JP2002266722A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、例えば筒内直接
噴射式4サイクル火花点火内燃機関に好適な燃料噴射弁
に関し、特に、燃料噴霧の適宜な噴霧角を確保するため
に、噴孔を通流する燃料流れに旋回成分を付与するよう
にした燃料噴射弁の改良に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve suitable for, for example, an in-cylinder direct injection type four-cycle spark ignition internal combustion engine. The present invention relates to an improvement of a fuel injection valve which imparts a swirl component to a flowing fuel flow.
【0002】[0002]
【従来の技術】内燃機関の燃料噴射弁の一つとして、噴
孔内に旋回流を生起させることで、噴霧角を拡げ、かつ
噴射燃料の微粒化を促進するようにした燃料噴射弁、い
わゆるスワール噴射弁が、従来から知られている。2. Description of the Related Art As one type of fuel injection valve of an internal combustion engine, a so-called fuel injection valve, which generates a swirling flow in an injection hole to increase a spray angle and promote atomization of injected fuel, is called a so-called fuel injection valve. Swirl injectors are conventionally known.
【0003】この旋回流の生成方法として代表的なもの
は、噴孔の上流側において針弁の外周に旋回素子(いわ
ゆるスワラ)を配置したものであって、この旋回素子に
は、噴孔に対し偏心した方向へ向かう複数本の燃料通路
が、例えば凹溝状に形成されており、これらの燃料通路
を通して噴孔の略接線方向から燃料が流れ込むことによ
って、旋回成分を付与するようになっている。A typical method for generating this swirling flow is to arrange a swirling element (so-called swirler) on the outer periphery of a needle valve on the upstream side of the injection hole. On the other hand, a plurality of fuel passages directed in an eccentric direction are formed, for example, in a groove shape, and a fuel flows from these fuel passages from a substantially tangential direction of the injection hole to impart a swirl component. I have.
【0004】一方、電磁式燃料噴射弁における燃料噴射
量を、微小流量から大流量まで広い範囲に亘って一層精
度良く制御するために、燃料噴射時における針弁リフト
量を複数段階ないしは連続的に可変制御する技術が、例
えば特開平5−321786号公報などによって、提案
されている。なお、この公報に記載の燃料噴射弁は、や
はり針弁の外周に旋回素子を具備し、噴霧に旋回成分を
付与するスワール噴射弁の構成となっている。On the other hand, in order to more precisely control the fuel injection amount of the electromagnetic fuel injection valve over a wide range from a small flow rate to a large flow rate, the needle valve lift amount at the time of fuel injection is controlled in a plurality of steps or continuously. A technique for performing variable control has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-321786. The fuel injection valve described in this publication also has a swirl injection valve that includes a swirl element on the outer periphery of the needle valve and imparts a swirl component to the spray.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記のような旋回素子
を用いたスワール噴射弁に、針弁リフト量を可変制御す
る技術を適用した場合に、リフト量の大きな高リフト制
御時に比較して、リフト量が小さな低リフト制御時の噴
孔内の旋回流強さが大幅に低下し、その結果、低リフト
制御時に、所望の噴霧角と燃料微粒化とを達成できなく
なる、という問題が生じる。以下、これを、図2,図3
を参照してより詳しく説明する。When the technique of variably controlling the lift amount of the needle valve is applied to the swirl injection valve using the swirl element as described above, compared with the high lift control in which the lift amount is large, The swirling flow strength in the injection hole at the time of low lift control with a small lift is significantly reduced, and as a result, a problem arises in that a desired spray angle and atomization of fuel cannot be achieved during low lift control. Hereinafter, this is shown in FIGS.
This will be described in more detail with reference to FIG.
【0006】図2は、一般的な電磁式のスワール噴射弁
において、噴射パルス時間を変化させた場合の流量特性
を示している。噴孔内の燃料流れに旋回成分を付与する
ことで噴霧を形成するスワール噴射弁においては、噴孔
内に、燃料が旋回することで空洞が生じ、噴孔部分の実
開口面積が小さくなる。その結果、流量は、噴孔部分が
絞りとなり、ある一定以上のリフト量では、リフト量変
化に伴う流量変化は小さくなる。つまり、図2に示すよ
うに、リフト量を、A(小)、B(中)、C(大)の3
段階に変化させた場合に、リフト量をB(中)からC
(大)へと大きくしても、流量の変化量は小さい。これ
に対し、リフト量をB(中)からA(小)へと小さくす
ると、流量変化量は大きい。これは、リフトが小さい
と、針弁と弁座面との間の通路面積が小さくなり、ここ
が流量を規制するためである。すなわち、流量をリフト
量によって大きく変化させようとする場合には、噴孔部
分における実開口面積に対して、針弁と弁座面との間の
通路面積を十分に小さく設定する必要がある。なお、低
リフト量とすることで、最小噴射パルス幅を短くするこ
とが可能となるので、特性Aのように、最小噴射量はさ
らに小さくなる。FIG. 2 shows a flow characteristic of a general electromagnetic swirl injection valve when the injection pulse time is changed. In a swirl injection valve that forms a spray by imparting a swirl component to a fuel flow in an injection hole, a cavity is formed in the injection hole by swirling of fuel, and the actual opening area of the injection hole portion is reduced. As a result, the flow rate is reduced at the injection hole portion, and the change in the flow rate due to the change in the lift amount becomes small at a certain lift amount or more. That is, as shown in FIG. 2, the lift amount is set to three of A (small), B (medium), and C (large).
