JP2010255425A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関に搭載され、燃焼に供する燃料を噴孔から噴射する燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve that is mounted on an internal combustion engine and injects fuel for combustion from an injection hole.
内燃機関の出力トルク及びエミッション状態を精度良く制御するには、燃料噴射弁から噴射される燃料の噴射開始時期及び噴射量等、その噴射状態を精度良く制御することが重要である。そこで従来より、噴射に伴い変動する燃料の圧力を検出することで、実際の噴射状態を検出する技術が提案されている。例えば、噴射開始に伴い燃圧が下降を開始した時期を検出することで実際の噴射開始時期を検出したり、噴射終了に伴い燃圧の上昇が停止した時期を検出することで実際の噴射終了時期を検出したりしている(特許文献1〜3参照)。 In order to accurately control the output torque and the emission state of the internal combustion engine, it is important to accurately control the injection state such as the injection start timing and the injection amount of the fuel injected from the fuel injection valve. Therefore, conventionally, there has been proposed a technique for detecting an actual injection state by detecting the pressure of fuel that fluctuates with the injection. For example, the actual injection start time can be detected by detecting the time when the fuel pressure starts to decrease with the start of injection, or the actual injection end time can be determined by detecting the time when the increase in fuel pressure has stopped with the end of injection. Or detected (see Patent Documents 1 to 3).
このような燃圧の変動を検出するにあたり、コモンレール(蓄圧容器)に直接設置された燃圧センサ(レール圧センサ)では、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝されてしまうため、正確な燃圧変動を検出することができない。そこで特許文献1〜3記載の発明では、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することで、噴射に伴い生じた燃圧変動がコモンレール内で緩衝する前に、その燃圧変動を検出することを図っている。 When detecting such fluctuations in fuel pressure, the fuel pressure sensor (rail pressure sensor) installed directly on the common rail (accumulation vessel) buffers the fuel pressure fluctuation caused by injection in the common rail. Variation cannot be detected. Therefore, in the inventions described in Patent Documents 1 to 3, by mounting the fuel pressure sensor on the fuel injection valve, it is intended to detect the fuel pressure fluctuation before the fuel pressure fluctuation caused by the injection is buffered in the common rail. .
しかしながら、上記特許文献1〜3には、燃圧センサを燃料噴射弁に搭載することは開示されているものの、その搭載位置の詳細についてまでは開示されていない。そして本発明者らの検討により、燃圧センサの搭載位置によって噴射状態の検出精度が異なってくることが分かった。 However, although Patent Documents 1 to 3 disclose that the fuel pressure sensor is mounted on the fuel injection valve, the details of the mounting position are not disclosed. As a result of studies by the present inventors, it has been found that the detection accuracy of the injection state varies depending on the mounting position of the fuel pressure sensor.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、燃料の噴射状態を検出すべく燃圧センサを備えた燃料噴射弁において、噴射状態の検出精度向上を図った燃料噴射弁を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a fuel injection valve provided with a fuel pressure sensor for detecting an injection state of fuel, and to improve the detection accuracy of the injection state. To provide a valve.
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。 Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.
請求項1記載の発明は、噴孔が先端に形成されたボデー、及び前記ボデーの内部に収容されたニードルを備え、前記ボデー内部に形成された着座面に前記ニードルに形成されたシート面を着座又は離座させることにより前記噴孔を開閉する燃料噴射弁において、前記ニードルの外周面には、前記ボデーの内周面と摺動して前記ニードルの径方向への移動を規制するガイド部が、前記外周面の周方向に複数並べて形成され、前記複数のガイド部の間にて、前記噴孔へ燃料を供給するためのガイド間通路が形成される。そして、前記ニードルの外周面のうち前記シート面の上流側かつ前記ガイド部の下流側の部分と、前記ボデーの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を供給するためのシートガイド間通路が形成され、前記シートガイド間通路の燃料圧力(燃圧)を検出するよう配置された燃圧センサを備えることを特徴とする。 The invention according to claim 1 includes a body having a nozzle hole formed at a tip thereof, and a needle housed inside the body, and a seat surface formed on the needle is formed on a seating surface formed inside the body. In the fuel injection valve that opens and closes the nozzle hole by being seated or separated, a guide portion that slides on the inner peripheral surface of the body and restricts the radial movement of the needle on the outer peripheral surface of the needle However, a plurality of guide passages for supplying fuel to the nozzle holes are formed between the plurality of guide portions. A seat guide for supplying fuel to the nozzle hole between a portion of the outer peripheral surface of the needle on the upstream side of the seat surface and the downstream side of the guide portion and the inner peripheral surface of the body An inter-passage is formed, and a fuel pressure sensor arranged to detect a fuel pressure (fuel pressure) in the inter-sheet guide passage is provided.
以下、本発明に反して構成された比較構成例1〜3との比較において、本発明の作用効果を説明する。 Hereinafter, the effects of the present invention will be described in comparison with Comparative Configuration Examples 1 to 3 configured against the present invention.
例えば、上記発明に反して着座面とシート面との間にて形成されるシート部通路の燃圧を検出する構成(比較構成例1)の場合には、以下の問題が生じる。 For example, in the case of the configuration (comparative configuration example 1) for detecting the fuel pressure of the seat portion passage formed between the seating surface and the seat surface, contrary to the above-described invention, the following problem occurs.
