JPWO2019087326A1 - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
本発明は、不純物が堆積した場合でも噴霧特性が良好な状態で維持される内燃機関用燃料噴射弁を提供する。弁座12を開閉するための弁体10を有し、弁体10を動作させることにより、燃料が弁座12の下流側開口部に装着された噴孔プレート13に複数設けられた噴孔14から噴射される燃料噴射弁において、噴孔プレート13は、燃料に旋回力を付与し噴孔14から燃料を外部へ噴射する旋回室18と、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17とを備え、旋回室18は、その側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室18を拡張する方向に旋回室18の側壁部を窪ませた凹部19を有している。The present invention provides a fuel injection valve for an internal combustion engine in which spray characteristics are maintained in a good state even when impurities are deposited. A valve body 10 for opening and closing the valve seat 12 is provided. By operating the valve body 10, fuel is injected into a plurality of injection holes 14 provided in an injection hole plate 13 mounted on a downstream opening of the valve seat 12. In the fuel injection valve injected from the nozzle, the injection hole plate 13 includes a swirl chamber 18 that applies a swirling force to the fuel and injects the fuel from the injection hole 14 to the outside, and a fuel passage 17 that introduces the fuel into the swirl chamber 18. The swirling chamber 18 has a concave portion 19 in which the side wall of the swirling chamber 18 is depressed in a direction in which the swirling chamber 18 expands at a location where the side wall and the bottom intersect.
Description
本発明は、自動車の内燃機関などへの燃料供給に使用される燃料噴射弁に係り、特に噴霧特性における微粒化の促進を図った燃料噴射弁に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve used for supplying fuel to an internal combustion engine of an automobile, and more particularly to a fuel injection valve which promotes atomization in spray characteristics.
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の微粒化が求められており、旋回流れを利用して微粒化を図る方式に関して様々な検討がなされている。
特許文献1では、弁ケーシング内に、弁座面と協働する弁閉鎖部材が配置されている形式のものにおいて、弁座面の下流に中央開口が設けられており、中央開口から半径方向へ少なくとも2つの接線方向通路が延びており、各接線方向通路がそれぞれ各スワール室に接線方向で開口しており、燃料のための定量開口がそれぞれ、上記スワール室の中央から外側へ通じている燃料噴射が開示されている。In recent years, as emission regulations for internal combustion engines of automobiles have been tightened, atomization of fuel spray injected from fuel injection valves has been required, and various studies have been made on methods for atomizing fuel using swirl flow. Has been made.
In
従来例の旋回流れを利用した燃料噴射弁の構成では、燃料に含まれた不純物が旋回室内に滞積した場合、燃料が旋回する際の角速度が低下する。旋回室内での角速度は、燃料噴射後の噴霧広がり角や噴霧の微粒化といった性能に影響を与える。結果的に、燃料に含まれた不純物が旋回室に堆積することにより、噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化が生じる恐れがある。 In the configuration of the fuel injection valve using the swirling flow of the conventional example, when impurities contained in the fuel accumulate in the swirling chamber, the angular velocity at which the fuel swirls decreases. The angular velocity in the swirl chamber affects performance such as the spray divergence angle and the atomization of the spray after fuel injection. As a result, the impurities contained in the fuel accumulate in the swirl chamber, which may cause a change in the spray divergence angle and deterioration of the spray atomization.
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、旋回室内に不純物を堆積させる凹部を設けることで、不純物が堆積した場合でも噴霧特性が良好な状態で維持される燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel injection valve in which a spray characteristic is maintained in a good state even when impurities are deposited by providing a recess for depositing impurities in a swirl chamber. With the goal.
本発明に係わる燃料噴射弁は、弁座を開閉するための弁体を有し、前記弁体を動作させることにより、燃料が前記弁座の下流側開口部に装着された噴孔プレートに複数設けられた噴孔から噴射される燃料噴射弁において、前記噴孔プレートは、前記燃料に旋回力を付与し前記噴孔から前記燃料を外部へ噴射する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する燃料通路とを備え、前記旋回室は、その側壁部と底部が交差する箇所において、前記旋回室を拡張する方向に前記旋回室の側壁部を窪ませた凹部を有する。 The fuel injection valve according to the present invention has a valve body for opening and closing a valve seat, and by operating the valve body, fuel is supplied to a plurality of injection hole plates mounted on a downstream opening of the valve seat. In a fuel injection valve that is injected from a provided injection hole, the injection hole plate applies a swirling force to the fuel to inject the fuel from the injection hole to the outside, and introduces fuel into the swirl chamber. The swirl chamber has a recess in which the side wall of the swirl chamber is depressed in a direction in which the swirl chamber expands at a location where the side wall and the bottom intersect.
