JP6253381B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関(以下、「エンジン」という)に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve for injecting and supplying fuel to an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”).
従来、ハウジングに形成される噴孔を開閉し、ハウジング内の燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている。例えば、特許文献1には、噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面が噴孔の中心軸である噴孔軸に直交するよう噴孔が形成されている燃料噴射弁が記載されている。 Conventionally, a fuel injection valve that opens and closes a nozzle hole formed in a housing and injects fuel in the housing is known. For example, Patent Document 1 discloses a fuel in which an injection hole is formed such that an imaginary plane including a tangent at the edge of the outer wall of the housing that forms the outer opening of the injection hole is orthogonal to the injection hole axis that is the central axis of the injection hole. An injection valve is described.
特許文献1に記載の燃料噴射弁では、ハウジングの外壁に付着する燃料を低減することによって燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する。しかしながら、特許文献1に記載の燃料噴射弁は、燃料噴射弁の中心軸に対して同じ角度で円錐状に燃料が広がるよう噴孔が形成されている。このため、複数の噴孔のいくつかの噴孔が燃料噴射弁の中心軸に対して異なる方向に燃料を噴射する燃料噴射弁では、すべての噴孔の外側開口の縁における接線を含む仮想平面を噴孔の噴孔軸に対して直交するよう形成することができないため、ハウジングの外壁に付着する燃料の量を低減できない。このため、粒子状物質を多く生成するおそれがある。 In the fuel injection valve described in Patent Document 1, the amount of particulate matter generated when the fuel burns is reduced by reducing the fuel adhering to the outer wall of the housing. However, the fuel injection valve described in Patent Document 1 has an injection hole formed so that the fuel spreads conically at the same angle with respect to the central axis of the fuel injection valve. For this reason, in a fuel injection valve in which several injection holes of a plurality of injection holes inject fuel in different directions with respect to the central axis of the fuel injection valve, a virtual plane including tangents at the edges of the outer openings of all the injection holes Can not be formed so as to be orthogonal to the nozzle hole axis of the nozzle hole, the amount of fuel adhering to the outer wall of the housing cannot be reduced. For this reason, there exists a possibility of producing | generating many particulate matters.
本発明の目的は、燃料が燃焼するとき生成される粒子状物質の生成量を低減する燃料噴射弁を提供することにある。 The objective of this invention is providing the fuel injection valve which reduces the production amount of the particulate matter produced | generated when a fuel burns.
本発明は、燃料が噴射される複数の噴孔を有する筒状のハウジングと、ハウジング内に中心軸方向に往復移動可能に設けられ複数の噴孔を開閉するニードルと、コイルと、固定コアと、コイルに通電されると固定コアの方向に吸引される可動コアと、を備える燃料噴射弁である。
本発明の燃料噴射弁は、複数の噴孔の一の噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面と一の噴孔の噴孔軸とが形成する角度のうち当該噴孔軸からみてハウジングの中心軸とは反対側の角度である一の抜け角が、複数の噴孔の他の噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面と他の噴孔の噴孔軸とが形成する角度のうち当該噴孔軸からみてハウジングの中心軸とは反対側の角度である他の抜け角より大きいとき、一の噴孔の内側開口の噴孔軸に垂直な仮想平面に当該内側開口を投影したときの自身の面積である開口面積は、他の噴孔の内側開口の開口面積より大きいことを特徴とする。
The present invention includes a cylindrical housing having a plurality of injection holes through which fuel is injected, a needle that is reciprocally movable in the central axis direction in the housing, opens and closes the plurality of injection holes, a coil, and a fixed core. And a movable core that is sucked in the direction of the fixed core when the coil is energized.
The fuel injection valve of the present invention, among the angles and the injection hole axis of the virtual plane and one injection hole including the tangent line at the edge of the outer wall of the housing forming the outer opening of one nozzle hole of the plurality of injection holes are formed An imaginary plane including a tangent line at the edge of the outer wall of the housing, in which one exit angle that is an angle opposite to the central axis of the housing as viewed from the nozzle hole axis forms an outer opening of the other nozzle holes of the plurality of nozzle holes Of the inner opening of one nozzle hole is larger than the other exit angle that is the angle opposite to the central axis of the housing as viewed from the nozzle axis . The opening area, which is its own area when the inner opening is projected onto a virtual plane perpendicular to the nozzle hole axis, is larger than the opening area of the inner opening of another nozzle hole.
燃料噴射弁において、ハウジングの外壁に付着する燃料の量は、噴孔から噴射される燃料に含まれる粗大液滴の量に依存している。粗大液滴とは、所望の粒径より比較的大きい粒径の液滴であって、噴孔から噴射される粗大液滴は噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁に引き寄せられ付着しやすい。一方、噴孔の外側開口を形成する外壁と噴孔軸との関係によっては外壁に燃料が付着しにくい関係がある。
本発明の燃料噴射弁では、複数の噴孔のそれぞれについて、噴孔の外側開口を形成するハウジングの外壁の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみハウジングの外壁に接する仮想平面と噴孔の噴孔軸とが形成する角度である抜け角について、一の噴孔の抜け角が他の噴孔の抜け角より大きいとき、一の噴孔は、内側開口の開口面積が他の噴孔の内側開口の開口面積より大きくなるよう形成されている。これにより、一の噴孔では他の噴孔に比べ多くの粗大液滴が噴射されるが、抜け角が大きいため粗大液滴はハウジングの外壁に付着しにくくなる。したがって、外壁に付着する燃料から生成される粒子状物質を低減することができる。
In the fuel injection valve, the amount of fuel adhering to the outer wall of the housing depends on the amount of coarse droplets contained in the fuel injected from the injection hole. The coarse droplet is a droplet having a particle size relatively larger than a desired particle size, and the coarse droplet ejected from the nozzle hole is easily attracted to the outer wall of the housing forming the outer opening of the nozzle hole. . On the other hand, depending on the relationship between the outer wall that forms the outer opening of the nozzle hole and the nozzle hole axis, there is a relationship in which it is difficult for fuel to adhere to the outer wall.
