JP2017198166A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁（以下、単に燃料噴射弁と称する。）においては、気筒内に臨む噴射弁本体の先端部に、燃料が噴射される噴孔が形成されている。そして、その噴射弁本体の先端部において、噴孔の燃料出口部分に座繰り部を設ける技術が知られている。従来、この座繰り部は、該噴孔の孔径よりも径が大きい凹部であり、該凹部の底面に噴孔の燃料出口が開口した状態となっている。 2. Description of the Related Art In a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine (hereinafter simply referred to as a fuel injection valve), an injection hole for injecting fuel is formed at the tip of an injection valve body that faces the cylinder. ing. And the technique which provides a countersink part in the fuel outlet part of an injection hole in the front-end | tip part of the injection valve main body is known. Conventionally, this counterbore portion is a recess having a diameter larger than the hole diameter of the nozzle hole, and the fuel outlet of the nozzle hole is open at the bottom surface of the recess.
例えば、特許文献１には、燃料噴射弁における通路孔（噴孔）が、燃料入口側（すなわち、噴射弁本体の内部側）に位置する第１噴孔と、燃料出口側（すなわち、噴射弁本体の外部側）に位置する第２噴孔とで形成された構成が開示されている。この燃料噴射弁では、第２噴孔は、第１噴孔と連通しており、且つ、その径が第１噴孔の径よりも大きくなっている。つまり、第１噴孔と第２噴孔との連通部分には段差が形成されている。この特許文献１に開示された燃料噴射弁では、第２噴孔が座繰り部に相当する。
For example, in
このように、噴射弁本体の先端部における噴孔の燃料出口部分に座繰り部が形成されている場合、該座繰り部が形成されていない場合に比べて噴孔の長さ（噴孔の燃料入口から燃料出口までの長さ）が短くなる。これにより、噴孔から噴射された燃料の噴霧角が広がり易くなる。その結果、気筒内において、燃料噴射弁から噴射された燃料と空気との混合が促進され易くなる。 Thus, when the countersunk portion is formed at the fuel outlet portion of the nozzle hole at the tip of the injection valve main body, the length of the nozzle hole (the nozzle hole is smaller than when the countersink portion is not formed). The length from the fuel inlet to the fuel outlet) becomes shorter. As a result, the spray angle of the fuel injected from the nozzle hole is easily spread. As a result, in the cylinder, mixing of the fuel injected from the fuel injection valve and air is easily promoted.
上記のとおり、噴射弁本体の先端部における噴孔の燃料出口部分に座繰り部が形成されている場合、気筒内における燃料と空気との混合が促進され易くなるという効果を得ることができる。しかしながら、このような構成の場合、その座繰り部の内部、および、その座繰り部の開口部周囲の噴射弁本体の先端部外壁面（以下、「座繰り部周囲壁面」と称する場合もある。）に、燃料由来のデポジットが堆積し易くなる。これらの部分にデポジットが堆積すると、噴孔から噴射された燃料噴霧と該デポジットとが干渉し易くなる。そして、このような燃料噴霧とデポジットとの干渉が生じると、気筒内に拡がる燃料噴霧の形状が悪化し、その結果、スモークの発生量の増加等の問題が生じる虞がある。 As described above, when the countersink is formed at the fuel outlet portion of the injection hole at the tip of the injection valve body, it is possible to obtain an effect that the mixing of fuel and air in the cylinder is easily promoted. However, in the case of such a configuration, the tip outer wall surface of the injection valve body around the opening portion of the countersink portion and the opening portion of the countersink portion (hereinafter, referred to as “spot wall portion peripheral wall surface”). )), It is easy for fuel-derived deposits to accumulate. When deposits are deposited in these portions, the fuel spray injected from the nozzle holes and the deposits are likely to interfere with each other. When such interference between the fuel spray and the deposit occurs, the shape of the fuel spray spreading in the cylinder deteriorates, and as a result, there is a possibility that problems such as an increase in the amount of smoke generated may occur.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、噴射弁本体の先端部における噴孔の燃料出口部分に座繰り部が形成されている燃料噴射弁において、該座繰り部の内部および座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積を低減することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and in a fuel injection valve in which a countersunk portion is formed at a fuel outlet portion of an injection hole in a tip end portion of the injection valve body, the countersunk portion An object of the present invention is to reduce the accumulation of deposits on the inner wall and the wall surface around the countersink.
