JP4502828B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は,主として内燃機関の燃料供給系に使用される燃料噴射弁に関し,特に,燃料噴射弁の前方に向かって小径となる円錐面で構成されていて弁体が開閉可能に着座する環状の弁座を有する弁座部材に,前記弁座の下流側に位置し,その弁座の中心線周りに配置される複数の燃料噴孔を有するノズルを,前記弁座部材と同一素材で一体に形成すると共に,前記弁座部材の前端面に前記ノズルを受容する凹部を設け,そのノズルの前記各燃料噴孔を,前記弁体の開弁時,その弁体と前記弁座との間を通過した燃料の主流がそれら各燃料噴孔の内面に直接衝突するように形成し,前記燃料噴孔からの噴射燃料をエンジンの吸気ポートに供給するようにした燃料噴射弁の改良に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve mainly used in a fuel supply system of an internal combustion engine. A nozzle having a plurality of fuel injection holes located on the downstream side of the valve seat and arranged around the centerline of the valve seat is integrally formed with the same material as the valve seat member. And a recess for receiving the nozzle is provided on the front end surface of the valve seat member, and the fuel injection holes of the nozzle are disposed between the valve body and the valve seat when the valve body is opened. The present invention relates to an improvement in a fuel injection valve in which a main flow of fuel that has passed is formed so as to directly collide with the inner surfaces of the respective fuel injection holes, and fuel injected from the fuel injection holes is supplied to an intake port of an engine.
弁体と,この弁体が開閉可能に着座する環状で円錐状の弁座を有する弁座部材と,弁座の下流側に位置するように弁座部材の前端部に連設され,弁座の中心線周りに配置される複数の燃料噴孔を有するノズルとを備えた電磁式燃料噴射弁は,下記特許文献1及び2に開示されるように既に知られている。
A valve body, a valve seat member having an annular and conical valve seat on which the valve body is seated so as to be openable and closable, and a valve seat member connected to the front end of the valve seat member so as to be positioned downstream of the valve seat; An electromagnetic fuel injection valve including a nozzle having a plurality of fuel injection holes arranged around the center line is already known as disclosed in
ところで,近年の内燃機関では,出力向上と排ガスの低公害化に対する要求が益々増してきている。そこで燃料噴射弁には,出力向上のために,大量の燃料を応答性良く噴射し得る大流量特性が,また排ガスの清浄化のために,噴射燃料を微粒化させながら,その燃料の吸気路内壁への付着を抑制する微粒化・ペネトレーション性が重要となる。
しかしながら,特許文献1及び2の何れに記載されているものも,弁座部及び燃料噴孔間を繋ぐ燃料流路の曲がりが多いため,弁体の開弁時,弁座部を通過した燃料がノズルの燃料噴孔に到達するまでに,その燃料の圧力損失が大きくなり,前述のような大流量特性及び微粒化・ペネトレーション性を満足させることは困難である。
However, since the fuel flow path connecting between the valve seat part and the fuel injection hole is also bent in both of
本発明は,かゝる事情に鑑みてなされたもので,前述のような大流量特性及び微粒化・ペネトレーション性を同時に満足させ得るようにした前記燃料噴射弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide the fuel injection valve capable of simultaneously satisfying the large flow rate characteristics and atomization / penetration properties as described above.
上記目的を達成するために,本発明は,燃料噴射弁の前方に向かって小径となる円錐面で構成されていて弁体が開閉可能に着座する環状の弁座を有する弁座部材に,前記弁座の下流側に位置し,その弁座の中心線周りに配置される複数の燃料噴孔を有するノズルを,前記弁座部材と同一素材で一体に形成すると共に,前記弁座部材の前端面に前記ノズルを受容する凹部を設け,そのノズルの前記各燃料噴孔を,前記弁体の開弁時,その弁体と前記弁座との間を通過した燃料の主流がそれら各燃料噴孔の内面に直接衝突するように形成し,前記燃料噴孔からの噴射燃料をエンジンの吸気ポートに供給するようにした燃料噴射弁であって,前記弁体の,前記弁座に着座する環状の封止面より先端側の先端面と,この先端面に対向する前記ノズルの内端面とを,それぞれ燃料噴射弁の前方に向かって小径となり前記燃料噴孔よりも燃料噴射弁の前方にまで延びる円錐面又は球面で構成すると共に,そのノズルの内端面と前記弁座との間に,前記弁体及びノズルの相互接触を回避する環状段部を形成して,それら弁体の先端面とノズルの内端面との間にスペースが形成されるようにし,前記各燃料噴孔を,前記環状段部よりも内周側において前記ノズルの内端面に開口し,且つ前記弁座の母線の延長線がそれら各燃料噴孔の内面と交差するように配置し,前記ノズルを受容する前記凹部の内周面を,前記各燃料噴孔からの噴射燃料により形成される円錐状の噴霧フォームに対してコアンダ効果を発揮して,その噴霧フォームを乱すことなくエンジンEの吸気ポート50aの下流へ指向させるように,前記弁座部材の前端面に向かって拡径する円錐状に形成すると共に,前記凹部の内周面の仮想延長面と前記ノズルの外端面の仮想延長面との交線によって形成される円の直径を,前記弁座の有効直径より小さく設定したことを第1の特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a valve seat member having an annular valve seat, which is formed of a conical surface having a small diameter toward the front of a fuel injection valve and on which a valve body is slidably seated. A nozzle having a plurality of fuel injection holes located on the downstream side of the valve seat and disposed