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JP2009114925A - Fuel injection valve - Google Patents

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JP2009114925A
JP2009114925A JP2007287736A JP2007287736A JP2009114925A JP 2009114925 A JP2009114925 A JP 2009114925A JP 2007287736 A JP2007287736 A JP 2007287736A JP 2007287736 A JP2007287736 A JP 2007287736A JP 2009114925 A JP2009114925 A JP 2009114925A
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JP
Japan
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fuel injection
injection valve
inflow opening
nozzle hole
crotch portion
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Withdrawn
Application number
JP2007287736A
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Japanese (ja)
Inventor
Motonari Yarino
素成 鎗野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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Abstract

【課題】内股部が形成された燃料噴射弁においてデポジットの除去、付着抑制をすることを課題とする。
【解決手段】噴孔2の流入開口2aは、矩形をなしており、二つの噴孔2が矩形の長手方向に沿って並列している。二つの噴孔2の間には内股部6が形成されている。噴孔2は、流入開口2aから流出開口2bに向かって末広がりとなる形状をなしている。このような形状を有する噴孔2は、内股部6に位置する内側辺縁2a1の曲率半径Rinは、内側辺縁2a1周囲でキャビテーションが発生する大きさとしている。また、曲率半径Rinと、内側辺縁2a1と対抗する外側辺縁2a2の曲率半径Routとの大きさを比較すると、内側辺縁2a1の曲率半径Rinの方が外側辺縁2a2の曲率半径Routよりも小さくなっている。
【選択図】図4
An object of the present invention is to remove deposits and suppress adhesion in a fuel injection valve in which an inner crotch portion is formed.
An inflow opening 2a of an injection hole 2 has a rectangular shape, and two injection holes 2 are juxtaposed along the longitudinal direction of the rectangle. An inner crotch portion 6 is formed between the two nozzle holes 2. The nozzle hole 2 has a shape that widens toward the outflow opening 2b from the inflow opening 2a. In the nozzle hole 2 having such a shape, the radius of curvature Rin of the inner side edge 2a1 located in the inner crotch portion 6 is set such that cavitation occurs around the inner side edge 2a1. Further, when comparing the magnitudes of the curvature radius Rin and the curvature radius Rout of the outer edge 2a2 facing the inner edge 2a1, the curvature radius Rin of the inner edge 2a1 is more than the curvature radius Rout of the outer edge 2a2. Is also getting smaller.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine.

筒内直接噴射式のエンジン(以下、「直噴エンジン」という。)に用いられる燃料噴射弁は、様々なニーズに対応すべく、種々の噴孔形状が提案されている。直噴エンジンに用いられる燃料噴射弁は、燃焼室内に先端部が露出する状態でシリンダヘッドに装着される。このため、噴孔内にデポジットが堆積し易い。デポジットの堆積は、噴孔の閉塞を引き起し、燃料流量の低下、噴霧形状の変形を生じさせ、失火、ドラビリ不良、エミッション悪化などの問題を引き起こす。   Various injection hole shapes have been proposed for fuel injection valves used in in-cylinder direct injection engines (hereinafter referred to as “direct injection engines”) in order to meet various needs. A fuel injection valve used in a direct injection engine is attached to a cylinder head with a tip portion exposed in a combustion chamber. For this reason, deposits are easily deposited in the nozzle hole. Deposit accumulation causes blockage of the nozzle hole, resulting in a decrease in fuel flow rate and deformation of the spray shape, and causes problems such as misfire, poor drivability, and poor emission.

このようなデポジットの堆積に対し、直噴エンジンに用いられる燃料噴射弁は、その高圧の噴射燃料の持つ流体力によってデポジットを剥離する作用がある。このとき、噴孔内部ではキャビテーションが生じることがあり、キャビテーションの発生はデポジットの剥離、付着予防に有効に作用することがある。このようなキャビテーションを利用したデポジットの剥離を課題とした提案は、例えば特許文献1に開示されている。   In response to such deposit accumulation, the fuel injection valve used in the direct injection engine has an action of peeling the deposit by the fluid force of the high-pressure injected fuel. At this time, cavitation may occur inside the nozzle hole, and the occurrence of cavitation may effectively act to prevent the separation and adhesion of deposits. The proposal which made the subject the peeling of a deposit using such cavitation as a subject is disclosed by patent document 1, for example.

