JP3741869B2

JP3741869B2 - Fuel injection nozzle

Info

Publication number: JP3741869B2
Application number: JP21288898A
Authority: JP
Inventors: 恒明青木; 和裕米重; 穣小川; 隆臼井
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2006-02-01
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000045912A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として内燃機関のシリンダ内に燃料を直接噴射する筒内噴射式（直噴式ともいう。）のガソリンエンジンに用いられる燃料噴射弁の燃料噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の燃料噴射ノズルを図面に基づいて説明する。図２１に燃料噴射ノズルの正面図、図２２に燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図が示されている。図２２に示すように、燃料噴射ノズル１００には、バルブ１０８が摺動可能に設けられるバルブ孔１０２と、前記バルブ１０８が着座するシート部１０３と、前記シート部１０３の下流に設けられたほぼ半球状の凹面１０５ａを有するサック部１０５と、前記サック部１０５に所定の開口角度θをもってほぼ扇形状に開口する噴孔１０６（図２１参照）とを備えたものがある（例えば、特開平９−１２６０９５号公報参照）。
【０００３】
図２３に噴孔１０６を出口側から見た端面図、図２４に図２２のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図が示されている。図２３および図２４に示すように、前記噴孔１０６は、長辺方向（図２３において縦方向）に一定の開口幅Ｗをなすほぼ長細四角形状の開口断面を有している。
【０００４】
上記燃料噴射ノズル１００によると、燃料はバルブ孔１０２およびシート部１０３を通りバルブ１０８の開弁によって噴孔１０６から、図２５に説明図で示すように、ほぼ扇形板状をなす広がり角度θａの噴霧分布（符号、Ｓを付す。）をもって噴射される。なお、上記燃料噴射ノズル１００は、直噴式のガソリンエンジンにおけるシリンダ内に燃料を直接噴射する。
【０００５】
【表１】

【０００６】
また、直噴式のガソリンエンジンでは、表１に示すように、運転モードに応じて燃料噴射時期を変えることにより適切な燃焼形態を得ることが分かっている。すなわち、運転モードが低負荷時には成層燃焼をさせ、また、運転モードが中負荷時および高負荷時（中高負荷時ともいう。）には均質燃焼させることが望ましい。このため、前記低負荷時すなわち成層燃焼時には、燃料噴射時期を圧縮行程とし、加圧雰囲気に燃料を噴霧して層状混合気とすることにより、低負荷時の成層燃焼の安定性を確保する。また、前記中高負荷時すなわち均質燃焼時には、燃料噴射時期を吸気行程とし、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布を撹乱させることにより均質混合気を形成して均質燃焼させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃料噴射ノズル１００によると、前に述べたように、噴孔１０６が長辺方向に一定の開口幅Ｗをなすほぼ長細四角形状の開口断面を有しているため、前記噴霧分布Ｓは広がり方向に均一の噴霧量となる。
【０００８】
ここで、従来の燃料噴射ノズル１００（従来品ともいう。）による噴霧分布Ｓの内側分布率（符号、Ｄｐを付す。）を求めたところ次の結果が得られた。なお、内側分布率Ｄｐは、図２５に示す噴霧分布Ｓの広がり方向（図２５において左右方向）の幅を図の左端から各区分ａ，ｂ，ｃ，ｄに４等分し、各区分に分布する燃料量Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを測定し、
Ｄｐ＝｛（Ｂ＋Ｃ）÷（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ）｝×１００
の計算式により算出される。上記測定による内側分布率Ｄｐの測定結果は、従来品で約５１％であり、噴霧分布Ｓが広がり方向にほぼ均一化していることが確認された。
【０００９】
したがって、従来品では、エンジンの低負荷時に層状混合気が形成されにくく、成層燃焼効率が悪いといった問題が残る。さらに、エンジンの低負荷時には、点火プラグの点火位置近傍すなわち噴霧分布Ｓの中央部に空気不足が生じて、スモークが発生するといった問題が残る。なお、エンジンの中高負荷時には、吸気行程において燃料を噴霧することにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布Ｓを撹乱させることから、均質混合気を形成して均質燃焼させることができる。
【００１０】
本発明の目的は、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率を低下させることなく、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上させるとともにスモークの発生を防止することのできる燃料噴射ノズルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、
バルブが摺動可能に設けられるバルブ孔と、
前記バルブが着座するシート部と、
前記シート部の下流に設けられたほぼ長細四角形状の開口断面を有しかつそのシート部の内面側の孔入口からその外面側の孔出口にわたって所定の開口角度をもってほぼ扇形状に開口された噴孔と
を備え、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口から孔出口にわたって、該噴孔の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅に比べてその中央部の開口幅を小さくする湾曲状に形成し、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口側の幅に比べて孔出口側の幅を大きくする所定の幅方向開口角度のテーパー状の傾斜面で形成した
燃料噴射ノズルである。
【００１２】
このように構成すると、燃料はバルブ孔およびシート部を通りバルブの開弁によって噴孔からほぼ扇形板状の噴霧分布をもって噴射される。このとき、噴孔の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅に比べて中央部の開口幅が小さく形成されているので、噴霧分布の両側部の噴霧量が多くなりまた中央部の噴霧量が少なくなる。
【００１３】
これにより、エンジンの低負荷時には、圧縮行程のシリンダ内で加圧される空気抵抗の大きい加圧雰囲気に燃料が噴霧されることにより、噴霧分布の両側部の噴霧量を多くしまた中央部の噴霧量を少なくする層状混合気が形成される。このため、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上することができる。さらに、噴霧分布の中央部に噴霧量の少ない層状混合気が形成されることにより、点火プラグの点火位置近傍すなわち噴霧分布の中央部における空気不足を防止し、スモークの発生を防止することができる。
【００１４】
また、エンジンの中高負荷時には、吸気行程で燃料が噴霧されることにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布が撹乱されることから、均質混合気が形成されやすく高い均質燃焼効率が得られる。したがって、噴孔から噴射される噴霧分布が両側部の噴霧量が多くまた中央部の噴霧量が少ない不均一分布であっても、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させないで済む。
また、前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口側の幅に比べて孔出口側の幅を大きくする所定の幅方向開口角度のテーパー状の傾斜面で形成するとよい。
【００１５】
請求項２の発明は、前記噴孔の孔入口部における長辺側の対向壁面に、その軸方向に平行をなしかつその下流側の長辺側の対向壁面に連続する加工仕上面を形成するように調量加工が施されている請求項１記載の燃料噴射ノズルである。
このように構成すると、噴孔の孔入口部における長辺側の対向壁面に調量加工により形成された加工仕上面とその下流側に連続する長辺側の対向壁面とが段差を生じることなくなだらかに連続される。これにより、扇形板状の噴霧分布の厚さ方向の広がり角度に与える悪影響を軽減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
〔実施の形態１〕
