JP2015021470A - Fuel injection valve - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress deterioration in responsiveness of a direct injection type fuel injection valve due to intrusion of metering oil, carbon particles or the like to a fitting clearance between a plunger and a housing.SOLUTION: In a fuel injection valve, liquid is filled in a cylindrical fitting clearance between the inner peripheral surface of a housing and the outer peripheral surface of a plunger; and high-pressure gas supply means, supplying high-pressure gas to both ends in an axial direction of the fitting clearance to seal the liquid in the fitting clearance, is provided.

Description

本発明は、自動車用等のエンジン、特にロータリエンジンにおいて作動室内に水素ガス等の気体燃料を直接噴射する直噴式の燃料噴射弁の技術分野に属する。   The present invention belongs to the technical field of a direct injection type fuel injection valve that directly injects gaseous fuel such as hydrogen gas into a working chamber of an engine for automobiles, particularly a rotary engine.

従来、自動車等に水素ロータリエンジンを用いる技術が開発され或いは実用化されている。   Conventionally, a technique using a hydrogen rotary engine in an automobile or the like has been developed or put into practical use.

ここで、一般にロータリエンジンは、ロータとロータハウジングの間に形成される作動室の気密を保つためのアペックスシールの潤滑と気密性確保のため、メタリングオイルを作動室に供給する必要がある。   Here, in general, in a rotary engine, it is necessary to supply metering oil to the working chamber in order to lubricate the apex seal for ensuring airtightness of the working chamber formed between the rotor and the rotor housing and to ensure airtightness.

もっとも、直噴式の燃料噴射弁を採用するロータリエンジンの場合、高圧縮状態の作動室（燃焼室）内に燃料噴射弁から燃料を直接噴射するため、該作動室内から燃料噴射弁内、特にプランジャと該プランジャが摺動自在に嵌合されたハウジングとの嵌合隙間にメタリングオイルが侵入してしまうことがあった。このメタリングオイルは一般に低温時に粘度が高くなるため、エンジン温度が低いときにプランジャの摺動抵抗が大きくなり、エンジンコントロールユニット（以下、「ＥＣＵ」という）から噴射信号を受けてから実際に燃料噴射弁が開弁するまでの作動遅れ時間（以下、「無効噴射時間」という。）が増大し、エンジンの応答性、特に冷間始動時や寒冷地での始動性が悪化し、具体的にはエンジンがかかりにくい、かかっても失火しやすい状態となる。   However, in the case of a rotary engine that employs a direct injection type fuel injection valve, fuel is directly injected from the fuel injection valve into a highly compressed working chamber (combustion chamber). And metering oil may enter the fitting gap between the plunger and the housing in which the plunger is slidably fitted. Since the viscosity of this metering oil generally increases at low temperatures, the sliding resistance of the plunger increases when the engine temperature is low, and fuel is actually received after receiving an injection signal from the engine control unit (hereinafter referred to as “ECU”). The operation delay time until the injection valve opens (hereinafter referred to as “invalid injection time”) increases, and the engine responsiveness, particularly in cold start and cold start, deteriorates. The engine is difficult to start, and it is easy to misfire even if it starts.

また、ロータリエンジンに限らず、一般に直噴式燃料噴射弁を採用するエンジンにおいては、燃焼室（作動室）内でのオイルの燃焼により発生するカーボン粒子（煤）が、燃焼ガスに含まれた状態で燃料噴射弁内に侵入し、燃料噴射弁の応答性を低下させる原因となる。   In addition to a rotary engine, in an engine that generally employs a direct injection type fuel injection valve, the combustion gas contains carbon particles (soot) generated by the combustion of oil in the combustion chamber (working chamber). Intrusion into the fuel injection valve causes the responsiveness of the fuel injection valve to deteriorate.

例えば、特許文献１には、直噴式燃料噴射弁において、プランジャの周囲にダイヤモンドライクカーボンからなる高硬度被膜を形成する技術が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses a technique for forming a high-hardness coating made of diamond-like carbon around a plunger in a direct injection type fuel injection valve.

しかし、特許文献１に記載された上述の技術では、プランジャとハウジング間の摩擦抵抗は低減できるが、高硬度被膜と金属面との嵌合面間には寸法精度に起因する隙間や両面の微妙な凹凸による空隙を完全になくすることはできないため、この隙間にメタリングオイルやカーボン粒子が侵入するのを完全には阻止できない。   However, with the above-described technique described in Patent Document 1, the frictional resistance between the plunger and the housing can be reduced, but there is a gap between the fitting surface between the high-hardness coating and the metal surface due to the dimensional accuracy and the subtleity of both surfaces. Since it is impossible to completely eliminate voids due to unevenness, it is not possible to completely prevent metalling oil and carbon particles from entering this gap.

特開２００３−２０６８２０号公報JP 2003-206820 A

そこで、本発明は、プランジャとハウジングとの嵌合隙間へのメタリングオイルやカーボン等の侵入による直噴式燃料噴射弁の応答性の低下を抑制することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to suppress a decrease in responsiveness of a direct injection type fuel injection valve due to penetration of metering oil, carbon, or the like into a fitting gap between a plunger and a housing.

