JP2011047280A - 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.
従来、この種の燃料噴射弁は、噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路が内部に形成されたボデーに、噴孔を開閉させるニードル弁、及びニードル弁を開閉作動させる電動アクチュエータ等を収容して構成されるのが一般的である。 Conventionally, this type of fuel injection valve houses a needle valve that opens and closes a nozzle hole, an electric actuator that opens and closes the needle valve, and the like in a body formed with a high-pressure passage through which high-pressure fuel flows to the nozzle hole. Generally, it is configured.
そして近年では、高圧燃料の圧力をできるだけ噴孔に近い位置で検出させるべく、燃圧センサをボデーに取り付ける構造が提案されている(特許文献1〜3参照)。これによれば、例えばコモンレールに取り付けられた燃圧センサに比べ、噴孔での燃圧変化を精度良く検出できるので、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、前記下降の大きさを検出することで実際の最大噴射率を検出したりすることができる。
In recent years, a structure in which a fuel pressure sensor is attached to a body has been proposed in order to detect the pressure of high-pressure fuel as close to the injection hole as possible (see
上記特許文献1〜3には、噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路と、その高圧通路から分岐して燃圧センサへ高圧燃料を導く分岐通路とをボデー内部に形成した構成が記載されている。このような構成の燃料噴射弁について、図3(a)に示す2種類の燃料噴射弁a1,a2を本発明者が試作検討したところ、次の知見が得られた。
すなわち、ボデー4のうち高圧通路6と分岐通路8とが交差する部分4aは、高圧燃料の圧力を受けて破損しないよう十分な強度が要求されるが、分岐通路8の通路径を小さくするほど、燃圧に対する交差部分4aの強度を高めることができる。そして、燃料噴射弁a1は、分岐通路8を小径にすることで発生応力を許容応力の範囲内にすることを図っている(図3(b)中のb1参照)。
In other words, the
ここで、ニードル弁を開閉作動させて噴孔から燃料を噴射させると、燃圧センサ50の検出値は次のように変動する。すなわち、燃料噴射開始に伴い前記検出値は下降を開始し、その後、噴射率が低下するに伴い前記検出値は上昇する。しかし、実際の検出値は、高周波数で脈動しながら上述の如く変動する。図3(c)は、変動する検出値から前記脈動の成分だけを抽出した理論値を示すグラフであり、分岐通路を小径にするほど前記脈動の振幅が大きくなることが分かった。そして、このように脈動が大きくなると、噴射に伴い生じた検出値の変動を高精度で取得することの妨げとなる。
Here, when the needle valve is opened and closed to inject fuel from the nozzle hole, the detection value of the
つまり、交差部分4aの強度確保と脈動低減とはトレードオフの関係にあり、分岐通路8を小径にした燃料噴射弁a1によれば発生応力を許容応力の範囲内にできるものの、脈動が大きくなる(図3(c)中のc1参照)。一方、分岐通路8を大径にした燃料噴射弁a2によれば、脈動を小さくできる(図3(c)中のc2参照)ものの、発生応力が許容応力を超えてしまい(図3(b)中のb2参照)、図3(a)中の符号Pに示すような亀裂の発生が懸念される。
That is, there is a trade-off between securing the strength of the intersecting
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、燃圧センサの検出値に重畳する脈動の低減と、ボデーの強度確保との両立を実現させ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 that realizes both reduction of pulsation superimposed on a detection value of a fuel pressure sensor and securing of body strength. There is to do.
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、内燃機関に搭載されて噴孔から燃料を噴射する燃料噴射弁において、前記噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、前記ボデーに取り付けられて前記高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、を備え、前記ボデーには、前記高圧通路から分岐して前記燃圧センサへ前記高圧燃料を導く分岐通路が形成され、前記分岐通路のうち前記高圧通路と連通する分岐部位の通路径を、前記分岐通路のうち前記分岐部位よりも前記燃圧センサの側に位置する下流部位の通路径よりも小さくしたことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, in a fuel injection valve mounted on an internal combustion engine for injecting fuel from an injection hole, a body that forms a high-pressure passage for allowing high-pressure fuel to flow through the injection hole is attached to the body. A fuel pressure sensor that detects the pressure of the high-pressure fuel, and the body is formed with a branch passage that branches from the high-pressure passage and guides the high-pressure fuel to the fuel pressure sensor. The passage diameter of the branch portion communicating with the passage is smaller than the passage diameter of the downstream portion of the branch passage located on the fuel pressure sensor side with respect to the branch portion.
要するに上記発明では、分岐通路のうち高圧通路と連通する分岐部位の通路径と、分岐通路のうち分岐部位よりも燃圧センサの側に位置する下流部位の通路径とを異なる大きさに形成している。そして、分岐部位の通路径を下流部位の通路径よりも小さくするので、ボデーのうち高圧通路と分岐通路とが交差する部分の強度を十分に確保できる。また、下流部位の通路径を分岐部位の通路径よりも大きくするので、燃圧センサに重畳する脈動の振幅を小さくすることができる。以上により、上記発明によれば、燃圧センサの検出値に重畳する脈動の低減と、ボデーの強度確保との両立を実現できる。 In short, in the above invention, the passage diameter of the branch portion communicating with the high-pressure passage among the branch passages and the passage diameter of the downstream portion located on the fuel pressure sensor side of the branch passage are formed in different sizes. Yes. And since the passage diameter of a branch part is made smaller than the passage diameter of a downstream part, the intensity | strength of the part which a high voltage | pressure passage and a branch passage cross | intersect among bodies can fully be ensured. Moreover, since the passage diameter of the downstream part is made larger than the passage diameter of the branch part, the amplitude of the pulsation superimposed on the fuel pressure sensor can be reduced. As described above, according to the present invention, it is possible to achieve both reduction of pulsation superimposed on the detection value of the fuel pressure sensor and securing of the strength of the body.
