JP2014234764A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置に用いられる燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve used in an accumulator fuel injection control device for an internal combustion engine.
従来、内燃機関の蓄圧式燃料噴射制御装置に用いられ、コモンレール(蓄圧器)から供給される高圧燃料を内燃機関の気筒へ噴射するための燃料噴射弁が知られている。この燃料噴射弁は、ハウジングと、ノズルボディと、弁ニードルと、背圧制御部とを備えた構成となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a fuel injection valve that is used in an accumulator fuel injection control device for an internal combustion engine and injects high-pressure fuel supplied from a common rail (accumulator) into a cylinder of the internal combustion engine is known. This fuel injection valve is configured to include a housing, a nozzle body, a valve needle, and a back pressure control unit.
燃料噴射弁は、他端がコモンレールに接続された高圧配管が接続されるインレットコネクタを備え、インレットコネクタ内に形成された燃料通路を介して、高圧燃料が燃料噴射弁内に導入される。導入された高圧燃料は、ノズルボディに設けられた燃料噴射孔側に供給されるとともに、背圧制御部の制御室側にも供給される。そして、背圧制御部において制御室内の圧力を調節することによって弁ニードルを進退動させ、燃料噴射孔を開閉することで燃料噴射を制御している。 The fuel injection valve includes an inlet connector to which a high-pressure pipe whose other end is connected to a common rail is connected, and high-pressure fuel is introduced into the fuel injection valve through a fuel passage formed in the inlet connector. The introduced high-pressure fuel is supplied to the fuel injection hole provided in the nozzle body and is also supplied to the control chamber side of the back pressure control unit. In the back pressure control unit, the pressure in the control chamber is adjusted to move the valve needle forward and backward, and the fuel injection is controlled by opening and closing the fuel injection hole.
このような燃料噴射弁において、燃料中に硬質の異物が混入していると、背圧制御部の制御弁の弁座面が侵食し、精密な燃料噴射制御機能を喪失するおそれがある。このため、インレットコネクタにフィルタを配置して、燃料噴射弁に導入される高圧燃料中の異物を捕集するように構成した燃料噴射弁がある(特許文献1又は2を参照)。
In such a fuel injection valve, if a hard foreign matter is mixed in the fuel, the valve seat surface of the control valve of the back pressure control unit may be eroded and a precise fuel injection control function may be lost. For this reason, there is a fuel injection valve configured to collect a foreign matter in high-pressure fuel introduced into the fuel injection valve by arranging a filter in the inlet connector (see
具体的に、特許文献1に記載の燃料噴射弁は、インレットコネクタにエッジフィルタを圧入し、それにより形成される間隙をフィルタメッシュとして異物を捕集するものとなっている。
また、特許文献2に記載の燃料噴射弁は、袋形状に形成されたフィルタ本体部のうちインレット部の内壁面と対向する部分には、多数の孔が形成され、これにより、高圧燃料中の異物が本体部により捕捉されるものとなっている。
Specifically, in the fuel injection valve described in
Further, the fuel injection valve described in
しかしながら、特許文献1に記載のフィルタの構造は、インレットコネクタの軸方向に長さを有しており、形成される間隙よりも大きな異物が通過するおそれがある。また、特許文献2に記載のフィルタは、形成する孔の大きさを小さくすることにも限界があり、燃料噴射弁に到達する数μm単位の異物を捕集することが困難である。
However, the structure of the filter described in
特に、近年では、蓄圧式燃料噴射制御装置において燃料噴射弁以外の箇所に設けられる燃料メインフィルタの性能が向上しており、燃料噴射弁に到達する異物は、燃料噴射弁のフィルタ構造の間隙よりも小さく、これまでのフィルタの構造では、燃料中の異物を捕集することが困難となっている。さらに、近年の厳しい排ガス規制に対応するための燃料圧力のさらなる高圧化により、上記異物による背圧制御部の制御弁の弁座面の侵食が促進されるおそれがある。 In particular, in recent years, the performance of a fuel main filter provided at a location other than the fuel injection valve in an accumulator fuel injection control device has been improved, and foreign matter that reaches the fuel injection valve is caused by the gap in the filter structure of the fuel injection valve. However, it is difficult to collect foreign matters in the fuel with the conventional filter structures. Furthermore, further increase in fuel pressure to meet recent strict exhaust gas regulations may promote erosion of the valve seat surface of the control valve of the back pressure control unit due to the foreign matter.