前記課題を解決するため、本発明に係る燃料噴射弁は、次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, a fuel injection valve according to the present invention is configured as follows.

まず、本願の請求項１に係る発明は、
プランジャと、該プランジャが摺動自在に嵌合され、先端に噴孔が設けられたハウジングと、前記噴孔を閉じるように前記プランジャを付勢するスプリングと、磁力により前記スプリングの付勢力に抗して前記噴孔を開弁させ、前記ハウジング内に供給されている燃料を前記噴孔から噴射させるソレノイドとを備える直噴式の燃料噴射弁において、
前記ハウジングの内周面と前記プランジャの外周面との間の円筒形嵌合隙間に液体が充填されており、
前記嵌合隙間の軸方向両端部に高圧気体を供給して前記嵌合隙間に前記液体を封止する高圧気体供給手段を有する
ことを特徴とする。 First, the invention according to claim 1 of the present application is
A plunger, a housing in which the plunger is slidably fitted, a housing provided with a nozzle hole at the tip, a spring that biases the plunger so as to close the nozzle hole, and a biasing force of the spring by a magnetic force A direct injection type fuel injection valve comprising: a solenoid for opening the nozzle hole and injecting fuel supplied into the housing from the nozzle hole;
The cylindrical fitting gap between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the plunger is filled with liquid,
It has high pressure gas supply means for supplying high pressure gas to both axial ends of the fitting gap and sealing the liquid in the fitting gap.

また、本願の請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、
前記液体は、温度変化に対する粘度変化率が小さなシリコーンオイルである
ことを特徴とする。 The invention according to claim 2 of the present application is the invention according to claim 1,
The liquid is a silicone oil having a small viscosity change rate with respect to a temperature change.

また、本願の請求項３に係る発明は、請求項１または２に係る発明において、
前記高圧気体は、前記燃料として供給される気体燃料である
ことを特徴とする。 The invention according to claim 3 of the present application is the invention according to claim 1 or 2,
The high-pressure gas is a gaseous fuel supplied as the fuel.

また、本願の請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に係る発明において、
前記燃料噴射弁は、メタリングオイルが供給されるロータリエンジンに用いられる
ことを特徴とする。 The invention according to claim 4 of the present application is the invention according to any one of claims 1 to 3,
The fuel injection valve is used for a rotary engine supplied with metering oil.

以上の構成により、本願の各請求項に係る発明によれば、次の効果が得られる。   With the above configuration, according to the invention according to each claim of the present application, the following effects can be obtained.

請求項１に係る発明によれば、燃料噴射弁のプランジャとハウジング間の嵌合隙間が液体で充填されており、この液体は高圧気体によって嵌合隙間に封止されているため、この液体の存在によって燃焼室内からこの嵌合隙間にメタリングオイルやカーボン粒子等が侵入するのを防止できる。したがって、燃料噴射弁の応答性の低下を抑止することができ、ひいてはエンジンの応答性の低下を防止できる。   According to the first aspect of the present invention, the fitting gap between the plunger of the fuel injection valve and the housing is filled with liquid, and this liquid is sealed in the fitting gap by high-pressure gas. By being present, it is possible to prevent metalling oil, carbon particles, and the like from entering the fitting gap from the combustion chamber. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the responsiveness of the fuel injection valve, thereby preventing a decrease in the responsiveness of the engine.

請求項２に係る発明によれば、嵌合隙間に充填する液体として、温度変化に対する粘度変化率が小さなシリコーンオイルを用いることで、エンジンが始動時から暖機完了時までプランジャの摺動抵抗の変化が小さくなり、すなわち、エンジンの温度変化に応じた燃料噴射弁の無効噴射時間の変化が小さくなるため、ＥＣＵによる燃料噴射弁の燃料噴射量の制御性が向上する。   According to the second aspect of the present invention, the silicone oil having a small viscosity change rate with respect to the temperature change is used as the liquid filling the fitting gap, so that the sliding resistance of the plunger can be reduced from the time when the engine is started to the time when the warm-up is completed. Since the change becomes smaller, that is, the change in the invalid injection time of the fuel injection valve in accordance with the temperature change of the engine becomes smaller, the controllability of the fuel injection amount of the fuel injection valve by the ECU is improved.

請求項３に係る発明によれば、嵌合隙間に液体を封止する高圧気体として、燃料噴射弁に供給されている気体燃料を用いているため、嵌合隙間に液体を封止するための専用の高圧気体を供給する機構を別途設ける必要がなく、シンプルな機構で上述の効果を実現できる。   According to the invention of claim 3, since the gaseous fuel supplied to the fuel injection valve is used as the high-pressure gas for sealing the liquid in the fitting gap, the liquid for sealing the fitting gap is used. It is not necessary to separately provide a mechanism for supplying a dedicated high-pressure gas, and the above-described effects can be realized with a simple mechanism.