すなわち、ニードルが着座面から離座した直後や着座する直前の時のようにニードルのリフト量が小さい時には、ニードルのシート面とボデーの着座面との隙間(前記シート部通路)が小さいことに起因してシート部通路にて燃料が絞られることとなる。すると、噴孔にて生じた圧力変動がシート部通路で減衰する。但し、シート部通路が十分に大きい場合には前記減衰は殆ど生じない。つまり、ニードルのリフト量に応じて絞られる状態と絞られない状態とに変化するため、前記減衰の大きさもリフト量に応じて変化するので、噴射状態の検出精度が低下する。 That is, when the lift amount of the needle is small, such as immediately after the needle is separated from the seating surface or just before seating, the gap between the seat surface of the needle and the seating surface of the body (the seat portion passage) is small. As a result, fuel is throttled in the seat portion passage. Then, the pressure fluctuation generated in the nozzle hole is attenuated in the seat portion passage. However, when the seat portion passage is sufficiently large, the attenuation hardly occurs. In other words, since the state changes according to the lift amount of the needle and changes to the state where it is not restricted, the magnitude of the attenuation also changes according to the lift amount, so that the detection accuracy of the injection state decreases.
これに対し本発明によれば、シート面の上流側に位置するシートガイド間通路の燃圧を検出するよう燃圧センサを配置するので、シート部通路の燃圧を検出する上記比較構成例1に比べ、リフト量に応じた燃圧変化が抑制された箇所で、燃圧を検出できる。よって、噴射状態の検出精度を向上できる。 On the other hand, according to the present invention, since the fuel pressure sensor is arranged so as to detect the fuel pressure of the passage between the sheet guides located on the upstream side of the seat surface, compared with the comparative configuration example 1 that detects the fuel pressure of the seat portion passage, The fuel pressure can be detected at a location where the change in fuel pressure according to the lift amount is suppressed. Therefore, the detection accuracy of the injection state can be improved.
また、例えば、上記発明に反してガイド間通路の燃圧を検出する構成(比較構成例2)の場合には、以下の問題が生じる。 Further, for example, in the case of the configuration (comparative configuration example 2) that detects the fuel pressure in the inter-guide passage contrary to the above-described invention, the following problem occurs.
すなわち、ガイド間通路の通路断面積は、シートガイド間通路に比べて通路断面積を大きく確保することが困難であることに起因して、ガイド間通路にて燃料が絞られることとなる。すると、噴孔にて生じた圧力変動がガイド間通路で減衰するので、実際に生じた噴孔での圧力変動に対し、ガイド間通路での圧力変動は異なってくるため、燃圧センサによる噴射状態の検出精度が低下する。 That is, the passage cross-sectional area of the inter-guide passage is difficult to ensure a large passage cross-sectional area as compared to the inter-sheet guide passage, and fuel is throttled in the inter-guide passage. Then, the pressure fluctuation generated in the nozzle hole is attenuated in the passage between the guides. Therefore, the pressure fluctuation in the passage between the guides differs from the pressure fluctuation in the nozzle hole actually generated. The accuracy of detection decreases.
これに対し本発明によれば、ガイド部の下流側に位置するシートガイド間通路の燃圧を検出するよう燃圧センサを配置するので、ガイド間通路の燃圧を検出する上記比較構成例2に比べ、噴孔での圧力変動の状態に近い圧力変動を検出できる。よって、噴射状態の検出精度を向上できる。 On the other hand, according to the present invention, the fuel pressure sensor is arranged so as to detect the fuel pressure of the passage between the sheet guides located on the downstream side of the guide portion. Therefore, compared with the comparative configuration example 2 that detects the fuel pressure of the passage between the guides, A pressure fluctuation close to the state of pressure fluctuation at the nozzle hole can be detected. Therefore, the detection accuracy of the injection state can be improved.
また、例えば、上記発明に反してガイド間通路の上流側の燃圧を検出する構成(比較構成例3)の場合には、噴孔にて生じた燃圧変動がガイド間通路の上流側まで伝播されるのに要する時間が伝播遅れ(タイムラグ)となり、噴射状態の検出精度が低下する。これに対し本発明によれば、ガイド部の下流側に位置するシートガイド間通路の燃圧を検出するので、前記タイムラグを低減でき、噴射状態の検出精度を向上できる。 Further, for example, in the case of the configuration (comparative configuration example 3) in which the fuel pressure on the upstream side of the inter-guide passage is detected contrary to the above invention, the fuel pressure fluctuation generated in the nozzle hole is propagated to the upstream side of the inter-guide passage. The time required for the injection becomes a propagation delay (time lag), and the detection accuracy of the injection state decreases. On the other hand, according to the present invention, since the fuel pressure in the passage between the sheet guides located on the downstream side of the guide portion is detected, the time lag can be reduced and the detection accuracy of the injection state can be improved.
請求項2記載の発明では、前記ニードルのうち前記シートガイド間通路に位置する側面部に、前記燃圧センサを配置したことを特徴とし、請求項3記載の発明では、前記ボデーのうち前記シートガイド間通路を形成する部分の内壁面に、前記燃圧センサを配置したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the fuel pressure sensor is disposed on a side surface portion of the needle located in the passage between the sheet guides. In the third aspect of the present invention, the seat guide is included in the body. The fuel pressure sensor is arranged on the inner wall surface of the portion forming the inter-passage.
これらの発明によれば、シートガイド間通路の燃料圧力を検出するよう燃圧センサを配置することを、容易に実現できる。特に、燃圧センサのセンシング部をシートガイド間通路の燃料に直接触れさせることができるので、燃圧の検出精度向上を図る点で有利である。 According to these inventions, the fuel pressure sensor can be easily arranged to detect the fuel pressure in the passage between the seat guides. In particular, the sensing part of the fuel pressure sensor can be brought into direct contact with the fuel in the passage between the seat guides, which is advantageous in terms of improving the detection accuracy of the fuel pressure.