本発明に係わる燃料噴射弁は、弁座開口部から旋回室へ流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら噴孔へ流れ込む。噴孔内部においても旋回流れが保たれることで、噴孔内壁に沿った薄い液膜が形成され、薄い液膜を噴孔から中空円錐状に噴射することで燃料の微粒化が促進される。
さらに、旋回室の側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室を拡張する方向に旋回室の側壁部を窪ませた凹部を有することにより、この凹部内では旋回室内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部内に堆積し易くなる。凹部内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さい。この旋回室内での角速度は、燃料噴射後の噴霧特性に影響を与える。
よって旋回室内に凹部を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。In the fuel injection valve according to the present invention, the fuel flowing into the swirl chamber from the valve seat opening flows into the injection hole while generating a swirl flow. By maintaining the swirling flow inside the injection hole, a thin liquid film is formed along the inner wall of the injection hole, and the atomization of fuel is promoted by injecting the thin liquid film from the injection hole into a hollow cone .
Furthermore, at the place where the side wall and the bottom of the swirl chamber intersect, a recess is formed by depressing the side wall of the swivel chamber in the direction in which the swivel chamber is expanded. Therefore, impurities in the fuel are easily deposited in the concave portions. Since the flow velocity in the concave portion is low, even if impurities accumulate in the concave portion, the average flow velocity in the swirl chamber hardly changes, so that the influence on the angular velocity of the fuel swirling is small. The angular velocity in the swirl chamber affects the spray characteristics after fuel injection.
Therefore, by providing the concave portion in the swirl chamber, it is possible to suppress a change in the spray divergence angle due to the accumulation of impurities in the fuel and a deterioration in spray atomization.
実施の形態1.
図1〜4は、本発明の実施の形態1の燃料噴射弁を示す図である。図1において、1は燃料噴射弁を示しており、ソレノイド装置4、磁気回路のヨーク部分であるハウジング5、磁気回路の固定鉄心部分であるコア6、コイル7、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア8、弁装置9を有しており、弁装置9は弁体10と弁本体11と弁座12で構成されている。
弁本体11はコア6の外径部に圧入後、溶接されている。アマチュア8は弁体10に圧入後、溶接されている。弁座12には噴孔プレート13が溶接部13aにより結合されている。噴孔プレート13には板厚方向に貫通する複数の噴孔14が設けられている。
噴孔プレート13は、燃料に旋回力を付与し噴孔14から燃料を外部へ噴射する旋回室18と、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17とを備えている。
また、図2から4に示すように、前記旋回室は、その側壁部と底部が交差する箇所において、前記旋回室を拡張する方向に前記旋回室の側壁部を窪ませた凹部19を有する。
なお、燃料通路17は、十字状に交差するように形成され、旋回室18は、燃料通路17の下流側の4箇所に配置され、旋回室18の中央部に対応する位置に噴孔14が設けられている。
1 to 4 are views showing a fuel injection valve according to
The
The
Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the swirling chamber has a
The
このように構成された燃料噴射弁1において、エンジンの制御装置より燃料噴射弁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、弁本体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側へ吸引動作し、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から離れて隙間が形成される。
燃料は弁体10の先端部に溶接されたボール15の面取り部15aから弁座シート部12aと弁体10の隙間を通って、複数の噴孔14からエンジン吸気通路に噴射される。
次にエンジンの制御装置より燃料噴射弁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して、弁体10を閉弁方向に押している圧縮ばね16により弁体10と弁座シート部12a間の隙間は閉じ状態となり、燃料噴射が終了する。
弁体10はアマチュア側面8aで弁本体11とのガイド部と摺動し、開弁状態ではアマチュア上面8bがコア6の下面と当接する。In the
The fuel is injected from the plurality of
Next, when a stop signal of the operation is sent from the control device of the engine to the drive circuit of the
The
実施の形態1では、図2から4に示すように、噴孔プレート13の上流側を窪ませることにより、燃料に旋回力を付与する複数(図では4個)の旋回室18が形成されている。旋回室18に対応して、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17が設けられている。燃料通路17は、弁座開口部12bと連通している。