請求項４に係る発明によれば、作動室にメタリングオイルが供給されるロータリエンジンにおいても、上述の効果を実現できる。   According to the invention which concerns on Claim 4, the above-mentioned effect is realizable also in the rotary engine by which metering oil is supplied to a working chamber.

本発明に係る燃料噴射弁の全体構造を示す縦断面図である。It is a longitudinal section showing the whole fuel injection valve structure concerning the present invention. 図１のプランジャ周辺部の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the plunger peripheral part of FIG. シリコーンオイルの粘度特性をメタリングオイルと比較して示す図である。It is a figure which shows the viscosity characteristic of silicone oil compared with metering oil. 本発明における無効噴射時間の温度依存性を従来技術と比較して示す図である。It is a figure which shows the temperature dependence of the invalid injection time in this invention compared with a prior art.

以下、本発明に係る燃料噴射弁１の実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。   Hereinafter, an embodiment of a fuel injection valve 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.

まず、本発明に係る燃料噴射弁１が適用されるロータリエンジン（図示しない）について説明する。当該ロータリエンジンは、燃料として水素ガスを用いる水素エンジンであり、トロコイド状内周面を有する繭状のロータハウジングとその両側に配置されたサイドハウジングとに囲まれたロータ収容室に略三角形状のロータが収容されており、ロータの外周面とロータハウジングの内周面との間に３つの作動室（燃焼室）が形成されている。   First, a rotary engine (not shown) to which the fuel injection valve 1 according to the present invention is applied will be described. The rotary engine is a hydrogen engine that uses hydrogen gas as fuel, and has a substantially triangular shape in a rotor housing chamber surrounded by a bowl-shaped rotor housing having a trochoidal inner peripheral surface and side housings arranged on both sides thereof. The rotor is accommodated, and three working chambers (combustion chambers) are formed between the outer peripheral surface of the rotor and the inner peripheral surface of the rotor housing.

各作動室は、サイドハウジングの内側面に開口する吸気ポートが開かれたときに、その内部に吸気通路からエアを吸入した上、該エア中に水素供給源から燃料噴射弁１を介して燃料である水素ガスを噴射して混合気を形成し、この混合気をロータで圧縮した上で点火プラグで点火して燃焼させ、このときの該作動室の膨張によりロータに回転力を与え、ロータハウジングの内周面に開口する排気ポートが該作動室と連通したときに、燃焼ガスを排気通路に排出するといった吸気、圧縮、膨張（爆発）、排気の一連の工程を順次繰り返すようになっている。   Each of the working chambers draws air from the intake passage into the air when the intake port that opens on the inner side surface of the side housing is opened, and then supplies fuel into the air from the hydrogen supply source via the fuel injection valve 1. The hydrogen gas is injected to form an air-fuel mixture, and the air-fuel mixture is compressed by the rotor and then ignited by the spark plug and burned. The expansion of the working chamber at this time gives the rotor a rotational force, and the rotor When an exhaust port that opens on the inner peripheral surface of the housing communicates with the working chamber, a series of steps of intake, compression, expansion (explosion), and exhaust such as exhausting combustion gas to the exhaust passage are sequentially repeated. Yes.

この回転力によってロータは、その頂部をアペックスシールを介してロータハウジングのトロコイド状内周面に摺接させつつ偏心軸まわりで遊星回転運動を行い、この遊星回転運動に伴って偏心軸が回転することで、この偏心軸の回転力がエンジンの出力として取り出されるようになっている。   With this rotational force, the rotor makes a planetary rotation around the eccentric shaft while sliding the top of the rotor on the trochoidal inner peripheral surface of the rotor housing via the apex seal, and the eccentric shaft rotates with this planetary rotation. Thus, the rotational force of the eccentric shaft is extracted as the output of the engine.

また、ロータリエンジンには、ロータハウジングとアペックスシールの潤滑と作動室の気密性確保のため、作動室内にメタリングオイルを供給するメタリングオイル供給手段が設けられており、該オイル供給手段は、オイルタンク内のメタリングオイルをオイルポンプによってオイルノズルを介して作動室内に直接供給するように構成されている。このオイルポンプはＥＣＵからの制御信号により駆動されてエンジンの状況に応じて所定の吐出量のメタリングオイルを吐出するようになっている。   Further, in order to lubricate the rotor housing and the apex seal and to ensure the airtightness of the working chamber, the rotary engine is provided with a metering oil supplying means for supplying the metering oil into the working chamber. The metering oil in the oil tank is directly supplied into the working chamber through an oil nozzle by an oil pump. This oil pump is driven by a control signal from the ECU, and discharges a predetermined amount of metering oil according to the state of the engine.