around the center line of the valve seat is integrally formed of the same material as the valve seat member, and the front end of the valve seat member A concave portion for receiving the nozzle is provided on the surface, and when the valve body is opened, the main flow of the fuel that has passed between the valve body and the valve seat is the fuel injection hole of the nozzle. A fuel injection valve formed so as to directly collide with an inner surface of a hole and supplying fuel injected from the fuel injection hole to an intake port of an engine, wherein the valve body is annularly seated on the valve seat The tip surface on the tip side of the sealing surface of the nozzle and the nozzle facing the tip surface Each of the end surfaces has a conical surface or a spherical surface having a small diameter toward the front of the fuel injection valve and extending to the front of the fuel injection valve from the fuel injection hole, and between the inner end surface of the nozzle and the valve seat. An annular step portion that avoids mutual contact between the valve body and the nozzle is formed so that a space is formed between the front end surface of the valve body and the inner end surface of the nozzle. The nozzles are disposed so as to open to the inner end face of the nozzle on the inner peripheral side with respect to the annular step portion, and so that the extension line of the bus bar of the valve seat intersects the inner surface of each of the fuel injection holes. The inner peripheral surface of the concave portion exerts a Coanda effect on the conical spray foam formed by the fuel injected from each fuel injection hole, so that the
また本発明は,第1の特徴に加えて,前記弁座部材の前端面から前記弁座までの高さを1mm以上に設定したことを第2の特徴とする。 In addition to the first feature, the present invention has a second feature that the height from the front end surface of the valve seat member to the valve seat is set to 1 mm or more.
本発明の第1の特徴によれば,弁体の開弁時,その弁体と弁座との間を通過した燃料の主流が殆ど圧力損失なく燃料噴孔の内面に直接衝突することになり,これにより燃料噴孔からの噴射燃料を効果的に微粒化することができると共に,高速の噴霧フォームを形成することができる。したがって,この噴霧フォームは流速が極めて速く,ペネトレーション性が高いから,エンジンの吸気ポート内壁に付着するものが少なく,また燃料の圧力損失が少ないことから燃料の大流量を確保でき,エンジンの出力向上と排ガスの低公害化に貢献することができる。 According to the first feature of the present invention, when the valve element is opened, the main flow of the fuel passing between the valve element and the valve seat directly collides with the inner surface of the fuel injection hole with almost no pressure loss. Thus, the fuel injected from the fuel injection holes can be effectively atomized and a high-speed spray foam can be formed. Therefore, this spray foam has a very high flow rate and high penetration, so there is little that adheres to the inner wall of the intake port of the engine, and there is little fuel pressure loss, so a large flow rate of fuel can be secured, and engine output is improved. And contribute to lower pollution of exhaust gas.
また,弁座を燃料噴射弁の前方に向かって小径となる円錐面で構成すると共に,弁体の先端面及びノズルの内端面を,燃料噴射弁の前方に向かって小径となる円錐面又は球面とすることにより,弁座部から各燃料噴孔に至る燃料流路の曲がりを少なくして内部圧力損失の低減を図ることができ,高エネルギの燃料の各燃料噴孔への誘導が可能となり,燃料の大流量特性の更なる向上に寄与し得る。 Further, the valve seat is constituted by a conical surface having a small diameter toward the front of the fuel injection valve, and the tip surface of the valve body and the inner end surface of the nozzle are conical or spherical surfaces having a small diameter toward the front of the fuel injection valve. As a result, the bending of the fuel flow path from the valve seat to each fuel injection hole can be reduced to reduce internal pressure loss, and high energy fuel can be guided to each fuel injection hole. , It can contribute to further improvement of the large flow characteristics of fuel.
