JP2017057739A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射孔の上流で旋回燃料を生成し、旋回燃料を燃料噴射孔から噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that generates swirling fuel upstream of a fuel injection hole and injects swirling fuel from the fuel injection hole.
本技術分野の背景技術として、特開2003−336562号公報(特許文献1)に記載された燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、弁座部材と、この弁座部材の前端面に接合されるインジェクタプレートとの間に、弁座の下流端に連通する横方向通路と、この横方向通路の下流端が接線方向に開口するスワール室とを形成し、このスワール室でスワールを付与された燃料を噴射させる燃料噴射孔をインジェクタプレートに穿設した燃料噴射弁において、燃料噴射孔をスワール室の中心から横方向通路の上流端側に所定距離オフセットして配置している(要約参照)。この燃料噴射弁では、上記構成により、噴射後の燃料の微粒化を促進すると共に、燃料の噴射応答性を向上させている。 As a background art in this technical field, a fuel injection valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-336562 (Patent Document 1) is known. The fuel injection valve has a lateral passage communicating with a downstream end of the valve seat between a valve seat member and an injector plate joined to a front end surface of the valve seat member, and a downstream end of the lateral passage. A fuel injection valve having a fuel injection hole formed in the injector plate for injecting fuel swirled in the swirl chamber, the fuel injection hole extending laterally from the center of the swirl chamber. It is arranged offset by a predetermined distance on the upstream end side of the direction passage (see summary). In this fuel injection valve, the above-described configuration promotes atomization of the fuel after injection and improves the fuel injection response.
また、特許文献1の燃料噴射弁では、横方向通路の上流端は弁座の下流端周縁部から軸方向に延びる側孔に接続され、この側孔と下流端に接続されるスワール室との間で、横方向通路は通路幅が一定(特許文献1の図6参照)又は漸減する形状(特許文献1の図12参照)に形成されている。スワール室の内周面は、燃料の流れる方向に沿って、上流側から下流側に向かって曲率が大きくなる曲線やインボリュート曲線で構成されている。横方向通路は、スワール室の内周面の上流端に対して、内周面の接線方向に接続されている。
Further, in the fuel injection valve of
特許文献1の燃料噴射弁では、横方向通路の直線状に形成された側面が、スワール室内周面の上流端に対して、接線方向に接続されている。このため、横方向通路からスワール室に流入する燃料流れは、この接線方向に沿う流れとなる。しかし、横方向通路は幅方向にある程度の大きさを有しているため、スワール室内周面の上流端に接続される横方向通路側面とは反対側の側面は、スワール室に対して中心側を指向するように接続されることになる。スワール室内周面の上流端に接続される横方向通路側面側からスワール室に流入する燃料流れは、スワール室内周面に沿ってスワール室を旋回する流れを形成することができる。しかし、反対側の横方向通路側面側からスワール室に流入する燃料流れは、スワール室を十分に旋回しないまま燃料噴射孔に流入する流れを形成する可能性がある。スワール室を十分に旋回していない燃料流れは、燃料噴射孔内において均一な液膜を形成することができなくなる。このため、燃料噴射孔から噴射される噴霧の微粒化効果を得にくくなる。
In the fuel injection valve of
本発明の目的は、微粒化性能を高めることができる燃料噴射弁を提供することにある。 The objective of this invention is providing the fuel injection valve which can improve atomization performance.
上記目的を達成するために、本発明の燃料噴射弁は、
弁体が接離する弁座の下流側に設けられた燃料噴射孔と、
前記燃料噴射孔の入口が開口する底面の周囲が内周壁によって囲まれ、前記燃料噴射孔の入口開口面と前記内周壁との間に燃料の旋回流路が形成された旋回室と、
一方の側壁が、燃料の旋回方向における前記内周壁の上流側端部に接続され、他方の側壁が、前記旋回方向における前記内周壁の下流側端部に接続されて前記旋回室に接続される横方向通路と、
前記横方向通路の前記一方の側壁の下流側端部に設けられ、上流側の通路部分に対して通路幅が拡幅された拡幅通路部と、
を備える。
In order to achieve the above object, the fuel injection valve of the present invention comprises:
A fuel injection hole provided on the downstream side of the valve seat to which the valve body contacts and separates;
A swirl chamber in which the periphery of the bottom surface where the inlet of the fuel injection hole opens is surrounded by an inner peripheral wall, and a swirling chamber of fuel is formed between the inlet opening surface of the fuel injection hole and the inner peripheral wall;
One side wall is connected to the upstream end of the inner peripheral wall in the swirl direction of the fuel, and the other side wall is connected to the downstream end of the inner peripheral wall in the swirl direction and connected to the swirl chamber. A lateral passage,
An enlarged passage portion provided at a downstream end portion of the one side wall of the lateral passage and having a passage width widened with respect to an upstream passage portion;
Is provided.
本発明によれば、スワール室(旋回室)に流入する燃料が旋回室を旋回し易くなり、燃料噴射孔内で均一な液膜を形成することができ、燃料噴射弁の微粒化性能を高めることができる。 According to the present invention, the fuel flowing into the swirl chamber (swirl chamber) can easily swirl in the swirl chamber, a uniform liquid film can be formed in the fuel injection hole, and the atomization performance of the fuel injection valve is improved. be able to.