これにより、弁座開口部12bから旋回室18へ流れ込んだ燃料は、旋回流れを生じながら噴孔14へ流れ込む。噴孔14の内部においても旋回流れが保たれることで、噴孔内壁に沿った薄い液膜が形成され、薄い液膜を噴孔14から中空円錐状に噴射することで燃料の微粒化が促進される。
また、旋回室18内を流れる燃料は、一般的に壁面に近いほど流速が遅くなることから、旋回室18の角隅部に不純物が堆積しやすくなる。燃料に含まれた不純物が旋回室18内に滞積した場合、燃料が旋回する際の角速度が低下し、燃料噴射後の噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化が生じる恐れがある。In the first embodiment, as shown in FIGS. 2 to 4, a plurality (four in the figure) of
Thus, the fuel flowing from the valve seat opening 12b into the
In general, the flow rate of the fuel flowing in the
そこで実施の形態1の燃料噴射弁1では、図2から4に示すように、旋回室18の側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室18を拡張する方向に旋回室18の側壁部を窪ませた断面矩形形状の凹部19を有している。
この凹部19内では旋回室18内の流れと比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部19内に堆積し易くなる。凹部19内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室18内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回室18で旋回する燃料の角速度への影響は小さい。
このように旋回室18内に凹部19を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。Therefore, in the
Since the flow velocity in the
By providing the
以上のように、本発明は、弁座12を開閉するための弁体10を有し、弁体10を動作させることにより、燃料が弁座12の下流側開口部に装着された噴孔プレート13に複数設けられた噴孔14から噴射される燃料噴射弁において、噴孔プレート13は、燃料に旋回力を付与し噴孔14から燃料を外部へ噴射する旋回室18と、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17とを備え、旋回室18は、その側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室18を拡張する方向に旋回室18の側壁部を窪ませた凹部19を有するもので、この凹部内ではこの凹部内では旋回室内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部内に堆積し易くなる。凹部内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さい。この旋回室内での角速度は、燃料噴射後の噴霧特性に影響を与える。
よって旋回室内に凹部を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部19内に堆積し易くなり、凹部19内は流速が遅いため、凹部19内に不純物が堆積したとしても旋回室18内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さくなり、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。As described above, the present invention has the
Therefore, by providing the concave portion in the swirl chamber, it is possible to suppress a change in the spray divergence angle due to the accumulation of impurities in the fuel and a deterioration in spray atomization. Since the flow velocity is slower than that inside, the impurities in the fuel are more likely to accumulate in the
実施の形態2.
図5は、本発明の実施の形態2の旋回室部分の断面図である。燃料流れは壁面に近いほど流速が小さくなることから、凹部19での流速低減効果を得るためには、凹部19内の壁面間距離をある程度短くする必要がある。旋回室18の側壁部の長さに対して凹部19が占める割合が半分を超えてしまうと、凹部19内の壁面間距離が大きくなり、凹部19における流速の低減効果が弱まってしまう。Embodiment 2 FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a swirl chamber portion according to Embodiment 2 of the present invention. Since the flow velocity of the fuel flow decreases as it approaches the wall surface, the distance between the wall surfaces in the
そこで実施の形態2では、旋回室18を旋回室18の底部に垂直な断面で見たときに、旋回室18の天井部から底部までの距離をh、旋回室18の側壁部から凹部19を除いた長さをdとしたとき、d/h>0.5の関係としている。
これにより、凹部内において流速が低減する効果が強化されることから、実施の形態1で述べたような燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する効果を得ることができる。
なお、参考までに一例を示すと、h=0.12mmの場合、d=0.08mmとし、d/h=0.67に設定することができる。この場合、凹部19の高さ(h−d)は、0.04mmとなるが、燃料内の不純物のうちサイズの大きいものは上流側に設けられたフィルターによって排除されるため、凹部19の高さはフィルターのメッシュサイズ程度の値に設定すれば良い。Therefore, in the second embodiment, when the
Thereby, the effect of reducing the flow velocity in the concave portion is enhanced, and thus the effect of suppressing the change of the spray divergence angle due to the accumulation of impurities in the fuel and the deterioration of the atomization of the spray as described in the first embodiment. Can be obtained.
As an example for reference, when h = 0.12 mm, d = 0.08 mm and d / h = 0.67 can be set. In this case, the height (h−d) of the
実施の形態3.