水素供給源から燃料噴射弁１まで水素ガスを導く水素供給通路には、水素ガスの流量を制御する水素供給制御弁が介設されており、この水素供給制御弁は、ＥＣＵによって制御されるようになっている。また、燃料噴射弁１は、偏心軸と同期する所定のタイミングで開閉するようにＥＣＵによって制御されるようになっている。なお、水素供給源としては、常温で水素ガスを高密度で貯蔵する高圧ボンベ、水素を保冷して液体水素として貯蔵する液体水素タンク、水素を高密度で吸蔵することができる水素吸蔵合金を用いた水素貯蔵器等を用いることができる。   A hydrogen supply control valve for controlling the flow rate of the hydrogen gas is interposed in the hydrogen supply passage that guides the hydrogen gas from the hydrogen supply source to the fuel injection valve 1, and this hydrogen supply control valve is controlled by the ECU. It has become. The fuel injection valve 1 is controlled by the ECU so as to open and close at a predetermined timing synchronized with the eccentric shaft. As the hydrogen supply source, a high-pressure cylinder that stores hydrogen gas at a high density at room temperature, a liquid hydrogen tank that cools and stores hydrogen as liquid hydrogen, and a hydrogen storage alloy that can store hydrogen at high density are used. A conventional hydrogen storage device can be used.

次に、図１を参照しながら、本実施形態の燃料噴射弁１の構成について説明する。   Next, the configuration of the fuel injection valve 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施形態の燃料噴射弁１の本体は、その内周面に後述のプランジャ２０が摺動自在に嵌合される円筒状のハウジング１０と、該ハウジング１０の後端に連接された円筒状の非磁性体よりなる固定コア１２とが同心状に配設された構成を有している。ハウジング１０は、その中央を貫通する噴孔１８を備えたバルブボディ１６が前端に嵌合されて構成されている。   The main body of the fuel injection valve 1 according to the present embodiment includes a cylindrical housing 10 in which a plunger 20 (described later) is slidably fitted on an inner peripheral surface thereof, and a cylindrical shape connected to the rear end of the housing 10. The fixed core 12 made of a nonmagnetic material is concentrically arranged. The housing 10 is configured by fitting a valve body 16 having an injection hole 18 penetrating through the center thereof at the front end.

プランジャ２０は、有底円筒状の磁性体であり、その外周面に自己潤滑性の被膜がコーティングされ、その先端面にゴム製の着座部２４が接合され、その先端部に外周面に開口する複数の横孔２２を備えており、その後端部と固定コア１２の間に挟んで設けられたスプリング３０によって、固定コア１２から離間する方向（すなわち閉弁方向）に付勢されている。   The plunger 20 is a bottomed cylindrical magnetic body, the outer peripheral surface of which is coated with a self-lubricating film, a rubber seating portion 24 is joined to the distal end surface, and the distal end portion opens to the outer peripheral surface. A plurality of lateral holes 22 are provided, and are biased in a direction away from the fixed core 12 (that is, a valve closing direction) by a spring 30 provided between the rear end portion and the fixed core 12.

また、上述の本体内部には、プランジャ２０の後部から固定コア１２の前部に亘ってこれらを囲むように延在するソレノイドコイル４０が収納されており、本体後端にはソレノイドコイル４０を励磁するための通電部５０が一側方に突出して樹脂で一体成形されており、ソレノイドコイル４０で発生した磁力によって、固定コア１２側に可動コアであるプランジャ２０がスプリング３０の付勢力に抗して吸引される。このとき、バルブボディ１６の噴孔１８の周囲の内壁面にある円環状の弁座１９に、同じく円環状とされたプランジャ２０の着座部２４が、プランジャ２０の移動に応じて対接、離間することにより、噴孔１８が閉弁、開弁するように構成されている。   In addition, a solenoid coil 40 extending from the rear part of the plunger 20 to the front part of the fixed core 12 is housed in the main body, and the solenoid coil 40 is excited at the rear end of the main body. The energizing portion 50 for projecting to one side is integrally formed of resin, and the plunger 20 which is a movable core on the fixed core 12 side resists the urging force of the spring 30 by the magnetic force generated by the solenoid coil 40. Sucked. At this time, the seating portion 24 of the plunger 20 that is also annular in shape is in contact with and separated from the annular valve seat 19 on the inner wall surface around the nozzle hole 18 of the valve body 16 according to the movement of the plunger 20. By doing so, the nozzle hole 18 is configured to close and open.

さらに、固定コア１２の後端には、ハウジング１０内に水素ガスを供給するための燃料供給部６０が設けられており、燃料噴射弁１は、この燃料供給部６０に接続されたパイプ（図示せず）から固定コア１２内の燃料通路６２を経由して、固定コア１２の先端部とプランジャ２０の後端部との間にある空間６４まで高圧の水素ガスが圧送されると共に、プランジャ２０内の燃料通路６６と横孔２２を経由して、バルブボディ１６の内壁面とハウジング１０の内周面１０ａとプランジャ２０の先端部との間にある空間６８にも高圧の水素ガスが圧送されるように構成されている。   Furthermore, a fuel supply unit 60 for supplying hydrogen gas into the housing 10 is provided at the rear end of the fixed core 12, and the fuel injection valve 1 is connected to the fuel supply unit 60 (see FIG. The high-pressure hydrogen gas is pumped from the notch) to the space 64 between the front end portion of the fixed core 12 and the rear end portion of the plunger 20 via the fuel passage 62 in the fixed core 12. High-pressure hydrogen gas is also pumped into the space 68 between the inner wall surface of the valve body 16, the inner peripheral surface 10 a of the housing 10, and the distal end portion of the plunger 20 via the inner fuel passage 66 and the lateral hole 22. It is comprised so that.