本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1を用いて、燃料噴射弁1の全体構成について説明する。図1は、本実施例に係る燃料噴射弁1の中心軸線1aに沿う断面を示す縦断面図である。中心軸線1aは、後述する弁体17が一体に設けられた可動子27の軸心(弁軸心)に一致し、後述する筒状体5の中心軸線に一致している。また、中心軸線1aは、後述する弁座15bの中心線とも一致している。
The overall structure of the
燃料噴射弁1には、上端部から下端部まで延設された金属材製の筒状体5が設けられている。この筒状体5の内側に燃料流路3がほぼ中心軸線1aに沿うように構成されている。図1において、上端部(上端側)を基端部(基端側)と呼び、下端部(下端側)を先端部(先端側)と呼ぶことにする。基端部(基端側)及び先端部(先端側)という呼び方は、燃料の流れ方向に基づいている。すなわち、燃料の流れ方向において、基端部が上流側となり、先端部が下流側となる。また、本明細書において説明される上下関係は図1を基準とするもので、燃料噴射弁1の内燃機関への実装状態における上下方向とは関係がない。
The
筒状体5の基端部には燃料供給口2が設けられている。この燃料供給口2に、燃料フィルタ13が取り付けられている。燃料フィルタ13は燃料に混入した異物を取り除くための部材である。
A
筒状体5の基端部にはOリング11が配設されている。Oリング11は燃料噴射弁1が燃料配管に連結される際に、シール材として機能する。
An O-
筒状体5の先端部には、弁体17と弁座部材15とからなる弁部7が構成されている。弁座部材15は、弁体17を収容する段付きの弁体収容孔15aが形成されている。弁体収容孔15aの途中に円錐面が形成されており、この円錐面上に弁座15bが構成される。弁体収容孔15aの弁座15bよりも上流側(基端側)の部分には、中心軸線1aに沿う方向に弁体17の移動を案内するガイド面15cが形成されている。弁座15bと弁体17とは協働して、燃料通路の開閉を行う。弁体17が弁座15bに当接することにより、燃料通路は閉じられる。また、弁体17が弁座15bから離間することにより、燃料通路は開かれる。
A
弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に挿入され、レーザ溶接19により筒状体5に固定されている。レーザ溶接19は、筒状体5の外周側から全周に亘って実施されている。弁体収容孔15aは、中心軸線1aに沿う方向に、弁座部材15を貫通している。弁座部材15の下端面(先端面)にはノズルプレート21nが取り付けられている。ノズルプレート21nは弁体収容孔15aによって形成された弁座部材15の開口を塞いでいる。
The
本実施例では、弁座部材15とノズルプレート21nとによって旋回燃料を噴射する燃料噴射部21が構成される。ノズルプレート21nは、弁座部材15に対してレーザ溶接部23により、固定されている。レーザ溶接部23は、燃料噴射孔220−1,220−2,220−3,220−4(図3参照)が形成された噴射孔形成領域を取り囲むようにして、この噴射孔形成領域の周囲を一周している。弁座部材15は、筒状体5の先端側内側に圧入した上で、レーザ溶接により筒状体5に固定してもよい。
In the present embodiment, the
本実施例では、弁体17は、球状を成すボール弁を用いている。このため、弁体17におけるガイド面15cと対向する部位には、周方向に間隔を置いて複数の切欠き面17aが設けられている。この切欠き面17aは板座部材15の内周面との間に隙間を形成する。この隙間によって燃料通路が構成される。なお、ボール弁以外で弁体17を構成することも可能である。例えば、ニードル弁を用いてもよい。
In the present embodiment, the
本実施例において、弁座部材15及び弁体17を含む弁部7とノズルプレート21nとは燃料を噴射するためのノズル部を構成する。弁部7が構成されるノズル部本体側の先端面に、後述する燃料噴射孔220や旋回用通路210(横方向通路211及び旋回室212)が形成されたノズルプレート21nが接合される構成である。
In the present embodiment, the
筒状体5の中間部には弁体17を駆動するための駆動部9が配置されている。駆動部9は電磁アクチュエータで構成されている。具体的には、駆動部9は、固定鉄心25と、可動子(可動部材)27と、電磁コイル29と、ヨーク33とによって構成されている。
A
固定鉄心25は、磁性金属材料からなり、筒状体5の長手方向中間部の内側に圧入固定されている。固定鉄心25は筒状に形成され、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する貫通孔25aを有する。固定鉄心25は溶接により筒状体5に固定してもよいし、溶接と圧入を併用して筒状体5に固定してもよい。
The fixed
可動子27は、筒状体5の内部において、固定鉄心25よりも先端側に配置されている。可動子27の基端側には、可動鉄心27aが設けられている。可動鉄心27aは、固定鉄心25と微小ギャップδを介して対向する。可動子27の先端側には小径部27bが形成されており、この小径部27bの先端に弁体17が溶接により固定されている。小径部27bは可動鉄心27aと弁体17とを接続する接続部を構成する。本実施例では、可動鉄心27aと小径部(ロッド部)27bとを一体(同一材料からなる一部材)に形成しているが、二つの部材を接合して構成してもよい。
The
可動子27は弁体17を備え、弁体17を開閉弁方向に変位させる。可動子27は、弁体17が弁座部材15と接触し、可動鉄心27aの外周面が筒状体5の内周面に接触する。これにより、可動子27は、中心軸線1aに沿う方向(開閉弁方向)における移動を、弁軸心方向(中心軸線1aに沿う方向)に離れた2点で案内される。
The
可動鉄心27aには、固定鉄心25と対向する端面に凹部27cが形成されている。凹部27cの底面にはスプリング(コイルばね)39のばね座27eが形成されている。ばね座27eの内周側には中心軸線1aに沿って小径部27bの先端側端部まで貫通する貫通孔27fが形成されている。また、小径部27bには側面に開口部27dが形成されている。貫通孔27fが凹部27cの底面に開口し、開口部27dが小径部27bの外周面に開口することにより、固定鉄心25に形成された燃料通路3と弁部7とを連通する燃料流路3が構成される。
The
電磁コイル29は、固定鉄心25と可動鉄心27aとが微小ギャップδを介して対向する位置で、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29は、樹脂材料で筒状に形成されたボビン31に巻回され、筒状体5の外周側に外挿されている。電磁コイル29はコネクタ41に設けられたコネクタピン43に配線部材45を介して電気的に接続されている。コネクタ41には図示しない駆動回路が接続され、コネクタピン43及び配線部材45を介して、電磁コイル29に駆動電流が通電される。
The electromagnetic coil 29 is extrapolated to the outer peripheral side of the
