JP7113943B1 - fuel injector - Google Patents
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Abstract
【課題】燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の噴霧角の調整が可能な燃料噴射弁を提供する。【解決手段】噴孔部(13b)の中心は、導入部(13b)の中心軸に対して第1側壁部(13b1)の存在する方向にオフセットされるとともに、旋回室(13c)の中心と一致するように設けられ、旋回室(13c)は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部(13c1)を備え、曲面壁部(13c1)は、直線状に延びる直面壁部(13c2)を介して第1側壁部(13b1)に接続され、導入部(13b)の中心軸と噴孔部(14)の中心と間の最短距離をT、噴孔部(14)の中心と直面壁部(13c2)との間の最短距離をG、としたとき、直面壁部(13c2)は、[0.8T≦G≦1.2T]を満たす範囲内に配置されているように構成された燃料噴射弁。【選択図】図3A fuel injection valve capable of adjusting the spray angle of a fuel spray while improving the atomization performance of the fuel spray is provided. A center of an injection hole (13b) is offset from a center axis of an introduction part (13b) in a direction in which a first side wall (13b1) exists, and is aligned with a center of a swirl chamber (13c). The swirling chamber (13c) has a curved wall portion (13c1) formed by a part of a virtual arc, and the curved wall portion (13c1) is connected to a linearly extending facing wall portion (13c2). The shortest distance between the central axis of the introduction part (13b) and the center of the injection hole (14) is T, the center of the injection hole (14) and the facing wall The facing wall portion (13c2) is arranged within a range that satisfies [0.8T≤G≤1.2T], where G is the shortest distance between the wall portion (13c2) fuel injection valve. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本願は、燃料噴射弁に関するものである。 The present application relates to fuel injection valves.
近年、自動車の内燃機関などの排出ガス規制が強化される中、燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧に対しては、吸気管壁面への付着を考慮し、過度な噴霧角度の拡がりを抑制しつつも、充分に微粒化した燃料噴霧が求められており、微粒化手法の一つとして旋回流れを利用した方式に関して様々な検討がなされている。 In recent years, as exhaust gas regulations for automobile internal combustion engines have been tightened, the fuel spray injected from the fuel injection valve has been designed to suppress the excessive spread of the spray angle in consideration of the adhesion to the intake pipe wall surface. However, there is a demand for sufficiently atomized fuel spray, and various studies have been made on methods utilizing swirl flow as one of atomization techniques.
例えば、特許文献1では、上流側から燃料が通過する弁座開口部を有する弁座と、弁座開口部を開閉する弁体と、弁座の下流側に設けられた燃料の旋回流れ形成用の噴孔プレートと、を備えており、噴孔プレートの上流側に分岐部、導入部、円筒部、旋回部を有する放射状の窪みが加工され、円筒部の下流側には噴孔部が加工されおり、旋回部を含む流路の寸法を規定することで噴霧の更なる微粒化を実現するようにした燃料噴射弁が開示されている。
For example, in
特許文献1には、噴孔プレートの旋回部の終端面は、導入部の中心軸に対して角度θだけ傾いていて、角度θを0°以上で45°以下の範囲とすることで、円筒部において導入部から直接流入する流れAと、旋回部を経由して円筒部に流入する流れBとが対向することとなり、又、導入部の幅をW1、旋回部の幅をW2としたとき、[0.3≦W2/W1≦0.7]とすることで、流れAと流れBの強さは略同等となることが記載されている。これにより、スワール流れが均質なものとなり、噴孔部の内壁に形成される燃料液膜厚さが均一になるため、微粒化度合いが良好になるとされている。
In
一方で、旋回流れにより燃料を薄膜化し、液膜を分裂させて微粒化する特許文献1に開示された前述の従来の燃料噴射弁においては、燃料の旋回力の向上により液膜の拡がりが促進され微粒化は促進するが、同時に噴霧角度も大きく拡大される。
On the other hand, in the above-described conventional fuel injection valve disclosed in
特許文献1に開示された従来の燃料噴射弁においては、前述のように、旋回力の向上により液膜の拡がりが促進され微粒化は促進されるが、同時に噴霧角度も大きく拡大されるという課題があった。
In the conventional fuel injection valve disclosed in
狙いとする噴霧角を得るための噴霧角の調整方法としては種々考えられるが、導入部の長さについて着目すると、噴孔プレートの中央部から拡散する燃料は、導入部を通過することで整流化され、旋回室において旋回流れへと転じ、噴孔部より噴射される。このとき導入部において充分に整流化された燃料は、旋回室において一様な旋回流れとなり、より薄膜化が進み微粒化された燃料噴霧となる。 There are various possible methods for adjusting the spray angle to obtain the desired spray angle. is turned into a swirl flow in the swirl chamber and injected from the nozzle hole. At this time, the fuel sufficiently rectified in the introduction portion becomes a uniform swirl flow in the swirl chamber, and becomes a fuel spray that is further thinned and atomized.
