JP2007023969A - 燃料噴射弁 - Google Patents

燃料噴射弁 Download PDF

Info

Publication number
JP2007023969A
JP2007023969A JP2005210274A JP2005210274A JP2007023969A JP 2007023969 A JP2007023969 A JP 2007023969A JP 2005210274 A JP2005210274 A JP 2005210274A JP 2005210274 A JP2005210274 A JP 2005210274A JP 2007023969 A JP2007023969 A JP 2007023969A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
injection
pressure
pressure control
nozzle
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005210274A
Other languages
English (en)
Inventor
Satoshi Sugawara
里志 菅原
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.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2005210274A priority Critical patent/JP2007023969A/ja
Publication of JP2007023969A publication Critical patent/JP2007023969A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1826Discharge orifices having different sizes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003Valve inserts containing control chamber and valve piston
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】複数の弁体部機構を並列的に備えることで、精度の高い多段噴射のパイロット噴射とメイン噴射の組合せが可能となる燃料噴射弁1を提供する。
【解決手段】ロアボディ20のシリンダ21内に大体積・大リフト量を有する圧力制御室80と制御ピストン81と、制御ピストン81内に摺動自在に収容される小体積・小リフト量の圧力制御室40と制御ピストン41を配設し、プレートセパレータ82を用いて互いに分離し、出口・入口オリフィス72〜75と連通させることで独立した圧力制御手段を構成し、またノズルボディ48のニードル穴45には同様に径大のノズルニードル92と、ノズルニードル92内に摺動自在に収容される径小のノズルニードル42を配設し、大小の噴射孔93、43を備える噴射ノズル4とロアボディ20とを同軸に組合せることによって、微小量の多段噴射制御のパイロット噴射特性と大容量のメイン噴射特性の組合せを実現する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電磁弁を駆動することにより燃料噴射を断続する燃料噴射弁に関し、例えば、高圧供給ポンプによって加圧し、コモンレール内に蓄圧した高圧燃料を、内燃機関の燃焼室に噴射するための電磁制御式燃料噴射弁に適用して好適なものである。
〔従来の技術〕
近年、環境改善のためにエンジンの排気ガスの規制が年々強化されており、PM排出量、NOx排出量およびCO2排出量の低減が課題として開発が進められている。特にディーゼルエンジンは、この課題に対し、噴射燃料の高圧化、多段噴射化等の精密制御技術の向上が求められている。これら実現のために、燃料噴射弁は開閉弁の応答性向上による多段噴射間隔の短縮化および多段噴射時に使用する微少量噴射の精度向上が求められている。従来の、ディーゼルエンジンなどの蓄圧(コモンレール)式燃料噴射装置に用いられ、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燃料噴射弁の構造として、図4に示すものがよく知られている。
この燃料噴射弁100は、噴射弁本体102の内部のシリンダ121に収容された制御ピストン141の反噴射側に圧力制御室140を設け、圧力制御室140と燃料低圧側とを電磁弁103で断続することにより燃料噴射時期を制御するものである。圧力制御室140はオリフィスプレート107に設けられ、圧力制御室140の燃料入口側および燃料出口側にそれぞれ入口オリフィス174および出口オリフィス173を備え、出口オリフィス173の流路面積を入口オリフィス174の流路面積よりも大きく設定している。電磁弁103の通電(オン)時、ばね136により下方(閉弁方向)に付勢されるアーマチャ(可動子)105が電磁弁103に吸引され、弁体が開弁し、出口オリフィス173が開放される。これにより高圧燃料が低圧燃料側に逸早く多量に流れ出し、圧力制御室140の燃料圧力が略瞬時に低下する。