ヨーク33は、磁性を有する金属材料でできている。ヨーク33は、電磁コイル29の外周側で、電磁コイル29を覆うように配置され、燃料噴射弁1のハウジングを兼ねる。また、ヨーク33は、その下端部が可動鉄心27aの外周面と筒状体5を介して対向しており、可動鉄心27a及び固定鉄心25と共に、電磁コイル29に通電することにより生じた磁束が流れる閉磁路を構成する。
The
固定鉄心25の貫通孔25aと可動鉄心27aの凹部27cとに跨って、コイルばね39が圧縮状態で配設されている。コイルばね39は、可動子27を、弁体17が弁座15bに当接する方向(閉弁方向)に付勢する付勢部材として機能している。固定鉄心25の貫通孔25aの内側にはアジャスタ(調整子)35が配設されており、コイルばね39の基端側端部はアジャスタ35の先端側端面に当接している。中心軸線1aに沿う方向におけるアジャスタ35の貫通孔25a内での位置を調整することにより、コイルばね39による可動子27(すなわち弁体17)の付勢力が調整される。
A
アジャスタ35は、中心部を中心軸線1aに沿う方向に貫通する燃料流路3を有する。燃料は、アジャスタ35の燃料流路3を流れた後、固定鉄心25の貫通孔25aの先端側部分の燃料流路3に流れ、可動子27内に構成された燃料流路3に流れる。
The
筒状体5の先端部には、Oリング46が外挿されている。Oリング46は、燃料噴射弁1が内燃機関に取り付けられる際に、内燃機関側に形成された挿入口109a(図11参照)の内周面とヨーク33の外周面との間で液密及び気密を確保するシールとして機能する。
An O-
燃料噴射弁1の中間部から基端側端部の近傍まで、樹脂カバー47がモールドされて被覆している。樹脂カバー47の先端側端部はヨーク33の基端側の一部を被覆している。また、樹脂カバー47は配線部材45を被覆し、樹脂カバー47によりコネクタ41が一体的に形成されている。
A
次に、燃料噴射弁1の動作について説明する。
Next, the operation of the
電磁コイル29に通電されていない(すなわち駆動電流が流れていない)場合、可動子27はコイルばね39により閉弁方向に付勢され、弁体17が弁座15bに当接(着座)した状態にある。この場合、固定鉄心25の先端側端面と可動鉄心27aの基端側端面との間には、ギャップδが存在する。なお、本実施例では、このギャップδは可動子27(すなわち弁体17)のストロークに等しい。
When the electromagnetic coil 29 is not energized (that is, when no drive current flows), the
電磁コイル29に通電されて駆動電流が流れると、可動鉄心27aと固定鉄心25とヨーク33とによって構成される閉磁路に磁束が発生する。この磁束により、ギャップδを挟んで対向する固定鉄心25と可動鉄心27aとの間に磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力が、コイルばね39による付勢力や、可動子27に対して閉弁方向に作用する燃料圧力などの合力に打ち勝つと、可動子が開弁方向に移動し始める。弁体17が弁座15bから離れると弁体17と弁座15bとの間に隙間(燃料流路)が形成され、燃料の噴射が始まる。本実施例では、可動子27が開弁方向にギャップδに等しい距離δだけ移動して、可動鉄心27aが固定鉄心25に当接すると、可動鉄心27aは開弁方向への移動を止められ、開弁して静止した状態に至る。
When the electromagnetic coil 29 is energized and a drive current flows, a magnetic flux is generated in a closed magnetic path constituted by the
電磁コイル29の通電を打ち切ると、磁気吸引力が減少し、やがて消失する。磁気吸引力が減少する段階で、磁気吸引力がコイルばね39の付勢力よりも小さくなると、可動子27が閉弁方向へ移動を開始する。弁体17が弁座15bに当接すると、弁体17は弁部7を閉弁して静止した状態に至る。
When the energization of the electromagnetic coil 29 is stopped, the magnetic attractive force decreases and eventually disappears. If the magnetic attractive force becomes smaller than the biasing force of the
次に、図2及び図3を用いて、弁部7及び燃料噴射部21の構造について、詳細に説明する。図2は、図1の燃料噴射弁の弁部及び燃料噴射部の近傍(ノズル部)を拡大して示す断面図(図3のII−II矢視断面図)である。図3は、図1及び図2のIII−III方向から見たノズルプレートの平面図である。
Next, the structure of the
なお、図3の平面図は、ノズルプレート21nを燃料噴射孔の入口側から見た平面図であり、ノズルプレート21nの上端面21nu側の平面図である。上端面21nuは弁座部材15の先端面15tと対向する面である。上端面21nuに対して反対側の端面を下端面21nbと呼ぶ。また、本実施例では、可動子27の中心軸線27lが燃料噴射弁の中心軸線1aと完全に重なった状態を示している。
The plan view of FIG. 3 is a plan view of the
本実施例では、図2に示すように、ノズルプレート21nは両端面が平面で構成された板状部材で構成され、上端面21nuと下端面21nbとは平行である。すなわち、ノズルプレート21nは板厚が均一な平板で構成されている。なお、本実施例では、中心軸線1aがノズルプレート21nと中心21noで交差するように、燃料噴射弁1が構成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
弁座部材15の先端面(下端面)15tは、中心軸線1aに垂直な平らな面(平坦面)で構成されている。弁座部材15の先端面15tにはノズルプレート21nが接合されており、先端面15tはノズルプレート21nの上端面21nuと当接している。
The front end surface (lower end surface) 15t of the
ノズルプレート21nには、図3に示すように、横方向通路211−1,211−2,211−3,211−4、旋回室(スワール室)212−1,212−2,212−3,212−4及び燃料噴射孔220−1,220−2,220−3,220−4が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
横方向通路211−1,211−2,211−3,211−4及び燃料噴射孔220−1,220−2,220−3,220−4は、燃料に旋回力を付与して燃料噴射孔220から旋回燃料を噴射するための旋回用通路210−1,210−2,210−3,210−4を構成する。 The lateral passages 211-1, 211-2, 211-3, 211-4 and the fuel injection holes 220-1, 220-2, 220-3, 220-4 impart a swirling force to the fuel and fuel injection holes The turning passages 210-1, 210-2, 210-3, 210-4 for injecting the turning fuel from 220 are configured.