特表2005−534844号公報JP 2005-534844

デポジットは、前記のように強い流体力を得られる箇所では剥離、付着抑制が図られるが、噴孔の配置、形状によってはキャビテーションを有効に活用することができず、流体力が弱い場合には当該箇所にデポジットが堆積してしまうことがある。例えば、筒内における噴霧形状等の要請から、複数の噴孔の間にいわゆる内股部が形成されていると、燃料噴射弁の基端側から先端側へ流入してくる高圧の燃料は、内股部へ衝突することにより、その周辺に位置する噴孔へ流入する燃料の流速を減速させてしまうことがある。この結果、デポジットを除去することができず、噴孔内、噴孔周辺にデポジットが堆積してしまうことがある。   As described above, deposits can be peeled off and suppressed in places where strong fluid force can be obtained.However, depending on the arrangement and shape of the nozzle holes, cavitation cannot be used effectively. Deposits may accumulate at these locations. For example, if a so-called inner crotch portion is formed between a plurality of nozzle holes due to a request for a spray shape in a cylinder, the high-pressure fuel flowing from the proximal end side to the distal end side of the fuel injection valve By colliding with the part, the flow velocity of the fuel flowing into the nozzle hole located in the vicinity thereof may be reduced. As a result, deposits cannot be removed, and deposits may accumulate in and around the nozzle holes.

そこで、本発明は、特に、内股部が形成された燃料噴射弁においてデポジットの除去、付着抑制をすることを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to remove deposits and suppress adhesion particularly in a fuel injection valve in which an inner crotch portion is formed.

かかる課題を解決するための、本発明によれば、複数の噴孔の間に形成された内股部を備え、前記噴孔の流入開口の前記内股部に位置する内側辺縁の曲率半径Rinを当該内側辺縁周囲でキャビテーションが発生する大きさとしたことを特徴とした燃料噴射弁が提供される。すなわち、流入開口の辺縁の曲率半径が大きくなると、噴孔内の燃料の流れは噴孔内壁に沿った滑らかなものとなるが、流入開口の辺縁の曲率半径を小さくすると、燃料噴射弁基端側から連続する燃料流路から噴孔内へ流入する燃料は急峻に流れの方向を変えることとなり、キャビテーションが生じ易くなる。キャビテーションが生じれば、これにより、デポジットの剥離作用、付着抑制作用を受けることができる。特に内股部が形成されているときは、燃料が内股部に衝突して流体力が弱まることが考えられるため、キャビテーション発生によるデポジット剥離は効果的である。   According to the present invention for solving this problem, an inner crotch portion formed between a plurality of nozzle holes is provided, and a curvature radius Rin of an inner edge located at the inner crotch portion of the inflow opening of the nozzle hole is set. A fuel injection valve characterized in that cavitation is generated around the inner edge is provided. That is, when the radius of curvature of the edge of the inflow opening increases, the fuel flow in the nozzle hole becomes smooth along the inner wall of the nozzle hole, but when the radius of curvature of the edge of the inflow opening decreases, the fuel injection valve The fuel flowing into the nozzle hole from the continuous fuel flow path from the base end side changes the flow direction sharply, and cavitation is likely to occur. If cavitation occurs, it is possible to receive deposit peeling action and adhesion inhibiting action. In particular, when the inner crotch portion is formed, deposit separation due to the occurrence of cavitation is effective because the fuel collides with the inner crotch portion to reduce the fluid force.

このような燃料噴射装置では、前記噴孔の流入開口の前記内股部に位置する内側辺縁の曲率半径Rinを前記内側辺縁に対抗する外側辺縁の曲率半径Routよりも小さくした構成とすることができる。また、噴孔の形状、配置は種々考えられるが、例えば、矩形の流入開口を備え、当該流入開口は前記内股部を介して並列させた構成とすることができる。このとき、前記内股部を介して前記矩形の長手方向に沿って並列させた構成とすることができる。   In such a fuel injection device, the radius of curvature Rin of the inner edge located at the inner crotch portion of the inflow opening of the nozzle hole is made smaller than the radius of curvature Rout of the outer edge facing the inner edge. be able to. Various shapes and arrangements of the nozzle holes are conceivable. For example, a rectangular inflow opening may be provided, and the inflow opening may be arranged in parallel through the inner crotch portion. At this time, it can be set as the structure paralleled along the longitudinal direction of the said rectangle via the said inner crotch part.