In the fuel injection valve of the present invention, for each of the plurality of nozzle holes, a virtual plane that includes a tangent line at the edge of the outer wall of the housing that forms the outer opening of the nozzle hole and that contacts the outer wall of the housing only at the contact point between the tangent line and the edge. When the exit angle of one nozzle hole is larger than the exit angle of another nozzle hole, the opening area of the inner aperture of the other nozzle hole is different from that of the other nozzle hole. It is formed to be larger than the opening area of the inner opening of the nozzle hole. As a result, more coarse droplets are ejected from one nozzle hole than the other nozzle holes, but the coarse droplets are less likely to adhere to the outer wall of the housing due to the large drop angle. Therefore, the particulate matter produced | generated from the fuel adhering to an outer wall can be reduced.
以下、本発明の複数の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による燃料噴射弁1を図1、2に示す。なお、図1には、ニードル40が弁座34から離間する方向である開弁方向、およびニードル40が弁座34に当接する方向である閉弁方向を図示する。
(First embodiment)
1 and 2 show a fuel injection valve 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1 illustrates a valve opening direction in which the
燃料噴射弁1は、例えば図示しない直噴式ガソリンエンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンをエンジンに噴射供給する。燃料噴射弁1は、ハウジング20、ニードル40、可動コア47、固定コア35、コイル38、スプリング24、26などを備える。
The fuel injection valve 1 is used, for example, in a fuel injection device of a direct injection gasoline engine (not shown), and injects and supplies gasoline as fuel to the engine. The fuel injection valve 1 includes a
ハウジング20は、図1に示すように、第1筒部材21、第2筒部材22、第3筒部材23および噴射ノズル30から構成されている。第1筒部材21、第2筒部材22および第3筒部材23は、いずれも略円筒状に形成され、第1筒部材21、第2筒部材22、第3筒部材23の順に同軸となるよう配置され、互いに接続している。
As shown in FIG. 1, the
第1筒部材21および第3筒部材23は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により形成され、磁気安定化処理が施されている。第1筒部材21および第3筒部材23は、硬度が比較的低い。一方、第2筒部材22は、例えばオーステナイト系ステンレス等の非磁性材料により形成されている。第2筒部材22の硬度は、第1筒部材21および第3筒部材23の硬度よりも高い。
The
噴射ノズル30は、第1筒部材21の第2筒部材22とは反対側の端部に設けられている。噴射ノズル30は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により有底筒状に形成されており、第1筒部材21に溶接されている。噴射ノズル30は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル30は、噴射部301及び筒部302から形成されている。
The
噴射部301は、燃料噴射弁1の中心軸と同軸のハウジング20の中心軸φ0を対称軸として線対称に形成されている。燃料噴射弁1では、噴射部301の外壁303は中心軸φ0上の点を中心とする球面形状をなし、中心軸φ0の方向に突出するよう形成されている。噴射部301には、ハウジング20の内部と外部とを連通する噴孔31が複数形成されている。第1実施形態による燃料噴射弁1の噴射ノズル30は、断面が円形状に形成される噴孔31を六個有する。噴孔31は、噴射ノズル30の内部側から外部側に向かって断面積が変化しないよう形成されている。噴孔31のハウジング20の内部側の開口である内側開口32の縁には環状の弁座34が形成されている。噴孔31のハウジング20の外部側の開口である外側開口33は、噴射部301の外壁303に形成されている。噴射ノズル30の詳細な構造は後述する。
The
筒部302は、噴射部301の径方向外側を囲み、噴射部301の外壁303が突出する方向とは反対側に延びるように設けられている。筒部302は、一方の端部が噴射部301に接続し、他方の端部が第1筒部材21に接続している。
The
ニードル40は、例えばマルテンサイト系ステンレス等の金属により形成されている。ニードル40は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。ニードル40の硬度は、噴射ノズル30の硬度とほぼ同等に設定されている。
The
ニードル40は、ハウジング20内に収容されている。ニードル40は、軸部41、シール部42、および大径部43などから形成されている。軸部41、シール部42、および大径部43は、一体に形成される。
The
軸部41は、円筒棒状に形成されている。軸部41のシール部42近傍には、摺接部45が形成されている。摺接部45は、略円筒状に形成され、外壁451の一部が面取りされている。摺接部45は、外壁451の面取りされていない部分が噴射ノズル30の内壁と摺接可能である。これにより、ニードル40は、弁座34側の先端部での往復移動が案内される。軸部41には、軸部41の内壁と外壁とを接続する孔46が形成されている。
The
シール部42は、軸部41の弁座34側の端部に設けられ、弁座34に当接可能である。ニードル40は、シール部42が弁座34から離間または弁座34に当接することにより噴孔31を開閉し、ハウジング20の内部と外部とを連通または遮断する。
The
