JP6527763B2 - Fuel injection valve - Google Patents

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JP6527763B2 JP2015127205A JP2015127205A JP6527763B2 JP 6527763 B2 JP6527763 B2 JP 6527763B2 JP 2015127205 A JP2015127205 A JP 2015127205A JP 2015127205 A JP2015127205 A JP 2015127205A JP 6527763 B2 JP6527763 B2 JP 6527763B2
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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 is a fuel injection valve used for an internal combustion engine such as a gasoline engine, wherein the valve abuts against a valve seat to prevent fuel leakage and the valve separates from the valve seat to perform injection. On the valve.

自動車エンジン用燃料噴射装置では、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴孔出口近傍に残留した燃料が炭化してデポジットとして付着する問題がある。このデポジットは、噴射装置の使用時間と伴に噴孔の出口の一部を塞ぐまで成長し、噴霧形状や噴射流量の変化を引き起こす要因となる。また、このデポジットが不完全燃焼を引き起こし、排気中の粒子状物質の増大の要因ともなる。そこで、燃料噴射中もしくは噴射後に、噴孔出口近傍に残留する燃料を低減する必要がある。   In a fuel injection device for an automobile engine, there is a problem that the fuel remaining near the outlet of the injection hole is carbonized and attached as a deposit during or after fuel injection. This deposit grows up to block a part of the outlet of the injection hole with the use time of the injection device, and causes changes in the spray shape and the injection flow rate. In addition, this deposit causes incomplete combustion and also causes increase in particulate matter in the exhaust gas. Therefore, it is necessary to reduce the fuel remaining near the outlet of the injection hole during or after fuel injection.

これに対して、例えば特許文献1においては、板状の噴孔部材において、中心軸線に垂直な方向のうち特定の方向からみた場合の中心軸線からの距離が近いほど、噴孔テーパ角度を大きくする構造が開示されている。   On the other hand, in Patent Document 1, for example, in the plate-like injection hole member, the injection hole taper angle is increased as the distance from the central axis when viewed from a specific direction among the directions perpendicular to the central axis is shorter. Structure is disclosed.

特開2005−106006号公報JP, 2005-106006, A

しかしながら、上記特許文献1に記載されている構造では、残留燃料量が多い噴孔でもテーパ角度が小さくなり、噴孔の開口面積が小さくなるため、残留燃料が弁座表面に付着し、デポジットが形成してしまうという問題がある。
そこで本発明の目的は、上記特許文献に記載の構造によるデポジットの形成という問題を解消し、デポジットを防止することとする。
However, in the structure described in the above-mentioned Patent Document 1, the taper angle is small even if the injection hole has a large amount of residual fuel, and the opening area of the injection hole is small, so the residual fuel adheres to the valve seat surface and deposits There is a problem of forming it.
Therefore, an object of the present invention is to solve the problem of formation of a deposit by the structure described in the above-mentioned patent document and to prevent the deposit.

本発明では、上記目的を達成するために、以下の様な手段を用いることとした。
請求項1に記載の発明によると、変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に複数の噴孔が形成された燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔のうち、中心軸線に対して第1の噴孔軸角度で傾斜する第1の噴孔の下流側開口面積に対して、中心軸線に対して前記第1の噴孔軸角度よりも大きい第2の噴孔軸角度で傾斜する第2の噴孔の下流側開口面積が小さく形成され前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔は下流に向けて末広がりのテーパ状に形成されており、前記下流側開口面積は前記テーパ状の下流側端部により形成され、前記第1の噴孔と燃料との接触角がθ 11 、前記第2の噴孔と燃料との接触角がθ 22 であるときに、前記第1の噴孔のテーパ開き角度φ および前記第2の噴孔の開き角度φ は、φ > 180−2θ 11 およびφ < 180−2θ 22 からなる関係を満たすことを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
In the present invention, the following means are used to achieve the above object.
According to the first aspect of the present invention, the valve element is movable, the valve seat surface which abuts against the valve element to seat the fuel, and the valve element than the position where the valve seat surface and the valve element abut. In a fuel injection valve having a plurality of injection holes formed on the front end side,
The first injection hole axial angle with respect to the central axis with respect to the downstream opening area of the first injection hole which is inclined at the first injection hole axial angle with respect to the central axis among the plurality of injection holes The downstream opening area of the second injection hole inclined at a second injection hole axial angle larger than that of the second injection hole is formed small, and the first injection hole and the second injection hole are tapered toward the end toward the downstream side. The downstream opening area is formed by the tapered downstream end, and the contact angle between the first injection hole and the fuel is θ 11 , and the contact between the second injection hole and the fuel when the corner is theta 22, the opening angle phi 2 of the first nozzle hole taper opening angle phi 1 and the second injection hole, φ 1> 180-2θ 11 and φ 2 <180-2θ 22 There is provided a fuel injection valve characterized by satisfying the following relationship:

また、請求項2に記載の発明によると、変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に複数の噴孔が形成された燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔のうち、中心軸線に対して第1の噴孔軸角度で傾斜する第1の噴孔の下流側開口面積に対して、中心軸線に対して前記第1の噴孔軸角度よりも大きい第2の噴孔軸角度で傾斜する第2の噴孔の下流側開口面積が小さく形成され、
前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔の下流には、下流に向けて末広がりのテーパ状の座グリが形成されており、前記下流側開口面積は前記テーパ状の下流側端部により形成され、前記第1の噴孔と燃料との接触角がθ 11 、前記第2の噴孔と燃料との接触角がθ 22 であるときに、前記第1の噴孔のテーパ開き角度φ および前記第2の噴孔の開き角度φ は、φ > 180−2θ 11 およびφ < 180−2θ 22 からなる関係を満たすことを特徴とする燃料噴射弁が提供される。
Further, according to the second aspect of the present invention, the movable valve body, the valve seat surface in contact with the valve body to seat the fuel, and the position where the valve seat surface and the valve body are in contact with each other In a fuel injection valve having a plurality of injection holes formed on the tip end side of the valve body,
The first injection hole axial angle with respect to the central axis with respect to the downstream opening area of the first injection hole which is inclined at the first injection hole axial angle with respect to the central axis among the plurality of injection holes The downstream opening area of the second injection hole inclined at a second injection hole axial angle larger than the second injection hole is formed small,
A tapered spot facing toward the downstream is formed downstream of the first injection hole and the second injection hole, and the downstream opening area is formed by the tapered downstream end. When the contact angle between the first injection hole and the fuel is θ 11 and the contact angle between the second injection hole and the fuel is θ 22 , the taper opening angle φ of the first injection hole is formed. 1 and the opening angle phi 2 of the second injection hole, φ 1> 180-2θ 11 and phi 2 <fuel injection valve and satisfies the relation of the 180-2Shita 22 is provided.

請求項3に記載の発明によると、請求項1または2に記載の燃料噴射弁において、前記複数の噴孔は中心軸線に対する噴孔軸角度が大きいほど、前記下流側開口面積が小さく形成されることを特徴とした。
According to the invention of claim 3, in the fuel injection valve according to claim 1 or 2 , the downstream side opening area is formed smaller as the injection hole axial angle with respect to the central axis increases. It was characterized.

請求項4に記載の発明によると、請求項1に記載の燃料噴射弁において、前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔のうち少なくとも一方は下流側に座グリが形成されており、前記下流側開口面積は前記座グリにより形成されることを特徴とした。   According to the invention of claim 4, in the fuel injection valve according to claim 1, a spot facing is formed on the downstream side of at least one of the first injection hole and the second injection hole, The downstream side opening area is formed by the counterbore.

本発明によれば、噴孔内および噴孔出口の近傍に発生するデポジットを防止して、噴霧形状や噴射流量の経時変化が無く、粒子状物質の排出が少ない燃料噴射装置を実現することで、排気性能や燃費性能を高めた内燃機関を実現することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to prevent deposits generated in the injection hole and in the vicinity of the injection hole outlet, and realize a fuel injection device with little discharge of particulate matter with no change in spray shape and injection flow rate with time. It is possible to realize an internal combustion engine with improved exhaust performance and fuel consumption performance.

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 apparent from the description of the embodiments below.

本発明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 a fuel injection valve according to the present invention. 本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁において、弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 1st Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front-end | tip was expanded. 本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁において、燃料が噴射された直後における弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 1st Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front-end | tip right after fuel was injected was expanded. 本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁において、噴霧終了時における弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 1st Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front end at the time of completion | finish of spraying was expanded. 従来の燃料噴射弁における、噴霧終了時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the periphery of the injection hole at the time of completion | finish of spraying in the conventional fuel injection valve. 従来の燃料噴射弁における、弁座表面に液膜が付着した時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。FIG. 8 is a view schematically showing the periphery of the injection hole when the liquid film adheres to the valve seat surface in the conventional fuel injection valve. 従来の燃料噴射弁における、座グリ部に液膜が付着した時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。FIG. 8 is a view schematically showing the periphery of the injection hole when the liquid film adheres to the counterbore portion in the conventional fuel injection valve. 本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁において、座グリ部にメニスカスが形成された時の噴孔の周辺を模式的に示した図である。In the fuel injection valve concerning a 1st example of the present invention, it is the figure showing typically the circumference of the injection hole when the meniscus is formed in the counterbore part. 本発明の第2実施例に係る燃料噴射弁において、弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 2nd Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front-end | tip was expanded. 本発明の第2実施例に係る燃料噴射弁において、噴霧終了後、残留燃料が座グリ部に移動した際の断面図である。The fuel injection valve concerning 2nd Example of this invention WHEREIN: After completion | finish of spraying, it is sectional drawing at the time of the residual fuel having moved to a back facing part. 本発明の第3実施例に係る燃料噴射弁において、弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve concerning 3rd Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front-end | tip was expanded. 本発明の第4実施例に係る燃料噴射弁において、弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve concerning 4th Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front-end | tip was expanded. 本発明の第5実施例に係る燃料噴射弁おいて、噴霧終了時における弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 5th Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing to which the vicinity of the valve body front end at the time of completion | finish of spraying was expanded. 本発明の第1実施例に係る燃料噴射弁において、座グリ部を第1の噴孔のみに形成した場合の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the front end of the valve body in the case where the countersunk portion is formed only in the first injection hole in the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第2実施例に係る燃料噴射弁において、座グリ部の形状を変更した場合の弁体先端の近傍を拡大した断面図である。The fuel injection valve which concerns on 2nd Example of this invention WHEREIN: It is sectional drawing which expanded the vicinity of the valve-body front-end | tip at the time of changing the shape of a facing. 座グリ部の内部における残留燃料の界面付近を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows interface vicinity of the residual fuel in the inside of a spot facing part.

以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

まず、図1および図2を用いて、本発明の第1の実施例の構造を説明する。   First, the structure of the first embodiment of the present invention will be described using FIG. 1 and FIG.

図1は、本発明に係る燃料噴射装置の例として、電磁式燃料噴射装置の例を示す断面図である。図1を用いて噴射装置の基本的な動作を説明する。図1において、燃料は燃料供給口112から供給され、燃料噴射弁の内部に供給される。図1に示す電磁式燃料噴射弁100は、通常時閉型の電磁駆動式であって、コイル108に通電がないときには、弁体101がスプリング110によって付勢され、ノズル体104に溶接などで接合されたシート部材102に押し付けられ、燃料がシールされるようになっている。このとき、筒内噴射用燃料噴射弁では、供給される燃料圧力がおよそ1MPaから50MPaの範囲である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of an electromagnetic fuel injection device as an example of a fuel injection device according to the present invention. The basic operation of the injector will be described using FIG. In FIG. 1, fuel is supplied from a fuel supply port 112 and is supplied to the inside of a fuel injection valve. The electromagnetic fuel injection valve 100 shown in FIG. 1 is a normally closed electromagnetic drive type, and when the coil 108 is not energized, the valve body 101 is biased by the spring 110 and the nozzle body 104 is welded or the like. The fuel is sealed by being pressed against the joined sheet members 102. At this time, in the in-cylinder fuel injection valve, the fuel pressure supplied is in the range of approximately 1 MPa to 50 MPa.