制御ピストン141は、噴射弁本体102の軸心に設けられたシリンダ121の摺動部121Aにおいて摺動可能にシールされており、後端は圧力制御室140に臨み、先端はノズルニードル142の後端部と当接して配置されている。圧力制御室141の燃料圧力の略瞬時の低下に伴い上下両方向間の圧力バランスが崩れ、制御ピストン140は後方に摺動移動をする。これと同時にノズルニードル142も後方に摺動移動を起こし、リフトが生じてノズルニードル142が開弁し、インレット部126から供給される高圧燃料流入路111と連通する高圧燃料通路122を経由して、高圧燃料が噴射するものが知られている(特許文献1参照)。なお、電磁弁103内は低圧燃料油に満たされており、出口オリフィス173より流出した低圧燃料は流出路113を経由して、電磁弁103内のばね室136Aを通過してドレンパイプ129より図示しないドレンタンクに戻される。
〔従来技術の不具合〕
しかしながら、上記の特許文献1で開示される燃料噴射弁は、単独の圧力制御室により単独のノズルニードルを開閉弁する構造となっており、非常に短い噴射間隔で多段噴射させると圧力制御室の圧力が噴射開始初期の状態に復帰する前に、次の噴射を開始させるため、多段噴射時の噴射制御が噴射回数を増加させるに伴って困難になるという問題を抱えていた。つまり、多段噴射時に噴射回数が制限を受けるため、十分な精密制御が実施できず、噴射特性の向上は得られないという問題があった。
特開2002−147310号公報
燃料噴射装置は、噴射燃料の高圧化、多段噴射化等の精密制御技術の向上が求められている。これらの実現のために、燃料噴射弁は開閉弁の応答性向上による多段噴射間隔の短縮化、および多段噴射時に使用する微少量噴射の精度向上が求められている。そこで、微少噴射量を短時間に連続して精度良く噴射させる上で、従来のように噴射間隔を短縮して噴射回数を増やすというシリーズ的構成は限度があることに鑑みて、パラレル的構成に注目し、弁体部、すなわち圧力制御室と制御ピストンおよびノズルニードルの組合せからなる弁体部を複数設け、各圧力制御室およびノズルニードルに大小の有意差を与えることでパイロット噴射とメイン噴射の組合せをそれぞれの特徴にあった噴射特性を独立して行う構造もしくは構成の見直しが重要な課題となる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、弁体部、すなわち圧力制御室と制御ピストンおよびノズルニードルの組合せからなる弁体部を複数設け、各圧力制御室およびノズルニードルに大小の有意差を与えることでパイロット噴射とメイン噴射の組合せをそれぞれの特徴にあった噴射特性を独立して行う燃料噴射弁を提供することを目的とする。
〔請求項1の手段〕
先端側に燃料の噴射孔が開孔したノズルボディ内に、摺動部を有するノズルニードルを摺動自在に収容した噴射ノズルと、ノズルニードルの後端に当接して連動変位する制御ピストンを収容したロアボディを同軸的に接合した噴射弁本体と、噴射弁本体の後端部に設置されると共に、制御ピストンを先端方向に付勢する制御圧を発生させる圧力制御室と、圧力制御室と低圧通路との連通を開閉する電磁弁とを備え、制御圧と、制御ピストンを先端方向に付勢するばねの付勢力と、ノズルニードルを後端方向に付勢する燃料圧力とにより、弁体部を構成する圧力制御室と制御ピストンおよびノズルニードルが駆動され、噴射孔を開閉する燃料噴射弁において、圧力制御室を複数備え、各圧力制御室の制御圧を独立に制御することによって、同数のノズルニードルを独立して開閉することを特徴としている。
この構成によれば、異なる噴射特性を有する燃料噴射弁を並列に作動させることができるので、単独では得られない微小量から大量の広範な噴射量を精度良く制御することが可能となって、所望の特性を容易に得ることができる。
〔請求項2の手段〕
請求項1に記載の燃料噴射弁において、複数の圧力制御室はそれぞれ体積が異なり、少なくとも体積が大きい圧力制御室と体積の小さい圧力制御室の二つを備えていることを特徴としている。
この構成によれば、大体積を設けた圧力制御室を有する弁体部と小体積を設けた圧力制御室を有する弁体部に開弁時間差を設けることが可能となって、大体積の圧力制御室を有する弁体部による噴射が始まる前に、小体積の圧力制御室を有する弁体部による噴射を設定することが可能となって、微小量のパイロット噴射の実施が容易となる。
〔請求項3の手段〕
請求項1に記載の燃料噴射弁において、複数のノズルニードルは異なるリフト量によって制御され、少なくとも大きいリフト量のノズルニードルと小さいリフト量のノズルニードルの二つを備えていることを特徴としている。
