JP3706348B2

JP3706348B2 - Fuel injection valve

Info

Publication number: JP3706348B2
Application number: JP2002063029A
Authority: JP
Inventors: 範久福冨; 竹治吉田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-08
Filing date: 2002-03-08
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2022-03-08
Also published as: JP2003262170A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、燃焼室内に燃料を直接噴射する筒内噴射型内燃機関に使用される燃料噴射弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５と図６とは、例えば、特開平９−２１７６６９号公報に開示された燃料噴射弁の構成を示す断面図である。図において、燃料噴射弁１は図示しない電磁ソレノイドと、この電磁ソレノイドを保持するヨーク２と、ヨーク２の先端に設けられた弁装置３とから構成され、さらに、弁装置３は弁座４と、図示しない電磁ソレノイドに駆動されて弁座４に離接し、燃料噴射孔５を開閉する弁体６と、燃料噴射孔５から噴射される燃料に旋回運動を与える燃料旋回素子（スワラー）７とから構成されている。
【０００３】
筒内噴射型内燃機関に使用される燃料噴射弁では弁内に高圧燃料が供給され、電磁ソレノイドに対する通電のＯＮ−ＯＦＦにより弁体６が弁座４と離接し、燃料噴射孔５から内燃機関の燃焼室内に燃料を噴射するように構成されるが、この燃料噴射の噴射量と噴射タイミングとは電磁ソレノイドに対する通電により制御される。また、噴射される燃料は燃料旋回素子７により旋回運動が与えられ、燃料噴射孔５から霧状に噴霧されて燃焼室内における燃焼性が向上するように配慮されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような筒内噴射用の燃料噴射弁は弁装置３の燃料噴射孔５が内燃機関の燃焼室内に臨むように取り付けられるため、燃焼時の火炎により高温にさらされて燃料噴射孔５の内壁や周辺に付着した燃料が炭化し、カーボンデポジットが堆積して時間経過と共に燃料噴射量や噴霧性能を大きく損ねるという問題があった。このような課題に対して各種の対応策が提案されている。例えば、上記した特開平９−２１７６６９号公報や、特開平８−１４４８９３号公報や、特開平１１−２４１６６２号公報に開示された技術である。
【０００５】
特開平９−２１７６６９号公報には、弁装置の先端外周縁にステンレスなど熱伝導の低い材料で形成されたインシュレ−タを介して熱伝導の良好な黄銅などで形成されたノズルカバ−を装着した構成の技術と、図５に示すように、弁装置３の先端面を覆うノズルカバ−８を設け、弁装置３の先端面とノズルカバ−８との間の一部に空隙９を設けた構成の技術と、図６に示すように、弁装置３の先端面と外周部とにノズルカバ−８を設け、弁装置３の先端面および外周面とノズルカバ−８との間に空隙１０を設け、この空隙１０に吸入空気を導入するように構成した技術とが開示されている。
【０００６】
この公報に開示されているように弁装置とノズルカバ−との間にインシュレ−タを介挿する場合、高温雰囲気で使用されるインシュレ−タの耐熱性を確保するためには、ステンレスやニッケル合金、あるいはセラミックなどを使用せざるを得ず、ステンレスやニッケル合金は熱伝導率が黄銅などよりは低いとはいえ、熱の良導体であるために燃料噴射孔周辺には熱が伝達され、運転条件によっては燃料噴射孔周辺の温度がカーボンデポジットの堆積に適合した温度になってしまうことがあり、セラミックを使用する場合には比較的高価なものとならざるを得ないものである。
【０００７】
また、図５に示した構成のように、弁装置３の先端面とノズルカバ−８との間の一部に空隙を設けた場合、ノズルカバ−８の温度がデポジットの自己洗浄温度に容易に到達して燃料噴射孔５へのデポジットの堆積を抑制できるとされているが、空隙が一部であるためにノズルカバ−８から燃料噴射孔５の周辺に熱が伝達されやすく、運転条件によっては燃料噴射孔５の周辺の温度がカーボンデポジットの堆積に適合した温度になってしまい、燃料噴射量や噴霧性能の低下に対する防止策としては完全なものではない。
【０００８】
さらに、図６に示した構成のように、弁装置３の先端面および外周面とノズルカバ−８との間に空隙１０を設け、この空隙１０に内燃機関の吸入空気を導入するものにおいては、吸入空気を導入するために燃料噴射弁１の取付位置に制約が生じることになり、空隙１０は弁装置３の先端側と外周側との両側が開口しているために、取付位置によっては高温の燃焼ガスが空隙１０に侵入して燃料噴射孔５の周辺を加熱することもあり、カーボンデポジットが堆積して燃料噴射量や噴霧性能を低下させることになる。
【０００９】
また、特開平８−１４４８９３号公報に開示された技術は、弁装置の燃料噴射孔周辺を覆うソケットを設け、弁装置とソケットとの間に燃料噴射孔周辺のみに空間部を設け、この空間部に燃料が侵入するように構成すると共に、ソケットに燃料噴射孔とは同心状にテーパ状の貫通孔を設けたものである。このように構成することにより、テーパ状の貫通孔に付着した燃料がソケットと燃料噴射孔周辺との間の空間部に吸引されて貫通孔周辺の濡れがなくなり、カーボンデポジットの生成が抑制され、カーボンデポジットが堆積してもソケットの貫通孔がテーパ状であるために燃料噴射量や噴霧性能の低下に影響しないとされている。
【００１０】
