開口することにより、可動子27の内部に、可動子27の基端部側と可動子27の側面部に形成された背圧室37とを連通する燃料流路3が構成される。
The
固定鉄心25の貫通孔25aと可動鉄心27aの凹部27cとに跨って、コイルばね39が圧縮状態で配設されている。コイルばね39は、可動子27を、弁体17が弁座15bに当接する方向(閉弁方向)に付勢する付勢部材として機能している。
A
固定鉄心25の貫通孔25aの内側にはアジャスタ(調整子)35が配設されており、コイルばね39の基端側端部はアジャスタ35の先端側端面に当接している。中心軸線1aに沿う方向におけるアジャスタ35の貫通孔25a内での位置を調整することにより、コイルばね39による可動子27(すなわち弁体17)の付勢力が調整される。アジャスタ35は、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する燃料流路3を有する。燃料は、アジャスタ35の燃料流路3を流れた後、固定鉄心25の貫通孔25aの先端側部分の燃料流路3に流れ、可動子27内に構成された燃料流路3に流れる。
An adjuster (adjuster) 35 is disposed inside the through-
ヨーク33は、磁性を有する金属材料でできており、燃料噴射弁1のハウジングを兼ねている。ヨーク33は大径部33aと小径部33bとを有する段付きの筒状に形成されている。大径部33aは電磁コイル29の外周を覆って円筒形状を成しており、大径部33aの先端側に大径部33aよりも小径の小径部33bが形成されている。小径部33bは筒状体5の小径部5bの外周に圧入又は挿入されている。これにより、小径部33bの内周面は筒状体5の外周面に緊密に接触している。このとき、小径部33bの内周面の少なくとも一部は、可動鉄心27aの外周面と筒状体5を介して対向しており、この対向部分における閉磁路の磁気抵抗を小さくしている。
The yoke 33 is made of a metallic material having magnetism, and also serves as a housing for the
ヨーク33の先端側端部の外周面には周方向に沿って環状凹部33cが形成されている。環状凹部33cの底面に形成された薄肉部において、ヨーク33と筒状体5とがレーザ溶接24により全周に亘って接合されている。ヨーク33は、その先端側端部が弁座部材15の基端側端部に対して先端側に位置している。このため、ヨーク33と弁座部材15とが中心軸線1aに沿う方向において重複する範囲に設けられており、筒状体5の先端部を補強している。なお、弁座部材15のレーザ溶接部19はヨーク33の先端側端部よりもさらに先端側に位置しており、弁座部材15とヨーク33との組み付け順序に制約が生じないようにしている。
An
筒状体5の先端部にはフランジ部49aを有する円筒状のプロテクタ49が外挿され、筒状体5の先端部がプロテクタ49によって保護されている。プロテクタ49はヨーク33のレーザ溶接部24の上を覆っている。
A
プロテクタ49のフランジ部49aと、ヨーク33の小径部33bと、ヨーク33の大径部33aと小径部33bとの段差面とによって環状溝34が形成され、環状溝34にOリング46が外挿されている。Oリング46は、燃料噴射弁1が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口の内周面とヨーク33における小径部33bの外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
An
燃料噴射弁1の中間部から基端側端部の近傍までを、樹脂カバー47がモールドされて被覆している。樹脂カバー47の先端側端部はヨーク33の大径部33aの基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー47は電磁コイル29とターミナル43とを接続する配線部材を被覆し、樹脂カバー47によりコネクタ41が一体的に形成されている。
A
次に、燃料噴射弁1の動作について説明する。
Next, the operation of the
電磁コイル29が非通電状態にあり電磁コイル29に駆動電流が流れていない場合、可動子27はコイルばね39により閉弁方向に付勢され、弁体17が弁座15bに当接(着座)した状態にある。この場合、固定鉄心25の先端側端面と可動鉄心27aの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子27(すなわち弁体17)のストロークに等しい。
When the
電磁コイル29が通電状態に切り替わり電磁コイル29に駆動電流が流れると、可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心25と可動鉄心27aとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね39による付勢力や、可動子27に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。可動子27が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して固定鉄心25に当接すると、可動鉄心27aは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態に至る。
When the