When the lift amount is changed in stages, the lift amount is changed from B (medium) to C
Even if it increases to (large), the amount of change in the flow rate is small. On the other hand, when the lift amount is reduced from B (medium) to A (small), the flow rate change amount is large. This is because when the lift is small, the passage area between the needle valve and the valve seat surface becomes small, and this restricts the flow rate. That is, when the flow rate is to be largely changed by the lift amount, it is necessary to set the passage area between the needle valve and the valve seat surface to be sufficiently smaller than the actual opening area in the injection hole portion. In addition, by setting the low lift amount, the minimum injection pulse width can be shortened.
【0007】一方、リフト量を小さくすると、図3に示
すように、噴霧角が小さくなる。なお、図中のリフト量
A,B,Cは、図2のリフト量に対応している。上述し
たように低リフト時は針弁と弁座面との間の通路面積が
小さくなって絞りとなるので、この絞りとなる位置より
も上流の圧力が高くなる。そのため、上流側に配置され
ている旋回素子における凹溝状の燃料通路の前後圧力差
が小さくなり、この燃料通路を流れる燃料の流速が低下
する結果、十分な旋回成分が付与されずに噴霧角が小さ
くなってしまう。つまり、例えば図のA〜Bの間でリフ
ト量を変化させるとすると、噴霧角が大きく変化するこ
とになる。なお、同様の理由により、リフト量が一定の
条件下で、旋回素子の燃料通路の通路面積を変化させる
と、図4のように噴霧角が変化する。On the other hand, when the lift amount is reduced, the spray angle decreases as shown in FIG. The lift amounts A, B, and C in the figure correspond to the lift amounts in FIG. As described above, at the time of low lift, the passage area between the needle valve and the valve seat surface becomes small and a throttle is formed, so that the pressure upstream of the position of the throttle becomes higher. Therefore, the pressure difference between the front and rear of the groove-shaped fuel passage in the swirling element arranged on the upstream side is reduced, and the flow velocity of the fuel flowing through the fuel passage is reduced. Becomes smaller. That is, for example, if the lift amount is changed between A and B in the figure, the spray angle will change greatly. For the same reason, when the passage area of the fuel passage of the swirling element is changed under the condition that the lift amount is constant, the spray angle changes as shown in FIG.
【0008】このように、噴射量制御のためにリフト量
を可変にするに際して、流量の変化量を大きく確保する
ことと、良好な噴霧の形成とは、トレードオフの関係と
なり、両立させることが困難であった。As described above, when making the lift amount variable for controlling the injection amount, ensuring a large change amount of the flow rate and forming a good spray are in a trade-off relationship, and both are compatible. It was difficult.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1に係る発明は、噴孔に対し偏心した方向
へ向かう燃料通路が形成された旋回素子を針弁の外周に
配置して、噴孔内の燃料流れに旋回成分を付与するよう
にした燃料噴射弁において、上記針弁のリフト量を変化
させるリフト量制御手段と、この針弁のリフト量の変化
に応じて上記旋回素子の上記燃料通路の通路面積を変化
させる通路面積制御手段と、を備え、上記旋回素子にお
ける上記燃料通路の総通路面積が、リフトした針弁と弁
座面との間の通路面積に対し常に略同等以下となるよう
に構成されていることを特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a swirl element having a fuel passage formed in an eccentric direction with respect to an injection hole, which is disposed on an outer periphery of a needle valve. A fuel injection valve configured to impart a swirl component to the fuel flow in the injection hole; a lift amount control means for changing a lift amount of the needle valve; and a lift amount control means for changing the lift amount of the needle valve. Passage area control means for changing the passage area of the fuel passage of the swirl element, wherein the total passage area of the fuel passage in the swirl element is relative to the passage area between the lifted needle valve and the valve seat surface. It is characterized in that it is always configured to be substantially equal or less.