さらに弁座部材及びノズルの同一素材による一体化により,弁座部材へのノズルの結合工程(溶接)がなくなると共に,溶接による弁座及びノズルの熱歪みの懸念から解放され,したがって弁座の精度,延いては弁密性の向上を図ることができ,またノズルにおける燃料噴孔の位置及び向きの精度の向上をも図ることができるので,燃料噴孔からの噴射燃料で形成される噴霧フォームの安定化をもたらすことができる。しかも内端面を円錐面又は球面としたノズルは剛性が極めて高いので,このノズルの切削による薄肉加工を容易に行うことができる。 Furthermore, the integration of the valve seat member and the nozzle with the same material eliminates the process of joining the nozzle to the valve seat member (welding) and frees you from concerns about thermal distortion of the valve seat and nozzle due to welding. Therefore, it is possible to improve the valve tightness and to improve the accuracy of the position and orientation of the fuel injection hole in the nozzle, so that the spray foam formed by the fuel injected from the fuel injection hole Can bring about stabilization. In addition, since the nozzle whose inner end surface is a conical surface or a spherical surface has extremely high rigidity, it is possible to easily perform thin-wall processing by cutting the nozzle.
さらにまた弁座部材の前端面に形成される凹部にノズルを受容させることで,弁座部材自体により,ノズルを他物との接触から保護することができ,特別な保護キャップが不要となる。その上,上記凹部は,燃料の吹き返しによる液だれを抑制することができる。 Furthermore, by receiving the nozzle in the recess formed in the front end surface of the valve seat member, the valve seat member itself can protect the nozzle from contact with other objects, and a special protective cap becomes unnecessary. In addition, the recess can suppress dripping due to fuel blowback.
また,前記凹部の内周面を,弁座部材の前端面に向かって拡径する円錐状に形成することにより,その凹部がコアンダ効果を発揮して,ノズルからの噴射燃料により形成される円錐状の噴霧フォームを乱すことなく,エンジンEの吸気ポート50aの下流へ的確に指向させることができ,ペネトレーション性の向上に寄与し得る。
Further, by forming the inner peripheral surface of the concave portion into a conical shape whose diameter increases toward the front end surface of the valve seat member, the concave portion exhibits a Coanda effect and is formed by a fuel injected from the nozzle. Without disturbing the spray form, it can be accurately directed downstream of the
さらに,前記凹部の内周面の仮想延長面と前記ノズルの外端面の仮想延長面との交線によって形成される円の直径を,弁座の有効直径より小さく設定することで,弁座部における弁座部材の軸方向肉厚を,前記凹部に殆ど邪魔されることなく充分確保できて,弁座に大なる剛性を付与することができる。したがって,弁座を高精度に容易に加工することができると共に,弁密性を高めることができる。 Furthermore, by setting the diameter of a circle formed by the intersection of the virtual extension surface of the inner peripheral surface of the recess and the virtual extension surface of the outer end surface of the nozzle to be smaller than the effective diameter of the valve seat, The thickness of the valve seat member in the axial direction can be sufficiently secured without being obstructed by the concave portion, and great rigidity can be imparted to the valve seat. Therefore, the valve seat can be easily processed with high accuracy and the valve tightness can be improved.
さらにまた,弁座とノズルの内端面との間に形成された環状段部は,弁体及びノズルの相互干渉を回避して弁密性を高めることができるのみならず,弁座部を通過した燃料の主流の燃料噴孔への直接導入を容易にするので,燃料の大流量特性及びペネトレーション性の向上に大いに寄与する。 Furthermore, the annular step formed between the valve seat and the inner end face of the nozzle can not only prevent the mutual interference between the valve body and the nozzle and improve the valve tightness but also pass through the valve seat. This facilitates the direct introduction of the mainstream fuel into the fuel nozzle, greatly contributing to the improvement of the fuel's large flow characteristics and penetration.
また上記環状段部の存在により,弁体及びノズル間にできたスペースの,燃料噴孔群内側の部分は,燃料流路機能を持つ必要がないデッドスペースであるから,弁体の先端面及びノズルの内端面を構成する円錐面又は球面の円錐角あるいは半径を適切に設定することにより,これを弁体及びノズルの相互干渉を回避する範囲で極力狭めて,デッドスペースを小さくし,温度変化に対する燃料噴射特性の安定化を図ることができる。 In addition, due to the presence of the annular step portion, the space formed between the valve body and the nozzle inside the fuel injection hole group is a dead space that does not need to have a fuel flow path function. By appropriately setting the cone angle or radius of the conical surface or spherical surface constituting the inner end face of the nozzle, this is narrowed as much as possible within the range that avoids mutual interference between the valve body and the nozzle, thereby reducing the dead space and changing the temperature. It is possible to stabilize the fuel injection characteristic against the above.
さらに環状の弁座の加工時には,上記環状段部が,刃具とノズルとの干渉を防ぐことになり,弁座の加工を容易,正確に行うことができる。 Further, when the annular valve seat is processed, the annular step portion prevents interference between the cutting tool and the nozzle, and the valve seat can be processed easily and accurately.
