JP2017089438A - Fuel injection device - Google Patents
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Abstract
Description
この明細書による開示は、液化ガス燃料を噴孔から噴射する燃料噴射装置に関する。 The disclosure according to this specification relates to a fuel injection device that injects liquefied gas fuel from an injection hole.
一般に、液化ガス燃料は、軽油等の液体燃料と比較して低粘性であるため、潤滑性能を確保するための添加剤を含有している。しかし、液化ガス燃料に含まれる添加剤は、液化ガス燃料の蒸発によって析出してしまう。例えば燃料噴射装置の圧力開放室において、析出した添加剤の残渣がデポジットとしてアーマチャに付着してしまうと、アーマチャは作動不良に陥る。 In general, liquefied gas fuel has a lower viscosity than liquid fuel such as light oil, and therefore contains an additive for ensuring lubricating performance. However, the additive contained in the liquefied gas fuel is deposited by evaporation of the liquefied gas fuel. For example, in the pressure release chamber of the fuel injection device, if the deposited additive residue adheres to the armature as a deposit, the armature will malfunction.
そのため、特許文献1に開示の燃料噴射システムには、液化ガス燃料を加圧して燃料噴射装置に供給する噴射ポンプとは別に、液体の液化ガス燃料を燃料噴射装置に圧送する圧送ポンプが設けられている。圧送ポンプによって圧送された液化ガス燃料は、圧力開放室にて堆積したデポジットを溶解し、戻り流路へ向けて押し流す。このようにして、特許文献1の燃料噴射システムは、堆積したデポジットを液化ガス燃料によって洗浄可能である。 For this reason, the fuel injection system disclosed in Patent Document 1 is provided with a pressure pump that pumps liquid liquefied gas fuel to the fuel injector separately from an injection pump that pressurizes liquefied gas fuel and supplies the fuel gas to the fuel injector. ing. The liquefied gas fuel pumped by the pressure pump dissolves the deposit deposited in the pressure release chamber and pushes it toward the return flow path. In this way, the fuel injection system of Patent Document 1 can clean the deposited deposit with liquefied gas fuel.
しかし、特許文献1では、発生したデポジットを除去するための圧送ポンプ等の追加により、燃料噴射システムの構成が複雑化している。加えて特許文献1の燃料噴射システムは、一旦堆積したデポジットを洗浄する構成であり、液化ガス燃料からの添加剤の析出自体を防ぐことができない。故に、析出した添加剤の残渣がデポジットとして燃料噴射装置の構成に付着し、燃料噴射装置に作動不良を引き起こす可能性が残っていた。 However, in Patent Document 1, the configuration of the fuel injection system is complicated due to the addition of a pumping pump or the like for removing the generated deposit. In addition, the fuel injection system of Patent Document 1 is configured to clean the deposit once deposited, and cannot prevent the additive deposition itself from the liquefied gas fuel. Therefore, there remains a possibility that the residue of the deposited additive adheres to the structure of the fuel injection device as a deposit and causes malfunction of the fuel injection device.
本開示は、このような問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡素な構成であっても、デポジットに起因した作動不良を防止可能な燃料噴射装置を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of such problems, and an object of the present disclosure is to provide a fuel injection device that can prevent a malfunction due to deposit even with a simple configuration.