実施の形態１を図面に基づいて説明する。図１に燃料噴射ノズルの正面図、図２に燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図が示されている。図２に示すように、金属製燃料噴射ノズル１０は、バルブ孔１２とシート部１３とサック部１５と噴孔１６とを同一軸線ＡＬ上に備えている。
【００１９】
前記バルブ孔１２には、ほぼニードル弁状のバルブ１８が軸方向（図２において左右方向）に摺動可能に設けられる。前記バルブ１８は前記シート部１３に着座する。前記サック部１５は、シート部１３の下流に位置するほぼ半球状の凹面１５ａを有している。また、前記噴孔１６は、前記サック部１５にほぼ長細四角形状の開口断面を有しかつ所定の開口角度θをもってほぼ扇形状に開口している（図１参照）。
【００２０】
前記噴孔１６を図３〜図６を参照して詳述する。図３は噴孔を出口側から見た端面図、図４は図２のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は噴孔を入口側から見た端面図、図６は図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
前記噴孔１６の長辺側の対向壁面１６ａは、その噴孔１６の開口断面における長辺方向（図３〜図５において上下方向）の両端部の開口幅Ｗ１に比べてその中央部の開口幅Ｗ２を小さくする湾曲状に形成されている。なお、図５に示すように、噴孔１６の入口側の端面開口において、長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１とその中央部の開口幅Ｗ２と、長辺方向の開口寸法Ｌ１および開口幅減少開口寸法Ｌ２は、例えば、
Ｗ１：Ｗ２：Ｌ１：Ｌ２＝１：０．８：３．５：１．７５
の比率をもって設定されている。
【００２１】
なお、図６に示すように、噴孔１６の長辺側の対向壁面１６ａは、開口方向（図６において左右方向）に一定幅で形成されている。また前記開口角度θ（図２参照）は、例えば７０°に設定されている。また噴孔１６は、例えば、レーザー加工、放電加工、ワイヤーカット加工等の孔開け加工によって形成されている。
【００２２】
なお、燃料噴射ノズル１０は鍛造（例えば、冷間鍛造）および／または切削加工等の機械加工により形成された金属製からなる。この燃料噴射ノズル１０の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。また、燃料噴射ノズル１０の基端部（図２において省略されている右端部。）は、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。前記燃料噴射弁の燃料噴射圧力は、例えば１２０kg/cm²である。
【００２３】
上記燃料噴射ノズル１０において、燃料はバルブ孔１２およびシート部１３を通りバルブ１８の開弁によって噴孔１６からほぼ扇形板状の噴霧分布Ｓ１（図７の説明図参照）をもって噴射される。図７において、実線は本実施の形態における燃料噴射ノズル１０（発明品ともいう。）の噴霧分布Ｓ１を示し、点線は従来例で述べた燃料噴射ノズル（従来品ともいう。）の噴霧分布Ｓを示している。
【００２４】
このとき、噴孔１６の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１に比べて中央部の開口幅Ｗ２が小さく形成されているので、噴霧分布Ｓ１の両側部の噴霧量に比べて中央部の噴霧量が少なくなる。この噴霧範囲と噴霧量（噴射量ともいう。）との関係が図８に特性線図で示されている。図８において、横軸は噴霧範囲を示し、縦軸は噴射量を示している。実線は発明品の特性線ＳＬを示し、点線は従来品の特性線ＤＬを示している。
【００２５】
ここで、発明品の噴霧分布Ｓ１の内側分布率Ｄｐを従来例で述べた方法と同様に求めたところ、発明品の内側分布率Ｄｐが従来品の約５１％に対し約４５％に減少し、噴霧分布Ｓ１の両側部の噴霧量が多くなりまた中央部の噴霧量が少なくなることが確認された。
【００２６】
このため、エンジンの低負荷時には、圧縮行程のシリンダ内で加圧される空気抵抗の大きい加圧雰囲気に燃料が噴霧されることにより、噴霧分布Ｓ１の両側部の噴霧量を多くしまた中央部の噴霧量を少なくする層状混合気が形成される。このため、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上することができる。さらに、噴霧分布Ｓ１の中央部に噴霧量の少ない層状混合気が形成されることにより、点火プラグの点火位置近傍すなわち噴霧分布Ｓ１の中央部における空気不足を防止し、スモークの発生を防止することができる。
【００２７】
また、エンジンの中高負荷時には、吸気行程で燃料が噴霧されることにより、エンジンのシリンダ内に吸入される空気の流れによって噴霧分布Ｓ１が撹乱されることから、均質混合気が形成されやすく高い均質燃焼効率が得られる。したがって、噴孔１６から噴射される噴霧分布Ｓ１が、両側部の噴霧量が多くまた中央部の噴霧量が少ない不均一分布であっても、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させないで済む。
【００２８】
したがって、上記した燃料噴射ノズル１０によると、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させることなく、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上させるとともにスモークの発生を防止することができる。
【００２９】
〔実施の形態２〕
実施の形態２を図面に基づいて説明する。図９に燃料噴射ノズルの正面図、図１０に燃料噴射ノズルの先端部の側断面図が示されている。図１０に示すように、燃料噴射ノズル２０は、ほぼ円筒形状のバルブシート２１と、その下端面に接合されたほぼ平板形状のノズルチップ２４とからなる。
【００３０】
前記バルブシート２１は、バルブ孔２２とシート部２３とを有している。前記バルブ孔２２には、ほぼニードル弁状のバルブ２８が軸方向（図１０において左右方向）に摺動可能に設けられる。前記バルブ２８は前記シート部２３に着座する。また、バルブシート２１は、鍛造（例えば、冷間鍛造）および／または切削加工等の機械加工により形成された金属製からなる。このバルブシート２１の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。さらに、バルブシート２１にはシート部２３の耐摩耗性向上のため焼き入れが施されている。なお、バルブシート２１の基端部（図１０において省略されている右端部。）は、実施の形態１と同様に、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。
【００３１】
前記ノズルチップ２４には、サック部２５と噴孔２６とを備えている。サック部２５と噴孔２６は、前記バルブ孔２２およびシート部２３と同一軸線ＡＬ上に位置する。サック部２５は、ほぼ半球状の凹面２５ａを有している。また噴孔２６は、前記サック部２５にほぼ長細四角形状の開口断面（図９参照）を有しかつ所定の開口角度θをもってほぼ扇形状に開口している。
【００３２】
前記噴孔２６を図１１および図１２を参照して詳述する。図１１は噴孔を出口側から見た端面図、図１２は図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
図１１に示すように、前記噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａは、前記実施の形態１とほぼ同様に、その噴孔２６の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅Ｗ１に比べてその中央部の開口幅Ｗ２を小さくする湾曲状に形成されている。なお、前記噴孔２６の入口側の端面開口は、実施の形態１における噴孔１６の入口側の端面開口とほぼ同一形状をもって形成されている。
【００３３】
さらに、図１２に示すように、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａが、孔入口側（図１２において右側）の開口幅に比べて孔出口側（図１２において左側）の開口幅を大きくする幅方向開口角度θｔのテーパー状の傾斜面で形成されている。
【００３４】
前記ノズルチップ２４は、金属射出成形（ＭＩＭ成形とも呼ばれる。）で形成された金属製であり、その成形と同時に噴孔２６が形成されている。ノズルチップ２４を成形する金属射出成形の成形工程は、周知のように、金属材料の微粉末（パウダーともいう。）とバインダーとを混練する混練工程と、前記混練した材料を射出成形機で成形する成形工程と、脱脂炉で溶剤により前記成形体からバインダーを除く液体脱脂工程と、脱脂した成形体を焼結炉で焼結する焼結工程とからなる。このノズルチップ２４の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ３１６の微粉末が使用される。なお、金属射出成形する際、噴孔２６を形成する入れ子には対向壁面２６ａに幅方向開口角度θｔ（図１２参照）を形成するため、出口側程広くなるテーパー状の傾斜面が付与される。