図2は弁体の先端を拡大した断面図である。燃料噴射弁が閉弁状態にあるときには、弁体101はノズル体104に溶接などで接合されたシート部材102に設けられた円錐面からなる弁座面203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101側の接触部は曲面202によって形成されており、弁座面203と曲面202の接触はほぼ線接触の状態になっている。図1に示したコイル108に通電されると、電磁弁の磁気回路を構成するコア107、ヨーク109、アンカー106に磁束密度を生じて、空隙のあるコア107とアンカー106の間に磁気吸引力を生じる。磁気吸引力が、スプリング110の付勢力と前述の燃料圧力による力よりも大きくなると、弁体101はガイド部材103、弁体ガイド105にガイドされながらアンカー106によってコア107側に吸引され、開弁状態となる。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the valve body. When the fuel injection valve is in a closed state, the valve body 101 maintains a fuel seal by abutting on a conical valve seat surface 203 provided on a seat member 102 joined to the nozzle body 104 by welding or the like. It is supposed to be. At this time, the contact portion on the valve body 101 side is formed by the curved surface 202, and the contact between the valve seat surface 203 and the curved surface 202 is in a substantially linear contact state. When the coil 108 shown in FIG. 1 is energized, a magnetic flux density is generated in the core 107, the yoke 109, and the anchor 106 constituting the magnetic circuit of the solenoid valve, and a magnetic attraction force is generated between the core 107 having an air gap and the anchor 106. Produces When the magnetic attraction force becomes larger than the biasing force of the spring 110 and the force by the above-described fuel pressure, the valve body 101 is attracted toward the core 107 by the anchor 106 while being guided by the guide member 103 and the valve body guide 105 It becomes a state.

開弁状態となると、弁座面203と弁体の曲面部202との間に隙間を生じ、燃料の噴射が開始される。燃料の噴射が開始されると、燃料圧力として与えられたエネルギは運動エネルギに変換されて、燃料は噴孔301に至り空気中に噴射される。   In the open state, a gap is generated between the valve seat surface 203 and the curved surface portion 202 of the valve body, and fuel injection is started. When fuel injection is started, energy given as fuel pressure is converted into kinetic energy, and the fuel reaches injection holes 301 and is injected into the air.

噴孔301の中心軸801は、弁体101の中心軸204に対して、傾き角を有して形成されている。ここで、噴孔軸801は噴孔上流開口面302の中心と噴孔下流開口面303の中心とを結ぶ直線で形成される。なお、本実施例の噴孔301には座グリ部401が形成されており、噴孔軸801を結ぶ直線として、噴孔下流開口面303の中心ではなくてザグリ部401の開口部901の中心を用いても良い。また、弁体101の中心軸204と、噴孔301の中心軸801がなす傾き角を、噴孔軸角度θと定義する。噴孔軸角度θによって、噴霧形状が決定されるため、要求される噴霧形状に応じて、それぞれの噴孔の噴孔軸角度θが決定される。燃料噴射装置の取り付け位置や、ピストンの位置などが考慮され、噴霧はある一定の方向に向けて噴射される。したがって、通常、噴孔軸角度θはすべての噴孔で同じではなく、複数の角度をもって形成される。本実施例においては、第1の噴孔301aと、第2の噴孔301bは、それぞれ異なる噴孔軸角度θ、θを有している。ここで、θ<θであり、噴霧は中心軸204に対して第2の噴孔301b側に噴射される。また、第1の噴孔301aと、第2の噴孔301bは、それぞれ噴射方向下流側に座グリ部401aおよび401bを有している。燃料は、噴孔301および座グリ部401を通過した後、空気中に噴射される。また、座グリ部401aおよび401bは、弁座表面121上に、それぞれ開口部901aおよび901bを有している。本実施例においては、開口部901aの面積をS1、開口部901bの面積をS2としたときに、S1>S2となるように開口部が形成されている。 The central axis 801 of the injection hole 301 is formed to have an inclination angle with respect to the central axis 204 of the valve body 101. Here, the injection hole axis 801 is formed by a straight line connecting the center of the injection hole upstream opening surface 302 and the center of the injection hole downstream opening surface 303. In addition, a spot facing portion 401 is formed in the injection hole 301 of the present embodiment, and a straight line connecting the injection hole axis 801 is not the center of the injection hole downstream opening surface 303 but the center of the opening 901 of the counterbore portion 401. May be used. Further, an inclination angle formed by the central axis 204 of the valve body 101 and the central axis 801 of the injection hole 301 is defined as an injection hole axial angle θ. Since the spray shape is determined by the injection hole axis angle θ, the injection hole axial angle θ of each injection hole is determined according to the required spray shape. The spray is injected in a certain direction in consideration of the mounting position of the fuel injection device, the position of the piston, and the like. Therefore, normally, the injection hole axial angle θ is not the same for all the injection holes, and is formed at a plurality of angles. In the present embodiment, the first injection holes 301 a and the second injection holes 301 b have injection hole axial angles θ 1 and θ 2 different from each other. Here, θ 12 , and the spray is injected toward the second injection hole 301 b with respect to the central axis 204. Further, the first injection holes 301a and the second injection holes 301b have countersunk portions 401a and 401b on the downstream side in the injection direction, respectively. The fuel is injected into the air after passing through the injection holes 301 and the counterbore portion 401. Further, the facing portions 401 a and 401 b have openings 901 a and 901 b respectively on the valve seat surface 121. In this embodiment, when the area of the opening 901a is S1 and the area of the opening 901b is S2, the opening is formed such that S1> S2.