本実施例では、図3に示すように、旋回用通路210−1は横方向通路211−1と旋回室212−1とで構成され、旋回用通路210−2は横方向通路211−2と旋回室212−2とで構成され、旋回用通路210−3は横方向通路211−3と旋回室212−3とで構成され、旋回用通路210−4は横方向通路211−4と旋回室212−4とで構成される。そして、旋回用通路210−1と燃料噴射孔220−1とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路210−2と燃料噴射孔220−2とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路210−3と燃料噴射孔220−3とが一つの燃料通路を形成し、旋回用通路210−4と燃料噴射孔220−4とが一つの燃料通路を形成している。 In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the turning passage 210-1 is composed of a lateral passage 211-1 and a turning chamber 212-1, and the turning passage 210-2 is formed with a lateral passage 211-2. The swirl passage 212-2 is composed of a lateral passage 211-3 and a swirl chamber 212-3, and the swirl passage 210-4 is composed of the lateral passage 211-4 and the swirl chamber. 212-4. Then, the turning passage 210-1 and the fuel injection hole 220-1 form one fuel passage, and the turning passage 210-2 and the fuel injection hole 220-2 form one fuel passage. The passage 210-3 and the fuel injection hole 220-3 form one fuel passage, and the turning passage 210-4 and the fuel injection hole 220-4 form one fuel passage.
本実施例では、旋回用通路と燃料噴射孔とからなる4組の燃料通路はそれぞれが同様に構成されるため、これらを区別せず、旋回用通路210、横方向通路211、旋回室212及び燃料噴射孔220として、説明する。各組で構成を変える場合は、適宜説明する。
In this embodiment, each of the four fuel passages including the turning passage and the fuel injection hole is configured in the same manner. Therefore, the
旋回用通路210及び燃料噴射孔220は4組に限らず、2組或いは3組であってもよく、5組以上設けられてもよい。或いは、旋回用通路210及び燃料噴射孔220を1組だけにしてもよい。
The
図2に示すように、弁座部材15には、円錐状の弁座面15bが下流側に向かって縮径するように形成されている。弁座面15bの下流端は燃料導入孔300に接続されている。燃料導入孔300の下流端は弁座部材15の先端面15tに開口している。燃料導入孔300は旋回用通路210に燃料を導入する燃料通路を構成する。
As shown in FIG. 2, the
旋回用通路210は、燃料導入孔300から燃料の供給を受けるために、横方向通路211の上流端部が燃料導入孔300の開口面に対向して設けられている。本実施例では、図3に示すように、4組の横方向通路211−1,211−2,211−3,211−4は上流端部がノズルプレート21n内において連通する構成であるが、各横方向通路211−1,211−2,211−3,211−4を独立して構成してもよい。
In the
本実施例では、図2に示すように、一枚の板状部材で構成したノズルプレート21nに、横方向通路211、旋回室212及び燃料噴射孔220の全てを形成している。ノズルプレート21nは、例えば厚さ方向に分割するなどして、複数のプレートで構成することができる。例えば、横方向通路211及び旋回室212を一枚のプレートに形成し、燃料噴射孔220を別のプレートに形成する。そしてこれら二枚のプレートを積層して、ノズルプレート21nを構成してもよい。
In this embodiment, as shown in FIG. 2, all of the
また、本実施例では、図2に示すように、燃料噴射孔220は中心軸線1aに平行に形成されているが、中心軸線1aに対して0°よりも大きな角度で傾斜させてもよい。傾斜させる方向を異ならせることにより、複数の方向に燃料を噴射させるようにしてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the
本実施例では、ノズルプレート21nに、全部で4組の旋回用通路210及び燃料噴射孔220からなる燃料通路が構成される。4組の燃料通路は、それぞれがノズルプレート21nの中心21no側から外周に向かって放射状に形成されている。すなわち、横方向通路211は、ノズルプレート21nの中心21no側から外周側に向けて放射状に設けられ、ノズルプレート21nの径方向に延設されている。また、それぞれの燃料通路は周方向に90°の角度間隔で形成されている。
In the present embodiment, a total of four sets of turning
さらに本実施例では、横方向通路211から旋回室212に流入する燃料流れの方向を改善し、燃料流れを旋回室212の周壁に向かわせる拡幅通路部211e−1,211e−2,211e−3,211e−4を設けている。
Furthermore, in this embodiment, the widened