従って、整流化の度合いを決定付ける導入部の長さは、旋回力の調整により噴霧の拡がりを抑制するという観点において重要なパラメータとなる。燃料の流れAは第1側壁部の長さL、流れBは第2側壁部の長さMの長さの調整により、それぞれの流れの整流化の度合い、つまり流れA又は流れBの旋回力を調整することが可能となる。 Therefore, the length of the introduction portion, which determines the degree of rectification, is an important parameter from the viewpoint of suppressing the spread of the spray by adjusting the turning force. By adjusting the length L of the first side wall portion of the fuel flow A and the length M of the second side wall portion of the flow B, the degree of rectification of each flow, that is, the swirling force of the flow A or the flow B can be adjusted.
ここで、特許文献1に開示された従来の燃料噴射弁では、導入部が円筒部および旋回部に接続され、また、旋回部は円筒部を取り巻くように形成されていることから、導入部の長さの変更は、第1側壁部および第2側壁部の長さが同時に変更されることとなり、流れAと流れBの双方の旋回力が変化するため、燃料の微粒化、噴射流量などへの影響が大きくなる。また、導入部の幅、噴孔部のオフセット量などの変更は、旋回室の直径の変更を伴い、旋回力の大幅な変化を伴い、微粒化性能のみならず噴射流量が著しい変化を伴うため、要求流量を維持しつつ、狙いとする噴霧角を得るための設計工数が多大なものとなる。
Here, in the conventional fuel injection valve disclosed in
本願は、前述のような課題を解決するための技術を開示するものであり、燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の所望の噴霧角を有する燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present application discloses a technique for solving the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuel injection valve having a desired spray angle of the fuel spray while improving the atomization performance of the fuel spray. and
本願に開示される燃料噴射弁は、
燃料を流出させる弁座開口部を有する弁座と、前記弁座開口部を開閉する弁体と、前記燃料の流れの下流側で前記弁座開口部に対向して配置され、前記燃料を外部へ噴射させる複数の噴孔部を有する噴孔プレートと、を備え、外部の制御装置からの動作信号に基づいて、前記弁体を前記弁座の軸方向に移動させて前記弁座開口部を開閉し、前記噴孔部からの前記燃料の噴射を制御するようにした燃料噴射弁であって、
前記噴孔プレートは、
前記燃料の流れの上流側の端面に、前記弁座開口部の径方向の外側に配置された複数の旋回室と、
前記弁座開口部に接続される中央部と、
前記燃料を前記中央部からそれぞれの前記旋回室に案内する複数の導入部と、
を備え、
前記導入部は、導入部の中心軸を介して対峙する第1側壁部と第2側壁部とを有し、
前記噴孔部の中心は、
前記導入部の中心軸に対して前記第1側壁部の存在する方向にオフセットされるとともに、前記旋回室の中心と一致するように設けられ、
前記旋回室は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部を備え、
前記曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して前記第1側壁部に接続され、
前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離をT、前記噴孔部の中心と前記直面壁部との間の最短距離をG、としたとき、
前記直面壁部は、[0.8T≦G≦1.2T]を満たす範囲内に配置される、
ようにしたものである。
The fuel injection valve disclosed in the present application is
a valve seat having a valve seat opening through which fuel flows out; a valve body that opens and closes the valve seat opening; and an injection hole plate having a plurality of injection hole portions for injecting into the valve seat opening portion by moving the valve body in the axial direction of the valve seat based on an operation signal from an external control device. A fuel injection valve that opens and closes to control injection of the fuel from the injection hole,
The injection hole plate is
a plurality of swirl chambers arranged radially outside the valve seat opening on the end surface on the upstream side of the flow of the fuel;
a central portion connected to the valve seat opening;
a plurality of introduction portions for guiding the fuel from the central portion to each of the swirl chambers;
with
The introduction portion has a first side wall portion and a second side wall portion facing each other across a central axis of the introduction portion,
The center of the nozzle hole is
provided so as to be offset in the direction in which the first side wall portion exists with respect to the central axis of the introduction portion and coincide with the center of the swirl chamber;