請求項2記載の発明では、前記分岐通路は、前記分岐部位を含む所定通路長を一定の通路径で形成した上流側通路と、前記下流部位を含む所定通路長を一定の通路径で形成した下流側通路と、を有して構成され、前記下流側通路の通路径を前記上流側通路の通路径よりも小さくしたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, the branch passage has an upstream passage in which a predetermined passage length including the branch portion is formed with a constant passage diameter, and a predetermined passage length including the downstream portion is formed in a constant passage diameter. A downstream passage, wherein the passage diameter of the downstream passage is smaller than the passage diameter of the upstream passage.
これによれば、ボデーにドリル加工を施して分岐通路を形成するにあたり、径の異なる2種類のドリルを用いて上流側通路及び下流側通路を別々にドリル加工できる。そのため、異なる通路径の部位(分岐部位、下流部位)を有するよう分岐通路を形成することを、汎用性の高いドリルを用いて容易に実現できる。 Accordingly, when the body is drilled to form the branch passage, the upstream passage and the downstream passage can be separately drilled using two types of drills having different diameters. Therefore, it is possible to easily form the branch passage so as to have portions having different passage diameters (a branch portion and a downstream portion) using a highly versatile drill.
請求項3記載の発明では、前記分岐通路は、前記下流側通路及び前記上流側通路と連通するテーパ通路を有し、前記テーパ通路は、前記下流側通路との連通箇所から前記上流側通路との連通箇所にかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, the branch passage includes a tapered passage communicating with the downstream passage and the upstream passage, and the tapered passage extends from the communication point with the downstream passage to the upstream passage. It is characterized in that it is formed in a taper shape so that the passage diameter gradually decreases over the communication points.
これによれば、テーパ通路を廃止して下流側通路と上流側通路とを直接連通させた場合に比べて、分岐通路で生じる圧力損失を低減できる。よって、噴射に伴い生じた燃圧センサの検出値の変動を高精度で取得することができる。 According to this, pressure loss generated in the branch passage can be reduced as compared with the case where the tapered passage is eliminated and the downstream passage and the upstream passage are directly communicated with each other. Therefore, it is possible to acquire the fluctuation of the detected value of the fuel pressure sensor caused by the injection with high accuracy.
請求項4記載の発明では、前記分岐通路は、前記下流部位を含む所定通路長を一定の通路径で形成した下流側通路と、前記下流側通路及び前記分岐部位と連通するテーパ通路と、を備えて構成され、前記テーパ通路は、前記下流側通路との連通箇所から前記分岐部位との連通箇所にかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the branch passage includes a downstream passage in which a predetermined passage length including the downstream portion is formed with a constant passage diameter, and a tapered passage communicating with the downstream passage and the branch portion. The tapered passage is formed in a tapered shape so that the diameter of the passage gradually decreases from a communication location with the downstream passage to a communication location with the branch site.
これによれば、下流側通路をドリル加工すると同時に、その時用いているドリルの刃先でテーパ通路を形成することができるので、1回のドリル加工で下流側通路及びテーパ通路の両方を同時に形成できる。よって、分岐通路をドリル加工するにあたりその作業性を向上できる。 According to this, since the taper passage can be formed with the cutting edge of the drill used at the same time when the downstream passage is drilled, both the downstream passage and the taper passage can be formed simultaneously by one drilling. . Therefore, the workability can be improved when the branch passage is drilled.
請求項5記載の発明では、前記分岐通路は、前記燃圧センサとの連通箇所から前記高圧通路との連通箇所にかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
これによれば、分岐通路の全体がテーパ形状に形成されるので、所定通路長を一定の通路径で形成した通路を有する場合に比べて、分岐通路で生じる圧力損失を低減できる。よって、噴射に伴い生じた燃圧センサの検出値の変動を高精度で取得することができる。 According to this, since the whole branch passage is formed in a taper shape, pressure loss generated in the branch passage can be reduced as compared with a case where a passage having a predetermined passage length and a constant passage diameter is provided. Therefore, it is possible to acquire the fluctuation of the detected value of the fuel pressure sensor caused by the injection with high accuracy.
請求項6記載の発明では、前記分岐部位の通路径を前記高圧通路の通路径以下としたことを特徴とする。
The invention according to
ここで、ボデーのうち高圧通路と分岐通路とが交差する部分の強度を一定に保とうとすると、分岐部位の通路径を小さくするほど高圧通路の通路径を大きくし、高圧通路の通路径を小さくするほど分岐部位の通路径を大きくすればよいことが、本発明者の検討により明らかとなった。そして、高圧通路は噴孔へ燃料を流通させるものであるため、分岐部位の通路径を大きくして分岐通路で生じる圧力損失の低減を図ることよりも優先して、高圧通路の通路径を大きくして高圧通路で生じる圧力損失の低減を図ることが望ましい。 Here, if the strength of the portion of the body where the high pressure passage and the branch passage intersect is kept constant, the passage diameter of the high pressure passage is increased and the passage diameter of the high pressure passage is reduced as the passage diameter of the branch portion is reduced. As a result, the present inventors have made it clear that the diameter of the branch portion should be increased. Since the high-pressure passage allows fuel to flow to the nozzle hole, the passage diameter of the high-pressure passage is increased in preference to increasing the passage diameter of the branching portion and reducing the pressure loss generated in the branch passage. Therefore, it is desirable to reduce the pressure loss generated in the high-pressure passage.
この点を鑑みた上記発明によれば、分岐部位の通路径を高圧通路の通路径以下とするので、高圧通路の通路径を十分に大きくして高圧通路で生じる圧力損失の低減を図ることができる。 According to the above invention in view of this point, the passage diameter of the branch portion is made equal to or smaller than the passage diameter of the high-pressure passage. Therefore, the passage diameter of the high-pressure passage can be sufficiently increased to reduce the pressure loss generated in the high-pressure passage. it can.
