JP4296724B2

JP4296724B2 - Fuel injection nozzle

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Publication number: JP4296724B2
Application number: JP2001158177A
Authority: JP
Inventors: 健治伊達; 正明加藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-09-14
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2009-07-15
Anticipated expiration: 2021-05-28
Also published as: JP2002161833A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に高圧燃料を噴射する燃料噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
直接噴射式エンジンにおいて、燃料噴射ノズルから噴射される燃料噴霧の形状及び噴射量は、エンジンの運転状態及び噴射時期（噴射初期と後期）によって最適な状態がある。これを実現する従来技術として、実開昭６３−５１１５４号公報がある。これは、図２９に示す様に、ノズルボディ１００のシート面１１０に開口する第１の噴孔１２０とサック室１３０の内周面に開口する第２の噴孔１４０とを設け、ニードル１５０のリフト量に応じて、噴射噴孔数を二段階に変更することにより、適切な噴射流量を実現している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来技術では、閉弁後においても、サック室１３０に開口する第２の噴孔１４０が開いているため、サック室１３０に溜まっている燃料が第２の噴孔１４０から噴出することがある。この場合、エンジンの燃焼室内に噴出された燃料が未燃焼ガスとなり、排出ガス中のＨＣ（有害物質）が増加するという問題が生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ニードルのリフト量に応じて噴射噴孔数を段階的に変更する燃料噴射ノズルにおいて、閉弁後の燃料噴出を防止することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の手段）
ノズルボディは、ガイド孔の下流側端部に円錐状のシート面が形成され、更にシート面の下流にサック室が設けられ、且つ、シート面に開口する第１の噴孔とサック室の内周面に開口してサック室の周方向に複数設けられる第２の噴孔とを有している。
ニードルは、閉弁時に第１の噴孔より上流側のシート面に着座するシート部と、このシート部より下流に設けられてサック室に摺動自在に嵌合する小径軸部とを有している。その小径軸部は、閉弁時にサック室に嵌合して、自身の外周面によって第２の噴孔を塞ぎ、一段目のニードルリフトの後、二段目のニードルリフトでサック室から抜け出す遮断部と、この遮断部の下流側に連続して設けられ、外周面をカットした切欠き面が周方向に複数箇所形成されたガイド部とが設けられ、そのガイド部は、二段目のニードルリフトで、自身の下流側をサック室に残して上流側のみサック室から抜け出し、切欠き面とサック室の内周面との間に第２の噴孔に通じる燃料通路を形成する。
また、ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面がガイド部の周方向に複数箇所設けられている時に、１箇所のガイド面が１個の第２の噴孔と周方向の位置が重なった場合、残りのガイド面が残りの第２の噴孔とそれぞれ周方向の位置が異なることを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、閉弁時にニードルの小径軸部に設けられた遮断部がサック室に嵌合して、その遮断部の外周面が第２の噴孔を塞いでいるので、サック室の燃料が第２の噴孔から噴出することを防止できる。
二段目のニードルリフトでは、遮断部がサック室から抜け出しても、ガイド部の下流側がサック室に残るため、ニードルの傾きを防止でき、閉弁を確実に行うことができる。また、二段目のニードルリフトでは、ガイド部に形成された切欠き面とサック室の内周面との間に燃料通路が形成されるので、ガイド部の下流側がサック室に残った状態でも、サック室へ燃料が供給され、第２の噴孔からも燃料噴射を行うことができる。
さらに、ノズルボディの内部でニードルが回転しても、ガイド面と第２の噴孔とが２箇所以上で重なることがないので、ガイド面により第２の噴孔へ流れ込む燃料の流れが阻害されることが少なくなり、複数の第２の噴孔への流れを均一化できる。
【０００６】
（請求項２の手段）
請求項１に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
サック室の入口から第２の噴孔の上端部までの距離をＬx とし、ガイド部の長さをＬf とすると、以下の関係が成立する。
Ｌx ＞Ｌf
この関係が成り立つと、二段目のニードルリフトでは、ガイド部の下端が、必ず第２の噴孔の上端部より上方に位置するため、ガイド部の外周面によって第２の噴孔が覆われることを防止できる。
【０００７】
（請求項３の手段）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
二段目のニードルリフト時に、ガイド部の下端から第２の噴孔の上端部までの距離をＨとし、ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面の幅をＷとすると、以下の関係が成立する。
Ｈ≧３×Ｗ
【０００８】
二段目のニードルリフトでは、ガイド部の切欠き面とサック室の内周面との間に形成される燃料通路を通ってサック室に燃料が流れ込む。従って、ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面（以下、ガイド面と呼ぶ）の直下では、上流からの流れが無いため、流れが剥離し、結果的に第２の噴孔へ流れ込む流量が低下する。これに対し、上記の関係が成り立つ様に設計すれば、ガイド面の両側を流れた燃料がガイド面の下流で合流して第２の噴孔へ流れ込むことができるので、流量の低下を防止できる。
【０００９】
（請求項４の手段）
請求項１〜３に記載した何れかの燃料噴射ノズルにおいて、
ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面の下流に整流部を設けたことを特徴とする。
ガイド面の下流に整流部を設けることにより、ガイド面の両側を流れる燃料がガイド面の下流で合流し、補って第２の噴孔へ流れ込むことができる。
【００１０】
（請求項５の手段）
請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
ガイド部の周方向に隣合う切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面は、自身の幅が下流側へ向かって次第に小さくなる先細り形状に設けられている。この場合、ガイド面自体に整流効果を持たせることができるので、ガイド面の両側を流れる燃料がガイド面の下流で合流し、補って第２の噴孔へ流れ込むことができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の燃料噴射ノズルを図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
図１（ａ）はノズル先端部の断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズル１は、図２に示す様に、ノズルボディ２とニードル３から構成され、開弁圧（第１開弁圧と第２開弁圧）を設定するノズルホルダ（図示しない）に組付けられている。
【００２２】
ノズルボディ２は、ニードル３を摺動自在に嵌挿するガイド孔４、このガイド孔４の途中に設けられた燃料溜室５、この燃料溜室５に通じる燃料供給路６、ガイド孔４の下流側端部に設けられた円錐状のシート面７、このシート面７の下流端から連続して形成されたサック室８（図１参照）、及び高圧燃料を噴射するための噴孔９、１０等が形成されている。
噴孔は、シート面７に開口する第１の噴孔９と、サック室８の内周面に開口する第２の噴孔１０とから成り、それぞれ複数個ずつ周方向に等間隔に設けられている。
【００２３】
ニードル３は、自身の上部（摺動部３ａ）がガイド孔４に数μｍのクリアランスで挿通され、燃料噴射時にガイド孔４を二段階にリフトする。
ニードル３の下端部には、図１（ａ）に示す様に、閉弁時に第１の噴孔９より上流側のシート面７に着座するシート部１１と、このシート部１１より下流に設けられてサック室８に摺動自在に嵌合する小径軸部（下述する）とが設けられている。
この小径軸部には、以下に説明する遮断部１２とガイド部１３とが設けられている。
【００２４】
遮断部１２は、円柱形を有し、閉弁時に自身の外周面によって第２の噴孔１０を塞いでおり、一段目のニードルリフトで第２の噴孔１０を開いた後、二段目のニードルリフト（図４参照）でサック室８から抜け出す。
ガイド部１３は、遮断部１２の下流側に連続して設けられ、図１（ｂ）に示す様に、外周面を部分的に残してカットしたカット面１３ａ（切欠き面）が周方向に３箇所形成され、軸方向から見て略三角形状に設けられている。以下、周方向に隣合うカット面１３ａ同士の間に残された外周面をガイド面１３ｂと呼ぶ。また、ガイド部１３の下流側には、３箇所のカット面１３ａで構成される三角形に略内接する大きさの先端軸部１４が設けられている。
【００２５】
このガイド部１３は、遮断部１２がサック室８から抜け出す二段目のニードルリフト時に、自身の下流側半分がサック室８に残り、上流側半分がサック室８から抜け出すことで、カット面１３ａとサック室８の内周面との間に第２の噴孔１０に通じる燃料通路１５を形成することができる（図４参照）。但し、二段目のニードルリフト時に、サック室８に残ったガイド面１３ｂが第２の噴孔１０を塞ぐことがない様に、下記の寸法関係が成立する様に設計されている。
Ｌx ＞Ｌf
Ｌx ：サック室８の入口（シート面７とサック室８との交点Ｂ）から第２の噴孔１０の上端部Ｃまでの距離、Ｌf ：ガイド部１３の長さ
【００２６】
次に、燃料噴射ノズル１の作動及び効果を説明する。
図示しない燃料噴射ポンプより圧送された高圧燃料が燃料供給路６を介してニードル３のガイド孔４に供給され、その燃料圧力が第１開弁圧より大きくなると、ニードル３が押し上げられて、一段目のリフト位置までリフトする。この一段目のニードルリフトにより、ニードル３のシート部１１がノズルボディ２のシート面７から離座すると、図３に矢印で示す様に、ガイド孔４からシート面７に流れ込んだ高圧燃料がシート面７に開口する第１の噴孔９から噴射される。
【００２７】
この時、遮断部１２がサック室８内に残り、サック室８の内周面と遮断部１２の外周面との間で燃料がシールされるため、第２の噴孔１０から燃料が噴射されることはない。
この一段目のニードルリフトでは、噴孔面積が全体（第１の噴孔９と第２の噴孔１０との合計）に対して小さくなるため、小噴孔径により高圧で噴射することができる。その結果、噴霧の微粒化を促進でき、空気との混合が良好に行われるため、燃焼が改善される。
【００２８】
更に、ガイド孔４の燃料圧力が上昇して第２開弁圧より大きくなると、ニードル３が更に押し上げられて、二段目のリフト位置までリフトする。この二段目のニードルリフトでは、図４に示す様に、ニードル３の遮断部１２がサック室８から抜け出し、ガイド部１３に形成されたカット面１３ａの上端Ｄが、シート面７とサック室８との交点Ｂよりも上方へ移動する。これにより、カット面１３ａとサック室８の内周面との間に燃料通路１５が形成されるため、この燃料通路１５を通ってサック室８に燃料が供給され、第２の噴孔１０からも燃料が噴射される。
【００２９】
この時、遮断部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３の下流側半分がサック室８に残るため、３箇所のガイド面１３ｂがサック室８の内周面に支持されてニードル３の傾きが防止される。この二段目のニードルリフトでは、噴孔面積が大きくなり、適切な噴射率を実現できる。