上記目的を達成するため、開示された第一の態様は、燃料流路(15)を通じて供給される液化ガス燃料を噴孔(44)から噴射し、供給された液化ガス燃料の一部を戻り流路(16)に排出する燃料噴射装置であって、噴孔、燃料流路を通じて供給される液化ガス燃料が流入する圧力制御室(53)、及び圧力制御室の液化ガス燃料が流出する燃料流出室(54)、を形成している弁ボデー(40)と、弁ボデーに収容され、圧力制御室の圧力変動によって往復変位することにより、噴孔を開閉する弁体(60)と、燃料流出室に収容され、圧力制御室から燃料流出室への液化ガス燃料の流出を制御することで当該圧力制御室の圧力を変動させる制御部材(33)と、燃料流出室から戻り流路へと液化ガス燃料を排出する排出通路(51b,251b)の途中に設けられ、燃料流出室の圧力を液化ガス燃料の飽和蒸気圧以上に維持する圧力維持部(80,281)と、を備える燃料噴射装置とされる。 In order to achieve the above object, according to a first aspect disclosed, a liquefied gas fuel supplied through a fuel flow path (15) is injected from an injection hole (44), and a part of the supplied liquefied gas fuel is returned. A fuel injection device that discharges to a flow path (16), a nozzle, a pressure control chamber (53) into which liquefied gas fuel supplied through the fuel flow path flows, and a fuel from which liquefied gas fuel in the pressure control chamber flows out A valve body (40) forming an outflow chamber (54), a valve body (60) accommodated in the valve body and reciprocally displaced by pressure fluctuations in the pressure control chamber, thereby opening and closing the nozzle hole; and fuel A control member (33) which is accommodated in the outflow chamber and controls the outflow of the liquefied gas fuel from the pressure control chamber to the fuel outflow chamber to change the pressure of the pressure control chamber; and from the fuel outflow chamber to the return flow path Discharge passage (51b) for discharging liquefied gas fuel Provided in the middle of 251b), is a pressure maintaining unit for maintaining the pressure of the fuel outlet chamber on the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel and (80,281), a fuel injection device comprising a.
この態様によれば、燃料流出室の圧力は、圧力維持部によって液化ガス燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。故に、燃料流出室での液化ガス燃料の蒸発が抑制され、燃料流出室は、液体のままの液化カス燃料を充満させた状態に維持される。以上によれば、液化ガス燃料からの添加剤の析出が防がれる。その結果、添加剤の残渣がデポジットとして制御部材に付着する事態は、発生し難くなる。したがって、圧力維持部を設けるという簡素な構成により、デポジットに起因した制御部材の作動不良が防止可能になる。 According to this aspect, the pressure in the fuel outflow chamber is maintained at or above the saturated vapor pressure of the liquefied gas fuel by the pressure maintaining unit. Therefore, evaporation of the liquefied gas fuel in the fuel outflow chamber is suppressed, and the fuel outflow chamber is maintained in a state of being filled with the liquefied scum fuel that remains liquid. According to the above, precipitation of the additive from the liquefied gas fuel is prevented. As a result, it is difficult for the residue of the additive to adhere to the control member as a deposit. Therefore, it is possible to prevent malfunction of the control member due to the deposit by a simple configuration in which the pressure maintaining unit is provided.
尚、上記括弧内の参照番号は、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、技術的範囲を何ら制限するものではない。 Note that the reference numbers in the parentheses merely show an example of a correspondence relationship with a specific configuration in an embodiment described later, and do not limit the technical scope at all.
以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present disclosure will be described based on the drawings. In addition, the overlapping description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol to the corresponding component in each embodiment. When only a part of the configuration is described in each embodiment, the configuration of the other embodiment described above can be applied to the other part of the configuration. Moreover, not only the combination of the configurations explicitly described in the description of each embodiment, but also the configuration of a plurality of embodiments can be partially combined even if they are not explicitly described, as long as there is no problem in the combination. And the combination where the structure described in several embodiment and the modification is not specified shall also be disclosed by the following description.