なお、ソレノイドコイル４０の励磁および消磁の切り替えは、燃料制御部（図示しない）によって制御される。この燃料制御部は、ＥＣＵ（図示しない）内に設けられ、エンジンの運転状態を示す各種信号を入力し、これらの信号が示す運転状態に応じて要求される噴射量となるように、燃料噴射弁１のソレノイドコイル４０にパルス状の制御電流を出力するように構成されている。   The switching between excitation and demagnetization of the solenoid coil 40 is controlled by a fuel control unit (not shown). The fuel control unit is provided in an ECU (not shown), inputs various signals indicating the engine operating state, and injects fuel so that the injection amount required according to the operating state indicated by these signals is obtained. A pulsed control current is output to the solenoid coil 40 of the valve 1.

図２は、プランジャ２０周辺の拡大図と該拡大図における嵌合隙間７０の一部をさらに拡大した図を示している。図２に示すように、燃料噴射弁１は、プランジャ２０の外周面２０ａとハウジング１０の内周面１０ａの間に円筒形の嵌合隙間７０（例えば、最大隙間１０μｍ）を備え、該嵌合隙間７０は液体のシリコーンオイル８０が予め所定量充填されるように構成されている。この嵌合隙間７０の軸方向両端部は、その上下にある空間６４、６８とそれぞれ連通しており、空間６４、６８に圧送される水素ガスの圧力（例えば、０．３〜１．２ＭＰａ）によって、嵌合隙間７０に充填されているシリコーンオイル８０が上下から圧力を受けて嵌合隙間７０の内部に封止されるように構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged view around the plunger 20 and a further enlarged view of a part of the fitting gap 70 in the enlarged view. As shown in FIG. 2, the fuel injection valve 1 includes a cylindrical fitting gap 70 (for example, a maximum gap of 10 μm) between the outer peripheral surface 20 a of the plunger 20 and the inner peripheral surface 10 a of the housing 10. The gap 70 is configured to be filled with a predetermined amount of liquid silicone oil 80 in advance. Both ends of the fitting gap 70 in the axial direction communicate with the spaces 64 and 68 located above and below the fitting gap 70, respectively, and the pressure of hydrogen gas fed into the spaces 64 and 68 (for example, 0.3 to 1.2 MPa) Thus, the silicone oil 80 filled in the fitting gap 70 is configured to receive pressure from above and below and be sealed inside the fitting gap 70.

ここで、一般にシリコーンオイルは、無色透明の液体であり、耐寒性に優れている。特にジメチルシリコーンオイルは、−４０〜−５０℃でも流動性を保つことができ、少量のフェニル基を含有するメチルフェニルシリコーンオイルは、凝固点が−７０℃以下のものもあり、これらは低温での使用に適している。また、一般にシリコーンオイルは、粘度安定性にも優れており、温度による粘度変化が鉱油系または植物系の油に比べて非常に少ない。   Here, generally, silicone oil is a colorless and transparent liquid, and is excellent in cold resistance. In particular, dimethyl silicone oil can maintain fluidity even at −40 to −50 ° C., and some methyl phenyl silicone oils containing a small amount of phenyl groups have a freezing point of −70 ° C. or less. Suitable for use. In general, silicone oil is excellent in viscosity stability, and its viscosity change due to temperature is very small compared to mineral oil or vegetable oil.