その後、燃料噴射ポンプの燃料圧送が終わりに近づくと、ガイド孔４内の燃料圧力が低下するため、それまでリフトしていたニードル３が下方へ付勢され、シート部１１がシート面７に着座して燃料噴射が終了する。
【００３０】
（第１実施例の効果）
本実施例の燃料噴射ノズル１は、閉弁時にニードル３の小径軸部がサック室８に嵌合して、遮断部１２の外周面によって第２の噴孔１０の開口部が塞がれている。その結果、サック室８に溜まっている燃料が第２の噴孔１０から噴出されることを防止できるので、未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減できる。
【００３１】
また、二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３の下流側半分がサック室８に残り、３箇所のガイド面１３ｂがサック室８の内周面に支持されるため、ニードル３の傾きを防止できる。その結果、閉弁時のニードルの動作を確実に行うことができる。
更に、ガイド部１３は、上述の寸法関係（Ｌx ＞Ｌf ）が成立することにより、二段目のニードルリフト時に、ガイド面１３ｂの下端Ｅが第２の噴孔１０の上端部より上方に位置している（図４参照）。これにより、仮にガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、ガイド面１３ｂが第２の噴孔１０を覆うことはなく、第２の噴孔１０から確実に燃料噴射を行うことができる。
【００３２】
（第２実施例）
本実施例は、第２の噴孔１０の数に応じてガイド面１３ｂの数を規定する一例である。
ニードル３は、ノズルボディ２の内部で回転規制されていないため、使用中に回転位置が変化する。この時、ガイド部１３のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０の直上に位置する（つまり、ガイド面１３ｂと第２の噴孔１０の周方向位置が重なる）と、ガイド面１３ｂによって燃料の流れが阻害され、第２の噴孔１０へ流れ込む燃料流量が低下する可能性がある。
【００３３】
ここで、第２の噴孔１０の総数をＮ、直上にガイド面１３ｂが位置する第２の噴孔１０の数をｎとし、ｎをパラメータとして、ｎ＝０の時の流量に対する流量比を測定すると、図５に示す様に、ｎが増える（ｎ／Ｎが大きくなる）程、流量低下が大きくなることが分かる。この測定結果では、許容される流量（噴射量）のバラツキから考えると、ｎ／Ｎ≦０．２が望ましいと言える。
この条件を満足するためには、２箇所以上のガイド面１３ｂが同時に第２の噴孔１０の直上に位置しない様に、第２の噴孔１０とガイド面１３ｂの数を規定する必要がある。言い換えると、１箇所のガイド面１３ｂが１個の第２の噴孔１０の直上に位置する時に、残りのガイド面１３ｂが残りの第２の噴孔１０とそれぞれ周方向の位置が異なる様な関係が望ましい。
【００３４】
以下に、上記関係を満足する幾つかの例を示す。
ａ）第２の噴孔１０の数が５個の場合（図６〜図８参照）。
ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図６参照）と４箇所の場合（図７参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残りのガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は小さいと言える。
ガイド面１３ｂが５箇所の場合（図８参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なると、必然的に残り４箇所のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が大きくなり、好ましい実施例とは言えない。
【００３５】
ｂ）第２の噴孔１０の数が６個の場合（図９〜図１１参照）。
ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図９参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なると、必然的に残り２箇所のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が大きくなり、好ましい実施例とは言えない。
ガイド面１３ｂが４箇所の場合（図１０参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なると、１８０度反対側のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が大きくなり、好ましい実施例とは言えない。
ガイド面１３ｂが５箇所の場合（図１１参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残りのガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は小さいと言える。
【００３６】
ｃ）第２の噴孔１０の数が７個の場合（図１２〜図１４参照）。
ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図１２参照）、４箇所の場合（図１３参照）、及び５箇所の場合（図１４参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残りのガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は小さいと言える。
【００３７】
ｄ）第２の噴孔１０の数が８個の場合（図１５〜図１７参照）。
ガイド面１３ｂが３箇所の場合（図１５参照）と５箇所の場合（図１７参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なっても、残りのガイド面１３ｂは、第２の噴孔１０と重ならないため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響は小さいと言える。
ガイド面１３ｂが４箇所の場合（図１６参照）は、何れか１箇所のガイド面１３ｂが第２の噴孔１０と周方向の位置が重なると、必然的に残り３箇所のガイド面１３ｂも第２の噴孔１０と重なってしまうため、ガイド面１３ｂにより燃料の流れを阻害する影響が大きくなり、好ましい実施例とは言えない。
【００３８】
（第３実施例）
本実施例は、ガイド面１３ｂの幅とガイド面１３ｂから第２の噴孔１０までの距離との関係を規定した一例である。
ガイド面１３ｂの直下では、上流からの燃料の流れがないため、流れが剥離し、結果的に第２の噴孔１０へ流れ込む流量が低下してしまう。これに対し、ガイド面１３ｂから第２の噴孔１０までの距離が大きくなると、第２の噴孔１０の流量低下に与えるガイド面１３ｂの影響が小さくなる。従って、図１８に示す様に、ガイド面１３ｂから第２の噴孔１０までの距離Ｈが大きくなる程、第２の噴孔１０への流量低下も抑えられることが分かる。
【００３９】
そこで、図１９に示す様に、ガイド面１３ｂの幅をＷ、ガイド面１３ｂの下端Ｅと第２の噴孔１０の上端部Ｃとの距離をＨとした時に、図１８の結果に基づいて下記の条件を満足する様に設計する。
Ｈ≧３×Ｗ
これにより、第２の噴孔１０の上部にガイド面１３ｂが位置する場合でも、ガイド面１３ｂの両側からの流れがガイド面１３ｂの下流で合流し、補って第２の噴孔１０へ流れ込むため、流量の低下を抑制できる。
【００４０】
（第４実施例）
本実施例は、ガイド面１３ｂの下流に整流部を設けた一例である。
第３実施例に記載した様に、ガイド面１３ｂの直下では、流れが剥離するため、第２の噴孔１０へ流れ込む流量が低下してしまう。
そこで、図２０に示す様に、ガイド面１３ｂの下流に先細り形状の整流部１６を設けると、ガイド面１３ｂの両側からの流れがガイド面１３ｂの下流で合流し易くなる。その結果、第２の噴孔１０の上部にガイド面１３ｂが位置する場合でも、流量の低下を抑制できる。なお、この実施例は、第３実施例に記載した条件（Ｈ≧３×Ｗ）を付加しても良い。
【００４１】
（第５実施例）
本実施例は、ガイド面１３ｂに整流効果を持たせた一例である。
本実施例のガイド面１３ｂは、図２１に示す様に、下流側へ向かって次第に幅が小さくなる先細り形状を有している。
この場合、ガイド面１３ｂに整流効果を持たせることができるので、ガイド面１３ｂの直下で流れが剥離することが少なくなる。その結果、ガイド面１３ｂの両側からの流れがそのままガイド面１３ｂの下流で合流し、補って第２の噴孔１０へ流れ込むので、第２の噴孔１０の上部にガイド面１３ｂが位置する場合でも、流量の低下を抑制できる。
【００４２】
（第６実施例）
図２２はノズル先端部の断面図である。
第１実施例では、ガイド部１３の下側に先端軸部１４（図１参照）を設けることで、閉弁時にサック室８に溜まる燃料を少なくしているが、本発明の燃料噴射ノズルは、閉弁時に第２の噴孔１０が遮断部１２によって塞がれ、サック室８に溜まった燃料が第２の噴孔１０から噴出することがないので、図２２に示す様に、先端軸部１４を取り除いても良い。この形状でも、第１実施例と同等の効果を得ることができる。
また、以上の実施例では、燃料自身の圧力によりニードルがリフトする形態の燃料噴射ノズルに本発明を適用したが、ソレノイド、圧電素子などを用いて、二ードルを直接的あるいは間接的に駆動する燃料噴射弁に適用することもできる。
【００４３】
（第７実施例）
図２３はノズル先端部の断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズルは、ニードル３の下端部に設けられる小径軸部の形状が第１実施例と異なり、遮断部１２とガイド部１３との間に両者より外径を小さくした小径部１７が設けられ、且つ閉弁時にサック室８の燃料を第１の噴孔９から噴出させるための連通路１８が設けられている。また、遮断部１２の上流側には括れ部１９が形成されている。
【００４４】
遮断部１２は、第１実施例と同様に円柱形を有し、閉弁時に自身の外周面によって第２の噴孔１０を塞いでおり、一段目のニードルリフトで第２の噴孔１０を開いた後、二段目のニードルリフトでサック室８から抜け出す。
ガイド部１３は、第１実施例と異なり、遮断部１２と同一外径を有する円柱形（カット面を有していない）に設けられている。
小径部１７は、二段目のニードルリフトで遮断部１２がサック室８から抜け出すことにより、小径部１７の外周に第２の噴孔１０に高圧燃料を導く燃料通路を形成する。
【００４５】
連通路１８は、図２３に示す様に、遮断部１２の上流側に設けられる括れ部１９を径方向に貫通する横孔と、小径軸部の径方向中央部を図示上下方向に延びて上端が横孔に連通し、下端が小径軸部の下端面に開口する縦孔とで構成される。括れ部１９は、シート部１１の下流側に形成される円錐面２０の下流端と遮断部１２との間に形成され、閉弁時（図２３に示す状態）に、円錐面２０とシート面７との隙間を介して第１の噴孔９と連通している。
【００４６】
上記の構成によれば、閉弁時に第２の噴孔１０の開口部が遮断部１２の外周面によって塞がれるので、サック室８に溜まっている燃料が第２の噴孔１０から噴出されることを防止でき、未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減できる。
一段目のニードルリフトでは、ニードル３のシート部１１がシート面７から離れることで、シート面７に開口する第１の噴孔９より高圧燃料が噴射される。
二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック室８から抜け出すことで、高圧燃料がシート面７上から小径部１７の外周に流れ込み、そのまま第２の噴孔１０より噴射される。
【００４７】
また、二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３がサック室８に残って嵌合しているので、ニードル３の傾きを防止できる。
更に、ガイド部１３の下流側に形成されるサック室８の容積部８ａと括れ部１９の外周に形成される容積部８ｂとが連通路１８を介して連通しているので、ニードル３の閉弁時にサック室８の燃料（圧力）を括れ部１９の外周に形成される容積部８ｂへ逃がすことができ、サック室８の圧力上昇を抑制できる。
【００４８】
（第８実施例）