図6、図7に本発明の実施の形態3の燃料噴射弁を示す。噴孔プレート13は、燃料通路17および旋回室18の側壁部を構成する上流側プレート20と、燃料通路17および旋回室18の底部を構成し噴孔14が開口する下流側プレート21によって構成されている。
上流側プレート20に燃料通路17、旋回室18、凹部19を加工したのちに、上流側プレート20と下流側プレート21は溶接、ロウ付け、拡散接合等の方法で接合される。このように噴孔プレート13を分割した構成にすることで、凹部19の加工が容易になり、生産性が向上する。Embodiment 3.
6 and 7 show a fuel injection valve according to Embodiment 3 of the present invention. The
After processing the
実施の形態4.
図8は本発明の実施の形態4の旋回室部分の断面図である。実施の形態1〜3では凹部19は断面矩形形状としていたが、本実施の形態では、凹部19は断面R形状としている。従って矩形形状とした場合よりも凹部19内の壁面間距離が小さくなり、凹部19内の燃料流れの速度低減効果が強化されるため、実施の形態1で述べたような燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する効果を得ることができる。
FIG. 8 is a sectional view of a swirl chamber portion according to
なお、本発明は実施の形態に限定されるものではなく、種々の設計変更を行うことが可能であり、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。 Note that the present invention is not limited to the embodiments, and various design changes can be made. Within the scope of the invention, the embodiments can be freely combined or the embodiments can be combined. Modifications and omissions can be made as appropriate.
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 アマチュア側面、8b アマチュア上面、9 弁装置、10 弁体、11 弁本体、12 弁座、12a 弁座シート部、12b 弁座開口部、13 噴孔プレート、14 噴孔、15 ボール、15a 面取り部、16 圧縮ばね、17 燃料通路、18 旋回室、19 凹部、20 上流側プレート、21 下流側プレート
以上のように、本発明は、弁座12を開閉するための弁体10を有し、弁体10を動作させることにより、燃料が弁座12の下流側開口部に装着された噴孔プレート13に複数設けられた噴孔14から噴射される燃料噴射弁において、噴孔プレート13は、燃料に旋回力を付与し噴孔14から燃料を外部へ噴射する旋回室18と、旋回室18に燃料を導入する燃料通路17とを備え、旋回室18は、その側壁部と底部が交差する箇所において、旋回室18を拡張する方向に旋回室18の側壁部を窪ませた凹部19を有するもので、この凹部内では旋回室内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部内に堆積し易くなる。凹部内は流速が遅いため、凹部内に不純物が堆積したとしても旋回室内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さい。この旋回室内での角速度は、燃料噴射後の噴霧特性に影響を与える。
よって旋回室内に凹部を設ける事によって、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。内と比較すると流速が遅くなることから、燃料内の不純物はこの凹部19内に堆積し易くなり、凹部19内は流速が遅いため、凹部19内に不純物が堆積したとしても旋回室18内の平均流速はほぼ変化しないことから、旋回をする燃料の角速度への影響は小さくなり、燃料内の不純物の堆積による噴霧広がり角の変化や、噴霧微粒化の悪化を抑制する事ができる。
As described above, the present invention has the
Therefore, by providing the concave portion in the swirl chamber, it is possible to suppress a change in the spray divergence angle due to the accumulation of impurities in the fuel and a deterioration in spray atomization. Since the flow velocity is slower than that inside, the impurities in the fuel are more likely to accumulate in the
Claims (6)
前記噴孔プレートは、前記燃料に旋回力を付与し前記噴孔から前記燃料を外部へ噴射する旋回室と、前記旋回室に燃料を導入する燃料通路とを備え、
前記旋回室は、その側壁部と底部が交差する箇所において、前記旋回室を拡張する方向に前記旋回室の側壁部を窪ませた凹部を有することを特徴とする燃料噴射弁。It has a valve body for opening and closing a valve seat, and by operating the valve body, fuel is injected from a plurality of injection holes provided in an injection hole plate mounted on a downstream opening of the valve seat. In the fuel injector,
The injection hole plate includes a swirl chamber that applies a swirling force to the fuel and injects the fuel from the injection hole to the outside, and a fuel passage that introduces fuel into the swirl chamber.
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the swirl chamber has a concave portion in which the side wall of the swirl chamber is depressed in a direction in which the swirl chamber expands at a location where the side wall and the bottom intersect.
d/h>0.5の関係にあることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射弁。The swirling chamber has a distance h from the ceiling to the bottom of the swirling chamber when viewed in a cross section perpendicular to the bottom thereof, and a length d excluding the recess from the side wall of the swirling chamber. ,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein d / h> 0.5.
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