JP2009156059A - Fuel injection valve and fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の燃料噴射弁及び燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve and a fuel injection device for an internal combustion engine.
従来、機関に形成された気筒内に流体を供給する流体供給装置が知られている。このような流体供給装置の一つに、噴射用の流体を供給する圧力源ユニットと、圧力源ユニットから供給される流体を気筒内に噴射する噴射弁とを備え、圧力源ユニットと噴射弁との間に、気筒内への流体供給量を制御する計量機構を備えるものがある。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fluid supply device that supplies fluid into a cylinder formed in an engine is known. One of such fluid supply devices includes a pressure source unit that supplies a fluid for injection, and an injection valve that injects fluid supplied from the pressure source unit into the cylinder, and the pressure source unit and the injection valve In some cases, there is provided a metering mechanism for controlling the amount of fluid supplied into the cylinder.
このような流体供給装置を改良したものが、特許文献1に開示されている。特許文献1に開示された流体供給装置は、圧力源ユニットと噴射弁との間に計量シリンダを配置している。この計量シリンダの内部にはピストンが配置され、このピストンにより計量シリンダ内が計量室と圧力室とに区画されている。計量室は電磁弁を介して圧力源ユニットに接続されており、この電磁弁が開弁することにより計量室へ流体が供給される。また、このような流体供給装置は、ピストン位置を検出する検出器を備えている。この流体供給装置は、制御装置により、検出器から得られるピストン位置検出結果と流体供給量目標値とに基づいて流体を計量室へ蓄積する。
An improved version of such a fluid supply apparatus is disclosed in
ところで、このような流体供給装置をエンジンの燃料噴射装置に適用させることができる。このような燃料噴射装置は、コモンレール内の圧力変動の影響等により生じる燃料噴射弁への燃料供給量のばらつきを抑制する。しかしながら、このような流体供給装置を燃料噴射装置に適用した場合、燃料噴射装置は、燃料の噴射特性を改善する余地を残している。 By the way, such a fluid supply apparatus can be applied to an engine fuel injection apparatus. Such a fuel injection device suppresses variations in the amount of fuel supplied to the fuel injection valve caused by the influence of pressure fluctuations in the common rail. However, when such a fluid supply device is applied to a fuel injection device, the fuel injection device leaves room for improving the fuel injection characteristics.
そこで、本発明は、燃料噴射装置において、圧力源による燃料の圧力変動の影響を抑制し、燃料噴射特性を向上することを課題とする。 Accordingly, an object of the present invention is to suppress the influence of fuel pressure fluctuations caused by a pressure source and improve fuel injection characteristics in a fuel injection device.
かかる課題を解決する本発明の燃料噴射弁は、先端に噴孔が穿設されたノズルボディと、当該ノズルボディの内部に収容され、当該ノズルボディ内部の基端側に背圧室を形成するとともに、先端側に調量室を形成するピストンと、前記背圧室と前記調量室との連通を許容又は遮断する燃料通路と、前記背圧室への外部からの燃料導入による前記ピストンの移動に伴って開弁する弁体と、を備えたことを特徴とする(請求項1)。このような構成とすることにより、燃料の噴射と調量を異なるタイミングで別個に行うことができるので、精度良く調量した燃料を噴射することができる。 A fuel injection valve according to the present invention that solves such a problem includes a nozzle body having a nozzle hole formed at a tip thereof, and is accommodated in the nozzle body, and a back pressure chamber is formed on a proximal end side in the nozzle body. In addition, a piston that forms a metering chamber on the tip side, a fuel passage that allows or blocks communication between the back pressure chamber and the metering chamber, and a piston that is introduced into the back pressure chamber by introducing fuel from outside. And a valve body that opens with movement (claim 1). With this configuration, fuel injection and metering can be performed separately at different timings, so that metered fuel can be injected with high accuracy.