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、高圧燃料中の異物による背圧制御部の制御弁の弁座部の損傷を抑止することを目的の一つとする。 This invention is made | formed in view of such a problem, and makes it one of the objectives to suppress the damage to the valve-seat part of the control valve of the back pressure control part by the foreign material in a high pressure fuel.
本発明によれば、燃料噴射孔に通じる第1燃料通路及び圧力制御室に通じる第2燃料通路を有するハウジングと、前記ハウジング内を進退移動可能に設けられた弁ニードルと、前記圧力制御室内の圧力を調節することで前記弁ニードルを進退動させて前記燃料噴射孔の開閉制御を行う制御弁と、を備えた燃料噴射弁において、前記ハウジングはインレット開口部を備え、前記インレット開口部には高圧燃料の導入通路を有するインレットコネクタが取り付けられ、前記インレットコネクタの端面部と前記インレット開口部の底面部とによって燃料室が形成され、前記燃料室の領域の前記底面部の外周部には前記第1燃料通路が開口するとともに中央部には前記第2燃料通路が開口し、前記インレットコネクタから前記燃料室に導入される高圧燃料が旋回流を形成可能に構成されることを特徴とする燃料噴射弁が提供され、上述した問題を解決することができる。 According to the present invention, a housing having a first fuel passage communicating with the fuel injection hole and a second fuel passage communicating with the pressure control chamber, a valve needle provided to move forward and backward in the housing, And a control valve that controls the opening and closing of the fuel injection hole by moving the valve needle forward and backward by adjusting the pressure, wherein the housing includes an inlet opening, and the inlet opening includes An inlet connector having a high-pressure fuel introduction passage is attached, a fuel chamber is formed by an end surface portion of the inlet connector and a bottom surface portion of the inlet opening, and an outer peripheral portion of the bottom surface portion in the region of the fuel chamber The first fuel passage is opened and the second fuel passage is opened at the center, and is introduced into the fuel chamber from the inlet connector. Fee is provided a fuel injection valve, characterized in that it is formed configured to be able to swirl flow, it is possible to solve the problems described above.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記インレットコネクタが、軸方向に延びる軸方向通路と、前記軸方向通路から周方向に延びるとともに前記軸方向通路の中心から偏心して設けられて前記燃料室に開口する周方向通路と、を有するようにすることもできる。 Further, in the fuel injection valve of the present invention, the inlet connector is provided in the fuel chamber by being provided in an axial direction extending in the axial direction, extending in the circumferential direction from the axial direction passage and being eccentric from the center of the axial direction passage. It is also possible to have a circumferential passage that opens.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記軸方向通路が、前記燃料室側の端部が閉鎖されているようにすることもできる。 In the fuel injection valve of the present invention, the axial passage may be closed at the end on the fuel chamber side.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記周方向通路を複数備えるようにすることもできる。 In the fuel injection valve of the present invention, a plurality of the circumferential passages may be provided.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記周方向通路の直径が、前記燃料噴射孔の口径以下となるようにすることもできる。 In the fuel injection valve of the present invention, the diameter of the circumferential passage may be equal to or smaller than the diameter of the fuel injection hole.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記周方向通路を複数備え、前記周方向通路の断面積の総和が前記燃料噴射孔の断面積の総和以上となるようにすることもできる。 In the fuel injection valve of the present invention, a plurality of the circumferential passages may be provided, and the sum of the cross-sectional areas of the circumferential passages may be greater than or equal to the sum of the cross-sectional areas of the fuel injection holes.