(第一実施形態)
図1に示す燃料供給システム10には、第一実施形態による燃料噴射装置100が用いられている。燃料供給システム10は、内燃機関であるディーゼル機関20の燃焼室22に、燃料噴射装置100によって燃料を供給する。燃料供給システム10は、フィードポンプ12、高圧燃料ポンプ13、コモンレール14、機関制御装置17、及び複数の燃料噴射装置100等から構成されている。
(First embodiment)
The
フィードポンプ12は、液化ガス燃料タンク11内に貯留された燃料を高圧燃料ポンプ13に圧送する電動式のポンプである。フィードポンプ12は、燃料配管12aによって高圧燃料ポンプ13と接続されている。液化ガス燃料タンク11には、液化ガス燃料の一種であるジメチルエーテル(Dimethyl Ether,以下、DME燃料)が貯留されている。DME燃料は、飽和蒸気圧以上の圧力で加圧された状態で、液化ガス燃料タンク11に充填されている。DME燃料には、各ポンプ12,13及び燃料噴射装置100の摺動部分の潤滑を良好にするため、例えば脂肪酸等の添加剤が含有されている。
The
高圧燃料ポンプ13は、ディーゼル機関の出力軸によって駆動される。高圧燃料ポンプ13は、燃料配管13aによってコモンレール14と接続されている。高圧燃料ポンプ13は、フィードポンプ12によって供給されたDME燃料をさらに昇圧し、コモンレール14に供給する。
The high-
コモンレール14は、燃料配管14aを介して各燃料噴射装置100と接続されている。燃料配管14aは、DME燃料を各燃料噴射装置100に供給する燃料流路15を形成している。コモンレール14は、高圧燃料ポンプ13から供給される高圧のDME燃料を一時的に蓄え、圧力を保持したまま各燃料噴射装置100に分配する。コモンレール14において余剰となったDME燃料は、減圧されつつ、余剰燃料配管14bに排出される。余剰燃料配管14bは、液化ガス燃料タンク11に余剰燃料を還流させる戻り流路16を形成している。
The
機関制御装置17は、演算回路としてのプロセッサ、RAM、及び書き換え可能な不揮発性の記憶媒体を含むマイクロコンピュータ又はマイクロコントローラと、各燃料噴射装置100を駆動する駆動回路とを含む構成である。機関制御装置17は、ディーゼル機関20の稼動状態に応じて各燃料噴射装置100の作動を制御する。
The
燃料噴射装置100には、燃料配管14a及び戻り配管14cが接続されている。燃料噴射装置100は、燃焼室22を形成するヘッド部材21の挿入孔に挿入された状態で、当該ヘッド部材21に取り付けられている。燃料噴射装置100は、燃料流路15を通じて供給されるDME燃料を、複数の噴孔44から燃焼室22内に直接的に噴射する。燃料噴射装置100は、噴孔44からのDME燃料の噴射を制御する弁機構を備えている。弁機構は、機関制御装置17からの駆動信号に基づいて作動する圧力制御弁35(図2等参照)と、噴孔44を開閉する主弁部50と、を含んでいる。燃料噴射装置100は、噴孔44を開閉するために、燃料流路15を通じて供給されるDME燃料の一部を使用する。噴孔44の開閉に用いられたDME燃料は、減圧されつつ、戻り配管14cに排出される。戻り配管14cは、余剰燃料配管14bと共に、燃焼に用いられなかったDME燃料を液化ガス燃料タンク11に還流させる戻り流路16を形成している。
A
燃料噴射装置100は、図2に示すように、制御ボデー40、ノズルニードル60、アーマチャ33、駆動部30、リターンスプリング66、及びフローティングプレート70を備えている。制御ボデー40には、噴孔44、高圧燃料通路51a、流入通路52a、流出通路52b、供給通路52c、圧力制御室53、アーマチャ室54、及び低圧燃料通路51bが形成されている。
As shown in FIG. 2, the
噴孔44は、図1及び図2に示すように、燃焼室22へ挿入される制御ボデー40において、挿入方向の先端部に形成されている。先端部は、円錐状又は半球状に形成されている。噴孔44は、制御ボデー40の内側から外側に向けて放射状に複数設けられている。噴孔44を通じて、高圧のDME燃料が燃焼室22内に噴射される。噴孔44を通過することにより、DME燃料は気化し、空気と混合し易い状態となる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
