JP2009138614A - 蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、針弁がノズルとの噴射流量の変化に伴うサージ圧力を減少あるいは低下させ、かかるサージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁の構成部品の強度の低下防止した蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁を提供する。
【解決手段】噴孔が形成されたノズルと該ノズルの内周に往復摺動可能に嵌合された針弁とをそなえ、該針弁のノズルとのシート部からのリフトにより、蓄圧器に蓄圧された高圧燃料を、前記ノズルの噴孔からエンジンの燃焼室内に噴射するようにした蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、前記針弁の前記シート部の上流側に、該シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度で前記シート部に向かう高圧燃料の流量を絞る絞り部を設置したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁であって、針弁のノズルとのシート部からのリフトにより、蓄圧器に蓄圧された高圧燃料を、ノズルの噴孔からエンジンの燃焼室内に噴射するようにした燃料噴射弁におけるサージ圧の撲滅手段に関する。

図３は、蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁の１例を示す概略断面図である。
図３において、前記燃料噴射弁１００は、先端部に燃料を噴射する噴孔４を備えて内周に針弁２が往復摺動可能に嵌合されたノズル１とスペーサ６と噴射弁本体７とを備え、該ノズル１及びスペーサ６はノズル支持リング１７により前記噴射弁本体７に締着されている。
前記針弁２は、シート部５ａで前記ノズル１とシートして閉弁状態を保持している。前記針弁２は、針弁ばね押え８ａ及び上部ばね押え８ｂに連結され、上部ばね押え８ｂは前記噴射弁本体７に往復摺動可能に嵌合している。９は針弁ばねで、前記針弁２を前記シート部５ａに押し付けている。

１１は燃料入口部材で、内部に燃料入口通路１２が形成されている。前記燃料入口通路１２は、前記噴射弁本体７内に形成された燃料通路１５ａ及び１４ｂに連通し、燃料通路１５ａは針弁２が臨む燃料溜め５に連通されている。
一方、前記燃料通路１４ｂはオリフィス１３を通して、前記上部ばね押え８ｂの背部に連結され、該背部から前記上部ばね押え８ｂ及び針弁２を押圧可能としている。
１４は前記針弁２の作動用のソレノイドで、該ソレノイド１４により、作動針弁２を開閉して、噴射時期を制御している。２４は燃料のリークラインである。

かかる燃料噴射弁１００において、前記針弁２の作動時には、前記ソレノイド１４により前記作動針弁２を開いて通路１０をオープンにするとともに、燃料を燃料入口通路１２から燃料通路１５ａを通して燃料溜め５内に送り、針弁２の下側から作用させて針弁２をシート部５ａから離して開弁させ、該燃料を噴孔４から燃焼室内に噴射する。

尚、蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁の１例として、特許文献１（特開２０００−２７７３４号公報）が提供されている。かかる技術は燃料噴射率の立ち上がりを緩やかにして、ＮＯｘの発生を抑制したものである。

特開２０００−２７７３４号公報

図４は、図３に示される蓄圧式燃料噴射装置（即ちコモンレール）の燃料噴射弁の噴射状態の説明図である。
図４において、蓄圧式燃料噴射装置（即ちコモンレール）の燃料噴射弁１００は、高圧のコモンレール内に蓄圧された燃料を噴射するため、噴射終了間際まで高圧の噴射流量（図４の（Ｃ））を維持したまま、針弁２がノズル１とのシート部５ａを閉じて、閉弁に向かう。図４の（Ａ）は針弁２のリフトである。

このため、針弁２の閉弁に伴う噴射流量の変化は大きく、これにより、図４の（Ｂ）に示すように、燃料噴射弁１００の高圧ライン（１９、１５ａ、１４ｂ）に高いサージ圧力Ｓが発生する。
このサージ圧力Ｓは、燃料噴射量が多いエンジン程、顕著になり、これが大きいと、燃料噴射特性や燃料噴射弁の構成部品の強度を低下させる。また、燃料噴射開始時の大きな噴射流量の変化は、排気ガス性能を悪化させる要因ともなる。

特許文献１においては、互いに相対移動する主針弁と副針弁を設け、最初は主針で絞り気味の流量制御を行い、ある噴射量を超えると、前記主針弁を副針弁とが一体となって作動することにより、噴射量の立ち上がりを緩慢にして、ＮＯｘの発生を抑制するようになっている。
つまり、特許文献１においては、互いに相対移動する主針弁と副針弁及び両者のストッパ等を設けるため、構造が複雑で、かつ高温のノズル先端部にかかる複雑な構造の装置を設けるため、作動が不均一になり易い。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、針弁がノズルとの噴射流量の変化に伴うサージ圧力を減少あるいは低下させ、かかるサージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁の構成部品の強度の低下防止した蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、噴孔が形成されたノズルと該ノズルの内周に往復摺動可能に嵌合された針弁とをそなえ、該針弁のノズルとのシート部からのリフトにより、蓄圧器に蓄圧された高圧燃料を、前記ノズルの噴孔からエンジンの燃焼室内に噴射するようにした蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、前記針弁の前記シート部の上流側に、該シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度で前記シート部に向かう高圧燃料の流量を絞る絞り部を設置したことを特徴とする。

