JP4022852B2 - Fuel injection valve - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の各気筒の燃焼室内に燃料を噴霧する内燃機関用燃料噴射弁に関するもので、例えば直接噴射式ディーゼルエンジン等の内燃機関の各気筒の燃焼室内に、高圧供給ポンプにより加圧された高圧燃料を噴射供給する内燃機関用燃料噴射ノズルに係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば直接噴射式ディーゼルエンジン等の内燃機関用燃料噴射ノズルから噴射される燃料噴霧の形状および燃料噴射量は、内燃機関の運転状態および噴射初期・噴射後期で最適な状態がある。それを実現する方法として、例えば特開平５−９９０９９号公報に記載の内燃機関用燃料噴射ノズル（第１従来例）と実開平２−１２０６７号公報に記載の内燃機関用燃料噴射ノズル（第２従来例）がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前者（第１従来例）の内燃機関用燃料噴射ノズルは、図９（ａ）に示したように、ノズルボデーのシート面の弁座よりも上流側に突起部１０１を設けて噴孔１０２への燃料流れを偏向させて、ノズルニードルの低リフト域（低負荷域・低噴射領域）で、噴孔１０２内で旋回流を形成し、広噴霧角の燃料噴霧を実現させたものである。具体的には、図９（ｂ）に示したように、噴孔１０２に対して突起部１０１の有り側と無し側とがあり、突起部１０１の無し側（図示左側）は燃料の流速が早いが、突起部１０１の有り側（図示右側）は燃料の流速が遅い。したがって、噴孔１０２の中心に対して図示左右で燃料の流速に大小が生じて流速大側の影響で、図９（ｂ）に示したように、噴孔１０２内において図示左回転方向（反時計回り）に旋回流が生じる。
【０００４】
ところが、前者（第１従来例）の内燃機関用燃料噴射ノズルは、次のような問題がある。ノズルボデーのシート面は、燃料のシール性確保のために形状精度・面粗さ等高精度の加工技術が必要であり、そのようなシート面に突起部を形成するには更に高精度の加工技術が必要となり、コストアップとなる。また、突起部をノズルニードル側に形成することも考えられるが、噴孔と突起部の位置関係が重要であるために、ノズルニードルの回転を防止する機構が必要となり、同様にコストアップとなる可能性がある。
【０００５】
また、後者（第２従来例）の内燃機関用燃料噴射ノズルは、シート面下流のサック部に微小間隔で設けた微小噴孔で燃料の微粒化の促進を実現したものであるが、次のような問題がある。シート面上ではなくサック部内に噴孔を形成するために、噴孔内への偏った流れを形成することができない。これにより、噴孔内で旋回流が形成されず、前者（第１従来例）のような広噴霧角の燃料噴霧を実現することができなかった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、低噴射領域では噴孔内で旋回流を形成することで広噴霧角の燃料噴霧を実現してエンジン排出ガスを浄化することのできる燃料噴射弁を低コストで提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、複数の噴孔のうちで隣接する２つの噴孔の、ノズルボデーのシート面側で開口する各噴孔入口部を、燃料の流れ方向に対して直交するように、かつ、ノズルニードルの中心軸の軸方向に直交する方向に対して概略同一平面内において近接して配置することにより、各噴孔入口部で偏った流れが形成され、噴孔内で旋回流を形成できる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、複数の噴孔のうちで隣接する２つの噴孔の、ノズルボデーの外周側で開口する各噴孔出口部を、隣接する２つの噴孔から噴射された燃料噴霧が重ならない範囲まで離間させた位置に配置することにより、各噴孔入口部で偏った流れが形成され、噴孔内で旋回流となり、各噴孔出口部から広噴霧角の燃料噴霧を噴射することができるので、空気との混合が促進されて、燃焼が改善されるため、エンジン排出ガスを浄化できる。
【０００９】
請求項３に記載の発明によれば、ノズルボデーの軸方向孔には、ノズルニードルを摺動自在に保持するための摺動孔が設けられている。そして、軸方向孔と摺動孔との間には、摺動孔よりも孔径が拡げられた油溜まりが設けられている。そして、ノズルニードルは、ノズルボデーの軸方向孔との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されている。そして、そのクリアランスは、油溜まりからシート面へ延びる燃料通路を形成している。
【００１０】
請求項４に記載の発明によれば、高圧供給ポンプからの燃料の圧送によって燃料通路内の燃料圧力が、第１付勢手段の付勢力に打ち勝つ圧力に達すると、ノズルニードルがノズルボデーのシート面より離脱して１段目リフトまでリフトする。このような低噴射領域では、各噴孔入口部が近接して配置されているので、各噴孔入口部に偏った流れが生じ、噴孔内で旋回流が形成されるために、低貫徹力で広噴霧角の燃料噴霧を噴射することができる。更に燃料通路内の燃料圧力が、第１付勢手段の付勢力と第２付勢手段の付勢力との和よりも大きくなると、ノズルニードルがフルリフトまでリフトする。このような高噴射領域では、各噴孔入口部が近接して配置されていても、偏った流れが生じることなく、噴孔内で整流化されて、高貫徹力の燃料噴霧を噴射することができるため、内燃機関の気筒内に渡って燃料噴霧を分散させることができ、燃焼が改善され、エンジン排出ガスを浄化できる。
【００１１】
請求項５に記載の発明によれば、隣接する２つの噴孔の噴孔径を同一径（Ｄ）としたとき、近接して配置される各噴孔入口部間の距離（Ｌ）は、Ｌ＜Ｄ×（π−１）の関係を満足することを特徴としている。また、請求項６に記載の発明によれば、隣接する２つの噴孔の噴孔径を互いに異なる径（Ｄ１、Ｄ２）としたとき、近接して配置される各噴孔入口部間の距離（Ｌ）は、Ｌ＜｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝×（π−１）の関係を満足することを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
［第１実施例の構成］
図１ないし図７は本発明の第１実施例を示したもので、図１は内燃機関用燃料噴射ノズルの全体構造を示した図である。
【００１３】
本実施例の内燃機関用燃料噴射ノズル（以下燃料噴射ノズルと略す）は、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関（以下エンジンと言う）の各気筒毎に搭載されて、図示しない高圧供給ポンプによって高圧に加圧された高圧燃料を、直接燃焼室内に霧状に噴射供給する直接噴射タイプの燃料噴射弁である。
【００１４】
この燃料噴射ノズルは、ノズルニードル１を収容するノズルボデー２と、図示しない第１、第２付勢手段としての第１、第２スプリングを収容するノズルホルダー（図示せず）と、ノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面との間に配置されたチップパッキン（図示せず）と、このチップパッキンを介してノズルボデー２の密着面とノズルホルダーの密着面とを所定の締結軸力によって締め付け固定するためのリテーニングナット（図示せず）とから構成されている。
【００１５】
なお、ノズルボデー２には、密着面から油溜まり４へ延びる燃料送出路（以下燃料孔と言う）３が設けられている。また、ノズルホルダーには、継手部から密着面へ延びる燃料供給路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンには、ノズルボデー２の燃料孔３とノズルホルダーの燃料供給路とを連通する燃料中継路（図示せず）が設けられている。また、チップパッキンの端面には、ノズルニードル１の最大リフト量を規制する規制面が設けられている。そして、本実施例では、図示しない電磁式アクチュエータ（ノズルニードル１を開弁方向に駆動するニードル駆動手段）としての電磁弁によってノズルニードル１の背後（例えばノズルホルダーの後端部）に形成される制御室（図示せず）内の油圧力を制御することにより、ノズルニードル１が軸方向に往復移動するように構成されている。
【００１６】
ノズルニードル１は、略丸棒形状に形成されて、ノズルホルダー内に収容された第１、第２スプリングの付勢力によって複数の噴孔（後述する）８、９を閉じる方向に常に付勢されており、先端部がノズルボデー２のシート面１０の弁座に着座、離脱して、複数の噴孔（噴射孔）８、９を閉塞、開放するものである。このノズルニードル１は、単純な円柱面形状の軸方向部１１とこの軸方向部１１よりも外径が小さい単純な円柱面形状の軸方向部１２との間に径小部１３を有している。
【００１７】
なお、軸方向部１１は、ノズルボデー２の軸方向孔６の図示上部側に設けられる摺動孔７内において摺動自在に保持されている。また、軸方向部１１の図示上端面より軸方向に突出した凸状部１７の周りには、ノズルニードル１が最もリフトした際にチップパッキンの規制面に当接する円環状の肩部１８が形成されている。そして、ノズルニードル１は、軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されている。そのクリアランスは、油溜まり４からシート面１０へ延びる燃料通路５を形成している。ノズルボデー２の軸方向孔６には、ノズルニードル１を摺動自在に保持するための摺動孔７が設けられている。