【0010】図4に示したように、リフト量が一定の場
合に、旋回素子の燃料通路の通路面積を大きくすると、
燃料の流速が低下する結果、噴霧角は小となり、逆に通
路面積を小さくすれば、燃料の流速が高くなって、噴霧
角が大となる。As shown in FIG. 4, when the lift amount is constant and the passage area of the fuel passage of the swirl element is increased,
As a result of the decrease in the flow velocity of the fuel, the spray angle becomes small. Conversely, if the passage area is reduced, the flow velocity of the fuel becomes high and the spray angle becomes large.
【0011】図5は、旋回素子における燃料通路の通路
面積(燃料通路が複数の場合には総通路面積)とリフト
量(針弁と弁座面との間の通路面積に対応する)とに対
する噴霧角の変化を示している。なお、図中の直線M
は、旋回素子の燃料通路の総通路面積と針弁と弁座面と
の間の通路面積とが互いに等しい線を示す。この図に示
すように、ある旋回素子の燃料通路面積に対して、リフ
ト量を大きくしていくと、噴霧角も増加していくが、針
弁と弁座面との間の通路面積が旋回素子の燃料通路面積
と略等しくなると、リフト量をさらに増やしても、噴霧
角は実質的に一定となる。これは、旋回素子の燃料通路
面積に対して針弁と弁座面との間の通路面積が大きくな
ると、前述した針弁と弁座面との間の通路が絞りとなる
ことによる影響が殆どなくなるためである。そして、旋
回素子の燃料通路面積が小さいほど噴霧角は大となる。
従って、上記リフト量制御手段によってリフト量を小さ
くする場合には、これに対応して、上記通路面積制御手
段によって旋回素子の燃料通路面積を小さくすることに
より、燃料通路内での流速を十分に高く維持でき、噴霧
角の低下を回避できる。特に、旋回素子の燃料通路の総
通路面積が、リフト量に対応する針弁と弁座面との間の
通路面積以下で、かつ両者がなるべく等しいものとなる
図5の直線M付近に保つことが、より少ないリフト量で
流量と噴霧角とを良好に制御できることになり、効果的
である。FIG. 5 shows the relationship between the passage area of the fuel passage in the swivel element (total passage area when there are a plurality of fuel passages) and the lift amount (corresponding to the passage area between the needle valve and the valve seat surface). The change of a spray angle is shown. Note that the straight line M in FIG.
Indicates a line in which the total passage area of the fuel passage of the swirl element and the passage area between the needle valve and the valve seat surface are equal to each other. As shown in this figure, as the lift amount increases with respect to the fuel passage area of a certain swirl element, the spray angle also increases, but the passage area between the needle valve and the valve seat surface is swirled. When the fuel passage area becomes substantially equal to the element, the spray angle becomes substantially constant even if the lift amount is further increased. This is because, when the passage area between the needle valve and the valve seat surface becomes large with respect to the fuel passage area of the swirl element, the influence of the above-mentioned passage between the needle valve and the valve seat surface being restricted is almost restricted. It is because it disappears. The smaller the fuel passage area of the swirling element, the larger the spray angle.
Therefore, when the lift amount is reduced by the lift amount control means, the flow area in the fuel passage is sufficiently reduced by reducing the fuel passage area of the swirling element by the passage area control means. It can be maintained at a high level, and a decrease in the spray angle can be avoided. In particular, the total passage area of the fuel passage of the swivel element is kept below the passage area between the needle valve corresponding to the lift amount and the valve seat surface, and near the straight line M in FIG. However, the flow rate and the spray angle can be favorably controlled with a smaller lift amount, which is effective.
【0012】この請求項1の発明をより具体化した請求
項2の発明では、上記通路面積制御手段は、燃料通路の
出口開口部が針弁の外周面に臨んで位置し、針弁のリフ
ト量に応じて上記出口開口部が上記外周面により部分的
に覆われることで、燃料通路の通路面積を変化させる構
成となっていることを特徴としている。In a second aspect of the present invention, the passage area control means is arranged such that the outlet opening of the fuel passage faces the outer peripheral surface of the needle valve, and the lift of the needle valve The outlet opening is partially covered with the outer peripheral surface in accordance with the amount, so that the passage area of the fuel passage is changed.
【0013】この構成では、閉弁時には、旋回素子の燃
料通路の出口開口部が、針弁の外周面によって実質的に
塞がれている。そして、針弁がリフトすると、針弁先端
側の小径部ないしは凹部に上記出口開口部が開放され、
燃料が通流するようになるが、針弁のリフト量に応じ
て、出口開口部が部分的に覆われ、該燃料通路の実質的
な通路面積がリフト量に応じて得られる。In this configuration, when the valve is closed, the outlet opening of the fuel passage of the swirl element is substantially closed by the outer peripheral surface of the needle valve. Then, when the needle valve is lifted, the outlet opening is opened to the small diameter portion or the concave portion on the needle valve tip side,
Although the fuel flows, the outlet opening is partially covered according to the lift amount of the needle valve, and a substantial passage area of the fuel passage is obtained according to the lift amount.