本発明に係る燃料噴射弁は、内燃機関の気筒内に燃料を直接噴射する燃料噴射弁であって、気筒内に臨む噴射弁本体の先端部に、噴孔が形成されたサック部と、該サック部に繋がる外壁面が該噴射弁本体の軸に対して傾斜している傾斜部と、が設けられており、前記サック部における前記噴孔の燃料出口部分には、その底面に該噴孔の燃料出口が開口した
状態の凹部である座繰り部が形成されており、前記座繰り部において、前記噴孔の燃料出口の位置よりも前記噴射弁本体の先端側に位置する部分を下側部分とし、前記噴孔の燃料出口の位置よりもシリンダヘッド側に位置する部分を上側部分としたときに、前記座繰り部の形状が、前記下側部分では、前記噴孔の孔径よりも径が大きい略半円状の凹部となっており、前記上側部分では、前記下側部分と連続した形状であって且つその凹部の底面が前記傾斜部の外壁面と交わる位置まで延びている形状となっている。
A fuel injection valve according to the present invention is a fuel injection valve that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine, and a sac portion in which an injection hole is formed at a tip portion of an injection valve body facing the cylinder, And an inclined portion in which an outer wall surface connected to the sac portion is inclined with respect to the axis of the injection valve body, and a fuel outlet portion of the injection hole in the sac portion has the injection hole on the bottom surface thereof A countersink portion that is a recess in a state where the fuel outlet of the nozzle is open is formed, and a part of the countersink portion that is located on the tip side of the injection valve body from the fuel outlet position of the nozzle hole And when the portion located closer to the cylinder head than the position of the fuel outlet of the nozzle hole is the upper portion, the shape of the countersink is smaller than the hole diameter of the nozzle hole in the lower portion. Is a large semicircular recess, and the upper part has a front Has a shape and the bottom surface of the recess have a shape continuous with the lower portion extends to a position intersecting the outer wall surface of the inclined portion.
本発明によれば、噴射弁本体の先端部における噴孔の燃料出口部分に座繰り部が形成されている燃料噴射弁において、該座繰り部の内部および座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積を低減することができる。 According to the present invention, in the fuel injection valve in which the countersunk portion is formed at the fuel outlet portion of the injection hole at the tip portion of the injection valve body, deposits are deposited on the inside of the countersink portion and the wall surface around the countersink portion. Can be reduced.
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in the present embodiment are not intended to limit the technical scope of the invention to those unless otherwise specified.
＜実施例１＞
ここでは、本発明を、車両駆動用のディーゼルエンジンの燃料噴射弁に適用した場合を例に挙げて説明する。尚、本発明に係る内燃機関はディーゼルエンジンに限られるものではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
<Example 1>
Here, the case where the present invention is applied to a fuel injection valve of a diesel engine for driving a vehicle will be described as an example. In addition, the internal combustion engine which concerns on this invention is not restricted to a diesel engine, A gasoline engine may be sufficient.
図１は、本実施例に係る内燃機関の概略構成を示す図である。内燃機関１は、４つの気筒２を有する車両駆動用の４サイクルディーゼルエンジンである。なお、図１においては、便宜上、一の気筒のみ図示している。気筒２には吸気ポート４と排気ポート５とが接続されている。吸気ポート４および排気ポート５の燃焼室３への開口部は、それぞれ吸気弁６および排気弁７によって開閉される。また、気筒２には、該気筒２内に燃料を噴射する燃料噴射弁１０が設けられている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an internal combustion engine according to the present embodiment. The
図２は、燃料噴射弁１０の概略構成を示す図である。燃料噴射弁１０が気筒２に設けられると、噴射弁本体１０ａの先端部が気筒２内に臨む。この噴射弁本体１０ａの先端部には、その内部に燃料が溜まるサック部１１が設けられている。このサック部１１には、燃料噴射時に、該サック部１１の内部に溜まった燃料が通過して気筒２内に噴射される複数の噴孔１３が形成されている。また、噴射弁本体１０ａの先端部には、サック部１１に繋がる外壁面が該噴射弁本体１０ａの軸に対して傾斜している傾斜部１２が設けられている。そして、本実施例に係る噴射弁本体１０ａのサック部１１における噴孔１３の燃料出口部分には座繰り部が形成されている。この座繰り部の構成については後述する。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
（従来の座繰り部の構成）
ここで、従来の燃料噴射弁の噴射弁本体の先端部に形成される座繰り部の構成について図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、噴射弁本体の先端部における噴孔近傍部分の噴射弁本体の中心軸方向の断面図である。図６（ｂ）は、噴孔の燃料出口を正面から見た場合の座繰り部の形状を示す図である。この図６に示すように、従来、噴孔の燃料出口部分に形成される座繰り部は、噴孔の孔径よりも径が大きい略円形状の凹部として形成されるのが一般的である。この座繰り部の底面には噴孔の燃料出口が開口している。また、座繰り部の底面と噴孔との角度は略直角になっている。
(Conventional configuration of countersink)
Here, the structure of the counterbore part formed in the front-end | tip part of the injection valve main body of the conventional fuel injection valve is demonstrated based on FIG. FIG. 6A is a cross-sectional view in the central axis direction of the injection valve main body in the vicinity of the injection hole at the tip of the injection valve main body. FIG. 6B is a diagram showing the shape of the countersink when the fuel outlet of the nozzle hole is viewed from the front. As shown in FIG. 6, conventionally, the countersink formed at the fuel outlet portion of the injection hole is generally formed as a substantially circular recess having a diameter larger than the diameter of the injection hole. A fuel outlet of the nozzle hole is opened at the bottom of the counterbore. The angle between the bottom surface of the counterbore and the nozzle hole is substantially a right angle.