【００１８】
ノズルニードル１の燃料の流れ方向の下流側（図１および図２において図示下端側）の先端部には、概略２段の円錐形状面が設けられており、それらの円錐形状面間に設けられる円環状の稜線（エッジ）には、ノズルボデー２の先端部に形成されたシート面１０の弁座に液密的に接触（着座）して燃料通路５と燃料通路１４との連通状態を遮断するためのシート部１５が形成されている。なお、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側には、図２に示したように、先端円錐面１６が形成されている。また、ノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、シート部１５をノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）させた場合には、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料通路５側から供給される燃料を複数の噴孔８、９側の燃料通路１４へと通過させる。
【００１９】
ノズルボデー２は、先端部に燃料を噴射するための噴孔８、９を複数個備えている。そして、ノズルボデー２の中央部には、密着面より複数の噴孔８、９側へと延びる軸方向孔６が設けられ、その軸方向孔６の図示上端側には、軸方向孔６よりも孔径が窄められて、ノズルニードル１を摺動自在に保持するための摺動孔７が設けられ、軸方向孔６と摺動孔７との間には、軸方向孔６および摺動孔７よりも孔径が拡げられた油溜まり４が設けられている。
【００２０】
そのノズルボデー２は、図示上端側から図示下端側に向かって、円筒壁部２１、この円筒壁部２１よりも外径の小さい円筒壁部２２、およびこの円筒壁部２２よりも外径が小さく、略逆円錐形状のテーパー壁部２３が順に設けられている。なお、円筒壁部２１内には、チップパッキンを介してノズルホルダーの密着面に液密的に当接する密着面（ノズルボデー２の密着面）から油溜まり４へ斜めに延びる燃料孔３が設けられている。また、円筒壁部２２内には、摺動孔７よりも孔径が拡げられた軸方向孔６が形成され、その軸方向孔６とノズルニードル１の軸方向部１２との間には、油溜まり４から複数の噴孔８、９側へ軸方向に真っ直ぐ延びる燃料通路５が形成されている。
【００２１】
そして、ノズルボデー２のテーパー壁部２３の内周面には、燃料噴射終了時にノズルニードル１のシート部１５が着座する弁座を有する逆円錐面形状のシート面１０が形成されている。そして、複数の噴孔８、９は、テーパー壁部２３のシート面１０の弁座よりも燃料の流れ方向の下流側からテーパー壁部２３の外周までを斜めに貫通する燃料噴射孔である。それらの噴孔８、９は、それぞれ同一の噴孔径で、且つ概略円周方向にドリル等の工具によってノズルボデー２のテーパー壁部２３を貫通するように穿設されている。そして、隣接する２つの噴孔８、９のうちの一方の噴孔８の、シート面１０で開口する噴孔入口部３１と他方の噴孔９の、シート面１０で開口する噴孔入口部３２とは、図２および図３に示したように、燃料の流れ方向に対して概略直交するように、すなわち、ノズルニードル１の中心軸に直交するように概略同一平面上で近接して配置され、且つノズルボデー２のテーパー壁部２３のシート面１０で開口している。
【００２２】
ここで、各噴孔入口部３１、３２を、燃料の流れ方向に対して概略直交するように概略同一平面上で近接して配置する理由は、図４に示したように、ノズルニードル１の低リフト域（低負荷域・低噴射領域）で、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２の中心に対して図示左右に燃料の流速差（流量差）を持たせることで、各噴孔８、９内で旋回流を形成するためである。なお、図５（ａ）に示したように、燃料の流れ方向に対して斜めに各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２を近接して配置した場合には、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２の中心に対して図示左右の燃料の流速（流量）差が小さく、各噴孔８、９内で燃料が旋回し難くなる。また、図５（ｂ）に示したように、燃料の流れ方向に対して同一方向（直線方向）に各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２を近接して配置した場合には、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２の中心に対して図示左右の流速（流量）差がなく、各噴孔８、９内で燃料が旋回しない。
【００２３】
しかるに、各噴孔入口部３１、３２が近接して配置される隣接する２つの噴孔８、９の、ノズルボデー２のテーパー壁部２３の外周側で開口する噴孔出口部３３、３４同士は、隣接する２つの噴孔８、９から噴射された燃料噴霧が重ならない範囲まで離間させた位置に配置されており、多くの場合は、概略円周方向に等間隔に配置されている。したがって、各噴孔８、９の中心軸とノズルボデー２の中心軸とは交差せず、各噴孔８、９の中心軸は、ノズルニードル１の中心軸およびノズルボデー２の中心軸に対して所定の傾斜角度だけ傾斜している。
【００２４】
すなわち、各噴孔８、９の中心軸は、図２に示したように、ノズルニードル１の中心軸およびノズルボデー２の中心軸に対して直交する垂直線より所定の傾斜角度だけ図示下方に傾斜するように穿設されている。また、各噴孔８、９の中心軸は、図３に示したように、ノズルニードル１の中心軸より放射状に形成されているのではなく、ノズルニードル１の中心軸から外径側に所定距離だけ偏心した位置（Ｆ）から、ノズルニードル１の径方向に延びる放射線（Ｇ）を中心にして所定の傾斜角度（θ）を持って均等にしかも噴孔出口部３３、３４同士が離れるように穿設されている。
【００２５】
ここで、近接した噴孔径が同一の２つの噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２の中心間距離（ｌ）は、図６（ａ）、（ｂ）に示したように、燃料通路５から噴孔８、９内に安定して燃料が流れ込むようにするために、噴孔全周長（πＤ）が必要である。このため、各噴孔入口部３１、３２の中心間距離（ｌ）は、ｌ≦（πＤ／２）＋（πＤ／２）＝πＤとなる。また、近接した噴孔径が同一の２つの噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２間の距離（Ｌ）は、Ｌ≦ｌ−（Ｄ／２）×２＝πＤ−Ｄ＝Ｄ×（π−１）となる。したがって、近接した２つの噴孔８、９間で燃料の流れを奪い合う必要があるため、近接した噴孔径が同一の２つの噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２間の距離（Ｌ）は、Ｌ＜Ｄ×（π−１）の関係を満足するように設定することが望ましい。但し、各噴孔８、９は同一の噴孔径（例えばφ０．１〜φ０．３）であるために、各噴孔８、９の噴孔径をＤとした場合である。
【００２６】
［第１実施例の作用］
次に、本実施例の燃料噴射ノズルの作用を図１ないし図７に基づいて簡単に説明する。
【００２７】
高圧供給ポンプから所定量の燃料が所定の時期に圧送され、この高圧燃料がいずれも図示しない噴射管、燃料噴射装置を経由して燃料孔３に供給される。この高圧燃料は、燃料孔３、油溜まり４を経由して、ノズルニードル１の軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に形成される燃料通路５内に蓄えられる。その燃料通路５内の燃料圧力が増大して、ノズルホルダー内に収容された第１スプリングの付勢力に打ち勝つ圧力に達すると、ノズルニードル１はノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）して１段目リフト（ＨＤ１）まで軸方向の図示上方側へリフトする。このノズルニードル１の開弁方向の移動（リフト）によって、ノズルニードル１のシート部１５がノズルボデー２のシート面１０の弁座から離脱（リフト）するため、燃料通路５と燃料通路１４とは連通状態（開放状態）となり、燃料孔３、油溜まり４および燃料通路５から供給される燃料が複数の噴孔８、９側の燃料通路１４へと流れ込む。
【００２８】
この軸方向の図示上方側への１段目リフト（ＨＤ１）では、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２とノズルニードル１の先端円錐面１６との隙間が狭く（約３０〜１００μｍ）、且つ噴孔入口部３１、３２が近接しているために、噴孔入口部３１、３２が近接している所（Ｂ）の燃料を各噴孔８、９が奪い合い流量が少なく、流速が遅い。逆に、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２が近接していない側（Ｃ）は奪い合う噴孔８、９がないために流量が多く、流速が速い。この流量差（流速差）によって、噴孔入口部３１、３２で偏った流れが形成され、各噴孔８、９内での旋回流（Ｅ）となる（図３、図４および図７参照）。したがって、ノズルニードル１が１段目リフト（ＨＤ１）までリフトして、各噴孔８、９の噴孔入口部３１、３２とノズルニードル１の先端円錐面１６との隙間が狭い低噴射領域では、低貫徹力で広噴霧角の燃料噴霧をエンジンの各気筒の燃焼室内に噴射することができるため、空気との混合が促進されて燃焼が改善する。