また,本発明の第2の特徴によれば,弁座部材の前端面から弁座までの高さが大きくされることによって弁座部における弁座部材の軸方向肉厚が更に大きくなるので,その肉厚は,弁座の高剛性を付与する上に充分となる。 Further, according to the second feature of the present invention, since the height from the front end surface of the valve seat member to the valve seat is increased, the axial thickness of the valve seat member in the valve seat portion is further increased. The wall thickness is sufficient to give the valve seat high rigidity.
本発明の実施の形態を,添付図面に示す本発明の好適な実施例に基づいて以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below on the basis of preferred embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings.
図1は本発明の第1実施例に係る電磁式燃料噴射弁を装着したエンジンの要部縦断側面図,図2は上記燃料噴射弁の拡大縦断側面図,図3は同燃料噴射弁のノズル周辺部の拡大図,図4は図3の4矢視図,図5は同燃料噴射弁の開弁状態を示す,図3との対応図,図6は本発明の第2実施例に係る燃料噴射弁の要部縦断面図である。
1 is a longitudinal sectional side view of an essential part of an engine equipped with an electromagnetic fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged longitudinal side view of the fuel injection valve, and FIG. 3 is a nozzle of the fuel injection valve. 4 is an enlarged view of the peripheral portion, FIG. 4 is a view taken in the direction of the
先ず,図1〜図5に示す本発明の第1実施例の説明から始める。 First, a description will be given of the first embodiment of the present invention shown in FIGS.
図1において,エンジンEのシリンダヘッド50の,吸気ポート50aが開口する側面に吸気マニホールド51が接合されており,この吸気マニホールド51に本発明の電磁式燃料噴射弁Iが装着される。この燃料噴射弁Iの前端面は,吸気ポート50aの下流端に向けられ,吸気ポート50aの下流端を開閉する吸気弁52の開放時,燃料噴射弁Iから噴射される燃料が形成する噴霧フォームFが吸気ポート50aの下流端に向けて供給される。
In FIG. 1, an
図2において,上記燃料噴射弁Iの弁ハウジング2は,前端に弁座8を有する円筒状の弁座部材3と,この弁座部材3の後端部に同軸状に液密に結合される磁性円筒体4と,この磁性円筒体4の後端に同軸状に液密に結合される非磁性円筒体6と,この非磁性円筒体6の後端に同軸状に液密に結合される固定コア5と,この固定コア5の後端に同軸状に連設される燃料入口筒26とで構成される。
In FIG. 2, the
弁座部材3は,円筒状のガイド孔9と,このガイド孔9の前端に連なる環状の弁座8(図3参照)とを有しており,この弁座部材3には,弁座8の内周側,即ち下流側に位置するノズル10が一体に形成される。具体的には,同一素材に切削加工を施すことにより,弁座部材3及びノズル10は一体に構成される。また弁座部材3の前端面には,ノズル10を受容する凹部13(図3及び図4参照)が形成される。
The
図3及び図4に示すように,上記ノズル10には複数の燃料噴孔11,11…が穿設され,それらは弁座8及びノズル10の中心線Y周りに環状に配列される。それらの燃料噴孔11,11…は,後述する環状段部15よりも内周側においてノズル10の内端面10aに開口するように配置される。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図2に戻って,非磁性円筒体6の内周面には,その後端側から中空円筒状の固定コア5が液密に圧入され,これによって非磁性円筒体6及び固定コア5は互いに同軸状に結合される。その際,非磁性円筒体6の前端部には,固定コア5と嵌合しない部分が残され,その部分から弁座部材3に至る弁ハウジング2内に弁組立体Vが収容される。
Returning to FIG. 2, a hollow cylindrical fixed core 5 is press-fitted into the inner peripheral surface of the nonmagnetic