【００３５】
前記ノズルチップ２４は前記バルブシート２１と次にように接合される。すなわち、図１０に示すように、前記ノズルチップ２４の接合面（図示右端面）には、前記バルブシート２１の先端面（図示左端面）が面接触状に突き合わせられる。その突き合わせ面の周縁部をレーザー溶接等により溶接（図に符号、２７を付す。）することにより、前記バルブシート２１とノズルチップ２４とが接合されている。なお、バルブシート２１とノズルチップ２４との接合後、前記シート部２３に研摩加工が施されることで燃料噴射ノズル２０が完成する。
【００３６】
上記した燃料噴射ノズル２０によっても、実施の形態１と同様に、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させることなく、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上させるとともにスモークの発生を防止する作用効果が得られる。
【００３７】
さらに、上記燃料噴射ノズル２０によると、バルブシート２１を鍛造および／または切削加工等の機械加工により形成したことにより、例えばバルブシートを金属射出成形により成形した場合と比べて、バルブ孔２２およびシート部２３の面粗度を容易に確保することができる。
【００３８】
また、ノズルチップ２４を金属射出成形により形成したことにより、例えば、ノズルチップ２４を鍛造および／または切削加工等の機械加工により形成した場合と比べて、金属射出成形の成形性を生かして噴孔２６の孔開け加工を廃止することができる。
【００３９】
また、バルブシート２１およびノズルチップ２４が双方とも金属製であることから、バルブシート２１とノズルチップ２４とを溶接２７によって簡単に接合することができる。
【００４０】
また、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａを、孔入口側の開口幅に比べて孔出口側の開口幅を大きくするテーパー状の傾斜面で形成している。このため、図１１および図１２に二点鎖線で示すように、噴孔２６の孔入口部の内周面にその軸方向に平行な加工仕上面２６ｂを形成するように切削加工等による調量加工を施すことにより、噴孔２６の長辺側の対向壁面２６ａと前記加工仕上面２６ｂとが段差を生じることなくなだらかに連続される。これにより、前記調量加工が噴霧分布（図７中、Ｓ１参照）の厚さ方向（図７において紙面表裏方向）の広がり角度に与える悪影響を軽減することができる。
【００４１】
〔実施の形態３〕
実施の形態３について図１３および図１４を参照して説明する。実施の形態３は、実施の形態１の噴孔１６に変更を加えたものであるからその変更部分について詳述し、重複する説明は省略する。図１３に噴孔を入口側から見た端面図で示すように、燃料噴射ノズル（符号、３０を付す。）の噴孔３６の開口断面は、長辺方向（図示上下方向）の両端部の開口幅Ｗ１に比べて中央部の開口幅Ｗ２が小さく形成されている。この場合、両端部の開口幅Ｗ１から中央部の開口幅Ｗ２に向かって漸次小さくなるほぼ円弧状の対向壁面３６ａをもって形成されている。
【００４２】
上記燃料噴射ノズル３０においても、噴孔３６から噴霧される燃料は、ほぼ扇形板状の噴霧分布Ｓ３（図１４の説明図参照）をもって噴霧される。図１４において、実線は本実施の形態における燃料噴射ノズル３０の噴霧分布Ｓ３を示し、点線は従来例で述べた燃料噴射ノズル１００の噴霧分布Ｓを示している。この実施の形態３の場合、噴霧分布Ｓ３の両側部の噴霧量を多くしまた中央部の噴霧量を少なくするとともに、その噴霧量を噴霧分布Ｓ３の両側部から中央部に向かって漸次少なくなる層状混合気が形成される。
【００４３】
上記した燃料噴射ノズル３０によっても、実施の形態１と同様に、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させることなく、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上させるとともにスモークの発生を防止する作用効果が得られる。また、噴霧量が噴霧分布Ｓ３の両側部から中央部に向かって漸次少なくなる層状混合気が形成される。
【００４４】
〔実施の形態４〕
実施の形態４について図１５〜図１７を参照して説明する。燃料噴射ノズルの部分断面図を示した図１５において、燃料噴射ノズル４０は、先端（図示下端）絞り状のほぼ円筒形状のバルブシート４１と、その下端面に接合されたほぼカップ形状のノズルチップ４４とからなる。
【００４５】
前記バルブシート４１は、ほぼニードル弁状のバルブ４８が軸方向（図において上下方向）に摺動可能に設けられるバルブ孔４２、および前記バルブ４８が着座するシート部４３を有している。バルブシート４１の部分正断面図が図１６に示されている。
【００４６】
またバルブシート４１は、実施の形態２におけるバルブシート２１と同様に、鍛造（例えば、冷間鍛造）または切削加工で形成された金属製である。このバルブシート４１の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。さらに、バルブシート４１には、シート部４３の耐摩耗性向上のため焼き入れが施されている。なお、バルブシート４１の基端部（図１５において省略されている上端部）は、実施の形態２と同様に、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。
【００４７】
前記ノズルチップ４４は、バルブ孔４２を流れる燃料を噴出する噴孔４６を有している。ノズルチップ４４の正断面図が図１７に示されている。またノズルチップ４４は、実施の形態２におけるノズルチップ２４と同様に、金属射出成形（ＭＩＭ成形）で形成された金属製であり、その成形と同時に噴孔４６が形成されている。前記噴孔４６は、実施の形態２における噴孔２６と同一形状で形成されている。このノズルチップ４４の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ３１６の微粉末が使用されている。
【００４８】
図１５に示すように、前記ノズルチップ４４の接合面（図示上端面）には、前記バルブシート４１の先端面（図示下端面）が面接触状に突き合わせられる。その突き合わせ面の周縁部をレーザー溶接等により溶接（図に符号、４７を付す。）することにより、前記バルブシート４１とノズルチップ４４とが接合されている。なお、バルブシート４１とノズルチップ４４との接合後、前記シート部４３に研摩加工が施されることで、燃料噴射ノズルが完成する。
【００４９】
上記した燃料噴射ノズル４０によっても、実施の形態２と同様の作用効果が得られる。
【００５０】
〔実施の形態５〕
実施の形態５について図面を参照して説明する。図１８に燃料噴射ノズルの部分正断面図が示されている。図１８において、燃料噴射ノズル５０は、ほぼ円筒形状のバルブシート５１と、その下端面に接合されたほぼ平板形状のノズルチップ５４とからなる。
【００５１】
前記バルブシート５１は、ほぼニードル弁状のバルブ５８が軸方向（図において上下方向）に摺動可能に設けられるバルブ孔５２、および前記バルブ５８が着座するシート部５３を有している。バルブシート５１の部分正断面図が図１９に示されている。
【００５２】
また、バルブシート５１は、実施の形態２におけるバルブシート２１と同様に、鍛造（例えば、冷間鍛造）または切削加工で形成された金属製である。このバルブシート５１の金属材料としては、例えば、ＳＵＳ４４０Ｃの棒材が使用されている。さらに、バルブシート５１にはシート部５３の耐摩耗性向上のため焼き入れが施されている。なお、バルブシート５１の基端部（図１５において省略されている上端部）は、実施の形態２と同様に、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁のボデーに取り付けられる。
【００５３】
前記ノズルチップ５４は、前記バルブ孔５２を流れる燃料を噴出する噴孔５６を有している。ノズルチップ５４の正断面図が図２０に示されている。ノズルチップ５４は、実施の形態２のノズルチップ２４と異なり、鍛造（例えば、冷間鍛造）によって形成された、例えば、ＳＵＳ３１６等の金属製板状材で形成されている。また、ノズルチップ５４には、ほぼ半球状凹面５５ａを有するサック部５５が鍛造（例えば、冷間鍛造）によって形成されている。
【００５４】
また、サック部５５の壁部には、実施の形態２における噴孔２６と同一形状をなす噴孔５６が形成されている。前記噴孔５６は、サック部５５に対する孔上流側からのレーザ加工によって形成されている。なお、このとき、レーザー光発生源から出射されるレーザー光の光軸を図２０中に矢印Ｂ１で示した。
【００５５】
図１８に示すように、前記ノズルチップ５４の接合面（図示上端面）には、前記バルブシート５１の先端面（図示下端面）が面接触状に突き合わせられる。その突き合わせ面の周縁部をレーザー溶接等により溶接（図に符号、５７を付す。）することにより、前記バルブシート５１とノズルチップ５４とが接合されている。なお、バルブシート５１とノズルチップ５４との接合後、前記シート部５３に研摩加工が施されることで、燃料噴射ノズル５０が完成する。