さらに、特開平１１−２４１６６２号公報に開示された技術は、弁装置の燃料噴射孔周辺の温度上昇を抑制するために、燃料噴射孔を有する端面にセラミックよりなる断熱体を設け、この断熱体の脱落を防止するために有底円筒状の金属キャップを弁装置の側面にかけて設けるようにしたものである。このようにセラミックの断熱体を設けることにより、燃焼室の温度は断熱体により遮断され、噴射孔周辺の温度がカーボンデポジットを生成する温度に至らず、燃料噴射量や噴霧性能の低下は極めて低いものになるとされている。
【００１１】
カーボンデポジットの堆積を防止するには、温度を例えば３００℃以上にしてカーボンデポジットの付着を抑制するようにするか、もしくは、温度を例えば１４０℃以下ににしてカーボンデポジットの生成を抑制するかのいずれかとすることが必要である。しかし、燃料噴射孔周辺は噴射燃料により冷却されるので、３００℃以上を維持するのは困難であり、特開平９−２１７６６９号公報や特開平８−１４４８９３号公報の構成ではカーボンデポジット堆積の抑制はされるが時間と共に堆積が進むことになる。また、特開平１１−２４１６６２号公報の構成ではデポジットの堆積は抑制できるが、燃料噴射弁自体の構成が複雑化して原価高なものになってしまう。
【００１２】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、構成が複雑化することなく、カーボンデポジットの堆積を充分に抑制することが可能な燃料噴射弁を得ることを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる燃料噴射弁は、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射口を有する弁本体、前記弁本体の前記燃焼室に臨む側の端面を覆うように設けられ、前記燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有すると共に前記端面を覆う面が平面状のヒートプレートを備え、前記ヒートプレートが前記弁本体の前記端面の外縁部において前記弁本体の前記端面と接して取り付けられると共に、前記外縁部以外は前記ヒートプレートと前記弁本体の前記端面との間に所定の空隙が設けられるように構成され、且つ前記弁本体には内径に第一と第二の段部が設けられ、前記第一の段部に前記燃料噴射口を有する弁座が嵌着固定されると共に、前記第二の段部に接して前記ヒートプレートが取り付けられており、前記第一の段部から前記第二の段部までの深さに対して前記弁座の厚さを小さく設定することにより、前記弁座の前記燃焼室に臨む側の端面と前記ヒートプレートとの間に前記空隙が形成されるように構成したものである。
【００１４】
この発明に係わる燃料噴射弁は、また内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射口を有する弁本体、前記弁本体の前記燃焼室に臨む側の端面を覆うように設けられ、前記燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有すると共に前記端面を覆う面が平面状のヒートプレートを備え、前記ヒートプレートが前記弁本体の前記端面の外縁部において前記弁本体の前記端面と接して取り付けられると共に、前記外縁部以外は前記ヒートプレートと前記弁本体の前記端面との間に所定の空隙が設けられるように構成され、且つ前記弁座の前記ヒートプレート側の外径と、前記弁座を嵌着する前記弁本体の内径との間の少なくとも一部に隙間が形成されたものである。
【００１５】
さらにまた請求項１において、前記ヒートプレートが、底面に燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有する有底円筒状に形成され、その円筒部が弁本体の外周面と接して取り付けられるように構成したものである。
また請求項 1 〜請求項４のいずれか一項において、前記ヒートプレートと弁本体の端面との間に設けられた空隙が０．２ｍｍ以下に設定されるようにしたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の構成を示す断面図、図２は、弁装置部の拡大断面図である。図において、燃料噴射弁１は電磁ソレノイド１１と、電磁ソレノイド１１のヨーク１２の先端に設けられた弁装置１３とから構成され、電磁ソレノイド１１は、固定鉄心１４と、この固定鉄心１４を励磁する励磁コイル１５と、励磁コイル１５の通電により固定鉄心１４に吸引される可動鉄心１６と、常時は可動鉄心１６を固定鉄心１４による吸引方向とは反対側に付勢して後述する弁を閉弁する圧縮バネ１７と、これらの電磁ソレノイド１１を収納保持するヨーク１２とから構成されている。
【００１７】
弁装置１３は、可動鉄心１６と一体構成とされ、可動鉄心１６と共に移動する弁体１８と、ヨーク１２の内径に固定され、弁座１９を有する弁本体２０と、弁体１８の移動量を規制するストッパープレート２１と、図２の拡大断面図に示すように弁本体２０の先端部を覆うように設けられたヒートプレート２２とから構成され、弁体１８は、拡径部１８ａと１８ｂとで弁本体２０の内径に摺動可能に支承され、拡径部１８ｃとストッパープレート２１とによりその移動量が規制されている。また、弁本体２０の先端部には弁座１９と弁体１８とからなる弁により開閉される燃料噴射孔２３が設けられている。
【００１８】
燃料噴射孔２３を有する弁本体２０の先端面を覆うように取り付けられたヒートプレート２２は、図２に示す通り、弁本体２０の先端面を覆う面が平面状であり、外径部２２ａにおいて弁本体２０の先端面に溶接などにより固定され、中央部には燃料噴射孔２３から噴射される燃料と干渉しないような貫通孔２２ｂが設けられている。弁本体２０の先端部には燃料噴射孔２３の周辺に所定の面積と高さを有する段差２０ａが設けられており、弁本体２０の先端面の外縁部においてヒートプレート２２を固定することにより、ヒートプレート２２の外径部２２ａを除く部分と弁本体２０の先端面との間には所定の面積と高さを有する空隙２４が形成されるように構成されている。