弁組立体Vは,前記弁座8に対して開閉動作する弁部16及びそれを支持する弁杆部17からなる弁体18と,弁杆部17に連結され,磁性円筒体4から非磁性円筒体6に跨がって,それらに挿入されて固定コア5に同軸上で対置される可動コア12とからなっている。弁杆部17は,前記ガイド孔9より小径に形成されており,その外周には,半径方向に突出して,前記ガイド孔9の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部17aが一体に形成されている。また可動コア12の外周には,磁性円筒体4の内周面に摺動可能に支承されるジャーナル部17bが形成されている。
The valve assembly V is connected to the
弁組立体Vには,可動コア12の後端面から弁部16の手前で終わる縦孔19と,この縦孔19を,可動コア12外周面に連通させる複数の第1横孔20aと,同縦孔19をジャーナル部17aと弁部16との間の弁杆部17外周面に連通させる複数の第2横孔20bとが設けられる。その際,縦孔19の途中には,固定コア5側を向いた環状のばね座24が形成される。
The valve assembly V includes a
固定コア5はフェライト系の高硬度磁性材製とされる。一方,可動コア12には,固定コア5の吸引面と対向する吸引面に,後述する弁ばね22を囲繞するカラー状の高硬度のストッパ要素14が埋設される。このストッパ要素14は,その外端を可動コア12の吸引面から僅かに突出させていて,通常,弁体18の開弁ストロークに相当する間隙を存して固定コア5の吸引面と対置される。
The fixed core 5 is made of a ferrite-based high hardness magnetic material. On the other hand, in the
固定コア5は,可動コア12の縦孔19と連通する縦孔21を有し,この縦孔21に内部が連通する燃料入口筒26が固定コア5の後端に一体に連設される。燃料入口筒26は,固定コア5の後端に連なる縮径部26aと,それに続く拡径部26bとからなっており,その縮径部26aから縦孔21に圧入されるすり割り付きパイプ状のリテーナ23と前記ばね座24との間に可動コア12を弁体18の閉弁側に付勢する弁ばね22が縮設される。その際,リテーナ23の縦孔21への嵌合深さにより弁ばね22のセット荷重が調整される。拡径部26b内には燃料フィルタ27が装着される。
The fixed core 5 has a
弁ハウジング2の外周には,固定コア5及び可動コア12に対応してコイル組立体28が嵌装される。このコイル組立体28は,磁性円筒体4の後端部から固定コア5にかけてそれらの外周面に嵌合するボビン29と,これに巻装されるコイル30とからなっており,このコイル組立体28を囲繞するコイルハウジング31の前端が磁性円筒体4の外周面に溶接され,その後端は,固定コア5の後端部外周からフランジ状に突出するヨーク5aの外周面に溶接される。コイルハウジング31は円筒状をなし,且つ一側に軸方向に延びるスリット31aが形成されている。
A
前記磁性円筒体4の一部,コイルハウジング31,コイル組立体28,固定コア5及び燃料入口筒26の前半部は,射出成形による合成樹脂製の円筒状モールド部32に埋封される。その際,コイルハウジング31内へのモールド部32の充填はスリット31aを通して行われる。またモールド部32の中間部には,一側方に突出するカプラ34が一体に形成され,このカプラ34は,前記コイル30に連なる通電用端子33を保持する。
A part of the
図3に示すように,前記環状の弁座8は,燃料噴射弁Iの前方に向かって小径となる円錐面で構成され,これに着座する弁部16の環状封止面16aは凸状球面の一部で構成され,この弁部16の先端面16bは,封止面16aの接線を母線とする円錐面に形成される。この先端面16bは,弁部16の弁座8からの離座時にも,燃料噴孔11より燃料噴射弁Iの前方にまで延びるように形成される(図5参照)。
As shown in FIG. 3, the
一方,ノズル10は,その内端面10a及び外端面も燃料噴射弁Iの前方に向かって小径となる円錐面で構成され,したがって全体的に燃料噴射弁Iの前方に向かう凸状をなしている。その内端面10aも,燃料噴孔11より燃料噴射弁Iの前方にまで延びるように形成される。また弁座8とノズル10の内端面10aとの間には,ノズル10の内端面10aと弁部16との間に円錐状のスペース25を確保する環状段部15が設けられる。上記スペース25は,弁部16及びノズル10の相互接触を回避して,弁部16の弁座8への着座を確実にし,弁密性の確保に寄与する。
On the other hand, the
このノズル10に穿設されて前記中心線Y周りに環状配列される複数の燃料噴孔11,11…は,弁部16と弁座8との間を通過した燃料の主流S(図5参照)がそれら各燃料噴孔11の内面に直接衝突するように,それぞれ前方に向かって前記中心線Yから離れる方向に傾斜し,且つ各燃料噴孔11の内面が円錐状の弁座8の母線の延長線Lと交差するように配置される。
The plurality of fuel injection holes 11, 11... Which are formed in the
こゝで,ノズル10の内端面10aの円錐角をα,弁座8の円錐角をβ,弁部16の先端面16bの円錐角をγとしたとき,これらは次式(1)〜(3)が成立するように設定される。
Here, when the cone angle of the
α>γ・・・・・・・・・・・(1)
α>β・・・・・・・・・・・(2)
10°≦θ≦30°・・・・・(3)
但し,θ=α−β