請求項7記載の発明では、前記分岐通路は、前記高圧通路のうち直線状に延びる部位から分岐しており、前記分岐部位の通路径を前記高圧通路の通路径よりも小さくしたことを特徴とする。
The invention according to
これによれば、高圧通路をドリル加工した後、高圧通路のうち直線状に延びる部位に向けてドリル加工することで分岐通路を形成するにあたり、分岐通路のドリル加工位置が径方向に多少ずれたとしても、分岐通路の分岐部位の通路径が高圧通路の通路径よりも小さく設定されているので、分岐部位が高圧通路からはみ出てしまうおそれを低減できる。つまり、分岐通路をドリル加工する時の加工位置ばらつきを吸収でき、分岐通路及び高圧通路の加工性を良好にできる。 According to this, after drilling the high-pressure passage, the drilling position of the branch passage is slightly shifted in the radial direction when the branch passage is formed by drilling toward the linearly extending portion of the high-pressure passage. However, since the passage diameter of the branch portion of the branch passage is set smaller than the passage diameter of the high-pressure passage, the possibility that the branch portion protrudes from the high-pressure passage can be reduced. That is, machining position variations when drilling the branch passage can be absorbed, and the workability of the branch passage and the high-pressure passage can be improved.
請求項8記載の発明では、前記分岐通路のうち前記分岐部位を含む部分の通路長方向と、前記高圧通路のうち前記分岐部位と連通する部分の通路長方向との交差角度を、略90度にしたことを特徴とする。
In the invention according to
上記発明に反し、前記交差角度を斜めにすると、ボデーのうち分岐部位の周囲の部分の一部が鋭角に突出した形状となる。すると、その鋭角形状部分は燃圧に対して破損しやすくなるので、燃圧に対するボデーの強度確保の上で不利となる。これに対し上記発明によれば、前記交差角度を略90度にするので、上述した鋭角形状部分を無くすことができ、燃圧に対するボデーの強度確保を有利にできる。 Contrary to the above-mentioned invention, when the crossing angle is made oblique, a part of the body surrounding the branching portion projects into an acute angle. As a result, the sharp-angled portion easily breaks against the fuel pressure, which is disadvantageous in ensuring the strength of the body against the fuel pressure. On the other hand, according to the above invention, since the crossing angle is set to approximately 90 degrees, the above-described acute angle shape portion can be eliminated, and it is advantageous to ensure the strength of the body against the fuel pressure.
以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。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。また、本発明は以下に説明する各実施形態の記載内容に限定されず、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。 Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described 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. Further, the present invention is not limited to the description of the embodiments described below, and the characteristic configurations of the embodiments may be arbitrarily combined.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について図1〜図3を用いて説明する。図1は本実施形態に係る燃料噴射弁a3(インジェクタ)の概略内部構成を示す模式的な断面図であり、先ずこの図1に基づいて、燃料噴射弁a3の基本的な構成、作動について説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic internal configuration of a fuel injection valve a3 (injector) according to the present embodiment. First, based on FIG. 1, the basic configuration and operation of the fuel injection valve a3 will be described. To do.
燃料噴射弁a3は、図示しないコモンレール(蓄圧容器)内に蓄えられた高圧燃料を、ディーゼル内燃機関の気筒内に形成された燃焼室E1に噴射するものであり、開弁時に燃料を噴射するノズル1、電力供給されて駆動する電動アクチュエータ2、電動アクチュエータ2により駆動されてノズル1の背圧を制御する背圧制御機構3を備えている。
The fuel injection valve a3 is a nozzle that injects high-pressure fuel stored in a common rail (pressure accumulator) (not shown) into a combustion chamber E1 formed in a cylinder of a diesel internal combustion engine, and injects fuel when the valve is opened. 1. An
ノズル1は、噴孔11が形成されたノズルボデー12、ノズルボデー12の弁座に接離して噴孔11を開閉するニードル弁13、ニードル弁13を閉弁向きに付勢するスプリング14を備えている。
The
電動アクチュエータ2には、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が採用されており、ピエゾ素子への充電と放電とを切り替えることで伸長状態と縮小状態とが切り替えられる。これにより、ピエゾスタックはニードル弁13を作動させるアクチュエータとして機能する。なお、ピエゾアクチュエータに替えて、ステータ及びアーマチャにより構成された電磁アクチュエータを採用してもよい。