【0014】請求項2の発明をさらに減縮した請求項3
の発明では、上記出口開口部は、針弁の中心軸に対し直
交する方向の幅寸法が、針弁のリフト方向に沿って徐々
に大となるように形成されている。上述したように、上
記出口開口部は、リフト量が小さいと針弁の外周面によ
って大きく覆われた状態となり、リフト量が大きいと、
覆われる面積が小さくなるが、上記のように幅寸法が高
リフトほど大となるように形成されていると、リフト量
の変化に対する開口面積変化が大となる。A third aspect of the present invention is a further reduced version of the second aspect.
In the invention, the outlet opening is formed such that the width dimension in the direction orthogonal to the central axis of the needle valve gradually increases along the lift direction of the needle valve. As described above, when the lift amount is small, the outlet opening is largely covered by the outer peripheral surface of the needle valve, and when the lift amount is large,
Although the area to be covered is small, as described above, if the width dimension is made larger as the lift increases, the change in the opening area with respect to the change in the lift amount increases.
【0015】また、請求項4の発明では、上記リフト量
制御手段は、上記針弁と平行に摺動可能に構成されると
ともにノズルボディに当接して位置決めされる第1スト
ッパと、この第1ストッパを上記ノズルボディへ向けて
付勢する第1スプリングと、上記針弁を常時閉方向へ付
勢する第2スプリングと、上記第1ストッパに所定の間
隙を介して対向するように上記針弁の中間部に形成され
た受け部と、上記針弁の一部と当接してフルリフト量を
規制する第2ストッパと、を備え、高低2段階にリフト
量を変化させるように構成されている。つまり、針弁が
リフトしたときに、まず、第1ストッパに当接し、針弁
のリフト方向への力が比較的小さければ、この第1スト
ッパにより、リフト量が低リフトに規制される。針弁の
リフト方向への力が、第1,第2スプリングのばね力を
含む閉弁力を上回れば、針弁は第1ストッパとともにさ
らにリフトするので、第2ストッパにより規制される高
リフトに達する。Further, in the invention according to claim 4, the lift amount control means is configured to be slidable in parallel with the needle valve and to be positioned in contact with the nozzle body. A first spring for urging the stopper toward the nozzle body, a second spring for urging the needle valve in a normally closed direction, and the needle valve so as to face the first stopper via a predetermined gap. And a second stopper that abuts a part of the needle valve to regulate a full lift amount, and is configured to change the lift amount in two stages of height. That is, when the needle valve lifts, it first comes into contact with the first stopper, and if the force in the lift direction of the needle valve is relatively small, the lift amount is regulated by the first stopper to a low lift. If the force in the lift direction of the needle valve exceeds the valve closing force including the spring force of the first and second springs, the needle valve further lifts together with the first stopper. Reach.
【0016】この請求項4の発明を具体化した請求項5
の発明では、上記針弁を吸引するコイルへの電流制御に
より、上記第1ストッパにより規定される低リフトと、
上記第2ストッパにより規定される高リフトと、が切り
換えられる。A fifth aspect of the present invention embodies the invention of the fourth aspect.
In the invention according to the first aspect, a low lift defined by the first stopper is controlled by controlling a current to the coil for attracting the needle valve;
The high lift defined by the second stopper is switched.
【0017】[0017]
【発明の効果】この発明によれば、旋回素子を用いて噴
霧角の拡大および噴霧の微粒化を図った燃料噴射弁にお
いて、噴射量の高精度な制御のために針弁リフト量の可
変制御を適用した場合に問題となる低リフト時の噴霧角
の低下および微粒化の悪化を回避することができる。つ
まり、旋回成分の付与による適切な噴霧の形成と針弁リ
フト量の可変制御による噴射量の高精度な制御とを両立
させることが可能となる。According to the present invention, in the fuel injection valve in which the swirl element is used to increase the spray angle and atomize the spray, the needle valve lift amount can be variably controlled for highly accurate control of the injection amount. It is possible to avoid a decrease in the spray angle at the time of a low lift and an increase in atomization, which are problems when applying the method. That is, it is possible to achieve both the formation of an appropriate spray by giving the swirl component and the highly accurate control of the injection amount by the variable control of the needle valve lift amount.
【0018】特に、請求項2の発明によれば、針弁自体
を利用して旋回素子の燃料通路面積を機械的に可変制御
することができ、極めて簡単な構成でもって、低リフト
時の旋回流強さの低下を回避することが可能となる。In particular, according to the second aspect of the present invention, the needle passage itself can be used to mechanically variably control the fuel passage area of the swirl element. It is possible to avoid a decrease in flow strength.