かかる発明において、具体的には、次のように構成するのがよい。
（１）前記絞り部は、前記針弁の前記シート部の上流側の部位の外周に、高圧燃料の流動方向に沿って複数の縦溝を形成する。
（２）前記絞り部は、前記針弁のシート部の上流側の部位の針弁外周とこれに対応するノズルのノズル内周との間に、前記シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度になるような絞り開度部を形成する。

本発明によれば、針弁のノズルとのシート部の上流側に、該シート部の一定開度以下の開度時にシート部の開度よりも小さい開度で、シート部に向かう高圧燃料の流量を絞る絞り部を設置し、
該絞り部として、針弁のノズルとのシート部の上流側の部位の外周に、高圧燃料の流動方向に沿って複数の縦溝を形成する、あるいは針弁のシート部の上流側の部位の針弁外周とこれに対応するノズルのノズル内周との間に、前記シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度になるような絞り開度部を形成するとしたので、
針弁の開きはじめに、絞り部で、シート部の一定開度以下の開度時にはシート部の開度よりも小さい開度でシート部に向かう高圧燃料の流量を絞るので、前記シート部の一定開度以下では、前記絞り部の絞り作用で前記シート部よりも流量が絞られて流量の上昇が緩慢になり、そして、前記一定開度を超えると前記絞り部が効かなくなり、前記燃料の流路はシート部の開度となって流量の制限なく高圧燃料が流れる。

従って、絞り部の効果により、針弁の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、サージ圧力の発生を抑えることができ、サージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁の構成部品の強度の低下を防止した装置が得られ、また、針弁の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、ＮＯｘの発生を抑制でき、排気ガス性能が向上する。

また、前記絞り部は、針弁のノズルとのシート部の上流側の部位の外周に、高圧燃料の流動方向に沿って複数の縦溝を形成し、あるいは針弁のシート部の上流側の部位の針弁外周とこれに対応するノズルのノズル内周との間に、前記シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度になるような絞り開度部を形成するという、針弁のノズル単体の構造あるいは針弁とノズルの形状の組み合わせにより構成できるので、前記特許文献１のものに比べて構造が簡単であり、かつ高温のノズル先端部においても、簡単な構造の装置であるため、作動の不均一は発生しない。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の第１実施例に係る蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁の構成説明図である。
図１において、燃料噴射弁１００は、先端部に燃料を噴射する噴孔４を備えて内周に針弁２が往復摺動可能に嵌合されたノズル１と噴射弁本体７とを備えている。
前記針弁２は、シート部５ａで前記ノズル１とシートして閉弁状態を保持している。
１８は蓄圧器、１２は該蓄圧器１８に接続される燃料入口通路１２である。前記燃料入口通路１２は、前記噴射弁本体７内に形成された燃料通路１４ａ及び１４ｂに連通し、燃料通路１４ａは針弁２が臨む燃料溜め５に連通されている。
一方、前記燃料通路１４ｂは前記オリフィス１３を通して、前記制御部材３１の背部に連結され、該背部から前記制御部材３１及び針弁２を押圧している。尚、前記針弁２の作動用のソレノイドを備え、該ソレノイドにより作動針弁９を開閉している。
その他の構成は、前記図３と同様である。

図１に示す第１実施例においては、針弁２の下端部を段付き２ｓにし、該段付き２ｓ部から上方に、幅がＣ、長さがＷの縦溝３０を、高圧燃料の流動方向に沿って複数個形成している。該縦溝３０は、図１（Ｂ）に示すように、針弁の開きはじめのシート部５ａが閉じているとき縦溝３０の上縁３０ａが燃料溜め５を開き、シート部５ａの一定開度になるまでの一定期間だけ、前記複数の縦溝３０のみの小さい開度でシート部に向かって流れる高圧燃料の流量を絞る。

従って、前記シート部５ａの一定開度以下では、図１（Ｆ）のＡ、Ｂのように、前記複数の縦溝３０の絞り作用でシート部５ａよりも流量が絞られて、流量の上昇が緩慢になる。
従って、縦溝３０の絞り効果により、針弁２の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、図１の（Ｅ）のように、サージ圧力の発生を抑えることができ、サージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁１００の構成部品の強度の低下防止した装置が得られ、また、針弁２の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、ＮＯｘの発生を抑制でき、排気ガス性能が向上する。