The
背圧制御機構3のバルブボデー31内には、ピエゾアクチュエータ2の伸縮に追従して移動するピストン32、ピストン32をピエゾアクチュエータ2側に向かって付勢する皿ばね33、ピストン32に駆動される球状の弁体34が収納されている。
The
略円筒状の燃料噴射弁ボデー4は、その径方向中心部に、燃料噴射弁軸線方向(図1の上下方向)に延びる段付き円柱状の収納孔41が形成されており、この収納孔41にピエゾアクチュエータ2及び背圧制御機構3が収納されている。また、略円筒状のリテーナ5を燃料噴射弁ボデー4に螺合させることにより、燃料噴射弁ボデー4の端部にノズル1が保持されている。
The substantially cylindrical fuel
ノズルボデー12、燃料噴射弁ボデー4、及びバルブボデー31には、コモンレールから常に高圧燃料が供給される高圧通路6、及び図示しない燃料タンクに接続される低圧通路7が形成されている。また、これらのボデー12,4,31は金属製であり、焼入れ処理を施すことで高強度化されており、かつ、浸炭処理を施すことで表面が高硬度化されている。
The
これらのボデー12,4,31は、内燃機関のシリンダヘッドE2に形成されたボデー挿入孔E3に挿入配置されている。燃料噴射弁ボデー4にはクランプKの一端と係合する係合部42(押付面)が形成されており、クランプKの他端をシリンダヘッドE2にボルトで締め付けることにより、クランプKの一端が係合部42をボデー挿入孔E3に向けて押し付けることとなる。これにより、燃料噴射弁a3はボデー挿入孔E3内に押し付けられた状態で固定される。
These
ニードル弁13における噴孔11側の外周面とノズルボデー12の内周面との間には、高圧通路6の一部となる高圧室15が形成されている。この高圧室15は、ニードル弁13が開弁方向に変位した際に噴孔11と連通する。ニードル弁13における反噴孔側(以下、「上側」と記載)には背圧室16が形成されている。この背圧室16には前述したスプリング14が配置されている。
A
バルブボデー31には、バルブボデー31内の高圧通路6とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に高圧シート面35が形成され、バルブボデー31内の低圧通路7とノズル1の背圧室16とを連通させる経路中に低圧シート面36が形成されている。そして、高圧シート面35と低圧シート面36との間に前述した弁体34が配置されている。
The
略円柱形状である燃料噴射弁ボデー4の外周面には、図示しない高圧配管と接続される高圧ポート43、及び図示しない低圧配管と接続される低圧ポート44が形成されている。そして、コモンレールから高圧配管を通じて高圧ポート43に供給される燃料は、円筒状燃料噴射弁ボデー4の外周面側から供給される。燃料噴射弁a3に供給された燃料は、高圧通路6を通じて高圧室15及び背圧室16へ流入する。高圧通路6には、燃料噴射弁ボデー4の上側に分岐する分岐通路8が形成されている。この分岐通路8により、高圧通路6内の燃料は後述する燃圧センサ50に導入される。
A
燃料噴射弁ボデー4の上部にはコネクタ60が取り付けられている。コネクタ60の端子のうち駆動用コネクタ端子62に外部から供給された電力は、リード線21を介してピエゾアクチュエータ2に供給され、これによりピエゾアクチュエータ2は伸長し、電力供給を停止すると縮小する。なお、リード線21は、保持部材21aに保持された状態で、ボデー4に形成されたリード線挿入孔47aに挿入配置されている。
A connector 60 is attached to the upper part of the fuel
上記構成において、ピエゾアクチュエータ2が縮小した状態では、図1に示すように弁体34が低圧シート面36に接して背圧室16は高圧通路6と接続され、背圧室16には高圧の燃料圧が導入される。そして、この背圧室16内の燃料圧とスプリング14とによってニードル弁13が閉弁向きに付勢されて噴孔11が閉じられている。
In the above configuration, when the
一方、ピエゾアクチュエータ2に電圧が印加されてピエゾアクチュエータ2が伸長した状態では、弁体34が高圧シート面35に接して背圧室16は低圧通路7と接続され、背圧室16内は低圧になる。そして、高圧室15内の燃料圧によってニードル弁13が開弁向きに付勢されて噴孔11が開かれ、この噴孔11から燃焼室E1へ燃料が噴射される。
On the other hand, when a voltage is applied to the
ここで、噴孔11からの燃料噴射に伴い高圧通路6内の高圧燃料の圧力は変動する。この圧力変動を検出する燃圧センサ50が、燃料噴射弁ボデー4に取り付けられている。燃圧センサ50により検出された圧力変動波形中において、噴孔11からの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することができる。また、噴射終了に伴い燃圧が上昇を開始した時期を検出することで、実際の噴射終了時期を検出することができる。また、これらの噴射開始時期及び噴射終了時期に加え、噴射に伴い生じた燃圧下降量の最大値を検出することで、実際の最大噴射率を検出することができる。
Here, the pressure of the high-pressure fuel in the high-
燃圧センサ50は、分岐通路8内の高圧燃料の圧力を受けて弾性変形する金属製のステム51(起歪体)と、ステム51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歪ゲージ(センサ素子)52と、を備えて構成されている。
The
ステム51は、高圧燃料を内部に導入する流入口51aが一端に形成された円筒形状の円筒部51bと、円筒部51bの他端を閉塞する円板形状のダイヤフラム部51cとを備えて構成されている。流入口51aから円筒部51b内に流入した高圧燃料の圧力を、円筒部51bの内面及びダイヤフラム部51cで受け、これによりステム51全体が弾性変形することとなる。
The
略円柱状に形成された燃料噴射弁ボデー4の上端面には、ステム51の円筒部51bが挿入される凹部45が形成されている。凹部45の内周面には雌螺子部45aが形成され、円筒部51bの外周面には雄螺子部51dが形成されている。そして、燃料噴射弁ボデー4の雌螺子部45aにステム51の雄螺子部51dを螺子締結することで、燃圧センサ50は燃料噴射弁ボデー4に取り付けられる。なお、ステム51の円筒軸中心がボデー4の軸中心と一致するよう凹部45は形成されている。
A
ところで、クランプKでボデー4をボデー挿入孔E3内に押し付けた状態では、ボデー4のうち係合部42から噴孔11にかけての部分は、その押し付け力により歪が生じている。この点を鑑みた本実施形態では、ステム51を、係合部42に対して噴孔11の反対側に配置している。これにより、前記押し付け力によりステム51が歪むことを回避でき、燃圧の検出精度を向上できる。
By the way, in a state where the
円筒部51bのうち流入口51a周りに位置する円筒端面にはセンサ側シール面51eが形成され、凹部45の底面にはボデー側シール面45bが形成されている。両シール面51e,45bは、ステム51の軸方向(図1の上下方向)に対して垂直に拡がる向きの面であり、流入口51a周りに円環状に延びる形状である。
A sensor-side seal surface 51e is formed on the cylindrical end surface of the
そして、センサ側シール面51eをボデー側シール面45bに押し付けて密着させることで、燃料噴射弁ボデー4とステム51との間をメタルタッチシールするよう構成されている。両シール面51e,45bを押し付ける力(軸力)は、燃料噴射弁ボデー4へのステム51の螺子締結により生じている。つまり、燃料噴射弁ボデー4へのステム51の取り付けと軸力発生とを同時に行う。
The sensor-side seal surface 51e is pressed against the body-
歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51cに取り付けられている。より詳細には、歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51c上に配置された状態でガラス部材52bにより封止(焼付け)して固定されている。したがって、円筒部51b内に流入した高圧燃料の圧力によりステム51が拡大するよう弾性変形した時、ダイヤフラム部51cに生じた歪の大きさ(弾性変形量)を歪ゲージ52が検出することとなる。
The
ステム51に保持されているモールドIC54は、ワイヤボンドにより歪ゲージ52と電気接続されており、電子部品54a及びセンサ端子54bをモールド樹脂で封止して構成されている。電子部品54aは、歪ゲージ52から出力される検出信号を増幅する増幅回路や、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、歪ゲージ52に電圧印加する回路等を構成する。
The
なお、電圧印加回路から電圧印加された歪ゲージ52は、ダイヤフラム部51cにて生じた歪の大きさに応じて抵抗値が変化するブリッジ回路を構成している。これにより、ダイヤフラム部51cの歪に応じてブリッジ回路の出力電圧が変化し、当該出力電圧が高圧燃料の圧力検出値としてモールドIC54の増幅回路に出力される。増幅回路は、歪ゲージ52(ブリッジ回路)から出力される圧力検出値を増幅し、増幅した信号をセンサ端子54bから出力する。
Note that the
センサ端子54bは、モールドIC54内部にて電子部品54aと電気接続されており、燃圧センサの検出信号を出力する端子、電源を供給する端子、接地用端子等として機能するものである。先述したコネクタ60のハウジング61には、駆動用コネクタ端子62とともにセンサ用コネクタ端子63が保持されている。そして、センサ用コネクタ端子63とセンサ端子54bとは、電極71を介してレーザ溶接等により電気接続される。コネクタ60には、図示しないエンジンECU等の外部機器と接続する外部ハーネスのコネクタが接続される。これにより、外部ハーネスを介して、モールドIC54から出力される圧力検出信号がエンジンECUに入力される。
The
次に、本実施形態の要部である分岐通路8について、図2を用いて詳細に説明する。なお、図2は、ボデー4単体及び燃圧センサ50を示す断面図であり、断面を示すハッチングは省略している。
Next, the
高圧通路6は、燃料噴射弁軸線方向(図1の上下方向)に直線状に延びる通路部601と、通路部601の上端から高圧ポート43の流入口まで直線状に延びる通路部602と、を備えて構成されている。そして、分岐通路8は、通路部602のうち高圧ポート43の流入口から通路部601上端までの間の途中の箇所から分岐している。
The
分岐通路8は、所定通路長L1を一定の通路径D1で形成した上流側通路81と、所定通路長L2を一定の通路径D2で形成した下流側通路82と、を有して構成されている。上流側通路81の上流側端部であって、上流側通路81のうち高圧通路6(通路部602)と連通する箇所が分岐部位6aに相当する。また、下流側通路82の上流側端部から下流側端部にかけての部位であって、下流側通路82のうち上流側通路81と連通する箇所から凹部45と連通する箇所までの部位が下流部位6bに相当する。なお、下流側通路82の下流側端部は凹部45の底面中央に位置し、前記底面のうち下流側通路82の周囲にボデー側シール面45bが形成されることとなる。
The
通路部601,602、上流側通路81及び下流側通路82はドリル加工により形成されているため、その通路断面形状は円形である。そして、上流側通路81の通路径D1は、下流側通路82の通路径D2よりも小さく、かつ、通路部602の通路径D3よりも小さい。なお、通路部602のうち分岐部位6aよりも上流側部分には、図示しないフィルタを挿入配置させるためのフィルタ挿入部602aが形成されている。フィルタ挿入部602aの通路径D4は、通路部602のうち分岐部位6aの通路径D3よりも大きい。
Since the
上流側通路81及び下流側通路82は、分岐部位6aから下流部位6bまで直線状に延びる形状であり、上流側通路81の中心軸線θ1と下流側通路82の中心軸線θ1とは一致する。また、上流側通路81の中心軸線θ1と通路部602の中心軸線θ2との交差角度αは90度である。中心軸線θ1の方向は分岐部位6aを含む部分の通路長方向に相当し、中心軸線θ2は、高圧通路6のうち分岐部位6aと連通する部分の通路長方向に相当する。このように交差角度αが90度であるため、ボデー4のうち分岐部位6aの周囲の部分の一部(符号4aに示す突出部)が鋭角に突出した形状となることを回避でき、前記突出部4aの突出先端角度βは90度となる。
The upstream-
なお、下流側通路82の通路長L2は上流側通路81の通路長L1よりも長い。下流側通路82の通路長L2は下流側通路82の通路径D2よりも長い。分岐部位6aは、ボデー4のうち係合部42よりも噴孔11の側に位置する。
The passage length L2 of the
次に、ボデー4にドリル加工を施すことによる、通路部601,602、上流側通路81及び下流側通路82を形成する手順を説明する。
Next, a procedure for forming the
先ず、高圧ポート43からドリル加工して通路部602を形成する。その後、ボデー4の噴孔側端面から通路部602へ向けてドリル加工することにより、通路部602へ連通させるように通路部601を形成する。なお、通路部601を形成するドリルには、通路部602を形成するドリルよりも小径のドリルが用いられる。つまり、通路部601の通路径D5は通路部602の通路径D3よりも小さく形成されている。また、通路部602を形成した後、通路部602を形成するドリルよりも大径のドリルを用いて、フィルタ挿入部602aを形成する。
First, the
ちなみに、通路部601を形成してから通路部602を形成するようにしてもよい。この場合、通路部602を形成するドリルには、通路部601を形成するドリルよりも小径のドリルが用いられ、通路部602の通路径D3は通路部601の通路径D5よりも小さく形成することが望ましい。
Incidentally, the
次に、ボデー4の反噴孔側端面からドリル加工して凹部45を形成する。その後、凹部45内にドリルを挿入し、凹部45の底面から通路部602へ向けてドリル加工することにより、通路部602へ連通させるように上流側通路81を形成する。したがって、下流側通路82を加工すべく凹部45内にドリル刃を挿入できるようにするために、下流側通路82の仮想延長線M(図2参照)が凹部45の開口部45cの内側に位置するよう、下流側通路82及び凹部45の位置関係が設定されている。
Next, a
上流側通路81を形成するドリルには、通路部602を形成するドリルよりも小径のドリルが用いられる。次に、上流側通路81を形成するドリルよりも大径のドリルを凹部45内に挿入し、その大径ドリルで凹部45の底面からドリル加工することにより、上流側通路81の下流側部分の通路径を拡大させることで、下流側通路82を形成する。
A drill having a smaller diameter than the drill forming the
ここで、上流側通路81と下流側通路82との接続箇所である段差部6bは、通路径が急拡大する段差形状となっており、ボデー4のうち段差部6bの周囲に位置する部分(符号4bに示す突出部)は突出した形状となっている。また、先述したように、ボデー4のうち分岐部位6aの周囲に位置する部分(符号4aに示す突出部)も突出した形状となっている。そのため、上流側通路81、下流側通路82及び通路部602をドリル加工すると、これらの突出部4a,4bにバリが生じることが懸念される。
Here, the stepped portion 6b, which is a connection point between the