このような燃圧センサのセンシング部として、請求項4記載の如く、前記シートガイド間通路に露出するよう配置された圧力検出素子(例えば圧電素子)が具体例として挙げられる。 As a sensing part of such a fuel pressure sensor, a pressure detection element (for example, a piezoelectric element) arranged so as to be exposed in the passage between the sheet guides is given as a specific example as described in claim 4.
請求項5記載の発明では、前記ニードルに、前記ニードルの軸方向に延びる挿入孔を形成し、前記挿入孔のうち前記シートガイド間通路に位置する部分に、前記燃圧センサを配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 5 is characterized in that an insertion hole extending in the axial direction of the needle is formed in the needle, and the fuel pressure sensor is disposed in a portion of the insertion hole located in the passage between the seat guides. And
この発明によれば、シートガイド間通路の燃料圧力を検出するよう燃圧センサを配置することを、容易に実現できる。特に、上記発明によればシートガイド間通路の外に燃圧センサを配置できるので、検出信号を出力する配線が燃圧センサに備えられている場合において、前記配線を挿入孔内に配置できるので、その配線経路を容易に確保できる。すなわち、請求項2,3の如くシートガイド間通路に燃圧センサを配置した場合には、前記配線をシートガイド間通路から取り出すように配線経路を形成しなければならず、構造の複雑化を招く。これに対しシートガイド間通路の外に燃圧センサを配置できる上記発明によれば、その配線経路を容易に確保できる。 According to the present invention, the fuel pressure sensor can be easily arranged to detect the fuel pressure in the passage between the seat guides. In particular, according to the above invention, the fuel pressure sensor can be arranged outside the passage between the seat guides. Therefore, when the wiring for outputting the detection signal is provided in the fuel pressure sensor, the wiring can be arranged in the insertion hole. Wiring paths can be easily secured. That is, when the fuel pressure sensor is arranged in the passage between the sheet guides as in the second and third aspects, the wiring route must be formed so as to take out the wiring from the passage between the sheet guides, resulting in a complicated structure. . On the other hand, according to the above invention in which the fuel pressure sensor can be arranged outside the passage between the seat guides, the wiring path can be easily secured.
このような燃圧センサのセンシング部として、請求項6記載の如く、前記挿入孔の側壁部に生じた弾性変形量を検出する歪検出素子(例えば歪ゲージ)が具体例として挙げられる。 As a sensing part of such a fuel pressure sensor, a strain detection element (for example, a strain gauge) for detecting the amount of elastic deformation generated in the side wall part of the insertion hole can be cited as a specific example.
請求項7記載の発明では、前記ボデーのうち前記シートガイド間通路に位置する部分の外壁面に、前記燃圧センサを配置したことを特徴とする。 The invention according to claim 7 is characterized in that the fuel pressure sensor is arranged on an outer wall surface of a portion of the body located in the passage between the sheet guides.
この発明によれば、シートガイド間通路の燃圧を検出するよう燃圧センサを配置することを、容易に実現できる。特に、上記発明によればシートガイド間通路の外に燃圧センサを配置できるので、検出信号を出力する配線が燃圧センサに備えられている場合において、前記配線をボデー外面に沿って配置できるので、その配線経路を容易に確保できる。 According to this invention, it is possible to easily realize the arrangement of the fuel pressure sensor so as to detect the fuel pressure in the passage between the sheet guides. Particularly, since the fuel pressure sensor can be disposed outside the passage between the seat guides according to the above invention, when the wiring for outputting the detection signal is provided in the fuel pressure sensor, the wiring can be disposed along the outer surface of the body. The wiring path can be easily secured.
このような燃圧センサのセンシング部として、請求項8記載の如く、前記ボデーのうち前記シートガイド間通路を形成する部分に生じた弾性変形量を検出する歪検出素子(例えば歪ゲージ)が具体例として挙げられる。 As a sensing part of such a fuel pressure sensor, a specific example is a strain detection element (for example, a strain gauge) that detects an elastic deformation amount generated in a portion of the body that forms the passage between the sheet guides. As mentioned.
請求項9記載の発明では、前記燃圧センサは、検出信号を無線で出力送信する送信手段を有して構成されていることを特徴とする。 The invention according to claim 9 is characterized in that the fuel pressure sensor has a transmission means for outputting and transmitting a detection signal wirelessly.
これによれば、上記配線により検出信号を有線送信する場合に必要となる配線経路の確保を不要にでき、狭い場所に燃圧センサを配置することを容易に実現できる。特に、請求項2,3の如く燃圧センサをシートガイド間通路に配置した場合には、配線経路の確保不要といった上記効果が好適に発揮される。 According to this, it is possible to make it unnecessary to secure a wiring route that is necessary when the detection signal is transmitted by wire through the above-described wiring, and it is possible to easily realize the placement of the fuel pressure sensor in a narrow place. In particular, when the fuel pressure sensor is disposed in the passage between the sheet guides as in the second and third aspects, the above-described effect that it is not necessary to secure the wiring path is preferably exhibited.
以下、本発明にかかる燃料噴射弁を、車両に搭載されたディーゼルエンジン(内燃機関)のコモンレール式燃料噴射システムに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。 Embodiments in which a fuel injection valve according to the present invention is applied to a common rail fuel injection system of a diesel engine (internal combustion engine) mounted on a vehicle will be described below with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.