この構成によれば、大きいリフト量を設けたノズルニードルを有する弁体部による噴射量と小さいリフト量を設けたノズルニードルを有する弁体部による噴射量とに差を設けることが可能となって、小リフト量のノズルニードルを有する弁体部による噴射孔の噴射流量を非常に小さくすることで、多段噴射間隔の短縮化と多段噴射時の微小量噴射の精度向上が可能となる。
〔請求項4の手段〕
請求項1ないし3のいずれか1に記載の燃料噴射弁において、体積の小さい圧力制御室かつ小さいリフト量によって制御されるノズルニードルは、パイロット噴射用もしくはアフター噴射用の噴射量を制御し、体積の大きい圧力制御室かつ大きいリフト量によって制御されるノズルニードルは、メイン噴射用の噴射量を制御することを特徴としている。
この構成によれば、通電初期においては、圧力制御室の大小の体積差により開弁時間差が設定できるので、この間に小体積をさらに小さくすれば開閉弁の切替時間間隔をより短くでき、微小噴射が連続して何度でも実現可能となるので多段噴射でパイロット噴射用もしくはアフター噴射用の噴射量を精密に制御することが容易になる。そして、十分な通電時間では大体積の圧力制御室を有する弁体部は大きなリフト量を構成して開弁するので、大きな噴射流量を持つ噴射孔より燃料が噴射でき、メイン噴射用の噴射量を制御することが容易となる。よって、この多段噴射とメイン噴射との組合せにより、所望特性を容易に得ることができる。
この発明の最良の実施形態を、図に示す実施例1とともに説明する。
〔実施例1の構成〕
図1は、本発明の実施例1における電磁制御式の燃料噴射弁の全体構成断面図である。図2、3は、図1に示す燃料噴射弁の要部の拡大断面図であり、図2は圧力制御手段を、図3は噴射ノズルを示す。
燃料噴射弁1は噴射弁本体2と、噴射弁本体2の後端(図中上方)に装着した電磁弁3と、先端(図中下方)に締結した燃料の噴射ノズル4とからなる。電磁弁3は、図示しないエンジン制御装置(ECU)からのワイヤーハーネスに接続されるコネクタCが設けられており、ECUから送出される制御信号により制御される。
噴射弁本体2は、棒状を呈し、軸心に貫通したシリンダ21が設けられるとともに、シリンダ21に並行して高圧燃料通路22、および低圧燃料通路23が設けられたロアボディ20を有する。ロアボディ20の後端には、円筒状の電磁弁設置室10が設けられ、電磁弁設置室10には電磁弁3が装着されてアッパーボディ24により固定されている。ロアボディ20の先端には、噴射ノズル4が、リテーニングナット25により同心に締結されている。ロアボディ20の後端近傍には横方向に突出た高圧燃料を供給する筒状のインレット部26が設けられるとともに、燃料噴射弁1の軸心の最後端に、噴射に用いられなかった低圧燃料を図示しないドレンタンクに戻すアウトレット部がドレンパイプ29によって構成されている。
電磁弁3は、電磁弁設置室10の上部に設置された電磁ソレノイド30、および電磁弁設置室10の下部に設置された開閉弁機構50からなる。開閉弁機構50は、可動子5と、可動子5を保持する可動子ホルダ6とを有する。可動子5は、平板部51およびシャフト部52とを有し、可動子室60内に配されている。可動子ホルダ6の先端部(電磁弁設置室10の下端部)はやや小径のプレート室70となっており、略円盤状のオリフィスプレート7が収容されている。
開閉弁機構50の開閉弁動作とオリフィスプレート7の圧力調整動作を併せて、圧力制御手段と称する。
電磁ソレノイド30は、強磁性材製で後端が鍔状の円筒32の外周に、複合磁性材を積層した磁気コアを配し、磁気コアの外周を強磁性材製外筒で包囲し、磁気コア内に電磁コイル35を配設した構造を有する。電磁ソレノイド30の先端は、可動子5を吸引する吸引面となっており、鍔状の円筒32の先端面は、可動子5が衝突(当接)するストッパー面となっている。
図2において、可動子5は、平板部51およびシャフト部52とを有し、平板部51は、その後端面が略平面であり、電磁ソレノイド30の先端面に吸着される吸着面となっており、可動子室60内に配されている。シャフト部52は円柱状を呈し、その先端部は先細りのテーパ面52Aが設けられ可動子ホルダ6の中心穴に摺動自在に嵌め込まれている。可動子ホルダ6は、電磁弁設置室10の内周に螺合され、締結軸力を生じ、オリフィスプレート7をプレート室70の端面に接合させている。
また、シャフト部52の先端面の中心には、円筒部および円錐部からなる弁体室77が設けられ、弁体室77には窒化珪素製のボール弁78が収容されている。ボール弁78は後端は球状であるが、先端はオリフィスプレート7の後端面の第1の出口オリフィス73を塞ぐシール平面状となっている。可動子5は、電磁ソレノイド30の軸心内に配されたばね36で先端方向(閉弁方向)に付勢され、電磁コイル35で生じた磁力により後端方向(開弁方向)に吸引されて前後(図中上下方向)に変位する。