また弁座8の有効直径をD1,環状配列の複数の燃料噴孔11,11…のピッチ円直径をD2としたとき,次式が成立するように,弁座8及び燃料噴孔11,11…は相互に近接配置される。
α> γ (1)
α> β (2)
10 ° ≦ θ ≦ 30 ° (3)
Where θ = α-β
Further, when the effective diameter of the
D1/D2≦1.5・・・・・(4)
弁座部材3の前端面に形成されてノズル10を受容する前記凹部13は,その内周面が弁座部材3の前端面に向かって拡径する円錐状に形成される。その際,この凹部13の内周面小径部の直径,即ち前記凹部13の内周面の仮想延長面と前記ノズル10の外端面の仮想延長面との交線によって形成される円の直径D3は,弁座8の有効直径D1より小さく設定される。即ち,
D3<D1・・・・・・・・・(5)
また弁座部材3の前端面から弁座8までの高さHは1mm以上に設定される。
D1 / D2 ≦ 1.5 (4)
The
D3 <D1 (5)
The height H from the front end surface of the
次に,この第1実施例の作用について説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
コイル30を消磁した状態では,弁ばね22の付勢力で弁組立体Vは前方に押圧され,弁体18を弁座8に着座させている。この状態では,図示しない燃料ポンプから燃料入口筒26に圧送された燃料は,パイプ状のリテーナ23内部,弁組立体Vの縦孔19及び第1及び第2横孔20a,20bを通して弁座部材3内に待機させられ,弁組立体Vのジャーナル部17a,17b周りの潤滑に供される。
When the
コイル30を通電により励磁すると,それにより生ずる磁束が固定コア5,コイルハウジング31,磁性円筒体4及び可動コア12を順次走り,その磁力により弁組立体Vの可動コア12が弁ばね22のセット荷重に抗して固定コア5に吸引され,弁体18の弁部16が図5に示すように弁座部材3の弁座8から離座するので,弁座部材3内の高圧燃料の主流Sは,弁座8の円錐面に沿ってノズル10側に進む。
When the
ところで,ノズル10の環状配列の複数の燃料噴孔11,11…は,各燃料噴孔11の内面が円錐状の弁座8の母線の延長線Lと交差するように配置されているから,弁部16と弁座8との間から各燃料噴孔11に直接向かう燃料の主流Sは圧力損失することなく各燃料噴孔11の内面に勢いよく衝突し,また他の燃料は,弁部16及びノズル10間の狭小な円錐状のスペース25で素早く合流して最寄りの燃料噴孔11に向かうので,比較的多量の燃料が各燃料噴孔11で絞られることで流れを加速してノズル10の前方に噴射される。
By the way, the plurality of fuel injection holes 11, 11... In the annular arrangement of the
このように,弁座8部を通過した燃料の主流Sが殆ど圧力損失なく燃料噴孔11,11…の内面に直接衝突すること,円錐状のスペース25が狭小で主流S以外の燃料が素早く合流して燃料噴孔11,11…に達し,このときも圧力損失が極めて少ないこと,その結果,燃料噴孔11,11…での燃料の流れが効果的に加速されること等により,環状配列の燃料噴孔11,11…からの噴射燃料を効果的に微粒化することができると共に,高速の噴霧フォームFを形成することができる。したがって,この噴霧フォームFは流速が極めて速く,ペネトレーション性が高いから,エンジンEの吸気ポート50a内壁に付着する燃料のロスが極めて少なく,燃費の低減を図ることができる。また燃料の圧力損失が少ないことは,燃料の大流量を確保できることを意味する。このようにして本発明の電磁式燃料噴射弁Iは,燃料の大流量特性及び微粒化・ペネトレーション性を同時に満足させ得るから,エンジンEの出力向上と排ガスの低公害化に大いに貢献することができる。
In this way, the main flow S of the fuel that has passed through the
特に,弁座8とノズル10の内端面10aとの間に形成された環状段部15は,弁部16及びノズル10の相互干渉を回避するのみならず,弁座8部を通過した燃料の主流Sの各燃料噴孔11への直接導入を容易にし,燃料の大流量特性及びペネトレーション性の向上に大いに寄与する。
In particular, the
また上記環状段部15の存在により,弁部16及びノズル10間にできたスペース25の,燃料噴孔11,11…群内側の部分は,燃料流路機能を持つ必要がないデッドスペースであるから,これを弁部16及びノズル10の相互干渉を回避する範囲で極力狭めて,デッドスペースを小さくし,温度変化に対する燃料噴射特性の安定化を図ることができる。
Further, due to the presence of the
この場合,前記(1)式に示すように,ノズル10の内端面10aの円錐角αより弁部16の先端面16bの円錐角γを小さく設定すれば,弁部16及びノズル10間の間隙がノズル10の中心線Yに近づくにつれて減少することになり,弁部16及びノズル10間にできた,燃料噴孔11,11…群内側のデッドスペースの容積を効果的に小さくすることができて,温度変化に対する燃料噴射特性の更なる安定化を図ることができる。
In this case, as shown in the above equation (1), if the cone angle γ of the