The swirl chamber has a curved wall portion formed by a part of a virtual arc,
The curved wall portion is connected to the first side wall portion via a linearly extending facing wall portion,
When the shortest distance between the central axis of the introduction portion and the center of the nozzle hole is T, and the shortest distance between the center of the nozzle hole and the facing wall is G,
The facing wall portion is arranged within a range that satisfies [0.8T≦G≦1.2T],
It is designed to
本願に開示される燃料噴射弁によれば、燃料噴霧の微粒化性能を向上させつつ、燃料噴霧の所望の噴霧角を有する燃料噴射弁が得られる。 According to the fuel injection valve disclosed in the present application, it is possible to obtain a fuel injection valve having a desired spray angle of the fuel spray while improving the atomization performance of the fuel spray.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による燃料噴射弁を示す断面図、図2Aは、実施の形態1による燃料噴射弁における、弁体の先端部と弁座と噴孔プレートを示す拡大断面図、図2Bは、実施の形態1による燃料噴射弁における噴孔プレートを、図2Aの矢印Z方向から視た平面図である。図1、図2A、図2Bにおいて、燃料噴射弁1は、ソレノイド装置4と、磁気回路のヨーク部分としてのハウジング5と、磁気回路の固定鉄心部分としてのコア6と、コイル7と、磁気回路の可動鉄心部分としてのアマチュア8と、弁装置9と、を備えている。弁装置9は、弁体10と、弁ホルダ11と、弁座12とで構成されている。
1 is a cross-sectional view showing a fuel injection valve according to
弁ホルダ11は、コア6の外径部に圧入された後、コア6に溶接されて固定されている。アマチュア8は、弁体10に圧入された後、弁体10に溶接されて固定されている。弁座12の下流側には、噴孔プレート13が溶接部50で弁座12に溶接されて結合され、弁座12と噴孔プレート13とが一体構造で弁ホルダ11の内部に取り付けられている。噴孔プレート13には板厚方向に貫通する複数の噴孔部14が設けられている。
The
弁体10は、圧縮ばね16により、常にコア6の端面部から弁座12の方向に離れるように付勢されている。アマチュア8の外周面部である摺動部8aは、弁ホルダ11に設けられたガイド部11aの内周面部で弁体10の軸方向に摺動可能に接触しており、アマチュア8に固定された弁体10は、アマチュア8とともに軸方向に移動することができる。
The
噴孔プレート13には、弁座12の弁座開口部12dと連通する中央部13aと、中央部13aから互いに90度の角度間隔を介して放射状に延びる4つの溝型の導入部13bと、夫々の導入部13bの端部に結合された4つの旋回室13cと、夫々の旋回室13cに設けられ、噴孔プレート13を貫通する4つの噴孔部14と、が設けられている。中央部13aの底面と、夫々の導入部13bの底面と、夫々の旋回室13cの底面とは、同一平面上に揃うように構成されている。夫々の旋回室13cは、導入部13bと中央部13aと介して互いに連通されている。
The
次に、燃料噴射弁1の動作について説明する。内燃機関の制御装置から燃料噴射弁1の駆動回路に動作信号が送られると、燃料噴射弁1のコイル7に電流が通電され、アマチュア8、コア6、ハウジング5、弁ホルダ11で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア8はコア6側へ吸引されて移動し、アマチュア8の上面部8bがコア6の下面部に当接する。アマチュア8と一体構造である弁体10が弁座シート部12aから離れて、弁体10と弁座シート部12aとの間に隙間が形成されると、燃料は、弁体10の先端部に溶接されたボール15の面取部15aから弁座シート部12aと弁体10との間の隙間を通って、弁座12の弁座開口部12dから噴孔プレート13の中央部13aに流れ込む。
Next, operation of the
弁座12の弁座開口部12dから噴孔プレート13の中央部13aに流れ込んだ燃料は、夫々の導入部13bを介して夫々の旋回室13cに流れ込む。夫々の旋回室13cに流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら、夫々の噴孔部14へ流れ込み、夫々の噴孔部14の内部においても旋回流れが保たれ、噴孔部内壁に沿った薄い液膜が形成される。噴孔部内壁に沿って形成された薄い液膜は、夫々の噴孔部14から内燃機関の吸気ポート内に、中空円錐状に噴射され、燃料の微粒化が促進される。
The fuel that has flowed into the
次に、内燃機関の制御装置から燃料噴射弁1の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル7の電流の通電が停止し、磁気回路中の磁束が減少する。その結果、弁体10は、圧縮ばね16の押圧力により弁座12の方向へ移動し、ボール15の表面が弁座12の弁座シート部12aに着座することで、ボール15と弁座シート部12aと間の隙間は閉じた状態となり、燃料噴射が終了する。
Next, when an operation stop signal is sent from the control device of the internal combustion engine to the drive circuit of the
図3および図4は、実施の形態1による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図であって、図2Bに示す噴孔プレート13の中央部13aと、導入部13bと、旋回室13cと、噴孔部14と、の一部分を拡大して示している。以下の説明では、図3に基づいて、一つの導入部13bと一つの旋回室13cと一つの噴孔部14についてのみ説明するが、他の導入部13bと旋回室13cと噴孔部14についても同様である。
3 and 4 are explanatory diagrams showing the flow of fuel in the injection hole plate in the fuel injection valve according to
図3において、導入部13bは、導入部13bの中心軸Xを介して対峙する第1側壁部13b1と第2側壁部13b2とを有する。噴孔部14の中心14aは、導入部13bの中心軸Xに対して第1側壁部13b1が存在する方向にオフセットされるとともに、旋回室13cの中心と一致するように設けられている。旋回室13cは、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部13c1を備えている。曲面壁部13c1は、直線状に延びる直面壁部13c2を介して導入部13bの第1側壁部13b1に接続されている。