大径部43は、軸部41のシール部42とは反対側に設けられている。大径部43は、その外径が軸部41の外径より大きくなるよう形成されている。大径部43の弁座34側の端面は、可動コア47に当接している。
The
ニードル40は、摺接部45が噴射ノズル30の内壁により支持され、軸部41が可動コア47を介して第2筒部材22の内壁により支持されつつ、ハウジング20の内部を往復移動する。
The
可動コア47は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成され、表面には例えばクロムめっきが施されている。可動コア47は、磁気安定化処理が施されている。可動コア47の硬度は比較的低く、ハウジング20の第1筒部材21および第3筒部材23の硬度と概ね同等である。可動コア47の略中央には貫通孔49が形成されている。貫通孔49には、ニードル40の軸部41が挿通されている。
The
固定コア35は、例えばフェライト系ステンレス等の磁性材料により略円筒状に形成されている。固定コア35は、磁気安定化処理が施されている。固定コア35の硬度は可動コア47の硬度と概ね同等であるが、可動コア47のストッパとしての機能を確保するために表面に例えばクロムめっきを施し、必要な硬度を確保している。固定コア35は、ハウジング20の第3筒部材23と溶接され、ハウジング20の内側に固定されるよう設けられている。
The fixed
コイル38は、略円筒状に形成され、主に第2筒部材22および第3筒部材23の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル38は、電力が供給されると磁力を生じる。コイル38に磁力が生じるとき、固定コア35、可動コア47、第1筒部材21および第3筒部材23に磁気回路が形成される。これにより、固定コア35と可動コア47との間に磁気吸引力が発生し、可動コア47は、固定コア35に吸引される。このとき、可動コア47の弁座34側とは反対側の面に当接しているニードル40は、可動コア47とともに固定コア35側、すなわち開弁方向へ移動する。
The
スプリング24は、一端が大径部43のスプリング当接面431に当接するよう設けられている。スプリング24の他端は、固定コア35の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ11の一端に当接している。スプリング24は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング24は、ニードル40を可動コア47とともに弁座34の方向、すなわち閉弁方向に付勢している。
One end of the
スプリング26は、一端が可動コア47の段差面48に当接するよう設けられている。スプリング26の他端は、ハウジング20の第1筒部材21の内側に形成された環状の段差面211に当接している。スプリング26は、軸方向に伸びる力を有している。これにより、スプリング26は可動コア47をニードル40とともに弁座34とは反対の方向、すなわち開弁方向に付勢している。
本実施形態では、スプリング24の付勢力は、スプリング26の付勢力よりも大きく設定されている。これにより、コイル38に電力が供給されていない状態では、ニードル40のシール部42は、弁座34に着座した状態、すなわち閉弁状態となる。
One end of the
In the present embodiment, the urging force of the
第3筒部材23の第2筒部材22とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ12が圧入および溶接されている。燃料導入パイプ12の内側には、フィルタ13が設けられている。フィルタ13は、燃料導入パイプ12の導入口14から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
A substantially cylindrical
燃料導入パイプ12および第3筒部材23の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にコネクタ15が形成されている。コネクタ15には、コイル38へ電力を供給するための端子16がインサート成形されている。また、コイル38の径方向外側には、コイル38を覆うよう筒状のホルダ17が設けられている。
The radially outer sides of the
燃料導入パイプ12の導入口14から流入する燃料は、固定コア35の径内方向、アジャスティングパイプ11の内部、ニードル40の大径部43および軸部41の内側、孔46、第1筒部材21とニードル40の軸部41との間の隙間を流通し、噴射ノズル30の内部に導かれる。すなわち、燃料導入パイプ12の導入口14から第1筒部材21とニードル40の軸部41との間の隙間までが、噴射ノズル30の内部に燃料を導入する燃料通路18となる。
The fuel flowing in from the
第1実施形態による燃料噴射弁1は、噴射ノズル30に形成される複数の噴孔31の形状に特徴がある。ここでは、図2に基づいて噴孔31の形状を説明する。
The fuel injection valve 1 according to the first embodiment is characterized by the shape of the plurality of injection holes 31 formed in the
図2(a)には、噴射ノズル30をハウジング20の内部側から中心軸φ0の方向に沿って視た模式図を示す。また、図2(b)には、図2(a)のb−b線断面図を示す。
FIG. 2A shows a schematic view of the
燃料噴射弁1が有する六個の噴孔31は、ガソリンエンジンの図示しないシリンダ内に燃料を噴射するとき、それぞれの噴孔31が形成されている方向に燃料を噴射する。具体的には、噴孔31のそれぞれが有する「噴孔軸」の方向に燃料を噴射する。
The six
ここで、「噴孔軸」とは、当該噴孔の内側開口を形成する縁を結ぶ内側仮想平面の中心と当該噴孔の外側開口を形成する縁を結ぶ外側仮想平面の中心とを結ぶ直線を指す。
具体的に、図2(a)に示されている六個の噴孔311、312、313、314、315、316のうち、「一の噴孔」としての噴孔312の「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ312を図2(b)に基づいて説明する。噴孔312の内側仮想平面P322とは、噴孔312の内側開口322を形成する噴射部301の内壁308の縁を結ぶことにより形成される仮想平面である。また、噴孔312の外側仮想平面P332とは、噴孔312の外側開口332を形成する噴射部301の外壁303の縁を結ぶことにより形成される仮想平面である。したがって、噴孔軸φ312は、内側仮想平面P322の中心C322と外側仮想平面P332の中心C332とを結ぶ直線となる。他の噴孔311、313、314、315、316の噴孔軸についても同様に定義することができる。
Here, the “nozzle hole axis” is a straight line connecting the center of the inner virtual plane connecting the edges forming the inner opening of the nozzle hole and the center of the outer virtual plane connecting the edges forming the outer opening of the nozzle hole. Point to.