【００５６】
上記した燃料噴射ノズル５０によっても、実施の形態１と同様に、均質燃焼時の燃焼効率を低下させることなく、成層燃焼時の空気不足を防止し、スモークの発生を抑制する作用効果が得られる。
【００５７】
さらに、上記燃料噴射ノズル５０によると、ノズルチップ５４の噴孔５６を孔上流側からバルブ孔５２を通すことなく直接的にかつアシストガスを的確に送給しながらレーザ加工により形成することが可能となる。このため、噴孔５６を孔下流側からのレーザ加工による場合にノズル内部に溜まるドロスの生成を回避して、計量精度の良い噴孔を短時間で形成することができる。なお、このとき、レーザー光発生源から出射されるレーザー光の光軸を図２０中に矢印Ｂ２で示した。また、ドロスとは、前にも述べたように、溶融した金属が溶融バリのような形で付着したものである。
【００５８】
また、バルブシート５１およびノズルチップ５４が双方とも金属製であることから、バルブシート５１とノズルチップ５４とを溶接５７によって簡単に接合することができる。
【００５９】
また、前記噴孔５６のレーザ加工において、噴孔５６を孔上流側から孔開け加工するだけでなく、孔下流側からも孔開け加工すると、噴孔５６の下流側の寸法精度を向上することができる。また、噴孔５６を孔上流側から孔開け加工した後に、孔下流側から孔開け加工する加工順序とすると、ノズル内部に対するスパッタ、ドロスの付着が少なくなる。
【００６０】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、噴孔１６，２６，３６，４６，５６の個数、形成位置および噴出方向等は適宜選定されるものであり上記のものに限定されない。また、実施の形態１の燃料噴射ノズル１０を、金属射出成形により成形した一体成形品とすることもできる。また、サック部１５，２５，５５の有無および開口角度θ、θｔの大小は、適宜選定されるもので限定されない。また、本発明は、直噴式エンジンに用いられる燃料噴射弁における燃料噴射ノズルであるが、直噴式エンジンに限らず、他のエンジンに用いられる燃料噴射弁に流用することも可能である。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の燃料噴射ノズルによれば、エンジンの中高負荷時における均質燃焼効率をほとんど低下させることなく、エンジンの低負荷時における成層燃焼効率を向上させるとともにスモークの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す燃料噴射ノズルの正面図である。
【図２】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図３】噴孔を出口側から見た端面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】噴孔を入口側から見た端面図である。
【図６】図２のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】噴霧分布を示す説明図である。
【図８】噴霧範囲と噴射量との関係を示す特性線図である。
【図９】実施の形態２における燃料噴射ノズルの正面図である。
【図１０】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図１１】燃料噴射ノズルの噴孔を出口側から見た端面図である。
【図１２】図１０のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】実施の形態３における噴孔を入口側から見た端面図である。
【図１４】噴霧分布を示す説明図である。
【図１５】実施の形態４における燃料噴射ノズルの部分正断面図である。
【図１６】バルブシートの部分正断面図である。
【図１７】ノズルチップの正断面図である。
【図１８】実施の形態５における燃料噴射ノズルの部分正断面図である。
【図１９】バルブシートの部分正断面図である。
【図２０】ノズルチップの正断面図である。
【図２１】従来例を示す燃料噴射ノズルの正面図である。
【図２２】燃料噴射ノズルの先端部分の側断面図である。
【図２３】噴孔を出口側から見た端面図である。
【図２４】図２２のＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線断面図である。
【図２５】噴霧分布の測定区分の説明図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０，４０，５０燃料噴射ノズル
１２，２２，４２，５２バルブ孔
１３，２３，４３，５３シート部
１６，２６，３６，４６，５６噴孔
１８，２８，４８，５８バルブ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention mainly relates to a fuel injection nozzle of a fuel injection valve used in an in-cylinder injection (also referred to as direct injection) gasoline engine that directly injects fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
[0002]
[Prior art]
A conventional fuel injection nozzle will be described with reference to the drawings. FIG. 21 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 22 is a side sectional view of the tip portion of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 22, the fuel injection nozzle 100 has a valve hole 102 in which a valve 108 is slidably provided, a seat portion 103 on which the valve 108 is seated, and a substantially downstream portion of the seat portion 103. Some have a sac portion 105 having a hemispherical concave surface 105a, and a nozzle hole 106 (see FIG. 21) that opens in a substantially fan shape at a predetermined opening angle θ in the sack portion 105 (see, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-133). -1226095).
[0003]
23 is an end view of the nozzle hole 106 viewed from the outlet side, and FIG. 24 is a sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG. As shown in FIGS. 23 and 24, the nozzle hole 106 has a substantially elongated rectangular opening cross section having a constant opening width W in the long side direction (vertical direction in FIG. 23).
[0004]
According to the fuel injection nozzle 100, the fuel passes through the valve hole 102 and the seat portion 103 and opens the valve 108, and as shown in the explanatory view of FIG. 25, the fuel has an expansion angle θa that forms a substantially fan-shaped plate shape. Injected with spray distribution (symbol, S). The fuel injection nozzle 100 directly injects fuel into a cylinder in a direct injection gasoline engine.