【0019】さらに請求項3の発明によれば、リフト量
の変化に対する開口面積変化が大となり、低リフト時に
通路面積を十分に小さくして強い旋回成分を付与するこ
とが可能となる。Further, according to the third aspect of the invention, the change in the opening area with respect to the change in the lift amount becomes large, so that the passage area can be made sufficiently small at the time of a low lift to give a strong turning component.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0021】図1は、この発明に係る筒内直接噴射式内
燃機関用の電磁式燃料噴射弁を示している。図示するよ
うに、針弁1は、ノズルボディ2内に摺動可能に配設さ
れており、先端部がノズルボディ2先端中心の噴孔12
を開閉している。ノズルボディ2内の先端部には、上記
針弁1の外周を囲むように、後述する旋回素子3が取り
付けられている。上記ノズルボディ2の基端側には、カ
ップ状をなす第1ストッパ4が摺動可能に配設されてい
る。この第1ストッパ4は、ノズルボディ2に摺動可能
に嵌合しており、第1スプリング5によってノズルボデ
ィ2のフランジ部2aに押し付けられている。針弁1
は、第2スプリング6のばね力によって閉方向へ付勢さ
れているが、中間部に大径となった受け部13が形成さ
れており、この受け部13と上記第1ストッパ4との間
に、低リフト時のリフト量に相当する第1間隙Δ1が設
けられている。FIG. 1 shows an electromagnetic fuel injection valve for a direct injection type internal combustion engine according to the present invention. As shown in the drawing, the needle valve 1 is slidably disposed in the nozzle body 2, and has a tip portion having an injection hole 12 at the center of the tip of the nozzle body 2.
Is opened and closed. A swivel element 3, which will be described later, is attached to a distal end portion of the nozzle body 2 so as to surround the outer periphery of the needle valve 1. A cup-shaped first stopper 4 is slidably disposed on the base end side of the nozzle body 2. The first stopper 4 is slidably fitted to the nozzle body 2 and is pressed against the flange 2 a of the nozzle body 2 by the first spring 5. Needle valve 1
Is urged in the closing direction by the spring force of the second spring 6, and a large-diameter receiving portion 13 is formed at an intermediate portion, and between the receiving portion 13 and the first stopper 4. Is provided with a first gap Δ1 corresponding to the lift amount at the time of low lift.
【0022】上記ノズルボディ2は、ノズルナット11
によって、磁性体からなるノズルホルダ9に固定されて
おり、該ノズルホルダ9の端部に燃料入口14が形成さ
れているとともに、該ノズルホルダ9内部にコイル10
が配置されている。上記第1ストッパ4を貫通した上記
針弁1の基端部には、上記コイル10の磁力を受けるよ
うに、磁性体からなるアーマチュア7が固定されてい
る。上記アーマチュア7の端面は、ノズルホルダ9に形
成された第2ストッパ8に対向しており、両者間に、針
弁1のフルリフト量に相当する第2間隙Δ2が設けられ
ている。The nozzle body 2 includes a nozzle nut 11
The fuel nozzle 14 is fixed to a nozzle holder 9 made of a magnetic material, a fuel inlet 14 is formed at an end of the nozzle holder 9, and a coil 10 is provided inside the nozzle holder 9.
Is arranged. An armature 7 made of a magnetic material is fixed to a base end of the needle valve 1 penetrating the first stopper 4 so as to receive a magnetic force of the coil 10. The end surface of the armature 7 faces a second stopper 8 formed on the nozzle holder 9, and a second gap Δ2 corresponding to the full lift of the needle valve 1 is provided between the two.
【0023】従って、コイル10により発生する磁力が
十分に大きい場合には、針弁1は、第1ストッパ4に当
接した後も、該第1ストッパ4とともにリフトし、フル
リフトに至る。しかし、コイル10により発生する磁力
が比較的小さい場合には、針弁1は、第1ストッパ4に
よってリフトが規制され、第1間隙Δ1により定まる低
リフト状態となる。Accordingly, when the magnetic force generated by the coil 10 is sufficiently large, the needle valve 1 is lifted together with the first stopper 4 even after contacting the first stopper 4 to reach a full lift. However, when the magnetic force generated by the coil 10 is relatively small, the lift of the needle valve 1 is regulated by the first stopper 4, and the needle valve 1 enters a low lift state determined by the first gap Δ1.