図２４はノズル先端部の断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズルは、第７実施例と同様に、ニードル３の小径軸部に遮断部１２とガイド部１３、及び小径部１７が設けられ、且つガイド部１３にカット面１３ａが形成されている。
ここでは、第７実施例と異なるガイド部１３の構成について説明する。
ガイド部１３は、第１実施例と同様に、外周面を部分的に残してカットしたカット面１３ａ（切欠き面）が周方向に複数箇所形成され、そのカット面１３ａ同士の間に残された外周面がサック室８の内周面に摺接している。
【００４９】
また、カット面１３ａとサック室８の内周面との間に形成される隙間は、ニードル３の閉弁時にガイド部１３の下流側に形成されるサック室８の容積部８ａと小径部１７の外周に形成される容積部８ｃとを連通する連通路（図示しない）を形成している。
この構成によれば、閉弁時は遮断部１２の外周面が第２の噴孔１０の開口面を塞いでいるので、サック室８に溜まっている燃料が第２の噴孔１０から噴出されることを防止でき、未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減できる。
【００５０】
一段目のニードルリフトでは、ニードル３のシート部１１がシート面７から離れることで、シート面７に開口する第１の噴孔９より高圧燃料が噴射される。
二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック室８から抜け出すことで、高圧燃料がシート面７上から小径部１７の外周に流れ込み、そのまま第２の噴孔１０より噴射される。
【００５１】
また、二段目のニードルリフトでは、遮断部１２がサック室８から抜け出しても、ガイド部１３がサック室８に残って嵌合しているので、ニードル３の傾きを防止できる。
更に、ガイド部１３の下流側に形成されるサック室８の容積部８ａと小径部１７の外周に形成される容積部８ｃとが連通路を介して連通しているので、ニードル３の閉弁時にサック室８の燃料（圧力）を小径部１７の外周に形成される容積部８ｃへ逃がすことができ、サック室８の圧力上昇を抑制できる。
【００５２】
（第９実施例）
図２５はノズル先端部の断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズルは、ニードル３の小径軸部に遮断部とガイド部とを兼用する円柱部２１を設けた場合の一例である。
円柱部２１は、閉弁時に遮断部として第２の噴孔１０の開口面を塞ぎ、二段目のニードルリフトでは、ガイド部としてサック室８に残ることで、ニードル３の傾きを防止することができる。
【００５３】
また、小径軸部には、円柱部２１の上流側に外周面を部分的に残してカットしたカット面１３ａが周方向に複数箇所形成され、そのカット面１３ａの上流側には、閉弁時にサック室８に嵌合する第２円柱部２２が設けられている。
更に、小径軸部の内部には、一端が小径軸部の下端面に開口し、他端がカット面１３ａに開口する連通路２３が設けられている。
この構成によれば、閉弁時は円柱部２１の外周面が第２の噴孔１０の開口面を塞いでいるので、サック室８に溜まっている燃料が第２の噴孔１０から噴出されることを防止でき、未燃焼ガスによる排出ガス中のＨＣ（有害物質）を低減できる。
【００５４】
一段目のニードルリフトでは、ニードル３のシート部１１がシート面７から離れることで、シート面７に開口する第１の噴孔９より高圧燃料が噴射される。この時点では、第２円柱部２２がサック室８に嵌合しているので、サック室８に高圧燃料が流れ込むことはない。
二段目のニードルリフトでは、第２円柱部２２がサック室８から抜け出て、カット面１３ａの上端がサック室８の入口（シート面７とサック室８との交点Ｂ）より上方へ移動する。これにより、カット面１３ａとサック室８の内周面との間に隙間が生じ、この隙間へ流れ込んだ高圧燃料が連通路２３を通って円柱部２１より下流側のサック室８（容積部８ａ）に供給され、第２の噴孔１０より噴射される。
【００５５】
また、二段目のニードルリフトでは、ガイド部としての円柱部２１がサック室８に残って嵌合しているので、ニードル３の傾きを防止できる。
更に、円柱部２１の下流側に形成されるサック室８の容積部８ａとカット面１３ａの外側に形成される容積部８ｄとが連通路２３を介して連通しているので、ニードル３の閉弁時にサック室８の燃料（圧力）をカット面１３ａの外側に形成される容積部８ｄへ逃がすことができ、サック室８の圧力上昇を抑制できる。
【００５６】
更に、本実施例の構成によれば、円柱部２１が遮断部とガイド部とを兼用しているので、第２の噴孔１０をサック室８の下流側（図２５の下方）に設けることができ、第１の噴孔９と第２の噴孔１０との噴孔間距離を大きく設定することが可能である。
また、閉弁時に円柱部２１の外周面が第２の噴孔１０の開口面を塞いでいるが、その円柱部２１より上流側に設けられる第２円柱部２２がサック室８の入口に嵌合しているので、サック室８の入口角部が摩耗した場合でも、サック室８へ燃料が流入することを防止できる。その結果、閉弁時に第２の噴孔１０から燃料がリークすることを防止できる。
【００５７】
（第１０実施例）
図２６はノズル先端部の断面図である。
本実施例の燃料噴射ノズルは、第９実施例で説明した円柱部２１と第２円柱部２２との間に、両者より外径を小さくした小径部１７を設け、且つ閉弁時にサック室８の燃料を小径部１７の外周に形成される容積部８ｄに導くための連通路２３を設けた一例である。
すなわち、第９実施例に記載したカット面１３ａの代わりに小径部１７を設けたもので、第９実施例と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
（第１１実施例）
図２７は第１の噴孔９と第２の噴孔１０の展開図である。
上述の各実施例において、噴霧の分散を促進するためには、第１の噴孔９と第２の噴孔１０とが軸線方向に並ばない様に設けることが望ましい。例えば図２７に示す様に、周方向に隣合う第１の噴孔９同士のほぼ中間位置に第２の噴孔１０が配置される様に、両噴孔９、１０の周方向位置をずらすことが良い。これにより、図２８に示す様に、第１の噴孔９から噴射される噴霧と第２の噴孔１０から噴射される噴霧とを分散できるので、より良好な燃焼が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）はノズル先端部の断面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図２】燃料噴射ノズルの全体断面図である。
【図３】一段目リフトの状態を示すノズル先端部の断面図である。
【図４】二段目リフトの状態を示すノズル先端部の断面図である。
【図５】直上にガイド面が位置する噴孔数に対する流量変化を示すグラフである。
【図６】第２の噴孔（５個）とガイド面（３箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図７】第２の噴孔（５個）とガイド面（４箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図８】第２の噴孔（５個）とガイド面（５箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図９】第２の噴孔（６個）とガイド面（３箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１０】第２の噴孔（６個）とガイド面（４箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１１】第２の噴孔（６個）とガイド面（５箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１２】第２の噴孔（７個）とガイド面（３箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１３】第２の噴孔（７個）とガイド面（４箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１４】第２の噴孔（７個）とガイド面（５箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１５】第２の噴孔（８個）とガイド面（３箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１６】第２の噴孔（８個）とガイド面（４箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１７】第２の噴孔（８個）とガイド面（５箇所）との位置関係を示す展開図である。
【図１８】ガイド面から第２の噴孔までの距離による流量変化を示すグラフである。
【図１９】ガイド面の幅とガイド面から第２の噴孔までの距離との関係を説明する展開図である。
【図２０】ガイド面の下流に整流部を設けた実施例を示す図面である。
【図２１】ガイド面に整流効果を持たせた実施例を示す図面である。
【図２２】ノズル先端部の断面図である（第６実施例）。
【図２３】ノズル先端部の断面図である（第７実施例）。
【図２４】ノズル先端部の断面図である（第８実施例）。
【図２５】ノズル先端部の断面図である（第９実施例）。
【図２６】ノズル先端部の断面図である（第１０実施例）。
【図２７】第１の噴孔と第２の噴孔の展開図である（第１１実施例）。
【図２８】噴霧分配図である（第１１実施例）。
【図２９】ノズル先端部の断面図である（従来技術）。
【符号の説明】
１燃料噴射ノズル
２ノズルボディ
３ニードル
４ガイド孔
７シート面
８サック室
８ａサック室の容積部
８ｂ括れ部の外周に形成される容積部（ニードルの外周に形成される容積部）
８ｃ小径部の外周に形成される容積部
８ｄカット面の外側に形成される容積部（円柱部の上流側に形成される容積部）
９第１の噴孔
１０第２の噴孔
１１シート部
１２遮断部
１３ガイド部
１３ａカット面（切欠き面）
１３ｂガイド面（切欠き面同士の間に残っている外周面）
１５燃料通路
１６整流部
１７小径部
１８連通路（第７実施例）
２１円柱部
２３連通路（第９実施例）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection nozzle that injects high-pressure fuel into an internal combustion engine such as a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In a direct injection type engine, the shape and the amount of fuel spray injected from the fuel injection nozzle have an optimum state depending on the operating state of the engine and the injection timing (initial injection and late injection). Japanese Unexamined Utility Model Publication No. 63-51154 is known as a prior art for realizing this. 29. As shown in FIG. 29, this is provided with a first nozzle hole 120 that opens to the seat surface 110 of the nozzle body 100 and a second nozzle hole 140 that opens to the inner peripheral surface of the sac chamber 130. An appropriate injection flow rate is realized by changing the number of injection nozzles in two stages according to the lift amount.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, even after the valve is closed, the second injection hole 140 opened to the sac chamber 130 is open, so that the fuel accumulated in the sac chamber 130 is ejected from the second injection hole 140. Sometimes. In this case, the fuel jetted into the combustion chamber of the engine becomes unburned gas, which causes a problem that HC (hazardous substance) in the exhaust gas increases.