そして、前記シート部５ａの一定開度を超えると、前記縦溝３０の絞りが効かなくなり、前記燃料の流路はシート部５ａの開度となって、流量の制限がなく高圧燃料が流れる。

図２に示す第２実施例においては、前記絞り間隙部３５を前記針弁２のノズル１との間に設けている。
即ち、前記針弁２のシート部５ａの上流側の部位に、前記燃料溜め５から切り下げた切下げ部３５ａを設け、該切下げ部３５ａの下部に、針弁２の針弁外周２ｓとこれに対応するノズル１のノズル内周１ｓとの間に絞り間隙部３５を設ける。
該絞り間隙部３５は、前記シート部５ａの一定開度以下の開度時に前記シート部５ａの開度よりも小さい開度になるように形成されている。

従って、前記絞り間隙部３５は、図２（Ｂ）に示すように、針弁２の開きはじめのシート部５ａが閉じているときに、該絞り間隙部３５が僅かに開き、シート部５ａが一定開度になるまでの一定期間だけ、前記絞り間隙部３５の小さい開度でシート部５ａに向かって流れる高圧燃料の流量を絞る。

従って、前記シート部５ａの一定開度以下では、図２（Ｆ）のＡ、Ｂのように、前記絞り間隙部３５の絞り作用でシート部５ａよりも流量が絞られて流量の上昇が緩慢になる。
従って、絞り間隙部３５の絞り効果により、針弁２の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、図２の（Ｅ）のように、サージ圧力の発生を抑えることができ、サージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁１００の構成部品の強度の低下防止した装置が得られ、また、針弁２の開き始めから前記一定開度以下では流量の上昇が緩慢になるので、ＮＯｘの発生を抑制でき排気ガス性能が向上する。

そして、前記シート部５ａの一定開度を超えると、前記絞り間隙部３５の絞りが効かなくなり、前記燃料の流路はシート部５ａの開度となって、流量の制限なく高圧燃料が流れる。

以上の第１実施例及び第２実施例によれば、前記第１実施例においては、針弁２のノズル１とのシート部５ａの上流側の部位の外周に、高圧燃料の流動方向に沿って複数の縦溝３０を形成し、あるいは、前記第２実施例においては、針弁２のシート部５ａの上流側の部位の針弁外周２ｓとこれに対応するノズル１のノズル内周１ｓとの間に、前記シート部５ａの一定開度以下の開度時に前記シート部５ａの開度よりも小さい開度になるような絞り間隙部３５を形成するという、針弁２の単体の構造（第１実施例）あるいは針弁２とノズル１の形状の組み合わせにより（第１実施例）構成できるので、前記特許文献１のものに比べて構造が簡単であり、かつ高温のノズル１先端部においても、簡単な構造の装置であるため、作動の不均一は発生しない。

本発明によれば、蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、針弁がノズルとの噴射流量の変化に伴うサージ圧力を減少あるいは低下させ、かかるサージ圧力による燃料噴射特性の低下や燃料噴射弁の構成部品の強度の低下防止した蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁を提供できる。

本発明の第１実施例に係る蓄圧式燃料噴射装置を示し、（Ａ）は燃料噴射弁の要部概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ部拡大図、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は針弁リフト図、（Ｅ）はライン圧力図、（Ｆ）は噴射流量図である。 本発明の第２実施例に係る蓄圧式燃料噴射装置を示し、（Ａ）は燃料噴射弁の要部概略断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ部拡大図、（Ｄ）は針弁リフト図、（Ｅ）はライン圧力図、（Ｆ）は噴射流量図である。 蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁の１例を示す概略断面図である。 蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁の噴射状態の説明図である。

符号の説明

１ ノズル
２ 針弁
４ 噴孔
５ 燃料溜め
５ａ シート部
１２ 高圧燃料通路
１５ａ、１４ｂ 燃料通路
１８ 蓄圧器
３０ 縦溝
３０ａ 上縁
３５ 絞り間隙部
３５ａ 切下げ部
１００ 燃料噴射弁

Claims (3)

1. 噴孔が形成されたノズルと該ノズルの内周に往復摺動可能に嵌合された針弁とをそなえ、該針弁のノズルとのシート部からのリフトにより、蓄圧器に蓄圧された高圧燃料を、前記ノズルの噴孔からエンジンの燃焼室内に噴射するようにした蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁において、
   前記針弁の前記シート部の上流側に、該シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度で前記シート部に向かう高圧燃料の流量を絞る絞り部を設置したことを特徴とする蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁。
2. 前記絞り部は、前記針弁の前記シート部の上流側の部位の外周に、高圧燃料の流動方向に沿って複数の縦溝を形成したことを特徴とする請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁。
3. 前記絞り部は、前記針弁のシート部の上流側の部位の針弁外周とこれに対応するノズルのノズル内周との間に、前記シート部の一定開度以下の開度時に前記シート部の開度よりも小さい開度になるような絞り開度部を形成したことを特徴とする請求項１記載の蓄圧式燃料噴射装置の燃料噴射弁。

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