高圧燃料通路51aは、燃料流路15と接続されている。高圧燃料通路51aは、コモンレール14から供給される高圧のDME燃料を、流入通路52a及び供給通路52cに流通させる。流入通路52aは、高圧燃料通路51aと圧力制御室53とを連通させている。流入通路52aは、圧力制御室53に高圧のDME燃料を流入させる。流出通路52bは、圧力制御室53とアーマチャ室54とを連通させている。流出通路52bは、圧力制御室53内のDME燃料をアーマチャ室54へ流出させる。供給通路52cは、高圧燃料通路51aを通じて供給される高圧のDME燃料を、噴孔44まで流通させる。
The high-
圧力制御室53は、制御ボデー40の内部において、ノズルニードル60を挟んで噴孔44の反対側に設けられている。圧力制御室53には、燃料流路15及び流入通路52aを通じて供給される高圧のDME燃料が流入する。圧力制御室53内のDME燃料の圧力は、流入通路52aからの高圧のDME燃料の流入と、流出通路52bを通じたアーマチャ室54へのDME燃料の流出とにより、変動する。圧力制御室53は、DME燃料の圧力変動を利用して、ノズルニードル60を往復変位させる。
The
アーマチャ室54には、流出通路52bを通じて圧力制御室53からDME燃料が流出する。アーマチャ室54は、アーマチャ33を往復変位可能に収容している。アーマチャ室54内のDME燃料の圧力は、圧力制御室53内のDME燃料の圧力よりも低くなっている。
DME fuel flows out from the
低圧燃料通路51bは、アーマチャ室54及び戻り流路16と接続されている。低圧燃料通路51bは、制御ボデー40内において、高圧燃料通路51aに沿って延伸している。低圧燃料通路51bは、アーマチャ室54内のDME燃料を、戻り流路16へ排出させる。低圧燃料通路51bを流通するDME燃料の圧力は、アーマチャ室54内のDME燃料の圧力よりも低くなっている。
The low
制御ボデー40は、金属材料よって形成されたノズルボデー41、シリンダ56、オリフィスプレート46、ホルダ48等によって構成されている。ノズルボデー41、オリフィスプレート46、及びホルダ48は、ヘッド部材21(図1参照)への挿入方向の先端部側から、この順序で並んでいる。
The
ノズルボデー41は、有底円筒状の部材である。ノズルボデー41には、噴孔44と、供給通路52cとが形成されている。ノズルボデー41は、ノズルニードル収容室43及びシート部45を有している。ノズルニードル収容室43は、円筒穴状に形成されており、ノズルニードル60及びシリンダ56を収容している。ノズルニードル収容室43は、シリンダ56と共に供給通路52cを区画している。シート部45は、先端部の内側に円錐状に形成されており、供給通路52cに臨んでいる。
The
シリンダ56は、円筒状に形成されている。シリンダ56は、オリフィスプレート46及びノズルニードル60と共に圧力制御室53を区画している。シリンダ56は、ノズルボデー41の内周側に、当該ノズルボデー41と同軸となるよう配置されている。
The
オリフィスプレート46は、円盤状に形成されている。オリフィスプレート46には、流入通路52a及び流出通路52bが形成されている。オリフィスプレート46は、制御シート部46aを有している。制御シート部46aは、ホルダ48側を向くオリフィスプレート46の頂面のうちで、流出通路52bの開口を囲むように形成されている。制御シート部46aは、アーマチャ33と共に圧力制御弁35を形成している。
The
ホルダ48は、筒状に形成されている。ホルダ48には、軸方向に沿って延伸する二つの縦孔が形成されている。各縦孔は、高圧燃料通路51a及び低圧燃料通路51bをそれぞれ形成している。ホルダ48には、駆動部30が収容されている。
The
ノズルニードル60は、金属材料によって全体として円柱状に形成されている。ノズルニードル60は、ノズルボデー41に収容されている。ノズルニードル60の一端は、シリンダ56に挿入されている。ノズルニードル60は、ノズルボデー41の内周壁に形成された支持面41aに沿って、軸方向に往復変位可能である。
The
ノズルニードル60は、弁受圧面61及びフェース部65を有している。ノズルニードル60は、弁受圧面61に受ける圧力制御室53の燃料圧力の変動により、ノズルボデー41の軸方向に沿って往復変位し、フェース部65をシート部45に離着座させる。フェース部65は、噴孔44を開閉する主弁部50を、シート部45と共に形成している。
The