【0024】上記旋回素子3は、図7〜図9に示すよう
に、ノズルボディ2の内周面に密に嵌合する円筒状をな
し、かつ内周面は、針弁1の外周面1aにごく僅かな間
隙を介して近接している。そして、ノズルボディ2内周
面と接する外周面に、軸方向に沿った燃料導入溝21が
凹設されているとともに、この燃料導入溝21に交差す
るように、ノズルボディ2の底面と接する端面に、内周
面に至る燃料通路22が溝状に凹設されている。この燃
料通路22は、直線状をなし、かつ噴孔12に対し偏心
した方向へ向かうように、換言すれば針弁1の接線方向
に沿って形成されている。これにより、燃料導入溝21
および燃料通路22を通って噴孔12へ流れ込む燃料の
流れは、旋回成分を有するものとなる。また、上記燃料
通路22の出口開口部22aは、針弁1の外周面1aに
臨んでおり、閉弁時には、該外周面1aによって実質的
に閉塞されている。この実施例では、上記燃料通路22
は、図9のように、矩形の断面形状を備えており、出口
開口部22aも同様の形状となっている。上記燃料通路
22および燃料導入溝21は、複数本、例えば90度間
隔で4箇所に設けられている。As shown in FIGS. 7 to 9, the swivel element 3 has a cylindrical shape closely fitted to the inner peripheral surface of the nozzle body 2, and the inner peripheral surface is the outer peripheral surface 1a of the needle valve 1. Close together with a very small gap. An axially extending fuel introduction groove 21 is formed in the outer peripheral surface in contact with the inner peripheral surface of the nozzle body 2, and an end surface in contact with the bottom surface of the nozzle body 2 so as to intersect the fuel introduction groove 21. In addition, a fuel passage 22 reaching the inner peripheral surface is formed in a groove shape. The fuel passage 22 is formed in a linear shape and in a direction eccentric to the injection hole 12, that is, along the tangential direction of the needle valve 1. Thereby, the fuel introduction groove 21
The fuel flowing into the injection hole 12 through the fuel passage 22 has a swirl component. The outlet opening 22a of the fuel passage 22 faces the outer peripheral surface 1a of the needle valve 1, and is substantially closed by the outer peripheral surface 1a when the valve is closed. In this embodiment, the fuel passage 22
Has a rectangular cross-sectional shape as shown in FIG. 9, and the outlet opening 22a has the same shape. The fuel passage 22 and the fuel introduction groove 21 are provided in a plurality, for example, at four positions at intervals of 90 degrees.
【0025】また、上記針弁1は、図7に示すように、
先端の円錐形部分におけるシート線23が噴孔12上流
の弁座面24に着座するようになっているが、上記シー
ト線23は上記外周面1aよりも小径となっており、こ
の小径部分と上記外周面1aとの境界、つまり外周面1
aの端縁25が、閉弁時には、ちょうどノズルボディ2
の底面の高さ位置に位置するようになっている。Further, as shown in FIG.
The seat wire 23 at the tip of the conical portion is seated on the valve seat surface 24 upstream of the injection hole 12, but the seat wire 23 has a smaller diameter than the outer peripheral surface 1a. The boundary with the outer peripheral surface 1a, that is, the outer peripheral surface 1
When the edge 25a is closed, the nozzle body 2
It is located at the height of the bottom surface.
【0026】次に、上記実施例の作用を図6を参照して
説明する。Next, the operation of the above embodiment will be described with reference to FIG.
【0027】図6の(A)に示すように、まず閉弁時に
は、針弁1の外周面1aによって燃料通路22の出口開
口部22a全体が覆われている。なお、この状態では、
噴孔12が閉じているので、燃料は流れない。As shown in FIG. 6A, first, when the valve is closed, the outer peripheral surface 1a of the needle valve 1 covers the entire outlet opening 22a of the fuel passage 22. In this state,
Since the injection hole 12 is closed, no fuel flows.
【0028】そして、針弁1がリフトして噴孔12が開
くと、燃料通路22を通して燃料が流れ、噴孔12から
旋回成分を伴って噴射されることになるが、リフト量が
フルリフトであれば、図6の(C)のように、出口開口
部22a全体が開放される。Then, when the needle valve 1 is lifted and the injection hole 12 is opened, fuel flows through the fuel passage 22 and is injected from the injection hole 12 with a swirl component. For example, as shown in FIG. 6C, the entire outlet opening 22a is opened.
【0029】これに対し、リフト量が低リフトに制限さ
れているときには、図6の(B)に示すように、針弁1
の外周面1aの端縁25が出口開口部22aと交差し、
該出口開口部22aが外周面1aによって部分的に覆わ
れた状態となる。従って、燃料通路22の実質的な通路
面積が狭められ、ここを流れる燃料の流速低下が回避さ
れて、旋回成分を十分に強く付与することができる。な
お、前述したように、この低リフト時における旋回素子
3の総通路面積が、針弁1と弁座面24との間の通路面
積と略同等ないしはそれ以下となるように、燃料通路2
2の寸法等が設定されている。On the other hand, when the lift is limited to a low lift, as shown in FIG.