In FIG. 3, the
ここで、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心14aとの間の最短距離をTとしたとき、噴孔部14の中心14aと直面壁部13c2との間の最短距離Gは、下記の式
(1)を満たすように設定されている。
0.8T≦G≦1.2T・・・・・式(1)
つまり、旋回室13cの直面壁部13c2は、式(1)を満たす位置に配置されている。
Here, when the shortest distance between the central axis X of the
0.8T≦G≦1.2T Expression (1)
That is, the facing wall portion 13c2 of the
導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心14aとの間の最短距離Tは、導入部13bの中心軸Xに対する、噴孔部14の中心14aのオフセット量を示している。
The shortest distance T between the central axis X of the
前述のように、第1側壁部13b1と直面壁部13c2とが直接接続され、且つ直面壁部13c2が前述の式(1)を満たす位置に設置されていることにより、旋回室13cを経由して燃料が噴孔部14に流れ込む流れBが旋回室13cを経由して噴孔部14の近傍部に到達する際の流路断面積と、導入部13bから噴孔部14に燃料が直接流れ込む流れAが噴孔部14の近傍部に到達したときの流路断面積と、の差異が一定範囲内となる。
As described above, the first side wall portion 13b1 and the facing wall portion 13c2 are directly connected to each other, and the facing wall portion 13c2 is installed at a position that satisfies the above formula (1). The cross-sectional area of the flow path when the flow B in which the fuel flows into the
その結果、流れAと流れBの旋回力の強さのバランスが著しく崩れることを抑制しつつ、流れAの整流化の度合いに大きく影響を及ぼす第1側壁部13b1の長さLを自由に設定することが可能となり、噴孔部14へ直接流れ込む流れAの旋回力の強さを調整することが可能となる。また、導入部13bの中心軸Xに対する直面壁部13c2の角度の調整も可能であり、流れBの噴孔部14への流れ込み方向を調整することが可能である。
As a result, the length L of the first side wall portion 13b1, which greatly affects the degree of rectification of the flow A, can be freely set while suppressing the balance between the strengths of the swirling forces of the flow A and the flow B from significantly collapsing. This makes it possible to adjust the strength of the swirling force of the flow A that directly flows into the
従って、旋回室13cの直径、前述の噴孔オフセット量としての、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心14aとの間の最短距離T、第2側壁部13b2の長さM、等のパラメータを変更することなく、燃料の流量、微粒化性能、などへの影響を最小限として、噴孔部14において対向する流れAと流れBとの旋回力の強さのバランスが著しく崩れない範囲に維持しつつ、流れAの旋回力の強さ、流れBの噴孔部14への流れ込み方向を調整することが可能となる。すなわち、燃料の噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して、燃料の噴霧角度の調整のための工数を削減することが可能となる。
Therefore, the diameter of the
弁体10におけるボール15の先端部と、弁座12と、噴孔プレート13と、により囲まれた空洞は、燃料キャビティを構成するが、その燃料キャビティの容積は、温度、燃料を噴射する空間の雰囲気、などが変化したときの燃料の流量変化としての動的流量に大きく影響される要素である。すなわち、例えば、負圧雰囲気への燃料噴射時において、燃料噴射弁1の閉弁完了後に、燃料キャビティの内部に存在する燃料の一部が負圧により噴孔部14からエンジンの吸気管内に吸い出されるので、燃料の流量変化が大きくなる。そして、燃料キャビティの内部からエンジン吸気管内に吸い出された燃料は、その流速が小さいために、燃料噴射弁1の閉弁直後に、粒径が大きく粗悪な燃料がエンジンの吸気管内に噴射されてしまう。
A cavity surrounded by the tip of the
従って、弁座12および噴孔プレート13の形状を検討する際は、燃料キャビティの容積について考慮することが、燃料噴射弁1の諸特性を向上させる上で重要な要素の一つとなっている。この点に鑑みて、旋回室13cの曲面壁部13c1と直面壁部13c2との接続部bを、曲面Rb(図示せず)としてもよい。接続部bを曲面Rbとすることにより、曲面壁部13c1と直面壁部13c2とにより形成される旋回室13cの容積が縮小され、燃料噴霧の微粒化が促進され、前述の温度、雰囲気、などの変化による流量変化が抑制される。
Therefore, when considering the shape of the
また、接続部bを曲面Rbとすることにより、旋回室13cを経由してきた流れBは、直面壁部13c2に到達する際、前述の曲面Rbにより滑らかに直面壁部13c2の方向に転じることで、流れBの圧力損失が低減され、微粒化性能が向上する。更に、接続部bを曲面Rbとすることで、噴孔プレート13における旋回室13cの加工性が向上し、また、接続部bを曲面Rbとすることで、旋回室13cと、導入部13bと、中央部13aと、をプレス加工により噴孔プレート13に形成する際の、金型の耐久性を向上させることができる。
Further, by forming the connection portion b as the curved surface Rb, the flow B that has passed through the
なお、前述の接続部bを曲面Rbとすることに併せて、旋回室13cの直面壁部13c2と、導入部13bの第1側壁部13b1と、の接続部を、曲面としてもよい。この場合、旋回室13cと導入部13bとの加工性が向上し、また、前述のプレス加工の金型の耐久性を更に向上させることができる。
In addition to forming the connecting portion b into the curved surface Rb, the connecting portion between the facing wall portion 13c2 of the