【００１９】
このように構成された燃料噴射弁は内燃機関の燃焼室内に弁本体２０の先端面が臨むように取り付けられ、例えば、車両に搭載された図示しない制御手段からのＯＮ−ＯＦＦ信号により励磁コイル１５に通電がなされると、固定鉄心１４が励磁されて可動鉄心１６が吸引され、可動鉄心１６と一体構成の弁体１８が移動して弁本体２０の弁座１９から乖離し、燃料噴射弁１の上部から供給されている燃料が燃料噴射孔２３から燃焼室内に噴射される。この噴射のタイミングと噴射量とは励磁コイル１５に対する通電開始のタイミングと通電時間とにより制御され、噴射された燃料はヒートプレート２２の貫通孔２２ｂに干渉されることなく燃焼室内に拡散して点火され燃焼する。
【００２０】
噴射された燃料が燃焼室内で燃焼するとその火炎により弁本体２０の先端面が加熱され、燃料噴射孔２３の周辺やヒートプレート２２の貫通孔２２ｂの周辺に燃料の付着があるとカーボンデポジットが生成されるが、カーボンデポジットが生成され、堆積するのには温度の条件があり、例えば、１４０℃以下ではカーボンデポジットの堆積は生ずることなく、また、３００℃以上でも自己洗浄作用によりその堆積が抑制される。
【００２１】
この発明の実施の形態１による燃料噴射弁は上記のような構成としたため、火炎により加熱されるのはヒートプレート２２であり、弁本体２０の燃料噴射孔２３の内壁や周辺部はヒートプレート２２からの熱伝導のみにより加熱されることになり温度上昇は抑制される。すなわち、燃料噴射孔２３の周辺部は空隙２４の高さを所定の寸法に設定することにより燃焼ガスの侵入は抑えられ、また、空隙２４が熱絶縁体として機能するため、空隙２４を所定の面積以上にすることにより、熱伝導が抑制されると共に噴射燃料により冷却され、温度上昇が抑制されることになる。この空隙２４に対する燃焼ガスの侵入を抑制するためには空隙２４の高さを０．２ｍｍ以下とするのが好ましく、また、弁本体２０の先端面とヒートプレート２２との接触部を弁本体２０の外縁部に近付けることにより、熱伝導が抑制され、燃料噴射孔２３周辺の温度上昇を下げることができる。
【００２２】
このように構成することにより、ヒートプレート２２は火炎に直接晒されて３００℃以上になり、燃料噴射孔２３周辺部は空隙２４による熱遮断と燃料の噴射による冷却とで１４０℃以下の温度上昇に抑制することが可能になる。従って、ヒートプレート２２の貫通孔２２ｂの周辺は噴射された燃料が干渉しないように構成されているので燃料の付着は少なく、付着しても高温のためカーボンデポジットが付着しないか自己洗浄されてカーボンデポジットは堆積せず、燃料噴射孔２３の周辺部はカーボンデポジットの堆積温度以下に維持されてカーボンデポジットが付着せず、燃料噴射量や噴霧性能の経年変化の少ない燃料噴射弁を得ることができることになる。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁装置部の拡大断面図であり、この実施の形態による燃料噴射弁は、実施の形態１による燃料噴射弁に対して弁本体と弁座とを別体とすると共に、弁本体の内径に二段の段部を設け、弁座を弁本体の内側の段部に嵌着固定し、ヒートプレートを外側の段部に取り付けるようにしたものである。すなわち、図３において、弁本体２６には第一の段部２６ａと第二の段部２６ｂとが設けられており、第一の段部２６ａには燃料噴射孔２３を有する弁座２７が嵌着固定されている。第二の段部２６ｂには実施の形態１で説明したヒートプレート２２が取り付けられており、第一の段部２６ａから第二の段部２６ｂまでの深さは弁座２７の厚さより所定値大きく設定することにより、弁座２７の燃焼室側の先端面とヒートプレート２２との間には弁座２７の燃焼室側の先端面の面積に相当する空隙２４が形成される。
【００２４】
この実施の形態による燃料噴射弁は、以上のように構成することにより、空隙２４の面積は弁座２７の面積分が確保され、実施の形態１の場合と同様に燃料噴射量や噴霧性能の経年変化の少ない燃料噴射弁を得ることができると共に、弁座２７が別体であるために弁本体２６の加工が容易となる。また、図示しないが、弁座２７の外径の燃焼室側の一部を小径にするなど、弁本体２６の内径と弁座２７との間に部分的に隙間を設けることにより燃料噴射孔２３周辺に対する熱伝導通路の長さが大となって燃料噴射孔２３の周辺部の温度をより低温に維持することができる。
【００２５】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の弁装置部の拡大断面図であり、この実施の形態による燃料噴射弁は、実施の形態１による燃料噴射弁に対して隙間２４の面積を拡大することが可能な構成にしたものである。すなわち、弁本体２０の先端面には有底円筒状のヒートプレート２５が設けられ、ヒートプレート２５は弁本体２０の先端面に対して所定の長さを有する空隙２４を介して取り付けられ、弁本体２０の外周面において円筒部２５ａが溶接などにより固定されると共に、中央部には燃料噴射孔２３から噴射される燃料と干渉しないような貫通孔２０ｂが設けられている。
【００２６】
この実施の形態による燃料噴射弁は、以上のように構成することにより、空隙２４の面積を弁本体２０の先端面全体の面積まで拡大することができるもので、熱伝導通路の長さが大となって燃料噴射孔２３周辺部の温度上昇とヒートプレート２５の熱伝導による放熱とが少なくなり、ヒートプレート２５の貫通孔２０ｂの周辺温度はより高温に、また、燃料噴射孔２３の周辺部の温度はより低温に維持することができ、燃料噴射量や噴霧性能の変化をより抑制することができるものである。
【００２７】
【発明の効果】