(第1実施形態)
図1は燃料噴射弁10の全体断面図、図2は図1の拡大図である。燃料噴射弁10は、エンジンのシリンダヘッド(図示せず)に挿入搭載され、コモンレールから供給される燃料をエンジンの各気筒内へ直接噴射するものである。
(First embodiment)
1 is an overall cross-sectional view of the
先ず、図1を用いて燃料噴射弁10の全体構造を説明する。燃料噴射弁10は、ノズルボデー20、ニードル30、ホルダボデー40、オリフィスプレート50、及び電磁ユニット60等より構成される。
First, the overall structure of the
ノズルボデー20は、オリフィスプレート50を介してホルダボデー40の図示下側(噴孔側)に、リテーニングナット11により固定されている。ノズルボデー20には、ニードル30を摺動自在に収容するガイド孔21(ニードル収容室)と、ニードル30のリフトアップ時に燃料を噴射する噴孔22等が形成されている。以下、ノズルボデー20に対して噴孔22の側(図1の下側)を「下側」、噴孔22の反対側(図1の上側)を「上側」と呼ぶ。
The
ガイド孔21は、ノズルボデー20の上端面からノズルボデー20の先端部に向かって穿設され、ガイド孔21内周面とニードル30外周面との隙間により、噴孔22へ高圧燃料を導く高圧通路23が形成されている。また、ガイド孔21の途中には、ノズルボデー20の内径が拡大する燃料溜室24が形成されている。高圧通路23(ガイド孔21)は、上流端がノズルボデー20の上端面に開口して、オリフィスプレート50に形成される高圧通路51に接続されている。
The
ノズルボデー20内周面のうち高圧通路23の先端部分には円錐状の着座面221(図3参照)が形成され、ニードル30の先端部には前記着座面221に着座するシート面331(図3参照)が形成されている。このシート面331が着座面221に着座することにより、噴孔22へ通じる高圧通路23をニードル30が閉塞遮断することとなる。
A conical seating surface 221 (see FIG. 3) is formed at the tip of the high-
ガイド孔21には円筒形状のシリンダ25が配置されており、シリンダ25の下端面とニードル30の上端面との間には、ニードル30を閉弁方向(図1の下方向)に押圧するスプリング26が配置されている。シリンダ25の内周面には、ニードル30の上端面に高圧燃料圧力を背圧として付与させる背圧室27が形成されている。この背圧によりニードル30は閉弁方向(図1の下方向)に付勢される。また、燃料溜室24の高圧燃料の圧力は、ニードル30を開弁方向(図1の上方向)に付勢する。
A
ホルダボデー40のうち上端部分には配管継手41が設けられ、この配管継手41に接続される燃料配管(図示せず)を介してコモンレールより高圧燃料が供給される。配管継手41の内部通路には、燃料を濾過するフィルタ(図示せず)が配設されている。
A pipe joint 41 is provided at the upper end portion of the
ホルダボデー40の内部には、配管継手41に導入された高圧燃料を、オリフィスプレート50の高圧通路51を介してノズルボデー20の高圧通路23へ導く高圧通路42と、電磁ユニット60を挿入配置するための収容孔43等が形成されている。これら高圧通路42及び収容孔43は、燃料噴射弁10の軸方向(図1の上下方向)に延びる形状である。本明細書で言う「軸方向」とは、燃料噴射弁10の長手方向のことであり、シリンダヘッドに挿入搭載される燃料噴射弁10の挿入方向のことでもある。
Inside the
本実施形態では、ホルダボデー40の軸方向に対して垂直な方向(図1の左右方向)に電磁ユニット60と高圧通路42とが並ぶようレイアウトされている。
In the present embodiment, the
図2に示す様に、オリフィスプレート50には、高圧通路51から背圧室27へ高圧燃料を流入させる流入通路52と、背圧室27から低圧側へ流出させる流出通路53とが形成されている。また、流入通路52には入口オリフィス52aが形成され、流出通路53には出口オリフィス53aが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
電磁ユニット60は、電磁コイル62を有するステータ63と、このステータ63に対向して可動するアーマチャ64と、アーマチャ64と一体に可動して出口オリフィス53aを開閉するボール弁65(制御弁)等を備えて構成されている。
The
ホルダボデー40の上部には、樹脂製のコネクタハウジング70(図1参照)が取り付けられ、このコネクタハウジング70に設けられた駆動用端子72(図1参照)と電磁コイル62とがリード線73により電気的に接続されている。
A resin connector housing 70 (see FIG. 1) is attached to the upper portion of the
電磁コイル62へ通電すると、アーマチャ64は発生磁束によって磁化されて、磁気吸引力によりステータ63へ吸引されて可動する。また、ステータ63の中心部分に収容されたスプリング66(弾性部材)は、ボール弁65を閉弁する方向(図2の下方向)へアーマチャ64に弾性力を付勢する。
When the
オリフィスプレート50の下端面には円環形状の溝56が形成されており、この溝56を通じて、オリフィスプレート50の高圧通路51とノズルボデー20の高圧通路23とが連通する。この高圧通路23の途中には、上流側から順に、シリンダ25外周面とノズルボデー20内周面との隙間25a、スプリング26を収容するスプリング収容部23a、ニードル30の側面に形成された面取り部30a、燃料溜室24、及び以下に説明する第1燃料通路R1及び第2燃料通路S(図3参照)等が存在する。
An
図3はニードル30の先端形状等を示す図2の拡大図であり、ニードル30が着座面221に着座して閉弁した状態を示している。ニードル30は、軸方向(図3の上下方向)に延びるニードル円柱部31、ニードル円柱部31の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第1円錐部32、第1円錐部32の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第2円錐部33、及び第2円錐部33の下流端から軸方向に延びて外径を徐々に縮小させる第3円錐部34を備えて構成されている。
FIG. 3 is an enlarged view of the tip shape of the
ノズルボデー20は、ニードル円柱部31に対向するボデー円筒部210、及びボデー円筒部210の下流端から軸方向に延びて内径を徐々に縮小させるボデー先端部220を備えて構成されている。ボデー先端部220の内部円錐面は、先述した着座面221として機能する。第2円錐部33の円錐面(図3の網点を付した部分)は、先述したシート面331として機能する。
The