可動子27が開弁方向に移動して弁体17が弁座15bから離れると、弁体17と弁座15bとの間に隙間(燃料流路)が形成される。弁体17と弁座15bとの間に構成される燃料シート部を流下した燃料は、燃料供給孔15eを通じて燃料噴射孔110に流れる。このとき、燃料噴射孔110に流入する燃料の主たる流れ方向は、径方向外方から径方向内方(中心側)へ向かう方向となる。燃料は、燃料噴射孔110の入口開口から燃料噴射孔110の内部に流入し、出口開口より燃料噴射弁1の外部に噴射される。燃料噴射孔110の入口開口は第1のノズルプレート21naに形成された第1の燃料噴射孔部の上流端にあり、出口開口は第2のノズルプレート21nbに形成された第2の燃料噴射孔部の下流端にある。
When the
電磁コイル29の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。この段階で、磁気吸引力がコイルばね39の付勢力よりも小さくなると、可動子27が閉弁方向へ移動を開始する。弁体17が弁座15bに当接すると、弁体17は弁部7を閉弁して静止した状態に至る。
When the energization of the
可動子27が開弁方向に移動して弁体17が弁座15bから離れ始める時点から、可動子27が閉弁方向へ移動して弁体17が再び弁座15bに当接する時点までを開弁時(開弁状態)と呼び、弁体17が弁座15bに当接して閉弁している間を閉弁時(閉弁状態)と呼ぶ。
The time from when the
なお、可動鉄心27aと固定鉄心25との間に作用するスクイズ力を低減するために、可動鉄心27aの固定鉄心25と対向する端面に突起を設ける場合がある。このような場合は、弁体17の移動距離(ストローク)はギャップδから突起高さを差し引いた大きさになる。また、可動鉄心27aと固定鉄心25とが接触する前に、可動子27の開弁方向への移動を制限するストッパを設ける場合もある。
In order to reduce the squeeze force acting between the
次に、図11及び図12を参照して、燃料噴射孔110の構成について、詳細に説明する。図11は、図2の燃料噴射孔110(110−8)の近傍を拡大して示す断面図である。図12は、図10のXI−XI断面を示す断面図である。
Next, the configuration of the
第1のノズルプレート21naの上端面21naaは燃料供給孔15eの内部に面し、第1のノズルプレート21naの下端面21nabは第2のノズルプレート21nbの上端面21nbaに当接している。第2のノズルプレート21nbの上端面21nbaは、第1のノズルプレート21naの下端面21nabと当接する部分の外周側部分が弁座部材15の下端面15tに当接している。第2のノズルプレート21nbの下端面21nbbは燃料噴射弁の外部に面している。
The upper end surface 21naa of the first nozzle plate 21na faces the inside of the
第1のノズルプレート21naに形成された第1の燃料噴射孔部110aは、その上流端が下流端に対して半径方向外方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向内方に位置する。第2のノズルプレート21nbに形成された第2の燃料噴射孔部110bは、その上流端が下流端に対して半径方向内方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向外方に位置する。第1の燃料噴射孔部110aの中心軸線110a−aは上方が下方に対して半径方向外方に位置し、第2の燃料噴射孔部110bの中心軸線110b−aは上方が下方に対して半径方向内方に位置する。
The first fuel
第1の燃料噴射孔部110aの下端は第2の燃料噴射孔部110bの上端に連通している。第1の燃料噴射孔部110aと第2の燃料噴射孔部110bとは、第1のノズルプレート21naにおける第1の燃料噴射孔部110aの下流端側の開口面が、第2のノズルプレート21nbにおける第2の燃料噴射孔部110bの上流端側の開口面の内側に含まれるように、接続されている。すなわち、第2のノズルプレート21nbの直径Dbは第1のノズルプレート21naの直径Daよりも大きい。そして、第1の燃料噴射孔部110aの下流端側開口縁と第2のノズルプレート21nbの上流端側開口縁との間には径方向の隙間d1、d2が形成されている。これにより、第1の燃料噴射孔部110aの下流端側開口面の一部が第2のノズルプレート21nbの上端面21nbaによって塞がれることが無くなる。
The lower end of the first
第1の燃料噴射孔部110aは燃料流れに沿う方向に傾斜している。このため、弁体17と弁座15bとの間の燃料通路を流下した燃料300は、流速があまり低下しない状態で第1の燃料噴射孔部110aの内壁面(内周面)110aaに沿って燃料噴射孔部110aに流入する。このため、燃料300は第1の燃料噴射孔部110a内で高速を維持することができる。そして、第1の燃料噴射孔部110aとは傾斜方向が異なる第2の燃料噴射孔部110bに流入する際に、燃料300は第2の燃料噴射孔部110bの内壁面(内周面)110baに強い衝突力で衝突する。すなわち、燃料300における第2の燃料噴射孔部110bの内壁面110baへの衝突圧を高めることができる。これにより、第2の燃料噴射孔部110bに流入した燃料300は、第2の燃料噴射孔部110bの内壁面110baに押し付けられるようにして周方向に広がってゆく。これによって、図12に示すように、燃料は燃料噴射孔110の内部で薄い液膜301を形成することができる。