この発明による燃料噴射弁において、請求項１に記載の発明によれば、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射口を有する弁本体、前記弁本体の前記燃焼室に臨む側の端面を覆うように設けられ、前記燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有すると共に前記端面を覆う面が平面状のヒートプレートを備え、前記ヒートプレートが前記弁本体の前記端面の外縁部において前記弁本体の前記端面と接して取り付けられると共に、前記外縁部以外は前記ヒートプレートと前記弁本体の前記端面との間に所定の空隙が設けられるように構成され、且つ前記弁本体には内径に第一と第二の段部が設けられ、前記第一の段部に前記燃料噴射口を有する弁座が嵌着固定されると共に、前記第二の段部に接して前記ヒートプレートが取り付けられており、前記第一の段部から前記第二の段部までの深さに対して前記弁座の厚さを小さく設定することにより、前記弁座の前記燃焼室に臨む側の端面と前記ヒートプレートとの間に前記空隙が形成されるようにしたので、火炎に直接晒されるヒートプレートはカーボンデポジットが堆積し難い温度まで上昇し、燃料噴射口の周辺は長い熱伝導経路と空隙による熱遮断と燃料の噴射による冷却とで、カーボンデポジットが堆積し難い温度以下に維持することができ、カーボンデポジットの付着による燃料噴射量や噴霧性能の経年変化が極めて少ない燃料噴射弁を得ることができるものである。
【００２８】
また、請求項１に記載の発明によれば、弁本体には内径に第一と第二の段部が設けられ、第一の段部に燃料噴射口を有する弁座が嵌着固定されると共に、第二の段部に接してヒートプレートが取り付けられており、第一の段部から第二の段部までの深さに対して弁座の厚さを小さく設定することにより、弁座の燃焼室に臨む側の端面とヒートプレートとの間に空隙が形成されるようにしたので、弁座の燃焼室に臨む側の端面とヒートプレートとの間には弁座の面積に相当する空隙が形成され、火炎に直接晒されるヒートプレートはカーボンデポジットが堆積し難い温度まで上昇し、弁座の燃料噴射口の周辺は長い熱伝導経路と空隙による熱遮断と燃料の噴射による冷却とで、カーボンデポジットが堆積し難い温度以下に維持でき、カーボンデポジットの付着による燃料噴射量や噴霧性能の経年変化が極めて少ない燃料噴射弁を得ることができると共に、加工性の良好な燃料噴射弁を得ることができるものである。
【００２９】
さらに、請求項２に記載の発明によれば、内燃機関の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射口を有する弁本体、前記弁本体の前記燃焼室に臨む側の端面を覆うように設けられ、前記燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有すると共に前記端面を覆う面が平面状のヒートプレートを備え、前記ヒートプレートが前記弁本体の前記端面の外縁部において前記弁本体の前記端面と接して取り付けられると共に、前記外縁部以外は前記ヒートプレートと前記弁本体の前記端面との間に所定の空隙が設けられるように構成され、且つ弁座のヒートプレート側の外径と、弁座を嵌着する弁本体の内径との間の少なくとも一部に隙間が形成されるようにしたので、燃料噴射孔周辺に対する熱伝導通路の長さが大となって燃料噴射孔周辺部の温度をより低温に維持することができ、カーボンデポジットの付着をより抑制することができるものである。
【００３０】
さらにまた、請求項３に記載の発明によれば、ヒートプレートが、底面に燃料噴射口から噴射される燃料を干渉することなく通過させる貫通孔を有する有底円筒状に形成され、その円筒部が弁本体の外周面と接して取り付けられるようにしたので、空隙の面積を弁本体先端面全体まで拡大することができ、ヒートプレートの温度はより高温に、燃料噴射孔周辺部の温度はより低温に維持でき、燃料噴射量や噴霧性能の変化をより抑制することができるものである。
【００３１】
また、請求項４に記載の発明によれば、ヒートプレートと弁本体の先端面との間に設けられた空隙を０．２ｍｍ以下に設定したので、燃焼室内における燃料の燃焼ガスがヒートプレートと弁本体との間の空隙に入り込むことがなく、燃料噴射口周辺の温度を安定してカーボンデポジットの堆積温度以下に維持することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１による燃料噴射弁の弁装置部の拡大断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２による燃料噴射弁の弁装置部の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態３による燃料噴射弁の弁装置部の拡大断面図である。
【図５】従来の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
【図６】従来の燃料噴射弁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射弁、１１電磁ソレノイド、１２ヨーク、１３弁装置、
１４固定鉄心、１５励磁コイル、１６、可動鉄心、
１７圧縮バネ、１８弁体、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ拡径部、
１９弁座、２０、２６弁本体、２１ストッパープレート、
２２、２５ヒートプレート、２２ａ外径部、
２２ｂ、２５ｂ貫通孔、２３燃料噴射孔、２４空隙、
２５ａ円筒部、２７弁座。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve used in a direct injection internal combustion engine that directly injects fuel into a combustion chamber.