そして、本実施形態の燃料噴射弁１で用いられるシリコーンオイル８０も耐寒性と粘度安定性に優れた液体のシリコーンオイルであって、特に、アペックスシールの潤滑等のために用いられるメタリングオイルに比べて耐寒性と粘度安定性が共に優れたものを用いるのが望ましい。図３に示すように、シリコーンオイル８０は、−２０℃における動粘度が約１１００（ｍｍ２／ｓ）、０℃における動粘度が約６００（ｍｍ２／ｓ）、２０℃における動粘度が約４００（ｍｍ２／ｓ）であり、２０℃の動粘度を基準とした−２５℃での粘度変化率が１１００／４００＝２．７５である。一方、メタリングオイルは、−２０℃における動粘度が約１４９００（ｍｍ２／ｓ）、０℃における動粘度が約１３００（ｍｍ２／ｓ）、２０℃における動粘度が約２５０（ｍｍ２／ｓ）であり、２０℃の動粘度を基準とした−２５℃での粘度変化率が１４９００／２５０＝５９．６である。よって、シリコーンオイル８０は、メタリングオイルと比較すると、低温時（０℃以下）での動粘度が小さいと共に、使用温度範囲（−２０〜２０℃）での粘度変化率が小さいことがわかる。シリコーンオイル８０として、例えばジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル等を用いてもよい。 The silicone oil 80 used in the fuel injection valve 1 of the present embodiment is also a liquid silicone oil excellent in cold resistance and viscosity stability, and is particularly used for metering oil used for apex seal lubrication and the like. It is desirable to use one that is superior in both cold resistance and viscosity stability. As shown in FIG. 3, the silicone oil 80 has a kinematic viscosity at −20 ° C. of about 1100 (mm 2 / s), a kinematic viscosity at 0 ° C. of about 600 (mm 2 / s), and a kinematic viscosity at 20 ° C. of about 400 (mm 2 / s), and the viscosity change rate at −25 ° C. based on the kinematic viscosity at 20 ° C. is 1100/400 = 2.75. On the other hand, the metalling oil has a kinematic viscosity at −20 ° C. of about 14900 (mm 2 / s), a kinematic viscosity at 0 ° C. of about 1300 (mm 2 / s), and a kinematic viscosity at 20 ° C. of about 250 (mm 2 / s). s), and the viscosity change rate at −25 ° C. based on the kinematic viscosity at 20 ° C. is 14900/250 = 59.6. Therefore, it can be seen that the silicone oil 80 has a small kinematic viscosity at a low temperature (0 ° C. or lower) and a small viscosity change rate in the operating temperature range (−20 to 20 ° C.) as compared with the metalling oil. As the silicone oil 80, for example, dimethyl silicone oil, methylphenyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, or the like may be used.

次に、本実施形態の燃料噴射弁１の作用について説明する。   Next, the operation of the fuel injection valve 1 of the present embodiment will be described.

まず、ソレノイドコイル４０が消磁された状態で、燃料供給部６０から水素ガスが燃料噴射弁１に供給されると、水素ガスは固定コア１２内の燃料通路６２を経由して固定コア１２の先端部とプランジャ２０の後端部との間にある空間６４まで圧送され、さらに、プランジャ２０内の燃料通路６６と横孔２２を経由して、バルブボディ１６の内壁面とハウジング１０の内周面１０ａとプランジャ２０の先端部との間にある空間６８に圧送される。このとき、空間６４、６８に圧送されている水素ガスの圧力によって嵌合隙間７０に充填されているシリコーンオイル８０が上下から圧力を受けて嵌合隙間７０の内部に封止される。   First, when hydrogen gas is supplied from the fuel supply unit 60 to the fuel injection valve 1 in a state where the solenoid coil 40 is demagnetized, the hydrogen gas passes through the fuel passage 62 in the fixed core 12 and the tip of the fixed core 12. The inner wall surface of the valve body 16 and the inner peripheral surface of the housing 10 via the fuel passage 66 and the lateral hole 22 in the plunger 20. It is pumped to a space 68 between 10a and the tip of the plunger 20. At this time, the silicone oil 80 filled in the fitting gap 70 is sealed in the fitting gap 70 by pressure from above and below by the pressure of the hydrogen gas pumped into the spaces 64 and 68.

その後、ソレノイドコイル４０を励磁すると、プランジャ２０が固定コア１２側に吸引され、プランジャ２０の着座部２４とバルブボディ１６の弁座１９との間に隙間ができて、上述のように空間６８に圧送されている水素ガスがバルブボディ１６の噴孔１８から噴射される。次に、ソレノイドコイル４０を消磁すると、プランジャ２０が固定コア１２側に吸引されなくなると共に、スプリング３０によってプランジャ２０が固定コア１２から離間する方向に押圧され、プランジャ２０の着座部２４がバルブボディ１６の弁座１９に着座し、バルブボディ１６の噴孔１８からの水素ガスの噴射が止まる。この間、常に嵌合隙間７０の両端部に水素ガスによる同等の圧力がかかるため、プランジャ２０が摺動しても、嵌合隙間７０にあるシリコーンオイル８０が漏れ出すことはない。   Thereafter, when the solenoid coil 40 is energized, the plunger 20 is attracted to the fixed core 12 side, and a gap is formed between the seating portion 24 of the plunger 20 and the valve seat 19 of the valve body 16, and the space 68 is formed as described above. The hydrogen gas being pumped is injected from the nozzle hole 18 of the valve body 16. Next, when the solenoid coil 40 is demagnetized, the plunger 20 is not attracted to the fixed core 12 side, and the plunger 20 is pressed in a direction away from the fixed core 12 by the spring 30, so that the seating portion 24 of the plunger 20 is moved to the valve body 16. The injection of hydrogen gas from the nozzle hole 18 of the valve body 16 stops. During this time, since equal pressure is always applied to both ends of the fitting gap 70 by the hydrogen gas, the silicone oil 80 in the fitting gap 70 does not leak even if the plunger 20 slides.

次に、図４を参照しながら、本発明の効果について説明する。   Next, the effects of the present invention will be described with reference to FIG.