この懸念に対し本実施形態では、図示しない電解バリ取り器を用いて、突出部4a,4bの先端を電解加工によりバリ取りを行っている。具体的には、分岐通路8の凹部45側から、或いは高圧通路6のフィルタ挿入部602a側から電解バリ取り器の電極を挿入し、突出部4a,4b及び電極間に電流を流すことで電気溶解してバリを削除する。
In view of this concern, in this embodiment, the electrolytic deburring device (not shown) is used to deburr the tips of the
以上により、本実施形態によれば、分岐通路8を、高圧通路6と連通する分岐部位6aを含む上流側通路81、及び上流側通路81の下流側に位置する下流側通路82から構成する。そして、上流側通路81の通路径D1を下流側通路82の通路径D2よりも小さくする。
As described above, according to the present embodiment, the
そのため、図3中の符号a2に示す燃料噴射弁のように分岐通路8の通路径全体を下流側通路82の通路径D2とした場合に比べて、ボデー4のうち高圧通路6(通路部602)と分岐通路8(上流側通路81)とが交差する部分(突出部4a)の強度を向上できる。図3(b)は突出部4aに発生する応力と許容応力との関係を示す数値解析結果であり、高圧燃料の圧力が同じであっても、燃料噴射弁a2のボデー4に発生する応力に比べて本実施形態にかかる燃料噴射弁a3のボデー4に発生する応力の方が小さくなることを示す結果となっている。
Therefore, as compared with the case where the entire passage diameter of the
また、図3中の符号a1に示す燃料噴射弁のように分岐通路8の通路径全体を上流側通路81の通路径D1とした場合に比べて、モールドIC54から出力される検出信号に重畳する脈動の振幅を小さくすることができる。先述した通り、燃料噴射に伴い生じる圧力変動波形を燃圧センサ50により取得できる。但し、取得した変動波形にはその変動よりも高周波のノイズが重畳する。その高周波ノイズを抽出した波形を数値解析により演算した結果が図3(c)である。高圧燃料の圧力が同じであっても、燃料噴射弁a1の場合に生じる高周波ノイズの振幅に比べて本実施形態にかかる燃料噴射弁a3の場合に生じる高周波ノイズの振幅の方が小さくなることを示す結果となっている。
Further, compared to the case where the entire passage diameter of the
以上により、本実施形態によれば、燃圧センサ50の検出信号に重畳する高周波ノイズの低減と、ボデー4の突出部4aにおける強度確保との両立を実現できる。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to realize both the reduction of high-frequency noise superimposed on the detection signal of the
さらに本実施形態によれば、以下に列挙する効果も発揮される。 Furthermore, according to this embodiment, the effects listed below are also exhibited.
・上流側通路81の通路径D1を通路部602の通路径D3よりも小さくしている。そのため、通路部602の通路径D3を十分に大きくして通路部602で生じる圧力損失の低減を図ることができる。また、通路部602をドリル加工した後、通路部602に向けてドリル加工することで上流側通路81を形成するにあたり、上流側通路81のドリル加工位置が径方向に多少ずれたとしても、上流側通路81が通路部602からはみ出てしまうおそれを低減できる。つまり、上流側通路81をドリル加工する時の加工位置ばらつきを吸収でき、上流側通路81及び通路部602の加工性を良好にできる。
The passage diameter D1 of the
・上流側通路81の中心軸線θ1と通路部602の中心軸線θ2との交差角度αを90度にして突出部4aの突出先端角度βを90度にしているため、ボデー4の突出部4aが鋭角に突出した形状となることを回避できる。よって、ボデー4の突出部4aにおける強度向上を図ることができる。
Since the intersection angle α between the central axis θ1 of the
・下流側通路82の通路長L2は上流側通路81の通路長L1よりも長い。また、下流側通路82の通路長L2は下流側通路82の通路径D2よりも長い。そのため、下流側通路82内の容積を十分に大きくすることができ、検出信号に重畳する高周波ノイズの低減を十分に図ることができる。
The passage length L2 of the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、上流側通路81と下流側通路82との接続箇所である段差部6bを、通路径が急拡大する段差形状に形成している。これに対し図4に示す本実施形態では、上流側通路81と下流側通路82とをテーパ通路83で連結させている。このテーパ通路83は、下流側通路82との連通箇所83aから上流側通路81との連通箇所83bにかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されている。なお、上流側通路81及び下流側通路82は、所定通路長を一定の通路径で形成した形状である。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the stepped portion 6b, which is a connection point between the
そして、分岐部位6aの通路径D1は通路部602の通路径D3よりも小さい。また、下流側通路82の通路長は上流側通路81の通路長よりも長い。下流側通路82の通路長L2は下流側通路82の通路径D2よりも長い。テーパ通路83の中心軸線と、上流側通路81及び下流側通路82の中心軸線とは一致する。上流側通路81の中心軸線と通路部602の中心軸線との交差角度は90度である。
The passage diameter D1 of the branch portion 6a is smaller than the passage diameter D3 of the
図5は、分岐通路8をドリル加工する際に用いるドリル刃DLの側面を示す図である。上流側通路81及び下流側通路82をテーパ通路83で連通させる本実施形態の場合には、上流側通路81をドリル加工した後に下流側通路82をドリル加工する際に、例えば、先端角(図5中の符号γ参照)が180°より小さい(好ましくは90°より小さい)、図5に示すドリル刃DLを用いればよい。つまり、ドリル刃DLの先端部DL1でテーパ通路83を加工し、ドリル刃の側面部DL2により下流側通路82を加工すればよい。
FIG. 5 is a view showing a side surface of the drill blade DL used when drilling the
なお、上記第1実施形態の如く段差形状に形成するには、上流側通路81をドリル加工した後に下流側通路82をドリル加工する際に、例えば、先端角(図5中の符号γ参照)が約180°のドリル刃を用いればよい。
In order to form the stepped shape as in the first embodiment, when the
以上により、本実施形態によれば、上記第1実施形態の如くテーパ通路83を廃止して段差形状に形成した場合に比べて、分岐通路8で生じる圧力損失を低減できる。よって、燃圧センサ50で燃圧変動を検出するにあたり、噴射に伴い生じた燃圧の変動を敏感に検出できるようになり、圧力変動波形を高精度で取得できる。
As described above, according to this embodiment, the pressure loss generated in the