図6は、実施の形態1による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸はG/Tを示す。ここで、G/Tは、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心と間の最短距離Tと、噴孔部14の中心と直面壁部13c2との間の最短距離Gと、の割合を示す。図6から明らかなように、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心と間の最短距離Tと、噴孔部14の中心と直面壁部13c2との間の最短距離Gとが、前述の式(1)である[0.8T≦G≦1.2T]の関係を満たす範囲にある場合において、すなわち、G/Tが[0.8≦G/T≦1.2]の範囲にある場合において、燃料噴霧の微粒が比較的小さく且つその粒径の変化が小さい、良好な燃料噴射を得ることができることが分かる。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the fuel injection valve according to
更に、図4に示すように、導入部13bの中心軸Xと、第1側壁部13b1との間の最短距離をw、噴孔の直径をφDfとしたとき、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心14aの最短距離Tが、下記の式(2)を満たす範囲に配置されているとき、つまり、第1側壁部13b1を噴孔部14の方向に延長した仮想延長線と交差する位置に噴孔部14が配置されているとき、過度な噴霧の拡がりを抑制しつつ、噴孔部14に直接流入する流れAが旋回せずに直接、噴孔部14から流出する流れ成分が抑制され、微粒化性能が維持される範囲に、噴孔部14のオフセット量が設定される。
w<T≦w+φDf/2・・・・・式(2)
Furthermore, as shown in FIG. 4, when the shortest distance between the central axis X of the
w<T≦w+φDf/2 Expression (2)
ここで、流れA、流れBの夫々の整流化度合いは、第1側壁部13b1の長さL、第2側壁部13b2の長さMにより大きく影響されることから、長さLと長さMの値を、下記の式(3)を満たす値とすることで、流れA、流れBの整流化度合いの差、すなわち、夫々の流れA、流れBの旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制される。
0.1M≦L・・・・・式(3)
Here, since the degree of rectification of each of the flow A and the flow B is greatly affected by the length L of the first side wall portion 13b1 and the length M of the second side wall portion 13b2, the length L and the length M By setting the value of to a value that satisfies the following formula (3), the difference in the degree of rectification between the flow A and the flow B, that is, the balance of the swirl strength of each of the flows A and B significantly changes. is suppressed.
0.1M≦L Expression (3)
図7は、実施の形態1による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸は、第1側壁部13b1の長さLと、第2側壁部13b2の長さMと、の比L/Mを示す。図7から明らかなように、第1側壁部13b1の長さLと第2側壁部13b2の長さMとの関係が、[0.1≦L/M]、すなわち[0.1M≦L]を満たす関係となる範囲において、流れA、流れBの夫々の旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制され、燃料噴霧の粒径が良好な値となる。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the fuel injection valve according to
また、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心と間の最短距離T、つまり導入部13bの中心軸Xに対する噴孔部14の中心14aのオフセット量としてのTと、噴孔部14の中心14aと直面壁部13c2との間の最短距離Gと、の割合G/Tは、前述のように[0.8≦G/T≦1.2]の範囲にあり、且つ第1側壁部13b1の長さLと第2側壁部13b2の長さMとの関係が、[0.1≦L/M]、すなわち[0.1M≦L]を満たす関係となる範囲にように設定されている。この場合、第1側壁部13b1と直面壁部13c2とのなす角度sが小さくなれば、第2側壁部13b2の長さMと、第1側壁部13b1の長さLと、の差[M-L]も小さくなる。
Also, the shortest distance T between the central axis X of the
導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心と間の最短距離T、つまり導入部13bの中心軸Xに対する噴孔部14の中心14aのオフセット量としてのTが小さくなると、噴孔部14に直接流入する流れAにおける、旋回せずに直接、噴孔部14から流出する流れの成分が増加することになる。従って、第1側壁部13b1の長さLと第2側壁部13b2の長さMとが、[M-L≧0.18]、すなわち[L≦M-0.18]の範囲を満たす値であることで、流れAの微粒化の大幅な悪化を抑制することができる。
When the shortest distance T between the central axis X of the
図8は、実施の形態1による燃料噴射弁を、実験結果に基づいて説明する説明図であって、縦軸は粒径、横軸は、第2側壁部13b2の長さMと、第1側壁部13b1の長さLと、の差[M-L]を示す。図8に示すように、第1側壁部13b1の長さLと第2側壁部13b2の長さMとが、[0.18≦M-L]、すなわち[L≦M-0.18]の範囲を満たす値である場合において、噴孔部14に直接流入する流れAの微粒化が大幅な悪化が抑制され、粒径が良好な状態を維持している。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the fuel injection valve according to
以上述べたように、第1側壁部13b1の長さLと第2側壁部13b2の長さMを、[0.1M≦L≦M-0.18]の範囲に設定することにより、燃料の噴霧微粒の大幅な悪化を防ぐことができる。 As described above, by setting the length L of the first side wall portion 13b1 and the length M of the second side wall portion 13b2 within the range of [0.1M≤L≤M-0.18], the fuel Significant deterioration of spray fines can be prevented.