オリフィスプレート7は、その外周端面の一部が切り欠いてある略円形の円盤であり、その後端面にはシャフト部52の先端部に設けられた先細りのテーパ面52Aと対をなす後広がりのテーパ面52Bを有し、この後広がりのテーパ面52Bの一箇所に逃し溝79が設けられ、流出路13を経由して低圧燃料側に連通する。また、オリフィスプレート7の先端面には、その中心に円錐形状の小体積の第1の圧力制御室40が形成され、この中心の後端面に第1の出口オリフィス73が設けられている。そして、さらに中心から所定の距離だけ離れ、逃し溝79の対向する位置に、連通孔76と一方は連通し、他方は後広がりのテーパ面52Bに開口する第2の出口オリフィス72が設けられている。出口オリフィス73、72はともに低圧燃料側に連通し、出口オリフィス73、72から流出した制御燃料は逃し溝79および流出路13を経由し、可動子室60を経て電磁弁3の略中心部を経由してドレンパイプ29(図1)に流れ出る。また、噴射には使用されなかった余剰燃料も、集まって低圧燃料通路23に流れ込み、同様にプレート室70および可動子室60を経由して、ドレンパイプ29に流れ出る。
また、インレット部26の内部には、高圧燃料流入路11が設けられ、高圧燃料通路28、22に枝分かれして連通する。高圧燃料通路28は、オリフィスプレート7に設けられた第1の入口オリフィス74と連通し、第1の入口オリフィス74は第1の圧力制御室40の回復圧力を制御する。また、高圧燃料通路28は、後述する第2の入口オリフィス75とも連通して、後述する第2の圧力制御室80の回復圧力を制御している。高圧燃料通路22は、図3にて後述するようにノズルボディ48に設けられた傾斜する高圧燃料流路46を経由して袋穴部(燃料溜り)45Cと連通し、噴射のための高圧燃料を供給すると共に、第2のノズルニードル92の受圧面に作用し開弁方向(図中上方)に付勢している。
ロアボディ20の中心には、シリンダ21が貫通している。シリンダ21は第2の制御ピストン81を摺動自在に収容しており、シリンダ摺動部21Aとシリンダ燃料流通部21Bおよびばね収容部21Cから構成されている。そして、シリンダ摺動部21Aの後端にはシリンダ径より径大の大体積を有する円筒形の第2の圧力制御室80が設けられ、第2の制御ピストン81は、その後端が第2の圧力制御室80に臨み、所定のリフトが生じる位置に摺動自在に配され、先端は第2のノズルニードル92の後端に当接している。
また、第2の制御ピストン81の軸心は中空形状を形成し、プレートセパレータ82を介して第1の制御ピストン41を摺動自在に収容しており、ピストン摺動部81Aとばね収容部81Cおよびピストン燃料流通部81Bからなる。また、プレートセパレータ82はロアボディ20の後端面とオリフィスプレート7の先端面との間に介装、接合され、第1および第2の制御ピストン41、81の後端部に構成されている第1および第2の圧力制御室40、80とをそれぞれ独立に分離するとともに、第1の制御ピストン41と第2の制御ピストン81とはそれぞれ独立して軸方向に移動することができるようになっている。
プレートセパレータ82は、円筒シリンダ82Aとプレート82Bからなり、円筒シリンダ外周面には第2の制御ピストン81のピストン摺動部81Aが、円筒シリンダ内周面には第1の制御ピストン41の摺動部が気密を保持して摺動し、また、プレート82Bは円筒シリンダ82Aとは垂直の平面を有する平板部材であり、プレート82Bの厚さ方向に貫通する孔83によって、連通孔76と圧力制御室80を連通させるとともに、第1および第2の圧力制御室40、80を分離している。そして、プレート82Bを隔ててオリフィスプレート7の先端面に第1の入口オリフィス74を、ロアボディ20の後端面のプレート82Bとの接合面には第2の入口オリフィス75を設けて、それぞれ分離、独立した第1および第2の圧力制御室40、80に連通し、圧力回復を制御する構成となっている。
そして、第2の制御ピストン81のばね収容部81Cに、プレートセパレータ82の円筒シリンダ82Aの先端と第1の制御ピストン41のばね受け部41Bとの間にばね44が介装され、第1の制御ピストン41を先端方向に付勢し、これに当接する第1のノズルニードル42を閉弁させる。また、ロアボディ20の先端部のばね収容部21Cには、ばね94がシリンダ21のシリンダ燃料流通部21Bの端部に支持されたばね受け座94Aと第2のノズルニードル92の後端部に嵌合して軸心を保持するばね受け座94Bとの間に介装され、第2のノズルニードル92を先端方向(閉弁)に付勢している。
図3において、噴射ノズル4は大径部のノズルボディ48および小径部のノズル49を有する二段筒型形状であり、ノズルボディ48および小径部のノズル49の段差部にリテーニングナット25を掛け、ロアボディ20の先端に同軸的に締結されている。ノズルボディ48の中心に、第2のノズルニードル92を収容するニードル穴45が形成され、ニードル穴45は第2のノズルニードル92を摺動するニードル摺動部45Aと高圧燃料の通路となるニードル燃料流通部45Bとを有する。また、ニードル燃料流通部45Bの上流側のニードル穴45の中間位置には径大の大容積を有する袋穴部(燃料溜り)45Cが、傾斜する高圧燃料流路46と交差して設けられている。高圧燃料圧力が第2のノズルニードル92の受圧面に作用し第2のノズルニードル92を後端方向(開弁)に付勢している。