(第3実施形態)
上記第2実施形態では、通路部602から分岐する分岐通路8を、上流側通路81、下流側通路82及びテーパ通路83から構成している。これに対し図6に示す本実施形態では、上流側通路81を廃止して下流側通路82及びテーパ通路83から分岐通路8を構成している。
(Third embodiment)
In the second embodiment, the
つまり、テーパ通路83の上流側端部であって、テーパ通路83のうち高圧通路6(通路部602)と連通する箇所が分岐部位6aに相当する。また、下流側通路82の上流側端部から下流側端部にかけての部位であって、下流側通路82のうち上流側通路81と連通する箇所から凹部45と連通する箇所までの部位が下流部位6bに相当する。なお、下流側通路82は所定通路長を一定の通路径で形成した形状である。
That is, the upstream end portion of the tapered
そして、分岐部位6aの通路径D1は通路部602の通路径D3よりも小さい。また、下流側通路82の通路長L2はテーパ通路83の通路長L3よりも長い。テーパ通路83の中心軸線と下流側通路82の中心軸線とは一致する。テーパ通路83の中心軸線と通路部602の中心軸線との交差角度は90度である。
The passage diameter D1 of the branch portion 6a is smaller than the passage diameter D3 of the
本実施形態では、通路部602をドリル加工した後に下流側通路82をドリル加工するが、この下流側通路82をドリル加工する際に、図5に示すドリル刃DLを用いて、そのドリル刃DLの先端部DL1でテーパ通路83を加工すればよく、この時、ドリル刃の側面部DL2により下流側通路82は加工されることとなる。
In the present embodiment, the
以上により、本実施形態によれば、上記第1実施形態の如くテーパ通路83を廃止して段差形状に形成した場合に比べて、分岐通路8で生じる圧力損失を低減できる。よって、燃圧センサ50で燃圧変動を検出するにあたり、噴射に伴い生じた燃圧の変動を敏感に検出できるようになり、圧力変動波形を高精度で取得できる。
As described above, according to this embodiment, the pressure loss generated in the
さらに、本実施形態によれば、ドリル刃の側面部DL2により下流側通路82を加工すると同時に、ドリル刃の先端部DL1によりテーパ通路83を加工することができる。そのため、1回のドリル加工で下流側通路82及びテーパ通路83を同時に形成することができる。これに対し上記第2実施形態では、上流側通路81及び下流側通路82を別々のドリル刃を用いて加工しなければならないので、本実施形態によれば分岐通路8の加工性を向上できる。
Furthermore, according to the present embodiment, the
(第4実施形態)
図7に示す本実施形態では、所定通路長を一定の通路径で形成した上流側通路81及び下流側通路82を廃止して、分岐通路8の全体をテーパ通路830で形成している。つまり、このテーパ通路830は、凹部45から通路部602にかけて通路径が徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment shown in FIG. 7, the
なお、テーパ通路830の上流側端部であって、テーパ通路830のうち高圧通路6(通路部602)と連通する箇所が分岐部位6aに相当する。また、テーパ通路830の下流側端部であって、テーパ通路830のうち凹部45と連通する箇所が下流部位6bに相当する。
Note that the upstream end portion of the
本実施形態では、通路部602をドリル加工した後に下流側通路82をドリル加工するが、上記第3実施形態において下流側通路82をドリル加工する際に用いたドリル刃に比べて大きい刃先角度のドリル刃を用いて、テーパ通路830をドリル加工する。
In this embodiment, the
以上により、本実施形態によれば、所定通路長を一定の通路径で形成した上流側通路81及び下流側通路82を廃止して、分岐通路8の全体をテーパ通路830で形成しているので、分岐通路8で生じる圧力損失を低減できる。よって、燃圧センサ50で燃圧変動を検出するにあたり、噴射に伴い生じた燃圧の変動を敏感に検出できるようになり、圧力変動波形を高精度で取得できる。
As described above, according to the present embodiment, the
なお、本実施形態によれば、1種類のドリル刃を用いてテーパ通路830を一度にドリル加工することもできるし、2種類以上のドリル刃を用いて複数回に分けてドリル加工するようにしてもよい。
According to the present embodiment, the
(第5実施形態)
上記第1実施形態では、上流側通路81の中心軸線θ1と下流側通路82の中心軸線θ1とは一致するのに対し、図8に示す本実施形態では、上流側通路81の中心軸線θ1と下流側通路82の中心軸線θ3とが交差するよう分岐通路8を形成している。つまり、上流側通路81と下流側通路82との連通箇所が折れ曲がる形状に分岐通路8を形成している。なお、通路部601の中心軸線は上流側通路81の中心軸線θ1と一致する。よって、上流側通路81は通路部601と同時にドリル加工して形成される。
(Fifth embodiment)
In the first embodiment, the central axis θ1 of the
以上により、本実施形態によっても、上流側通路81の通路径D1を下流側通路82の通路径D2よりも小さくするので、燃圧センサ50の検出信号に重畳する高周波ノイズの低減と、ボデー4の突出部4aにおける強度確保との両立を実現できる。
As described above, also according to the present embodiment, the passage diameter D1 of the
(第6実施形態)
上記第1〜第5実施形態では、高圧ポート43をボデー4の外周面に形成し、ボデー4の側面から高圧通路6へ燃料を供給しているのに対し、図9に示す本実施形態では、高圧ポート43をボデー4の上端面(反噴孔側端面)に形成し、ボデー4の上端面から高圧通路6へ燃料を供給している。そして、ステム51挿入される凹部45をボデー4の側面に形成している。
(Sixth embodiment)
In the first to fifth embodiments, the high-
高圧通路6は、燃料噴射弁軸線方向(図9の上下方向)に直線状に延びる形状であり、分岐通路8は、燃料噴射弁径方向(図9の左右方向)に直線状に延びる形状である。分岐通路8は、所定通路長を一定の通路径で形成した上流側通路81と、所定通路長を一定の通路径で形成した下流側通路82と、を有して構成されている。上流側通路81の上流側端部であって、上流側通路81のうち高圧通路6と連通する箇所が分岐部位6aに相当する。また、下流側通路82の上流側端部から下流側端部にかけての部位であって、下流側通路82のうち上流側通路81と連通する箇所から凹部45と連通する箇所までの部位が下流部位6bに相当する。
The high-
そして、上流側通路81の通路径を下流側通路82の通路径よりも小さく形成している。また、上流側通路81の中心軸線と高圧通路6の中心軸線との交差角度は90度である。
The passage diameter of the
以上により、本実施形態によっても、上流側通路81の通路径を下流側通路82の通路径よりも小さくするので、燃圧センサ50の検出信号に重畳する高周波ノイズの低減と、ボデー4の突出部4aにおける強度確保との両立を実現できる。
As described above, also according to the present embodiment, the passage diameter of the