本発明によれば、噴孔の流入開口における辺縁の曲率半径を小さくして噴孔に流入する燃料の流れ方向を急峻に変えてキャビテーションを発生させるようにしたので、噴孔内、噴孔周囲におけるデポジットの剥離、付着抑制を図ることができる。   According to the present invention, the radius of curvature of the edge at the inflow opening of the nozzle hole is made small so that the flow direction of the fuel flowing into the nozzle hole is sharply changed to generate cavitation. It is possible to suppress deposit peeling and adhesion in the surroundings.

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1、図2は、それぞれ本発明の燃料噴射弁1の噴孔2が穿設された先端部を縦断面とした図、横断面とした図である。すなわち、図1は、図2におけるB−B線断面図、図2は、図1におけるA−A線断面図である。燃料噴射弁1には、ノズルボディ10内に、ニードル弁5の上下動に伴って燃料流路3と連通又は遮断されるサック室4が形成されており、サック室4の先端側に二つの噴孔2が穿設されている。図3は、図2におけるサック室4の周辺を拡大して示した説明図である。また、図4は、図1における一つの噴孔2の周辺を拡大して示した説明図である。   1 and 2 are a longitudinal sectional view and a lateral sectional view, respectively, of a tip portion where a nozzle hole 2 of a fuel injection valve 1 of the present invention is formed. 1 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 2, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. In the fuel injection valve 1, a sac chamber 4 that is communicated with or cut off from the fuel flow path 3 as the needle valve 5 moves up and down is formed in the nozzle body 10. A nozzle hole 2 is formed. FIG. 3 is an explanatory view showing the periphery of the sack chamber 4 in FIG. 2 in an enlarged manner. Moreover, FIG. 4 is explanatory drawing which expanded and showed the periphery of one nozzle hole 2 in FIG.

噴孔2の流入開口2aは、矩形をなしており、二つの噴孔2が矩形の長手方向に沿って並列している。二つの噴孔2の間には内股部6が形成されている。噴孔2は、流入開口2aから流出開口2bに向かって末広がりとなる形状をなしている。このような形状を有する噴孔2において、内股部6に位置する内側辺縁2a1の曲率半径Rinは、内側辺縁2a1周囲でキャビテーションが発生する大きさとしている。また、曲率半径Rinと、内側辺縁2a1と対抗する外側辺縁2a2の曲率半径Routとの大きさを比較すると、内側辺縁2a1の曲率半径Rinの方が外側辺縁2a2の曲率半径Routよりも小さくなっている。   The inflow opening 2a of the nozzle hole 2 has a rectangular shape, and the two nozzle holes 2 are juxtaposed along the longitudinal direction of the rectangle. An inner crotch portion 6 is formed between the two nozzle holes 2. The nozzle hole 2 has a shape that widens toward the outflow opening 2b from the inflow opening 2a. In the nozzle hole 2 having such a shape, the radius of curvature Rin of the inner side edge 2a1 located in the inner crotch portion 6 is set to a size that causes cavitation around the inner side edge 2a1. Further, when comparing the magnitudes of the curvature radius Rin and the curvature radius Rout of the outer edge 2a2 facing the inner edge 2a1, the curvature radius Rin of the inner edge 2a1 is more than the curvature radius Rout of the outer edge 2a2. Is also getting smaller.

このような構成の燃料噴射弁1は、先端部が筒内へ露出するようにシリンダヘッドに装着され、直噴エンジンの燃料噴射装置の一部として用いられる。燃料噴射弁1は、図示しないECUの指令によりニードル弁5が上昇すると燃料流路3を通過した燃料がサック室4内へ流入し、サック室4内燃料が噴孔2から筒内へ噴射される。このとき、流入開口2aの外側辺縁2a2では、燃料は矢示7で示すように大きな曲率半径Routに沿って円滑に流れ、さほど流速を低下させることなく噴孔2内へ流入し、流出開口2bから噴射される。一方、流入開口2aの内側辺縁2a1では、燃料流路3、サック室4内を通過した燃料は、矢示8で示すように急峻に流れの向きを変えて噴孔2内へ流入する。燃料はこのように急峻に流れの向きを変えることによってキャビテーションを発生させる。   The fuel injection valve 1 having such a configuration is mounted on the cylinder head so that the tip end portion is exposed into the cylinder, and is used as a part of the fuel injection device of the direct injection engine. In the fuel injection valve 1, when the needle valve 5 is raised by a command from an ECU (not shown), the fuel that has passed through the fuel flow path 3 flows into the sac chamber 4, and the fuel in the sac chamber 4 is injected into the cylinder from the injection hole 2. The At this time, at the outer edge 2a2 of the inflow opening 2a, the fuel smoothly flows along the large radius of curvature Rout as indicated by an arrow 7 and flows into the nozzle hole 2 without much lowering the flow velocity, and the outflow opening. It is injected from 2b. On the other hand, at the inner edge 2 a 1 of the inflow opening 2 a, the fuel that has passed through the fuel flow path 3 and the sac chamber 4 flows into the nozzle hole 2 while changing its flow direction sharply as indicated by an arrow 8. In this way, the fuel causes cavitation by changing the direction of flow sharply.