コモンレールを用いた燃料噴射弁は、弁体が開弁状態となる時に、噴射と調量が同時に行われるものがある。これに対して、本発明の燃料噴射弁は、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とが別々になっている。ピストンの動きを交えてこれらの工程を説明すると、本発明の燃料噴射弁では、ピストンが基端側へ移動することにより、予め貯留されている背圧室内の燃料が調量室へ充填される。一方、ピストンが先端側へ移動することにより、調量室内の燃料が噴射される。このように、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とを分離したことにより、調量時にコモンレールの圧力脈動の影響を受けることがない。このため、安定した調量精度が得られ、噴射量精度及び噴射率などの噴射特性を向上することができる。また、背圧室に供給された燃料はその後調量室へ送られて噴射されるため、加圧された燃料のほとんどが噴射される。このため、無駄な燃料の加圧を抑制することができる。さらに、背圧室と調量室とが同一のシリンダ内に形成されているため、燃料のリークを抑制することができる。 Some fuel injection valves using a common rail perform injection and metering simultaneously when the valve element is opened. On the other hand, in the fuel injection valve of the present invention, the fuel injection process and the fuel metering process are separate. Explaining these steps with the movement of the piston, in the fuel injection valve of the present invention, the piston moves to the base end side, so that the fuel in the back pressure chamber stored in advance is filled into the metering chamber. . On the other hand, the fuel in the metering chamber is injected by moving the piston toward the tip side. As described above, the fuel injection process and the fuel metering process are separated from each other, so that there is no influence of the pressure pulsation of the common rail during metering. For this reason, stable metering accuracy is obtained, and the injection characteristics such as the injection amount accuracy and the injection rate can be improved. Further, since the fuel supplied to the back pressure chamber is then sent to the metering chamber and injected, most of the pressurized fuel is injected. For this reason, useless pressurization of fuel can be suppressed. Furthermore, since the back pressure chamber and the metering chamber are formed in the same cylinder, fuel leakage can be suppressed.
このような燃料噴射弁において、前記ノズルボディ内の前記調量室より先端側に形成され、前記弁体を収容する収容室と、当該収容室と前記調量室とを接続する連通路と、前記弁体を前記連通路側に付勢して前記連通路を閉塞させる弾性体と、を備えた構成とすることができる(請求項2)。 In such a fuel injection valve, a storage chamber that is formed on the distal end side of the metering chamber in the nozzle body, stores the valve body, and a communication path that connects the storage chamber and the metering chamber; An elastic body that urges the valve body toward the communication path to close the communication path (Claim 2).
このような燃料噴射弁において、前記ピストンは、円筒状に形成され、前記弁体は、前記ピストンの内側に摺動可能に収納され、前記噴孔を閉塞するニードル弁であり、前記燃料通路が前記弁体内に形成された構成とすることができる(請求項3)。このような構成とすることにより、噴射停止時における噴孔からの燃料の漏洩を抑制することができる。これにより、本発明の燃料噴射弁を搭載するエンジンは、HCの発生を抑制することができる。 In such a fuel injection valve, the piston is formed in a cylindrical shape, and the valve body is a needle valve that is slidably housed inside the piston and closes the injection hole. It can be set as the structure formed in the said valve body (Claim 3). By setting it as such a structure, the leakage of the fuel from a nozzle hole at the time of an injection stop can be suppressed. Thereby, the engine equipped with the fuel injection valve of the present invention can suppress the generation of HC.
また、本発明の燃料噴射弁は、前記ピストンの前記背圧室側の受圧面積が前記調量室側の受圧面積よりも広い構成とすることができる(請求項4)。このような構成とすることにより、調量室内の燃料を背圧室内の燃料よりも高圧にすることができるので、高圧で燃料を噴射することができる。 In the fuel injection valve of the present invention, the pressure receiving area on the back pressure chamber side of the piston may be wider than the pressure receiving area on the metering chamber side. By adopting such a configuration, the fuel in the metering chamber can be made higher than the fuel in the back pressure chamber, so that the fuel can be injected at a high pressure.
このような燃料噴射弁は、前記燃料通路に逆止弁を備えた構成とすることができる(請求項5)。このような構成とすることにより、調量室に充填された燃料の逆流が抑制される。これにより、高圧な燃料を噴射することができる。 Such a fuel injection valve can be configured to include a check valve in the fuel passage (claim 5). By setting it as such a structure, the back flow of the fuel with which the metering chamber was filled is suppressed. Thereby, high-pressure fuel can be injected.
このような燃料噴射弁において、前記燃料通路に接続するリターン通路と、前記リターン通路に配置されたリリーフ弁と、を備えた構成とすることができる(請求項6)。このような構成とすることにより、調量室内の圧力が上昇することを抑制することができる。これにより、噴射時以外における調量室内の圧力上昇を抑制し、燃料噴射を抑制する。 Such a fuel injection valve may be configured to include a return passage connected to the fuel passage and a relief valve disposed in the return passage (claim 6). By setting it as such a structure, it can suppress that the pressure in a metering chamber rises. Thereby, the pressure rise in the metering chamber other than at the time of injection is suppressed, and fuel injection is suppressed.
また、このような燃料噴射弁において、前記調量室内の燃料量を測定する計測手段を備えた構成とすることができる(請求項7)。このような構成とすることにより、さらに燃料の調量精度を向上することができる。このような計測手段は、ピストンのリフト量から調量室内の燃料充填量を計測することができる。このように燃料充填量を計測しながら、燃料の調量を行うことができる。これにより、調量精度を向上することができる。 Further, such a fuel injection valve can be configured to include a measuring means for measuring the amount of fuel in the metering chamber (claim 7). By adopting such a configuration, the fuel metering accuracy can be further improved. Such a measuring means can measure the fuel filling amount in the metering chamber from the lift amount of the piston. In this way, fuel metering can be performed while measuring the fuel filling amount. Thereby, metering accuracy can be improved.