[0002]
[Prior art]
5 and 6 are cross-sectional views showing the configuration of the fuel injection valve disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-217669. In the figure, a fuel injection valve 1 is composed of an electromagnetic solenoid (not shown), a yoke 2 for holding the electromagnetic solenoid, and a valve device 3 provided at the tip of the yoke 2. A valve body 6 that is driven by an electromagnetic solenoid (not shown) to be in contact with and separated from the valve seat 4 to open and close the fuel injection hole 5, and a fuel swirling element (swirler) 7 that imparts a swirling motion to the fuel injected from the fuel injection hole 5. It is composed of
[0003]
In a fuel injection valve used in a cylinder injection type internal combustion engine, high-pressure fuel is supplied into the valve, the valve body 6 is separated from the valve seat 4 by ON / OFF of energization to the electromagnetic solenoid, and the internal combustion engine is connected from the fuel injection hole 5. The fuel is injected into the combustion chamber, and the fuel injection amount and the injection timing are controlled by energizing the electromagnetic solenoid. Further, it is considered that the injected fuel is swirled by the fuel swirl element 7 and sprayed in a mist form from the fuel injection hole 5 to improve the combustibility in the combustion chamber.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Since such a fuel injection valve for in-cylinder injection is mounted so that the fuel injection hole 5 of the valve device 3 faces the combustion chamber of the internal combustion engine, the inner wall of the fuel injection hole 5 is exposed to a high temperature by a flame during combustion. Further, there is a problem that the fuel adhering to the surrounding area is carbonized and the carbon deposit is accumulated, and the fuel injection amount and the spray performance are greatly deteriorated with time. Various countermeasures have been proposed for such problems. For example, it is a technique disclosed in the above-mentioned JP-A-9-217669, JP-A-8-144893, or JP-A-11-241661.
[0005]
In Japanese Patent Laid-Open No. 9-217669, a nozzle cover made of brass having good heat conduction is mounted on the outer periphery of the tip of the valve device through an insulator made of a material having low heat conduction such as stainless steel. As shown in FIG. 5, the nozzle cover 8 that covers the tip surface of the valve device 3 is provided, and a gap 9 is provided in a part between the tip surface of the valve device 3 and the nozzle cover 8. As shown in FIG. 6, the nozzle cover 8 is provided on the tip surface and the outer peripheral portion of the valve device 3, and the gap 10 is provided between the tip surface and outer peripheral surface of the valve device 3 and the nozzle cover 8. A technique configured to introduce intake air into the gap 10 is disclosed.
[0006]
When an insulator is inserted between the valve device and the nozzle cover as disclosed in this publication, in order to ensure the heat resistance of the insulator used in a high temperature atmosphere, stainless steel or a nickel alloy is used. However, it is necessary to use ceramic, etc., and although stainless steel and nickel alloy have a lower thermal conductivity than brass, etc., heat is transferred to the periphery of the fuel injection hole because it is a good conductor of heat, and operating conditions Depending on the case, the temperature around the fuel injection hole may become a temperature suitable for the deposition of the carbon deposit, and this is inevitably relatively expensive when using ceramic.
[0007]
Further, when a gap is provided in a part between the tip surface of the valve device 3 and the nozzle cover 8 as in the configuration shown in FIG. 5, the temperature of the nozzle cover 8 easily reaches the self-cleaning temperature of the deposit. It is said that deposit accumulation in the fuel injection hole 5 can be suppressed, but since the air gap is part, heat is easily transferred from the nozzle cover 8 to the periphery of the fuel injection hole 5, and depending on the operating conditions, the fuel The temperature around the injection hole 5 becomes a temperature suitable for the deposition of the carbon deposit, and it is not perfect as a preventive measure against a decrease in the fuel injection amount and the spray performance.
[0008]
Further, as in the configuration shown in FIG. 6, a gap 10 is provided between the tip and outer peripheral surfaces of the valve device 3 and the nozzle cover 8, and the intake air of the internal combustion engine is introduced into the gap 10. Since the intake position of the fuel injection valve 1 is restricted due to the introduction of the intake air, and the gap 10 is open on both the front end side and the outer peripheral side of the valve device 3, depending on the mounting position, the temperature may be high. In some cases, the combustion gas enters the gap 10 and heats the periphery of the fuel injection hole 5, so that carbon deposits are deposited and the fuel injection amount and the spray performance are reduced.
[0009]
Further, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-144893 provides a socket that covers the periphery of the fuel injection hole of the valve device, and provides a space portion only around the fuel injection hole between the valve device and the socket. The socket is configured such that the fuel enters, and the socket is provided with a tapered through hole concentrically with the fuel injection hole. By comprising in this way, the fuel adhering to the taper-shaped through hole is sucked into the space between the socket and the periphery of the fuel injection hole, the wetting around the through hole is eliminated, and the generation of carbon deposits is suppressed, It is said that even if carbon deposits are accumulated, the through hole of the socket is tapered, so that the fuel injection amount and the spray performance are not affected.
[0010]
Further, in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-241661, in order to suppress the temperature rise around the fuel injection hole of the valve device, a heat insulator made of ceramic is provided on the end face having the fuel injection hole. In order to prevent this from falling off, a bottomed cylindrical metal cap is provided over the side surface of the valve device. By providing a ceramic heat insulator in this manner, the temperature of the combustion chamber is blocked by the heat insulator, the temperature around the injection hole does not reach the temperature at which carbon deposits are generated, and the fuel injection amount and spray performance are extremely low. It is supposed to be a thing.
[0011]
In order to prevent the deposition of carbon deposits, the temperature should be set to, for example, 300 ° C. or higher to suppress adhesion of carbon deposits, or the temperature should be set to, for example, 140 ° C. or lower to suppress the formation of carbon deposits. It is necessary to do either. However, since the periphery of the fuel injection hole is cooled by the injected fuel, it is difficult to maintain the temperature at 300 ° C. or higher. In the configurations disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-217669 and 8-144893, the carbon deposit accumulation is suppressed. However, deposition progresses with time. Further, in the configuration of Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-241662, deposit accumulation can be suppressed, but the configuration of the fuel injection valve itself becomes complicated and expensive.