The present invention has been made based on the above circumstances, and an object thereof is to prevent fuel ejection after valve closing in a fuel injection nozzle that changes the number of injection nozzles stepwise in accordance with the lift amount of the needle. There is.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
  (Means of Claim 1)
  The nozzle body is formed with a conical seat surface at the downstream end of the guide hole, and further provided with a sac chamber downstream of the seat surface,and,The first nozzle hole opening in the seat surface and the inner peripheral surface of the sack chamberAre provided in the circumferential direction of the sack chamberAnd a second nozzle hole.
  The needle has a seat portion that is seated on the seat surface upstream from the first nozzle hole when the valve is closed, and a small-diameter shaft portion that is provided downstream from the seat portion and is slidably fitted into the sac chamber. ing. The small-diameter shaft portion is fitted into the sac chamber when the valve is closed, and the second nozzle hole is closed by its own outer peripheral surface. After the first stage needle lift, the second stage needle lift is used to shut out the sac chamber. And a guide portion that is continuously provided on the downstream side of the blocking portion and has a plurality of cutout surfaces formed by cutting the outer peripheral surface in the circumferential direction. The guide portion is a second-stage needle. The lift leaves the sac chamber, leaving only its downstream side in the sac chamber, and forms a fuel passage leading to the second injection hole between the notch surface and the inner peripheral surface of the sac chamber.
  Also, the outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is called a guide surface, and when this guide surface is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the guide portion, one guide When the surface overlaps with one second nozzle hole in the circumferential direction, the remaining guide surface has a different circumferential position from the remaining second nozzle hole.
[0005]
  According to the present invention, the shut-off portion provided in the small-diameter shaft portion of the needle is fitted into the sac chamber when the valve is closed, and the outer peripheral surface of the shut-off portion closes the second injection hole. The fuel can be prevented from being ejected from the second nozzle hole.
  In the second-stage needle lift, even if the blocking portion comes out of the sac chamber, the downstream side of the guide portion remains in the sac chamber, so that the needle can be prevented from tilting and the valve can be closed reliably. In the second stage needle lift, a fuel passage is formed between the notch surface formed in the guide portion and the inner peripheral surface of the sac chamber, so that the downstream side of the guide portion remains in the sac chamber. The fuel is supplied to the sac chamber, and the fuel can be injected from the second nozzle hole.
  Further, even if the needle rotates inside the nozzle body, the guide surface and the second injection hole do not overlap at two or more locations, so that the flow of fuel flowing into the second injection hole is hindered by the guide surface. And the flow to the plurality of second nozzle holes can be made uniform.
[0006]
(Means of Claim 2)
The fuel injection nozzle according to claim 1,
When the distance from the inlet of the sac chamber to the upper end of the second nozzle hole is Lx and the length of the guide portion is Lf, the following relationship is established.
Lx> Lf
When this relationship is established, in the second stage needle lift, the lower end of the guide portion is always located above the upper end portion of the second injection hole, and therefore the second injection hole is covered by the outer peripheral surface of the guide portion. Can be prevented.
[0007]
(Means of claim 3)
The fuel injection nozzle according to claim 1 or 2,
The width of the outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion, where H is the distance from the lower end of the guide portion to the upper end portion of the second nozzle hole during the second stage needle lift If W is W, the following relationship is established.
H ≧ 3 × W
[0008]
In the second-stage needle lift, fuel flows into the sac chamber through a fuel passage formed between the notch surface of the guide portion and the inner peripheral surface of the sac chamber. Therefore, immediately below the outer peripheral surface (hereinafter referred to as the guide surface) remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion, there is no flow from the upstream, so the flow is separated, and as a result The flow rate flowing into the second nozzle hole is reduced. On the other hand, if the above relationship is established, the fuel that has flowed on both sides of the guide surface can merge downstream of the guide surface and flow into the second nozzle hole, thus preventing a decrease in flow rate. .