アーマチャ33は、強磁性体である金属材料によって形成された二段円柱状の部材である。アーマチャ33は、アーマチャ室54に収容されており、アーマチャ室54内を往復変位可能である。アーマチャ33は、圧力制御室53からアーマチャ室54へのDME燃料の流出を制御することで、圧力制御室53の圧力を変動させる。アーマチャ33は、吸引部33a及び制御フェース部33bを有している。吸引部33aは、円形の板状に形成されている。吸引部33aは、駆動部30の発生する磁力により、駆動部30へ向けて吸引される。制御フェース部33bは、吸引部33aの中央から流出通路52bの開口へ向けて突出する円柱状部分の先端に形成されている。制御フェース部33bは、アーマチャ33の変位によって制御シート部46aに押し当てられて、アーマチャ室54に臨む流出通路52bの開口を塞ぐことができる。
The
駆動部30は、アーマチャ33と接続されており、アーマチャ33を駆動する。駆動部30は、ソレノイド31a、磁極面プレート31b、及びスプリング31cを有している。ソレノイド31aは、円筒状に巻設されたコイルである。ソレノイド31aには、機関制御装置17からパルス状の駆動信号が供給される。ソレノイド31aは、駆動信号の供給により、軸方向に沿って周回する磁界を発生させる。磁極面プレート31bは、磁性体によって形成された円形の板状部材である。磁極面プレート31bは、吸引部33aと対向している。磁極面プレート31bは、ソレノイド31aの発生させた磁界内で帯磁し、吸引部33aを磁力によって吸引する。スプリング31cは、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。スプリング31cは、アーマチャ33を磁極面プレート31bから離間させる方向へ付勢している。
The
以上の駆動部30は、機関制御装置17からの電力供給が無い場合、スプリング31cの付勢力により、制御フェース部33bを制御シート部46aに着座させる。これにより、圧力制御弁35は、圧力制御室と燃料流出室との連通を遮断した閉弁状態となる。一方、機関制御装置17からの電力供給が有る場合、駆動部30は、アーマチャ33を吸引して、制御シート部46aから制御フェース部33bを離座させる。これにより、圧力制御弁35は、圧力制御室53とアーマチャ室54とを連通させた開弁状態となる。以上のように、駆動部30は、機関制御装置17の制御によってアーマチャ33を往復変位させることにより、圧力制御弁35を開閉する。その結果、圧力制御室53からアーマチャ室54へのDME燃料の流出が圧力制御弁35によって制御される。
When the power supply from the
リターンスプリング66は、金属製の線材を螺旋状に巻設したコイルスプリングである。リターンスプリング66は、ノズルニードル60を噴孔44に向けて付勢し、フェース部65をシート部45に着座させる。
The
フローティングプレート70は、金属材料によって円盤状に形成されている。フローティングプレート70は、ノズルボデー41の軸方向に沿って往復変位可能な状態で、圧力制御室53内に配置されている。フローティングプレート70は、スプリング72により、オリフィスプレート46へ向けて付勢されている。フローティングプレート70には、第一アウトオリフィス71が形成されている。第一アウトオリフィス71は、フローティングプレート70を板厚方向に貫通する貫通孔である。第一アウトオリフィス71の流路面積は、流出通路52bの流路面積よりも狭く規定されている。第一アウトオリフィス71は、フローティングプレート70がオリフィスプレート46に密着した状態において、圧力制御室53から流出通路52bへのDME燃料の流出を許容し、且つ、流出通路52bに流出するDME燃料の流量を制限する。
The floating
以上の燃料噴射装置100では、圧力制御弁35の開弁により、圧力制御室53内のDME燃料が第一アウトオリフィス71及び流出通路52bを通じてアーマチャ室54へ流出する。その結果、圧力制御室53内の燃料圧力が下がり、ノズルニードル60は、圧力制御室53側に移動して、噴孔44を開状態とする。そして、圧力制御弁35の閉弁によって圧力制御室53とアーマチャ室54との連通が遮断されると、流入通路52aを通じて供給されるDME燃料がフローティングプレート70を押し下げつつ、圧力制御室53に流入する。その結果、圧力制御室53の燃料圧力が回復し、ノズルニードル60は、シート部45側に素早く移動して、噴孔44を閉状態とする。
In the
次に、制御ボデー40に設けられた第二アウトオリフィス81について、詳細を説明する。第二アウトオリフィス81は、アーマチャ室54の圧力を維持する圧力維持部80としての機能を有する。圧力維持部80は、アーマチャ室54を満たしているDME燃料の圧力を、圧力制御弁35の閉弁期間及び開弁期間のいずれにおいても、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持する構成である。