ボデー円筒部210の内周面211と、ニードル円柱部31の外周面311との間にて、軸方向に延びる環状の第1燃料通路R1が形成される。着座面221を含むボデー先端部220の内周面と、ニードル30の第1円錐部32及び第2円錐部33の外周面との間にて、第1燃料通路R1の下流端から環状内側に延びる環状の第2燃料通路Sが形成される。また、ボデー先端部220のうち着座面221の下流側部分には、第3円錐部34の外周面との間で形成されるサック室222が設けられている。サック室222は、第2燃料通路Sにて環状に分布する燃料を集合させるよう機能する。ボデー先端部220のうちサック室222を形成する部分には、複数の噴孔22が形成されている。よって、第2燃料通路Sの燃料はサック室222にて集合した後、複数の噴孔22から噴射されることとなる。
An annular first fuel passage R1 extending in the axial direction is formed between the inner
図4は図2のA−A断面図であり、ニードル30が着座面221から離座して開弁した状態を示しており、ニードル30の側面に面取り部30aが複数(図4の例では3面)形成されている。ニードル30外周面のうち面取り部30aが形成されていない部分は、ノズルボデー20の内周面と摺動してニードル30の径方向への移動を規制するガイド部30bとして機能する。ノズルボデー20の内周面と面取り部30aとの間にて、スプリング収容部23aと燃料溜室24とを連通させる連通路R2を形成する。
4 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2, showing a state where the
この連通路R2は「ガイド間通路」に相当する。つまり、ニードル30の外周面の周方向に、ガイド部30bが等間隔で複数並べて形成され、複数のガイド部30bの間にて連通路R2(ガイド間通路)が形成されていると言える。
This communication path R2 corresponds to an “inter-guide path”. That is, it can be said that a plurality of
燃料の通路断面積に関し、面取り部30aによる連通路R2の通路断面積の総和は、燃料溜室24の通路断面積、第1燃料通路R1の通路断面積、ニードル30が着座面221から離座してリフト量が最大となっている時の第2燃料通路Sの通路断面積、及びサック室222の通路断面積のいずれと比べても小さくなるよう設定されている。そして、これらの通路断面積の中では、燃料溜室24の通路断面積が最も大きくなるよう設定されている。
Regarding the fuel cross-sectional area, the sum of the cross-sectional areas of the communication passage R2 by the chamfered portion 30a is the cross-sectional area of the
図2の説明に戻り、ノズルボデー20のうち燃料溜室24に位置する部分(以下、「溜室部20b」と記載)の外壁面20aには、センサ素子80(燃圧センサ)が取り付けられている。燃料溜室24を含む第1燃料通路R1は「シートガイド間通路」に相当する。つまり、第1燃料通路R1は、シート面331により形成される第2燃料通路Sの上流側にて連通し、かつ、面取り部30aにより形成される連通路R2の下流側にて連通する。そして、第1燃料通路R1の最上流部分が燃料溜室24として機能している。
Returning to the description of FIG. 2, a sensor element 80 (fuel pressure sensor) is attached to the outer wall surface 20 a of the
センサ素子80は、溜室部20bにて生じた歪の大きさを電気信号に変換して圧力検出値として出力するものであり、本実施形態ではセンサ素子80として歪ゲージ(歪検出素子)を採用している。この歪ゲージは、溜室部20bの外壁面20a上に配置された状態で図示しないガラス部材により封止(焼付け)して固定されている。
The
したがって、燃料溜室24の燃圧に応じて生じた溜室部20bの歪の大きさ(弾性変形量)を、センサ素子80が検出することで、燃料溜室24の燃圧が検出されることとなる。燃料噴射弁10には、センサ素子80から出力された検出信号を増幅する回路や、検出信号に重畳するノイズを除去するフィルタリング回路、センサ素子80に電圧印加する回路等が搭載されている。これらの回路(図示せず)は、例えばコネクタハウジング70内に設置すればよい。センサ素子80から出力された検出信号は、増幅回路やフィルタリング回路により処理された後、センサ用端子71(図1参照)から外部ECU等に出力される。
Therefore, the
なお、増幅回路等の各種回路とセンサ素子80とを電気接続するリード線81は、溜室部20bからコネクタハウジング70に至るまで、ノズルボデー20及びホルダボデー40等の外周面に沿い配置されている。
A
溜室部20bの肉厚は、溜室部20bの上流側部分及び下流側部分に比べて薄肉に形成されている。これにより、先述したように燃料溜室24の通路断面積を最も大きくさせることを、溜室部20bにおけるノズルボデー20の外径寸法を大きくすることなく実現させている。
The thickness of the
次に、燃料噴射弁10の作動を説明する。
Next, the operation of the
電磁コイル62への通電が停止されている場合には、ボール弁65が出口オリフィス53aを閉弁しているので、ニードル30を閉弁方向へ付勢する力(背圧室27の燃圧による力+スプリング26の付勢力)がニードル30を開弁方向へ押し上げる力(燃料溜室24の燃圧によるリフト力+第1〜第3円錐部32,33,34にかかる燃圧によるリフト力)より大きくなる。その結果、ニードル30のシート面331が着座面221に着座して、高圧通路23と噴孔22との間を遮断することにより、燃料は噴射されない。
When the energization of the
電磁コイル62に通電されている場合には、磁化されたステータ63にアーマチャ64が吸引され、スプリング66の付勢力に抗してステータ63側へアーマチャ64が移動することにより、ボール弁65が背圧室27の燃圧を受けて出口オリフィス53aを開弁する。そのため、背圧室27の高圧燃料が出口オリフィス53aを通じて低圧側に開放される。背圧室27に対する出口オリフィス53aからの流出量は入口オリフィス52aからの流入量より多くなるよう両オリフィス53a,52aは設定されているので、上述の如くボール弁65が開弁作動すると背圧室27の燃圧が低下する。その結果、ニードル30を閉弁方向に付勢する力より、ニードル30を開弁方向へ押し上げる力(燃料溜室24の燃圧によるリフト力)の方が上回った時点でニードル30がリフト作動する。そのため、コモンレールより燃料噴射弁10に供給された高圧燃料は、高圧通路42,51,23、連通路R2,第1燃料通路R1、第2燃料通路S、サック室222を通じて噴孔22より噴射される。
When the
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。 According to the embodiment described in detail above, the following effects can be obtained.