[0005]
[Table 1]

[0006]
In addition, as shown in Table 1, it is known that a direct combustion type gasoline engine obtains an appropriate combustion mode by changing the fuel injection timing in accordance with the operation mode. That is, it is desirable that stratified combustion is performed when the operation mode is low load, and homogeneous combustion is performed when the operation mode is medium load and high load (also referred to as medium high load). For this reason, at the time of the low load, that is, at the time of stratified combustion, the fuel injection timing is set as the compression stroke, and fuel is sprayed into the pressurized atmosphere to form a stratified mixture to ensure the stability of the stratified combustion at the low load. Further, at the time of the medium and high loads, that is, at the time of homogeneous combustion, the fuel injection timing is set as the intake stroke, and the spray distribution is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine to form a homogeneous mixture and perform homogeneous combustion.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the conventional fuel injection nozzle 100, as described above, since the injection hole 106 has a substantially elongated rectangular opening cross section having a constant opening width W in the long side direction, The distribution S has a uniform spray amount in the spreading direction.
[0008]
Here, the following result was obtained when the inner distribution ratio (sign, Dp) of the spray distribution S by the conventional fuel injection nozzle 100 (also referred to as a conventional product) was obtained. The inner distribution rate Dp is obtained by dividing the width of the spray distribution S shown in FIG. 25 in the spreading direction (left-right direction in FIG. 25) into four equal sections from the left end of the figure to each section a, b, c, d. Measure the distributed fuel quantity A, B, C, D,
Dp = {(B + C) ÷ (A + B + C + D)} × 100
It is calculated by the following formula. The measurement result of the inner distribution rate Dp by the above measurement was about 51% with the conventional product, and it was confirmed that the spray distribution S was almost uniform in the spreading direction.
[0009]
Therefore, the conventional product has a problem that the stratified mixture is difficult to be formed when the engine is under a low load, and the stratified combustion efficiency is poor. Further, when the engine is under a low load, there remains a problem that air shortage occurs in the vicinity of the ignition position of the spark plug, that is, in the center of the spray distribution S, and smoke is generated. Note that when the engine is at medium and high loads, the spray distribution S is disturbed by the flow of air drawn into the cylinder of the engine by spraying fuel in the intake stroke, so that a homogeneous mixture is formed and homogeneously combusted. Can do.
[0010]
An object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle capable of improving the stratified combustion efficiency at the time of low engine load and preventing the occurrence of smoke without reducing the homogeneous combustion efficiency at the time of medium and high engine load. It is in.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1 that solves the above problem
  A valve hole in which the valve is slidably provided;
  A seat portion on which the valve is seated;
  It has a substantially elongated rectangular opening cross section provided downstream of the seat portion.In addition, the sheet portion was opened in a substantially fan shape with a predetermined opening angle from the hole inlet on the inner surface side to the hole outlet on the outer surface side.Nozzle hole and
  With
  Of the nozzle holeThe opposite wall surface on the long side extends from the hole inlet to the hole outlet.Compared to the opening width at both ends in the long side direction in the opening cross sectionThatReduce the opening width in the centerTo be curvedForming,
  The opposing wall surface on the long side of the nozzle hole is formed with a tapered inclined surface having a predetermined width direction opening angle that increases the width on the hole outlet side compared to the width on the hole inlet side.
  It is a fuel injection nozzle.
[0012]
With this configuration, the fuel passes through the valve hole and the seat portion, and is injected from the nozzle hole with a substantially fan-shaped spray distribution by opening the valve. At this time, since the opening width of the central portion is formed smaller than the opening widths of both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole, the spray amount on both sides of the spray distribution increases, and the spray of the central portion The amount is reduced.
[0013]
As a result, when the engine is under a low load, fuel is sprayed in a pressurized atmosphere with high air resistance that is pressurized in the cylinder of the compression stroke, thereby increasing the amount of spray on both sides of the spray distribution and also in the center. A layered mixture is formed that reduces the amount of spray. For this reason, the stratified combustion efficiency at the time of the low load of an engine can be improved. Furthermore, the formation of a stratified mixture with a small amount of spray at the center of the spray distribution prevents the shortage of air in the vicinity of the ignition position of the spark plug, that is, the center of the spray distribution, thereby preventing the occurrence of smoke. .
[0014]
  In addition, when the engine is at a medium to high load, fuel is sprayed during the intake stroke, and the spray distribution is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine. Efficiency is obtained. Therefore, even if the spray distribution injected from the nozzle hole is a non-uniform distribution with a large amount of spray on both sides and a small amount of spray at the center, it is possible to hardly reduce the homogeneous combustion efficiency at medium and high loads of the engine.
  The opposing wall surface on the long side of the nozzle hole may be formed with a tapered inclined surface having a predetermined opening angle in the width direction in which the width on the hole outlet side is larger than the width on the hole inlet side.
[0015]
  The invention of claim 2A metering process is applied to the opposing wall surface on the long side at the hole entrance of the nozzle hole so as to form a machining finish surface that is parallel to the axial direction and continuous to the opposing wall surface on the long side on the downstream side. Has beenThe fuel injection nozzle according to claim 1.
  When configured in this way,A processed finish surface formed by metering on the opposing wall surface on the long side at the hole entrance portion of the nozzle hole and the opposing wall surface on the long side continuous downstream thereof are smoothly continued without causing a step. This reduces the negative effect on the spread angle in the thickness direction of the fan-shaped spray distributioncan do.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Embodiment 1]
Embodiment 1 will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 2 is a side sectional view of the tip portion of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 2, the metal fuel injection nozzle 10 includes a valve hole 12, a seat part 13, a sack part 15, and an injection hole 16 on the same axis AL.
[0019]
The valve hole 12 is provided with a substantially needle valve-like valve 18 slidable in the axial direction (left-right direction in FIG. 2). The valve 18 is seated on the seat portion 13. The sack portion 15 has a substantially hemispherical concave surface 15 a located downstream of the seat portion 13. In addition, the nozzle hole 16 has a substantially elongated rectangular opening cross section in the sack portion 15 and opens in a substantially fan shape with a predetermined opening angle θ (see FIG. 1).
[0020]
  The nozzle hole 16 will be described in detail with reference to FIGS. 3 is an end view of the nozzle hole as viewed from the outlet side, FIG. 4 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2, FIG. 5 is an end view of the nozzle hole as viewed from the inlet side, and FIG. It is line sectional drawing.
  Of the nozzle hole 16The opposing wall surface 16a on the long side isOpen sectionInCompared to the opening width W1 at both ends in the long side direction (vertical direction in FIGS. 3 to 5)ThatOpening width W2 at the centerThesmallTo be curvedIs formed. In FIG.As shown, On the inlet side of the nozzle hole 16At the end face opening,The opening width W1 at both ends in the long side direction and the opening width W2 at the center thereof,The opening dimension L1 in the long side direction and the opening width decreasing opening dimension L2 are, for example,
    W1: W2: L1: L2 = 1: 0.8: 3.5: 1.75
The ratio is set.