図４は、本実施形態の燃料噴射弁１における無効噴射時間の温度依存性について従来技術と比較したグラフである。なお、該グラフの縦軸が示す無効噴射時間（ｍｓｅｃ）は、ＥＣＵから噴射信号を受けてから実際に燃料噴射弁１が開弁するまでの作動遅れ時間を測定した値であり、横軸が示す温度（℃）は、燃料噴射弁１の温度の実測値である。図４に示すように、本実施形態の燃料噴射弁１は、−１５℃での無効噴射時間が約３．４（ｍｓｅｃ）であり、２０℃での無効噴射時間が約２．５（ｍｓｅｃ）である。一方で、従来技術の燃料噴射弁は、−１５℃での無効噴射時間が約６．０（ｍｓｅｃ）であり、２０℃での無効噴射時間が約２．８（ｍｓｅｃ）である。よって、嵌合隙間７０にシリコーンオイル８０を封止した方が封止しない場合に比べて、温度変化に対する無効噴射時間の変化が小さいことがわかる。   FIG. 4 is a graph comparing the temperature dependence of the invalid injection time in the fuel injection valve 1 of the present embodiment with that of the prior art. The invalid injection time (msec) indicated by the vertical axis of the graph is a value obtained by measuring the operation delay time from when the injection signal is received from the ECU until the fuel injection valve 1 is actually opened. The indicated temperature (° C.) is an actual measurement value of the temperature of the fuel injection valve 1. As shown in FIG. 4, the fuel injection valve 1 of the present embodiment has an invalid injection time at −15 ° C. of about 3.4 (msec) and an invalid injection time at 20 ° C. of about 2.5 (msec). ). On the other hand, the fuel injection valve of the prior art has an invalid injection time at −15 ° C. of about 6.0 (msec) and an invalid injection time at 20 ° C. of about 2.8 (msec). Therefore, it can be seen that the change in the invalid injection time with respect to the temperature change is smaller when the silicone oil 80 is sealed in the fitting gap 70 than when the silicone oil 80 is not sealed.

したがって、本実施形態の燃料噴射弁１によれば、プランジャ２０とハウジング１０間の嵌合隙間７０が液体のシリコーンオイル８０で充填されており、該シリコーンオイル８０は両端部を高圧の水素ガスによって封止されているため、このシリコーンオイル８０の存在によってロータリエンジンの作動室内からこの嵌合隙間７０にメタリングオイルやカーボン粒子等が侵入するのを防止できる。したがって、燃料噴射弁１の応答性の低下を抑止することができ、ひいてはロータリエンジンの応答性の低下を防止できる。   Therefore, according to the fuel injection valve 1 of the present embodiment, the fitting gap 70 between the plunger 20 and the housing 10 is filled with the liquid silicone oil 80, and both ends of the silicone oil 80 are filled with high-pressure hydrogen gas. Since it is sealed, the presence of the silicone oil 80 can prevent metalling oil, carbon particles, and the like from entering the fitting gap 70 from the working chamber of the rotary engine. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the responsiveness of the fuel injection valve 1, and thus it is possible to prevent a decrease in the responsiveness of the rotary engine.

また、嵌合隙間７０に充填する液体として、温度変化に対する粘度変化率が小さなシリコーンオイル８０を用いることで、エンジンが始動時から暖機完了時までのプランジャ２０の摺動抵抗の変化が小さくなり、すなわち、エンジンの温度変化に応じた燃料噴射弁１の無効噴射時間の変化が小さくなるため、ＥＣＵによる燃料噴射弁１の燃料噴射量の制御性が向上する。   Further, by using silicone oil 80 having a small viscosity change rate with respect to a temperature change as the liquid filling the fitting gap 70, the change in the sliding resistance of the plunger 20 from the start of the engine to the completion of warm-up is reduced. That is, since the change in the invalid injection time of the fuel injection valve 1 corresponding to the engine temperature change is reduced, the controllability of the fuel injection amount of the fuel injection valve 1 by the ECU is improved.

また、嵌合隙間７０にシリコーンオイル８０を封止する高圧気体として、燃料噴射弁１に供給されている気体燃料である水素ガスを兼用しているため、嵌合隙間７０にシリコーンオイル８０を封止するための専用の高圧気体を供給する機構を別途設ける必要がなく、シンプルな機構で上述の効果を実現できる。   Further, since the hydrogen gas that is the gaseous fuel supplied to the fuel injection valve 1 is also used as the high-pressure gas for sealing the silicone oil 80 in the fitting gap 70, the silicone oil 80 is sealed in the fitting gap 70. It is not necessary to separately provide a mechanism for supplying a dedicated high-pressure gas for stopping, and the above-described effects can be realized with a simple mechanism.