The first
本実施例では、第1の燃料噴射孔部110aは燃料噴射量の計量機能と燃料300の流入を促進する機能とを有し、燃料流300の減速を抑制する機能を有する。すなわち燃料流300の高速を維持して、燃料300を第2の燃料噴射孔部110bに大きな衝突力で衝突させる機能を有する。一方、第2の燃料噴射孔部110bは高速を維持した燃料流300を受け止めて周方向に押し広げる機能を有する。このように、本実施例では、各燃料噴射孔部110a,110bに機能を分担させることにより、液膜の形成性能を向上させている。
In the present embodiment, the first
本実施例では半径方向外方から内方に燃料を流して燃料噴射孔110に流入させる構成であるが、例えば燃料供給孔15eの下流側に半径方向外方に燃料を拡散させる燃料室を形成し、半径方向内方から外方に燃料を流して燃料噴射孔110に流入させる構成もある。このような構成では、第1のノズルプレート21naに形成された第1の燃料噴射孔部110aは、その上流端が下流端に対して半径方向内方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向外方に位置するようにするとよい。第2のノズルプレート21nbに形成された第2の燃料噴射孔部110bは、その上流端が下流端に対して半径方向外方に位置し、下流端は上流端に対して半径方向内方に位置するようにするとよい。この場合、第1の燃料噴射孔部110aの中心軸線110a−aは上方が下方に対して半径方向内方に位置し、第2の燃料噴射孔部110bの中心軸線110b−aは上方が下方に対して半径方向外方に位置する。
In this embodiment, the fuel flows from the outside in the radial direction to the inside and flows into the
半径方向外方から内方に燃料を流して燃料噴射孔110に流入させる構成と半径方向内方から外方に燃料を流して燃料噴射孔110に流入させる構成とを考慮すると、第1のノズルプレート21naに形成された第1の燃料噴射孔部110aは、その上流端が下流端に対して主たる燃料流れの方向において上流側に位置し、下流端は上流端に対して主たる燃料流れの方向において下流側に位置するようにするとよい。第2のノズルプレート21nbに形成された第2の燃料噴射孔部110bは、その上流端が下流端に対して主たる燃料流れの方向において下流側に位置し、下流端は上流端に対して主たる燃料流れの方向において上流側に位置するようにするとよい。
Considering the configuration in which the fuel flows from the radially outward to the inside and flows into the
すなわち、弁体17と弁座15bとの間の燃料通路を流下して燃料噴射孔110に向かう燃料流れの流線を燃料噴射弁の中心軸線1aに垂直な平面S1に投影し、この平面S1に投影された燃料流れの流線と第1の燃料噴射孔部110aの中心軸線(或いはその延長線)との間の角度θ1が鈍角となり、平面S1に投影された燃料流れの流線と第2の燃料噴射孔部110bの中心軸線(或いはその延長線)との間の角度θ2が鋭角となるようにする。
That is, the flow line of the fuel flow flowing down the fuel passage between the
ここで、主たる燃料流れの方向とは、弁体17と弁座15bとの間の燃料通路を流下した燃料の主流が流れる方向であり、弁体17と弁座15bとの間の燃料通路から燃料噴射孔110までの距離が最短となる経路を流れる燃料の方向である。
Here, the direction of the main fuel flow is the direction in which the main flow of the fuel flowing down the fuel passage between the
次に、本発明の第2実施例について、図4を参照して説明する。図4は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁1の基本的な構成は第1実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第1実施例との差異について説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the nozzle portion 8 shown in FIG. As the basic configuration of the
本実施例では、弁体17をボール弁ではなく、ニードル弁で構成している。また、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの外側に配置し、第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとを積層して燃料供給孔15eの外周側で弁座部材15の下端面15tに符号23で示す位置をレーザ溶接している。
In the present embodiment, the
本実施例では、弁体17のシート部と弁座15bとが当接する燃料シート部から燃料噴射孔110までの距離を短くすることができ、燃料流れ300(図10参照)の減速を抑制するのに有利である。