また、図4に示すように、実施の形態1では4つの旋回室13cの仮想外接円Yを考えたときに、旋回室13cの仮想外接円Yの半径rは、下記の式(4)を満たすように、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心と間の最短距離T、つまり導入部13bの中心軸Xに対する噴孔部14の中心14aのオフセット量としてのT、第2側壁部13b2の長さM、導入部13bの中心軸Xと第1側壁部13b1との間の最短距離w、がそれぞれ設定されている。
を満たす形状としている。
Further, as shown in FIG. 4, when considering the virtual circumscribed circle Y of the four
It has a shape that satisfies
ここで、仮想外接円Yの半径rは、噴孔部14の中心14aのオフセット量としてのTと、導入部13bの中心軸Xと第1側壁部13b1との間の最短距離wと、第2側壁部13b2の長さMと、をパラメータに持つ関数となっており、仮想外接円Yの半径rの増大は、導入部13b全体の拡大、すなわち導入部13bの加工体積の増加につながる。例えば、導入部13bをプレス成型により形成する際に、成型面と反対側に突出しない形状を検討する場合には、加工体積の大幅な増加により求める導入部13bの寸法精度を満たすことが困難となる。導入部13bの寸法精度の悪化は、求める流量、噴霧特性等のばらつき悪化に影響する要素であるため、求める流量、噴霧特性等の精度を高くするためには、仮想外接円Yの半径rを、[r≦1.315]の範囲を満たす値とするのが望ましい。
Here, the radius r of the imaginary circumscribed circle Y is the offset amount T of the
その結果、導入部13bの過度な加工体積の増加抑制により、導入部13bの寸法精度を良好に維持することが可能となり、求める流量、噴霧特性等のばらつきレベルを満足するレベルとすることができる。また、過度な導入部13bの容積の増加を抑制することで、温度、雰囲気等の変化時の流量変化が抑制されるため、この観点からも、仮想外接円Yの半径rを[r≦1.315]を満たす値とすることが望ましい。
As a result, the dimensional accuracy of the
以上述べた実施の形態1による燃料噴射弁によれば、曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して第1側壁部に接続され、導入部の中心軸と噴孔部の中心と間の最短距離をT、噴孔部の中心と直面壁部との間の最短距離をG、としたとき、直面壁部は、[0.8T≦G≦1.2T]を満たす範囲内に配置されているので、導入部から噴孔部に燃料が直接流れ込む流れAと、旋回室を経由して燃料が噴孔に流れ込む流れBを考えたときに、流れBが旋回室を経由し噴孔部近傍部に到達する際の流路断面積と、流れAが噴孔近傍部に到達したときの流路断面積との差異を一定範囲内に設定することで、流れAと流れBの旋回力強さのバランスが著しく崩れることを抑制しつつ、流れAの整流化度合いに大きく影響を及ぼす第1側壁部の長さを自由に設定することが可能となり、噴孔へ直接流れ込む流れAの旋回力強さを調整可能となる。
According to the fuel injection valve according to
また、同時に直面壁部の角度調整も可能であることから、流れBの噴孔部への流れ込み方向を調整可能である。従って、旋回室径、噴孔中心のオフセット量、更に第2側壁部の長さなどのパラメータを変更せずに、流量、微粒化性能への影響は最小限として、噴孔部において対向する流れAと流れBの旋回力強さのバランスを著しく崩れない範囲に維持しつつも、流れAの旋回力強さ、流れBの噴孔部への流れ込み方向を調整することが可能であり、従って噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して噴霧角調整の工数を削減することが可能となる。 At the same time, since the angle of the facing wall can be adjusted, the direction in which the flow B flows into the injection hole can be adjusted. Therefore, without changing the parameters such as the diameter of the swirl chamber, the offset amount of the center of the injection hole, and the length of the second side wall, the influence on the flow rate and atomization performance is minimized. It is possible to adjust the swirl strength of the flow A and the direction of the flow B flowing into the nozzle hole while maintaining the balance between the swirl strength of the flow A and the flow B within a range that does not significantly collapse. It is possible to adjust the spray angle, and it is possible to reduce the man-hours for adjusting the spray angle compared to the conventional fuel injection valve.