Edge 25 of the outer peripheral surface 1a of the
The outlet opening 22a is partially covered by the outer peripheral surface 1a. Therefore, the substantial passage area of the fuel passage 22 is reduced, the flow velocity of the fuel flowing therethrough is prevented from decreasing, and the swirl component can be given sufficiently strong. As described above, the fuel passage 2 is set so that the total passage area of the swirling element 3 at the time of the low lift is substantially equal to or smaller than the passage area between the needle valve 1 and the valve seat surface 24.
2, etc. are set.
【0030】図9に示したような燃料通路22の断面形
状の場合には、図12の特性aのように、基本的に、リ
フト量に比例した形で通路面積が変化することになる。In the case of the cross-sectional shape of the fuel passage 22 as shown in FIG. 9, the passage area basically changes in proportion to the lift amount as shown by the characteristic a in FIG.
【0031】これに対し、上記燃料通路22の断面形状
ひいては出口開口部22aの形状を、図10あるいは図
11に示すように、台形状とすることもできる。つま
り、出口開口部22aの開口形状としては、その幅寸法
が、針弁1のリフト方向に沿って徐々に大となってい
る。このような構成とすれば、図12の特性bのよう
に、リフト量の変化に対する通路面積の変化が大とな
る。従って、リフト量の僅かな減少に対して、通路面積
を十分に狭めることができる。On the other hand, the sectional shape of the fuel passage 22 and the shape of the outlet opening 22a can be trapezoidal as shown in FIG. 10 or FIG. That is, as for the opening shape of the outlet opening 22a, its width dimension gradually increases along the lift direction of the needle valve 1. With such a configuration, the change in the passage area with respect to the change in the lift amount becomes large, as indicated by the characteristic b in FIG. Therefore, the passage area can be sufficiently reduced for a slight decrease in the lift amount.
【0032】図13は、上記のような燃料噴射弁におい
て、リフト量の2段階制御を実現するための電流制御を
説明するもので、低リフトに制御する際の印加電流波形
とフルリフトとする際の印加電流波形とを対比して示し
ている。図示するように、低リフト時の電流波形は、燃
圧による閉弁力と第1スプリング5の付勢力とに打ち勝
って開弁できるだけの立ち上がり電流波形を与え、その
後、短時間で低電流に保持する。このような電流制御に
より、第2スプリング6の付勢力に打ち勝ってフルリフ
トに達してしまうことがないようにする。一方、フルリ
フト(高リフト)時には、さらに大きな立ち上がり電流
を与え、燃圧による閉弁力と第1、第2スプリング5,
6の付勢力とに打ち勝って、フルリフトに達するように
する。FIG. 13 illustrates the current control for realizing the two-step control of the lift amount in the fuel injection valve as described above. And the applied current waveform of FIG. As shown in the figure, the current waveform at the time of the low lift gives a rising current waveform that can overcome the valve closing force due to the fuel pressure and the urging force of the first spring 5 to open the valve, and then maintains the low current in a short time. . By such current control, it is possible to prevent the urging force of the second spring 6 from being overcome to reach the full lift. On the other hand, at the time of a full lift (high lift), a larger rising current is applied, and the valve closing force due to the fuel pressure and the first and second springs 5 and 5 are increased.
Overcome the bias of 6 to reach full lift.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】この発明に係る燃料噴射弁の一実施例を示す断
面図。FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a fuel injection valve according to the present invention.
【図2】一般的なリフト量と流量特性との関係を示す特
性図。FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a general lift amount and a flow rate characteristic.
【図3】従来の燃料噴射弁におけるリフト量と噴霧角と
の関係を示す特性図。FIG. 3 is a characteristic diagram showing a relationship between a lift amount and a spray angle in a conventional fuel injection valve.
【図4】リフト量を一定とした場合の旋回素子の通路面
積と噴霧角との関係を示す特性図。FIG. 4 is a characteristic diagram showing a relationship between a passage area of a swirling element and a spray angle when a lift amount is constant.
【図5】リフト量と旋回素子の通路面積とが噴霧角に与
える影響をまとめて示す特性図。FIG. 5 is a characteristic diagram collectively showing the influence of the lift amount and the passage area of the swirling element on the spray angle.
【図6】この発明の実施例における針弁による通路面積
制御作用の説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a passage area control action by a needle valve in the embodiment of the present invention.
【図7】旋回素子および針弁の要部拡大図。FIG. 7 is an enlarged view of a main part of the turning element and the needle valve.
【図8】図7のA−A線に沿った断面図。FIG. 8 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 7;
【図9】図7のB−B線に沿った断面図。FIG. 9 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 7;
【図10】他の実施例を示す図9と同様の断面図。FIG. 10 is a sectional view similar to FIG. 9, showing another embodiment.
【図11】さらに他の実施例を示す図9と同様の断面
図。FIG. 11 is a sectional view similar to FIG. 9, showing still another embodiment.