図5および図6を用いて、従来例において燃料500がデポジットになる過程を説明する。図5は、噴霧終了時の従来の燃料噴射装置の噴孔301の周辺を模式的に示した図である。図5に示したように、噴射が終了した時点において、噴孔301内、座グリ部401内、および空気中には、残留燃料502が存在する。残留燃料502は、慣性力によって噴射方向に飛び出そうとする力と、表面張力によって噴孔301方向に戻ろうとする力が働いている。ここで、閉弁によって残留燃料502の速度が小さくなり、噴孔301方向に戻ろうとする力の方が大きくなったとき、残留燃料502は噴孔301方向に引っ張られる。図6は、従来例において、残留燃料502が噴孔301方向に引っ張られた結果、弁座表面121上に液膜503として付着した状態の模式図である。座グリ部401内部には、残留燃料502の界面501が形成されている。液膜503は、時間経過によって乾燥、変質し、弁座表面121上にデポジットが形成される。   A process of the fuel 500 being deposited in the conventional example will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a view schematically showing the periphery of the injection hole 301 of the conventional fuel injection device at the end of spraying. As shown in FIG. 5, when the injection is completed, residual fuel 502 is present in the injection hole 301, the counterbore portion 401, and the air. The residual fuel 502 has a force acting to jump out in the injection direction by an inertial force, and a force acting to return in the direction of the injection hole 301 by surface tension. Here, when the speed of the residual fuel 502 decreases by closing the valve and the force to return in the direction of the injection hole 301 increases, the residual fuel 502 is pulled in the direction of the injection hole 301. FIG. 6 is a schematic view showing a state in which the residual fuel 502 is pulled in the direction of the injection hole 301 as a liquid film 503 on the valve seat surface 121 in the conventional example. An interface 501 of the residual fuel 502 is formed inside the counterbore portion 401. The liquid film 503 dries and deteriorates over time, and a deposit is formed on the valve seat surface 121.

次に、図3および図4を用いて、本実施例においてデポジットが低減するメカニズムを説明する。図3は、図2に示した燃料噴射装置において、燃料500が噴射された直後における断面図である。弁体101は弁座面203とほぼ接触した状態になっている。図3に示した実施例においても、噴孔301aおよび噴孔301bの内部および下流には、残留燃料502aおよび502bが存在する。本発明者らが鋭意検討した結果、残留燃料502の量は、噴孔軸角度θと関連があり、噴孔軸角度θが大きいほど、残留燃料502の量が少なくなる傾向があるということを見出した。このような傾向になる主なメカニズムとしては、以下の2つが挙げられる。1つは、噴孔軸角度θが大きい場合は、流路抵抗が大きくなるため、噴孔301に流れ込む燃料流量が少なくなり、残留燃料502の量が少なくなりやすいためである。もう1つは、噴孔軸角度θが大きい場合、噴孔301の入口部分での流れ込み角度が大きいため、燃料が噴孔301内部で剥離しやすい。したがって、実効的な噴孔面積が小さくなっており、速度の速い燃料が流入するため、閉弁時に慣性力によって空気中に流れ出す量が多くなり、結果として残留燃料502の量が少なくなりやすいためである。したがって、図3に示したように、噴孔軸角度θが大きい噴孔301bの残留燃料502bの量は、噴孔軸角度θが小さい噴孔301aの残留燃料502aの量よりも少なくなる。図4は、本実施例における、噴霧終了時の断面図である。本発明においては、噴孔軸角度θが小さい噴孔301aにおける座グリ部401aの面積が大きいため、残留燃料502の量が多くても、弁座表面121にはみ出すことなく、座グリ部401a内で受け止めることができる。したがって、図6で示したような弁座表面121上の液膜503の量が少なくなり、デポジットの生成が抑制できる。ここで、座グリ部401は、残留燃料502の量に応じて、適切な大きさに設計される必要がある。例えば、残留燃料502の量に対して座グリ部401が大きすぎる場合、図7に示すように、座グリ部401内部で界面501がメニスカスを形成せず、液膜503が座グリ部401の内部に残り、デポジットが形成されやすくなる。液膜503が噴孔301のエッジ部のごく近傍に残留した場合には、次回の噴射とともに押し流され、クリーニングされるが、図7のように噴孔301と離れて残留した場合、クリーニングされにくい。さらに、座グリ部401が大きすぎる場合、座グリ部401内に保持される残留燃料502の量が多いため、不必要に多くのデポジットが座グリ部401内に形成される。一方、座グリ部401が、残留燃料502の量に対して小さすぎる場合、図6で示したように、残留燃料502が弁座表面121にはみ出してしまい、弁座表面121にデポジットが形成されてしまう。   Next, with reference to FIGS. 3 and 4, the mechanism for reducing the deposit in this embodiment will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel injection device shown in FIG. 2 immediately after the fuel 500 is injected. The valve body 101 is substantially in contact with the valve seat surface 203. Also in the embodiment shown in FIG. 3, residual fuels 502a and 502b exist inside and downstream of the injection hole 301a and the injection hole 301b. As a result of intensive studies by the present inventors, the amount of residual fuel 502 is related to the injection hole axis angle θ, and the larger the injection hole axis angle θ, the smaller the amount of residual fuel 502 tends to be. I found it. The following two can be mentioned as the main mechanism that tends to such a tendency. One reason is that when the injection hole axis angle θ is large, the flow path resistance increases, so the flow rate of fuel flowing into the injection hole 301 decreases, and the amount of residual fuel 502 tends to decrease. The other is that when the injection hole axis angle θ is large, the flow angle at the inlet of the injection hole 301 is large, so the fuel is likely to be separated inside the injection hole 301. Therefore, since the effective injection hole area is small and fuel with high speed flows in, the amount of flowing out into the air by the inertia force at the time of valve closing increases, and as a result, the amount of residual fuel 502 tends to decrease. It is. Therefore, as shown in FIG. 3, the amount of residual fuel 502b of the injection hole 301b having a large injection hole axial angle θ is smaller than the amount of residual fuel 502a of the injection hole 301a having a small injection hole axial angle θ. FIG. 4 is a cross-sectional view at the end of spraying in the present embodiment. In the present invention, since the area of the facing portion 401a in the injection hole 301a having a small injection hole axis angle θ is large, the inside of the facing portion 401a does not go out to the valve seat surface 121 even if the amount of residual fuel 502 is large. You can accept Therefore, the amount of the liquid film 503 on the valve seat surface 121 as shown in FIG. 6 is reduced, and the generation of deposits can be suppressed. Here, the counterbore portion 401 needs to be designed to an appropriate size according to the amount of the residual fuel 502. For example, when the spotted portion 401 is too large relative to the amount of the residual fuel 502, the interface 501 does not form a meniscus in the spotted portion 401 as shown in FIG. Remaining inside, deposits are likely to be formed. If the liquid film 503 remains in the immediate vicinity of the edge portion of the injection hole 301, it is swept away with the next injection and cleaned, but if it remains away from the injection hole 301 as shown in FIG. . Furthermore, if the counterbore 401 is too large, an excessive amount of deposit is formed in the counterbore 401 because the amount of residual fuel 502 held in the counterbore 401 is large. On the other hand, if the spot facing portion 401 is too small relative to the amount of the residual fuel 502, the residual fuel 502 leaks to the valve seat surface 121 and deposits are formed on the valve seat surface 121, as shown in FIG. It will