さらに弁部16の先端面16b,弁座8及びノズル10の内端面10aが,燃料噴射弁Iの前方に向かって小径となる円錐面で構成されることにより,弁部16と弁座8との間から各燃料噴孔11に至る燃料流路の曲がりを少なくして内部圧力損失の低減を図り,高エネルギの燃料の各燃料噴孔11への誘導が可能となり,燃料の大流量特性の向上を図ることができる。しかも内端面10aを円錐面としたノズル10は剛性が極めて高いので,このノズル10の切削による薄肉加工を容易に行うことができる。
Further, the
また前記(2)及び(3)式に示すように,ノズル10の内端面10aの円錐角αが,弁座8の円錐角βよりも10〜30°大きく設定されることにより,燃料の主流Sの各燃料噴孔11内面への衝突入射角度が90°に近づいて激しい衝撃が生じ,噴射燃料の良好な微粒化と高いペネトレーション性を効果的に得ることができる。
Further, as shown in the above equations (2) and (3), the conical angle α of the
尚,ノズル10の内端面10aの円錐角αと,それより小さい弁座8の円錐角βとの差θが30°以上であれば,燃料の主流Sの燃料噴孔11内面への衝突入射角度の減少により,該主流Sの燃料噴孔11軸方向成分が増加して衝突エネルギが低減し,燃料の良好な微粒化を得ることが困難となり,その差θが10°以下であれば,弁座8部を通過した燃料の主流Sの各燃料噴孔11の内面に対する効果的な衝突が発生しない。
If the difference θ between the cone angle α of the
さらに前記(4)式に従い弁座8及び燃料噴孔11,11…群を相互に近接して配置すれば,弁体18の開放から燃料噴射までの応答性を高めることができ,エンジンEの高回転,高出力性能の向上に寄与し得る。D1/D2が1.5を超えると,弁座8及び燃料噴孔11,11…間の距離が大きくなり過ぎ,応答性が低下するのみならず,燃料主流Sの各燃料噴孔11内面への効果的な衝突が得られなくなる。
Further, if the
さらにまた弁座部材3及びノズル10を同一素材で一体に形成することにより,弁座部材3へのノズル10の結合工程(溶接)を廃止して,燃料噴射弁Iの組立性を良好にすると共に,溶接による弁座8の熱歪みの懸念から解放される。したがって弁座8の精度,延いては弁密性の向上を図ることができ,またノズル10における燃料噴孔11,11…の位置及び向きの精度の向上をも図ることができるので,燃料噴孔11,11…からの噴射燃料で形成される噴霧フォームFの安定化をもたらすことができる。環状の弁座8の加工時には,弁座8とノズル10の内端面10aとの間の環状段部15が,刃具とノズル10との干渉を防ぐことになり,弁座8の加工を容易,正確に行うことができる。
Furthermore, by integrally forming the
弁座部材3の前端面には,弁座部材3と一体のノズル10を受容する凹部13が形成されるので,弁座部材3自体により,ノズル10を他物との接触から保護することができ,特別な保護キャップが不要となる。その上,上記凹部13は,燃料の吹き返しによる液だれを抑制する役割をも果たすことができる。
Since the front end face of the
また前記凹部13は,その内周面が弁座部材3の前端面に向かって拡径する円錐状に形成されるので,コアンダ効果を発揮して,ノズル10からの噴射燃料により形成される円錐状の噴霧フォームFを乱すことなく,エンジンEの吸気ポート50aの下流へ的確に指向させることができ,ペネトレーション性の向上にも寄与する。
Further, the
さらに前記(5)式のように,前記凹部13の内周面小径部の直径D3が弁座8の有効直径D1より小さく設定されることで,弁座8部における弁座部材3の軸方向肉厚を,前記凹部13に殆ど邪魔されることなく充分確保できて,弁座8に大なる剛性を付与することができる。したがって,弁座8を高精度に容易に加工することができると共に,弁密性を高めることができる。その際,前述のように,弁座部材3の前端面から弁座8までの高さを1mm以上に設定すれば,弁座8部における弁座部材3の軸方向肉厚は,弁座8の高剛性を付与する上に充分な大きさとなる。
Furthermore, the axial direction of the
次に図6に示す本発明の第2実施例について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention shown in FIG. 6 will be described.
この第2実施例では,弁部16の先端面16bが弁座8に着座する環状封止面16aと同一半径R1の球面で構成され,それに対向するノズル10の内端面10aは,上記半径R1より大きい半径R2の球面で構成される。その他の構成は前実施例と同様であるので,図6中,前実施例と対応する部分には前実施例と同一の参照符号を付して,重複する説明を省略する。この第2実施例によっても,前実施例と同等の作用効果を発揮することができる。
In this second embodiment, the
本発明は上記実施例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設計変更が可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various design changes can be made without departing from the scope of the invention.