上記の課題を解決する本発明の燃料噴射装置は、本発明のいずれかの燃料噴射弁と、外部から前記背圧室へ燃料を導入する状態と、前記背圧室と前記調量室とを接続する状態と、前記背圧室及び前記調量室の双方と外部との連通を遮断した状態と、を切替える切替手段を備えたことを特徴とする(請求項8)。このような構成とすることにより、背圧室内及び調量室内の接続状態を切替え、燃料噴射と燃料調量とを実現することができる。 The fuel injection device of the present invention that solves the above problems comprises any one of the fuel injection valves of the present invention, a state in which fuel is introduced from the outside into the back pressure chamber, the back pressure chamber, and the metering chamber. Switching means for switching between a connected state and a state in which communication between both the back pressure chamber and the metering chamber and the outside is cut off is provided (Claim 8). By setting it as such a structure, the connection state in a back pressure chamber and a metering chamber can be switched, and fuel injection and fuel metering can be implement | achieved.
本発明の燃料噴射弁は、燃料の噴射と燃料の調量とを別個に行うことにより、噴射特性を向上させることができる。また、不要な燃料の加圧を抑制するとともに、燃料のリークを抑制することができる。 The fuel injection valve of the present invention can improve injection characteristics by separately performing fuel injection and fuel metering. Moreover, unnecessary fuel pressurization can be suppressed, and fuel leakage can be suppressed.
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.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の燃料噴射装置1を示した説明図である。燃料噴射装置1は、燃料噴射弁2と本発明の切替手段に相当する切替弁3とを備えている。
まず、燃料噴射弁2の構成を説明する。燃料噴射弁2は、先端に噴孔4が穿設されたノズルボディ5を備えている。このノズルボディ5内部にはシリンダ6が形成されている。シリンダ6には、凸部6aが形成されている。さらに、燃料噴射弁2には、このシリンダ6内で摺動するピストン7が備えられている。ピストン7は、ピストン部7a、頚部7b、基端部7cとから成っている。ピストン部7aは、凸部6aよりも先端側でシリンダ6に摺動可能に配置されている。これにより、このピストン7は、シリンダ6内部の基端側に背圧室8を形成するとともに、シリンダ6内部の先端側に調量室9を形成している。この背圧室8からは第一燃料通路10が延びている。また、調量室9からは第二燃料通路11が延びている。第一燃料通路10と第二燃料通路11とは、切替弁3内で接続可能となっている。このような第一燃料通路10と第二燃料通路11とは、切替弁3により連通することにより、本発明の燃料通路を構成する。さらに、シリンダの凸部6aとピストン7の基端部7aとの間に第一ばね12が狭持されている。第一ばね12は、ピストン7を基端側に付勢している。なお、シリンダの凸部6aとピストン7の頚部7bとの間は、燃料が通過するのに十分な隙間がある。また、ピストン基端部7cとシリンダ6の壁面の間にも、燃料が通過するのに十分な隙間がある。
First, the configuration of the
調量室9の先端側に収容室13が形成されている。この収容室13は、連通路20によって調量室9と接続されている。また、この収容室13は、噴孔4によって、ノズルボディ5の外部と連通している。収容室13内には、球状の弁体14と、この弁体14を連通路20側に付勢する第二ばね15とが収容されている。弁体14は、第二ばね15により付勢されて連通路20を閉塞している。このような弁体14は本発明の弁体に相当し、第二ばね15は本発明の弾性体に相当する。
A
さらに、第二燃料通路11には、調量室9側から切替弁3への燃料の逆流を防止する逆止弁17が備えられている。また、第二燃料通路11上の切替弁3と逆止弁17との間からリターン通路18が分岐している。このリターン通路18にはリターン通路18側から第二燃料通路11側への燃料の逆流を防止するとともに、燃料をリリーフするリリーフ弁19が備えられている。このリリーフ弁19は、弁体14よりも低い圧力で開弁する。また、このようなリリーフ弁19は第二燃料通路11内へのエアの混入を防止する。