【図12】リフト量と通路面積との関係を示す特性図。FIG. 12 is a characteristic diagram showing a relationship between a lift amount and a passage area.
【図13】リフト量を2段階に制御するための印加電流
を示す波形図。FIG. 13 is a waveform chart showing an applied current for controlling the lift amount in two stages.
1…針弁 3…旋回素子 4…第1ストッパ 5…第1スプリング 6…第2スプリング 8…第2ストッパ 22…燃料通路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Needle valve 3 ... Revolving element 4 ... 1st stopper 5 ... 1st spring 6 ... 2nd spring 8 ... 2nd stopper 22 ... Fuel passage
Claims (5)
路が形成された旋回素子を針弁の外周に配置して、噴孔
内の燃料流れに旋回成分を付与するようにした燃料噴射
弁において、 上記針弁のリフト量を変化させるリフト量制御手段と、 この針弁のリフト量の変化に応じて上記旋回素子の上記
燃料通路の通路面積を変化させる通路面積制御手段と、 を備え、 上記旋回素子における上記燃料通路の総通路面積が、リ
フトした針弁と弁座面との間の通路面積に対し常に略同
等以下となるように構成されていることを特徴とする燃
料噴射弁。1. A fuel injection valve in which a swirl element having a fuel passage extending in a direction eccentric to an injection hole is arranged on an outer periphery of a needle valve so as to impart a swirl component to a fuel flow in the injection hole. , A lift amount control means for changing a lift amount of the needle valve, and a passage area control means for changing a passage area of the fuel passage of the turning element according to a change in the lift amount of the needle valve, A fuel injection valve, wherein a total passage area of the fuel passage in the swirl element is always substantially equal to or less than a passage area between the lifted needle valve and the valve seat surface.
口開口部が針弁の外周面に臨んで位置し、針弁のリフト
量に応じて上記出口開口部が上記外周面により部分的に
覆われることで、燃料通路の通路面積を変化させる構成
となっていることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射
弁。2. The passage area control means, wherein the outlet opening of the fuel passage faces the outer peripheral surface of the needle valve, and the outlet opening is partially formed by the outer peripheral surface in accordance with the lift amount of the needle valve. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel injection valve is configured to change a passage area of the fuel passage by being covered.
直交する方向の幅寸法が、針弁のリフト方向に沿って徐
々に大となるように形成されていることを特徴とする請
求項2記載の燃料噴射弁。3. The outlet opening is formed such that a width dimension in a direction orthogonal to a central axis of the needle valve gradually increases along a lift direction of the needle valve. The fuel injection valve according to claim 2.
行に摺動可能に構成されるとともにノズルボディに当接
して位置決めされる第1ストッパと、この第1ストッパ
を上記ノズルボディへ向けて付勢する第1スプリング
と、上記針弁を常時閉方向へ付勢する第2スプリング
と、上記第1ストッパに所定の間隙を介して対向するよ
うに上記針弁の中間部に形成された受け部と、上記針弁
の一部と当接してフルリフト量を規制する第2ストッパ
と、を備え、高低2段階にリフト量を変化させるように
構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の燃料噴射弁。4. The lift amount control means is configured to be slidable in parallel with the needle valve and to be positioned in contact with the nozzle body, and to direct the first stopper toward the nozzle body. A first spring that urges the needle valve in a closing direction, and a second spring that urges the needle valve in a normally closed direction, and is formed at an intermediate portion of the needle valve so as to face the first stopper via a predetermined gap. 2. The apparatus according to claim 1, further comprising a receiving portion, and a second stopper that abuts on a part of the needle valve to regulate a full lift amount, and is configured to change the lift amount in two steps of height. 4. The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3.
により、上記第1ストッパにより規定される低リフト
と、上記第2ストッパにより規定される高リフトと、が
切り換えられることを特徴とする請求項4記載の燃料噴
射弁。5. A low lift defined by the first stopper and a high lift defined by the second stopper are switched by current control to a coil for attracting the needle valve. The fuel injection valve according to claim 4.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2001071327A JP2002266722A (en) | 2001-03-14 | 2001-03-14 | Fuel injection valve |
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ID=18929066
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102840073A (en) * | 2011-06-20 | 2012-12-26 | 日立汽车***株式会社 | Fuel injection device |
US10711721B2 (en) | 2014-04-25 | 2020-07-14 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Control device for electromagnetic fuel injection valve |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001071327A patent/JP2002266722A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102840073A (en) * | 2011-06-20 | 2012-12-26 | 日立汽车***株式会社 | Fuel injection device |
JP2013002400A (en) * | 2011-06-20 | 2013-01-07 | Hitachi Automotive Systems Ltd | Fuel injection device |
US10711721B2 (en) | 2014-04-25 | 2020-07-14 | Hitachi Automotive Systems, Ltd. | Control device for electromagnetic fuel injection valve |
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