【００２９】
更に、ノズルニードル１の軸方向部１２とノズルボデー２の軸方向孔６との間に形成される燃料通路５内の燃料圧力が増加すると、ノズルホルダー内に収容された第１スプリングと第２スプリングとの付勢力の和よりも大きくなり、ノズルニードル１がフルリフト（ＨＤ２）までリフトする。例えばノズルニードル１の肩部１８がチップパッキン等の規制部材に到達するまでリフトする。このフルリフトでは、噴孔入口部３１、３２とノズルニードル１の先端円錐面１６との隙間が広い（約２５０〜４００μｍ）ために、噴孔入口部３１、３２近傍の燃料の流速が低下（圧力は高い）する。
【００３０】
それによって、隣接する２つの噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２が近接していても、偏った燃料流れが生じることはなく、各噴孔８、９内で整流化される。したがって、ノズルニードル１がフルリフト（ＨＤ２）までリフトして、各噴孔入口部３１、３２とノズルニードル１の先端円錐面１６との隙間が広い高噴射領域では、高貫徹力の燃料噴霧を噴射することができるため、エンジンの各気筒の燃焼室内に渡って燃料噴霧を分散させることができ、燃焼を改善できる。そして、高圧供給ポンプからの燃料圧送が終わりに近づくと、燃料通路５内の燃料圧力が低下するため、第１スプリングおよび第２スプリングの付勢力により、ノズルニードル１がシート面１０方向に付勢され、シート部１５がシート面１０の弁座に着座すると燃料噴射は終了する。
【００３１】
［第１実施例の効果］
以上のように、本実施例の燃料噴射ノズルにおいては、ノズルボデー２のテーパー壁部２３のシート面１０側で開口する各噴孔入口部３１、３２を燃料の流れ方向に対して概略直交するように、隣接する２つの噴孔８、９を近接して配置し、ノズルボデー２のテーパー壁部２３の外周側で開口する各噴孔出口部３３、３４は所定の間隔を隔てて離間するように、隣接する２つの噴孔８、９を同一噴孔径で形成している。
【００３２】
それによって、ノズルニードル１の低リフト域（低負荷域・低噴射領域）では近接した噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２の中心の図示左右で各噴孔入口部３１、３２内に流れ込む燃料の流速（流量）差を生じさせることで、図７に示したように、各複数の噴孔８、９内で旋回流が形成されるために、各噴孔出口部３３、３４から低貫徹力・広噴霧角の燃料噴霧を実現でき、且つノズルニードル１の高リフト域（高噴射領域）では高貫徹力の燃料噴霧を実現できる。これにより、エンジンの各気筒の燃焼室内での燃焼状態を改善できるので、エンジン排出ガスを浄化することができる。
【００３３】
ここで、ノズルボデー２のテーパー壁部２３のシート面１０は、燃料のシール性確保のために形状精度・面粗さ等高精度の加工技術が必要であり、そのようなシート面１０に突起部（１０１）を形成するには更に高精度の加工技術が必要となり、コストアップとなっていたが、本実施例の燃料噴射ノズルでは、上記のような突起部（１０１）を設けることなく、ノズルニードル１の低リフト域（低負荷域・低噴射領域）で、複数の噴孔８、９内で旋回流を形成することができるので、コストダウンとなる。
【００３４】
［第２実施例］
図８は本発明の第２実施例を示したもので、図８は燃料噴射ノズルの主要構造を示した図である。
【００３５】
本実施例の燃料噴射ノズルは、隣接する２つの噴孔８、９の噴孔径を異なるものとしている。ここで、近接した噴孔径が異なる２つの噴孔８、９の各噴孔入口部３１、３２間の距離（Ｌ）は、Ｌ＜｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝×（π−１）の関係を満足するように設定される。但し、噴孔８の噴孔径をＤ１、噴孔９の噴孔径をＤ２とする。本実施例においても、第１実施例と同様な作用効果を達成することができる。
【００３６】
［変形例］
本実施例では、本発明の燃料噴射弁を、列型燃料噴射ポンプや分配型燃料噴射ポンプ等の高圧供給ポンプから油溜まり４および燃料通路５内に直接圧送され、燃料通路５内の燃料圧力が第１、第２スプリング等の第１、第２付勢手段の付勢力よりも大きくなるとノズルニードル１が開弁して、エンジンの各気筒の燃焼室内に燃料噴射する燃料噴射装置に使用される燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明の燃料噴射弁を、高圧供給ポンプから圧送された高圧燃料をコモンレール（蓄圧配管）内に蓄圧し、このコモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、エンジンの各気筒の燃焼室内に噴射供給する蓄圧式燃料噴射装置（コモンレール式燃料噴射システム）に使用されるインジェクタ（電磁式燃料噴射弁）の燃料噴射ノズルに適用しても良い。
【００３７】
本実施例では、本発明の燃料噴射弁を、直接噴射式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料を燃焼室内に直接噴射する直接噴射タイプの燃料噴射ノズルに適用した例を説明したが、本発明の燃料噴射弁を、副燃焼室式ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに取り付けて燃料を副燃焼室内に噴射するタイプの燃料噴射ノズルに適用しても良い。
【００３８】
本実施例では、各噴孔入口部３１、３２が近接して配置される複数の噴孔８、９の開口形状を円形状としたが、各噴孔入口部３１、３２が近接して配置される複数の噴孔８、９の開口形状を多角形状、長円形状、楕円形状としても良い。また、本実施例では、ノズルニードル１のシート部１５よりも先端側を単純な円錐面形状（先端円錐面１６）としたが、複数段の円錐面形状としても良い。また、ノズルボデー２のシート面１０を単純な円錐面形状としたが、ノズルニードル１のシート部（稜線、エッジ部）１５がシート面１０側のエッジ部に接触しなければ、複数段の円錐面形状としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射ノズルの全体構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図２】燃料噴射ノズルの主要構造を示した断面図である（第１実施例）。
【図３】図２のＡ−Ａ断面図である（第１実施例）。
【図４】隣接する２つの噴孔間の燃料の流速差が大きい例を示した説明図である（第１実施例）。
【図５】（ａ）は隣接する２つの噴孔間の燃料の流速差が小さい例を示した説明図で、（ｂ）は燃料の流速差が無い例を示した説明図である（比較例）。
【図６】（ａ）、（ｂ）は噴孔全周長（πＤ）、各噴孔入口部間の距離（Ｌ）、各噴孔入口部の中心間距離（ｌ）を示した説明図である（第１実施例）。
【図７】燃料噴射ノズルの燃料噴射状態を示した説明図である（第１実施例）。
【図８】燃料噴射ノズルの主要構造を示した断面図である（第２実施例）。
【図９】（ａ）、（ｂ）は燃料の流れを示した説明図である（第１従来例）。
【符号の説明】
１ ノズルニードル
２ ノズルボデー
３ 燃料孔（燃料送出路）
４ 油溜まり
５ 燃料通路（クリアランス）
６ 軸方向孔
７ 摺動孔
８ 噴孔
９ 噴孔
１０ シート面
１５ シート部
１６ 先端円錐面
２３ テーパー壁部
３１ 噴孔入口部
３２ 噴孔入口部
３３ 噴孔出口部
３４ 噴孔出口部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine that sprays fuel into a combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine. For example, the present invention is applied to a combustion chamber of each cylinder of an internal combustion engine such as a direct injection diesel engine by a high-pressure supply pump. The present invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine that injects and supplies pressurized high-pressure fuel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, the shape and amount of fuel spray injected from a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, such as a direct injection diesel engine, are optimal in the operating state of the internal combustion engine and in the initial and late injection stages. As a method for realizing this, for example, a fuel injection nozzle for an internal combustion engine (first conventional example) described in JP-A-5-99099 and a fuel injection nozzle for an internal combustion engine described in Japanese Utility Model Laid-Open No. 2-12067 (second Conventional example).