また、第2のノズルニードル92の軸心にはニードル穴95が形成され、第1のノズルニードル42が摺動自在に収容されており、ニードル摺動部95Aと高圧燃料の通路となるニードル燃料流通部95Bとを有する。そして、ニードル燃料流通部95Bにはニードル通油孔95Cが設けられ、袋穴部45Cと連通し、高圧燃料圧力が第1のノズルニードル42の受圧面に作用し第1のノズルニードル42を後端方向(開弁)に付勢している。
また、ニードル燃料流通部45Bの下流側にはニードル穴45の下端を塞ぐ、適度に薄肉のテーパ構造を有するノズル先端室49Aが構成され、第2のノズルニードル92と当接して閉弁し、また、この内側(中心側)のニードル燃料流通部95Bの下流側にはノズル先端室99Aが構成されて、第1のノズルニードル42と当接して閉弁している。そして、各ノズル先端室49A、99Aには噴射孔93、43が適切な位置に設けられ、高圧燃料を噴霧する。
この噴射孔93、43はそれぞれ大噴射量および小噴射量の噴射孔であって、1個もしくは複数個適切な数にて構成され、適用する機種や必要とする噴射特性に合わせて選択できる。
第1のノズルニードル42は、第1の圧力制御室40の制御圧、およびばね44のばね荷重による先端方向への付勢力と、噴射ノズル4内のニードル通油孔95Cの燃料圧により第1のノズルニードル42に加わる後端方向への付勢力とのバランスで前後(上下)の移動をし、噴射孔43を開閉する。すなわち、第1の圧力制御室40が低圧になったとき、第1の制御ピストン41と第1のノズルニードル42とが後端方向に移動し、噴射孔43が開いて、高圧燃料通路22から噴射ノズル4に供給された高圧燃料が燃焼室に噴射される。
また、同様に第2のノズルニードル92は、第2の圧力制御室80の制御圧、およびばね94のばね荷重による先端方向への付勢力と、噴射ノズル4内の袋穴部45Cの燃料圧により第2のノズルニードル92に加わる後端方向への付勢力とのバランスで前後(上下)に移動し、噴射孔93を開閉する。すなわち、第2の圧力制御室80が低圧になったとき、第2の制御ピストン81と第2のノズルニードル92とが後端方向に移動し、噴射孔93が開いて、高圧燃料通路22から噴射ノズル4に供給された高圧燃料が燃焼室に噴射される。
そして第1および第2のノズルニードル42、92は独立に作用する。
〔実施例1の作用〕
実施例1の燃料噴射弁1の作用を、図1を用いて説明する。
閉弁時は電磁弁3に電流が流れないので磁力は発生せず、可動子5は、ばね36により先端方向に押し付けられている。この付勢力により、第1の圧力制御室40内の高圧燃料は第1の出口オリフィス73に接するボール弁78によってシールされ、また、第2の圧力制御室80内の高圧燃料は第2の出口オリフィス72に接する可動子5の先細りのテーパ面52Aによってシールされる。このとき第2の圧力制御室80内の燃料圧力によって先端方向へ作用する力Fa、ばね36により先端方向へ付勢する力Fb、袋孔部45Cおよびニードル燃料流通部45B内の燃料圧力によって後端方向に作用する力Fcとの関係は、Fa+Fb>Fcとなり、第2のノズルニードル92は先端方向に押し付けられ閉弁する。このため、ニードル燃料流通部45Bと噴射孔93の間は第2のノズルニードル92によって遮断され噴射孔93から高圧燃料は噴射しない。
同様に、第1の圧力制御室40内の燃料圧力によって先端方向へ作用する力Fd、ばね44により先端方向に付勢する力Fe、ニードル燃料流通部95B内の燃料圧力によって後端方向に作用する力Fgとの関係は、Fd+Fe>Fgとなり、第1のノズルニードル42は先端方向へ押し付けられる。よって、ニードル燃料流通部95Bと噴射孔43の間は第1のノズルニードル42によって遮断され、噴射孔43から高圧燃料は噴射しない。
つまり、双方の噴射孔43、93からは高圧燃料が噴射されることはない。
開弁時は、電磁弁3に電流が流れ磁力が発生する。この磁力により可動子5は吸引され後端方向に移動する。すると第1の出口オリフィス73とボール弁78、および第2の出口オリフィス72と可動子5の先細りテーパ面52Aとの間にクリアランスが発生する。よって、第2の圧力制御室80と第1の圧力制御室40内の高圧燃料はそれぞれ第2、および第1の出口オリフィス72、73を通って低圧通路側に流出されるので、第2の圧力制御室80と第1の圧力制御室40の圧力が略瞬時に低下し、先端方向へ作用する力Fa、Fdを低下させる。その結果、Fa+Fb<Fc、Fd+Fe<Fgとなり、第2の制御ピストン81と第1の制御ピストン41、および第2のノズルニードル92と第1のノズルニードル42は後端方向へ移動し、開弁して、高圧燃料がニードル燃料流通部45B、95Bを経由して噴射孔93、43より噴射される。