[0012]
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to obtain a fuel injection valve capable of sufficiently suppressing carbon deposit accumulation without complicating the configuration. It is.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A fuel injection valve according to the present invention is provided so as to cover a valve body having a fuel injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, an end surface of the valve body facing the combustion chamber, and the fuel injection port The surface of the valve body has a through hole that allows the fuel injected from the surface to pass without interfering, and the surface covering the end surface includes a flat heat plate, and the heat plate has an outer edge portion of the end surface of the valve body. In addition to being attached in contact with the end surface, a portion other than the outer edge portion is configured such that a predetermined gap is provided between the heat plate and the end surface of the valve body , and the valve body has first and second inner diameters. A second seat is provided, and a valve seat having the fuel injection port is fitted and fixed to the first step, and the heat plate is attached in contact with the second step, By setting the thickness of the valve seat to be smaller than the depth from the first step portion to the second step portion, the end face of the valve seat facing the combustion chamber and the heat plate In this way, the gap is formed .
[0014]
The fuel injection valve according to the present invention is provided so as to cover a valve main body having a fuel injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, and an end face of the valve main body facing the combustion chamber. The surface of the valve body includes a through-hole that allows the fuel injected from the mouth to pass through without interference, and the surface that covers the end surface includes a flat heat plate, and the heat plate has an outer edge of the end surface of the valve body. It is attached so as to be in contact with the end face, and is configured such that a predetermined gap is provided between the heat plate and the end face of the valve body except for the outer edge portion, and the valve seat is disposed on the heat plate side. A gap is formed at least in part between the diameter and the inner diameter of the valve main body to which the valve seat is fitted.
[0015]
Furthermore, in claim 1, the heat plate is formed in a bottomed cylindrical shape having a through-hole through which the fuel injected from the fuel injection port passes without interfering with the bottom surface, and the cylindrical portion is an outer peripheral surface of the valve body. It is comprised so that it may be attached in contact with.
Further, in any one of claims 1 to 4, a gap provided between the heat plate and the end face of the valve body is set to 0.2 mm or less.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a valve device section. In the figure, the fuel injection valve 1 is composed of an electromagnetic solenoid 11 and a valve device 13 provided at the tip of a yoke 12 of the electromagnetic solenoid 11. The electromagnetic solenoid 11 excites the fixed iron core 14 and the fixed iron core 14. The exciting coil 15, the movable iron core 16 attracted to the fixed iron core 14 by energization of the exciting coil 15, and normally the movable iron core 16 is urged to the side opposite to the attraction direction by the stationary iron core 14 to close a valve to be described later. And a yoke 12 that houses and holds these electromagnetic solenoids 11.
[0017]
The valve device 13 is configured integrally with the movable iron core 16. The valve body 18 moves together with the movable iron core 16. The valve body 20 is fixed to the inner diameter of the yoke 12. The valve main body 20 has a valve seat 19. As shown in the enlarged cross-sectional view of FIG. 2, the stopper plate 21 is configured, and the heat plate 22 is provided so as to cover the distal end portion of the valve main body 20, and the valve body 18 includes enlarged diameter portions 18a and 18b. Thus, the valve body 20 is slidably supported on the inner diameter of the valve body 20, and the amount of movement is regulated by the enlarged diameter portion 18 c and the stopper plate 21. A fuel injection hole 23 that is opened and closed by a valve composed of a valve seat 19 and a valve body 18 is provided at the tip of the valve body 20.
[0018]
As shown in FIG. 2 , the heat plate 22 attached so as to cover the front end surface of the valve main body 20 having the fuel injection holes 23 has a flat surface covering the front end surface of the valve main body 20, and in the outer diameter portion 22a. The valve body 20 is fixed to the front end surface by welding or the like, and a through hole 22b is provided at the center so as not to interfere with the fuel injected from the fuel injection hole 23. A step 20 a having a predetermined area and height is provided around the fuel injection hole 23 at the tip of the valve body 20. By fixing the heat plate 22 at the outer edge of the tip surface of the valve body 20, A gap 24 having a predetermined area and height is formed between a portion excluding the outer diameter portion 22 a of the heat plate 22 and the tip surface of the valve body 20.
[0019]
The fuel injection valve configured as described above is attached so that the front end surface of the valve body 20 faces the combustion chamber of the internal combustion engine. For example, the exciting coil 15 is activated by an ON-OFF signal from a control means (not shown) mounted on the vehicle. Is energized, the fixed iron core 14 is energized and the movable iron core 16 is attracted, the valve body 18 integrated with the movable iron core 16 is moved away from the valve seat 19 of the valve body 20, and the fuel injection valve 1. The fuel supplied from above is injected from the fuel injection hole 23 into the combustion chamber. The injection timing and the injection amount are controlled by the energization start timing and energization time for the exciting coil 15, and the injected fuel diffuses into the combustion chamber without being interfered with the through hole 22b of the heat plate 22 and ignites. And burn.
[0020]
When the injected fuel burns in the combustion chamber, the front end surface of the valve body 20 is heated by the flame, and carbon deposits are generated if fuel adheres to the periphery of the fuel injection holes 23 or the through holes 22b of the heat plate 22. However, there is a temperature condition for carbon deposits to be generated and deposited. For example, carbon deposits do not occur at temperatures below 140 ° C, and they are suppressed by self-cleaning at temperatures above 300 ° C. Is done.