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As shown in FIG. 9A, the former (first conventional example) fuel injection nozzle for an internal combustion engine is provided with a projection 101 on the upstream side of the valve seat on the seat surface of the nozzle body, to the nozzle hole 102. By deflecting the fuel flow, a swirling flow is formed in the nozzle hole 102 in the low lift region (low load region / low injection region) of the nozzle needle, and fuel spray with a wide spray angle is realized. Specifically, as shown in FIG. 9 (b), there are a protruding portion 101 side and a protruding side with respect to the injection hole 102, and the fuel flow velocity is on the non-protruding side (the left side in the drawing). Although it is fast, the flow rate of the fuel is slow on the side where the protrusion 101 is present (the right side in the figure). Accordingly, the flow rate of the fuel varies between the center of the nozzle hole 102 on the left and right in the figure, and due to the influence of the large flow velocity side, as shown in FIG. A swirling flow is generated clockwise.
[0004]
However, the former (first conventional example) fuel injection nozzle for an internal combustion engine has the following problems. Nozzle body sheet surface requires high-precision processing technology such as shape accuracy and surface roughness to ensure fuel sealability, and even higher-precision processing technology is required to form protrusions on such a sheet surface. Is required, which increases costs. Although it is conceivable to form the protrusion on the nozzle needle side, since the positional relationship between the nozzle hole and the protrusion is important, a mechanism for preventing the rotation of the nozzle needle is required, which also increases the cost. there is a possibility.
[0005]
The fuel injection nozzle for an internal combustion engine of the latter (second conventional example) realizes the promotion of fuel atomization by means of minute injection holes provided at minute intervals in the sack portion downstream of the seat surface. There is a problem like this. Since the nozzle holes are formed not in the seat surface but in the sac portion, a biased flow into the nozzle holes cannot be formed. As a result, a swirl flow is not formed in the nozzle hole, and fuel spray with a wide spray angle as in the former (first conventional example) cannot be realized.
[0006]
OBJECT OF THE INVENTION
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of purifying engine exhaust gas by realizing a fuel spray with a wide spray angle by forming a swirl flow in an injection hole in a low injection region. It is to provide at low cost.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, each of the two nozzle holes adjacent to each other among the plurality of nozzle holes is orthogonal to the fuel flow direction. as such, and, by placing close to each other in the substantially the same plane with respect to the direction perpendicular to the axial direction of the central axis of the nozzle needle, flow biased in the injection holes inlet portion is formed, in a nozzle hole A swirling flow can be formed.
[0008]
According to invention of Claim 2, each nozzle hole exit part opened in the outer peripheral side of a nozzle body of two nozzle holes adjacent among several nozzle holes was injected from two nozzle holes adjacent to each other. By disposing the fuel sprays at positions separated to the extent that they do not overlap, a biased flow is formed at each nozzle hole inlet, and a swirling flow is formed in each nozzle hole, and a fuel spray with a wide spray angle from each nozzle hole outlet. Can be injected, so that mixing with air is promoted and combustion is improved, so that engine exhaust gas can be purified.