(1)仮に、本実施形態に反して第2燃料通路Sの燃圧を検出するようセンサ素子80を配置した場合には、以下の問題が生じる。すなわち、ニードル30のリフト量が小さい時には、シート面331と着座面221との隙間(シート部通路)が小さいことに起因して、前記シート部通路で燃料が絞られるので、噴孔22にて生じた圧力変動がシート部通路で減衰する。但し、リフト量が十分に大きい時には前記減衰は殆ど生じない。つまり、ニードル30のリフト量に応じて絞られる状態と絞られない状態とに変化するため、前記減衰の大きさもリフト量に応じて変化するので、噴射状態の検出精度が低下する。
(1) If the
これに対し本実施形態によれば、シート面331の上流側に位置する燃料溜室24(シートガイド間通路)の燃圧を検出するようセンサ素子80を配置するので、リフト量に応じた燃圧変化が抑制された箇所で、燃圧を検出できる。よって、噴射状態の検出精度を向上できる。
On the other hand, according to the present embodiment, the
(2)仮に、本実施形態に反して連通路R2(ガイド間通路)の燃圧を検出するようセンサ素子80を配置した場合には、以下の問題が生じる。すなわち、連通路R2の通路断面積は通路断面積が小さいことに起因して、連通路R2にて燃料が絞られることとなる。すると、噴孔22にて生じた圧力変動が連通路R2で減衰するので、実際に生じた噴孔22での圧力変動に対し、連通路R2での圧力変動は異なってくるため、センサ素子80による噴射状態の検出精度が低下する。
(2) If the
これに対し本実施形態によれば、連通路R2の下流側に位置する燃料溜室24(シートガイド間通路)の燃圧を検出するようセンサ素子80を配置するので、噴孔22での圧力変動の状態に近い圧力変動を検出できる。よって、噴射状態の検出精度を向上できる。
On the other hand, according to the present embodiment, the
(3)仮に、本実施形態に反して連通路R2の上流側に位置する高圧通路42,51,23の燃圧を検出するようセンサ素子80を配置した場合には、噴孔22にて生じた燃圧変動が高圧通路42,51,23まで伝播されるのに要する時間が伝播遅れ(タイムラグ)となり、噴射状態の検出精度が低下する。これに対し本実施形態によれば、連通路R2の下流側に位置する燃料溜室24(シートガイド間通路)の燃圧を検出するので、前記タイムラグを低減でき、噴射状態の検出精度を向上できる。
(3) If the
(4)さらに本実施形態によれば、燃料溜室24(シートガイド間通路)の外(ノズルボデー20の外壁面20a)にセンサ素子80を配置するので、検出信号を出力するリード線81(配線)を、ノズルボデー20及びホルダボデー40等の外周面に沿い配置でき、その配線経路を容易に確保できる。
(4) Further, according to the present embodiment, the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、ノズルボデー20の外壁面20aにセンサ素子80を取り付けているのに対し、図5に示す本実施形態では、ニードル円柱部31に、燃料溜室24の反対側から燃料溜室24の近傍まで軸方向に延びる挿入孔35を形成している。挿入孔35の軸中心はニードル30の軸中心と一致している。そして、ニードル円柱部31のうち燃料溜室24を形成する部分(以下、「側壁部35a」と記載)であって、挿入孔35の内周面35bにセンサ素子80を取り付けている。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the
本実施形態ではセンサ素子80として歪ゲージを採用している。この歪ゲージは、挿入孔35の内周面35b上に配置された状態で図示しないガラス部材により封止(焼付け)して固定されている。したがって、燃料溜室24の燃圧に応じて生じたニードル30の側壁部35aの歪の大きさ(弾性変形量)を、センサ素子80が検出することで、燃料溜室24の燃圧が検出されることとなる。
In the present embodiment, a strain gauge is employed as the
なお、図示しない増幅回路等の各種回路とセンサ素子80とを電気接続するリード線81は、挿入孔35の内部に配置され、ホルダボデー40に形成された図示しない挿入孔を通じて、側壁部35aからコネクタハウジング70に至るまで配索されている。
A
以上の構成による本実施形態によれば、上記第1実施形態による効果と同じ効果が発揮される。また、上記第1実施形態ではリード線81をノズルボデー20の外部に配置することを要するが、本実施形態によればリード線81をノズルボデー20の内部に配置することとなるので、リード線81が外部部材と接触することを確実に回避できる。
According to the present embodiment having the above configuration, the same effect as that of the first embodiment is exhibited. Further, in the first embodiment, it is necessary to arrange the
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、ノズルボデー20(溜室部20b)の外壁面20aにセンサ素子80を取り付けているのに対し、図6に示す本実施形態では、ノズルボデー20のうち溜室部20bの内壁面20cに、センサ素子800を取り付けている。したがって、センサ素子800は燃料溜室24に露出するように配置されることとなる。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the
本実施形態ではセンサ素子800として圧電素子(圧力検出素子)を採用しており、燃料溜室24の燃圧に応じて圧電素子に生じた起電力の変化を、検出信号としてセンサ素子800は出力する。これにより、燃料溜室24の燃圧が検出されることとなる。
In the present embodiment, a piezoelectric element (pressure detection element) is employed as the
以上の構成による本実施形態によれば、上記第1実施形態による効果と同じ効果が発揮される。また、上記第1実施形態では、燃料溜室24の燃圧に応じて生じた溜室部20bの弾性変形量に基づき、歪ゲージ80が間接的に燃圧を検出するが、本実施形態では、圧電素子800が直接的に燃圧を検出するので、燃圧の検出精度を向上できる。