Next, the details of the
DME燃料の飽和蒸気圧は、DMEの温度上昇に伴って漸増する。故に、圧力維持部80は、燃料噴射装置100において使用が想定されている最高温度に基づき、設定されることが望ましい。燃料噴射装置100の最高使用温度は、ディーゼル機関20を搭載する車両にて使用が想定される温度環境と、その温度環境にて想定されるエンジンルーム内の最高雰囲気温度とに関連して設定される。
The saturated vapor pressure of DME fuel increases gradually as the temperature of DME increases. Therefore, it is desirable that the
第二アウトオリフィス81は、低圧燃料通路51bの途中に設けられた構成であり、第一実施形態では、低圧燃料通路51bのうちでアーマチャ室54と接続された上流側の端部、即ち低圧燃料通路51bの入口部分に設けられている。第二アウトオリフィス81は、DME燃料を流通させる流路の流路面積を、低圧燃料通路51bの流路面積よりも狭く絞る構成である。第二アウトオリフィス81は、アーマチャ室54から低圧燃料通路51bへ排出されるDME燃料の排出流量を制限する。第二アウトオリフィス81の流路面積は、第一アウトオリフィス71の流路面積よりも狭く規定されている。具体的に、第二アウトオリフィス81の流路面積は、第一アウトオリフィス71の流路面積の半分程度とされている。
The
こうした各流路面積の相関によれば、圧力制御弁35の開弁期間にて、アーマチャ室54から流出するDME燃料の流出流量は、アーマチャ室54に流入するDME燃料の流入流量よりも少なく抑制される。故に、圧力制御弁35の閉弁時では、アーマチャ室54の燃料圧力が高く維持される。その結果、圧力制御弁35の閉弁後、アーマチャ室54からのDME燃料の流出が継続した状態においても、アーマチャ室54の燃料圧力は、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。
According to such correlation between the flow path areas, the flow rate of DME fuel flowing out from the
加えて、上述した各流路面積の相関は、アーマチャ室54内にて局所的に燃料圧力が降下した場合でも、局所的に降下した燃料圧力を飽和蒸気圧以上に維持できる設定となっている。詳記すると、圧力制御弁35の開弁開始時、即ち制御シート部46aから制御フェース部33bが離座した直後に、流出通路52bからアーマチャ室54に流入するDME燃料は、これらの間を高速で流通する。そのため、制御シート部46a及び制御フェース部33bの間の燃料圧力は、局所的に降下する。このような場合でも、制御シート部46a及び制御フェース部33bの間の燃料圧力は、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。
In addition, the correlation between the respective flow passage areas described above is set so that the locally decreased fuel pressure can be maintained at or above the saturated vapor pressure even when the fuel pressure locally decreases in the
ここまで説明したように、第一実施形態におけるアーマチャ室54の圧力は、圧力維持部80として機能する第二アウトオリフィス81により、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。故に、アーマチャ室54でのDME燃料の蒸発が抑制され、アーマチャ室54は、液体のままのDME燃料を充満させた状態を維持し得る。以上によれば、DME燃料からの添加剤の析出が防がれるため、添加剤の残渣がデポジットとしてアーマチャ33に付着する事態は、発生し難くなる。したがって、圧力維持部80を設けるという簡素な構成により、デポジットに起因したアーマチャ33の作動不良が防止可能になる。
As described so far, the pressure in the
