JP4163706B2 - Fuel injection device - Google Patents
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Description
この発明は内燃機関に使用される燃料噴射装置に関するものであり、特に燃料噴霧の形状および噴射方向を改良するとともに、微粒化を促進することのできる燃料噴射装置に関するものである。 The present invention relates to a fuel injection device used for an internal combustion engine, and more particularly to a fuel injection device capable of improving atomization and improving the shape and injection direction of fuel spray.
近年、自動車などの排出ガス規制が強化されており、燃料噴射装置によって噴射される燃料噴霧の形状及び噴射方向について、様々な形状及び方向を創出することが求められるとともに、噴霧の微粒化の促進が求められている。特に燃料噴霧の微粒化については各種の検討がなされており、従来の燃料噴射装置においては、噴射口の弁座側出口端面、もしくは弁体下流側にスロットを弁体軸心に対して放射状に形成しているものがあった。 In recent years, exhaust gas regulations for automobiles and the like have been strengthened, and it has been required to create various shapes and directions of the fuel spray injected by the fuel injection device and promote atomization of the spray. Is required. In particular, various investigations have been made on atomization of fuel spray. In conventional fuel injection devices, slots are formed radially on the valve seat side outlet end face of the injection port or on the downstream side of the valve body with respect to the valve body axis. There was something that was forming.
この燃料噴射装置においては、弁体端面に噴霧が回り込むため、ポペット弁特有の噴霧角が大きい中空円錐形噴霧ではなく、噴霧角が抑制され、かつ空気との混合に適した中実の噴霧が形成される。又噴霧が弁体端面にまで回り込むことにより、単位時間に噴霧が進む距離を抑制するとともに、空気との混合による微粒化を促進するものである(特許文献1参照)。 In this fuel injection device, since the spray wraps around the end face of the valve body, it is not a hollow cone spray having a large spray angle peculiar to a poppet valve, but a solid spray that suppresses the spray angle and is suitable for mixing with air. It is formed. Further, when the spray wraps around the end face of the valve body, the distance traveled by the spray per unit time is suppressed and atomization by mixing with air is promoted (see Patent Document 1).
従来の燃料噴射装置は以上のように構成されており、弁体が弁座に当接するシート部より下流側にスロットを設けたため、燃料噴射終了後にスロットに燃料が溜まる。そして燃料噴射装置を筒内噴射用に用いた場合は弁体に付着した燃料が高温にさらされることによりカーボンデポジットとして堆積するため、噴霧形状および微粒化を悪化させるという問題点があった。 The conventional fuel injection device is configured as described above, and since the slot is provided on the downstream side of the seat portion where the valve body abuts the valve seat, the fuel is accumulated in the slot after the fuel injection is completed. When the fuel injection device is used for in-cylinder injection, the fuel adhering to the valve body is deposited as a carbon deposit when exposed to a high temperature, and there is a problem that the spray shape and atomization are deteriorated.
また吸気管噴射用に用いた場合は弁体に付着した燃料が液滴となって落下することにより、空燃比が変動してしまうという問題点があった。 Further, when used for intake pipe injection, there is a problem that the air-fuel ratio fluctuates due to the fuel adhering to the valve body falling as droplets.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、ガソリンエンジン用燃料噴射装置において、噴射口に燃料が付着するのを抑制するとともに、多様な噴霧形状および噴射方向を形成することができ、更に噴霧の微粒化を向上させることのできる燃料噴射装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a fuel injection device for a gasoline engine, while preventing fuel from adhering to an injection port, various spray shapes and injection directions are formed. It is another object of the present invention to provide a fuel injection device that can improve atomization of spray.
この発明に係る燃料噴射装置は、噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式のものであり、弁体には弁座と接触する部分である弁体シート部と、この弁体シート部よりも下流側に位置する弁体テーパ部とを設け、弁体シート部の傾斜角を弁体テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成するとともに、弁ボディには弁座の下流側に弁座テーパ部を設け、弁座の傾斜角を弁座テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成し、更に弁座出口端面に円弧状の切欠きを複数個設けたものである。 The fuel injection device according to the present invention includes a valve body provided with a valve seat having an injection port, and a valve body that opens and closes the injection port while being in contact with the valve seat, and the valve body moves downstream. The valve body is of an externally opened type, and the valve body includes a valve body seat portion that is in contact with the valve seat and a valve body taper portion that is located downstream of the valve body seat portion. The valve body seat part is formed so that the inclination angle of the valve body seat part is larger than the inclination angle of the valve body taper part, and the valve body is provided with a valve seat taper part on the downstream side of the valve seat so that the valve seat inclination angle It is formed so as to be larger than the inclination angle of the seat taper portion, and a plurality of arc-shaped notches are provided on the valve seat outlet end face.