In this embodiment, the distance from the fuel seat portion where the seat portion of the
本実施例における燃料噴射孔110の構成及び作用効果は第1実施例と同様である。また、本実施例の第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとに係る構成を第1実施例に適用してもよい。
The configuration and operational effects of the
次に、本発明の第3実施例について、図5を参照して説明する。図5は、図1に示すノズル部8の近傍を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁1の基本的な構成は第1実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第1実施例との差異について説明する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the nozzle portion 8 shown in FIG. As the basic configuration of the
本実施例では、弁体17をボール弁ではなく、ニードル弁で構成している。本実施例では、弁体17のシート部と弁座15bとが当接する燃料シート部から燃料噴射孔110までの距離を短くすることができ、燃料流れ300(図10参照)の減速を抑制するのに有利である。
In the present embodiment, the
本実施例における燃料噴射孔110の構成及び作用効果は第1実施例と同様である。
The configuration and operational effects of the
次に、本発明の第4実施例について、図6を参照して説明する。図6は、図1に示すノズル部8の一部を拡大して示す断面図である。燃料噴射弁1の基本的な構成は第1実施例で説明した構成をそのまま使用することができる。以下、第1実施例との差異について説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the nozzle portion 8 shown in FIG. As the basic configuration of the
本実施例では、弁座部材15’には燃料供給孔15eが形成されておらず、第1の燃料噴射孔部110aが弁座部材15’に直接形成されている。弁座部材15’の下端面15t’に第2のノズルプレート21nbが固定されており、第2のノズルプレート21nbに形成された第2の燃料噴射孔部110bが弁座部材15’ に形成された第1の燃料噴射孔部110aと接続されている。第1の燃料噴射孔部110aの下流端には第1の燃料噴射孔部110aの直径よりも大きな直径の凹部110cが形成されており、第2の燃料噴射孔部110bは凹部110cを介して第1の燃料噴射孔部110aと接続されている。
In the present embodiment, the
本実施例では、デッドボリュームを小さくすることができ、燃料を噴射する空間の圧力変化によって、燃料噴射量が変化するのを抑制することができる。本実施例における燃料噴射孔110の構成及び作用効果は第1実施例と同様である。
In this embodiment, the dead volume can be reduced, and the change in the fuel injection amount due to the change in the pressure of the space in which the fuel is injected can be suppressed. The configuration and operational effects of the
次に、図7〜図9を参照して、上述した各実施例に適用可能な第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbの組み付け方法について説明する。図7は、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図8は、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの外側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図9は、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。図10は、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの内側に配置する場合の組み付け方法を説明する断面図である。
Next, a method for assembling the first nozzle plate 21na and the second nozzle plate 21nb that can be applied to the above-described embodiments will be described with reference to FIGS. FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining an assembly method when the first nozzle plate 21na is disposed outside the