図７は、噴射弁本体の噴孔の燃料出口部分に、上記のような従来の座繰り部が形成されている場合におけるデポジットの堆積状態を示す図である。従来の座繰り部の構成では、該座繰り部内において気流が生じ難い。そのため、図７に示すように、座繰り部の内部、および、座繰り部の開口部周囲の噴射弁本体の先端部外壁面（座繰り部周囲壁面）に、燃料由来のデポジットが堆積し易くなる。これらの部分にデポジットが堆積すると、噴孔から噴射された燃料噴霧と該デポジットとが干渉し易くなる。 FIG. 7 is a view showing a deposit state when the conventional counterbore portion as described above is formed at the fuel outlet portion of the injection hole of the injection valve main body. In the conventional structure of the countersink, it is difficult for airflow to occur in the countersink. Therefore, as shown in FIG. 7, fuel-derived deposits are easily deposited on the inside of the countersink part and on the outer wall surface (front wall surface of the countersink part) of the injection valve body around the opening of the countersink part. Become. When deposits are deposited in these portions, the fuel spray injected from the nozzle holes and the deposits are likely to interfere with each other.
また、噴孔の燃料出口の位置よりもシリンダヘッド側（図７上の上側）に位置する、座繰り部の内部および座繰り部周囲壁面には、デポジットが特に堆積し易い。これは、「（１）シリンダヘッドに形成された燃料噴射弁の挿通孔と該燃料噴射弁との隙間において凝縮した燃料が噴射弁本体の外壁面を伝わって座繰り部まで流れてくる。」、「（２）噴孔から噴射された燃料の一部がシリンダヘッドによって冷却されて液滴となり、該液滴となった燃料が噴射弁本体の外壁面を伝わって座繰り部まで流れてくる。」、「（３）噴孔から噴射された燃料噴霧とシリンダヘッドの下面（すなわち、燃焼室の天井面）との間の距離が小さく、この間に存在する空気の量が少ないために、シリンダヘッド側に拡がった燃料が十分に燃焼し難い。」、「（４）噴孔から噴射された燃料噴霧とシリンダヘッドの下面との間の距離が小さいために、コアンダ効果によって、該燃料噴霧が該シリンダヘッドの下面に接触し、それによって該シリンダヘッドの下面に付着した燃料が、噴射弁本体の外壁面を伝わって座繰り部まで流れてくる。」等の理由によるものと考えられる。 Further, deposits are particularly likely to deposit on the inside of the countersink part and the wall surface around the countersink part, which are located on the cylinder head side (upper side in FIG. 7) from the position of the fuel outlet of the nozzle hole. This is because "(1) the fuel condensed in the gap between the fuel injection valve insertion hole formed in the cylinder head and the fuel injection valve flows along the outer wall surface of the injection valve body to the counterbore." "(2) A part of the fuel injected from the nozzle hole is cooled by the cylinder head to become droplets, and the fuel that has become the droplets flows along the outer wall surface of the injection valve main body and flows to the counterbore portion. ”,“ (3) The distance between the fuel spray injected from the nozzle hole and the lower surface of the cylinder head (that is, the ceiling surface of the combustion chamber) is small, and the amount of air existing therebetween is small. “(4) The fuel spray injected from the nozzle hole and the lower surface of the cylinder head are small, so that the fuel spray is prevented by the Coanda effect. Touch the bottom surface of the cylinder head Whereby the fuel adhering to the lower surface of the cylinder head, is believed to be due to reasons. "Or the like which transmitted the outer wall surface of the injection valve body flowing to the counterbore.