Specifically, among the six
燃料噴射弁1では、図2(b)に示すように、噴孔312の噴孔軸φ312と中心軸φ0とがなす角度θ312と「他の噴孔」としての噴孔315の「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ315と中心軸φ0とがなす角度θ315とは異なる角度となっている。第1実施形態による燃料噴射弁1では、このように、噴孔によって当該噴孔の噴孔軸と中心軸φ0とがなす角度が異なっている。燃料噴射弁1では、例えば、角度θ312は角度θ315に比べ小さくなるよう形成されている。
In the fuel injection valve 1, as shown in FIG. 2B, the angle θ312 formed by the injection hole axis φ312 and the central axis φ0 of the
また、燃料噴射弁1の噴孔311、312、313、314、315、316は、それぞれの内側開口の開口面積と「抜け角」との一定の関係を有する。
ここで、「抜け角」とは、噴孔の外側開口を形成する噴射部の外壁の縁と噴孔軸とがなす角度を指す。具体的には、図2(b)に示すように、噴孔312の「一の抜け角」としての抜け角θ332とは、噴孔312の外側開口332を形成する噴射部301の外壁303の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁303に接する仮想平面P332と噴孔軸φ312とがなす角度である。
Further, the nozzle holes 311, 312, 313, 314, 315, and 316 of the fuel injection valve 1 have a certain relationship between the opening area of each inner opening and the “missing angle”.
Here, the “deflection angle” refers to an angle formed by the edge of the outer wall of the injection portion that forms the outer opening of the injection hole and the injection hole axis. Specifically, as shown in FIG. 2B, the
噴孔312と噴孔315とを比較すると、噴孔312の抜け角θ332は、噴孔315の外側開口335における仮想平面P335と噴孔軸φ315とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ335より大きくなるよう噴孔312と噴孔315とは形成されている。このとき、噴孔312の内側開口322の開口面積は、噴孔315の内側開口325の開口面積より大きい。具体的には、噴孔312及び噴孔315は、噴孔軸に垂直な断面が円形状となるよう形成されているため、噴孔312の内側開口322の内径R322と噴孔315の内側開口325の内径R325とを比べると、内径R325に比べ内径R322の方が大きい。
Comparing the
抜け角が大きいほど内側開口の開口面積が大きくなる関係は、燃料噴射弁1が有する全ての噴孔311、312、313、314、315、316において適用されている。すなわち、燃料噴射弁1において、抜け角が最も大きい噴孔は、内側開口の開口面積が最も大きく、抜け角が最も小さい噴孔は、内側開口の開口面積が最も小さい。
第1実施形態による燃料噴射弁1では、噴孔311、312、313の内側開口の開口面積が噴孔314,315、316に比べ開口面積が大きくなるよう形成されている。すなわち、噴孔311、312、313の抜け角は噴孔314、315、316の抜け角より大きい。また、噴孔314、315、316のうち最も開口面積が小さい噴孔314は、抜け角が最も小さくなるよう形成されており、噴孔314を除く噴孔311、312、313、315、316の抜け角の総和は最大となるよう噴孔311、312、313、315、316は形成されている。
The relationship that the opening area of the inner opening increases as the escape angle increases is applied to all the injection holes 311, 312, 313, 314, 315 and 316 of the fuel injection valve 1. That is, in the fuel injection valve 1, the nozzle hole with the largest escape angle has the largest opening area of the inner opening, and the nozzle hole with the smallest escape angle has the smallest opening area of the inner opening.
In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the opening areas of the inner openings of the injection holes 311, 312, and 313 are formed to be larger than those of the injection holes 314, 315, and 316. That is, the exit angles of the nozzle holes 311, 312, 313 are larger than the exit angles of the nozzle holes 314, 315, 316. In addition, the
また、第1実施形態による燃料噴射弁1では、複数の噴孔31は、噴孔31の噴孔軸方向の長さと内側開口32の内径との比が1以上2以下となるよう形成されている。
Further, in the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the plurality of injection holes 31 are formed such that the ratio of the length of the
第1実施形態による燃料噴射弁1では、複数の噴孔は、抜け角が大きいほど内側開口の開口面積が大きくなるよう形成されている。ここで、抜け角の大きさと内側開口の開口面積との関係について、図3〜5に示す実験結果に基づいて説明する。 In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the plurality of injection holes are formed such that the opening area of the inner opening increases as the escape angle increases. Here, the relationship between the size of the clearance angle and the opening area of the inner opening will be described based on the experimental results shown in FIGS.
図3には、噴孔の内側開口の開口面積と粗大液滴の噴射時間との関係に関する実験結果示す。粗大液滴とは、燃料噴射弁から噴射される燃料のうち所望の粒径より比較的大きい粒径を有する液滴を指す。粗大液滴は、噴孔が燃料を噴射する時間のうち噴射が終了する直前に噴射されることが多く、噴射される粗大液滴は噴孔を形成する噴射部の外壁に引き寄せられ付着しやすい。図3に示すように、噴孔の内側開口の開口面積が大きくなると、噴孔からの粗大液滴の噴射時間が長くなることがわかる。 FIG. 3 shows the experimental results regarding the relationship between the opening area of the inner opening of the nozzle hole and the ejection time of the coarse droplet. The coarse droplet refers to a droplet having a particle size relatively larger than a desired particle size among the fuel injected from the fuel injection valve. Coarse droplets are often injected immediately before the end of injection during the time the injection holes inject fuel, and the injected coarse droplets are attracted to the outer wall of the injection part forming the injection holes and are likely to adhere. . As shown in FIG. 3, it can be seen that when the opening area of the inner opening of the nozzle hole is increased, the ejection time of the coarse droplet from the nozzle hole is increased.