[0009]
(Means of claim 4)
The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 3,
The outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is called a guide surface, and a rectifying portion is provided downstream of the guide surface.
By providing the flow straightening portion downstream of the guide surface, the fuel flowing on both sides of the guide surface can merge downstream of the guide surface and can be supplemented and flow into the second nozzle hole.
[0010]
(Means of claim 5)
The fuel injection nozzle according to claim 1 or 2,
The outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is referred to as a guide surface, and the guide surface is provided in a tapered shape whose width gradually decreases toward the downstream side. . In this case, since the guide surface itself can have a rectifying effect, the fuel flowing on both sides of the guide surface can merge downstream of the guide surface and flow into the second nozzle hole as a supplement.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the fuel injection nozzle of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
1A is a cross-sectional view of the nozzle tip, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line AA.
As shown in FIG. 2, the fuel injection nozzle 1 of the present embodiment is composed of a nozzle body 2 and a needle 3, and a nozzle holder (illustrated) for setting valve opening pressures (first valve opening pressure and second valve opening pressure). Not).
[0022]
The nozzle body 2 includes a guide hole 4 into which the needle 3 is slidably inserted, a fuel reservoir chamber 5 provided in the middle of the guide hole 4, a fuel supply path 6 leading to the fuel reservoir chamber 5, and a guide hole 4. A conical seat surface 7 provided at the downstream end, a sack chamber 8 (see FIG. 1) formed continuously from the downstream end of the seat surface 7, and an injection hole 9 for injecting high-pressure fuel; 10 etc. are formed.
The nozzle holes are composed of a first nozzle hole 9 that opens to the seat surface 7 and a second nozzle hole 10 that opens to the inner peripheral surface of the sack chamber 8, and a plurality of nozzle holes are provided at equal intervals in the circumferential direction. ing.
[0023]
The needle 3 has its upper part (sliding part 3a) inserted into the guide hole 4 with a clearance of several μm, and lifts the guide hole 4 in two stages during fuel injection.
At the lower end of the needle 3, as shown in FIG. 1 (a), a seat 11 seated on the seat surface 7 upstream from the first injection hole 9 when the valve is closed, and a downstream of the seat 11 are provided. And a small-diameter shaft portion (described below) that is slidably fitted into the sack chamber 8.
The small-diameter shaft portion is provided with a blocking portion 12 and a guide portion 13 described below.
[0024]
The blocking portion 12 has a cylindrical shape, closes the second injection hole 10 with its outer peripheral surface when the valve is closed, and opens the second injection hole 10 with the first stage needle lift, and then the second stage. The needle lift (see FIG. 4) is used to exit the sack chamber 8.
The guide portion 13 is continuously provided on the downstream side of the blocking portion 12, and as shown in FIG. 1B, a cut surface 13 a (notched surface) that is cut leaving a part of the outer peripheral surface in the circumferential direction. It is formed in three places and is provided in a substantially triangular shape when viewed from the axial direction. Hereinafter, the outer peripheral surface left between the cut surfaces 13a adjacent to each other in the circumferential direction is referred to as a guide surface 13b. Further, on the downstream side of the guide portion 13, a tip shaft portion 14 having a size substantially inscribed in a triangle formed by three cut surfaces 13a is provided.
[0025]
The guide portion 13 has a cut surface 13a because the downstream half of the guide portion 13 remains in the sac chamber 8 and the upstream half detaches from the sac chamber 8 during the second stage of needle lift in which the blocking portion 12 comes out of the sac chamber 8. And a fuel passage 15 communicating with the second injection hole 10 can be formed between the inner periphery of the sack chamber 8 (see FIG. 4). However, it is designed so that the following dimensional relationship is established so that the guide surface 13b remaining in the sac chamber 8 does not block the second injection hole 10 during the second stage needle lift.
Lx> Lf
Lx: distance from the entrance of the sac chamber 8 (intersection B between the seat surface 7 and the sac chamber 8) to the upper end C of the second injection hole 10, Lf: length of the guide portion 13
[0026]
Next, the operation and effect of the fuel injection nozzle 1 will be described.
High-pressure fuel pumped from a fuel injection pump (not shown) is supplied to the guide hole 4 of the needle 3 through the fuel supply passage 6 and when the fuel pressure becomes higher than the first valve opening pressure, the needle 3 is pushed up, Lift to eye lift position. When the seat portion 11 of the needle 3 is separated from the seat surface 7 of the nozzle body 2 by this first stage needle lift, the high-pressure fuel that has flowed into the seat surface 7 from the guide hole 4 as shown by the arrow in FIG. Injected from the first injection hole 9 opening in the surface 7.
[0027]
At this time, the blocking portion 12 remains in the sac chamber 8 and the fuel is sealed between the inner peripheral surface of the sack chamber 8 and the outer peripheral surface of the blocking portion 12, so that the fuel is injected from the second injection hole 10. Never happen.
In this first stage needle lift, the area of the nozzle hole is smaller than the whole (the total of the first nozzle hole 9 and the second nozzle hole 10), and therefore it is possible to inject at a high pressure with a small nozzle hole diameter. As a result, atomization of the spray can be promoted and mixing with air is performed well, so that combustion is improved.
[0028]
Further, when the fuel pressure in the guide hole 4 rises and becomes larger than the second valve opening pressure, the needle 3 is further pushed up and lifted to the second stage lift position. In this second-stage needle lift, as shown in FIG. 4, the blocking portion 12 of the needle 3 comes out of the sack chamber 8, and the upper end D of the cut surface 13a formed in the guide portion 13 becomes the seat surface 7 and the sac chamber. It moves upward from the intersection B with 8. As a result, a fuel passage 15 is formed between the cut surface 13 a and the inner peripheral surface of the sac chamber 8, so that fuel is supplied to the sac chamber 8 through the fuel passage 15 and is supplied from the second nozzle hole 10. Also fuel is injected.
[0029]
At this time, since the downstream half of the guide portion 13 remains in the sac chamber 8 even if the blocking portion 12 comes out of the sac chamber 8, the three guide surfaces 13b are supported by the inner peripheral surface of the sac chamber 8 and the needle 3 Is prevented from tilting. In the second-stage needle lift, the nozzle hole area is increased, and an appropriate injection rate can be realized.
Thereafter, when the fuel pumping of the fuel injection pump approaches the end, the fuel pressure in the guide hole 4 decreases, so that the needle 3 that has been lifted up to that point is biased downward, and the seat portion 11 is seated on the seat surface 7. Then, fuel injection is completed.
[0030]
(Effects of the first embodiment)
In the fuel injection nozzle 1 of this embodiment, when the valve is closed, the small diameter shaft portion of the needle 3 is fitted into the sac chamber 8, and the opening portion of the second injection hole 10 is closed by the outer peripheral surface of the blocking portion 12. Yes. As a result, it is possible to prevent the fuel accumulated in the sac chamber 8 from being ejected from the second injection hole 10, thereby reducing HC (hazardous substances) in the exhaust gas due to unburned gas.
[0031]
In the second-stage needle lift, even if the blocking portion 12 comes out of the sack chamber 8, the downstream half of the guide portion 13 remains in the sack chamber 8, and the three guide surfaces 13 b are the inner peripheral surfaces of the sack chamber 8. Therefore, the inclination of the needle 3 can be prevented. As a result, the needle can be reliably operated when the valve is closed.
Furthermore, the guide portion 13 has the above-described dimensional relationship (Lx> Lf), so that the lower end E of the guide surface 13b is positioned higher than the upper end portion of the second injection hole 10 during the second stage needle lift. (See FIG. 4). Thus, even if the guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the guide surface 13b does not cover the second nozzle hole 10, and the fuel is reliably supplied from the second nozzle hole 10. Injection can be performed.
[0032]
(Second embodiment)
The present embodiment is an example that defines the number of guide surfaces 13b according to the number of second nozzle holes 10.
Since the rotation of the needle 3 is not restricted inside the nozzle body 2, the rotational position changes during use. At this time, if the guide surface 13b of the guide portion 13 is located immediately above the second injection hole 10 (that is, the circumferential direction of the guide surface 13b and the second injection hole 10 overlaps), the guide surface 13b causes the fuel to flow. The flow is obstructed, and there is a possibility that the flow rate of the fuel flowing into the second nozzle hole 10 is lowered.