また、図4に示した例においては、残留燃料502aは、座グリ部401a内部で界面501aを形成し、残留燃料502bは、座グリ部401b内部で界面501bを形成している。このとき、噴孔301aと噴孔301bは燃料噴射装置内部で連通しているため、毛細管効果によって、噴孔301aから噴孔301bに残留燃料502が移動する。すなわち、界面501aは弁体方向へ後退し、界面501bは噴射方向に前進する。結果として、座グリ部401a内部の残留燃料502aの量は減少し、座グリ部401b内部の残留燃料502bの量は増加する。   Further, in the example shown in FIG. 4, the residual fuel 502a forms an interface 501a inside the spot facing portion 401a, and the residual fuel 502b forms an interface 501b inside the spot facing portion 401b. At this time, since the injection hole 301a and the injection hole 301b communicate with each other inside the fuel injection device, the residual fuel 502 moves from the injection hole 301a to the injection hole 301b by the capillary effect. That is, the interface 501a retracts in the valve body direction, and the interface 501b advances in the injection direction. As a result, the amount of residual fuel 502a in the back facing portion 401a decreases, and the amount of residual fuel 502b in the back facing portion 401b increases.

ここで、毛細管効果によって、燃料が移動する原理は、概ね以下のとおりである。一般的に、2種類の流体の界面においては、圧力差ΔPが生じる。この圧力差は、ラプラス圧と言われ、数1によって表わされる。ここで、γは表面張力であり、R、R’は界面の主曲率半径である。本実施例の場合は、界面は残留燃料502と空気とで形成される。残留燃料502が座グリ部401と濡れ易い場合、図16に示すように座グリ部401の内部で凹面のメニスカスを形成する。   Here, the principle of movement of fuel by the capillary effect is generally as follows. In general, a pressure difference ΔP occurs at the interface of two types of fluid. This pressure difference is referred to as Laplace pressure and is represented by the equation (1). Here, γ is the surface tension, and R and R ′ are the principal radius of curvature of the interface. In the case of the present embodiment, the interface is formed by the residual fuel 502 and air. When the residual fuel 502 easily gets wet with the spotted portion 401, a concave meniscus is formed inside the spotted portion 401 as shown in FIG.

図16は、座グリ部401の内部における残留燃料502の界面付近における模式図である。ただし、図16においては、主曲率半径R’は省略して表示している。この場合、残留燃料502において、ラプラス圧だけの減圧が生じる。減圧量は、数1により、界面の主曲率半径Rが小さいほど大きい。   FIG. 16 is a schematic view in the vicinity of the interface of the residual fuel 502 inside the spot facing portion 401. However, in FIG. 16, the main radius of curvature R 'is omitted. In this case, the residual fuel 502 is reduced in pressure by the Laplace pressure. The amount of pressure reduction is larger as the main curvature radius R of the interface is smaller according to Equation 1.