According to the present embodiment having the above configuration, the same effect as that of the first embodiment is exhibited. In the first embodiment, the
(第4実施形態)
上記第3実施形態では、ノズルボデー20の内壁面20cにセンサ素子800を取り付けているのに対し、図7に示す本実施形態では、ニードル30のうち燃料溜室24を形成する外周面(側面部30c)にセンサ素子800を取り付けている。したがって、センサ素子800は燃料溜室24に露出するように配置されることとなる。
(Fourth embodiment)
In the third embodiment, the
本実施形態ではセンサ素子800として圧電素子(圧力検出素子)を採用しており、燃料溜室24の燃圧に応じて圧電素子に生じた起電力の変化を、検出信号としてセンサ素子800は出力する。これにより、燃料溜室24の燃圧が検出されることとなる。
In the present embodiment, a piezoelectric element (pressure detection element) is employed as the
以上の構成による本実施形態によれば、上記第3実施形態による効果と同じ効果が発揮される。 According to the present embodiment having the above configuration, the same effects as those of the third embodiment are exhibited.
(第5実施形態)
上記第3及び第4実施形態の如く燃料溜室24(シートガイド間通路R1)の中にセンサ素子800(燃圧センサ)を配置する場合において、上記第1及び第2実施形態の如くセンサ素子80の検出信号をリード線81により有線送信しようとすると、例えば溜室部20b又はニードル30に貫通穴を設け、その貫通穴を通じてリード線81をシートガイド間通路R1から外部に取り出すことを要するので、貫通穴に複雑なシール構造を要する等、現実的な構成ではない。
(Fifth embodiment)
When the sensor element 800 (fuel pressure sensor) is arranged in the fuel reservoir 24 (passage R1 between the sheet guides) as in the third and fourth embodiments, the
そこで本実施形態では、センサ素子800の検出信号を無線で出力送信する送信回路(送信手段)を、センサ素子800とともにシートガイド間通路R1の中に配置する。そして、送信回路から無線送信された検出信号を受信する受信回路(受信手段)を、シートガイド間通路R1の外部に配置する。
Therefore, in the present embodiment, a transmission circuit (transmission means) that wirelessly outputs and transmits the detection signal of the
図8に示すように、送信回路82は一次コイル82a等の電子部品を有して構成され、樹脂材でモールドされた状態で溜室部20bの内壁面20c又はニードル30の側面部30cに取り付けられている。送信回路82は圧電素子800に電気接続され、圧電素子800が燃料の圧力を受けて電流I1を発生すると、その電流I1が一次コイル82aを流れることで電磁波が発生する。つまり、燃料圧力に応じた大きさの電磁波を検出信号として無線送信する。
As shown in FIG. 8, the
送信回路82から送信された検出信号を受信する受信回路90は、二次コイル90a及び増幅器90b等の電子部品を樹脂材でモールドして構成され、例えば電磁ユニット60の内部に配置されている。送信回路82の一次コイル82aから電磁波(検出信号)が出力されることに起因して、受信回路90の二次コイル90aには二次電流I2が発生する。この二次電流I2は増幅器90bにより増幅され、出力端子90cに接続されたリード線(図示せず)を介して、センサ用端子71(図1参照)から出力される。これにより、圧電素子800の検出信号が無線により送受信される。
The receiving
以上により、本実施形態によれば、センサ素子800の検出信号を無線で送受信するので、リード線81により検出信号を有線送信する場合に必要となる上記貫通穴及びシール構造(配線経路)の確保を不要にでき、シートガイド間通路R1の中にセンサ素子800を配置することを容易に実現できる。
As described above, according to the present embodiment, since the detection signal of the
(第6実施形態)
上記第5実施形態にかかる送信回路82及び受信回路90では、電磁波により検出信号を無線送信しているのに対し、図9に示す本実施形態では、電磁誘導により検出信号を無線送信している。
(Sixth embodiment)
In the
具体的には、図9に示すように、送信回路83は圧電素子800に電気接続され、圧電素子800が燃料の圧力を受けて電流I1を発生すると、その電流I1が一次コイル83aを流れることで、受信回路91の二次コイル91aに誘導電流I2が発生する。つまり、燃料圧力に応じた大きさの電磁波を検出信号として無線送信する。
Specifically, as shown in FIG. 9, the
受信回路91の二次コイル91aに生じた誘導電流I2は、増幅器91bにより増幅され、出力端子91cに接続されたリード線(図示せず)を介して、センサ用端子71(図1参照)から出力される。これにより、圧電素子800の検出信号が無線により送受信される。以上により、本実施形態によっても上記第5実施形態と同様の効果が発揮される。
The induced current I2 generated in the
(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be modified as follows. Moreover, you may make it combine the characteristic structure of each embodiment arbitrarily, respectively.