また、実施の形態1による燃料噴射弁によれば、導入部の中心軸と第1側壁部までの最短距離をw、噴孔部の直径をφDfとしたとき、導入部の中心軸と噴孔部の中心と間の最短距離Tは、[w<T≦w+φDf/2]を満たす値に設定されているので、過度な噴霧の拡がりを抑制しつつ、噴孔に直接流入する流れAが旋回せずに直接、噴孔部から流出する流れ成分が抑制され、微粒化性能が維持される。
Further, according to the fuel injection valve according to
更に、実施の形態1による燃料噴射弁によれば、第1側壁部の長さをL、第2側壁部の長さをMとしたとき、第1側壁部と第2側壁部とは、[0.1M≦L≦M-0.18]を満たすように構成されている。ここで、まず、[0.1M≦L]については、燃料の流れAと流れBの夫々の整流化度合いは、それぞれ第1側壁部の長さL、第2側壁部の長さMにより大きく影響されることから、長さMと長さLを[0.1M≦L]の範囲とすることで、流れA、流れBの整流化度合いの差、すなわち夫々の流れの旋回力強さのバランスが著しく変化することが抑制される。
Furthermore, according to the fuel injection valve according to
次に、[L≦M-0.18]については、[M-L]で示される第2側壁部の長さMと第1側壁部の長さLの差は、直面壁部の側壁部に対する角度および噴孔部の中心と直面壁部との間の最短距離G、噴孔部の中心のオフセット量としてのT、の関数となっており、オフセット量としてのTの減少により第2側壁部の長さMと第1側壁部の長さLとの差も減少する。オフセット量としてのTの減少は、噴孔部に直接流入する流れAに関して旋回せずに直接、噴孔から流出する流れ成分の増加につながることから、[M-L≧0.18]、すなわち[L≦M-0.18]の範囲とすることで、流れAの微粒化の大幅な悪化を抑制することができる。 Next, for [L≦M−0.18], the difference between the length M of the second side wall portion and the length L of the first side wall portion indicated by [ML] is the side wall portion of the facing wall portion. , the shortest distance G between the center of the injection hole and the facing wall, and T as the offset of the center of the injection hole. The difference between the length M of the portion and the length L of the first sidewall portion is also reduced. A decrease in T as an offset amount leads to an increase in the flow component that directly flows out of the nozzle hole without swirling with respect to the flow A that directly flows into the nozzle hole, so [ML≧0.18], that is, By setting the range of [L≦M−0.18], it is possible to suppress significant deterioration of the atomization of the flow A.
以上のことから、第1側壁部の長さLと第2側壁部の長さMは、[0.1M≦L≦M-0.18]の範囲とすることが噴霧微粒化の大幅な悪化を防ぐ観点で望ましい。 From the above, the length L of the first side wall and the length M of the second side wall are in the range of [0.1M ≤ L ≤ M-0.18]. It is desirable from the viewpoint of preventing
また、実施の形態1による燃料噴射弁によれば、第2側壁部の長さMであるとして、複数の旋回室の仮想外接円を考えたときに、仮想外接円の半径rが、
すなわち、導入部の過度な加工体積の増加抑制により、導入部の寸法精度を良好に維持することが可能となり、求める流量、噴霧特性のばらつきの度合いを満足する値とすることができる。また、過度な溝部容積の増加を抑制することで、温度、雰囲気などの変化時の流量変化が抑制されるため、この観点からも[r≦1.315]の範囲とすることが望ましい。 That is, by suppressing an excessive increase in the processing volume of the introduction section, it is possible to maintain good dimensional accuracy of the introduction section, and it is possible to obtain values that satisfy the required degree of variation in flow rate and spray characteristics. In addition, by suppressing an excessive increase in the volume of the groove, a change in the flow rate when the temperature, atmosphere, or the like changes is suppressed. From this point of view as well, the range [r≦1.315] is desirable.
実施の形態2.
次に、実施の形態2による燃料噴射弁について説明する。図5は、実施の形態2による燃料噴射弁における、噴孔プレートでの燃料の流れを示す説明図である。図5に示すように、旋回室13cの直面壁部13c2は、導入部13bの中心軸Xと噴孔部14の中心14aとの間の最短距離Tを半径とし中心が噴孔部14の中心14aと一致する仮想円Z、に外接する接線の近傍又はその接線に重なる位置に設けられている。その他の構成は、実施の形態1による燃料噴射弁と同様である。
Next, a fuel injection valve according to
実施の形態2による燃料噴射弁によれば、導入部13bの第1側壁部13b1と、旋回室13cの直面壁部13c2を直接接続し、直面壁部13c2を、仮想円Zに外接する接線の近傍又はその接線に重なる位置に設けることで、流れBが旋回室13cを経由し噴孔部14の近傍に到達する際の流路断面積と、流れAが噴孔部14の近傍に到達する際の流路断面積と、の差異がより小さくなり、流れAと流れBの旋回力強さのバランスがより向上し、噴孔部14内における液膜厚さの均一度が向上し、燃料噴霧の微粒化が向上する。
According to the fuel injection valve according to
更に上記に加えて、導入部13bの中心軸Xに対する直面壁部13c2の角度を調整することにより、流れBの噴孔部14への流れ込み方向を調整することが可能になると同時に、第1側壁部13b1の長さLの調整も可能となることから、旋回室13cの直径、噴孔部14の中心14aのオフセット量としてのT、更に第2側壁部13b2の長さM、などのパラメータを変更することなく、燃料の流量、微粒化性能、などへの影響を最小限として、噴孔部14において対向する流れAと流れBの強さのバランスを調整することが可能であり、従って噴霧角度の調整が可能であり、従来の燃料噴射弁に対して噴霧角調整の工数を削減することが可能となる。
Furthermore, in addition to the above, by adjusting the angle of the facing wall portion 13c2 with respect to the central axis X of the
本願は、例示的な実施の形態を記載されているが、これらの実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも1つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも1つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。なお、本願において、長さの単位は全て[mm]であるが、表記の複雑化を避けるため、単位の表記は省略している。 Although this application has described exemplary embodiments, the various features, aspects, and functions described in these embodiments are not limited to application of particular embodiments, but are solely , or in various combinations applicable to the embodiments. Therefore, countless modifications not illustrated are envisioned within the scope of the technology disclosed in the present application. For example, modification, addition or omission of at least one component, extraction of at least one component, and combination with components of other embodiments shall be included. In the present application, the unit of length is [mm], but the unit is omitted in order to avoid complication of notation.