Further, the
次に、切替弁3について説明する。切替弁3には、上述した第一燃料通路10及び第二燃料通路11が接続されている。また、切替弁3には、第三燃料通路16が接続されている。第三燃料通路16は切替弁3とコモンレール(図示しない)とを接続している。切替弁3は、コモンレールから背圧室8へ燃料を導入する状態と、背圧室8と調量室9とを接続する状態と、背圧室8と調量室9の双方と外部とを遮断した状態とを切替える切替弁である。ここで、背圧室8と調量室9の双方と外部とを遮断した状態となると、背圧室8はコモンレールとの接続が遮断される。このとき、背圧室8内の燃料、及び、調量室9内の燃料はこのままの状態で維持される。すなわち、燃料が増減しない。
Next, the switching
図2は、切替弁3の概略構成を示した説明図である。図2(a1)は、背圧室8と外部との接続を遮断し、調量室9と外部との接続を遮断した状態を示した説明図であり、図2(b1)は、背圧室8と調量室9とを接続した状態を示した説明図であり、図2(c1)は、背圧室8とコモンレールとを接続し、背圧室8へ燃料を導入する状態を示した説明図である。図2(a2)は、図2(a1)の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図である。図2(b2)は、図2(b1)の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図であり、図2(c2)は、図2(c1)の状態のときの経路の接続状態を模式的に示した説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the switching
切替弁3は、第一弁体31、第二弁体32、第三弁体33、第三ばね34、第四ばね35を備えている。これらの構成要素は、切替弁3の内部に形成された通路内に第一弁体31、第二弁体32、第三ばね34、第三弁体33、第四ばね35の順に配置されている。第一弁体31は、背圧室8側に接続する第一燃料通路10と調量室9側に接続する第二燃料通路11との連通の許容、遮断を切替える弁体である。この第一弁体31は、ピエゾアクチュエータ(図示しない)により駆動され、ピエゾアクチュエータの伸縮に応じて移動する。第二弁体32は、球状の弁体で第一弁体31の移動に伴って移動し、第一燃料通路10と第二燃料通路11との連通の許容、遮断を切替える弁体である。第三弁体33は、背圧室8側に接続する第一燃料通路10とコモンレール側に接続する第三燃料通路16との連通の許容、遮断を切替える弁体である。第三ばね34は第二弁体32と第三弁体33との間に、狭持されている。第四ばね35は、第三弁体33を第二弁体32側へ付勢している。このような第四ばね35のばね定数は第三ばね34のばね定数よりも大きい。
The switching
ピエゾアクチュエータに電圧が印加されていない状態では、図2(a1)に示す状態となっている。第二弁体32は、第三ばね34により第一弁体31側に付勢されて、第一燃料通路10と第二燃料通路11との連通を遮断している。第三弁体33は、第四ばね35により第二弁体32側に付勢されて、第一燃料通路10と第三燃料通路16との連通を遮断している。すなわち、第一燃料通路10、第二燃料通路11、第三燃料通路16は、切替弁3において燃料の流通が遮断されている。
In a state where no voltage is applied to the piezo actuator, the state shown in FIG. The
次に、ピエゾアクチュエータに低電圧が印加された場合について説明する。ピエゾアクチュエータに低電圧が印加されると、図2(b1)に示す状態となる。この場合、ピエゾアクチュエータにより第一弁体31が第二弁体32側へ移動する。このとき、第一弁体31は、第二弁体32を第三弁体33側に押付ける。第二弁体32は、第三ばね34の付勢力よりも強い力で第一弁体31に押される。このため、第二弁体32は第三弁体33側に移動し、第三弁体33に接触する。第三弁体33は、第二弁体32に押されるが、この時点では、第二弁体32が第三弁体33を押す力よりも、第二制御ばね34の付勢力のほうが強いため、第一燃料通路10と第三燃料通路16との連通を遮断している。このとき、第一弁体31、第二弁体32のいずれも第一燃料通路10と第二燃料通路11とを連通しており、第一燃料通路10と第二燃料通路11とが連通された状態となる。すなわち、燃料噴射装置1の背圧室8と調量室9とが連通した状態となる。
Next, a case where a low voltage is applied to the piezo actuator will be described. When a low voltage is applied to the piezoelectric actuator, the state shown in FIG. In this case, the
次に、図2(b1)に示す状態からさらに高い電圧がピエゾアクチュエータに印加されると、図2(c1)に示す状態となる。この場合、ピエゾアクチュエータにより、第一弁体31は第二弁体32をさらに第三弁体33側に押付ける。これとともに、第一弁体31は、第一燃料通路10と第二燃料通路11との連通を遮断する。また、このとき、第二弁体32は第四ばね35の付勢力よりも強い力で第三弁体33を押付けるため、第三弁体33は第一弁体31側から離れる方向へ移動する。このように、第一燃料通路10と第三燃料通路16とが連通された状態となる。これにより、燃料噴射装置1は、背圧室8とコモンレールとを連通し、背圧室8へ燃料を導入する状態となる。