次に、図4には、粗大液滴の噴射時間と噴孔が形成される噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係に関する実験結果を示す。図4に示すように、粗大液滴の噴射時間が長くなると、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は多くなることがわかる。噴射ノズルの外壁に付着する燃料は、ガソリンの燃焼時に粒子状物質を生成する。したがって、燃料噴射弁では、噴孔の内側開口の開口面積が大きくなると、粗大液滴の噴射時間が長くなり、その結果として噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は多くなる。 Next, FIG. 4 shows experimental results regarding the relationship between the injection time of coarse droplets and the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle in which the injection holes are formed. As shown in FIG. 4, it can be seen that the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle increases as the injection time of the coarse droplet increases. The fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle generates particulate matter during gasoline combustion. Therefore, in the fuel injection valve, when the opening area of the inner opening of the injection hole is increased, the injection time of coarse droplets is increased, and as a result, the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle is increased.
また、図5には、噴孔の抜け角と噴孔が形成される噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量との関係に関する実験結果を示す。図5に示すように、噴孔の抜け角が大きくなると、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量は少なくなることがわかる。 FIG. 5 shows the experimental results regarding the relationship between the exit angle of the injection hole and the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle where the injection hole is formed. As shown in FIG. 5, it can be seen that the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle decreases as the exit angle of the injection hole increases.
図6には、噴射ノズルの外壁に付着する燃料の量における第1実施形態による燃料噴射弁1と比較例の燃料噴射弁との比較に関する実験結果を示す。
比較例の燃料噴射弁が有する噴射ノズル90は、図11に示すように、噴孔91を第1実施形態による燃料噴射弁1と同じ六個有している。噴孔91を構成する噴孔911、912、913、914、915、916は、それぞれ第1実施形態による燃料噴射弁1の噴孔311、312、313、314、315、316の噴孔軸が中心軸φ0に対してなす角度と同じ角度をなす噴孔軸を有している。すなわち、比較例の燃料噴射弁が燃料を噴射する方向と第1実施形態による燃料噴射弁1が燃料を噴射する方向は同じである。具体的には、噴孔912の噴孔軸φ912と中心軸φ1とがなす角度θ912は、燃料噴射弁1の噴孔312の噴孔軸φ312と中心軸φ0とがなす角度θ312と同じ角度である。また、噴孔915の噴孔軸φ915と中心軸φ1とがなす角度θ915は、燃料噴射弁1の噴孔315の噴孔軸φ315と中心軸φ0とがなす角度θ315と同じ角度である。一方、第1実施形態による燃料噴射弁1と異なり、噴孔911、912、913、914、915、916の内側開口の開口面積は全て同じである。
FIG. 6 shows the experimental results regarding the comparison between the fuel injection valve 1 according to the first embodiment and the fuel injection valve of the comparative example in the amount of fuel adhering to the outer wall of the injection nozzle.
As shown in FIG. 11, the
図6に示すように、燃料噴射弁1の噴射ノズル30の外壁303に付着する燃料の量は、比較例の燃料噴射弁の噴射ノズル90の外壁に付着する燃料の量に比べて少なくなることがわかる。具体的には、燃料噴射弁1の噴射ノズル30の外壁303に付着する燃料の量は、比較例の燃料噴射弁の噴射ノズル90の外壁に付着する燃料の量に比べて約15%低減することがわかった。
As shown in FIG. 6, the amount of fuel adhering to the
第1実施形態による燃料噴射弁1では、抜け角が比較的大きい噴孔の内側開口の開口面積を抜け角が比較的小さい噴孔の内側開口の開口面積より大きくなるよう噴孔を形成している。開口面積が大きい噴孔では、図3の特性図に示すように粗大液滴が噴射される時間が長くなるが、当該噴孔の抜け角を大きくすることによって噴射ノズル30の外壁303に粗大液滴が付着しにくくする。一方、抜け角が比較的小さい噴孔では、開口面積を小さくすることによって燃料の噴射を比較的短い時間で終了させ、噴射ノズル30の外壁303に付着する燃料の量を低減する。これにより、図6に示すように、噴射ノズル30の外壁303の全体に付着する燃料の量を低減し、付着したガソリンが燃焼すると生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。
In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the injection hole is formed so that the opening area of the inner opening of the injection hole having a relatively large exit angle is larger than the opening area of the inner opening of the injection hole having a relatively small exit angle. Yes. In the nozzle hole having a large opening area, as shown in the characteristic diagram of FIG. 3, the time during which the coarse droplet is ejected becomes long. However, by increasing the exit angle of the nozzle hole, the coarse liquid is formed on the
また、中心軸に対して一定の角度を有する噴孔のみによって燃料を噴射する燃料噴射弁に対して、例えば、サイド噴射のように噴孔によって種々の角度に燃料を噴射する燃料噴射弁が用いられている。このような中心軸に対する噴孔軸の角度が噴孔によって異なる燃料噴射弁では、噴孔が有する噴孔軸と噴射ノズルの外壁との角度の関係によって噴射ノズルの外壁に燃料が付着しやすくなる場合がある.第1実施形態による燃料噴射弁1では、抜け角の大きさと内側開口の開口面積との関係から噴孔を形成する角度及び大きさが決定されており、噴射ノズル30の外壁303に付着する燃料の量を低減することができる。したがって、燃料の噴射方向に自由度を有する燃料噴射弁において生成される粒子状物質の生成量を低減することができる。
In addition, for example, a fuel injection valve that injects fuel at various angles through an injection hole, such as side injection, is used for a fuel injection valve that injects fuel only through an injection hole having a certain angle with respect to the central axis. It has been. In such a fuel injection valve in which the angle of the nozzle hole axis differs from the nozzle hole depending on the central axis, fuel tends to adhere to the outer wall of the injection nozzle due to the angle relationship between the nozzle hole axis of the nozzle hole and the outer wall of the injection nozzle. There are cases. In the fuel injection valve 1 according to the first embodiment, the angle and size for forming the injection hole are determined from the relationship between the size of the escape angle and the opening area of the inner opening, and the fuel adhering to the
また、最も開口面積が小さい噴孔314を除く噴孔311、312、313、315、316は、抜け角の総和が最大となるよう形成されている。これにより、噴射ノズル30の外壁303の付着する燃料の量を最大限低減することができる。したがって、外壁303に付着する燃料から生成される粒子状物質の生成量をさらに低減することができる。
Further, the nozzle holes 311, 312, 313, 315, and 316 except the
また、複数の噴孔31は、噴孔31の噴孔軸方向の長さと内側開口32の内径との比が1から2の範囲に入るよう形成されている。これにより、噴孔31から噴射される燃料が粗大液滴を含みにくくなり、噴射ノズル30の外壁303に付着する燃料の量を低減することができる。したがって、付着したガソリンが燃焼すると生成される粒子状物質の生成量をさらに低減することができる。