Figure 0006527763
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図4に示した実施例の場合、大きな座グリ部401aに形成された界面501aよりも、小さな座グリ部401bに形成された界面501bの方が主曲率半径Rが小さいため、減圧量が大きい。したがって、界面501a付近と界面501b付近を比較すると、界面501b付近の方が圧力が低くなる。このため、この差圧を駆動力として、残留燃料502は座グリ部401aから座グリ部401bに移動する。移動に伴い、残留燃料502aは減少し、残留燃料502bは増加する。このような移動が生じると、以下の2つの理由から、形成されるデポジットの量は少なくなる。1つ目の理由は、座グリ部401bの方が開口面積が小さく、残留燃料502が噴孔301の近くに存在するため、1度目の噴射によって燃料が残留しても、2度目の噴射時に噴射される燃料とともに残留燃料502が噴射され、クリーニングされやすくなるためである。もう1つの理由は、座グリ部401bの方が開口面積が小さいため、噴孔外に保持される残留燃料502の量が少なく、デポジットの量が少なくなるためである。   In the case of the embodiment shown in FIG. 4, the main curvature radius R is smaller at the interface 501b formed at the smaller spotted portion 401b than at the interface 501a formed at the larger spotted portion 401a, so the amount of decompression is larger. . Therefore, when the vicinity of the interface 501a and the vicinity of the interface 501b are compared, the pressure is lower in the vicinity of the interface 501b. For this reason, the residual fuel 502 moves from the spot facing portion 401 a to the spot facing portion 401 b by using this differential pressure as a driving force. As the fuel is moved, the residual fuel 502a decreases and the residual fuel 502b increases. When such movement occurs, the amount of deposit formed is reduced for the following two reasons. The first reason is that, since the open area is smaller in the counterbore portion 401b and the residual fuel 502 exists near the injection hole 301, even if the fuel remains by the first injection, the second injection is performed This is because the residual fuel 502 is injected together with the injected fuel and it becomes easy to be cleaned. Another reason is that the amount of residual fuel 502 held outside the injection hole is small and the amount of deposit is small because the open area is smaller in the counterbore portion 401b.

以上のように、本発明による実施例においては、まず、残留燃料502の量に応じた大きさの開口部901を有する座グリ部401を形成することで、座グリ部401で残留燃料502を受け止めている。さらに、毛細管効果によって大きな座グリ部401aから小さな座グリ部401bに残留燃料502を移動させている。その結果、上記で説明した理由から、デポジットの生成量を減らすことが可能となる。   As described above, in the embodiment according to the present invention, first, by forming the spot facing portion 401 having the opening portion 901 having a size corresponding to the amount of the residual fuel 502, the residual fuel 502 is processed by the spot facing portion 401. I accept it. Furthermore, the residual fuel 502 is moved from the large spotted portion 401a to the small spotted portion 401b by the capillary effect. As a result, for the reasons described above, it is possible to reduce the amount of deposit generated.

なお、本実施例においては、界面501bは座グリ部401b内部に形成されるとしたが、残留燃料502bの量が少ない場合、噴孔301b内部に形成されてもよい。この場合に、デポジットが低減されるメカニズムは、界面501bが座グリ部401b内部に形成された場合と同様である。   In the present embodiment, the interface 501b is formed inside the counterbore portion 401b, but may be formed inside the injection hole 301b when the amount of the residual fuel 502b is small. In this case, the mechanism by which the deposit is reduced is the same as in the case where the interface 501b is formed inside the counterbore portion 401b.

また、本実施例においては、第1の噴孔と第2の噴孔のみを示したが、これ以外にも噴孔が形成されていてもよい。また、その噴孔軸角度θは、θやθと等しくてもよい。 Moreover, in the present embodiment, only the first injection hole and the second injection hole are shown, but injection holes may be formed other than this. Further, the injection hole axis angle θ may be equal to θ 1 or θ 2 .

また、座グリ部401は、すべての噴孔に形成されている必要はない。例えば、図14に示すように、噴孔301aの下流のみに形成されていてもよい。   Further, the counterbore portion 401 does not have to be formed in all the injection holes. For example, as shown in FIG. 14, it may be formed only downstream of the injection hole 301a.

図9は、本発明の第2の実施例に関して、弁体の先端を拡大した断面図である。また、図10は、第2の実施例に関して、噴霧終了後、残留燃料502が座グリ部401bに移動した際の断面図である。本実施例においては、座グリ部401は、噴射方向下流に向けて末広がりのテーパ状に形成されている。また、第1の実施例と同様に、第1の噴孔301aの座グリ部401aが形成する開口部901aの面積S1は、第2の噴孔301bの座グリ部401bが形成する開口部901bの面積S2よりも大きくなっている。本実施例では、図10に示したように、座グリ部401aに形成された残留燃料502aの界面501aおよび座グリ部401bに形成された残留燃料502bの界面501bは、残留燃料502の移動後はそれぞれ界面501c、501dとなる。界面501c、501dの曲率半径R1およびR2が等しくなったときに、残留燃料502の移動は終了する。すなわち、第1の実施例と同様に、座グリ部401で残留燃料502を受けとめ、毛細管効果で残留燃料502を第2の噴孔301bへ移動させることが可能となる。したがって、上述した理由によりデポジットの量を低減することが可能となる。さらに、本実施例においては、座グリ部401がテーパ状になっており、座グリ部401と噴孔301の間に大きな段差がないため、残留燃料502が座グリ部401aから噴孔301aに移動する際に、座グリ部401内部に残留しにくい。さらに、座グリ部401bにおいても、大きな段差がないため、次の噴霧で残留燃料502をクリーニングしやすい。このように、噴孔301と座グリ部401の間に段差がない場合や、次に示す第3の実施例のように噴孔301と比較して段差が小さい場合、より効果的にデポジットを低減することが可能となる。また、本発明は、座グリ部401の形状を規定するものではなく、座グリ部401はテーパ状でなくてもよい。例えば、図15に示すように、噴孔301付近で急激に径が増大し、開口部901付近で緩やかに径が増大していてもよい。   FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the valve in relation to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of the second embodiment when residual fuel 502 is moved to the counterbore portion 401b after the end of spraying. In the present embodiment, the spot facing portion 401 is formed in a tapered shape diverging toward the downstream in the injection direction. Further, as in the first embodiment, the area S1 of the opening 901a formed by the facing portion 401a of the first injection hole 301a is the opening 901b formed by the facing portion 401b of the second injection hole 301b. Is larger than the area S2. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, after the movement of the residual fuel 502, the interface 501a of the residual fuel 502a formed in the spot facing portion 401a and the interface 501b of the residual fuel 502b formed in the spot facing portion 401b Are the interfaces 501c and 501d, respectively. When the curvature radii R1 and R2 of the interfaces 501c and 501d become equal, the movement of the residual fuel 502 ends. That is, as in the first embodiment, it is possible to receive the residual fuel 502 in the back facing portion 401 and to move the residual fuel 502 to the second injection hole 301b by the capillary effect. Therefore, the amount of deposit can be reduced for the reasons described above. Furthermore, in the present embodiment, since the facing portion 401 has a tapered shape and there is no large step between the facing portion 401 and the injection hole 301, the residual fuel 502 is transferred from the facing portion 401a to the injection hole 301a. When moving, it is hard to remain inside the counterbore 401. Furthermore, in the counterbore portion 401b as well, since there is no large step, it is easy to clean the residual fuel 502 by the next spray. As described above, when there is no step between the injection hole 301 and the facing portion 401, or when the step is small compared to the injection hole 301 as in the third embodiment shown below, the deposit is more effectively performed. It is possible to reduce. Further, the present invention does not define the shape of the facing portion 401, and the facing portion 401 may not be tapered. For example, as shown in FIG. 15, the diameter may be rapidly increased in the vicinity of the injection hole 301 and may be gradually increased in the vicinity of the opening 901.