Next, when a higher voltage is applied to the piezo actuator than the state shown in FIG. 2 (b1), the state shown in FIG. 2 (c1) is obtained. In this case, the
次に、このような切替弁3の各状態における燃料噴射装置1の動作を説明する。図3は、燃料噴射装置1による噴射が終了した状態を示した説明図である。ここでは、切替弁3は、図2(c1)の状態、すなわち、コモンレールから背圧室8へ燃料を導入する状態である。このとき、ピストン7は、先端側に位置している。すなわち、調量室9内の燃料が噴出されているため、調量室9の容積はほぼ空の状態である。一方、背圧室8内は、コモンレールから燃料が供給され、燃料で満たされた状態である。このように噴射が終了すると、切替弁3は、図2(b1)に示す状態、すなわち、背圧室8と調量室9とを連通する状態へ移行する。
Next, the operation of the
図4は、切替弁3が、背圧室8と調量室9とを接続する状態となった場合の燃料噴射装置1の動作状態を示した説明図である。このような状態では、高圧な状態の燃料で満たされた背圧室8内から切替弁3側へ向かって燃料が導出される。このとき、第一ばね12の付勢力を受けて、ピストン7が基端側へ移動し始める。これにより、背圧室8内から吐出された燃料が第一燃料通路10、切替弁3、第二燃料通路11を通過して、調量室9へ充填される。また、このような調量状態において、必要以上に調量室9内が圧力上昇するような場合には、リリーフ弁が開弁する。これにより、調量室9内の圧力上昇が抑制されて、弁体14の閉弁状態が維持され、噴射が抑制される。
FIG. 4 is an explanatory view showing an operating state of the
このような状態において、噴射に必要な燃料が調量室9内に充填されると、切替弁3は、図2(a1)に示す状態、すなわち、背圧室8と調量室9との連通を遮断し、背圧室8とコモンレールとの連通も遮断した状態へ移行する。図5は、切替弁3が背圧室8と調量室9との連通を遮断し、背圧室8とコモンレールとの連通を遮断した状態となった場合の燃料噴射装置1の動作状態を示した説明図である。このとき、背圧室8内及び調量室9内の燃料はそのままの状態で維持される。すなわち、この状態は、燃料噴射弁2による燃料の噴射までの待機状態である。
In this state, when the fuel required for injection is filled into the
次に、燃料噴射弁2による燃料の噴射時期となると、切替弁3は、図2(c1)に示す状態、すなわち、コモンレールから背圧室8へ燃料を導入する状態へ移行する。図6は、切替弁3が背圧室8へ燃料を導入する状態へ移行した状態における燃料噴射装置1の作動状態を示した説明図である。切替弁3が背圧室8へ燃料を導入する状態へ移行すると、コモンレールから背圧室8内へ燃料が供給されることになる。このように、背圧室8内へ燃料が供給されることにより、調量室9内と比較して背圧室8内の圧力が上昇するため、ピストン7が先端側へ向かって移動を始める。このように、ピストン7が先端側へ移動することにより、調量室9の容積が減少し、調量室9内の圧力が上昇する。このように調量室9内の圧力が上昇することにより、弁体14が開弁し、調量室9と噴孔4が連通する。これにより、調量室9内の燃料が噴射される。このように、調量室9内の燃料が噴射されるのと同時に、背圧室8内には、次回に、調量室9内に充填するための燃料が貯留されている。
Next, when the fuel injection timing by the
燃料噴射装置1は、燃料噴射の工程と燃料調量の工程とを分離しているため、調量時にコモンレールの圧力脈動の影響を受けることがない。また、噴射と同時に調量を行う従来の噴射装置と比較して、燃料の噴射量を噴射前に調量することができるため、噴射する燃料の調量精度が上昇する。従来の噴射装置では開弁時間で燃料の噴射量が決定されていた。また、噴射と同時に燃料の調量を行うため、開弁時間が増加すると、噴射する燃料が増減してしまっていた。これに対し、本発明の燃料噴射装置1では、噴射する燃料の量は予め調量されているため、燃料を噴射し過ぎることがない。さらに、燃料噴射装置1は、噴射と噴射との間に噴射量を調整できるので、噴射する燃料の調量精度が上昇する。例えば、4000RPMでエンジンが駆動する場合、噴射の間隔が30msなので、噴射に必要な燃料をこの時間内で調量することができる。また、弁体14の移動速度を上昇させても、噴射量に影響しない。このため、弁体14の移動速度を上昇させることにより、噴射開始時から高噴射を実現することができる。
Since the
次に、本発明の実施例2について説明する。図7は本実施例の燃料噴射装置51の概略構成を示した説明図である。本実施例の燃料噴射装置51は、燃料噴射弁52と切替弁3とを備えている。切替弁3は実施例1の切替弁3と同様の構成となっている。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