[0021]
As shown in FIG. 6, the opposing wall surface 16a on the long side of the nozzle hole 16 is formed with a constant width in the opening direction (left-right direction in FIG. 6). The opening angle θ (see FIG. 2) is set to 70 °, for example. The nozzle hole 16 is formed by, for example, drilling processing such as laser processing, electric discharge processing, and wire cut processing.
[0022]
The fuel injection nozzle 10 is made of metal formed by machining such as forging (for example, cold forging) and / or cutting. As the metal material of the fuel injection nozzle 10, for example, a SUS440C bar is used. Moreover, the base end part (the right end part omitted in FIG. 2) of the fuel injection nozzle 10 is attached to the body of the fuel injection valve used in the direct injection type engine. The fuel injection pressure of the fuel injection valve is, for example, 120 kg / cm.²It is.
[0023]
In the fuel injection nozzle 10, the fuel passes through the valve hole 12 and the seat portion 13 and is injected from the injection hole 16 with the substantially fan-shaped plate-like spray distribution S 1 (see the explanatory diagram of FIG. 7). In FIG. 7, the solid line indicates the spray distribution S1 of the fuel injection nozzle 10 (also referred to as an invention) in the present embodiment, and the dotted line indicates the spray distribution S of the fuel injection nozzle (also referred to as a conventional product) described in the conventional example. Is shown.
[0024]
At this time, since the opening width W2 at the center is smaller than the opening width W1 at both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole 16, the center is smaller than the spray amount at both sides of the spray distribution S1. The spray amount of the part is reduced. The relationship between the spray range and the spray amount (also referred to as the injection amount) is shown by a characteristic diagram in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the spray range, and the vertical axis represents the injection amount. The solid line indicates the characteristic line SL of the invention, and the dotted line indicates the characteristic line DL of the conventional product.
[0025]
Here, when the inner distribution ratio Dp of the spray distribution S1 of the inventive product was obtained in the same manner as the method described in the conventional example, the inner distribution ratio Dp of the inventive product decreased to about 45% from about 51% of the conventional product. It was confirmed that the amount of spray on both sides of the spray distribution S1 increases and the amount of spray on the center decreases.
[0026]
For this reason, when the engine is under a low load, the fuel is sprayed in a pressurized atmosphere having a large air resistance that is pressurized in the cylinder of the compression stroke, thereby increasing the spray amount on both sides of the spray distribution S1 and the central portion. A layered air-fuel mixture is formed that reduces the amount of spraying. For this reason, the stratified combustion efficiency at the time of the low load of an engine can be improved. Furthermore, by forming a stratified mixture with a small spray amount in the center of the spray distribution S1, air shortage in the vicinity of the ignition position of the spark plug, that is, in the center of the spray distribution S1, is prevented, and smoke is prevented from being generated. Can do.
[0027]
Further, when the engine is at a medium to high load, fuel is sprayed in the intake stroke, and the spray distribution S1 is disturbed by the flow of air sucked into the cylinder of the engine, so that a homogeneous mixture is easily formed and highly homogeneous. Combustion efficiency is obtained. Therefore, even if the spray distribution S1 injected from the nozzle holes 16 is a non-uniform distribution with a large amount of spray on both sides and a small amount of spray at the center, the homogeneous combustion efficiency at the time of medium and high loads of the engine is hardly reduced. Just do it.
[0028]
Therefore, according to the fuel injection nozzle 10 described above, it is possible to improve the stratified combustion efficiency at the time of low load of the engine and to prevent the occurrence of smoke without substantially reducing the homogeneous combustion efficiency at the time of medium and high load of the engine.
[0029]
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a front view of the fuel injection nozzle, and FIG. 10 is a side sectional view of the tip of the fuel injection nozzle. As shown in FIG. 10, the fuel injection nozzle 20 includes a substantially cylindrical valve seat 21 and a substantially flat nozzle tip 24 joined to the lower end surface thereof.
[0030]
The valve seat 21 has a valve hole 22 and a seat portion 23. The valve hole 22 is provided with a substantially needle valve-like valve 28 slidable in the axial direction (left-right direction in FIG. 10). The valve 28 is seated on the seat portion 23. The valve seat 21 is made of metal formed by machining such as forging (for example, cold forging) and / or cutting. As the metal material of the valve seat 21, for example, a SUS440C bar is used. Further, the valve seat 21 is quenched to improve the wear resistance of the seat portion 23. Note that the base end portion (the right end portion omitted in FIG. 10) of the valve seat 21 is attached to the body of the fuel injection valve used in the direct injection engine, as in the first embodiment.
[0031]
The nozzle tip 24 includes a sack portion 25 and a nozzle hole 26. The suck part 25 and the nozzle hole 26 are located on the same axis AL as the valve hole 22 and the seat part 23. The sack portion 25 has a substantially hemispherical concave surface 25a. In addition, the nozzle hole 26 has an opening section (see FIG. 9) having a substantially elongated rectangular shape in the sack portion 25, and is opened in a substantially fan shape with a predetermined opening angle θ.
[0032]
  The nozzle hole 26 will be described in detail with reference to FIGS. 11 is an end view of the nozzle hole viewed from the outlet side, and FIG. 12 is a cross-sectional view taken along the line XII-XII of FIG.
  As shown in FIG. 11, the opposite wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 has an opening width W1 at both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole 26, as in the first embodiment. Compared to this, it is formed in a curved shape that reduces the opening width W2 at the center. In addition,End face on the inlet side of the nozzle hole 26OpeningIs the nozzle hole 16 in the first embodiment.End face opening on the inlet sideIt is formed with almost the same shape.
[0033]
  Furthermore, as shown in FIG. 12, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 is located on the hole inlet side.(Right side in FIG. 12)Hole exit side compared to the opening width of(Left side in FIG. 12)It is formed by a tapered inclined surface having a width direction opening angle θt that increases the opening width of the.
[0034]
The nozzle tip 24 is made of metal formed by metal injection molding (also called MIM molding), and an injection hole 26 is formed simultaneously with the molding. As is well known, the metal injection molding process for molding the nozzle tip 24 is a kneading process of kneading fine powder (also referred to as powder) of a metal material and a binder, and molding the kneaded material with an injection molding machine. The forming step, a liquid degreasing step in which the binder is removed from the shaped body by a solvent in a degreasing furnace, and a sintering step in which the degreased shaped body is sintered in a sintering furnace. As the metal material of the nozzle tip 24, for example, a fine powder of SUS316 is used. When metal injection molding is performed, the insert forming the injection hole 26 is provided with a tapered inclined surface that becomes wider toward the outlet side in order to form the width direction opening angle θt (see FIG. 12) on the opposing wall surface 26a. .
[0035]
The nozzle tip 24 is joined to the valve seat 21 as follows. That is, as shown in FIG. 10, the front end surface (the left end surface in the drawing) of the valve seat 21 is brought into contact with the joint surface (the right end surface in the drawing) of the nozzle chip 24 in a surface contact manner. The valve seat 21 and the nozzle tip 24 are joined by welding the peripheral portion of the abutting surface by laser welding or the like (reference numeral 27 is attached to the drawing). In addition, after joining the valve seat 21 and the nozzle tip 24, the fuel injection nozzle 20 is completed by subjecting the seat portion 23 to polishing.