[0033]
Here, the total number of the second injection holes 10 is N, the number of the second injection holes 10 where the guide surface 13b is located immediately above is n, and n is a parameter, and the flow rate ratio relative to the flow rate when n = 0 is set. When measured, as shown in FIG. 5, it can be seen that as n increases (n / N increases), the decrease in flow rate increases. In this measurement result, it can be said that n / N ≦ 0.2 is desirable in view of variations in the allowable flow rate (injection amount).
In order to satisfy this condition, it is necessary to define the number of the second injection holes 10 and the guide surfaces 13b so that two or more guide surfaces 13b are not located immediately above the second injection holes 10 at the same time. . In other words, when one guide surface 13b is positioned immediately above one second injection hole 10, the remaining guide surface 13b is different from the remaining second injection hole 10 in the circumferential direction. A relationship is desirable.
[0034]
The following are some examples that satisfy the above relationship.
a) When the number of the second nozzle holes 10 is five (see FIGS. 6 to 8).
When there are three guide surfaces 13b (see FIG. 6) and four guide surfaces (see FIG. 7), even if any one guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 with the circumferential position, Since the remaining guide surface 13b does not overlap the second injection hole 10, it can be said that the guide surface 13b has little influence on the flow of fuel.
When there are five guide surfaces 13b (see FIG. 8), if any one guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the remaining four guide surfaces 13b are necessarily Since it overlaps with the second injection hole 10, the influence of the fuel flow is obstructed by the guide surface 13 b, which is not a preferable embodiment.
[0035]
b) When the number of the second nozzle holes 10 is six (see FIGS. 9 to 11).
When there are three guide surfaces 13b (see FIG. 9), if any one of the guide surfaces 13b overlaps the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the remaining two guide surfaces 13b are inevitably also present. Since it overlaps with the second injection hole 10, the influence of the fuel flow is obstructed by the guide surface 13 b, which is not a preferable embodiment.
In the case where there are four guide surfaces 13b (see FIG. 10), if any one guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the guide surface 13b on the opposite side of 180 degrees is also the second guide surface 13b. Therefore, the guide surface 13b has a large influence on the flow of fuel, which is not a preferable embodiment.
In the case where there are five guide surfaces 13b (see FIG. 11), even if any one guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the remaining guide surface 13b Since it does not overlap with the nozzle hole 10, it can be said that the influence of hindering the fuel flow by the guide surface 13 b is small.
[0036]
c) When the number of the second nozzle holes 10 is seven (see FIGS. 12 to 14).
When there are three guide surfaces 13b (see FIG. 12), four (see FIG. 13), and five (see FIG. 14), any one guide surface 13b is the second nozzle hole. Even if the position in the circumferential direction overlaps with 10, the remaining guide surface 13 b does not overlap with the second injection hole 10, and therefore it can be said that the influence of the fuel flow on the guide surface 13 b is small.
[0037]
d) When the number of the second nozzle holes 10 is eight (see FIGS. 15 to 17).
When there are three guide surfaces 13b (refer to FIG. 15) and five guide surfaces (refer to FIG. 17), even if any one guide surface 13b overlaps the second nozzle hole 10 with the circumferential position, Since the remaining guide surface 13b does not overlap with the second injection hole 10, it can be said that the guide surface 13b has little influence on the flow of fuel.
In the case where there are four guide surfaces 13b (see FIG. 16), if any one guide surface 13b overlaps with the second nozzle hole 10 in the circumferential direction, the remaining three guide surfaces 13b are inevitably also present. Since it overlaps with the second injection hole 10, the influence of the fuel flow is obstructed by the guide surface 13 b, which is not a preferable embodiment.
[0038]
(Third embodiment)
The present embodiment is an example in which the relationship between the width of the guide surface 13b and the distance from the guide surface 13b to the second nozzle hole 10 is defined.
Immediately below the guide surface 13b, there is no fuel flow from the upstream, so the flow is separated, and as a result, the flow rate flowing into the second nozzle hole 10 is reduced. On the other hand, when the distance from the guide surface 13b to the second nozzle hole 10 is increased, the influence of the guide surface 13b on the decrease in the flow rate of the second nozzle hole 10 is reduced. Accordingly, as shown in FIG. 18, it can be seen that the decrease in the flow rate to the second nozzle hole 10 is suppressed as the distance H from the guide surface 13 b to the second nozzle hole 10 increases.
[0039]
Therefore, as shown in FIG. 19, when the width of the guide surface 13b is W and the distance between the lower end E of the guide surface 13b and the upper end portion C of the second injection hole 10 is H, based on the result of FIG. Design to satisfy the following conditions.
H ≧ 3 × W
As a result, even when the guide surface 13b is positioned above the second nozzle hole 10, the flow from both sides of the guide surface 13b merges downstream of the guide surface 13b and supplementally flows into the second nozzle hole 10. The flow rate can be prevented from decreasing.
[0040]
(Fourth embodiment)
This embodiment is an example in which a rectifying unit is provided downstream of the guide surface 13b.
As described in the third embodiment, since the flow is separated immediately below the guide surface 13b, the flow rate flowing into the second nozzle hole 10 is reduced.
Therefore, as shown in FIG. 20, when the tapered rectifying unit 16 is provided downstream of the guide surface 13b, the flows from both sides of the guide surface 13b are easily joined downstream of the guide surface 13b. As a result, even when the guide surface 13b is located above the second nozzle hole 10, a decrease in the flow rate can be suppressed. In this embodiment, the condition (H ≧ 3 × W) described in the third embodiment may be added.
[0041]
(5th Example)
The present embodiment is an example in which the guide surface 13b has a rectifying effect.
As shown in FIG. 21, the guide surface 13b of the present embodiment has a tapered shape that gradually decreases in width toward the downstream side.
In this case, since the guide surface 13b can have a rectifying effect, the flow is less likely to be peeled directly under the guide surface 13b. As a result, the flow from both sides of the guide surface 13b merges as it is downstream of the guide surface 13b and supplementally flows into the second nozzle hole 10. Therefore, when the guide surface 13b is located above the second nozzle hole 10. However, a decrease in flow rate can be suppressed.
[0042]
(Sixth embodiment)
FIG. 22 is a cross-sectional view of the nozzle tip.
In the first embodiment, the tip shaft portion 14 (see FIG. 1) is provided below the guide portion 13 to reduce the fuel accumulated in the sack chamber 8 when the valve is closed. When the valve is closed, the second injection hole 10 is blocked by the blocking portion 12, and the fuel accumulated in the sac chamber 8 is not injected from the second injection hole 10. Therefore, as shown in FIG. The portion 14 may be removed. Even in this shape, the same effect as the first embodiment can be obtained.
In the above embodiment, the present invention is applied to the fuel injection nozzle in which the needle is lifted by the pressure of the fuel itself. However, the needle is directly or indirectly driven using a solenoid, a piezoelectric element, or the like. It can also be applied to a fuel injection valve.
[0043]
(Seventh embodiment)
FIG. 23 is a cross-sectional view of the nozzle tip.
The fuel injection nozzle of the present embodiment is different from the first embodiment in the shape of the small-diameter shaft portion provided at the lower end portion of the needle 3, and the small-diameter portion between which the outer diameter is made smaller than both between the blocking portion 12 and the guide portion 13. 17 is provided, and a communication passage 18 is provided for injecting the fuel in the sac chamber 8 from the first injection hole 9 when the valve is closed. Further, a constricted portion 19 is formed on the upstream side of the blocking portion 12.
[0044]
The blocking portion 12 has a cylindrical shape as in the first embodiment, and closes the second injection hole 10 with its outer peripheral surface when the valve is closed, and the second injection hole 10 is blocked by the first-stage needle lift. After opening, the sack chamber 8 is pulled out by the second stage needle lift.
Unlike the first embodiment, the guide portion 13 is provided in a cylindrical shape (having no cut surface) having the same outer diameter as the blocking portion 12.
The small-diameter portion 17 forms a fuel passage that guides high-pressure fuel to the second injection hole 10 on the outer periphery of the small-diameter portion 17 when the blocking portion 12 comes out of the sack chamber 8 by the second stage needle lift.
[0045]
As shown in FIG. 23, the communication path 18 has a horizontal hole that extends radially through a constricted portion 19 provided on the upstream side of the blocking portion 12 and a radial center portion of a small-diameter shaft portion that extends in the vertical direction in the drawing and has an upper end. Is communicated with the horizontal hole, and the lower end is constituted by a vertical hole opening in the lower end surface of the small-diameter shaft portion. The constricted portion 19 is formed between the downstream end of the conical surface 20 formed on the downstream side of the seat portion 11 and the blocking portion 12, and when the valve is closed (the state shown in FIG. 23), the conical surface 20 and the seat surface. The first nozzle hole 9 communicates with the first nozzle hole 9 through a gap with the first nozzle hole 7.