[0021]
Since the fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention is configured as described above, it is the heat plate 22 that is heated by the flame, and the inner wall and the peripheral portion of the fuel injection hole 23 of the valve body 20 are the heat plate 22. It is heated only by the heat conduction from, and the temperature rise is suppressed. That is, in the peripheral portion of the fuel injection hole 23, the intrusion of the combustion gas is suppressed by setting the height of the gap 24 to a predetermined dimension, and the gap 24 functions as a thermal insulator. By setting it to an area or more, heat conduction is suppressed and cooling is performed by the injected fuel, so that temperature rise is suppressed. In order to suppress the intrusion of the combustion gas into the gap 24, the height of the gap 24 is preferably 0.2 mm or less, and the contact portion between the tip surface of the valve body 20 and the heat plate 22 is defined as the valve body 20. By approaching the outer edge of the heat transfer, heat conduction is suppressed, and the temperature rise around the fuel injection hole 23 can be reduced.
[0022]
With this configuration, the heat plate 22 is directly exposed to the flame and becomes 300 ° C. or higher, and the temperature around the fuel injection hole 23 rises to 140 ° C. or less due to heat insulation by the gap 24 and cooling by fuel injection. Can be suppressed. Accordingly, since the injected fuel does not interfere with the periphery of the through hole 22b of the heat plate 22, there is little adhesion of the fuel. No deposit is deposited, and the peripheral portion of the fuel injection hole 23 is maintained below the carbon deposit deposition temperature so that no carbon deposit adheres, and a fuel injection valve with little change over time in fuel injection amount and spray performance can be obtained. become.
[0023]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the valve device portion of the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention. The fuel injection valve according to this embodiment has a valve body and a fuel injection valve according to the first embodiment. Separately from the valve seat, provide a two-stage step on the inner diameter of the valve body, fit the valve seat to the inner step of the valve body, and attach the heat plate to the outer step It is a thing. That is, in FIG. 3, the valve body 26 is provided with a first step portion 26a and a second step portion 26b, and a valve seat 27 having a fuel injection hole 23 is fitted into the first step portion 26a. It is fixed. The heat plate 22 described in the first embodiment is attached to the second step portion 26b, and the depth from the first step portion 26a to the second step portion 26b is a predetermined value based on the thickness of the valve seat 27. By setting it large, a gap 24 corresponding to the area of the front end surface of the valve seat 27 on the combustion chamber side is formed between the front end surface of the valve seat 27 on the combustion chamber side and the heat plate 22.
[0024]
By configuring the fuel injection valve according to this embodiment as described above, the area of the gap 24 is secured by the area of the valve seat 27, and the fuel injection amount and the spray performance are the same as in the first embodiment. A fuel injection valve with little secular change can be obtained, and since the valve seat 27 is a separate body, the processing of the valve body 26 is facilitated. Although not shown, the fuel injection hole 23 is partially provided between the inner diameter of the valve body 26 and the valve seat 27, for example, by making a part of the outer diameter of the valve seat 27 closer to the combustion chamber. The length of the heat conduction passage with respect to the periphery becomes large, and the temperature of the peripheral portion of the fuel injection hole 23 can be maintained at a lower temperature.
[0025]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the valve device portion of the fuel injection valve according to the third embodiment of the present invention. The fuel injection valve according to this embodiment has a gap 24 with respect to the fuel injection valve according to the first embodiment. The area can be enlarged. That is, a bottomed cylindrical heat plate 25 is provided on the distal end surface of the valve body 20, and the heat plate 25 is attached to the distal end surface of the valve body 20 via a gap 24 having a predetermined length. A cylindrical portion 25a is fixed on the outer peripheral surface of the main body 20 by welding or the like, and a through hole 20b is provided in the center portion so as not to interfere with fuel injected from the fuel injection hole 23.
[0026]
By configuring the fuel injection valve according to this embodiment as described above, the area of the gap 24 can be expanded to the area of the entire front end surface of the valve body 20, and the length of the heat conduction passage is large. Thus, the temperature rise around the fuel injection hole 23 and the heat radiation due to the heat conduction of the heat plate 25 are reduced, the temperature around the through hole 20b of the heat plate 25 is higher, and the part around the fuel injection hole 23 This temperature can be maintained at a lower temperature, and changes in fuel injection amount and spray performance can be further suppressed.
[0027]
【The invention's effect】
In the fuel injection valve according to the present invention, according to the invention described in claim 1, the valve body having a fuel injection port for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, and the end surface of the valve body facing the combustion chamber are provided. A through-hole that is provided so as to cover and allows the fuel injected from the fuel injection port to pass without interfering, and a surface that covers the end surface is provided with a flat heat plate, and the heat plate is formed on the valve body. The outer edge portion of the end surface is attached in contact with the end surface of the valve body, and a portion other than the outer edge portion is configured such that a predetermined gap is provided between the heat plate and the end surface of the valve body, and The valve body is provided with first and second step portions on the inner diameter, and a valve seat having the fuel injection port is fitted and fixed to the first step portion, and in contact with the second step portion. Heat A rate is attached, and by setting the thickness of the valve seat to be smaller than the depth from the first step portion to the second step portion, the side of the valve seat facing the combustion chamber Since the air gap is formed between the end face of the heat plate and the heat plate, the heat plate directly exposed to the flame rises to a temperature at which carbon deposits are difficult to deposit, and the periphery of the fuel injection port has a long heat conduction path. The fuel injection valve can maintain the temperature below the temperature at which carbon deposits are difficult to deposit, and the fuel injection amount and spray performance due to carbon deposits are extremely small over time. It can be obtained.
