JP2003166457A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 入口側オリフィス16の長さ及び角度を自由
に変更可能な構成として、オリフィス流量を容易に変更
できる燃料噴射弁を提供すること。 【解決手段】 オリフィスプレート4には、圧力制御室
15の上流側と下流側とにそれぞれオリフィス(入口側
オリフィス16と出口側オリフィス17)が設けられ、
出口側オリフィス17の方が入口側オリフィス16より
流路径(内径)が大きく設定されている。入口側オリフ
ィス16は、オリフィスプレート4に形成された袋孔通
路18と圧力制御室15との間に設けられ、オリフィス
出口が圧力制御室15の側面(テーパ面)に開口してい
る。この構成によれば、オリフィスプレート4に入口側
オリフィス16を形成するスペースを大きく確保できる
ため、入口側オリフィス16の設計自由度を大きくでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、圧力制御室の燃料
圧力を制御して噴射量及び噴射時期をコントロールする
燃料噴射弁に関する。 【0002】 【従来の技術】従来より、コモンレール等に蓄圧された
高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射する
蓄圧式燃料噴射装置が知られている。この蓄圧式燃料噴
射装置は、二段オリフィスの中間圧力(圧力制御室の燃
料圧力)を利用して噴射を制御しているため、噴射圧の
高圧化、及び噴射制御の高精度化に伴い、オリフィス流
量の高精度化(オリフィス流量の安定化)が要望されて
いる。 【0003】オリフィス流量を安定させるためには、オ
リフィス出口部に流れのエネルギを減衰させることを目
的として比較的大きな空間を設けることが有効である。
例えば、特開平9−158811号公報に記載された燃
料噴射装置では、入口側オリフィスの下流端を圧力制御
室に接続している。この場合、圧力制御室を大きな空間
として利用できるので、入口側オリフィスの流れを安定
させることが可能である。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報に
開示された従来技術では、入口側オリフィスと出口側オ
リフィスとが別々のプレート部材に設けられているた
め、特に入口側オリフィスを形成するプレート部材にス
ペース上の制約(プレート部材の厚みが薄い)が生じ
る。この場合、入口側オリフィスの設計自由度が限られ
てしまうため、オリフィス長さを変更することが困難で
ある。 【0005】このため、例えばオリフィス流量を小流量
でコントロールしたい場合には、オリフィス径を極小に
加工しなければならず、その加工が困難である上に、僅
かなオリフィス長さのバラツキで流量が大きくばらつい
てしまい、狙いの流量を確保できないという問題があっ
た。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、圧力制御室に通じる入口側オリフィスの長さ
及び角度を自由に変更可能な構成とすることにより、噴
射制御のためのオリフィス流量を容易に変更できる燃料
噴射弁を提供することにある。 【0006】 【課題を解決するための手段】(請求項1の発明)本発
明は、入口側オリフィスを介して高圧燃料が供給され、
出口側オリフィスを介して低圧側に通じる圧力制御室
と、この圧力制御室の燃料圧力に応じて上下動するニー
ドルを内蔵し、このニードルによって噴孔を開閉するノ
ズルと、出口側オリフィスの下流側で圧力制御室と低圧
側との間を断続する電磁弁とを備え、この電磁弁により
圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射をコントロールす
る燃料噴射弁であって、入口側オリフィスは、自身の下
流端が圧力制御室に直接連通して設けられ、且つ出口側
オリフィスと共に1枚のプレート部材に形成されてい
る。 【0007】この構成によれば、入口側オリフィスの出
口に比較的大きな空間である圧力制御室が設けられてい
るため、入口側オリフィスから圧力制御室に流れ込む流
れのエネルギが減衰されて、オリフィス流れを安定させ
ることができる。また、入口側オリフィスと出口側オリ
フィスとを1枚のプレート部材に形成することにより、
そのプレート部材の厚みを大きく設定できる。この場
合、プレート部材に入口側オリフィスを形成するスペー
スを大きく確保できるため、入口側オリフィスの設計自