この発明に係る燃料噴射装置によれば、噴射口を有する弁座が設けられた弁ボディと、弁座に離接して噴射口を開閉する弁体とを有し、この弁体が下流側へ移動するときに開弁する外開弁方式のものであり、弁体には弁座と接触する部分である弁体シート部と、この弁体シート部よりも下流側に位置する弁体テーパ部とを設け、弁体シート部の傾斜角を弁体テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成するとともに、弁ボディには弁座の下流側に弁座テーパ部を設け、弁座の傾斜角を弁座テーパ部の傾斜角より大きくなるように形成し、更に弁座出口端面に円弧状の切欠きを複数個設けたので、燃料噴射装置の取り付け場所において制約を受けるような場合でも、所望する方向へ燃料を噴射することが可能となり、様々な噴射方向を形成することができるようになるとともに、様々な噴霧形状を形成させることができる。 The fuel injection device according to the present invention includes a valve body provided with a valve seat having an injection port, and a valve body that opens and closes the injection port while being in contact with the valve seat. It is of the outer valve-opening type that opens when it moves, the valve body seat part that is in contact with the valve seat on the valve body , and the valve body taper part located downstream of this valve body seat part The valve body seat portion is formed so that the inclination angle of the valve body seat portion is larger than the inclination angle of the valve body taper portion, and the valve body is provided with a valve seat taper portion on the downstream side of the valve seat, Is formed so as to be larger than the inclination angle of the valve seat taper portion, and a plurality of arc-shaped notches are provided on the valve seat outlet end face, so that it is desirable even when the installation location of the fuel injection device is restricted. It is possible to inject fuel in the direction to perform, forming various injection directions DOO together so as to thereby, it is possible to form various spray shape.
実施の形態1.
以下この発明の一実施形態を図に基づいて説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による燃料噴射装置を示す断面図、図2は同じく先端部を示す断面図である。
本発明による燃料噴射装置には弁装置1が設けられており、この弁装置1は弁体2と弁ボディ3によって構成されている。
Embodiment 1 FIG.
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel injection device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a tip portion.
The fuel injection device according to the present invention is provided with a valve device 1, which is composed of a
弁体2はガイド部2aを有しており、ガイド部2aには2面平面部2bが設けられている。そして燃料は弁ボディ3の内径部3aと弁体2の間の隙間、及び内径部3aと平面部2bの間の隙間を通って流れる。弁体2の先端部には弁体シート部2cが設けられ、弁体シート部2cと弁ボディ3に設けられた弁座3bとはシート部3cにおいて接触しており、弁体2と弁座3bによって囲まれた環状の噴射口4がシート部3cの下流側において形成されている。
The
スプリング5は弁体2を閉弁方向に付勢するためのものであり、弁体2にはアマチュア6が取り付けられるとともに、コア7がアマチュア6に対向して配置されている。又ボビン8内において電磁コイル9が巻回されることによりソレノイド装置が構成されている。
The
本発明による燃料噴射装置においては、開弁状態における静的流量の制御は、弁装置1の上流側に設けられたオリフィス21により制御される。そして開弁時におけるシート部3cの燃料流れの断面積はオリフィス21における流れ面積よりも充分大きく構成されており、シート部3cにおいて燃料の流れが詰らないようになっている。
In the fuel injection device according to the present invention, the control of the static flow rate in the valve open state is controlled by the
以上のように構成された燃料噴射装置においては、電磁コイル9に電流を供給することにより磁気回路が形成され、アマチュア6がコア7に引き付けられることにより弁体2は下流側へ移動し、噴射口4より燃料が内燃機関へ噴射される。そして電流を遮断すると、弁体2はスプリング5の復帰力により上流側へ移動し、燃料噴射は終了する。
In the fuel injection device configured as described above, a magnetic circuit is formed by supplying current to the
本発明においては図2に示すように、シート部3cより上流側であって弁体2に3つの環状の溝10を設けたものである。この溝10により燃料流れに乱れが発生し、更にシート部3cにおいて燃料の流れが詰まらないので、シート部3cにおいて燃料は乱れを維持した状態で噴射口4へ流れ、噴射口4から噴射されるので、燃料噴霧の微粒化が促進される。
In the present invention, as shown in FIG. 2, three
更に従来と異なり燃料流れの乱れを発生させるための溝10をシート部3cよりも上流側に設けたので、燃料噴射終了後に燃料がシート部3cの下流側に溜まることを抑制することができる。従ってカーボンデポジットの堆積を防ぐことができるとともに、更に吸気管噴射用に用いた場合でも、空燃比が変動することを防ぐことができる。
Furthermore, unlike the conventional case, the
尚図2においては、溝10を3個設けた場合について説明したが、1個の溝を設けてもよく、更に3個以外の複数の溝を設けてもよい。
In FIG. 2, the case where three
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。本実施形態においては、シート部3cより上流側であって、弁ボディ3に3つの環状の溝11を設けたものである。この溝11により、実施の形態1の場合と同様燃料流れに乱れが発生し、噴射口4から噴射される燃料噴霧の微粒化が促進される。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a tip portion of a fuel injection device according to
尚図3においては、溝11を3個設けた場合について説明したが、1個の溝を設けてもよく、更に3個以外の複数の溝を設けてもよい。更に弁体2及び弁ボディ3の両方に溝を設けるようにしてもよい。
In FIG. 3, the case where three
実施の形態3.