[0028]
According to the first aspect of the present invention, the valve body is provided with the first and second step portions on the inner diameter, and the valve seat having the fuel injection port is fitted and fixed to the first step portion. In addition, a heat plate is attached in contact with the second step portion, and by setting the thickness of the valve seat small with respect to the depth from the first step portion to the second step portion, the valve seat Since an air gap is formed between the end surface facing the combustion chamber and the heat plate, the space between the end surface facing the combustion chamber of the valve seat and the heat plate corresponds to the area of the valve seat. The heat plate that is exposed to the flame directly rises to a temperature where it is difficult for carbon deposits to accumulate, and the periphery of the fuel injection port of the valve seat has a long heat conduction path, heat insulation by the air gap, and cooling by fuel injection. Can be maintained at a temperature below the temperature at which carbon deposits are difficult to deposit. It is possible to secular change of the fuel injection quantity and spray performance caused by adhesion of the JIT obtain a very small fuel injection valve, in which it is possible to obtain a good fuel injection valve of workability.
[0029]
Furthermore, according to the invention described in claim 2 , the valve main body having a fuel injection port for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the valve main body is provided so as to cover the end surface facing the combustion chamber, The through hole through which the fuel injected from the fuel injection port passes without interfering, and the surface covering the end surface includes a flat heat plate, and the heat plate is formed at the outer edge of the end surface of the valve body. The valve body is attached in contact with the end surface, and is configured such that a predetermined gap is provided between the heat plate and the end surface of the valve body except for the outer edge portion, and on the heat plate side of the valve seat. Since a gap is formed in at least a part between the outer diameter and the inner diameter of the valve main body to which the valve seat is fitted, the length of the heat conduction passage with respect to the periphery of the fuel injection hole is increased. It is possible to maintain the temperature of the peripheral portion lower temperature, in which it is possible to further suppress carbon adhesion of deposit.
[0030]
Furthermore, according to the invention described in claim 3 , the heat plate is formed in a bottomed cylindrical shape having a through-hole through which the fuel injected from the fuel injection port passes without interfering with the bottom surface, and the cylindrical portion thereof Can be attached in contact with the outer peripheral surface of the valve body, so that the area of the gap can be expanded to the entire valve body tip surface, the heat plate temperature is higher, and the temperature around the fuel injection holes is higher It can be maintained at a low temperature, and changes in fuel injection amount and spray performance can be further suppressed.
[0031]
According to the invention described in claim 4 , since the gap provided between the heat plate and the front end surface of the valve body is set to 0.2 mm or less, the combustion gas of the fuel in the combustion chamber is The temperature around the fuel injection port can be stably maintained below the deposition temperature of the carbon deposit without entering the gap between the valve body.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a valve device portion of a fuel injection valve according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a valve device portion of a fuel injection valve according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a valve device portion of a fuel injection valve according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional fuel injection valve.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional fuel injection valve.
[Explanation of symbols]
1 fuel injection valve, 11 electromagnetic solenoid, 12 yoke, 13 valve device,
14 fixed iron core, 15 excitation coil, 16, movable iron core,
17 compression spring, 18 valve body, 18a, 18b, 18c expanded diameter part,
19 Valve seat, 20, 26 Valve body, 21 Stopper plate,
22, 25 heat plate, 22a outer diameter part,
22b, 25b through hole, 23 fuel injection hole, 24 gap,
25a cylindrical part, 27 valve seat.

Claims

A valve body having a fuel injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine; and provided to cover an end surface of the valve body facing the combustion chamber and interfering with fuel injected from the fuel injection port A surface having a through-hole to pass through and covering the end surface includes a flat heat plate, and the heat plate is attached in contact with the end surface of the valve body at an outer edge portion of the end surface of the valve body, and Except for the outer edge portion, a predetermined gap is provided between the heat plate and the end face of the valve body , and the valve body is provided with first and second step portions on the inner diameter, A valve seat having the fuel injection port is fitted and fixed to the first step portion, and the heat plate is attached in contact with the second step portion, from the first step portion to the second step. No step By setting a small thickness of the valve seat with respect to the depth, it is configured such that the gap is formed between the end surface of the side facing the combustion chamber of the valve seat and said heat plate A fuel injection valve characterized by.

A valve body having a fuel injection port for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine; and provided to cover an end surface of the valve body facing the combustion chamber and interfering with fuel injected from the fuel injection port A surface having a through-hole to pass through and covering the end surface includes a flat heat plate, and the heat plate is attached in contact with the end surface of the valve body at an outer edge portion of the end surface of the valve body, and Except for the outer edge portion, a predetermined gap is provided between the heat plate and the end face of the valve body, and the valve seat is fitted with the outer diameter of the valve plate on the heat plate side. A fuel injection valve characterized in that a gap is formed at least in part between the inner diameter of the valve body .

The heat plate is formed in a bottomed cylindrical shape having a through-hole through which the fuel injected from the fuel injection port passes without interfering on the bottom surface, and the cylindrical portion is attached in contact with the outer peripheral surface of the valve body. The fuel injection valve according to claim 1 or 2 , wherein the fuel injection valve is configured as described above.

The fuel injection according to any one of claims 1 to 3 , wherein the gap provided between the heat plate and the end face of the valve body is set to 0.2 mm or less. valve.