[0046]
According to the above configuration, since the opening of the second injection hole 10 is closed by the outer peripheral surface of the blocking part 12 when the valve is closed, the fuel accumulated in the sac chamber 8 is injected from the second injection hole 10. This can prevent HC (hazardous substances) in the exhaust gas due to unburned gas.
In the first-stage needle lift, when the seat portion 11 of the needle 3 is separated from the seat surface 7, high-pressure fuel is injected from the first injection hole 9 that opens to the seat surface 7.
In the second-stage needle lift, the high-pressure fuel flows from the seat surface 7 to the outer periphery of the small-diameter portion 17 as the blocking portion 12 comes out of the sack chamber 8 and is injected as it is from the second injection hole 10.
[0047]
Further, in the second stage needle lift, even if the blocking part 12 comes out of the sac chamber 8, the guide part 13 remains in the sack chamber 8 and is fitted, so that the inclination of the needle 3 can be prevented.
Further, since the volume portion 8a of the sack chamber 8 formed on the downstream side of the guide portion 13 and the volume portion 8b formed on the outer periphery of the constricted portion 19 communicate with each other via the communication path 18, the needle 3 is closed. During the valve operation, the fuel (pressure) in the sac chamber 8 can be released to the volume portion 8b formed on the outer periphery of the constricted portion 19, and the pressure increase in the sac chamber 8 can be suppressed.
[0048]
(Eighth embodiment)
FIG. 24 is a cross-sectional view of the nozzle tip.
As in the seventh embodiment, the fuel injection nozzle of the present embodiment is provided with a blocking portion 12, a guide portion 13, and a small diameter portion 17 on the small diameter shaft portion of the needle 3, and a cut surface 13a is formed on the guide portion 13. Has been.
Here, the structure of the guide part 13 different from 7th Example is demonstrated.
As in the first embodiment, the guide portion 13 is formed with a plurality of cut surfaces 13a (notched surfaces) that are cut while leaving a part of the outer peripheral surface in the circumferential direction, and is left between the cut surfaces 13a. The outer peripheral surface is in sliding contact with the inner peripheral surface of the sack chamber 8.
[0049]
Further, the gap formed between the cut surface 13a and the inner peripheral surface of the sac chamber 8 is such that the volume portion 8a and the small diameter portion 17 of the sac chamber 8 formed on the downstream side of the guide portion 13 when the needle 3 is closed. A communication path (not shown) is formed to communicate with the volume portion 8c formed on the outer periphery.
According to this configuration, when the valve is closed, the outer peripheral surface of the blocking portion 12 blocks the opening surface of the second injection hole 10, so that fuel accumulated in the sack chamber 8 is injected from the second injection hole 10. This can prevent HC (hazardous substances) in the exhaust gas due to unburned gas.
[0050]
In the first-stage needle lift, when the seat portion 11 of the needle 3 is separated from the seat surface 7, high-pressure fuel is injected from the first injection hole 9 that opens to the seat surface 7.
In the second-stage needle lift, the high-pressure fuel flows from the seat surface 7 to the outer periphery of the small-diameter portion 17 as the blocking portion 12 comes out of the sack chamber 8 and is injected as it is from the second injection hole 10.
[0051]
Further, in the second stage needle lift, even if the blocking part 12 comes out of the sac chamber 8, the guide part 13 remains in the sack chamber 8 and is fitted, so that the inclination of the needle 3 can be prevented.
Further, since the volume portion 8a of the sack chamber 8 formed on the downstream side of the guide portion 13 and the volume portion 8c formed on the outer periphery of the small diameter portion 17 communicate with each other via the communication path, the valve closing of the needle 3 is closed. Sometimes, the fuel (pressure) in the sac chamber 8 can be released to the volume portion 8c formed on the outer periphery of the small diameter portion 17, and the pressure increase in the sac chamber 8 can be suppressed.
[0052]
(Ninth embodiment)
FIG. 25 is a cross-sectional view of the nozzle tip.
The fuel injection nozzle of the present embodiment is an example in the case where a cylindrical portion 21 that serves both as a blocking portion and a guide portion is provided on the small diameter shaft portion of the needle 3.
The cylindrical portion 21 closes the opening surface of the second injection hole 10 as a blocking portion when the valve is closed, and in the second stage needle lift, remains in the sack chamber 8 as a guide portion, thereby preventing the needle 3 from tilting. Can do.
[0053]
In addition, the small-diameter shaft portion is formed with a plurality of cut surfaces 13a cut in the circumferential direction by partially leaving the outer peripheral surface on the upstream side of the cylindrical portion 21, and the upstream side of the cut surface 13a is provided at the time of valve closing. A second cylindrical portion 22 that fits into the sack chamber 8 is provided.
Further, inside the small diameter shaft portion, there is provided a communication passage 23 having one end opened to the lower end surface of the small diameter shaft portion and the other end opened to the cut surface 13a.
According to this configuration, when the valve is closed, the outer peripheral surface of the cylindrical portion 21 blocks the opening surface of the second injection hole 10, so that the fuel accumulated in the sack chamber 8 is injected from the second injection hole 10. This can prevent HC (hazardous substances) in the exhaust gas due to unburned gas.
[0054]
In the first-stage needle lift, when the seat portion 11 of the needle 3 is separated from the seat surface 7, high-pressure fuel is injected from the first injection hole 9 that opens to the seat surface 7. At this time, since the second cylindrical portion 22 is fitted in the sac chamber 8, high-pressure fuel does not flow into the sac chamber 8.
In the second-stage needle lift, the second cylindrical portion 22 comes out of the sac chamber 8, and the upper end of the cut surface 13a moves upward from the entrance of the sac chamber 8 (intersection B between the seat surface 7 and the sac chamber 8). . As a result, a gap is formed between the cut surface 13a and the inner peripheral surface of the sac chamber 8, and the high-pressure fuel that has flowed into the gap passes through the communication passage 23 and is downstream of the cylindrical portion 21 (the volume portion 8a). ) And injected from the second nozzle hole 10.
[0055]
In the second stage needle lift, the cylindrical portion 21 as the guide portion remains in the sack chamber 8 and is fitted, so that the needle 3 can be prevented from tilting.
Further, since the volume portion 8a of the sack chamber 8 formed on the downstream side of the cylindrical portion 21 and the volume portion 8d formed on the outside of the cut surface 13a communicate with each other via the communication path 23, the needle 3 is closed. During the valve operation, the fuel (pressure) in the sac chamber 8 can be released to the volume portion 8d formed outside the cut surface 13a, and the pressure increase in the sac chamber 8 can be suppressed.
[0056]
Furthermore, according to the configuration of the present embodiment, since the cylindrical portion 21 serves as both the blocking portion and the guide portion, the second injection hole 10 is provided downstream of the sack chamber 8 (downward in FIG. 25). The distance between the nozzle holes of the first nozzle hole 9 and the second nozzle hole 10 can be set large.
In addition, the outer peripheral surface of the cylindrical portion 21 closes the opening surface of the second injection hole 10 when the valve is closed, but the second cylindrical portion 22 provided on the upstream side of the cylindrical portion 21 is fitted into the inlet of the sack chamber 8. Therefore, even when the inlet corner of the sac chamber 8 is worn, it is possible to prevent the fuel from flowing into the sac chamber 8. As a result, it is possible to prevent fuel from leaking from the second injection hole 10 when the valve is closed.
[0057]
(Tenth embodiment)
FIG. 26 is a cross-sectional view of the nozzle tip.
In the fuel injection nozzle of the present embodiment, a small diameter portion 17 having an outer diameter smaller than both is provided between the cylindrical portion 21 and the second cylindrical portion 22 described in the ninth embodiment, and the suck chamber 8 is closed when the valve is closed. This is an example in which a communication passage 23 for guiding the fuel to the volume portion 8d formed on the outer periphery of the small diameter portion 17 is provided.
That is, the small diameter portion 17 is provided instead of the cut surface 13a described in the ninth embodiment, and the same effect as in the ninth embodiment can be obtained.
[0058]
(Eleventh embodiment)
FIG. 27 is a development view of the first nozzle hole 9 and the second nozzle hole 10.