由度を大きくできる。従って、入口側オリフィスの長さ
及び角度を比較的自由に変更できる様になるため、例え
ばオリフィス長さを長くすることによって小流量を達成
でき、その小流量域で安定した流量を確保できる。 【0008】 【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図2は燃料噴射弁の断面図である。
本実施例の燃料噴射弁1は、例えばディーゼルエンジン
用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、図示しないコモン
レールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴
射するもので、図2に示す様に、ノズル(下述する)、
ノズルホルダ2、制御ピストン3、オリフィスプレート
4、電磁弁5等より構成される。 【0009】ノズルは、先端に噴孔を有するノズルボデ
ィ6と、このノズルボディ6の内部に摺動自在に挿入さ
れるニードル7から構成され、リテーニングナット8に
よりノズルホルダ2の下部に結合されている。ノズルホ
ルダ2には、制御ピストン3を挿入するシリンダ9、コ
モンレールから供給された高圧燃料をノズル側へ導く燃
料通路10とオリフィスプレート4側へ導く燃料通路1
1、及び高圧燃料を低圧側へ排出する排出通路12等が
形成されている。 【0010】制御ピストン3は、ノズルホルダ2のシリ
ンダ9に摺動自在に挿入され、同じくシリンダ9に挿入
されたプレッシャピン13を介してニードル7に連接さ
れている。プレッシャピン13は、制御ピストン3とニ
ードル7との間に介在され、プレッシャピン13の周囲
に配されるスプリング14に付勢されてニードル7を閉
弁方向(図2の下方)へ押圧している。 【0011】オリフィスプレート4は、シリンダ9の上
端が開口するノズルホルダ2の端面上に配置され、シリ
ンダ9と連通して圧力制御室15が形成されている。こ
のオリフィスプレート4には、図1に示す様に、圧力制
御室15の上流側と下流側とにそれぞれオリフィス(入
口側オリフィス16と出口側オリフィス17)が設けら
れ、出口側オリフィス17の方が入口側オリフィス16
より流路径(内径)が大きく設定されている。 【0012】入口側オリフィス16は、オリフィスプレ
ート4に形成された袋孔通路18と圧力制御室15との
間に設けられ、オリフィス出口が圧力制御室15の側面
(テーパ面)に開口している。出口側オリフィス17
は、圧力制御室15の上方に形成され、電磁弁5を介し
て排出通路12と連通可能に設けられている。袋孔通路
18は、ノズルホルダ2に設けられた燃料通路11に接
続され、その燃料通路11を介して高圧燃料が供給され
る。 【0013】電磁弁5は、出口側オリフィス17と排出
通路12との間を断続するアーマチャ19と、このアー
マチャ19を閉弁方向(図2の下方)へ付勢するスプリ
ング20、及びアーマチャ19を開弁方向へ駆動するソ
レノイド21等を内蔵し、ノズルホルダ2の上部にオリ
フィスプレート4を介して組付けられ、リテーニングナ
ット22により結合されている。アーマチャ19は、ソ
レノイド21が通電されると、スプリング20の付勢力
に抗して図示上方へ吸引されて出口側オリフィス17を
開き、ソレノイド21への通電が停止すると、スプリン
グ20の付勢力により押し戻されて出口側オリフィス1
7を閉じる。 【0014】次に、燃料噴射弁1の作動を説明する。コ
モンレールから燃料噴射弁1に供給される高圧燃料は、
ノズルの内部通路23(図2参照)と圧力制御室15と
に導入される。この時、電磁弁5が閉弁状態(アーマチ
ャ19が出口側オリフィス17を閉じている状態)であ
ると、圧力制御室15に導入された高圧燃料の圧力が制
御ピストン3及びプレッシャピン13を介してニードル
7に作用し、スプリング14と共にニードル7を閉弁方
向へ付勢している。 【0015】一方、ノズルの内部通路23に導入された
高圧燃料は、ニードル7の受圧面に作用してニードル7
を開弁方向へ付勢している。但し、電磁弁5が閉弁状態
の時は、ニードル7を閉弁方向に付勢する力が開弁方向
に付勢する力を上回っているため、ニードル7がリフト
することはなく、噴孔を閉じているので、燃料は噴射さ
れない。 【0016】電磁弁5のソレノイド21が通電されて開
弁する(アーマチャ19が出口側オリフィス17を開
く)と、出口側オリフィス17がノズルホルダ2に設け
られた排出通路12と連通するため、圧力制御室15の
燃料が出口側オリフィス17を通って排出通路12より