[0009]
According to the invention described in claim 3, the axial hole of the nozzle body is provided with the sliding hole for slidably holding the nozzle needle. An oil sump having a larger diameter than the sliding hole is provided between the axial hole and the sliding hole. The nozzle needle is accommodated in a freely reciprocating manner with a predetermined clearance between the nozzle needle and the axial hole of the nozzle body. The clearance forms a fuel passage extending from the oil reservoir to the seat surface.
[0010]
According to the fourth aspect of the present invention, when the fuel pressure in the fuel passage reaches the pressure that overcomes the urging force of the first urging means by pumping the fuel from the high-pressure supply pump, the nozzle needle is seated on the nozzle body. Leave further and lift to the first stage lift. In such a low injection region, the injection hole inlets are arranged close to each other, so that a biased flow is generated at each injection hole inlet and a swirl flow is formed in the injection hole. A fuel spray with a wide spray angle can be injected by force. Further, when the fuel pressure in the fuel passage becomes larger than the sum of the urging force of the first urging means and the urging force of the second urging means, the nozzle needle is lifted to the full lift. In such a high injection region, even if the injection hole inlet portions are arranged close to each other, the flow is rectified in the injection hole without causing a biased flow, and a high penetrating fuel spray is injected. Therefore, fuel spray can be dispersed in the cylinders of the internal combustion engine, combustion is improved, and engine exhaust gas can be purified.
[0011]
According to the fifth aspect of the present invention, when the diameters of two adjacent nozzle holes are the same diameter (D), the distance (L) between the nozzle hole inlet portions arranged close to each other is L <D × (π−1) is satisfied. According to the invention described in claim 6, when the diameters of two adjacent nozzle holes are different from each other (D 1, D 2), the distance between the nozzle hole inlet portions arranged close to each other ( L) is characterized by satisfying a relationship of L <{(D1 + D2) / 2} × (π−1).
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the invention will be described based on examples with reference to the drawings.
[Configuration of the first embodiment]
1 to 7 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a view showing the overall structure of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine.
[0013]
A fuel injection nozzle for an internal combustion engine (hereinafter abbreviated as a fuel injection nozzle) of the present embodiment is mounted in each cylinder of an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) such as a diesel engine (not shown) and is pressurized by a high pressure supply pump (not shown). This is a direct injection type fuel injection valve that supplies the high pressure fuel pressurized to mist directly into the combustion chamber.
[0014]
This fuel injection nozzle has a nozzle body 2 that accommodates a nozzle needle 1, a nozzle holder (not shown) that accommodates first and second springs (not shown) as first and second urging means, and a close contact between the nozzle body 2. A tip packing (not shown) disposed between the surface and the contact surface of the nozzle holder, and the contact surface of the nozzle body 2 and the contact surface of the nozzle holder are fastened and fixed by a predetermined fastening axial force via the tip packing. And a retaining nut (not shown).
[0015]
The nozzle body 2 is provided with a fuel delivery path (hereinafter referred to as a fuel hole) 3 extending from the contact surface to the oil sump 4. Further, the nozzle holder is provided with a fuel supply path (not shown) extending from the joint portion to the contact surface. Further, the chip packing is provided with a fuel relay path (not shown) that connects the fuel hole 3 of the nozzle body 2 and the fuel supply path of the nozzle holder. Further, a restriction surface for restricting the maximum lift amount of the nozzle needle 1 is provided on the end face of the tip packing. In this embodiment, it is formed behind the nozzle needle 1 (for example, the rear end portion of the nozzle holder) by an electromagnetic valve (not shown) as an electromagnetic actuator (needle driving means for driving the nozzle needle 1 in the valve opening direction). By controlling the oil pressure in the control chamber (not shown), the nozzle needle 1 is configured to reciprocate in the axial direction.
[0016]
The nozzle needle 1 is formed in a substantially round bar shape and is always urged in a direction to close a plurality of nozzle holes (described later) 8 and 9 by the urging force of first and second springs housed in the nozzle holder. The front end portion is seated on and disengaged from the valve seat of the seat surface 10 of the nozzle body 2 to close and open the plurality of injection holes (injection holes) 8 and 9. The nozzle needle 1 has a small diameter portion 13 between a simple cylindrical surface-shaped axial portion 11 and a simple cylindrical surface-shaped axial portion 12 having an outer diameter smaller than that of the axial direction portion 11. Yes.
[0017]
The axial portion 11 is slidably held in a sliding hole 7 provided on the upper side in the figure of the axial hole 6 of the nozzle body 2. In addition, an annular shoulder portion 18 is formed around the convex portion 17 protruding in the axial direction from the upper end surface of the axial direction portion 11 when the nozzle needle 1 is most lifted. Has been. The nozzle needle 1 is accommodated in a reciprocating manner with a predetermined clearance between the axial portion 12 and the axial hole 6 of the nozzle body 2. The clearance forms a fuel passage 5 extending from the oil reservoir 4 to the seat surface 10. The axial hole 6 of the nozzle body 2 is provided with a sliding hole 7 for slidably holding the nozzle needle 1.
[0018]
The tip of the nozzle needle 1 on the downstream side in the fuel flow direction (the lower end in the figure in FIG. 1 and FIG. 2) is provided with a generally two-stage conical surface, and is provided between the conical surfaces. The annular ridge line (edge) is liquid-tightly contacted (seats) with the valve seat of the seat surface 10 formed at the tip of the nozzle body 2 to block the communication state between the fuel passage 5 and the fuel passage 14. For this purpose, a sheet portion 15 is formed. As shown in FIG. 2, a tip conical surface 16 is formed on the tip side of the nozzle needle 1 from the sheet portion 15. Further, when the seat portion 15 is separated (lifted) from the valve seat of the seat surface 10 of the nozzle body 2 by the movement (lift) of the nozzle needle 1 in the valve opening direction, the fuel passage 5 and the fuel passage 14 communicate with each other. In this state (open state), the fuel supplied from the fuel passage 5 side is allowed to pass through the fuel passages 14 on the plurality of nozzle holes 8 and 9 side.
[0019]
The nozzle body 2 includes a plurality of injection holes 8 and 9 for injecting fuel to the tip portion. An axial hole 6 extending from the contact surface to the plurality of nozzle holes 8 and 9 is provided at the center of the nozzle body 2, and the upper end of the axial hole 6 in the figure is more than the axial hole 6. The diameter of the hole is reduced, and a sliding hole 7 is provided for slidably holding the nozzle needle 1. Between the axial hole 6 and the sliding hole 7, the axial hole 6 and the sliding hole are provided. An oil sump 4 having a hole diameter larger than 7 is provided.
[0020]
The nozzle body 2 has a cylindrical wall portion 21, a cylindrical wall portion 22 having an outer diameter smaller than the cylindrical wall portion 21, and an outer diameter smaller than the cylindrical wall portion 22, from the upper end side in the drawing toward the lower end side in the drawing. A tapered wall portion 23 having a substantially inverted conical shape is sequentially provided. In addition, a fuel hole 3 extending obliquely from the contact surface (contact surface of the nozzle body 2) in liquid-tight contact with the contact surface of the nozzle holder via the tip packing to the oil reservoir 4 is provided in the cylindrical wall portion 21. ing. An axial hole 6 having a diameter larger than that of the sliding hole 7 is formed in the cylindrical wall portion 22. An oil hole is provided between the axial hole 6 and the axial direction portion 12 of the nozzle needle 1. A fuel passage 5 is formed that extends straight from the reservoir 4 to the side of the plurality of nozzle holes 8 and 9 in the axial direction.