そして、電磁ソレノイド30の通電がオフされると、可動子5が、ばね36の付勢力で先端方向に移動し、第2、および第1の出口オリフィス72、73が塞がれ、第2、および第1の入口オリフィス75、74からの高圧燃料圧が第2の圧力制御室80、および第1の圧力制御室40に作用し、圧力つまり力バランスが閉弁時の状態に戻って、噴射孔43、93が閉じられ、高圧燃料の噴射は終了する。第2および第1の出口オリフィス72、73のオリフィス径は、第2および第1の入口オリフィス75、74のオリフィス径より径大に設けてあるので、通電オンから通電オフの作動時間内において、圧力制御室80、40の回復圧力(背圧)の変化のパターンが燃料噴射の噴射率プロフィールを決めることとなる。つまり、圧力制御室80、40の体積やオリフィスの径比を選択することにより、所望の噴射率プロフィールが設定できる。そして、噴射に使用されなかった余剰の燃料は低圧燃料通路23を経由して、第2および第1の出口オリフィス72、73から流出する制御燃料と共にドレンパイプ29から排出される。
〔実施例1の効果〕
本発明は、第2の圧力制御室80の体積Va、第1の圧力制御室40の体積Vbとの間にVa>Vbとなる関係を設けることで、Fa+Fb<FcとなるタイミングTaと、Fd+Fe<FgとなるタイミングTbとの間に、Ta>Tbとなる時間差を与える構造としている。そのため、第1のノズルニードル42が後端方向へ移動(開弁)しても、第2のノズルニードル92が後端方向へ移動(開弁)しない時間帯が存在し、この時間内に電磁弁3への通電をオフし、可動子5を先端方向へ作動させ第1の出口オリフィス73をシールさせれば噴射孔93から高圧燃料を噴射することなく、噴射孔43の噴射を終了させることができる。ここで噴射孔43の噴射流量を非常に小さくすることで、多段噴射時の微小噴射のみを実現することが可能となる。また、第1の圧力制御室40の体積Vbをさらに小さくすれば、Fd+Fe>Fgと、Fd+Fe<Fgが切り替わる時間間隔を短くすることができ、短い時間間隔での連続した微小噴射を実現することが可能となる。これにより、精度の高いパイロット噴射を行うことができる。
メイン噴射時は、電磁弁3への通電時間をFa+Fb<Fcとなるまで設定することにより、第1のノズルニードル42に続いて第2のノズルニードル92が後端方向に移動(開弁)して、噴射孔43に比べて大きな噴射流量を持つ噴射孔93より高圧燃料を噴射することにより実現が可能となる。メイン噴射終了時は、電磁弁3への通電をオフすることで可動子5が、ばね36の付勢力によって先端方向に押し付けられ、第2、および第1の出口オリフィス72、73はボール弁78および可動子5の先細りテーパ面52Aによりシールされる。よって、第2の圧力制御室80、および第1の圧力制御室40の圧力が上昇し、Fa+Fb>Fc、Fd+Fe>Fgとなるため第2のノズルニードル92、および第1のノズルニードル42は先端方向へ移動し噴射を終了させる。よって、精度の高い微小量噴射の多段噴射と大量噴射のメイン噴射の組合せが可能となって、単独では得られない所望の噴射特性を容易に提供できる。
〔変形例〕
実施例1では、体積およびリフト量が異なる複数の弁体部、すなわち圧力制御室と制御ピストンおよびノズルニードルの組合せを同軸的に重ねる多重(二重)構造にて、特徴あるパイロット噴射とメイン噴射の組合せの噴射特性を実現しているが、これに限ることなく複数の弁体部、すなわち圧力制御室と制御ピストンおよびノズルニードルの組合せがそれぞれの中心軸を、噴射弁本体の軸心に対し放射状に配置され、あたかも噴射弁本体の軸心を中心として輪になって複数に並ぶように構成されていても構わない。
多重構造の燃料噴射弁では、同軸的に重なるため一つのシリンダもしくは制御ピストンの内外周面が摺動部として利用できるのでスペース利用は好適で、コンパクトにまとめられる特徴を有するものの、内外周を同時仕上げする必要から寸法の精度管理はより重要となる。
一方、放射配置は、単独の弁体部が輪になって複数並ぶ構造であるので、コンパクト性には劣るが、既に実績ある加工法による加工で済むので高い生産性が得られることが特徴である。要は適用する機種や必要とする噴射特性に合わせ、何組の複数の弁体部を組合わせるべきかを含めて好適な配置方式を設定すればよい。
は燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である(実施例1)。 は燃料噴射弁の要部である圧力制御手段の拡大断面図である(実施例1)。 は燃料噴射弁の要部である噴射ノズルの拡大断面図である(実施例1)。 は燃料噴射弁の全体構成を示す断面図である(従来例)。
符号の説明
1 燃料噴射弁
2 噴射弁本体
3 電磁弁
4 噴射ノズル
5 可動子(アーマチャ)
20 ロアボディ
21 シリンダ
21A シリンダ摺動部
36、44、94 ばね(付勢手段)
40 第1の圧力制御室
41 第1の制御ピストン
42 第1のノズルニードル
43、93 噴射孔
45 ニードル穴
45A ニードル摺動部
48 ノズルボディ
72 第2の出口オリフィス
73 第1の出口オリフィス
74 第1の入口オリフィス
75 第2の入口オリフィス
80 第2の圧力制御室
81 第2の制御ピストン
81A ピストン摺動部
82 プレートセパレータ
92 第2のノズルニードル
95 ニードル穴
95A ニードル摺動部