ここで、図4を参照して、旋回室212と燃料噴射孔220との関係について、詳細に説明する。図4は、横方向通路、旋回室及び燃料噴射孔を拡大して示す平面図(図3に示すIV部の拡大平面図)である。
Here, the relationship between the
横方向通路211は、燃料噴射孔220の入口開口220iの中心O1に対してオフセットするように旋回室212に接続されている。中心O1は旋回室212の中心でもある。このため、横方向通路211は、旋回室212の中心に対してもオフセットするようにして、旋回室212に接続されている。横方向通路211の下流端は、旋回室212の内周壁(内周面、側壁)212cに接続され、内周壁212cに開口を形成する。
The
旋回室212の内周壁212cは、横方向通路211から旋回室212に流入した燃料を旋回させるように、燃料噴射孔220の入口開口iの周囲に円周を成すように形成されている。すなわち、旋回室212の内周壁212cと燃料噴射孔220の入口開口iとの間に燃料の旋回流路が形成されている。
The inner
横方向通路211は、その延設方向或いは燃料の流れ方向に対して垂直な横断面が矩形状を成し、側壁(側面)211o,211i及び底面211bはノズルプレート21nによって構成されている。また、横方向通路211の上面(天井面)211u(図2参照)は、弁座部材15の下端面15tで構成されている。
The
横方向通路211の側壁211oの下流端は、旋回室212の内周壁212cの始端部212csに接続されている。また、横方向通路211の側壁211iの下流端は、旋回室212の内周壁212cの終端部212ceに接続されている。なお、側壁211oは、内周壁212cの始端部212csに対して、接線方向に接続されている。
The downstream end of the side wall 211o of the
始端部212csは、旋回室212において、燃料の旋回方向において上流側に位置する端部である。一方、終端部212ceは旋回室212に流入した燃料が内周壁212cに沿って旋回室212を旋回しながら流下する側(下流側)に位置する端部である。
The start end portion 212cs is an end portion located upstream in the
また、図4の平面上において、中心O1を通り、横方向通路211の幅方向に平行な線分L1を仮想する。このとき、側壁211iの延長線211ilと線分L1とが交わる位置は、側壁211oと線分L1と交わる位置よりも、径方向において、中心O1側に位置する。すなわち、横方向通路211の側面211iは、側面211oよりも旋回室212の中心O1側を指向するように、旋回室212に接続される。
Further, on the plane of FIG. 4, a line segment L1 passing through the center O1 and parallel to the width direction of the
本実施例では、旋回室212は、始端部212csから終端部212ceまでの間の内周壁212cが中心Oからの半径Rが一定となるように形成されている。すなわち、内周壁212cは正円又は真円を成す円周の一部によって構成される。これにより、燃料噴射孔220の入口開口縁220iと旋回室212の内周壁212cとの間に、燃料通路を構成する底面212bが形成される。
In this embodiment, the
内周壁212cは、燃料を旋回させながら燃料噴射孔220の入口開口i或いはその中心Oに近付けていくように、螺旋曲線或いはインボリュート曲線を描くように形成されてもよい。この場合、径方向における旋回流路の断面積は、下流側に向かって漸減する。なお、内周壁212cが螺旋曲線を成す場合は、旋回室の中心O1は螺旋曲線の旋回中心である。また、内周壁212cがインボリュート曲線を成す場合は、旋回室の中心O1は基礎円の中心である。
The inner
本実施例では、燃料噴射孔220の入口開口220iの開口面は、側壁211iを延長した延長線211ilに対して、側壁211oとは反対側に位置している。従って、横方向通路211の上流側から旋回室212内を見た場合に、燃料噴射孔220の入口開口220iは側壁211iの陰に隠れて見通せない位置にある。
In the present embodiment, the opening surface of the inlet opening 220i of the
燃料噴射孔220の入口開口220iは、その開口面の一部が側壁211iの延長線211ilを越えて、側壁211o側に配置されてもよい。すなわち、燃料噴射孔220の入口開口220iは、延長線211ilを越えて、側壁211o側にはみ出していてもよい。また、燃料噴射孔220の中心と旋回室212の中心とは、一致している必要はなく、両者が異なる位置に配置されてもよい。
The inlet opening 220i of the
内周壁212cの下流側端部212ceには、傾斜部或いは丸味部などの面取り部が形成される。このような場合は、内周壁212cと側壁211iとをそれぞれ延長した仮想線が交差する交点を、下流側端部212ceとして定めればよい。
A chamfered portion such as an inclined portion or a rounded portion is formed at the downstream end portion 212ce of the inner
本実施例では、側壁211oが旋回室212の内周壁212cと接続される横方向通路211の部位に、拡幅通路部211eが設けられている。拡幅通路部211eは、横方向通路211の幅を側壁211o側で拡げるように、設けられる。拡幅通路部211eの上流側端部には、拡幅通路部211eを形成するため、上流側の側壁211oに対して燃料の流れる方向に対して傾斜した傾斜面211fが設けられている。傾斜面211fは、上流側の側壁211oと拡幅通路部211eを形成する側壁との間に、横方向通路211の幅方向に段差を形成する段差面211fを構成する。すなわち、段差面211fの上流側では、通路幅が拡幅通路部211eよりも狭い。
In the present embodiment, a widening