3・・・・・弁座部材
8・・・・・弁座
10・・・・ノズル
10a・・・ノズルの内端面
11・・・・燃料噴孔
13・・・・凹部
15・・・・環状段部
16・・・・弁部
16a・・・封止面
16b・・・弁部の先端面
18・・・・弁体
25・・・・スペース
50a・・・吸気ポート
I・・・・・燃料噴射弁
F・・・・・燃料の噴霧フォーム
L・・・・・弁座を構成する円錐面の母線の延長線
S・・・・・燃料の主流
Y・・・・・弁座及びノズルの中心線
D1・・・・弁座の有効直径
D3・・・・円錐状凹部の小径部直径
E・・・・・エンジン
H・・・・・弁座部材前端面から弁座までの高さ
3 ...
Claims (2)
前記弁体(18)の,前記弁座(8)に着座する環状の封止面(16a)より先端側の先端面(16b)と,この先端面(16b)に対向する前記ノズル(10)の内端面(10a)とを,それぞれ燃料噴射弁(I)の前方に向かって小径となり前記燃料噴孔(11)よりも燃料噴射弁(I)の前方にまで延びる円錐面又は球面で構成すると共に,そのノズル(10)の内端面(10a)と前記弁座(8)との間に,前記弁体(18)及びノズル(10)の相互接触を回避する環状段部(15)を形成して,それら弁体(18)の先端面(16b)とノズル(10)の内端面(10a)との間にスペース(25)が形成されるようにし,
前記各燃料噴孔(11)を,前記環状段部(15)よりも内周側において前記ノズル(10)の内端面(10a)に開口し,且つ前記弁座(8)の母線の延長線(L)がそれら各燃料噴孔(11)の内面と交差するように配置し,
前記ノズル(10)を受容する前記凹部(13)の内周面を,前記各燃料噴孔(11)からの噴射燃料により形成される円錐状の噴霧フォーム(F)に対してコアンダ効果を発揮して,その噴霧フォーム(F)を乱すことなくエンジン(E)の吸気ポート(50a)の下流へ指向させるように,前記弁座部材(3)の前端面に向かって拡径する円錐状に形成すると共に,前記凹部(13)の内周面の仮想延長面と前記ノズル(10)の外端面の仮想延長面との交線によって形成される円の直径(D3)を,前記弁座(8)の有効直径(D1)より小さく設定したことを特徴とする燃料噴射弁。 The valve seat member (3) having an annular valve seat (8), which is configured by a conical surface having a small diameter toward the front of the fuel injection valve (I) and on which the valve body (18) can be opened and closed, A nozzle (10) having a plurality of fuel injection holes (11) located on the downstream side of the valve seat (8) and arranged around the center line (Y) of the valve seat (8) is connected to the valve seat member ( 3), and a recess (13) for receiving the nozzle (10) is provided on the front end surface of the valve seat member (3), and each of the fuel injection holes (10) of the nozzle (10) is provided. 11), when the valve body (18) is opened, the main flow (S) of the fuel that has passed between the valve body (18) and the valve seat (8) is formed in each of the fuel injection holes (11). It is formed so as to directly collide with the inner surface, and the injected fuel from the fuel injection hole (11) is supplied to the intake port (50a) of the engine (E). A fuel injection valve which is adapted,
A tip surface (16b) on the tip side of the annular sealing surface (16a) seated on the valve seat (8) of the valve body (18), and the nozzle (10) facing the tip surface (16b) The inner end surface (10a) of each of these is constituted by a conical surface or a spherical surface having a small diameter toward the front of the fuel injection valve (I) and extending to the front of the fuel injection valve (I) from the fuel injection hole (11). In addition, an annular step (15) is formed between the inner end face (10a) of the nozzle (10) and the valve seat (8) to avoid mutual contact between the valve body (18) and the nozzle (10). Then, a space (25) is formed between the tip end face (16b) of the valve bodies (18) and the inner end face (10a) of the nozzle (10),
Each fuel injection hole (11) opens to the inner end surface (10a) of the nozzle (10) on the inner peripheral side of the annular step portion (15), and is an extension of the bus bar of the valve seat (8) (L) is arranged so as to intersect with the inner surface of each fuel injection hole (11),
The inner peripheral surface of the recess (13) that receives the nozzle (10) exhibits a Coanda effect on the conical spray foam (F) formed by the fuel injected from the fuel injection holes (11). Thus, the spray foam (F) is conically shaped to expand toward the front end surface of the valve seat member (3) so as to be directed downstream of the intake port (50a) of the engine (E) without disturbing the spray foam (F). And forming a diameter (D3) of a circle formed by the intersection of the virtual extension surface of the inner peripheral surface of the recess (13) and the virtual extension surface of the outer end surface of the nozzle (10 ) with the valve seat ( A fuel injection valve characterized in that it is set smaller than the effective diameter (D1) of 8).
前記弁座部材(3)の前端面から前記弁座(8)までの高さ(H)を1mm以上に設定したことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
A fuel injection valve characterized in that a height (H) from the front end face of the valve seat member (3) to the valve seat (8) is set to 1 mm or more.
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