JP4027862B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
この発明は、内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射するための燃料噴射弁の構造に関するものである。 The present invention relates to a structure of a fuel injection valve for directly injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.
従来、燃料噴射弁の軸線に対して斜めに噴口が貫通している燃料噴射弁が存在し、更に弁座と噴口の間に半球状の噴射室を有しており、噴射室と噴口間に面取りを施し、この面取り量を調整するものがあった(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a fuel injection valve in which an injection hole penetrates obliquely with respect to the axis of the fuel injection valve, and a hemispherical injection chamber is provided between the valve seat and the injection port. Some chamfered to adjust the amount of chamfering (for example, see Patent Document 1).
従来の燃料噴射弁においては、弁座のシート部より下流ではガスの雰囲気に近い圧力下に燃料が噴射されるので、弁座面から噴射室への急激な流れの変化は、流体剥離の原因となり、内部に渦が生じ、大きな流体ロスが発生するという問題点があった。
又、球状の噴射室に噴射口が設けられているため、つなぎ部に面取りを施しても、流れの変化を緩和する効果が少ないという問題点もあった。
In conventional fuel injection valves, fuel is injected under a pressure close to the gas atmosphere downstream from the seat portion of the valve seat, so a sudden change in flow from the valve seat surface to the injection chamber causes fluid separation. As a result, a vortex is generated inside, and a large fluid loss occurs.
In addition, since the injection port is provided in the spherical injection chamber, there is a problem that even if the connecting portion is chamfered, the effect of reducing the flow change is small.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、噴射口が噴射弁の軸線から傾斜している場合でも、噴射口が傾斜していることによる流れの乱れを抑制することのでき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 to solve the above-described problems, and suppresses the turbulence of the flow caused by the inclination of the injection port even when the injection port is inclined from the axis of the injection valve. An object of the present invention is to provide a fuel injection valve that can perform the above-described operation.
この発明の請求項1に係る燃料噴射弁は、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ弁軸に対して傾斜した噴射口を有する弁座と、弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで上記弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与える旋回体を備えたものであって、弁座における弁座部と噴射口との間にテーパ面を設けるとともに、弁座の軸線に対して噴射口の内壁面と弁座の端面とのなす角が鋭角である側(以下鋭角側と略す)のテーパ長さを、弁座の軸線に対して噴射口の内壁面と弁座の端面とのなす角が鈍角である側(以下鈍角側と略す)のテーパ長さよりも大きくなるようにテーパ面を構成したものである。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a fuel injection valve comprising: a hollow valve body; a valve seat provided at one end of the valve body and having an injection port inclined with respect to the valve shaft; A valve body that opens and closes an injection port, and a revolving body that surrounds the valve body and slidably supports the valve body and that swirls fluid that flows into the injection port. And a taper length on the side where the angle between the inner wall surface of the injection port and the end surface of the valve seat is acute with respect to the axis of the valve seat (hereinafter abbreviated as the acute angle side) The taper surface is configured so that the angle formed by the inner wall surface of the injection port and the end surface of the valve seat with respect to the axis of the valve seat is larger than the taper length on the obtuse side (hereinafter abbreviated side). Is.
この発明の請求項1に係る燃料噴射弁によれば、中空状の弁本体と、この弁本体の一端に設けられ弁軸に対して傾斜した噴射口を有する弁座と、弁座に離接して上記噴射口を開閉する弁体と、弁体を囲んで上記弁体を摺動可能に支持するとともに噴射口に流入する流体に旋回を与える旋回体を備えたものであって、弁座における弁座部と噴射口との間にテーパ面を設けるとともに、弁座の軸線に対して噴射口の内壁面と弁座の端面とのなす角が鋭角である側(以下鋭角側と略す)のテーパ長さを、弁座の軸線に対して噴射口の内壁面と弁座の端面とのなす角が鈍角である側(以下鈍角側と略す)のテーパ長さよりも大きくなるようにテーパ面を構成したので、鋭角側の燃料の流れがスムーズになり、鋭角側の流速を鈍角側の流速に近づけることができ、左右のバランスがとれた均一な噴霧が実現できる。 According to the fuel injection valve of the first aspect of the present invention, a hollow valve body, a valve seat provided at one end of the valve body and having an injection port inclined with respect to the valve shaft, and the valve seat are separated from and connected to each other. A valve body that opens and closes the injection port, and a revolving body that surrounds the valve body and slidably supports the valve body and that swirls the fluid that flows into the injection port. A tapered surface is provided between the valve seat portion and the injection port, and the angle formed by the inner wall surface of the injection port and the end surface of the valve seat with respect to the axis of the valve seat is an acute angle (hereinafter referred to as the acute angle side). The taper surface is set so that the angle formed between the inner wall surface of the injection port and the end surface of the valve seat with respect to the axis of the valve seat is larger than the taper length on the obtuse angle side (hereinafter abbreviated side). As a result, the flow of fuel on the acute angle side becomes smooth, and the flow rate on the acute angle side can be made closer to the flow rate on the obtuse angle side. In addition, a uniform spray with a balanced left and right can be realized.