[0021]
An inverted conical seat surface 10 having a valve seat on which the seat portion 15 of the nozzle needle 1 is seated at the end of fuel injection is formed on the inner peripheral surface of the tapered wall portion 23 of the nozzle body 2. The plurality of injection holes 8 and 9 are fuel injection holes that obliquely penetrate from the downstream side in the fuel flow direction to the outer periphery of the tapered wall portion 23 with respect to the valve seat of the seat surface 10 of the tapered wall portion 23. The nozzle holes 8 and 9 have the same nozzle hole diameter and are formed so as to penetrate the tapered wall portion 23 of the nozzle body 2 in a substantially circumferential direction by a tool such as a drill. And the nozzle hole inlet part 31 opened by the sheet surface 10 of the nozzle hole inlet part 31 opened by the sheet surface 10 of one nozzle hole 8 of the adjacent two nozzle holes 8 and 9 and the other nozzle hole 9 is provided. 2 and 3, as shown in FIG. 2 and FIG. 3, they are arranged so as to be substantially perpendicular to the fuel flow direction, that is, so as to be substantially perpendicular to the central axis of the nozzle needle 1 on the same plane. The sheet surface 10 of the tapered wall portion 23 of the nozzle body 2 is opened.
[0022]
Here, the reason why the nozzle hole inlet portions 31 and 32 are arranged close to each other on the substantially same plane so as to be substantially orthogonal to the fuel flow direction is that, as shown in FIG. In the low lift range (low load range / low injection range), by giving the fuel flow velocity difference (flow rate difference) on the left and right in the figure with respect to the center of the injection hole inlet portions 31, 32 of the injection holes 8, 9, This is because a swirling flow is formed in each nozzle hole 8, 9. As shown in FIG. 5A, when the nozzle hole inlet portions 31, 32 of the nozzle holes 8, 9 are arranged close to each other obliquely with respect to the fuel flow direction, each nozzle hole 8 is provided. The difference in the flow rate (flow rate) between the left and right fuels in the figure with respect to the centers of the nozzle hole inlets 31 and 32 is small, and it becomes difficult for the fuel to turn inside the nozzle holes 8 and 9. Further, as shown in FIG. 5B, when the nozzle hole inlet portions 31 and 32 of the nozzle holes 8 and 9 are arranged close to each other in the same direction (linear direction) with respect to the fuel flow direction, There is no difference in flow velocity (flow rate) between the right and left of the injection hole inlets 31 and 32 of the injection holes 8 and 9, and the fuel does not rotate in the injection holes 8 and 9.
[0023]
However, the nozzle hole outlet portions 33 and 34 that are opened on the outer peripheral side of the tapered wall portion 23 of the nozzle body 2 of the two adjacent nozzle holes 8 and 9 in which the nozzle hole inlet portions 31 and 32 are arranged close to each other are The fuel sprays injected from the two adjacent injection holes 8 and 9 are arranged at positions separated from each other so as not to overlap with each other, and in many cases, the fuel sprays are arranged at approximately equal intervals in the circumferential direction. Therefore, the central axis of each nozzle hole 8, 9 does not intersect the central axis of the nozzle body 2, and the central axis of each nozzle hole 8, 9 is predetermined with respect to the central axis of the nozzle needle 1 and the central axis of the nozzle body 2. It is inclined by the inclination angle of.
[0024]
That is, as shown in FIG. 2, the central axis of each nozzle hole 8, 9 is inclined downward by a predetermined inclination angle from a vertical line perpendicular to the central axis of the nozzle needle 1 and the central axis of the nozzle body 2. It is drilled to do. Further, as shown in FIG. 3, the central axis of each nozzle hole 8, 9 is not formed radially from the central axis of the nozzle needle 1 but is predetermined on the outer diameter side from the central axis of the nozzle needle 1. From the position (F) that is eccentric by the distance, the nozzle hole outlets 33 and 34 are spaced apart from each other evenly with a predetermined inclination angle (θ) around the radiation (G) extending in the radial direction of the nozzle needle 1. Has been drilled.
[0025]
Here, as shown in FIGS. 6A and 6B, the center-to-center distance (l) between the nozzle hole inlet portions 31 and 32 of the two nozzle holes 8 and 9 having the same diameter of the adjacent nozzle holes is as follows. In order to allow the fuel to flow stably from the fuel passage 5 into the nozzle holes 8 and 9, the entire circumference of the nozzle hole (πD) is required. For this reason, the center-to-center distance (l) of each nozzle hole inlet 31 and 32 is l ≦ (πD / 2) + (πD / 2) = πD. Further, the distance (L) between the injection hole inlet portions 31 and 32 of the two injection holes 8 and 9 having the same diameter of the adjacent injection holes is L ≦ l− (D / 2) × 2 = πD−D = D. X (π-1). Accordingly, since it is necessary to compete for the flow of fuel between the two adjacent nozzle holes 8 and 9, the distance between the nozzle inlet portions 31 and 32 of the two nozzle holes 8 and 9 having the same nozzle hole diameter ( L) is desirably set so as to satisfy the relationship L <D × (π−1). However, since each nozzle hole 8 and 9 has the same nozzle hole diameter (for example, φ0.1 to φ0.3), the nozzle hole diameter of each nozzle hole 8 and 9 is D.
[0026]
[Operation of the first embodiment]
Next, the operation of the fuel injection nozzle of this embodiment will be briefly described with reference to FIGS.
[0027]
A predetermined amount of fuel is pumped from a high-pressure supply pump at a predetermined time, and this high-pressure fuel is supplied to the fuel hole 3 via an injection pipe and a fuel injection device (not shown). This high-pressure fuel is stored in a fuel passage 5 formed between the axial portion 12 of the nozzle needle 1 and the axial hole 6 of the nozzle body 2 via the fuel hole 3 and the oil reservoir 4. When the fuel pressure in the fuel passage 5 increases and reaches a pressure that overcomes the urging force of the first spring housed in the nozzle holder, the nozzle needle 1 separates (lifts) from the valve seat on the seat surface 10 of the nozzle body 2. To the first stage lift (HD1) in the axial direction. Due to the movement (lift) of the nozzle needle 1 in the valve opening direction, the seat portion 15 of the nozzle needle 1 separates (lifts) from the valve seat of the seat surface 10 of the nozzle body 2, so that the fuel passage 5 and the fuel passage 14 communicate with each other. The fuel is supplied from the fuel hole 3, the oil sump 4, and the fuel passage 5 into the fuel passage 14 on the side of the plurality of nozzle holes 8 and 9.