Claims (4)

  1. 先端側に燃料の噴射孔が開孔したノズルボディ内に、摺動部を有するノズルニードルを摺動自在に収容した噴射ノズルと、
    前記ノズルニードルの後端に当接して連動変位する制御ピストンを収容したロアボディを同軸的に接合した噴射弁本体と、
    該噴射弁本体の後端部に設置されると共に、前記制御ピストンを先端方向に付勢する制御圧を発生させる圧力制御室と、
    該圧力制御室と低圧通路との連通を開閉する電磁弁とを備え、
    前記制御圧と、
    前記制御ピストンを先端方向に付勢するばねの付勢力と、
    前記ノズルニードルを後端方向に付勢する燃料圧力とにより、
    弁体部を構成する前記圧力制御室と前記制御ピストンおよび前記ノズルニードルが駆動され、前記噴射孔を開閉する燃料噴射弁において、
    前記圧力制御室を複数備え、前記各圧力制御室の制御圧を独立に制御することによって、同数の前記ノズルニードルを独立して開閉することを特徴とする燃料噴射弁。
  2. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    複数の前記圧力制御室はそれぞれ体積が異なり、少なくとも体積が大きい前記圧力制御室と体積の小さい前記圧力制御室の二つを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
  3. 請求項1に記載の燃料噴射弁において、
    複数の前記ノズルニードルは異なるリフト量によって制御され、少なくとも大きいリフト量の前記ノズルニードルと小さいリフト量の前記ノズルニードルの二つを備えていることを特徴とする燃料噴射弁。
  4. 請求項1ないし3のいずれか1に記載の燃料噴射弁において、
    体積の小さい前記圧力制御室、かつ小さいリフト量によって制御される前記ノズルニードルは、パイロット噴射用もしくはアフター噴射用の噴射量を制御し、体積の大きい前記圧力制御室、かつ大きいリフト量によって制御される前記ノズルニードルは、メイン噴射用の噴射量を制御することを特徴とする燃料噴射弁。
JP2005210274A 2005-07-20 2005-07-20 燃料噴射弁 Pending JP2007023969A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005210274A JP2007023969A (ja) 2005-07-20 2005-07-20 燃料噴射弁