排出される。なお、電磁弁5が開弁しても、高圧燃料は
引き続き入口側オリフィス16を通って圧力制御室15
に補給され続けるが、入口側オリフィス16より出口側
オリフィス17の方が流路径が大きいので、制御ピスト
ン3に作用する圧力制御室15の燃料圧力は低下する。 【0017】上記の結果、圧力制御室15の燃料圧力
と、ニードル7を開弁方向へ押し上げる力と、ニードル
7を閉弁方向に押し下げるスプリング力とのバランスが
崩れ、ニードル7を開弁方向に付勢する力が閉弁方向に
付勢する力を上回った時点でニードル7がリフトして噴
孔を開くことにより燃料が噴射される。その後、ソレノ
イド21への通電停止によりアーマチャ19が出口側オ
リフィス17を閉じると、再び圧力制御室15の燃料圧
力が上昇し、ニードル7を閉弁方向に付勢する力が開弁
方向に付勢する力を上回った時点で、ニードル7が押し
下げられて噴孔を閉じることにより、噴射が終了する。 【0018】(本実施例の作用及び効果)本実施例の燃
料噴射弁1は、圧力制御室15の燃料圧力を制御するこ
とにより噴射(噴射量と噴射時期)をコントロールして
いるので、その噴射を安定させるためには、圧力制御室
15の燃料圧力を安定して制御する必要がある。これに
は、入口側オリフィス16より流出する燃料の流れを安
定させることが不可欠となる。これに対し、本実施例で
は、入口側オリフィス16の出口を比較的大きな空間で
ある圧力制御室15に接続しているので、入口側オリフ
ィス16から圧力制御室15に流れ込む流れのエネルギ
が減衰されて、オリフィス流れを安定させることができ
る。 【0019】また、入口側オリフィス16と出口側オリ
フィス17とを1枚のオリフィスプレート4に形成して
いるので、入口側オリフィス16が出口側オリフィス1
7と異なるプレート部材に形成されている従来の場合と
比較して、そのプレート部材よりオリフィスプレート4
の厚みを大きく設定できる。この場合、オリフィスプレ
ート4に入口側オリフィス16を形成するスペースを大
きく確保できるため、入口側オリフィス16の設計自由
度を大きくできる。 【0020】その具体例を図3及び図4に示す。図3
(a)、(b)は、それぞれ袋孔通路18の角度θ1 を
変更することにより、オリフィス長さlを調整した場合
の例である。図4(a)、(b)は、それぞれ入口側オ
リフィス16の角度θ2 を変更することにより、オリフ
ィス長さlを調整した場合の例である。これにより、オ
リフィス長さlに応じてオリフィス流量を任意に変更で
きる(図5参照)ので、例えばオリフィス長さlを長く
することによって小流量を達成でき、その小流量域で安
定した流量を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】 【図1】オリフィスプレートの断面図である。 【図2】燃料噴射弁の全体断面図である。 【図3】オリフィスプレートの断面図である。 【図4】オリフィスプレートの断面図である。 【図5】オリフィス長さとオリフィス流量との関係を示
すグラフである。 【符号の説明】 1 燃料噴射弁 4 オリフィスプレート(プレート部材) 5 電磁弁 6 ノズルボディ(ノズル) 7 ニードル(ノズル) 15 圧力制御室 16 入口側オリフィス 17 出口側オリフィス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G066 AA07 AB02 AC09 BA54 BA56 BA61 CC08T CC63 CC70 CE13 DC11

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】入口側オリフィスを介して高圧燃料が供給
    され、出口側オリフィスを介して低圧側に通じる圧力制
    御室と、 この圧力制御室の燃料圧力に応じて上下動するニードル
    を内蔵し、このニードルによって噴孔を開閉するノズル
    と、 前記出口側オリフィスの下流側で前記圧力制御室と前記
    低圧側との間を断続する電磁弁とを備え、 この電磁弁により前記圧力制御室の燃料圧力を制御して
    噴射をコントロールする燃料噴射弁であって、 前記入口側オリフィスは、自身の下流端が前記圧力制御
    室に直接連通して設けられ、且つ前記出口側オリフィス
    と共に1枚のプレート部材に形成されていることを特徴
    とする燃料噴射弁。
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