実施の形態1.
以下、この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による筒内噴射用燃料噴射弁を示す断面図であり、図において、燃料噴射弁1はソレノイド装置2、磁気回路のヨーク部分であるハウジング3、磁気回路の固定鉄心部分であるコア4、磁気回路の可動鉄心部分であるアマチュア5、弁装置6から構成されており、ソレノイド装置2はコイルアセンブリ7,コイル8を有している。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 is a sectional view showing a fuel injection valve for in-cylinder injection according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, the fuel injection valve 1 is a
弁装置6は弁体9,中空状の弁本体10,スワラー(旋回体)11,弁座12,ストッパ13及びホルダ14で構成されている。
弁本体10はホルダ14の内径部に圧入後、溶接により結合されている。
アマチュア5は弁体9に溶接部5aにおいて結合されている。
スワラー11は弁本体10の内径部に圧入され、又、弁座12は弁本体10に圧入された後、溶接部12aにおいて弁本体10に結合される。
又、コア4とホルダ14の間には金属製のスリーブ15が配置されており、このスリーブ15はコア4およびホルダ14に溶接などの手段で締結されている。そしてこのように締結されることにより、内部燃料が漏れないようにシールされている。
The
The
The amateur 5 is coupled to the
The
A
次に動作について説明する。
エンジンのマイコンより燃料噴射弁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8に電流が通電され、アマチュア5、コア4、ハウジング3、ホルダ14で構成される磁気回路に磁束が発生し、アマチュア5はコア4側へ吸引動作され、アマチュア5と一体的に構造されている弁体9が弁座部12cから離れて間隙が形成される。
そして、高圧の燃料は弁本体10内部から弁座部12cと弁体9の隙間を通って弁座12に設けられた噴射口12bに流入したのち、外部へ噴射される。
Next, the operation will be described.
When an operation signal is sent from the microcomputer of the engine to the drive circuit of the fuel injection valve 1, a current is passed through the
Then, the high-pressure fuel flows from the inside of the
次にエンジンのマイコンより燃料噴射弁1の駆動回路に動作の停止信号が送られると、コイル8へ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9を閉弁方向に押している圧縮ばね16により弁体9と弁座部12c間の隙間は閉じられ、燃料噴射が終了する。
弁体9は弁体9とスワラー11との摺動部9a、及び弁体9と弁本体10との摺動部9bがそれぞれガイド部となって摺動動作し、開弁状態では弁体9のフランジ上面9cがストッパ13の下面と当接する。
Next, when an operation stop signal is sent from the microcomputer of the engine to the drive circuit of the fuel injection valve 1, the current supply to the
The
摺動部9bは弁座面に対する弁体9の径方向の非同軸度(振れ)を規制する手段であるので、この部分のクリアランスはなるべく小さく設定されるのが好ましく、本発明では弁体9の耐久磨耗を許容限度以内とするため、10μm以下(片側隙間5μm以下)としている。
燃料は弁体9と弁座12の隙間部分を通って噴射口12bに到達する。更に、燃料は噴射口12bを通って外部へ噴射される。
Since the sliding portion 9b is a means for regulating the non-coaxiality (swing) of the
The fuel reaches the
図2,図3は弁先端部を示す拡大断面図であり、従来のように半球状の噴射室12fを設けた場合のモデルケースを示したものである。
図3に示すように、半球状の噴射室12fからの燃料の流れ方向Aと面とり面12gのなす角θ1と、半球状の噴射室12fを廃止し、テーパ形状(図3の破線)にした場合の燃料流れ方向Bと面取り面12gのなす角θ2との関係はθ1≫θ2となり、噴射室12fがある場合、噴射室12fから面取り面12gにかけては、燃料の流れが急変するため、面取り面12gに淀みができ、カーボンデポジットが付着する原因となる。
2 and 3 are enlarged sectional views showing the valve tip, and show a model case in which a
As shown in FIG. 3, the angle θ 1 formed by the flow direction A of the fuel from the
そこで図4,5に示すように、半球状の噴射室12fをなくし、面取り面12h,12iを設けることが考えられるが、噴射口12bと弁座部12cの間の面取り面12h,12iの量が異なるため、弁座部12cと面取り面12h,12iのつなぎ目とシート部(弁体9と弁座部12cとが接触する位置)C,Dとの距離L1,L2が一定でなくなり、即ち弁座部12cと面とり面12h,12iとのつなぎ目を含む平面Eが弁座12の上面Fと平行でなくなる。
故にそれぞれの位置で燃料が面取り面12h,12iへ流入する方向が異なるため、面取り面内Eで流れがぶつかり、燃料流の乱れが生じる。そしてこの燃料流の乱れはデポジット付着の原因となる。
特にシート部C,Dに近い部分では、弁体9と弁座12の間隔が狭まり、従って燃料通路も狭くなるので、デポジットの付着は流量低下の原因となる。
Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, it is conceivable to eliminate the
Therefore, since the direction in which the fuel flows into the