[0036]
As with the first embodiment, the fuel injection nozzle 20 improves the stratified combustion efficiency at the low load of the engine and generates smoke without substantially reducing the homogeneous combustion efficiency at the middle and high load of the engine. The effect which prevents is obtained.
[0037]
Furthermore, according to the fuel injection nozzle 20, the valve seat 21 and the seat are formed by forming the valve seat 21 by machining such as forging and / or cutting, compared with the case where the valve seat is formed by metal injection molding, for example. The surface roughness of the portion 23 can be easily ensured.
[0038]
Further, since the nozzle tip 24 is formed by metal injection molding, for example, compared with the case where the nozzle tip 24 is formed by machining such as forging and / or cutting, the injection hole is utilized by utilizing the moldability of metal injection molding. The 26 drilling process can be eliminated.
[0039]
Further, since both the valve seat 21 and the nozzle tip 24 are made of metal, the valve seat 21 and the nozzle tip 24 can be easily joined by welding 27.
[0040]
Further, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 is formed with a tapered inclined surface that increases the opening width on the hole outlet side as compared with the opening width on the hole inlet side. For this reason, as shown by a two-dot chain line in FIGS. 11 and 12, the metering by cutting or the like is performed so as to form a machining finish surface 26b parallel to the axial direction on the inner peripheral surface of the hole entrance portion of the injection hole 26. By performing the processing, the opposing wall surface 26a on the long side of the nozzle hole 26 and the processed finish surface 26b are smoothly continued without causing a step. Thereby, the adverse effect of the metering processing on the spread angle in the thickness direction (front and back direction in FIG. 7) of the spray distribution (see S1 in FIG. 7) can be reduced.
[0041]
[Embodiment 3]
A third embodiment will be described with reference to FIG. 13 and FIG. Since the third embodiment is a modification of the injection hole 16 of the first embodiment, the changed portion will be described in detail, and a duplicate description will be omitted. As shown in the end view of the injection hole as seen from the inlet side in FIG. 13, the opening cross section of the injection hole 36 of the fuel injection nozzle (reference numeral 30) is formed at both ends in the long side direction (the vertical direction in the figure). The opening width W2 at the center is smaller than the opening width W1. In this case, it is formed with a substantially arcuate opposing wall surface 36a that gradually decreases from the opening width W1 at both ends toward the opening width W2 at the center.
[0042]
Also in the fuel injection nozzle 30, the fuel sprayed from the nozzle hole 36 is sprayed with a substantially fan-shaped spray distribution S <b> 3 (see the explanatory diagram of FIG. 14). In FIG. 14, the solid line shows the spray distribution S3 of the fuel injection nozzle 30 in the present embodiment, and the dotted line shows the spray distribution S of the fuel injection nozzle 100 described in the conventional example. In the case of the third embodiment, the amount of spray on both sides of the spray distribution S3 is increased and the amount of spray on the center is decreased, and the amount of spray is gradually decreased from both sides of the spray distribution S3 toward the center. A layered mixture is formed.
[0043]
The fuel injection nozzle 30 also improves the stratified combustion efficiency at the time of low load of the engine and the generation of smoke without substantially reducing the homogeneous combustion efficiency at the time of medium and high load of the engine, similarly to the first embodiment. The effect which prevents is obtained. Further, a stratified air-fuel mixture is formed in which the spray amount gradually decreases from the both sides of the spray distribution S3 toward the center.
[0044]
[Embodiment 4]
The fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 15 to 17. In FIG. 15 showing a partial cross-sectional view of the fuel injection nozzle, the fuel injection nozzle 40 includes a substantially cylindrical valve seat 41 having a tip (lower end in the drawing) and a substantially cup-shaped nozzle tip joined to the lower end surface thereof. 44.
[0045]
The valve seat 41 has a valve hole 42 in which a substantially needle valve-like valve 48 is slidable in the axial direction (vertical direction in the figure), and a seat portion 43 on which the valve 48 is seated. A partial front sectional view of the valve seat 41 is shown in FIG.
[0046]
In addition, the valve seat 41 is made of metal formed by forging (for example, cold forging) or cutting, like the valve seat 21 in the second embodiment. As the metal material of the valve seat 41, for example, a SUS440C bar is used. Further, the valve seat 41 is quenched to improve the wear resistance of the seat portion 43. In addition, the base end part (upper end part omitted in FIG. 15) of the valve seat 41 is attached to the body of the fuel injection valve used in the direct injection type engine as in the second embodiment.
[0047]
The nozzle tip 44 has an injection hole 46 for injecting fuel flowing through the valve hole 42. A front sectional view of the nozzle tip 44 is shown in FIG. Similarly to the nozzle tip 24 in the second embodiment, the nozzle tip 44 is made of metal formed by metal injection molding (MIM molding), and an injection hole 46 is formed simultaneously with the molding. The nozzle hole 46 is formed in the same shape as the nozzle hole 26 in the second embodiment. As the metal material of the nozzle tip 44, for example, a fine powder of SUS316 is used.
[0048]
As shown in FIG. 15, the tip surface (illustrated lower end surface) of the valve seat 41 is abutted against the joining surface (illustrated upper end surface) of the nozzle chip 44 in a surface contact manner. The valve seat 41 and the nozzle tip 44 are joined by welding the peripheral portion of the abutting surface by laser welding or the like (reference numeral 47 is attached to the drawing). In addition, after joining the valve seat 41 and the nozzle tip 44, the fuel injection nozzle is completed by polishing the seat portion 43.
[0049]
Also by the fuel injection nozzle 40 described above, the same function and effect as in the second embodiment can be obtained.
[0050]
[Embodiment 5]
A fifth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a partial front sectional view of the fuel injection nozzle. In FIG. 18, the fuel injection nozzle 50 includes a substantially cylindrical valve seat 51 and a substantially flat nozzle tip 54 joined to the lower end surface thereof.
[0051]
The valve seat 51 has a valve hole 52 in which a substantially needle valve-like valve 58 is slidable in the axial direction (vertical direction in the figure), and a seat portion 53 on which the valve 58 is seated. A partial front sectional view of the valve seat 51 is shown in FIG.
[0052]
Moreover, the valve seat 51 is made of metal formed by forging (for example, cold forging) or cutting, like the valve seat 21 in the second embodiment. As the metal material of the valve seat 51, for example, a SUS440C bar is used. Further, the valve seat 51 is quenched to improve the wear resistance of the seat portion 53. In addition, the base end part (upper end part omitted in FIG. 15) of the valve seat 51 is attached to the body of the fuel injection valve used in the direct injection type engine as in the second embodiment.