図11は、本発明の第3の実施例に関して、弁体の先端を拡大した断面図である。本実施例においては、噴孔301と、座グリ部401の間に、段差部701を設けている。これにより、座グリ401をプレス加工等により形成したあとに、噴孔301を穴あけ加工によって形成する際の加工が容易になる。デポジットの形成が抑制されるメカニズムは、第1の実施例や第2の実施例と同様である。また、段差部701が噴孔301の径に対して小さく、段差部701に残留する燃料は少なくなるため、デポジットが形成されにくい。また、本実施例では、第1の噴孔301aおよび第2の噴孔301bの両方に段差部701を設けたが、どちらか1つに設けてもよい。   FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the valve in the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a stepped portion 701 is provided between the injection hole 301 and the facing portion 401. As a result, after forming the countersink 401 by press processing or the like, processing when forming the injection holes 301 by drilling processing becomes easy. The mechanism by which the formation of the deposit is suppressed is the same as in the first embodiment or the second embodiment. Further, since the step portion 701 is smaller than the diameter of the injection hole 301 and the amount of fuel remaining in the step portion 701 is small, it is difficult to form a deposit. Moreover, although the step part 701 was provided in both the 1st injection hole 301a and the 2nd injection hole 301b in a present Example, you may provide in any one.

図12は、本発明の第4の実施例に関して、弁体の先端を拡大した断面図である。本実施例においては、噴孔301の下流に、座グリ部401を形成していない。この場合においても、座グリ部401の代わりに噴孔301において残留燃料502を受け止め、また毛細管効果によって残留燃料502を移動させることができる。デポジットの形成が抑制されるメカニズムは上記実施例と同様である。また、本実施例においては、噴孔301は下流方向に末広がりのテーパ状としたが、本発明は噴孔301の形状を規定するものではなく、テーパ状に形成されていなくてもよい。   FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the valve in relation to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the spot facing portion 401 is not formed downstream of the injection hole 301. Also in this case, it is possible to receive the residual fuel 502 in the injection hole 301 instead of the facing portion 401 and to move the residual fuel 502 by the capillary effect. The mechanism by which the formation of deposits is suppressed is the same as in the above embodiment. Further, in the present embodiment, the injection hole 301 is tapered in the downstream direction, but the present invention does not define the shape of the injection hole 301, and the injection hole 301 may not be tapered.

図13は、本発明の第5の実施例に関して、噴霧終了時の弁体の先端を拡大した断面図である。本実施例においては、噴孔301aの下流に形成されたテーパ状の座グリ部401aは、開き角φを有している。また、噴孔301bの下流に形成されたテーパ状の座グリ部401bは、開き角φを有している。ここで、燃料500と座グリ部401aとの接触角をθ11、燃料500と座グリ部401bとの接触角をθ22としたときに、φ > 180−2θ11およびφ < 180−2θ22の関係を満たしている。これにより、界面501aは凸形状になり、界面502bは凹形状となる。ラプラス圧は、凸形状の場合には正圧に、凹形状の場合は負圧になるため、界面501a付近では正圧、界面501b付近では負圧となる。したがって、双方の界面が凹形状である場合と比べて、本実施例では界面501aと界面501bの差圧が大きくなりやすい。すなわち、座グリ部401aから座グリ部401bへの燃料の移動が容易に起きやすい。これにより、上述したメカニズムにより、デポジットの量を低減することが可能となる。 FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of the tip of the valve body at the end of spraying in the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a tapered counterbore part 401a formed in the downstream injection hole 301a has an opening angle phi 1. Moreover, tapered counterbore portion 401b formed in the downstream injection hole 301b has an opening angle phi 2. Here, when the contact angle between the fuel 500 and the facing portion 401 a is θ 11 , and the contact angle between the fuel 500 and the facing portion 401 b is θ 22 , φ 1 > 180−2θ 11 and φ 2 <180− The relationship of 2θ 22 is satisfied. Thus, the interface 501a has a convex shape, and the interface 502b has a concave shape. The Laplace pressure is a positive pressure in the case of a convex shape and a negative pressure in the case of a concave shape, so it is a positive pressure near the interface 501 a and a negative pressure near the interface 501 b. Therefore, compared with the case where both interfaces have a concave shape, the differential pressure between the interface 501 a and the interface 501 b tends to be large in the present embodiment. That is, the movement of the fuel from the counterbore portion 401a to the counterbore portion 401b easily occurs easily. Thereby, the amount of deposit can be reduced by the mechanism described above.