a3…燃料噴射弁、4…ボデー、4a…突出部(交差部分)、6(601,602)…高圧通路、6a…分岐部位、6b…下流部位、8…分岐通路、50…燃圧センサ、81(8)…上流側通路、82(8)…下流側通路、83(8)…テーパ通路、D1…上流側通路の通路径、D2…下流側通路の通路径、α…交差角度。 a3 ... Fuel injection valve, 4 ... Body, 4a ... Projection (intersection), 6 (601, 602) ... High pressure passage, 6a ... Branch portion, 6b ... Downstream portion, 8 ... Branch passage, 50 ... Fuel pressure sensor, 81 (8) ... Upstream side passage, 82 (8) ... Downstream side passage, 83 (8) ... Tapered passage, D1 ... Path diameter of upstream side passage, D2 ... Passage diameter of downstream side passage, α ... Intersection angle.
Claims (8)
前記噴孔へ高圧燃料を流通させる高圧通路を内部に形成するボデーと、
前記ボデーに取り付けられて前記高圧燃料の圧力を検出する燃圧センサと、
を備え、
前記ボデーには、前記高圧通路から分岐して前記燃圧センサへ前記高圧燃料を導く分岐通路が形成され、
前記分岐通路のうち前記高圧通路と連通する分岐部位の通路径を、前記分岐通路のうち前記分岐部位よりも前記燃圧センサの側に位置する下流部位の通路径よりも小さくしたことを特徴とする燃料噴射弁。 In a fuel injection valve mounted on an internal combustion engine and injecting fuel from a nozzle hole,
A body that internally forms a high-pressure passage through which high-pressure fuel flows to the nozzle hole;
A fuel pressure sensor attached to the body for detecting the pressure of the high-pressure fuel;
With
The body is formed with a branch passage that branches from the high-pressure passage and guides the high-pressure fuel to the fuel pressure sensor.
A passage diameter of a branch portion communicating with the high-pressure passage among the branch passages is made smaller than a passage diameter of a downstream portion of the branch passage located on the fuel pressure sensor side with respect to the branch portion. Fuel injection valve.
前記下流側通路の通路径を前記上流側通路の通路径よりも小さくしたことを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 The branch passage has an upstream side passage having a predetermined passage length including the branch portion and a constant passage diameter, and a downstream passage having a predetermined passage length including the downstream portion and a constant passage diameter. Configured
The fuel injection valve according to claim 1, wherein a passage diameter of the downstream passage is smaller than a passage diameter of the upstream passage.
前記テーパ通路は、前記下流側通路との連通箇所から前記上流側通路との連通箇所にかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料噴射弁。 The branch passage has a tapered passage communicating with the downstream passage and the upstream passage,
3. The fuel according to claim 2, wherein the tapered passage is formed in a tapered shape so that a passage diameter gradually decreases from a communication portion with the downstream passage to a communication portion with the upstream passage. Injection valve.
前記テーパ通路は、前記下流側通路との連通箇所から前記分岐部位との連通箇所にかけて通路径が徐々に小さくなるようテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 The branch passage includes a downstream passage formed with a predetermined passage length including the downstream portion with a constant passage diameter, and a tapered passage communicating with the downstream passage and the branch portion.
2. The fuel injection according to claim 1, wherein the tapered passage is formed in a tapered shape so that a passage diameter gradually decreases from a communicating portion with the downstream passage to a communicating portion with the branch portion. valve.
前記分岐部位の通路径を前記高圧通路の通路径よりも小さくしたことを特徴とする請求項6に記載の燃料噴射弁。 The branch passage is branched from a portion extending linearly in the high-pressure passage,
The fuel injection valve according to claim 6, wherein a passage diameter of the branch portion is smaller than a passage diameter of the high-pressure passage.
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