燃料噴射弁52は、ノズルボディ55を備えている。このノズルボディ55には、実施例1のシリンダ6と異なるシリンダ56が形成されている。シリンダ56は、先端側56aに比較して基端側56bが大径に形成されている。また、燃料噴射弁52には、このシリンダ56内で摺動するピストン57が備えられている。ピストン57は小径部57aと大径部57bとからなり、小径部57aはシリンダ56の先端側56aに配置され、大径部57bはシリンダ56の基端側56bに配置されている。このようなピストン57は、シリンダ56内部の基端側56bに背圧室58を形成するとともに、シリンダ56内部の先端側56aに調量室59を形成している。さらに、小径部57aとシリンダ56の基端側56bとの間に形成される空間54内に第五ばね53が配置されている。この第五ばね53は、ピストン57の大径部57bとシリンダ56の基端側56bの間で狭持され、ピストン57を燃料噴射弁52の基端側に向けて付勢している。また、空間54にはリーク回収用経路60が接続されている。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
The
このような燃料噴射弁52において、ピストン57は小径部57aと大径部57bとを備え、ピストン57の背圧室58側の受圧面積が調量室89側の受圧面積よりも広い。これにより、背圧室58内の燃料の圧力よりも調量室59内の燃料の圧力を高圧にすることができる。燃料噴射弁52の噴射時には、背圧室58の圧力はコモンレールの圧力であるため、このような構成であれば、調量室59の圧力はコモンレールの圧力よりも高圧となる。このため、燃料の噴射圧をコモンレールの圧力よりも高圧にして噴射することができる。
In such a
次に、本発明の実施例3について説明する。図8は本実施例の燃料噴射装置61の概略構成を示した説明図である。図9は燃料噴射装置61の先端部を拡大して示した説明図である。本実施例の燃料噴射装置61は、燃料噴射弁62と切替弁3とを備えている。切替弁3は実施例1の切替弁3と同様の構成となっている。
Next,
燃料噴射弁62は、ノズルボディ65を備えている。このノズルボディ65内部にはシリンダ66が形成されている。シリンダ66は、先端部66aと、先端部66aと比較して大径の中央部66bと、先端部66aと比較して小径の基端部66cとを備えている。また、シリンダ66の先端側に、ノズルボディ65の先端へ向かってテーパ状に細くなるシート部63が形成されている。シート部63の先端側で噴孔64が穿設されており、噴孔64によりノズルボディ65の内部と外部とが連通している。さらに、燃料噴射弁62には、ピストン67と弁体74とが備えられている。ピストン67はシリンダ66内で摺動する。また、ピストン67は、円筒形状に形成され、このピストン67の内周側において、弁体74が摺動する構成となっている。
The
弁体74は、先端側が尖形のニードル弁である。弁体74の先端側はシート部63に着座し、噴孔64を閉塞する。これにより、燃料噴射弁62は燃料の噴射を停止する。弁体74の基端部はシリンダ66の基端部66cに摺動可能に配置されている。弁体74の基端側では、本発明の弾性体に相当する第六ばね75が弁体74を先端側に付勢して狭持されている。また、弁体74の内部には燃料通路73が形成されている。この燃料通路73の一端は、シリンダ66の基端部66cに開口し、他端はシート部63の基端側に開口している。さらに、弁体74の先端側における燃料通路73の端部には、弁体74の外部から燃料通路73への燃料の逆流を防止する逆止弁77が配置されている。
The
ピストン67は外径の異なる小径部67aと大径部67bとを備えている。小径部67aはシリンダ66の先端部66aに配置され、大径部67bはシリンダ66の中央部66bに配置されている。
The
このピストン67と弁体74とは、シリンダ66内部の中央部66bに背圧室68を形成するとともに、シリンダ66内部の先端部66aに調量室69を形成している。さらに、ピストン67の小径部67aとシリンダ66の中央部66bとの間に形成される空間70内に第七ばね72が配置されている。この第七ばね72は、ピストン67の大径部67aとシリンダ66の中央部66bとの間で狭持され、ピストン67を基端側に付勢している。また、ピストン67の大径部67bには、大径部67bの基端側と先端側とを接続する通路が形成されており、背圧室68内と空間70内との間を燃料が流通することができる。
The
背圧室68と切替弁3とは、第一燃料通路10によって接続されている。シリンダ66の基端部66cと切替弁3とは第二燃料通路11と接続されている。切替弁3の状態によって、第一燃料通路10と第二燃料通路11とが連通する場合、第一燃料通路10、第二燃料通路11、弁体74の燃料通路73を介して、背圧室68の燃料が調量室69へ充填される。このような第一燃料通路10、第二燃料通路11、燃料通路73とが連通することにより、本発明の燃料通路を構成する。また、シリンダ66の基端部66cにはリターン通路18が接続されており、不要な燃料がリターンすることができる。
The
なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。 In addition, since the other structure is the same as Example 1, about the component same as Example 1, the same reference number is attached | subjected in drawing and the detailed description is abbreviate | omitted.