拡幅通路部211e及び段差面211fは、横方向通路211と旋回室212とが接続される部位の、横方向通路211側に設けられる。横方向通路211と旋回室212との境界は、図4に示すように、内周壁212cを形成する円212coを、横方向通路211が内周壁212cに開口する部分に仮想することによって、定義することができる。また、内周壁212cが円形状に形成されない場合は、内周壁212cの始端部212csと終端部212ceとを結ぶ直線212lを仮想し、この直線212lを境界として定義すればよい。
The widening
次に、図5を用いて、旋回用通路210及び燃料噴射孔220の燃料流れについて説明する。図5は、本発明(b)と比較例(a)との燃料流れの差異について説明する模式図である。
Next, the fuel flow in the
横方向通路211から旋回室212に流入した燃料流れは、旋回室212の内周壁212cに沿って流れ、燃料噴射孔220の入口開口220iの周囲を旋回する。この段階で、燃料には旋回力が付与される。旋回力を付与された燃料流れは、旋回しながら燃料噴射孔220に流入する。燃料噴射孔220に流入した燃料流れは、旋回しながら薄い液膜を形成する。燃料噴射孔220内に形成される液膜は、燃料噴射孔220の周方向に均一な厚さで形成されることが望ましい。燃料噴射孔220から噴射された燃料は、旋回しながら液滴に***する。液膜が液滴に***する過程で、微粒化された燃料噴霧が形成される。
The fuel flow that flows into the
比較例の場合、図5(a)に示すように、横方向通路211の側壁211o側から旋回室212に流入する燃料流れは、旋回室212の内周壁212cに沿って流れ、燃料噴射孔220の周囲を十分に旋回した後で、燃料噴射孔220に流入する。しかし、横方向通路211の側壁211i側から旋回室212に流入する燃料流れは、内周壁212cから離れており、流れが指向する前方に燃料噴射孔220が開口しているため、燃料噴射孔220の周囲を十分に旋回することなく、燃料噴射孔220に流入する。
In the case of the comparative example, as shown in FIG. 5A, the fuel flow flowing into the
従って、比較例のような構成では、十分な旋回力を得ないまま燃料噴射孔220に流入する燃料流れが多くなる。このため、燃料噴射孔220内で周方向に均一な厚さを有する液膜を形成することができなくなり、微粒化性能を高めることができない。
Therefore, in the configuration as in the comparative example, the amount of fuel flowing into the
一方、本実施例の場合、図5(b)に示すように、横方向通路211から旋回室212に流入する燃料は、旋回室212の径方向外側に向かう速度成分を持つようになる。側壁211o側を流れる燃料ほど、旋回室212の径方向外側に向かう大きな速度成分を持つ。旋回室212の径方向外側に向かう大きな速度成分をもつ燃料流れは、側壁211i側を流れる燃料流れを径方向外側に向けて誘引する。
On the other hand, in the case of the present embodiment, as shown in FIG. 5B, the fuel flowing into the
これにより、本実施例では、側壁211i側を流れる燃料流れが燃料噴射孔220の周囲を十分に旋回しないまま燃料噴射孔220に流入するのを防ぐことができる。そして、側壁211i側を流れる燃料流れは燃料噴射孔220の周囲を十分に旋回するようになり、燃料噴射孔220内で周方向に均一な厚さを有する液膜を形成することができる。
Thus, in this embodiment, the fuel flow flowing on the
比較例の場合、微粒化性能を改善するためには、横方向通路の通路幅及び通路高さと、旋回室212の形状に係るすべての寸法の変更が必要になる。これに対して本実施例では、拡幅通路部211eの形状を変更することにより、微粒化性能を改善することができる。このため、本実施例では、旋回燃料通路210及び燃料噴射孔の220の設計に要する時間及びコストを低減することができる。
In the case of the comparative example, in order to improve the atomization performance, it is necessary to change all the dimensions related to the width and height of the lateral passage and the shape of the
また、本実施例では、拡幅通路部211eの形状を変更することにより、燃料噴射孔220への燃料の流れ込み状態を変化させることができる。このため、拡幅通路部211eの形状を変更することにより、噴霧の広がり角度の調整を簡単に行うことができる。
Further, in this embodiment, the state of the fuel flowing into the
次に、図6を用いて、燃料流れの解析結果について説明する。図6は、本発明(b)と比較例(a)との燃料流れの解析結果を示す図である。図6では、流速のX方向成分と、Y方向成分と、X方向成分及びY方向成分の総合流速とについて、解析結果を示している。 Next, the analysis result of the fuel flow will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram showing the analysis results of the fuel flow between the present invention (b) and the comparative example (a). In FIG. 6, the analysis result is shown about the X direction component of the flow velocity, the Y direction component, and the total flow velocity of the X direction component and the Y direction component.