The plurality of nozzle holes 31 are formed so that the ratio of the length in the nozzle hole axial direction of the nozzle holes 31 to the inner diameter of the inner opening 32 falls within a range of 1 to 2. Thereby, the fuel injected from the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による燃料噴射弁を図7に基づいて説明する。第2実施形態は、噴孔の形状が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, the fuel injection valve by 2nd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. The second embodiment differs from the first embodiment in the shape of the nozzle holes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第2実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル50は、噴孔51を六個有している。噴孔51を構成する噴孔511、512、513、514、515、516のうち、「一の噴孔」としての噴孔512は、図7(b)に示すように、噴孔512の外側開口532を形成する噴射部501の外壁503の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁503に接する仮想平面P532と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ512とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ532が、「他の噴孔」としての噴孔515の外側開口535を形成する噴射部501の外壁503の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁503に接する仮想平面P535と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ515とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ535より大きくなるよう形成されている。また、噴孔512の内側開口522の開口面積は、噴孔515の内側開口525の開口面積より大きい。噴孔511、513と噴孔514、516との関係も同様である。
The
また、図7(b)に示すように、噴孔512は、噴孔512を形成する噴射部501の噴孔壁504がテーパ状に形成されている。具体的には、噴射ノズル50の内部側から外部側に向かって断面積が小さくなるよう噴孔512が形成されている。これにより、噴孔512の内側開口522の内径R522は、噴孔512の外側開口532の内径R532に比べて大きい。噴孔511、513を形成する噴射部501の噴孔壁についても同様である。
Moreover, as shown in FIG.7 (b), the
第2実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔511、512、513の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔514、515、516の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔511、512、513は、噴孔511、512、513を形成する噴孔壁がテーパ状に形成されている。これにより、第2実施形態による燃料噴射弁は、第1実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔511、512、513の内径を任意に設定することができ、噴孔511、512、513を流れる燃料の量を調整することができる。 In the fuel injection valve according to the second embodiment, the opening area of the inner opening of the nozzle holes 511, 512, 513 having a relatively large escape angle is the opening area of the inner opening of the nozzle holes 514, 515, 516 having a relatively small escape angle. Greater than. In addition, the nozzle holes 511, 512, and 513 having a relatively large escape angle are formed so that the nozzle walls forming the nozzle holes 511, 512, and 513 are tapered. Thus, the fuel injection valve according to the second embodiment has the same effects as the first embodiment, and can arbitrarily set the inner diameters of the injection holes 511, 512, and 513. The amount of fuel flowing can be adjusted.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態による燃料噴射弁を図8に基づいて説明する。第3実施形態は、噴孔の形状が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
Next, the fuel injection valve by 3rd Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. The third embodiment differs from the first embodiment in the shape of the nozzle holes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第3実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル60は、噴孔61を六個有している。噴孔61を構成する噴孔611、612、613、614、615、616のうち、「一の噴孔」としての噴孔612は、図8(b)に示すように、噴孔612の外側開口632を形成する噴射部601の外壁603の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁603に接する仮想平面P632と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ612とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ632が、「他の噴孔」としての噴孔615の外側開口635を形成する噴射部601の外壁603の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁603に接する仮想平面P635と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ615とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ635より大きくなるよう形成されている。また、噴孔612の内側開口622の開口面積は、噴孔615の内側開口625の開口面積より大きい。噴孔611、613と噴孔614、616との関係も同様である。
The
図8(b)に示すように、噴孔612の内側開口622を形成する噴射部601の内壁608の縁には段差部605が設けられている。段差部605は、内側開口622側の内径R622が外側開口632側の内径R632より大きくなるよう形成されている。内径R622は、内側開口622の内径と同じ内径である。また、内径R632は、外側開口632の内径と同じ内径である。
As shown in FIG. 8B, a stepped
第3実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔611、612、613の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔614、615、616の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔611、612、613は、噴孔611、612、613の内側開口を形成する噴射部601の内壁608の縁に段差部が設けられている。これにより、第3実施形態による燃料噴射弁は、第1実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔611、612、613の内径を任意に設定することができ、噴孔611、612、613を流れる燃料の量を調整することができる。
In the fuel injection valve according to the third embodiment, the opening area of the inner opening of the nozzle holes 611, 612, 613 having a relatively large exit angle is the opening area of the inner opening of the nozzle holes 614, 615, 616 having a relatively small exit angle. Greater than. Further, the nozzle holes 611, 612, and 613 having a relatively large exit angle are provided with step portions at the edges of the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態による燃料噴射弁を図9に基づいて説明する。第4実施形態は、噴孔の形状が第1実施形態と異なる。なお、第1実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
(Fourth embodiment)
Next, the fuel injection valve by 4th Embodiment of this invention is demonstrated based on FIG. The fourth embodiment differs from the first embodiment in the shape of the nozzle holes. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the site | part substantially the same as 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted.