・上記各実施形態では、第1燃料通路R1の最上流に位置する燃料溜室24の燃圧を検出するようセンサ素子80,800を配置しているが、第1燃料通路R1のうち燃料溜室24の下流側部分の燃圧を検出するようセンサ素子80,800を配置してもよい。
In each of the above embodiments, the
例えば、上記第1実施形態において、ノズルボデー20の外壁面20aのうち燃料溜室24よりも下方、かつ、第2燃料通路Sよりも上方に位置する部分に、センサ素子80を取り付けてもよい。また、上記第2実施形態において、挿入孔35を燃料溜室24よりも下方まで延長して形成し、挿入孔35の内周面35bのうち燃料溜室24よりも下方、かつ、第2燃料通路Sよりも上方に位置する部分に、センサ素子80を取り付けてもよい。
For example, in the first embodiment, the
また、上記第3実施形態において、ノズルボデー20の内壁面20cのうち燃料溜室24よりも下方、かつ、第2燃料通路Sよりも上方に位置する部分に、センサ素子800を取り付けてもよい。また、上記第4実施形態において、ニードル30の側面部30cのうち燃料溜室24よりも下方、かつ、第2燃料通路Sよりも上方に位置する部分に、センサ素子800を取り付けてもよい。
In the third embodiment, the
・上記第1実施形態では、ニードル30を開閉作動させる電動アクチュエータとして、ステータ及びアーマチャにより構成された電磁ユニット60を採用しているが、ピエゾ素子を多数積層してなる積層体(ピエゾスタック)により構成されたピエゾアクチュエータを採用してもよい。
In the first embodiment, the
・上記各実施形態では、ホルダボデー40の上端部分に配管継手41を設け、ホルダボデー40の反噴孔側から高圧燃料が供給されるよう構成された、いわゆるペンシル型の燃料噴射弁に本発明を適用させているが、ホルダボデー40の外周部分に配管継手を設け、ホルダボデー40の外周面側から高圧燃料が供給されるよう構成された燃料噴射弁に適用させてもよい。
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a so-called pencil-type fuel injection valve in which a pipe joint 41 is provided at the upper end portion of the
・上記各実施形態では、ディーゼルエンジンのインジェクタに本発明を適用しているが、ガソリンエンジン、特に、燃焼室に燃料を直接噴射する直噴式のガソリンエンジンに本発明を適用してもよい。 In each of the above embodiments, the present invention is applied to an injector of a diesel engine. However, the present invention may be applied to a gasoline engine, particularly, a direct injection gasoline engine that directly injects fuel into a combustion chamber.
10…燃料噴射弁、20…ノズルボデー(ボデー)、20a…ボデーの外壁面、20c…ボデーの内壁面、22…噴孔、24…燃料溜室(シートガイド間通路)、30…ニードル、30b…ガイド部、30c…ニードルの側面部、35…挿入孔、80…歪ゲージ(歪検出素子(センサ素子))、221…着座面、331…シート面、800…圧電素子(圧力検出素子(センサ素子))、R1…第1燃料通路(シートガイド間通路)、R2…連通路(ガイド間通路)、…(送信手段)。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記ボデー内部に形成された着座面に前記ニードルに形成されたシート面を着座させることにより前記噴孔からの燃料噴射を遮断し、前記着座面から前記シート面を離座させることにより前記噴孔から燃料を噴射させる燃料噴射弁において、
前記ニードルの外周面には、前記ボデーの内周面と摺動して前記ニードルの径方向への移動を規制するガイド部が、前記外周面の周方向に複数並べて形成され、
前記複数のガイド部の間にて、前記噴孔へ燃料を供給するためのガイド間通路が形成され、
前記ニードルの外周面のうち前記シート面の上流側かつ前記ガイド部の下流側の部分と、前記ボデーの内周面との間にて、前記噴孔へ燃料を供給するためのシートガイド間通路が形成され、
前記シートガイド間通路の燃料圧力を検出するよう配置された燃圧センサを備えることを特徴とする燃料噴射弁。 A body in which a nozzle hole for injecting fuel is formed at the tip, and a needle housed in the body;
The fuel injection from the nozzle hole is blocked by seating the seat surface formed on the needle on the seating surface formed inside the body, and the nozzle hole is separated from the seating surface by separating the seat surface from the seating surface. In a fuel injection valve for injecting fuel from
On the outer peripheral surface of the needle, a plurality of guide portions that slide with the inner peripheral surface of the body and restrict the movement of the needle in the radial direction are formed side by side in the circumferential direction of the outer peripheral surface,
An inter-guide passage for supplying fuel to the nozzle hole is formed between the plurality of guide portions,
A passage between seat guides for supplying fuel to the nozzle holes between a portion of the outer peripheral surface of the needle upstream of the seat surface and downstream of the guide portion and the inner peripheral surface of the body Formed,
A fuel injection valve comprising a fuel pressure sensor arranged to detect a fuel pressure in the passage between the seat guides.
前記挿入孔のうち前記シートガイド間通路に位置する部分に、前記燃圧センサを配置したことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 An insertion hole extending in the axial direction of the needle is formed in the needle,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the fuel pressure sensor is arranged in a portion of the insertion hole located in the passage between the seat guides.
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JP2014214613A (en) * | 2013-04-22 | 2014-11-17 | 株式会社ケーヒン | Fuel injection valve |
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2009
- 2009-04-21 JP JP2009102706A patent/JP2010255425A/en active Pending
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