In particular, in the portion close to the seat portions C and D, the distance between the
そこで本発明においては、図6,図7に示すように、弁軸に対して傾斜している噴射口12bと弁座部12cの間にテーパ面21を設け、弁座12の軸線(噴射弁の中心線)Xに対して、鋭角α側のテーパ長さ21aを鈍角β側のテーパ長さ21bよりも大きくなるよう構成したものである。尚、テーパ長さ21aはテーパ長さ21bの1.5倍以上になるよう構成することが望ましい。
このように従来存在していた噴射室を廃止し、燃料の流れが急激に変化する部分をなくし、弁座面はテーパ面とし、シート部C,Dと噴射口12bの間に弁座部12cの開き角θ3よりも小さな開き角θ4を有するテーパ面21を設けることにより、燃料の流れをスムーズにした。
Therefore, in the present invention, as shown in FIGS. 6 and 7, a
Thus, the conventional injection chamber is eliminated, the portion where the fuel flow changes rapidly is eliminated, the valve seat surface is a tapered surface, and the
又、弁座部12cの延長線上の交点G,及びテーパ面21の延長線上の交点Hは共に弁座12の軸線X上に存在するようにすることにより、弁座部12cとテーパ面21を同心円状に構成することもできる。
そして、シート部C,Dからテーパ面21のつなぎ目までの距離Lを一定にすることにより、つなぎ目を含む平面Eが弁座12の上面Fと平行になるように構成したものである。
Further, the intersection point G on the extension line of the
The plane L including the joint is configured to be parallel to the upper surface F of the
図8に示すようにシート面と噴射口12bのつなぎ部においてのテーパがない場合、よどみ部Pが最も大きくなる。
この場合、鋭角側の流れは縮流が発生し流速が遅くなり、縮流の発生しない鈍角側の流れと鋭角側の流れのバランスが崩れ、均一な噴霧を実現することは困難である。
これに対し、図7に示すように、鈍角側のテーパ量21bより鋭角側のテーパ量21aを大きくして、鋭角側の燃料の流れをスムーズすることにより、鋭角側の流速を鈍角側の流速に近づけることができ、左右のバランスがとれた均一な噴霧が実現できる。
As shown in FIG. 8, when there is no taper at the connecting portion between the seat surface and the
In this case, the flow on the acute angle side generates a contracted flow and the flow velocity becomes slow, the balance between the flow on the obtuse angle side and the flow on the acute angle side where no contracted flow occurs is lost, and it is difficult to achieve uniform spraying.
On the other hand, as shown in FIG. 7, the acute angle side flow rate is made smooth by making the acute
以上のように本実施形態によれば、弁座部12cと噴射口12bのつなぎ目の角度が最も鋭角になる部分に、最も大きいテーパ21aを設けることで、燃料の流れの変化がスムーズになりデポジットの付着が少なくなる。
又、弁座部12cから噴射口12bに至るまでの燃料流れの方向の変更角を小さくすることで、流体ロスを少なくでき、燃料流の微粒化が促進できる。
As described above, according to the present embodiment, by providing the
Further, by reducing the change angle of the direction of fuel flow from the
更に、弁座部12cとテーパ面21のつなぎ目が、シート部C,Dから一定であるため、シート部C,D下流近傍の燃料流の乱れを抑制できる。
又、鈍角側のテーパ量21bより鋭角側のテーパ量21aを大きくして、鋭角側の燃料の流れをスムーズすることにより、鋭角側の流速を鈍角側の流速に近づけることができ、左右のバランスがとれた均一な噴霧が実現できる。
Furthermore, since the joint between the
Also, by increasing the acute
実施の形態2.
図9,図10はこの発明の実施の形態2による筒内噴射用燃料噴射弁の弁先端部を示す拡大断面図であり、本実施形態においては、弁座12の軸線Xに対する鋭角側テーパ21aにおいて、弁座部12cとテーパ面21aのなす角度α1と、テーパ面21aと噴射口12bのなす角度α2を等しくなるように構成するとともに、テーパ面21aの長さをテーパ面21bの長さよりも大きくなるように構成したものである。
9 and 10 are enlarged sectional views showing a valve tip portion of a fuel injection valve for in-cylinder injection according to
以上のように、弁座12の軸線Xに対する鋭角側テーパ21aにおいて、α1とα2を等しくなるよう構成することにより、流路全体を通して燃料の流れ方向が急激に変化する部分をなくすことができ、デポジットの付着、並びに流体エネルギーのロスを最小にできる。
As described above, by configuring α 1 and α 2 to be equal in the acute-
9 弁体、10 弁本体、11 旋回体、12 弁座、12b 噴射口、
12c 弁座部、21 テーパ面。
9 Valve body, 10 Valve body, 11 Revolving body, 12 Valve seat, 12b Injection port,
12c Valve seat part, 21 taper surface.
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