第4実施形態による燃料噴射弁の噴射ノズル70は、噴孔71を六個有している。噴孔71を構成する噴孔711、712、713、714、715、716のうち、「一の噴孔」としての噴孔712は、図9(b)に示すように、噴孔712の外側開口732を形成する噴射部701の外壁703の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁703に接する仮想平面P732と「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ712とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ732が、「他の噴孔」としての噴孔715の外側開口735を形成する噴射部701の外壁703の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁703に接する仮想平面P735と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ715とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ735より大きくなるよう形成されている。また、噴孔712の内側開口722の開口面積は、噴孔715の内側開口725の開口面積より大きい。噴孔711、713と噴孔714、716との関係も同様である。
The
図9(b)に示すように、噴孔712の内側開口722を形成する噴射部701の縁部706は曲面707を有している。曲面707は、噴孔712を形成する噴孔壁704と噴射ノズル70の内部側の内壁708とを接続する。
As shown in FIG. 9B, the
第4実施形態による燃料噴射弁では、抜け角が比較的大きい噴孔711、712、713の内側開口の開口面積は、抜け角が比較的小さい噴孔714、715、716の内側開口の開口面積より大きい。また、抜け角が比較的大きい噴孔711、712、713は、噴孔711、712、713の内側開口を形成する縁部706は曲面707を有している。これにより、第4実施形態による燃料噴射弁は、第1実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔711、712、713の内径を任意に設定することができ、噴孔711、712、713を流れる燃料の量を調整することができる。
In the fuel injection valve according to the fourth embodiment, the opening area of the inner opening of the nozzle holes 711, 712, 713 having a relatively large exit angle is the opening area of the inner opening of the nozzle holes 714, 715, 716 having a relatively small exit angle. Greater than. Further, the nozzle holes 711, 712, 713 having a relatively large escape angle have a
(他の実施形態)
(ア)上述の実施形態では、噴孔の数は6個とした。しかしながら、噴孔の数はこれに限定されない。二個以上あればよい。
(Other embodiments)
(A) In the above-described embodiment, the number of nozzle holes is six. However, the number of nozzle holes is not limited to this. Two or more.
(イ)上述の実施形態では、噴孔の断面は略円形状であるとした。しかしながら、噴孔の断面形状はこれに限定されない。楕円形状であってもよい。 (A) In the above-described embodiment, the cross section of the nozzle hole is substantially circular. However, the cross-sectional shape of the nozzle hole is not limited to this. It may be oval.
(ウ)第2実施形態では、粗大液滴を比較的長時間噴射する噴孔について、内側開口の内径が外側開口の内径に比べ大きいとした。しかしながら、内側開口の内径と外側開口の内径との関係はこれに限定されない。例えば、図10に示すように、燃料噴射弁の噴射ノズル80が有する六個の噴孔81を構成する噴孔811、812、813、814、815、816のうち、比較的内側開口の内径が大きい「一の噴孔」としての噴孔812を形成する噴射部801の噴孔壁804が外部側に向かうにつれて「一の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ812から離れるよう形成されていてもよい。具体的には、図10(b)に示すように、噴孔812は、噴孔812の内側開口822の内径R822が、噴孔812の外側開口832の内径R832に比べて小さくなるよう形成されてもよい。このとき、噴孔812は、噴孔812の外側開口832を形成する噴射部801の外壁803の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁803に接する仮想平面P832と噴孔軸φ812とがなす角度である「一の抜け角」としての抜け角θ832が、「他の噴孔」としての噴孔815の外側開口835を形成する外壁803の縁における接線を含み当該接線と縁との接点でのみ外壁803に接する仮想平面P835と「他の噴孔の噴孔軸」としての噴孔軸φ815とがなす角度である「他の抜け角」としての抜け角θ835より大きくなるよう形成され、噴孔812の内側開口822の開口面積が、噴孔815の内側開口825の開口面積より大きくなるよう形成されていればよい。図10に示すような噴孔の形状であっても、第1実施形態と同じ効果を奏するとともに、噴孔811、812、813の内径を任意に設定することができ、噴孔811、812、813を流れる燃料の量を調整することができる。
(C) In the second embodiment, the inner diameter of the inner opening is larger than the inner diameter of the outer opening for the nozzle holes for ejecting coarse droplets for a relatively long time. However, the relationship between the inner diameter of the inner opening and the inner diameter of the outer opening is not limited to this. For example, as shown in FIG. 10, among the nozzle holes 811, 812, 813, 814, 815, 816 constituting the six
(エ)上述の実施形態では、噴孔の噴孔軸方向の長さと内側開口の内径との比が1から2の範囲に入るよう形成されるとした。しかしながら、噴孔の噴孔軸方向の長さと内側開口の内径との関係はこれに限定されない。 (D) In the above-described embodiment, the ratio between the length of the nozzle hole in the axial direction of the nozzle hole and the inner diameter of the inner opening is in the range of 1 to 2. However, the relationship between the length of the nozzle hole in the axial direction and the inner diameter of the inner opening is not limited to this.
(オ)上述の実施形態では、複数の噴孔のうち最も開口面積が小さい噴孔を除く他の噴孔は、抜け角の総和が最大となるよう形成されているとした。しかしながら、抜け角の総和の大きさはこれに限定されない。 (E) In the above-described embodiment, the other nozzle holes other than the nozzle hole having the smallest opening area among the plurality of nozzle holes are formed so that the sum of the drop angles is maximized. However, the size of the sum of the gap angles is not limited to this.