100・・・電磁式燃料噴射弁
101・・・弁体
102・・・弁座部材
103・・・ガイド部材
104・・・ノズル体
105・・・弁体ガイド
106・・・可動子
107・・・磁気コア
108・・・コイル
109・・・ヨーク
110・・・付勢スプリング
111・・・コネクタ
112・・・燃料供給口
121・・・弁座表面
202・・・弁体の曲面
203・・・弁座面
204・・・燃料噴射弁の鉛直方向の中心軸
301・・・噴孔
302・・・噴孔の上流開口面
303・・・噴孔の下流開口面
401・・・座グリ部
500・・・燃料
501・・・残留燃料の界面
502・・・残留燃料
503・・・液膜
701・・・段差部
801・・・噴孔軸
901・・・開口部
100 ... electromagnetic fuel injection valve 101 ... valve body 102 ... valve seat member 103 ... guide member 104 ... nozzle body 105 ... valve body guide 106 ... mover 107 ... Magnetic core 108 Coil 109 Yoke 110 Biasing spring 111 Connector 112 Fuel supply port 121 Valve seat surface 202 Curved surface 203 of valve body · Valve seat surface 204 · · · Central axis 301 in the vertical direction of the fuel injection valve · · · Injection hole 302 · · · · · · · · · · · · the downstream opening surface 303 of the injection hole · · · · · · 500: Fuel 501: Residual fuel interface 502: Residual fuel 503: Liquid film 701: Stepped portion 801: Injection hole shaft 901: Opening

Claims (4)

変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に複数の噴孔が形成された燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔のうち、中心軸線に対して第1の噴孔軸角度で傾斜する第1の噴孔の下流側開口面積に対して、中心軸線に対して前記第1の噴孔軸角度よりも大きい第2の噴孔軸角度で傾斜する第2の噴孔の下流側開口面積が小さく形成され
前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔は下流に向けて末広がりのテーパ状に形成されており、前記下流側開口面積は前記テーパ状の下流側端部により形成され、前記第1の噴孔と燃料との接触角がθ 11 、前記第2の噴孔と燃料との接触角がθ 22 であるときに、前記第1の噴孔のテーパ開き角度φ および前記第2の噴孔の開き角度φ は、φ > 180−2θ 11 およびφ < 180−2θ 22 からなる関係を満たすことを特徴とする燃料噴射弁。
A plurality of injection holes are formed on the distal end side of the valve body relative to the displaceable valve body, a valve seat surface which abuts against the valve body to seat fuel, and a position where the valve seat surface and the valve body abut In the fuel injection valve,
The first injection hole axial angle with respect to the central axis with respect to the downstream opening area of the first injection hole which is inclined at the first injection hole axial angle with respect to the central axis among the plurality of injection holes The downstream opening area of the second injection hole inclined at a second injection hole axial angle larger than the second injection hole is formed small ,
The first injection hole and the second injection hole are formed in a tapered shape diverging toward the downstream, and the downstream opening area is formed by the tapered downstream end, and the first injection hole and the second injection hole are formed. When the contact angle between the injection hole and the fuel is θ 11 and the contact angle between the second injection hole and the fuel is θ 22 , the taper opening angle φ 1 of the first injection hole and the second injection opening angle phi 2 of the pores, φ 1> 180-2θ 11 and phi 2 <fuel injection valve and satisfies the relation of the 180-2θ 22.
変位可能な弁体と、前記弁体と当接して燃料をシートする弁座面と、前記弁座面と前記弁体とが当接する位置よりも弁体先端側に複数の噴孔が形成された燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔のうち、中心軸線に対して第1の噴孔軸角度で傾斜する第1の噴孔の下流側開口面積に対して、中心軸線に対して前記第1の噴孔軸角度よりも大きい第2の噴孔軸角度で傾斜する第2の噴孔の下流側開口面積が小さく形成され、
前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔の下流には、下流に向けて末広がりのテーパ状の座グリが形成されており、前記下流側開口面積は前記テーパ状の下流側端部により形成され、前記第1の噴孔と燃料との接触角がθ 11 、前記第2の噴孔と燃料との接触角がθ 22 であるときに、前記第1の噴孔のテーパ開き角度φ および前記第2の噴孔の開き角度φ は、φ > 180−2θ 11 およびφ < 180−2θ 22 からなる関係を満たすことを特徴とする燃料噴射弁。
A plurality of injection holes are formed on the distal end side of the valve body relative to the displaceable valve body, a valve seat surface which abuts against the valve body to seat fuel, and a position where the valve seat surface and the valve body abut In the fuel injection valve,
The first injection hole axial angle with respect to the central axis with respect to the downstream opening area of the first injection hole which is inclined at the first injection hole axial angle with respect to the central axis among the plurality of injection holes The downstream opening area of the second injection hole inclined at a second injection hole axial angle larger than the second injection hole is formed small,
A tapered spot facing toward the downstream is formed downstream of the first injection hole and the second injection hole, and the downstream opening area is formed by the tapered downstream end. When the contact angle between the first injection hole and the fuel is θ 11 and the contact angle between the second injection hole and the fuel is θ 22 , the taper opening angle φ of the first injection hole is formed. 1 and the opening angle phi 2 of the second injection hole, φ 1> 180-2θ 11 and phi 2 <fuel injection valve and satisfies the relation of the 180-2θ 22.
請求項1または2に記載の燃料噴射弁において、前記複数の噴孔は中心軸線に対する噴孔軸角度が大きいほど、前記下流側開口面積が小さく形成されることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2 , wherein the downstream side opening area of the plurality of injection holes is smaller as the injection hole axial angle with respect to the central axis is larger. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、前記第1の噴孔及び前記第2の噴孔のうち少なくとも一方は下流側に座グリが形成されており、前記下流側開口面積は前記座グリにより形成されることを特徴とする燃料噴射弁。   The fuel injection valve according to claim 1, wherein at least one of the first injection hole and the second injection hole is formed with a spot facing downstream, and the downstream side opening area is formed by the spot facing A fuel injection valve characterized in that it is formed.
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