第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの外側に配置する場合、図7に示すように、第1のノズルプレート21naを弁座部材15の下端面15tに接合し、その後で、第2のノズルプレート21nbを接合することができる。或いは、図8に示すように、第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとを予め接合した組部品を作り、この組部品を弁座部材15の下端面15tに接合してもよい。図8に示す第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとの接合には、例えばパルス放電接合を用いることができる。図7及び図8の組み付け方法は、第2実施例で説明した構成に適用される。
When the first nozzle plate 21na is disposed outside the
第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの内側に配置する場合、図9に示すように、第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとを予め接合した組部品を作り、燃料供給孔15eの内側に第1のノズルプレート21naを挿入しつつ、この組部品を弁座部材15の下端面15tに接合することができる。或いは、図10に示すように、第1のノズルプレート21naを燃料供給孔15eの内側に固定し、その後で、第2のノズルプレート21nbを弁座部材15の下端面15tに接合してもよい。図9に示す第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとの接合には、例えばパルス放電接合を用いることができる。また、図10に示す第1のノズルプレート21naと弁座部材15との接合には、緊迫結合(メタルフロー)を用いることができる。図7及び図8の組み付け方法は、第2実施例で説明した構成に適用される。図9及び図10の組み付け方法は、第3実施例で説明した構成に適用される。
When the first nozzle plate 21na is arranged inside the
その他、第1のノズルプレート21naと第2のノズルプレート21nbとを、例えば3Dプリント技術を用いて、一体で形成してもよい。 In addition, the first nozzle plate 21na and the second nozzle plate 21nb may be integrally formed using, for example, 3D printing technology.
図13を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図13は、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
With reference to FIG. 13, an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve according to the present invention will be described. FIG. 13 is a cross-sectional view of the internal combustion engine on which the
内燃機関100のエンジンブロック101にはシリンダ102が形成されおり、シリンダ102の頂部に吸気口103と排気口104とが設けられている。吸気口103には、吸気口103を開閉する吸気弁105が、また排気口104には排気口104を開閉する排気弁106が設けられている。エンジンブロック101に形成され、吸気口103に連通する吸気流路107の入口側端部107aには吸気管108が接続されている。
A
燃料噴射弁1の燃料供給口2(図1参照)には燃料配管110が接続される。
A
吸気管108には燃料噴射弁1の取付け部109が形成されており、取付け部109に燃料噴射弁1を挿入する挿入口109aが形成されている。挿入口109aは吸気管108の内壁面(吸気流路)まで貫通しており、挿入口109aに挿入された燃料噴射弁1から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック101に吸気口103が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口103(吸気弁105)を指向して噴射される。
An
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また、実施例間において、各実施例に記載された構成の入れ替えや追加を行うことも可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and some components can be deleted or other components not described can be added. In addition, it is possible to replace or add the configuration described in each embodiment between the embodiments.