また、本発明の燃料噴射弁において、前記周方向通路の数が、その直径と、前記断面積の総和とを考慮して決定されるようにすることもできる。 In the fuel injection valve of the present invention, the number of the circumferential passages may be determined in consideration of the diameter and the sum of the cross-sectional areas.
本発明の燃料噴射弁によれば、燃料噴射弁に到達する高圧燃料中の異物が、背圧制御部側に到達することを抑止することができ、制御弁の弁座面の損傷を低減することができるようになる。 According to the fuel injection valve of the present invention, foreign matter in the high-pressure fuel that reaches the fuel injection valve can be prevented from reaching the back pressure control unit, and damage to the valve seat surface of the control valve can be reduced. Will be able to.
以下、本発明の燃料噴射弁に関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、この実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては、特に説明がない限り同一の部材を示している。
Hereinafter, embodiments relating to the fuel injection valve of the present invention will be specifically described. However, this embodiment shows one aspect of the present invention and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention.
In addition, about each thing which attached | subjected the same code | symbol in each figure, the same member is shown unless there is particular description.
図1は、本実施の形態にかかる燃料噴射弁1を備えた蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的構成の一例を概略的に示す図である。図1において、燃料噴射弁1は断面図として示されている。
蓄圧式燃料噴射制御装置は、燃料タンク51からの燃料を圧送するサプライポンプ52と、このサプライポンプ52により圧送された高圧燃料が蓄えられるコモンレール12と、コモンレール12内に蓄積された高圧燃料を内燃機関(図示せず)の気筒内に噴射する燃料噴射弁1とを主たる構成要素としてなるものである。この蓄圧式燃料噴射制御装置の全体的な構成自体は、従来公知の蓄圧式燃料噴射制御装置と基本的に同一のものである。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an example of an overall configuration of a pressure accumulation fuel injection control device including a
The accumulator fuel injection control device includes a supply pump 52 that pumps fuel from a
このうち、燃料噴射弁1は、インジェクタハウジング2と、ノズルボディ3と、弁ニードル4と、バルブピストン5と、バルブボディ6と、背圧制御部7と、インレット部8とを主たる構成要素として構成されている。本実施の形態において、インジェクタハウジング2及びノズルボディ3が本発明の「ハウジング」に相当する。
Among these, the
ノズルボディ3は、インジェクタハウジング2の先端部(図1の下端側)にノズルナット9により締結されている。インジェクタハウジング2及びノズルボディ3には、インレット部8から導入される高圧燃料をノズルボディ3の燃料溜まり室14へ送る第1燃料通路11a,11bが形成されている。また、インジェクタハウジング2には、インレット部8から導入される燃料を背圧制御部7の制御室19へ送る第2燃料通路13が形成されている。
The nozzle body 3 is fastened to the tip end portion (lower end side in FIG. 1) of the
また、ノズルボディ3には、弁ニードル4の受圧部4Aに対向する部位に燃料溜まり室14が形成されている。このノズルボディ3の先端部には燃料噴射孔16が穿設されており、この燃料噴射孔16につながるシート部17に弁ニードル4の先端部が着座(シート)することにより燃料噴射孔16が閉鎖される一方、弁ニードル4がシート部17から離間(リフト)することにより燃料噴射孔16が開放される構造となっている。これによって燃料の噴射開始、停止が可能となっている。