発生したキャビテーションは、燃料噴射弁1内、特に噴孔2内と、その周辺に形成されたデポジットに作用し、デポジットを粉砕、剥離、除去することができる。デポジットが除去されることにより、噴孔2を通過する燃料量の低下を抑制して噴射指令通りの燃料噴射量を確保するとともに、噴霧形状の変化を抑制することができる。   The generated cavitation acts on deposits formed in and around the fuel injection valve 1, particularly the injection hole 2, and the deposit can be crushed, peeled off and removed. By removing the deposit, it is possible to suppress a decrease in the amount of fuel passing through the nozzle hole 2 to ensure a fuel injection amount according to the injection command and to suppress a change in the spray shape.

上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。噴孔の形状や配置は、必要に応じて種々の形態を採用することができるが、本発明は、複数の噴孔が穿設され、噴孔間に内股部が形成される燃料噴射弁であれば、適用することができる。内股部に位置し、サック室の底部から噴孔内壁への連続部となる流入開口の内側辺縁において、曲率半径を小さくすることにより当該箇所におけるキャビテーションの発生を促進させる。これにより、デポジットを除去することができる。   The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to them. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope. Various shapes can be adopted for the shape and arrangement of the injection holes as required, but the present invention is a fuel injection valve in which a plurality of injection holes are formed and an inner crotch is formed between the injection holes. If applicable, it can be applied. At the inner edge of the inflow opening that is located at the inner crotch and is a continuous portion from the bottom of the sac chamber to the inner wall of the nozzle hole, the radius of curvature is reduced to promote the occurrence of cavitation at that location. Thereby, the deposit can be removed.

図2におけるB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. 図1におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図2におけるサック室の周辺を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed the periphery of the sack chamber in FIG. 図1における一つの噴孔の周辺を拡大して示した説明図である。It is explanatory drawing which expanded and showed the periphery of one nozzle hole in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料噴射弁
2 噴孔
2a 流入開口
2a1 内側辺縁
2a2 外側辺縁
3 燃料流路
4 サック室
5 ニードル弁
6 内股部
10 ノズルボディ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 2 Injection hole 2a Inflow opening 2a1 Inner side edge 2a2 Outer side edge 3 Fuel flow path 4 Suck chamber 5 Needle valve 6 Inner crotch part 10 Nozzle body

Claims (4)

複数の噴孔の間に形成された内股部を備え、
前記噴孔の流入開口の前記内股部に位置する内側辺縁の曲率半径Rinを当該内側辺縁周囲でキャビテーションが発生する大きさとしたことを特徴とした燃料噴射弁。
An inner crotch formed between a plurality of nozzle holes,
A fuel injection valve characterized in that the radius of curvature Rin of the inner edge located at the inner crotch of the inflow opening of the injection hole is sized to generate cavitation around the inner edge.
請求項1記載の燃料噴射弁において、
複数の噴孔の間に形成された内股部を備え、
前記噴孔の流入開口の前記内股部に位置する内側辺縁の曲率半径Rinを前記内側辺縁に対抗する外側辺縁の曲率半径Routよりも小さくしたことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 1, wherein
An inner crotch formed between a plurality of nozzle holes,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein a curvature radius Rin of an inner edge located at the inner crotch portion of the inflow opening of the nozzle hole is made smaller than a curvature radius Rout of an outer edge opposed to the inner edge.
請求項1又は2記載の燃料噴射弁において、
前記噴孔は矩形の流入開口を備え、当該流入開口は前記内股部を介して並列させたことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the injection hole includes a rectangular inflow opening, and the inflow opening is arranged in parallel through the inner crotch portion.
請求項1又は2記載の燃料噴射弁において、
前記噴孔は矩形の流入開口を備え、当該流入開口は前記内股部を介して前記矩形の長手方向に沿って並列させたことを特徴とする燃料噴射弁。
The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the nozzle hole includes a rectangular inflow opening, and the inflow opening is arranged in parallel along a longitudinal direction of the rectangle through the inner crotch portion.
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