1 燃料噴射弁、4 ソレノイド装置、5 ハウジング、6 コア、7 コイル、8 アマチュア、8a 摺動部、8b 上面部、9 弁装置、10 弁体、11 弁ホルダ、11a ガイド部、12 弁座、12a 弁座シート部、12d 弁座開口部、13 噴孔プレート、13a 中央部、13b 導入部、13b1 第1側壁部、13b2 第2側壁部、13c 旋回室、13c1 曲面壁部、13c2 直面壁部、14 噴孔部、14a 噴孔部の中心、15 ボール、15a 面取部、16 圧縮ばね、
1 fuel injection valve, 4 solenoid device, 5 housing, 6 core, 7 coil, 8 armature, 8a sliding portion, 8b upper surface portion, 9 valve device, 10 valve body, 11 valve holder, 11a guide portion, 12 valve seat, 12a
Claims (5)
前記噴孔プレートは、
前記燃料の流れの上流側の端面に、前記弁座開口部の径方向の外側に配置された複数の旋回室と、
前記弁座開口部に接続される中央部と、
前記燃料を前記中央部からそれぞれの前記旋回室に案内する複数の導入部と、
を備え、
前記導入部は、導入部の中心軸を介して対峙する第1側壁部と第2側壁部とを有し、
前記噴孔部の中心は、
前記導入部の中心軸に対して前記第1側壁部の存在する方向にオフセットされるとともに、前記旋回室の中心と一致するように設けられ、
前記旋回室は、仮想円弧の一部により構成された曲面壁部を備え、
前記曲面壁部は、直線状に延びる直面壁部を介して前記第1側壁部に接続され、
前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離をT、前記噴孔部の中心と前記直面壁部との間の最短距離をG、としたとき、
前記直面壁部は、[0.8T≦G≦1.2T]を満たす範囲内に配置される、
ことを特徴とする燃料噴射弁。 a valve seat having a valve seat opening through which fuel flows out; a valve body that opens and closes the valve seat opening; and an injection hole plate having a plurality of injection hole portions for injecting into the valve seat opening portion by moving the valve body in the axial direction of the valve seat based on an operation signal from an external control device. A fuel injection valve that opens and closes to control injection of the fuel from the injection hole,
The injection hole plate is
a plurality of swirl chambers arranged radially outside the valve seat opening on the end surface on the upstream side of the flow of the fuel;
a central portion connected to the valve seat opening;
a plurality of introduction portions for guiding the fuel from the central portion to each of the swirl chambers;
with
The introduction portion has a first side wall portion and a second side wall portion facing each other across a central axis of the introduction portion,
The center of the nozzle hole is
provided so as to be offset in the direction in which the first side wall portion exists with respect to the central axis of the introduction portion and coincide with the center of the swirl chamber;
The swirl chamber has a curved wall portion formed by a part of a virtual arc,
The curved wall portion is connected to the first side wall portion via a linearly extending facing wall portion,
When the shortest distance between the central axis of the introduction portion and the center of the nozzle hole is T, and the shortest distance between the center of the nozzle hole and the facing wall is G,
The facing wall portion is arranged within a range that satisfies [0.8T≦G≦1.2T].
A fuel injection valve characterized by:
前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心と間の最短距離Tは、
[w<T≦w+φDf/2]を満たす値に設定されている、
ことを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。 When the shortest distance between the central axis of the introduction portion and the first side wall portion is w, and the diameter of the injection hole portion is φDf,
The shortest distance T between the central axis of the introduction portion and the center of the injection hole portion is
is set to a value that satisfies [w<T≤w+φDf/2],
2. The fuel injection valve according to claim 1, characterized in that:
前記第1側壁部と前記第2側壁部とは、[0.1M≦L≦M-0.18]を満たすように構成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料噴射弁。 When the length of the first side wall portion is L and the length of the second side wall portion is M,
The first sidewall portion and the second sidewall portion are configured to satisfy [0.1M ≤ L ≤ M-0.18],
3. The fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that:
前記仮想外接円の半径rは、
ことを特徴とする請求項1から3のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。 When the length of the second side wall portion is M and the radius of a virtual circumscribed circle that circumscribes the plurality of swirling chambers is r, the radius of the virtual circumscribed circle is
4. The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3, characterized in that:
前記導入部の中心軸と前記噴孔部の中心との間の最短距離を半径とし中心が前記噴孔部の中心と一致する仮想円、に外接する接線に重なる位置に設けられている、
ことを特徴とする請求項2から4のうちの何れか一項に記載の燃料噴射弁。 The facing wall portion
provided at a position overlapping a tangent line circumscribing an imaginary circle whose radius is the shortest distance between the central axis of the introduction portion and the center of the injection hole and whose center coincides with the center of the injection hole;
5. The fuel injection valve according to any one of claims 2 to 4, characterized in that:
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