次に、この燃料噴射装置61の動作を説明する。図10は燃料噴射直後の燃料噴射装置61を示した説明図である。図11は背圧室68と調量室69とを連通した状態における燃料噴射装置61を示した説明図である。図12は噴射待機中の燃料噴射装置61を示した説明図である。図13は燃料を噴射中の燃料噴射装置61を示した説明図である。
Next, the operation of the
図10に示す燃料噴射装置61では、調量室69はほぼ空の状態である。一方、背圧室68は燃料が充填された状態になっている。この状態から切替弁3が背圧室68と調量室69とを連通する状態へ移行すると、燃料噴射装置61は図11に示す状態となる。燃料噴射装置61が図11に示す状態の場合、第七ばね72の付勢力によりピストン57が基端側に移動し始め、背圧室68の燃料が第一燃料通路10、第二燃料通路11、基端部66c、燃料通路73を通じて、調量室69へ充填される。調量室69内に次回に噴射する燃料が調量されると、切替弁3は、背圧室68と調量室69との連通を遮断し、背圧室68とコモンレールとの連通も遮断した状態へ移行する。これにより、燃料噴射装置61は図12に示す状態となる。図12に燃料噴射装置61は燃料の噴射時までその状態を維持する。次に燃料の噴射時期となると、切替弁3は背圧室68へ燃料を導入する状態へ移行する。これにより、燃料噴射装置61は図13に示す状態となる。この状態では、コモンレールから背圧室68内へ燃料が供給される。これにより、背圧室68側の圧力が上昇し、ピストン67が先端側に移動する。このため、調量室69の容積が減少し、調量室69内の圧力が上昇する。この圧力の上昇により、弁体74が基端側に移動し、噴孔64が開通する。これにより、調量室69内の燃料が噴孔64から噴射されることとなる。このように、調量室69内の燃料が噴射されるのと同時に、背圧室68内には、次に調量室69内に充填されるための燃料が貯留されている。
In the
本実施例の燃料噴射装置61は、弁体74がシート部63に着座し、噴孔64を閉塞する。このため、実施例1の燃料噴射装置1に比べ、燃料噴射停止時の噴孔64からの燃料の漏洩を抑制することができ、HC発生を低減することができる。本実施例の燃料噴射装置61は、調量精度の確保と軽負荷時におけるHC発生低減の両立を図っている。
In the
次に、本発明の実施例4について説明する。図14は燃料噴射装置81の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置81は、実施例1の燃料噴射装置1とほぼ同様の構成となっている。但し、燃料噴射装置81は、ピストン7の基端側にリフトセンサ82が配置されている点で、実施例1の燃料噴射弁1と相違している。このリフトセンサ82は本発明の計測手段に相当する。このようなリフトセンサ82は、ピストン7の位置を計測する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. FIG. 14 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
次に、実施例4のその他の構成について説明する。図15は燃料噴射装置91の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置91は、実施例1の燃料噴射装置1とほぼ同様の構成となっている。但し、燃料噴射装置91は、実施例1のピストン7に代えてピストン92を備えている点、及び、シリンダ6内にギャップセンサ93を備えている点で、実施例1の燃料噴射装置1と相違している。ピストン92は、先端側ピストン部92a、頚部92b、基端側ピストン部92cから成っている。先端側ピストン部92aは、シリンダ6の凸部6aよりも先端側でシリンダ6に摺動可能に配置され、先端側ピストン部92aとシリンダ6との接触面はシールされている。また、基端側ピストン部92cは、シリンダ6の凸部6aよりも基端側でシリンダ6に摺動可能に配置され、基端側ピストン部92cとシリンダ6との接触面はシールされている。このようなピストン92は、シリンダ6内の基端側に背圧室98を形成し、シリンダ6内の先端側に調量室99を形成する。また、先端側ピストン部92aと基端側ピストン部92bとの間に低圧室94を形成する。背圧室98、調量室99は、実施例1の背圧室8、調量室9と同様であるため、ここでは詳細な説明を省略する。低圧室94内は、背圧室98、調量室99に比べ、低圧に維持されている。低圧室94内における凸部6aの先端側にはギャップセンサ93が配置されている。このギャップセンサ93は、本発明の計測手段に相当する。ギャップセンサ93は、先端側ピストン部92aとの距離を計測し、ピストンの位置を計測する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, other configurations of the fourth embodiment will be described. FIG. 15 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
次に、上記の構成と異なるその他の構成について説明する。図16は燃料噴射装置101の概略構成を示した説明図である。燃料噴射装置101は、実施例1の燃料噴射装置1とほぼ同様の構成をしている。但し、燃料噴射装置101は、実施例1のピストン7のピストン部7aに磁石102を埋設した点、及び、この磁石の磁束を検出する検出コイル103を備えた点で、実施例1の燃料噴射装置1と相違している。このような磁石102と検出コイル103とを組み合わせたものは、本発明の検出手段に相当する。ピストン7に磁石102を埋設したことにより、ピストン7の移動に伴って、検出コイル103において計測する磁束が変化する。このような磁束の変化に基づいて、ピストン7の位置を計測する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
Next, another configuration different from the above configuration will be described. FIG. 16 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
以上の本実施例の燃料噴射装置81、91、101は、ピストン7又はピストン92の位置を正確に計測することにより、調量室9内に充填された燃料量を正確に把握することができる。これにより、調量精度をさらに向上している。
The
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、さら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。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. 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.