本実施例の解析結果(b)では、拡幅通路部211eにおいて、燃料流れが旋回室212の径方向外側に向かう速度成分を持つことが分かる。また、本実施例の解析結果(b)では、各図において指摘した位置の旋回流速が比較例の解析結果(a)に対して、速くなっていることが分かる。
From the analysis result (b) of this example, it can be seen that the fuel flow has a velocity component toward the radially outer side of the
図6より、本実施例では、拡幅通路部211eを設けたことにより、燃料の流れ方向及び旋回流速を改善できることが分かる。
From FIG. 6, it can be seen that in this embodiment, the fuel flow direction and the swirling flow velocity can be improved by providing the widened
図7を用いて、横方向通路211の拡幅通路部211eの変更例(第一変更例)を説明する。図7は、本発明に係る横方向通路の拡幅通路部の変更例(第一変更例)を示す平面図である。
A modification example (first modification example) of the widening
図3及び図4に示した構成では、拡幅通路部211eを形成する傾斜面(段差面)211fの上流側では、側壁211oが直線状に形成され、横方向通路211の通路幅が一定である。これに対して第一変更例では、側壁211oから横方向通路211の中央部に向けて台形形状に突き出した凸形状部211gにより、拡幅通路部211eを形成している。すなわち、凸形状部211gは、側壁211oから横方向通路211の幅方向に突出している。第一変更例では、凸形状部211gの先端部と拡幅通路部211eの側壁211oとの間に、横方向通路211の通路幅を拡幅する傾斜面(段差面)211fが形成される。
In the configuration shown in FIGS. 3 and 4, the side wall 211o is formed in a straight line on the upstream side of the inclined surface (step surface) 211f that forms the widened
この台形形状は、体外に平行な二辺のうち下底が側壁211o側にあり、上底が横方向通路211の中央部に向けて突き出した形状である。下底は上底よりも長い。燃料の流れ方向において上流側に位置する下底の端部は、上流側に位置する上底の端部よりもさらに上流側に位置する。また、燃料の流れ方向において下流側に位置する下底の端部は、下流側に位置する上底の端部よりもさらに下流側に位置する。
This trapezoidal shape is a shape in which the lower bottom of the two sides parallel to the outside of the body is on the side wall 211o and the upper bottom protrudes toward the center of the
凸形状部211gの位置では、横方向通路211の通路幅は狭く、凸形状部211gの下流側で通路幅が拡幅する。台形形状の脚を構成する二辺のうち、下流側に位置する脚が段差面211fを構成する。凸形状部211gの上流側の通路幅は、凸形状部211gの位置における通路幅よりも広く、凸形状部211gの位置で、通路幅が縮小する。
At the position of the
上述した凸形状部211gに係る構成以外は、図1乃至図4と同じ構成であり、第一変更例の拡幅通路部211eは上述した実施例と同様の作用効果を奏する。
Except for the configuration related to the
図8を用いて、横方向通路211の拡幅通路部211eの変更例(第二変更例)を説明する。図8は、本発明に係る横方向通路の拡幅通路部の変更例(第二変更例)を示す平面図である。
A modified example (second modified example) of the widened
第二変更例では、凸形状部211gの形状を、第一変更例の台形形状から半円形状に変更したものである。この形状は、半円形状に限らず、側壁211oから突出する凸形状部211gの側壁面を曲面で構成してもよい。第二変更例では、凸形状部211gの先端部と拡幅通路部211eの側壁211oとの間に、横方向通路211の通路幅を拡幅する段差面211fが形成される。
In the second modified example, the shape of the
凸形状部211gを半円形状又は曲面で構成しても、第一変更例と同様の作用効果が得られる。第一変更例に対して、凸形状部211gが半円形状又は曲面で構成されることにより、凸形状部211gで燃料の剥離が生じ難い。上述した凸形状部211gに係る構成以外は、図1乃至図4と同じ構成であり、第二変更例の拡幅通路部211eは上述した実施例と同様の作用効果を奏する。
Even if the
図9を用いて、横方向通路211の拡幅通路部211eの変更例(第三変更例)を説明する。図9は、本発明に係る横方向通路の拡幅通路部の変更例(第三変更例)を示す平面図である。
A modified example (third modified example) of the widened
第三変更例では、第一変更例の段差面211fの下流側端部を直接、旋回室212の内周壁212cの始端部212csに接続している。すなわち、本実施例では、段差面211fが上流側から下流側に向かって横方向通路211の通路幅を緩やかに広げる。このため、段差面211fは旋回室212の内周壁212cの始端部212csにおける接線212mに対して傾斜した傾斜面で構成される。このとき傾斜面212fは、接線212mに対して、上流側端部が下流側端部よりも燃料噴射孔220側に位置する方向に傾斜している。
In the third modified example, the downstream end of the
第三変更例では、拡幅通路部211eの上流側の側壁211oと内周壁212cの始端部212csとの間に、横方向通路211の通路幅を拡幅する段差面211fが燃料の流れる方向において傾斜した傾斜面により形成される。傾斜面211fによる横方向通路の長さ方向に対する拡幅率は、図3及び図4に示す実施例、第一変更例及び第2変更例よりも小さい。このように拡幅率を変えることにより、燃料噴射孔220への燃料の流れ込み状態を変化させることができる。これにより、噴霧の広がり角度の調整を行うことができる。
In the third modified example, a
上述した凸形状部211gに係る構成以外は、図1乃至図4と同じ構成であり、第三変更例の拡幅通路部211eは上述した実施例と同様の作用効果を奏する。
Except for the configuration related to the
図10を用いて、横方向通路211の拡幅通路部211eの変更例(第四変更例)を説明する。図10は、本発明に係る横方向通路の拡幅通路部の変更例(第四変更例)を示す平面図である。
A modified example (fourth modified example) of the widened
図3及び図4では、段差面211fと燃料導入孔300との位置関係を明示していなかった。第四変更例では、段差面211fを、燃料導入孔300の周縁部に対して、径方向内側に配置したものである。すなわち、段差面211fと燃料導入孔300とを、中心軸線1aに垂直な平面に投影した場合、段差面211fの投影図は燃料導入孔300の周縁部の投影図に対して、径方向内側に描かれる。
3 and 4, the positional relationship between the
第四変更例では、段差面211fの下流側に形成された拡幅通路部211eに、燃料導入孔300から直接、燃料を供給することができる。このため、拡幅通路部211eの上流側に形成される挟幅の横方向通路部のみに燃料導入孔300から燃料を供給する場合と比べて、第四変更例では燃料流量の減少を抑制することができる。
In the fourth modified example, the fuel can be directly supplied from the
ただし、段差面211fを燃料導入孔300の中心側に寄せすぎると、拡幅通路部211eによる、燃料の流れ方向及び旋回流速の改善効果が低下する可能性がある。このため、段差面211fの位置は、この改善効果が得られる範囲で設定するとよい。
However, if the stepped
この第四変更例は、第1乃至第三変更例と組み合わせてもよい。 This fourth modified example may be combined with the first to third modified examples.