（本実施例に係る座繰り部の構成）
そこで、本実施例では、座繰り部の内部および座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積を低減するために、座繰り部の形状を従来とは異なる形状とした。ここで、本実施例に係る座繰り部の構成について図３，４に基づいて説明する。図３は、本実施例に係る座繰り部の構成を示す図である。図３（ａ）は、噴射弁本体の先端部における噴孔近傍部分の噴射弁本体の中心軸方向の断面図である。図３（ｂ）は、噴孔の燃料出口を正面から見た場合の座繰り部の形状を示す図である。図４は、噴射弁本体の先端部における座繰り部近傍部分の斜視図である。
(Configuration of countersink part according to this embodiment)
Therefore, in this embodiment, the shape of the countersink portion is different from the conventional shape in order to reduce deposit accumulation on the inside of the countersink portion and the wall surface around the countersink portion. Here, the configuration of the counterbore according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the counterbored portion according to the present embodiment. FIG. 3A is a cross-sectional view in the central axis direction of the injection valve main body in the vicinity of the injection hole at the tip of the injection valve main body. FIG.3 (b) is a figure which shows the shape of the countersink part at the time of seeing the fuel exit of a nozzle hole from the front. FIG. 4 is a perspective view of the vicinity of the countersink portion at the tip of the injection valve body.
本実施例に係る燃料噴射弁１０においては、噴射弁本体１０ａの先端部のサック部１１における噴孔１３の燃料出口部分には座繰り部１４が形成されている。この座繰り部１４は、従来の座繰り部と同様、凹部であって、その底面（図３（ａ）におけるＡ−Ａ面）に噴孔１３が開口している。また、座繰り部１４の底面と噴孔１３との角度は略直角になっている。ここで、座繰り部１４において、噴孔１３の燃料出口の位置よりも噴射弁本体１０ａの先端側（図３上の下側）に位置する部分を下側部分１４ａとし、噴孔１３の燃料出口の位置よりもシリンダヘッド側（図３上の上側）に位置する部分を上側部分１４ｂとする。
In the
座繰り部１４の下側部分１４ａの形状は、図６に示す従来の座繰り部の形状と同様である。つまり、座繰り部１４の下側部分１４ａの形状は、噴孔１３の孔径よりも径が大きい
略半円状の凹部となっている。一方、座繰り部１４の上側部分１４ｂの形状は、下側部分１４ａと連続した形状ではあるが、従来の座繰り部の形状とは異なり、半円状とはなっておらず、凹部がシリンダヘッド側（図３上の上側）に延びた形状となっている。つまり、座繰り部１４の上側部分１４ｂでは、図３に示すように、その凹部の底面が、傾斜部１２の外壁面（図３（ａ）におけるＢ−Ｂ面）と交わる位置まで延びている。これにより、座繰り部１４の下側部分１４ａにおける噴孔１３の燃料出口から該座繰り部１４の側壁面までの距離Ｌ１よりも、座繰り部１４の上側部分１４ｂにおける噴孔１３の燃料出口から、該座繰り部１４の底面と傾斜部１２の該壁面との交線までの距離Ｌ２は長くなっている。
The shape of the
図５は、座繰り部の構成を上記のような構成とした場合の作用・効果について説明するための図である。図５（ａ）は、図３（ａ）と同様、噴射弁本体の先端部における噴孔近傍部分の噴射弁本体の中心軸方向の断面図である。図５（ｂ）は、図３（ｂ）と同様、噴孔の燃料出口を正面から見た場合の座繰り部の形状を示す図である。本実施例に係る座繰り部１４の構成によれば、従来の座繰り部の構成では上側部分に存在していた凹部の側壁が取り払われ、傾斜部１２の外壁面と該座繰り部１４の底面とが繋がった形状となる。座繰り部１４がこのような形状で形成されていることで、該座繰り部１４およびその周囲では、図５（ａ），（ｂ）において矢印で示すように、傾斜部１２の外壁面に沿って該座繰り部１４内に流入するとともに、該座繰り部１４内において、その上側部分１４ｂ側からその下側部分１４ａ側に向う気流Ａが生じ易くなる。
FIG. 5 is a diagram for explaining the operation and effect when the configuration of the counterbore portion is as described above. Fig.5 (a) is sectional drawing of the central-axis direction of the injection valve main body of the injection hole vicinity part in the front-end | tip part of an injection valve main body similarly to Fig.3 (a). FIG. 5B is a view showing the shape of the countersink when the fuel outlet of the nozzle hole is viewed from the front, similarly to FIG. 3B. According to the configuration of the