1、51、61、81、91、101 燃料噴射装置
2、52、62 燃料噴射弁
3 切替弁
4、64 噴孔
5、55、65 ノズルボディ
6、56、66 シリンダ
7、57、67、92 ピストン
8、58、68、98 背圧室
9、59、69、99 調量室
10 第一燃料通路
11 第二燃料通路
13 収容室
14、74 弁体
15 第二ばね
17 逆止弁
18 リターン通路
19 リリーフ弁
20 連通路
63 シート部
73 燃料通路
75 第六ばね
82 リフトセンサ
93 ギャップセンサ
102 磁石
103 検出コイル
1, 51, 61, 81, 91, 101
Claims (8)
当該ノズルボディの内部に収容され、当該ノズルボディ内部の基端側に背圧室を形成するとともに、先端側に調量室を形成するピストンと、
前記背圧室と前記調量室との連通を許容又は遮断する燃料通路と、
前記背圧室への外部からの燃料導入による前記ピストンの移動に伴って開弁する弁体と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 A nozzle body with a nozzle hole drilled at the tip;
A piston that is housed inside the nozzle body, forms a back pressure chamber on the proximal end side inside the nozzle body, and forms a metering chamber on the distal end side;
A fuel passage that allows or blocks communication between the back pressure chamber and the metering chamber;
A valve element that opens as the piston moves by introducing fuel from outside into the back pressure chamber;
A fuel injection valve comprising:
前記ノズルボディ内の前記調量室より先端側に形成され、前記弁体を収容する収容室と、
当該収容室と前記調量室とを接続する連通路と、
前記弁体を前記連通路側に付勢して前記連通路を閉塞させる弾性体と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
A storage chamber that is formed on the tip side of the metering chamber in the nozzle body, and stores the valve body;
A communication path connecting the storage chamber and the metering chamber;
An elastic body that urges the valve body toward the communication path to close the communication path;
A fuel injection valve comprising:
前記ピストンは、円筒状に形成され、
前記弁体は、前記ピストンの内側に摺動可能に収納され、前記噴孔を閉塞するニードル弁であり、
前記燃料通路が前記弁体内に形成されたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The piston is formed in a cylindrical shape,
The valve body is a needle valve that is slidably housed inside the piston and closes the nozzle hole,
A fuel injection valve, wherein the fuel passage is formed in the valve body.
前記ピストンの前記背圧室側の受圧面積が前記調量室側の受圧面積よりも広いことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The fuel injection valve, wherein a pressure receiving area on the back pressure chamber side of the piston is wider than a pressure receiving area on the metering chamber side.
前記燃料通路に逆止弁を備え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 comprising a check valve in the fuel passage.
前記燃料通路に接続するリターン通路と、
前記リターン通路に配置されたリリーフ弁と、
を備えたことを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
A return passage connected to the fuel passage;
A relief valve disposed in the return passage;
A fuel injection valve comprising:
前記調量室内の燃料量を測定する計測手段を備え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 comprising measuring means for measuring the amount of fuel in the metering chamber.
当該燃料噴射弁の外部から前記背圧室へ燃料を導入する状態と、前記背圧室と前記調量室とを接続する状態と、前記背圧室及び前記調量室の双方と外部との連通を遮断した状態と、を切替える切替手段を備えたことを特徴とする燃料噴射装置。 A fuel injection valve according to any one of claims 1 to 7,
A state in which fuel is introduced into the back pressure chamber from the outside of the fuel injection valve, a state in which the back pressure chamber and the metering chamber are connected, and both the back pressure chamber and the metering chamber and the outside A fuel injection device comprising switching means for switching between a state where communication is cut off.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2007332289A JP2009156059A (en) | 2007-12-25 | 2007-12-25 | Fuel injection valve and fuel injection device |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113153601A (en) * | 2021-05-08 | 2021-07-23 | 重庆红江机械有限责任公司 | Stabilizing device convenient for measuring oil injection quantity of oil injector |
-
2007
- 2007-12-25 JP JP2007332289A patent/JP2009156059A/en active Pending
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