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005210274A JP2007023969A (ja) 2005-07-20 2005-07-20 燃料噴射弁

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007023969A true JP2007023969A (ja) 2007-02-01

Family

ID=37785043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005210274A Pending JP2007023969A (ja) 2005-07-20 2005-07-20 燃料噴射弁

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007023969A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089489A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Denso Corp 燃料噴射弁
KR101137614B1 (ko) 2010-10-28 2012-04-19 현대중공업 주식회사 내연기관용 연료분사밸브
CN116025495A (zh) * 2023-03-30 2023-04-28 哈尔滨工程大学 一种基于多活塞弹簧系统实现稳定喷射的高压共轨喷油器

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011089489A (ja) * 2009-10-23 2011-05-06 Denso Corp 燃料噴射弁
US8382007B2 (en) 2009-10-23 2013-02-26 Denso Corporation Fuel injection valve
KR101137614B1 (ko) 2010-10-28 2012-04-19 현대중공업 주식회사 내연기관용 연료분사밸브
WO2012057530A3 (ko) * 2010-10-28 2012-06-21 현대중공업 주식회사 내연기관용 연료분사밸브
CN103180600A (zh) * 2010-10-28 2013-06-26 现代重工业株式会社 内燃机构用燃料喷射阀
EP2634414A2 (en) * 2010-10-28 2013-09-04 Hyundai Heavy Industries Co., Ltd. Fuel-injection valve for an internal combustion engine
JP2013540949A (ja) * 2010-10-28 2013-11-07 ヒュンダイ ヘビー インダストリーズ カンパニー リミテッド 内燃機関用の燃料噴射弁
EP2634414A4 (en) * 2010-10-28 2014-08-13 Hyun Dai Heavy Ind Co Ltd FUEL INJECTION VALVE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US9388782B2 (en) 2010-10-28 2016-07-12 Hyundai Heavy Industries, Co., Ltd. Fuel-injection valve for an internal combustion engine
CN116025495A (zh) * 2023-03-30 2023-04-28 哈尔滨工程大学 一种基于多活塞弹簧系统实现稳定喷射的高压共轨喷油器
CN116025495B (zh) * 2023-03-30 2023-06-09 哈尔滨工程大学 一种基于多活塞弹簧系统实现稳定喷射的高压共轨喷油器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20080105767A1 (en) Fuel injection apparatus
CN102108927B (zh) 燃料喷射装置
EP1734250B1 (en) Fuel injection valve
JP6336045B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2006161568A (ja) 制御弁およびそれを備えた燃料噴射弁
JP2008309015A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
JP2010174849A (ja) 電磁弁および燃料噴射弁
CN102597485A (zh) 用于制造燃料喷射阀的方法以及燃料喷射阀
JP2002054522A (ja) 燃料噴射装置
EP2053234A2 (en) Fuel injection valve
US9297343B2 (en) Needle for needle valve
JP2007023969A (ja) 燃料噴射弁
JP4134979B2 (ja) 内燃機関用燃料噴射装置
JPH11107884A (ja) 流量制御装置及びそれを用いた蓄圧式燃料噴射装置
JP6387985B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2008280985A (ja) 燃料噴射装置
JP6642478B2 (ja) 燃料噴射装置
JP2001140724A (ja) 燃料噴射装置
JP5293219B2 (ja) 燃料噴射弁
JP5293226B2 (ja) 電磁弁および電磁弁を用いた燃料噴射装置
JP2002130086A (ja) 二段噴射燃料噴射弁
JP4218630B2 (ja) 内燃機関用燃料噴射装置
JP2007024016A (ja) 燃料噴射弁
US6776139B1 (en) Fuel injector assembly having multiple control valves with a single actuator
JP4716142B2 (ja) 燃料噴射装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070808

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090122

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090127

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090325

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20090609