In addition, a
また、ノズルボディ3が締結されるインジェクタハウジング2内には、その中心軸を中心としたスプリング室22が形成されており、弁ニードル4をシート部17の方向へ付勢するためのノズルスプリング18が配設されている。また、バルブピストン5がインジェクタハウジング2に形成された孔2A内に挿入されるとともに、バルブボディ6に形成された摺動孔6A内に摺動可能に挿入されて、弁ニードル4の上方部に位置するように配設されている。
Further, a
また、バルブボディ6には、バルブピストン5の頂部5Aが位置する部位に制御室19が形成されており、バルブピストン5の頂部5Aが下方側(燃料噴射孔16側)から臨むようになっている。制御室19は、バルブボディ6に形成された導入側オリフィス20に連通している。この導入側オリフィス20は、バルブボディ6とインジェクタハウジング2との間にバルブボディ6の周方向で環状に形成された圧力導入室21を介して第2燃料通路13に連通されている。これによって、コモンレール12からの導入圧力が制御室19へ供給されるようになっている。
The
また、制御室19は開閉用オリフィス23にも連通しており、開閉用オリフィス23は後述する背圧制御部7の電磁弁28の操作によって開閉可能となっている。なお、制御室19におけるバルブピストン5の頂部5Aの受圧面積は、ノズルニードル4の受圧部4Aの受圧面積よりも大きく設定されている。
The
背圧制御部7は、電磁弁28と、ホルダ29と、制御室19とを主たる要素として備えた構成となっている。電磁弁28は、マグネット25と、アーマチュア27と、制御弁体24とを備えている。マグネット25に対して制御回路から駆動信号が供給されることによってバルブスプリング26の付勢力に抗してアーマチュア27がマグネット25に吸引され、制御弁体24が開閉用オリフィス23に連続する弁座面からリフトし、制御室19の圧力を燃料還流路15に開放できるようになっている。このように制御弁体24を動作させることにより制御室19の圧力を制御し、バルブピストン5を介して弁ニードル4の背圧を制御することで、弁ニードル4のシート部17へのシート及びリフトを制御することができるようになっている。
The back pressure control unit 7 includes a solenoid valve 28, a
このように構成された燃料噴射弁1では、コモンレール12からの高圧燃料は、インレット部8から第1燃料通路11a,11bを介して燃料溜まり室14内の弁ニードル4の受圧部4Aに作用するとともに、第2燃料通路13及び圧力導入室21を介して制御室19内のバルブピストン5の頂部5Aにも作用するようになっている。
したがって、制御弁体24によって制御室19が燃料低圧側と遮断されている状態では、弁ニードル4はバルブピストン5を介して受ける制御室19の背圧とノズルスプリング18の付勢力とにより、ノズルボディ3のシート部17にシートされ、燃料噴射孔16を閉鎖することになる。
In the
Therefore, in a state where the
一方、マグネット25に所定のタイミングで駆動信号を供給することにより、アーマチュア27がマグネット25に吸引され、制御弁体24が開閉用オリフィス23を開放すると、制御室19の高圧が開閉用オリフィス23を介して燃料還流路15を通って燃料タンク51へ還流する。したがって、制御室19におけるバルブピストン5の頂部5Aに作用していた高圧が開放され、弁ニードル4は受圧部4Aに作用している高圧により、ノズルスプリング18の付勢力に抗してシート部17からリフトし、燃料噴射孔16が開放されて燃料噴射が行われることになる。
On the other hand, when the
そして、マグネット25を消磁することにより制御弁体24により開閉用オリフィス23が閉鎖されると、制御室19内の圧力及びノズルスプリング18の付勢力によりバルブピストン5を介して弁ニードル4がシート位置であるシート部17にシートされて燃料噴射孔16が閉鎖され、燃料噴射が終了することになる。
When the opening /
次に、本実施の形態にかかる燃料噴射弁1のインレット部8について詳細に説明する。
図2は、図1に示す燃料噴射弁1のインレット部8の拡大断面図を示している。
インレット部8は、インジェクタハウジング2に形成されたインレット開口部2aにインレットコネクタ30が装着されて構成されている。本実施の形態においては、インレットコネクタ30は、インレット開口部2a内に液密に螺合されている。
Next, the
FIG. 2 shows an enlarged cross-sectional view of the
The
インレットコネクタ30は、軸方向両端が開口する筒状のコネクタボディ31と、コネクタボディ31内に保持された流路形成部材33と、流路形成部材33の先端に固定された旋回流形成部35とを有している。流路形成部材33は、その外周部が液密にコネクタボディ31内に圧入、あるいは、溶接等により固定されている。また、旋回流形成部35は、溶接等により流路形成部材33の先端面に固定されている。
The