[0053]
The nozzle tip 54 has an injection hole 56 for injecting fuel flowing through the valve hole 52. A front sectional view of the nozzle tip 54 is shown in FIG. Unlike the nozzle chip 24 of the second embodiment, the nozzle chip 54 is formed of a metal plate-like material such as SUS316 formed by forging (for example, cold forging). Further, a sack portion 55 having a substantially hemispherical concave surface 55a is formed on the nozzle tip 54 by forging (for example, cold forging).
[0054]
Further, an injection hole 56 having the same shape as the injection hole 26 in the second embodiment is formed in the wall portion of the sack portion 55. The nozzle hole 56 is formed by laser processing from the upstream side of the sack portion 55. At this time, the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam generation source is indicated by an arrow B1 in FIG.
[0055]
As shown in FIG. 18, the front end surface (lower end surface in the drawing) of the valve seat 51 is abutted against the joining surface (upper end surface in the drawing) of the nozzle chip 54 in a surface contact manner. The valve seat 51 and the nozzle tip 54 are joined by welding the peripheral portion of the abutting surface by laser welding or the like (reference numeral 57 in the figure). In addition, after joining the valve seat 51 and the nozzle chip 54, the fuel injection nozzle 50 is completed by subjecting the seat portion 53 to polishing.
[0056]
Also with the fuel injection nozzle 50 described above, as in the first embodiment, the effect of suppressing the occurrence of smoke by preventing air shortage during stratified combustion without lowering the combustion efficiency during homogeneous combustion can be obtained. .
[0057]
Further, according to the fuel injection nozzle 50, the nozzle hole 54 of the nozzle tip 54 can be formed by laser processing directly and accurately while supplying the assist gas without passing through the valve hole 52 from the upstream side. It becomes. For this reason, when the nozzle hole 56 is formed by laser processing from the downstream side of the nozzle hole, it is possible to avoid generation of dross accumulated in the nozzle and to form a nozzle hole with high measurement accuracy in a short time. At this time, the optical axis of the laser beam emitted from the laser beam generation source is indicated by an arrow B2 in FIG. The dross is a material in which molten metal adheres in the form of a molten burr as described above.
[0058]
Further, since both the valve seat 51 and the nozzle tip 54 are made of metal, the valve seat 51 and the nozzle tip 54 can be easily joined by welding 57.
[0059]
Further, in the laser machining of the nozzle hole 56, if the nozzle hole 56 is drilled not only from the hole upstream side but also from the hole downstream side, the dimensional accuracy on the downstream side of the nozzle hole 56 is improved. Can do. Further, if the processing sequence is such that the nozzle hole 56 is drilled from the upstream side of the nozzle hole and then drilled from the downstream side of the hole, spatter and dross adhere to the inside of the nozzle.
[0060]
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be modified without departing from the gist of the present invention. For example, the number of nozzle holes 16, 26, 36, 46, 56, formation positions, jetting directions, and the like are appropriately selected and are not limited to the above. Moreover, the fuel injection nozzle 10 of Embodiment 1 can also be made into the integral molded product shape | molded by metal injection molding. Further, the presence / absence of the

sack portions

15, 25 and 55 and the sizes of the opening angles θ and θt are appropriately selected and are not limited. Moreover, although this invention is a fuel-injection nozzle in the fuel-injection valve used for a direct-injection engine, it can also be diverted not only to a direct-injection engine but to the fuel-injection valve used for another engine.
[0061]
【The invention's effect】
According to the fuel injection nozzle of the present invention, it is possible to improve the stratified combustion efficiency at the time of low load of the engine and prevent the occurrence of smoke without substantially reducing the homogeneous combustion efficiency at the time of medium and high load of the engine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a fuel injection nozzle showing a first embodiment.
FIG. 2 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 3 is an end view of the nozzle hole as viewed from the outlet side.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is an end view of the nozzle hole as viewed from the inlet side.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a spray distribution.
FIG. 8 is a characteristic diagram showing a relationship between a spray range and an injection amount.
FIG. 9 is a front view of a fuel injection nozzle in a second embodiment.
FIG. 10 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 11 is an end view of the injection hole of the fuel injection nozzle as viewed from the outlet side.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
FIG. 13 is an end view of the injection hole in the third embodiment as viewed from the inlet side.
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a spray distribution.
FIG. 15 is a partial front sectional view of a fuel injection nozzle in a fourth embodiment.
FIG. 16 is a partial front sectional view of a valve seat.
FIG. 17 is a front sectional view of a nozzle tip.
FIG. 18 is a partial front sectional view of a fuel injection nozzle in a fifth embodiment.
FIG. 19 is a partial front sectional view of a valve seat.
FIG. 20 is a front sectional view of a nozzle tip.
FIG. 21 is a front view of a fuel injection nozzle showing a conventional example.
FIG. 22 is a side sectional view of a tip portion of a fuel injection nozzle.
FIG. 23 is an end view of the nozzle hole as seen from the outlet side.
24 is a sectional view taken along line XXIV-XXIV in FIG.
FIG. 25 is an explanatory diagram of measurement categories of spray distribution.
[Explanation of symbols]
10, 20, 30, 40, 50 Fuel injection nozzle
12, 22, 42, 52 Valve hole
13, 23, 43, 53 Seat part
16, 26, 36, 46, 56 nozzle hole
18, 28, 48, 58 Valve

Claims

バルブが摺動可能に設けられるバルブ孔と、
前記バルブが着座するシート部と、
前記シート部の下流に設けられたほぼ長細四角形状の開口断面を有しかつそのシート部の内面側の孔入口からその外面側の孔出口にわたって所定の開口角度をもってほぼ扇形状に開口された噴孔と
を備え、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口から孔出口にわたって、該噴孔の開口断面における長辺方向の両端部の開口幅に比べてその中央部の開口幅を小さくする湾曲状に形成し、
前記噴孔の長辺側の対向壁面を、孔入口側の幅に比べて孔出口側の幅を大きくする所定の幅方向開口角度のテーパー状の傾斜面で形成した
燃料噴射ノズル。A valve hole in which the valve is slidably provided;
A seat portion on which the valve is seated;
It is opened in a substantially fan shape having a predetermined opening angle over the hole exit of the outer surface substantially the hight rectangular opening cross-section from the hole entry of the inner surface side of the perforated vital that sheet portion provided downstream of the seat portion With a nozzle hole,
The opposing wall surface on the long side of the nozzle hole is curved from the hole inlet to the hole outlet so that the opening width at the center is smaller than the opening width at both ends in the long side direction in the opening cross section of the nozzle hole. Forming ,
A fuel injection nozzle in which an opposing wall surface on the long side of the injection hole is formed by a tapered inclined surface having a predetermined opening angle in the width direction in which the width on the hole outlet side is larger than the width on the hole inlet side .

前記噴孔の孔入口部における長辺側の対向壁面に、その軸方向に平行をなしかつその下流側の長辺側の対向壁面に連続する加工仕上面を形成するように調量加工が施されている請求項１記載の燃料噴射ノズル。 A metering process is applied to the opposing wall surface on the long side at the hole entrance of the nozzle hole so as to form a machining finish surface that is parallel to the axial direction and continuous to the opposing wall surface on the long side on the downstream side. the fuel injection nozzle of claim 1 wherein being.