なお、本発明は例示された実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および設計上の変更が可能であることは言うまでもない。   It should be noted that the present invention is not limited to the illustrated embodiment, and it goes without saying that various improvements and design changes can be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、本実施形態では、燃料噴射弁１を水素ロータリエンジンに適用したが、直噴エンジンであれば適用でき、例えば直噴式のレシプロエンジンに適用してもよい。また、気体燃料も水素ガスに限るものではなく、ＣＮＧ、ＬＰＧ等の天然ガスを用いても良い。   For example, in the present embodiment, the fuel injection valve 1 is applied to a hydrogen rotary engine, but may be applied to any direct injection engine, and may be applied to, for example, a direct injection reciprocating engine. Further, the gaseous fuel is not limited to hydrogen gas, and natural gas such as CNG or LPG may be used.

また、本実施形態では、嵌合隙間７０に封止される液体としてシリコーンオイル８０を用いたが、メタリングオイルよりも使用温度範囲において動粘度が小さく、かつ、温度変化に対する動粘度の変化率が小さいものであればどのような種類の液体を用いても良い。   In this embodiment, the silicone oil 80 is used as the liquid sealed in the fitting gap 70. However, the kinematic viscosity is smaller in the operating temperature range than the metering oil, and the rate of change of the kinematic viscosity with respect to the temperature change. Any type of liquid may be used as long as it is small.

さらに、本実施形態では、気体燃料である水素ガスを用いてシリコーンオイル８０を嵌合隙間７０に封止したが、シリコーンオイル８０を嵌合隙間７０に封止する気体は気体燃料に限るものではなく、気体燃料とは別に、嵌合隙間７０にシリコーンオイル８０を封止するための専用の高圧気体を供給できるようにしても良い。   Further, in this embodiment, the silicone oil 80 is sealed in the fitting gap 70 using hydrogen gas, which is a gaseous fuel. However, the gas that seals the silicone oil 80 in the fitting gap 70 is not limited to gaseous fuel. Alternatively, apart from the gaseous fuel, a dedicated high-pressure gas for sealing the silicone oil 80 in the fitting gap 70 may be supplied.

以上のように、本発明によれば、水素ガス等の気体燃料を直接噴射する直噴式燃料噴射弁を適用したエンジン、特に水素ロータリエンジンにおいて、エンジンの応答性の低下を抑制できるため、この種の自動車用等のエンジンの製造産業分野において好適に利用される。   As described above, according to the present invention, in an engine to which a direct injection type fuel injection valve that directly injects gaseous fuel such as hydrogen gas is applied, particularly a hydrogen rotary engine, it is possible to suppress a decrease in engine responsiveness. It is suitably used in the field of the manufacturing industry of engines for automobiles.

１ 燃料噴射弁
１０ ハウジング
１０ａ ハウジングの内周面
１８ 噴孔
２０ プランジャ
２０ａ プランジャの外周面
２２ 横孔（高圧気体供給手段）
３０ スプリング
４０ ソレノイドコイル（ソレノイド）
６４、６８ 燃料通路（高圧気体供給手段）
７０ 嵌合隙間
８０ シリコーンオイル（液体） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve 10 Housing 10a Inner peripheral surface of housing 18 Injection hole 20 Plunger 20a Outer peripheral surface of plunger 22 Side hole (high-pressure gas supply means)
30 Spring 40 Solenoid coil (solenoid)
64, 68 Fuel passage (high pressure gas supply means)
70 Mating gap 80 Silicone oil (liquid)

Claims (4)

プランジャと、該プランジャが摺動自在に嵌合され、先端に噴孔が設けられたハウジングと、前記噴孔を閉じるように前記プランジャを付勢するスプリングと、磁力により前記スプリングの付勢力に抗して前記噴孔を開弁させ、前記ハウジング内に供給されている燃料を前記噴孔から噴射させるソレノイドとを備える直噴式の燃料噴射弁において、
前記ハウジングの内周面と前記プランジャの外周面との間の円筒形嵌合隙間に液体が充填されており、
前記嵌合隙間の軸方向両端部に高圧気体を供給して前記嵌合隙間に前記液体を封止する高圧気体供給手段を有する
ことを特徴とする燃料噴射弁。 A plunger, a housing in which the plunger is slidably fitted, a housing provided with a nozzle hole at its tip, a spring that biases the plunger so as to close the nozzle hole, and a biasing force of the spring by a magnetic force A direct injection type fuel injection valve comprising: a solenoid for opening the nozzle hole and injecting fuel supplied into the housing from the nozzle hole;
The cylindrical fitting gap between the inner peripheral surface of the housing and the outer peripheral surface of the plunger is filled with liquid,
A fuel injection valve comprising high-pressure gas supply means for supplying high-pressure gas to both axial ends of the fitting gap and sealing the liquid in the fitting gap. 前記液体は、温度変化に対する粘度変化率が小さなシリコーンオイルである
ことを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein the liquid is a silicone oil having a small viscosity change rate with respect to a temperature change. 前記高圧気体は、前記燃料として供給される気体燃料である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2, wherein the high-pressure gas is a gaseous fuel supplied as the fuel. 前記燃料噴射弁は、メタリングオイルが供給されるロータリエンジンに用いられる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel injection valve is used in a rotary engine supplied with metering oil.
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