[0028]
In the first-stage lift (HD1) in the axial direction upward in the figure, the gap between the injection hole inlets 31 and 32 of the injection holes 8 and 9 and the tip conical surface 16 of the nozzle needle 1 is narrow (about 30 to 30). 100 μm), and the injection hole inlets 31 and 32 are close to each other, the fuel in the place (B) where the injection hole inlets 31 and 32 are close to each other, and the injection holes 8 and 9 compete to reduce the flow rate. Slow flow rate. Conversely, the side (C) where the injection hole inlets 31 and 32 of the injection holes 8 and 9 are not close to each other has a large flow rate and a high flow rate because there are no competing injection holes 8 and 9. Due to this difference in flow rate (difference in flow rate), a biased flow is formed at the injection hole inlets 31 and 32, and a swirl flow (E) is generated in each injection hole 8 and 9 (see FIGS. 3, 4 and 7). ). Therefore, the nozzle needle 1 is lifted to the first stage lift (HD1), and in the low injection region where the gap between the nozzle hole inlet portions 31 and 32 of the nozzle holes 8 and 9 and the tip conical surface 16 of the nozzle needle 1 is narrow. The fuel spray having a low penetration force and a wide spray angle can be injected into the combustion chamber of each cylinder of the engine, so that mixing with air is promoted and combustion is improved.
[0029]
Further, when the fuel pressure in the fuel passage 5 formed between the axial portion 12 of the nozzle needle 1 and the axial hole 6 of the nozzle body 2 increases, the first spring and the second spring housed in the nozzle holder are increased. And the nozzle needle 1 is lifted to full lift (HD2). For example, the nozzle needle 1 is lifted until the shoulder portion 18 reaches a regulating member such as a tip packing. In this full lift, since the gap between the nozzle hole inlet portions 31 and 32 and the tip conical surface 16 of the nozzle needle 1 is wide (about 250 to 400 μm), the flow velocity of the fuel near the nozzle hole inlet ports 31 and 32 is reduced (pressure). Is high).
[0030]
As a result, even if the injection hole inlet portions 31 and 32 of the two adjacent injection holes 8 and 9 are close to each other, an uneven fuel flow does not occur, and the flow is rectified in the injection holes 8 and 9. . Therefore, the nozzle needle 1 is lifted to the full lift (HD2), and in the high injection region where the gaps between the injection hole inlet portions 31 and 32 and the tip conical surface 16 of the nozzle needle 1 are wide, high penetration fuel spray is injected. Therefore, the fuel spray can be dispersed over the combustion chamber of each cylinder of the engine, and combustion can be improved. When the fuel pressure from the high pressure supply pump approaches the end, the fuel pressure in the fuel passage 5 decreases, and the nozzle needle 1 is biased toward the seat surface 10 by the biasing force of the first spring and the second spring. When the seat portion 15 is seated on the valve seat on the seat surface 10, the fuel injection is finished.
[0031]
[Effect of the first embodiment]
As described above, in the fuel injection nozzle of the present embodiment, the nozzle hole inlet portions 31 and 32 opened on the seat surface 10 side of the tapered wall portion 23 of the nozzle body 2 are substantially orthogonal to the fuel flow direction. Two adjacent nozzle holes 8 and 9 are arranged close to each other, and the nozzle hole outlet parts 33 and 34 opened on the outer peripheral side of the tapered wall part 23 of the nozzle body 2 are spaced apart from each other at a predetermined interval. Two adjacent nozzle holes 8 and 9 are formed with the same nozzle hole diameter.
[0032]
As a result, in the low lift region (low load region / low injection region) of the nozzle needle 1, the injection hole inlet portions 31, 32 on the left and right of the center of the injection hole inlet portions 31, 32 of the adjacent injection holes 8, 9. As shown in FIG. 7, a swirl flow is formed in each of the plurality of nozzle holes 8, 9 by causing a difference in flow velocity (flow rate) of the fuel flowing into the nozzle holes. From 34, a fuel spray with a low penetrating force and a wide spray angle can be realized, and a high penetrating fuel spray can be realized in the high lift region (high injection region) of the nozzle needle 1. Thereby, since the combustion state in the combustion chamber of each cylinder of the engine can be improved, the engine exhaust gas can be purified.
[0033]
Here, the sheet surface 10 of the taper wall portion 23 of the nozzle body 2 requires high-precision processing technology such as shape accuracy and surface roughness to ensure the fuel sealability. In order to form (101), a higher-precision processing technique is required and the cost is increased. However, in the fuel injection nozzle of the present embodiment, the nozzle is provided without providing the projection (101) as described above. Since the swirl flow can be formed in the plurality of nozzle holes 8 and 9 in the low lift region (low load region / low injection region) of the needle 1, the cost is reduced.
[0034]
[Second Embodiment]
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 shows the main structure of the fuel injection nozzle.
[0035]
In the fuel injection nozzle of this embodiment, the diameters of two adjacent nozzle holes 8 and 9 are different. Here, the distance (L) between the injection hole inlet portions 31 and 32 of the two injection holes 8 and 9 having different diameters of the adjacent injection holes is L <{(D1 + D2) / 2} × (π−1). Is set to satisfy. However, the nozzle hole diameter of the nozzle hole 8 is D1, and the nozzle hole diameter of the nozzle hole 9 is D2. Also in this embodiment, the same effect as the first embodiment can be achieved.
[0036]
[Modification]
In this embodiment, the fuel injection valve of the present invention is directly pumped into the oil sump 4 and the fuel passage 5 from a high pressure supply pump such as a row type fuel injection pump or a distribution type fuel injection pump, and the fuel pressure in the fuel passage 5 is increased. Is larger than the urging force of the first and second urging means such as the first and second springs, the nozzle needle 1 is opened and used in a fuel injection device that injects fuel into the combustion chamber of each cylinder of the engine. However, the fuel injection valve of the present invention accumulates high-pressure fuel pumped from a high-pressure supply pump in a common rail (accumulation piping), and stores the high-pressure fuel accumulated in the common rail. Even when applied to a fuel injection nozzle of an injector (electromagnetic fuel injection valve) used in an accumulator fuel injection device (common rail fuel injection system) that supplies fuel to the combustion chamber of each cylinder of the engine There.
[0037]
In this embodiment, the fuel injection valve of the present invention is applied to a direct injection type fuel injection nozzle that is attached to a cylinder head of a direct injection diesel engine and directly injects fuel into the combustion chamber. This fuel injection valve may be applied to a fuel injection nozzle of a type that is attached to a cylinder head of a sub-combustion chamber type diesel engine and injects fuel into the sub-combustion chamber.
[0038]
In this embodiment, the opening shape of the plurality of nozzle holes 8 and 9 in which the nozzle hole inlet portions 31 and 32 are arranged close to each other is circular, but the nozzle hole inlet portions 31 and 32 are arranged in proximity to each other. The opening shapes of the plurality of nozzle holes 8 and 9 may be polygonal, elliptical, or elliptical. In the present embodiment, the tip side of the nozzle needle 1 with respect to the seat portion 15 has a simple conical surface shape (tip conical surface 16), but it may have a plurality of conical surface shapes. Further, the sheet surface 10 of the nozzle body 2 has a simple conical surface shape. However, if the sheet portion (ridge line, edge portion) 15 of the nozzle needle 1 does not contact the edge portion on the sheet surface 10 side, a plurality of conical surfaces are formed. It is good also as a shape.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a fuel injection nozzle (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main structure of a fuel injection nozzle (first embodiment).