図11を参照して、本発明に係る燃料噴射弁を搭載した内燃機関について説明する。図11は、燃料噴射弁1が搭載された内燃機関の断面図である。
With reference to FIG. 11, an internal combustion engine equipped with a fuel injection valve according to the present invention will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view of the internal combustion engine on which the
内燃機関100のエンジンブロック101にはシリンダ102が形成されおり、シリンダ102の頂部に吸気口103と排気口104とが設けられている。吸気口103には、吸気口103を開閉する吸気弁105が、また排気口104には排気口104を開閉する排気弁106が設けられている。エンジンブロック101に形成され、吸気口103に連通する吸気流路107の入口側端部107aには吸気管108が接続されている。
A
燃料噴射弁1の燃料供給口2(図1参照)には燃料配管110が接続される。
A
吸気管108には燃料噴射弁1の取付け部109が形成されており、取付け部109に燃料噴射弁1を挿入する挿入口109aが形成されている。挿入口109aは吸気管108の内壁面(吸気流路)まで貫通しており、挿入口109aに挿入された燃料噴射弁1から噴射された燃料は吸気流路内に噴射される。二方向噴霧の場合、エンジンブロック101に吸気口103が二つ設けられた形態の内燃機関を対象として、それぞれの燃料噴霧が各吸気口103(吸気弁105)を指向して噴射される。
An
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、一部の構成の削除や、記載されていない他の構成の追加が可能である。また、実施例間において、各実施例に記載された構成の入れ替えや追加を行うことも可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and some components can be deleted or other components not described can be added. In addition, it is possible to replace or add the configuration described in each embodiment between the embodiments.
1…燃料噴射弁、1a…弁軸心(中心軸線)、2…燃料供給口、3…燃料流路、5…筒状体、7…弁部、9…駆動部、11…Oリング、13…燃料フィルタ、15…弁座部材、210,210−1,210−2,210−3,210−4…旋回用通路、211,211−1,211−2,211−3,211−4…横方向通路、211b…底面、211e…拡幅通路部、211f…段差面、211g…凸形状部、211i,211o…側壁(側面)、211il…側壁211iの延長線、212,212−1,212−2,212−3,212−4…旋回室(スワール室)、212b…底面、212c…内周壁(側面)、212ce…内周壁終端部、212cs…内周壁始端部、220,220−1,220−2,220−3,220−4…燃料噴射孔、220i…燃料噴射孔220の入口開口、300…燃料導入孔。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記燃料噴射孔の入口が開口する底面の周囲が内周壁によって囲まれ、前記燃料噴射孔の入口開口面と前記内周壁との間に燃料の旋回流路が形成された旋回室と、
一方の側壁が、燃料の旋回方向における前記内周壁の上流側端部に接続され、他方の側壁が、前記旋回方向における前記内周壁の下流側端部に接続されて前記旋回室に接続される横方向通路と、
前記横方向通路の前記一方の側壁の下流側端部に設けられ、上流側の通路部分に対して通路幅が拡幅された拡幅通路部と、
を備えた燃料噴射弁。 A fuel injection hole provided on the downstream side of the valve seat to which the valve body contacts and separates;
A swirl chamber in which the periphery of the bottom surface where the inlet of the fuel injection hole opens is surrounded by an inner peripheral wall, and a swirling chamber of fuel is formed between the inlet opening surface of the fuel injection hole and the inner peripheral wall;
One side wall is connected to the upstream end of the inner peripheral wall in the swirl direction of the fuel, and the other side wall is connected to the downstream end of the inner peripheral wall in the swirl direction and connected to the swirl chamber. A lateral passage,
An enlarged passage portion provided at a downstream end portion of the one side wall of the lateral passage and having a passage width widened with respect to an upstream passage portion;
Fuel injection valve equipped with.
前記一方の側壁は、前記拡幅通路部を形成する段差面を有することを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the one side wall has a stepped surface that forms the widened passage portion.
前記拡幅部は、前記横方向通路の前記一方の側面から前記横方向通路の幅方向に突出する凸形状部により形成されることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the widened portion is formed by a convex portion protruding in the width direction of the lateral passage from the one side surface of the lateral passage.
前記弁座が形成された弁座部材を備え、
前記弁座部材は、前記弁座の下流側で且つ前記横方向通路の上流側に、前記弁座を流下した燃料を前記横方向通路に供給する燃料導入孔を有し、
前記拡幅部を形成するために前記一方の側面に形成された前記段差面は、前記燃料導入孔よりも径方向内側に位置することを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
A valve seat member formed with the valve seat;
The valve seat member has a fuel introduction hole for supplying fuel flowing down the valve seat to the lateral passage on the downstream side of the valve seat and the upstream side of the lateral passage,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the step surface formed on the one side surface to form the widened portion is located radially inward of the fuel introduction hole.
前記段差面は、燃料が流れる方向に対して、前記横方向通路の通路幅を広げる方向に傾斜した傾斜面で構成されることを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 2,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the stepped surface is configured by an inclined surface inclined in a direction in which the width of the lateral passage is increased with respect to a direction in which the fuel flows.
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