図4はこの発明の実施の形態3による燃料噴射装置の先端部を示す断面図である。本実施形態においては、弁体シート部2cの傾斜角をα1、シート部3c下流側の弁体テーパ部2dの傾斜角をα2としたとき、α1>α2となるように形成するとともに、弁座3bの傾斜角をβ1、シート部3c下流側の弁座テーパ部3dの傾斜角をβ2としたとき、β1>β2となるように形成したものである。
4 is a cross-sectional view showing a tip portion of a fuel injection device according to
更に噴射口4を構成する弁座出口端面3eを弁体2の軸Оに対して円弧状に傾斜させて構成し、即ち弁座出口端面3eが弁体端面2eを覆っている部分と覆っていない部分とを設けるように構成する。
Further, the valve seat outlet end face 3e constituting the
以上のように構成することにより、弁体2の軸Оに対して燃料の噴射角が傾くことになり、しかも弁座テーパ部3dが弁体2を覆っている部分が連続的に変化するため、軸Оに対して偏向した噴霧を形成できる。これにより、燃料噴射装置の取り付け場所において制約を受けるような場合でも、所望する方向へ燃料を噴射することが可能となり、様々な噴射方向を形成することができるようになる。
With the configuration described above, the fuel injection angle is inclined with respect to the axis O of the
尚弁座出口端面3eを直線状に傾斜させて構成することも考えられるが、この場合噴霧断面は図5のPに示すように、一部分が突出し、一様な楕円とはならない。これに対して図4に示すように、弁座出口端面3eを円弧状に傾斜させて構成した場合、噴霧断面は図5のQに示すように、一様な楕円形となり、適切な噴霧が得られる。又図1に示すような弁構造において、弁座出口端面を傾斜させるように構成してもよい。 In addition, although it can also be considered that the valve seat outlet end face 3e is inclined linearly, in this case, as shown in P of FIG. 5, a part of the spray cross section protrudes and does not become a uniform ellipse. On the other hand, as shown in FIG. 4, when the valve seat outlet end face 3e is inclined in an arc shape, the spray cross section becomes a uniform ellipse as shown in Q of FIG. can get. Further, in the valve structure as shown in FIG. 1, the valve seat outlet end face may be inclined.
実施の形態4.
図6はこの発明の実施の形態4による燃料噴射装置の先端部を示す正面図、図7は図6におけるA−A線断面図であり、噴霧の形状を示すための図である。本実施形態においては、上記実施の形態3の場合と同様、弁体シート部2cの傾斜角をα1、シート部3c下流側の弁体テーパ部2dの傾斜角をα2としたとき、α1>α2となるように形成するとともに、弁座3bの傾斜角をβ1、シート部3c下流側の弁座テーパ部3dの傾斜角をβ2としたとき、β1>β2となるように形成したものである。
6 is a front view showing a front end portion of a fuel injection device according to
又噴射口4の弁座出口端面3eに円弧状の切欠き3fを弁体2の軸Оに対して点対称となる位置に2個設け、この切欠き3fと弁座出口端面3eとを円弧状につなぐものである。尚円弧状の切欠き3fは3個以上設けるようにしてもよい。
In addition, two arc-shaped
以上のように構成することにより、弁座出口端面3eが弁体端面2eを覆っている部分と覆っていない部分が存在するようになり、図7に示すように、噴霧は2方向に分配されることになる。 By configuring as described above, there are a portion where the valve seat outlet end surface 3e covers the valve body end surface 2e and a portion which does not cover, and the spray is distributed in two directions as shown in FIG. Will be.
図8は別の形態による燃料噴射装置の先端部を示す正面図、図9は噴霧の形状を示すための断面図である。図6に示したものとは円弧の曲率が相違する切欠き3gを設けたものであり、このように様々に曲率を変えることにより、噴霧の横断面の偏平率を図9に示すように変化させることができる。 FIG. 8 is a front view showing the tip of a fuel injection device according to another embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing the shape of the spray. 6 is provided with a notch 3g having a different arc curvature, and by changing the curvature in this manner, the flatness of the cross section of the spray changes as shown in FIG. Can be made.
又上記に示したような切欠きを、図1に示したような弁構造において設けるようにしてもよい。以上のように本実施形態によれば、様々な噴霧形状を形成させることができる。 Further, the notch as described above may be provided in the valve structure as shown in FIG. As described above, according to the present embodiment, various spray shapes can be formed.
2 弁体、2c 弁体シート部、2d 弁体テーパ部、3 弁ボディ、3b 弁座、
3c シート部、3d 弁体テーパ部、3e 弁座出口端面、3f 切欠き、
10,11 溝。
2 valve body, 2c valve body seat part, 2d valve body taper part, 3 valve body, 3b valve seat,
3c Seat part, 3d Taper taper part, 3e Valve seat outlet end face, 3f Notch,
10,11 groove.
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