In each of the above-described embodiments, in order to promote the dispersion of the spray, it is desirable to provide the first injection hole 9 and the second injection hole 10 so as not to line up in the axial direction. For example, as shown in FIG. 27, the circumferential positions of the two nozzle holes 9 and 10 are shifted so that the second nozzle hole 10 is disposed at a substantially intermediate position between the first nozzle holes 9 adjacent in the circumferential direction. That is good. As a result, as shown in FIG. 28, the spray injected from the first nozzle hole 9 and the spray injected from the second nozzle hole 10 can be dispersed, so that better combustion is possible.
[Brief description of the drawings]
1A is a cross-sectional view of a nozzle tip, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA.
FIG. 2 is an overall cross-sectional view of a fuel injection nozzle.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a nozzle tip portion showing a state of a first stage lift.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a nozzle tip portion showing a state of a second stage lift.
FIG. 5 is a graph showing a change in flow rate with respect to the number of nozzle holes in which a guide surface is located immediately above.
FIG. 6 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (five) and guide surfaces (three places).
FIG. 7 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (five) and guide surfaces (four places).
FIG. 8 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (five) and guide surfaces (five places).
FIG. 9 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (six) and guide surfaces (three places).
FIG. 10 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (six) and guide surfaces (four places).
FIG. 11 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (six) and guide surfaces (five places).
FIG. 12 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (seven) and guide surfaces (three places).
FIG. 13 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (seven) and guide surfaces (four places).
FIG. 14 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (seven) and guide surfaces (five places).
FIG. 15 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (eight) and guide surfaces (three places).
FIG. 16 is a development view showing the positional relationship between the second nozzle holes (eight) and the guide surfaces (four places).
FIG. 17 is a development view showing a positional relationship between second nozzle holes (eight) and guide surfaces (five places).
FIG. 18 is a graph showing a change in flow rate according to the distance from the guide surface to the second nozzle hole.
FIG. 19 is a development view illustrating the relationship between the width of the guide surface and the distance from the guide surface to the second nozzle hole.
FIG. 20 is a view showing an embodiment in which a rectification unit is provided downstream of the guide surface.
FIG. 21 is a drawing showing an embodiment in which a guide surface has a rectifying effect.
FIG. 22 is a sectional view of a nozzle tip (sixth embodiment).
FIG. 23 is a sectional view of the nozzle tip (seventh embodiment).
FIG. 24 is a sectional view of the nozzle tip (eighth embodiment).
FIG. 25 is a cross-sectional view of a nozzle tip (ninth embodiment).
FIG. 26 is a sectional view of a nozzle tip (tenth embodiment).
FIG. 27 is a development view of a first nozzle hole and a second nozzle hole (an eleventh embodiment).
FIG. 28 is a spray distribution diagram (Example 11).
FIG. 29 is a cross-sectional view of a nozzle tip (prior art).
[Explanation of symbols]
1 Fuel injection nozzle
2 Nozzle body
3 Needle
4 Guide hole
7 Sheet surface
8 Suck room
8a Suck chamber volume
8b Volume portion formed on the outer periphery of the constricted portion (volume portion formed on the outer periphery of the needle)
8c Volume formed on the outer periphery of the small diameter part
8d Volume part formed on the outside of the cut surface (volume part formed on the upstream side of the cylindrical part)
9 First nozzle hole
10 Second nozzle hole
11 Seat part
12 Blocking part
13 Guide section
13a Cut surface (notch surface)
13b Guide surface (outer peripheral surface remaining between notch surfaces)
15 Fuel passage
16 Rectifier
17 Small diameter part
18 communication path (seventh embodiment)
21 Cylindrical part
23 Communication path (Ninth embodiment)

Claims

筒状のガイド孔を有するノズルボディと、
前記ガイド孔に摺動自在に嵌挿され、燃料噴射時に前記ガイド孔を二段階にリフトするニードルとを備えた燃料噴射ノズルであって、
前記ノズルボディは、前記ガイド孔の下流側端部に円錐状のシート面が形成され、更にシート面の下流にサック室が設けられ、且つ、前記シート面に開口する第１の噴孔と前記サック室の内周面に開口して前記サック室の周方向に複数設けられる第２の噴孔とを有し、
前記ニードルは、閉弁時に前記第１の噴孔より上流側の前記シート面に着座するシート部と、このシート部より下流に設けられて前記サック室に摺動自在に嵌合する小径軸部とを有し、
この小径軸部は、閉弁時に前記サック室に嵌合して、自身の外周面によって前記第２の噴孔を塞ぎ、一段目のニードルリフトの後、二段目のニードルリフトで前記サック室から抜け出す遮断部と、この遮断部の下流側に連続して設けられ、外周面をカットした切欠き面が周方向に複数箇所形成されたガイド部とが設けられ、そのガイド部は、二段目のニードルリフトで、自身の下流側を前記サック室に残して上流側のみ前記サック室から抜け出し、前記切欠き面と前記サック室の内周面との間に前記第２の噴孔に通じる燃料通路を形成し、
前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面が前記ガイド部の周方向に複数箇所設けられている時に、１箇所の前記ガイド面が１個の前記第２の噴孔と周方向の位置が重なった場合、残りの前記ガイド面が残りの前記第２の噴孔とそれぞれ周方向の位置が異なることを特徴とする燃料噴射ノズル。A nozzle body having a cylindrical guide hole;
A fuel injection nozzle that is slidably inserted into the guide hole and includes a needle that lifts the guide hole in two stages during fuel injection;
The nozzle body has a conical sheet surface formed at a downstream end portion of the guide hole, a sac chamber provided further downstream of the sheet surface, and a first injection hole that opens in the sheet surface, A plurality of second injection holes that are provided in the circumferential direction of the sac chamber and open to the inner peripheral surface of the sac chamber ;
The needle is seated on the seat surface upstream of the first injection hole when the valve is closed, and a small-diameter shaft portion provided downstream of the seat portion and slidably fitted into the sac chamber And
The small-diameter shaft portion is fitted into the sac chamber when the valve is closed, and the second nozzle hole is closed by the outer peripheral surface of the small-diameter shaft portion. And a guide portion provided continuously at the downstream side of the shut-off portion and having a plurality of cut-out surfaces formed by cutting the outer peripheral surface in the circumferential direction. With the needle lift of the eye, only the upstream side leaves the sac chamber, leaving its downstream side in the sac chamber, and communicates with the second nozzle hole between the notch surface and the inner peripheral surface of the sac chamber. Forming a fuel passage ,
The outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is referred to as a guide surface, and when this guide surface is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the guide portion, When the guide surface overlaps with one second nozzle hole in the circumferential direction, the remaining guide surface has a circumferential position different from that of the remaining second nozzle hole. Fuel injection nozzle.

請求項１に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記サック室の入口から前記第２の噴孔の上端部までの距離をＬx とし、前記ガイド部の長さをＬf とすると、
Ｌx ＞Ｌf
上記の関係が成立することを特徴とする燃料噴射ノズル。The fuel injection nozzle according to claim 1,
When the distance from the inlet of the sac chamber to the upper end of the second nozzle hole is Lx, and the length of the guide portion is Lf,
Lx> Lf
A fuel injection nozzle characterized in that the above relationship is established.

請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記二段目のニードルリフト時に、前記ガイド部の下端から前記第２の噴孔の上端部までの距離をＨとし、前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に残っている外周面の幅をＷとすると、
Ｈ≧３×Ｗ
上記の関係が成立することを特徴とする燃料噴射ノズル。The fuel injection nozzle according to claim 1 or 2,
At the time of the second stage needle lift, the distance from the lower end of the guide portion to the upper end portion of the second nozzle hole is H, and the gap remains between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion. If the width of the outer peripheral surface is W,
H ≧ 3 × W
A fuel injection nozzle characterized in that the above relationship is established.

請求項１〜３に記載した何れかの燃料噴射ノズルにおいて、
前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面の下流に整流部を設けたことを特徴とする燃料噴射ノズル。The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 3,
A fuel injection nozzle, wherein an outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is referred to as a guide surface, and a rectifying portion is provided downstream of the guide surface.

請求項１または２に記載した燃料噴射ノズルにおいて、
前記ガイド部の周方向に隣合う前記切欠き面同士の間に残っている外周面をガイド面と呼び、このガイド面は、自身の幅が下流側へ向かって次第に小さくなる先細り形状に設けられていることを特徴とする燃料噴射ノズル。The fuel injection nozzle according to claim 1 or 2,
The outer peripheral surface remaining between the notch surfaces adjacent to each other in the circumferential direction of the guide portion is referred to as a guide surface, and the guide surface is provided in a tapered shape whose width gradually decreases toward the downstream side. A fuel injection nozzle.