流路形成部材33には、軸方向両端に開口して高圧燃料の流入通路となる軸方向通路33aが形成されている。旋回流形成部35には、軸方向の一方側に開口する一方、後述する燃料室40側の端部が閉鎖され、上記開口が流路形成部材33の軸方向通路33aと連通する軸方向通路35aと、この軸方向通路35aの中心から偏心して設けられて軸方向通路35aと旋回流形成部35の外周部とを接続する周方向通路35bとが形成されている。
The flow path forming member 33 is formed with an
図3は、図2のAA断面の矢視図を示している。図3に示すように、旋回流形成部35は、中央の軸方向通路35aから接線方向に延在して設けられた複数の周方向通路35bを備えている。図3に示す例では、それぞれ接線方向に延びる8本の周方向通路35bが等間隔に形成されている。
FIG. 3 shows an arrow view of the AA cross section of FIG. As shown in FIG. 3, the swirl
このように構成されたインレットコネクタ30をインレット開口部2a内に装着することで、インレットコネクタ30の先端部(図2の下方側の部分)とインレット開口部2aの底面部2aaとにより、燃料室40が形成される。本実施の形態においては、インレットコネクタ30の先端側の面(図2の下方側の面)とインレット開口部2aの底面部2aaとの間にシム部材37が挟持されており、インレットコネクタ30とインレット開口部2aの底面部2aaとの間隙からの高圧燃料の漏れが抑えられるようになっている。
By mounting the
この燃料室40の領域のインレット開口部2aの底面部2aaには、ノズルボディ3の燃料溜まり室14に通じる第1燃料通路11aと、背圧制御部7の制御室19に通じる第2燃料通路13とが開口している。
In the bottom surface 2aa of the
図4は、図2のBB面(インレット開口部2aの底面部2aa)の矢視図を示している。図4に示すように、燃料室40の領域のインレット開口部2aの底面部2aaにおいて、第1燃料通路11aは底面部2aaの外周部に開口し、第2燃料通路13は底面部2aaの中央部に開口している。
FIG. 4 shows an arrow view of the BB surface (the bottom surface portion 2aa of the
コモンレール12から供給されてインレットコネクタ30に導入される高圧燃料は、インレットコネクタ30内に形成された軸方向通路33a,35aを流れた後、周方向通路35bを介して燃料室40に導入される。このとき、周方向通路35bが軸方向通路35aの中心から偏心して設けられ、特に、本実施の形態においては接線方向に周方向通路35bが設けられていることから、図5に示すように、燃料室40に導入される燃料は旋回流を形成する。
The high-pressure fuel supplied from the
したがって、高圧燃料に混合されている異物は、遠心力によって燃料室40の外周部に移動するため、背圧制御部7の制御室19に通じる第2燃料通路13に流れ込みにくくなる。すなわち、本実施の形態の燃料噴射弁1は、コモンレール12からインレットコネクタ30に供給される燃料中の数μmの異物を捕集する代わりに、燃料室40の外周部に分離して第1燃料通路11a側に流し、比較的清浄度の高い燃料を背圧制御部7の制御室19側に流すようになっている。その結果、異物によって背圧制御部7の電磁弁28の弁座面の侵食が低減される。
Accordingly, the foreign matter mixed in the high-pressure fuel moves to the outer peripheral portion of the
また、本実施の形態の燃料噴射弁1では、旋回流形成部35の周方向通路35bの直径が燃料噴射孔16の口径以下に設計されている。例えば、燃料噴射孔16の口径は小さいもので100μm程度であるために、周方向通路35bの直径は100μm程度にすることができる。したがって、燃料噴射孔16を詰まらせてしまうような大きさの異物はあらかじめ周方向通路35bを通過することができず、燃料噴射孔16の詰まりを防ぐことができる。
Further, in the
さらに、本実施の形態の燃料噴射弁1では、旋回流形成部35の周方向通路35bの断面積の総和が、燃料噴射孔16の断面積の総和以上となるように設計されている。したがって、コモンレール12から燃料噴射弁1に供給される高圧燃料の圧力損失が生じにくくなっている。
Furthermore, the
つまり、燃料噴射孔16の直径以上となるように周方向通路35bの直径を決定するとともに、周方向通路35bの断面積の総和が、燃料噴射孔16の断面積の総和以上となるように、周方向通路35bの数を決定する。このように周方向通路35bを設けることによって、高圧燃料の圧力損失を防ぐことができ、かつ、異物による燃料噴射孔16の詰まりを防ぐことができる。
That is, the diameter of the