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。 As mentioned above, this invention is not limited to such embodiment, It can implement with a various form in the range which does not deviate from the summary.
1 ・・・燃料噴射弁、
31、61、71、81・・・噴孔、
20 ・・・ハウジング、
40 ・・・ニードル、
38 ・・・コイル、
35 ・・・固定コア、
47 ・・・可動コア、
312、512、612、712、812・・・噴孔(一の噴孔)、
φ312、φ412、φ512、φ612、φ712・・・噴孔軸(一の噴孔の噴孔軸)、
332、532、632、732、832・・・外側開口、
θ332、θ532、θ632、θ732、θ832・・・抜け角(一の抜け角)、
315、515、615、715、815・・・噴孔(他の噴孔)、
φ315、φ415、φ515、φ615、φ715・・・噴孔軸(他の噴孔の噴孔軸)、
335、535、635、735、835・・・外側開口、
θ335、θ535、θ635、θ735、θ835・・・抜け角(他の抜け角)。
1 ... Fuel injection valve,
31, 61, 71, 81 ... nozzle hole,
20 ・ ・ ・ Housing,
40 ... Needle,
38 ... Coil,
35 ... fixed core,
47 ... movable core,
312, 512, 612, 712, 812 ... nozzle hole (one nozzle hole),
φ312, φ412, φ512, φ612, φ712 ... injection hole axis (the injection hole axis of one injection hole),
332, 532, 632, 732, 832 ... outside opening,
315, 515, 615, 715, 815 ... nozzle holes (other nozzle holes),
φ315, φ415, φ515, φ615, φ715 ... injection hole axis (injection axis of other injection holes),
335, 535, 635, 735, 835 ... outside opening,
θ335, θ535, θ635, θ735, θ835... (other clearance angles).
Claims (7)
前記ハウジング内に中心軸方向に往復移動可能に設けられ、前記弁座に離間または当接すると複数の前記噴孔を開閉するニードル(40)と、
通電されると磁界を発生するコイル(38)と、
前記ハウジング内で前記コイルが発生する磁界内に固定される固定コア(35)と、
前記固定コアの前記弁座側に設けられ、前記ハウジングの中心軸方向に往復移動可能に収容され、前記コイルに通電されると前記固定コアの方向に吸引される可動コア(47)と、
を備え、
複数の前記噴孔の一の噴孔(312、512、612、712、812)の外側開口(332、532、632、732、832)を形成する前記ハウジングの外壁(303、503、603、703、803)の縁における接線を含む仮想平面(P332、P532、P632、P732、P832)と前記一の噴孔の噴孔軸(φ312、φ512、φ612、φ712、φ812)とが形成する角度のうち当該噴孔軸からみて前記ハウジングの中心軸(φ0)とは反対側の角度である一の抜け角(θ332、θ532、θ632、θ732、θ832)が、複数の前記噴孔の他の噴孔(315、515、615、715、815)の外側開口(335、535、635、735、835)を形成する前記ハウジングの外壁の縁における接線を含む仮想平面(P335、P535、P635、P735、P835)と前記他の噴孔の噴孔軸(φ315、φ515、φ615、φ715、φ815)とが形成する角度のうち当該噴孔軸からみて前記ハウジングの中心軸とは反対側の角度である他の抜け角(θ335、θ535、θ635、θ735、θ835)より大きいとき、前記一の噴孔の内側開口(322、522、622、722、822)の噴孔軸に垂直な仮想平面に当該内側開口を投影したときの自身の面積である開口面積は、前記他の噴孔の内側開口(325、525、625、725、825)の開口面積より大きいことを特徴とする燃料噴射弁。 A plurality of injection holes (31, 61, 71, 81) formed at one end in the direction of the central axis (φ0) and injecting fuel, a valve seat (34) formed around the plurality of injection holes, and a plurality of A cylindrical housing (20) having a fuel passage (18) through which fuel flows to the nozzle hole;
A needle (40) provided in the housing so as to be capable of reciprocating in a central axis direction, and opening or closing the plurality of nozzle holes when being separated from or contacting the valve seat;
A coil (38) that generates a magnetic field when energized;
A fixed core (35) fixed in a magnetic field generated by the coil in the housing;
A movable core (47) provided on the valve seat side of the fixed core, accommodated so as to be reciprocally movable in the central axis direction of the housing, and sucked in the direction of the fixed core when energized to the coil;
With
The outer wall (303, 503, 603, 703) of the housing forming the outer opening (332, 532, 632, 732, 832) of one nozzle hole (312, 512, 612, 712, 812) of the plurality of nozzle holes. 803) among the angles formed by the virtual plane (P332, P532, P632, P732, P832) including the tangent line at the edge and the nozzle axis (φ312, φ512, φ612, φ712, φ812) of the one nozzle hole. One exit angle (θ332, θ532, θ632, θ732, θ832), which is the angle opposite to the central axis (φ0) of the housing as viewed from the nozzle hole axis , is the other nozzle hole ( 315, 515, 615, 715, 815) including tangents at the edges of the outer wall of the housing forming the outer openings (335, 535, 635, 735, 835). Of the angles formed by the imaginary plane (P335, P535, P635, P735, P835) and the injection hole axis (φ315, φ515, φ615, φ715, φ815) of the other injection hole, the housing is viewed from the injection hole axis. another omission angle is an angle opposite to the central axis (θ335, θ535, θ635, θ735 , θ835) injection time greater than the inner opening of the one injection hole (322,522,622,722,822) The opening area, which is its own area when the inner opening is projected onto a virtual plane perpendicular to the hole axis, is larger than the opening area of the inner opening (325, 525, 625, 725, 825) of the other nozzle hole. A fuel injection valve characterized by.
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