1…燃料噴射弁、5…筒状体、5c…非磁性部、9…駆動部、15,15’…弁座部材、15b…弁座、15e…燃料供給孔、15t,15t’…弁座部材の下端面、17…弁体、21na…第1のノズルプレート、21naa…第1のノズルプレートの上端面、21nab…第1のノズルプレートの下端面、21nb…第2のノズルプレート、21nba…第2のノズルプレートの上端面、21nbb…第2のノズルプレート21nbの下端面、25…固定鉄心、25b…吸引面、27a…可動鉄心、27h…吸引面、27aa,外周面27ab…可動鉄心の外周面、27ac…可動鉄心の周面、27ad…可動鉄心の段差面、60…ブッシュ、60’…高硬度非磁性部、110a…第1の燃料噴射孔部、110aa…第1の燃料噴射孔部の内壁面(内周面)、110b…第2の燃料噴射孔部、110ba…第2の燃料噴射孔部の内壁面(内周面)、300…燃料流、301…液膜。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記燃料噴射孔を、上流側に設けられた第1の燃料噴射孔部と下流側に設けられた第2の燃料噴射孔部とからなる2つの燃料噴射孔部で構成し、
前記第1の燃料噴射孔部は第1の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第2の燃料噴射孔部は第2の燃料噴射孔形成部材に形成し、
前記第1の燃料噴射孔形成部材と前記第2の燃料噴射孔形成部材とを積層することにより、前記第1の燃料噴射孔部と前記第2の燃料噴射孔部とを連接させて前記燃料噴射孔を構成し、
前記第1の燃料噴射孔部の中心軸線と、前記弁座と前記弁体との間に形成される前記燃料通路から前記燃料噴射孔に至る距離が最短となる経路を流れる燃料の流線を燃料噴射弁の中心軸線に垂直な平面に投影した投影流線と、が成す角度が鈍角となるように、前記第1の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第2の燃料噴射孔部の中心軸線と前記投影流線とが成す角度が鋭角となるように、前記第2の燃料噴射孔部を傾斜させ、
前記第1の燃料噴射孔部の直径よりも前記第2の燃料噴射孔部の直径を大きくし、
前記燃料噴射孔は前記燃料供給孔の半径方向内方に設け、
前記第1の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向外方に位置させ、
前記第2の燃料噴射孔部の中心軸線の上方は下方に対して半径方向内方に位置させ、
前記第1の燃料噴射孔形成部材は前記燃料供給孔の内側に設け、
前記第2の燃料噴射孔形成部材は前記弁座部材の下端面に接合したことを特徴とする燃料噴射弁。 A valve seat and a valve body that cooperate to open and close the fuel passage; a fuel injection hole disposed on the downstream side of the valve seat; and a fuel supply hole that penetrates the valve seat and an end face on the downstream side of the valve seat; A fuel injection valve comprising: a valve seat member formed with:
Wherein the fuel injection hole, constituted by the first fuel injection hole and made of a second fuel injection hole provided on the downstream side two fuel injection hole provided in the upper stream side,
The first fuel injection hole portion is formed in a first fuel injection hole forming member,
The second fuel injection hole portion is formed in a second fuel injection hole forming member,
By laminating the first fuel injection hole forming member and the second fuel injection hole forming member, the first fuel injection hole part and the second fuel injection hole part are connected to each other and the fuel is injected. Configure the injection hole,
A flow line of fuel that flows through a central axis of the first fuel injection hole and a path from the fuel passage formed between the valve seat and the valve body to the fuel injection hole is the shortest. as a projection streamline projected onto a plane perpendicular to the central axis of the fuel injection valve, the angle formed by an obtuse angle, tilting the first fuel injection hole,
Inclining the second fuel injection hole so that the angle formed by the central axis of the second fuel injection hole and the projected streamline is an acute angle ;
The diameter of the second fuel injection hole is larger than the diameter of the first fuel injection hole,
The fuel injection hole is provided radially inward of the fuel supply hole,
The upper part of the central axis of the first fuel injection hole is positioned radially outward with respect to the lower part,
The upper part of the central axis of the second fuel injection hole is positioned radially inward with respect to the lower part,
The first fuel injection hole forming member is provided inside the fuel supply hole;
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the second fuel injection hole forming member is joined to a lower end surface of the valve seat member .
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