1:燃料噴射弁、2:インジェクタハウジング、2a:インレット開口部、2aa:底面部、3:ノズルボディ、4:弁ニードル、5:バルブピストン、6:バルブボディ、7:背圧制御部、8:インレット部、9:ノズルナット、11a・11b:第1燃料通路、12:コモンレール、13:第2燃料通路、14:燃料溜まり室、15:燃料還流路、16:燃料噴射孔、17:シート部、18:ノズルスプリング、19:制御室、20:導入側オリフィス、21:圧力導入室、22:スプリング室、23:開閉用オリフィス、24:バルブボール、25:マグネット、26:バルブスプリング、27:アーマチュア、28:電磁弁、29:ホルダ、30:インレットコネクタ、31:コネクタボディ、33:流路形成部材、33a:軸方向通路、35:旋回流形成部、35a:軸方向通路、35b:周方向通路、37:シム部材、40:燃料室、51:燃料タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Fuel injection valve, 2: Injector housing, 2a: Inlet opening part, 2aa: Bottom part, 3: Nozzle body, 4: Valve needle, 5: Valve piston, 6: Valve body, 7: Back pressure control part, 8 : Inlet part, 9: Nozzle nut, 11a and 11b: First fuel passage, 12: Common rail, 13: Second fuel passage, 14: Fuel reservoir, 15: Fuel return passage, 16: Fuel injection hole, 17: Seat , 18: Nozzle spring, 19: Control chamber, 20: Introduction side orifice, 21: Pressure introduction chamber, 22: Spring chamber, 23: Opening / closing orifice, 24: Valve ball, 25: Magnet, 26: Valve spring, 27 : Armature, 28: Solenoid valve, 29: Holder, 30: Inlet connector, 31: Connector body, 33: Flow path forming member, 33a: Axial direction Road, 35: swirling flow forming portion, 35a: axial passage, 35b: circumferential passage, 37: shim member, 40: fuel chamber, 51: fuel tank
Claims (7)
前記ハウジングはインレット開口部を備え、前記インレット開口部には高圧燃料の導入通路を有するインレットコネクタが取り付けられ、
前記インレットコネクタの端面部と前記インレット開口部の底面部とによって燃料室が形成され、前記燃料室の領域の前記底面部の外周部には前記第1燃料通路が開口するとともに中央部には前記第2燃料通路が開口し、
前記インレットコネクタから前記燃料室に導入される高圧燃料が旋回流を形成可能に構成されることを特徴とする燃料噴射弁。 A housing having a first fuel passage communicating with the fuel injection hole and a second fuel passage communicating with the pressure control chamber, a valve needle provided so as to be movable back and forth in the housing, and adjusting a pressure in the pressure control chamber; A fuel injection valve comprising: a control valve that controls the opening and closing of the fuel injection hole by moving the valve needle forward and backward;
The housing includes an inlet opening, and an inlet connector having a high-pressure fuel introduction passage is attached to the inlet opening.
A fuel chamber is formed by an end surface portion of the inlet connector and a bottom surface portion of the inlet opening, and the first fuel passage is opened at an outer peripheral portion of the bottom surface portion of the region of the fuel chamber, and at the central portion, The second fuel passage opens,
A fuel injection valve characterized in that the high-pressure fuel introduced from the inlet connector into the fuel chamber can form a swirling flow.
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