3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2 (first embodiment).
FIG. 4 is an explanatory view showing an example in which the difference in fuel flow velocity between two adjacent nozzle holes is large (first embodiment).
FIG. 5A is an explanatory diagram showing an example in which the fuel flow velocity difference between two adjacent nozzle holes is small, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing an example in which there is no fuel flow velocity difference (comparison). Example).
FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing the entire circumference of a nozzle hole (πD), the distance between each nozzle hole inlet part (L), and the distance between the centers of each nozzle hole inlet part (l). (First embodiment).
FIG. 7 is an explanatory view showing a fuel injection state of a fuel injection nozzle (first embodiment).
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the main structure of a fuel injection nozzle (second embodiment).
9A and 9B are explanatory views showing the flow of fuel (first conventional example). FIG.
[Explanation of symbols]
1 Nozzle needle 2 Nozzle body 3 Fuel hole (fuel delivery path)
4 Oil reservoir 5 Fuel passage (clearance)
6 Axial hole 7 Sliding hole 8 Injection hole 9 Injection hole 10 Sheet surface 15 Sheet portion 16 Tip conical surface 23 Tapered wall portion 31 Injection hole inlet portion 32 Injection hole inlet portion 33 Injection hole outlet portion 34 Injection hole outlet portion

Claims (6)

軸方向孔を有し、且つ軸方向の先端側に複数の噴孔を有するノズルボデーと、このノズルボデーの軸方向孔内において往復移動可能に収容されて、軸方向の先端部に前記ノズルボデーの弁座に着座、離脱するシート部を有するノズルニードルとを備えた燃料噴射弁であって、
前記弁座は、燃料噴射終了時に前記ノズルニードルのシート部が着座するシート面の途中に設けられ、
前記複数の噴孔は、前記シート面の前記弁座よりも燃料の流れ方向の下流側を貫通するように設けられ、
これらの噴孔のうちで隣接する２つの噴孔の、前記シート面側で開口する各噴孔入口部は、燃料の流れ方向に対して直交するように、かつ、前記ノズルニードルの中心軸の軸方向に直交する方向に対して概略同一平面内において近接して配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。A nozzle body having an axial hole and having a plurality of nozzle holes on the tip end side in the axial direction, and a valve seat of the nozzle body at the tip end in the axial direction. A fuel injection valve provided with a nozzle needle having a seat part to be seated and detached
The valve seat is provided in the middle of the seat surface on which the seat portion of the nozzle needle is seated at the end of fuel injection,
The plurality of nozzle holes are provided so as to pass through the downstream side in the fuel flow direction from the valve seat on the seat surface,
Of these two nozzle holes, the two adjacent nozzle holes that open on the seat surface side are orthogonal to the fuel flow direction, and are located on the central axis of the nozzle needle. A fuel injection valve, which is disposed in proximity to a direction orthogonal to the axial direction in substantially the same plane. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記複数の噴孔のうちで隣接する２つの噴孔の、前記ノズルボデーの外周側で開口する各噴孔出口部は、隣接する２つの噴孔から噴射された燃料噴霧が重ならない範囲まで離間させた位置に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The two nozzle holes adjacent to each other among the plurality of nozzle holes are spaced apart from each other so that the fuel sprays injected from the two adjacent nozzle holes do not overlap. A fuel injection valve, characterized in that it is disposed at a different position. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記軸方向孔には、前記ノズルニードルを摺動自在に保持するための摺動孔が設けられ、
前記軸方向孔と前記摺動孔との間には、前記摺動孔よりも孔径が拡げられた油溜まりが設けられており、
前記ノズルニードルは、前記ノズルボデーの軸方向孔との間に所定のクリアランスを保って往復移動自在に収容されており、
前記クリアランスは、前記油溜まりから前記シート面へ延びる燃料通路を形成することを特徴とする燃料噴射弁。The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The axial hole is provided with a sliding hole for slidably holding the nozzle needle,
Between the axial hole and the sliding hole, an oil sump having a diameter larger than the sliding hole is provided,
The nozzle needle is accommodated in a reciprocating manner with a predetermined clearance between the nozzle body and an axial hole of the nozzle body,
The fuel injection valve, wherein the clearance forms a fuel passage extending from the oil reservoir to the seat surface. 請求項３に記載の燃料噴射弁において、
前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、前記ノズルニードルを閉弁方向に付勢する第２付勢手段とを備え、
前記ノズルニードルは、高圧供給ポンプからの燃料の圧送によって前記燃料通路内の燃料圧力が、前記第１付勢手段の付勢力に打ち勝つ圧力に達すると、前記ノズルボデーのシート面より離脱して１段目リフトまでリフトし、
更に前記燃料通路内の燃料圧力が、前記第１付勢手段の付勢力と前記第２付勢手段の付勢力との和よりも大きくなると、フルリフトまでリフトすることを特徴とする燃料噴射弁。The fuel injection valve according to claim 3,
First urging means for urging the nozzle needle in the valve closing direction, and second urging means for urging the nozzle needle in the valve closing direction,
When the fuel pressure in the fuel passage reaches a pressure that overcomes the urging force of the first urging means by the pumping of fuel from the high pressure supply pump, the nozzle needle is separated from the seat surface of the nozzle body and moved to the first stage. Lift to the eye lift,
Further, when the fuel pressure in the fuel passage becomes larger than the sum of the urging force of the first urging means and the urging force of the second urging means, the fuel injection valve is lifted to a full lift. 請求項１ないし請求項４のうちいずれかに記載の燃料噴射弁において、
前記隣接する２つの噴孔の噴孔径を同一径（Ｄ）としたとき、
近接して配置される前記各噴孔入口部間の距離（Ｌ）は、
Ｌ＜Ｄ×（π−１）
の関係を満足することを特徴とする燃料噴射弁。The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
When the nozzle diameter of the two adjacent nozzle holes is the same diameter (D),
The distance (L) between the nozzle hole inlet portions arranged close to each other is as follows.
L <D × (π−1)
A fuel injection valve characterized by satisfying the relationship: 請求項１ないし請求項４のうちいずれかに記載の燃料噴射弁において、
前記隣接する２つの噴孔の噴孔径を互いに異なる径（Ｄ１、Ｄ２）としたとき、
近接して配置される前記各噴孔入口部間の距離（Ｌ）は、
Ｌ＜｛（Ｄ１＋Ｄ２）／２｝×（π−１）
の関係を満足することを特徴とする燃料噴射弁。The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
When the diameters of the two adjacent nozzle holes are different from each other (D1, D2),
The distance (L) between the nozzle hole inlet portions arranged close to each other is as follows.
L <{(D1 + D2) / 2} × (π−1)
A fuel injection valve characterized by satisfying the relationship:

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