座繰り部１４およびその周囲において気流Ａが生じると、該座繰り部１４のシリンダヘッド側（図５（ａ）上の上側）近傍に存在する、デポジットとなり得る因子（壁面に付着した燃料や、該燃料由来の煤等：以下、「デポジット因子」と称する。）が該気流Ａによって、該座繰り部１４の底面に開口している噴孔１３の燃料出口近傍に向かって流され易くなる。そして、デポジット因子が噴孔１３の燃料出口近傍に向って流されると、該噴孔１３の燃料出口から噴射された燃料噴霧の噴流によって座繰り部１４内およびその周囲から吹き飛ばされることになる。これにより、デポジット因子がデポジットとして座繰り部１４の内部および座繰り部周囲壁面に堆積し難くなる。したがって、座繰り部１４の上側部分１４ｂの内部およびその座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積を低減することができる。さらに、座繰り部１４内において、その上側部分１４ｂ側からその下側部分１４ａ側に向う気流Ａが生じることで、噴射弁本体１０ａの先端側（図５（ａ）上の下側）から座繰り部１４内に流れ込むような方向の気流が、従来の構成の座繰り部よりもさらに生じ難くなる。その結果、座繰り部１４の下側部分１４ａの内部およびその座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積も低減することができる。
When the airflow A is generated in the
このように、本実施例に係る座繰り部１４の構成によれば、座繰り部１４の内部および座繰り部周囲壁面におけるデポジットの堆積を低減することができる。その結果、噴孔から噴射された燃料噴霧とデポジットとの干渉を抑制することができる。これにより、気筒内に拡がる燃料噴霧の形状の悪化を抑制することができるため、スモークの発生量の増加等の問題の発生を抑えることができる。
As described above, according to the configuration of the countersunk
１・・・内燃機関
２・・・気筒
１０・・燃料噴射弁
１０ａ・・噴射弁本体
１１・・サック部
１２・・傾斜部
１３・・噴孔
１４・・座繰り部
１４ａ・・下側部分
１４ｂ・・上側部分
DESCRIPTION OF
Claims (1)
気筒内に臨む噴射弁本体の先端部に、噴孔が形成されたサック部と、該サック部に繋がる外壁面が該噴射弁本体の軸に対して傾斜している傾斜部と、が設けられており、
前記サック部における前記噴孔の燃料出口部分には、その底面に該噴孔の燃料出口が開口した状態の凹部である座繰り部が形成されており、
前記座繰り部において、前記噴孔の燃料出口の位置よりも前記噴射弁本体の先端側に位置する部分を下側部分とし、前記噴孔の燃料出口の位置よりもシリンダヘッド側に位置する部分を上側部分としたときに、
前記座繰り部の形状が、前記下側部分では、前記噴孔の孔径よりも径が大きい略半円状の凹部となっており、前記上側部分では、前記下側部分と連続した形状であって且つその凹部の底面が前記傾斜部の外壁面と交わる位置まで延びている形状となっている燃料噴射弁。 A fuel injection valve for directly injecting fuel into a cylinder of an internal combustion engine,
A tip portion of the injection valve body facing the cylinder is provided with a sac portion in which an injection hole is formed, and an inclined portion in which an outer wall surface connected to the sac portion is inclined with respect to the axis of the injection valve body. And
In the fuel outlet part of the nozzle hole in the sack part, a countersink part that is a recess in a state where the fuel outlet of the nozzle hole is opened is formed on the bottom surface thereof,
In the countersunk portion, a portion located on the tip side of the injection valve main body with respect to the fuel outlet position of the nozzle hole is a lower portion, and a portion located on the cylinder head side of the fuel outlet position of the nozzle hole Is the upper part,
The shape of the countersunk portion is a substantially semicircular recess having a diameter larger than the diameter of the nozzle hole in the lower portion, and the upper portion has a shape continuous with the lower portion. The fuel injection valve has a shape in which the bottom surface of the recess extends to a position where the bottom surface of the inclined portion intersects the outer wall surface of the inclined portion.
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