加えて第一実施形態では、戻り流路16へのDME燃料の排出流量が第二アウトオリフィス81によって制限される。故に、第二アウトオリフィス81よりも上流側となるアーマチャ室54の圧力は、高く維持され得る。加えて、第二アウトオリフィス81は、流路面積を絞る簡素な構成であるため、燃料噴射装置100の構成を複雑化させ難い。したがって、アーマチャ室54の圧力をDME燃料の飽和蒸気圧以上に維持する圧力維持部80として、第一実施形態の第二アウトオリフィス81は好適なのである。
In addition, in the first embodiment, the discharge flow rate of the DME fuel to the
また第一実施形態によれば、第二アウトオリフィス81とは別に設けられた上流側の第一アウトオリフィス71により、圧力制御室53からアーマチャ室54へ流出するDME燃料の流量が制限されている。故に、圧力制御弁35の開弁直後において、制御シート部46a及び制御フェース部33bの間を流通するDME燃料の流速が抑制されるため、これらの間に生じる圧力降下も抑制され得る。以上によれば、制御シート部46aと制御フェース部33bとの間の圧力が局所的に降下しても、この間隙部分の圧力は、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持され得る。以上によれば、アーマチャ室54におけるDME燃料の局所的な蒸発も抑制可能になるので、デポジットに起因するアーマチャ33の作動不良は、より確実に防止される。
Further, according to the first embodiment, the flow rate of the DME fuel flowing out from the
さらに第一実施形態では、第二アウトオリフィス81の流路面積が第一アウトオリフィス71の流路面積よりも狭くされている。故に、圧力制御弁35の開弁期間にて、アーマチャ室54に流入するDME燃料の流入量は、アーマチャ室54から排出されるDME燃料の排出量よりも多く維持され得る。そのため、第一アウトオリフィス71及び第二アウトオリフィス81の流量比により、アーマチャ室54の圧力を決定することができる。以上によれば、圧力制御弁35の開弁期間の全域において、アーマチャ室54の燃料圧力は、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。したがって、DME燃料からの添加剤の析出が防止可能になる。
Furthermore, in the first embodiment, the flow area of the
加えて第一実施形態では、アーマチャ室54へのDME燃料の流入が圧力制御弁35の閉弁直前まで継続され得るため、圧力制御弁35の閉弁時において、アーマチャ室54の燃料圧力は高くなる。故に、圧力制御弁35の閉弁期間において、アーマチャ室54からのDME燃料の排出が継続された場合でも、アーマチャ室54では、DME燃料の飽和蒸気圧を下回らないだけの圧力が維持され得る。したがって、DME燃料からの添加剤の析出が防止可能になる。
In addition, in the first embodiment, since the flow of DME fuel into the
また第一実施形態では、圧力維持部80としての第二アウトオリフィス81がホルダ48に設けられている。このように、制御ボデー40の構成内部に埋め込まれた圧力維持部80は、外部環境に影響を受け難くなり、アーマチャ室54の圧力を維持する機能を安定的に発揮できる。加えて、燃料噴射装置100の部品点数の増加も最小限となるため、燃料噴射装置100は、簡素な構成を容易に維持できる。
In the first embodiment, a
尚、第一実施形態では、アーマチャ33が「制御部材」に相当し、制御ボデー40が「弁ボデー」に相当し、低圧燃料通路51bが「排出通路」に相当し、アーマチャ室54が「燃料流出室」に相当する。また、ノズルニードル60が「弁体」に相当し、第一アウトオリフィス71が「上流側オリフィス部」に相当し、第二アウトオリフィス81が「下流側オリフィス部」に相当する。
In the first embodiment, the
(第二実施形態)
図3に示す第二実施形態は、第一実施形態の変形例である。第二実施形態による燃料噴射装置200には、排出制御弁280が設けられている。一方で、燃料噴射装置200からは、第二アウトオリフィス81(図2参照)に相当する構成が省略されている。
(Second embodiment)
The second embodiment shown in FIG. 3 is a modification of the first embodiment. The
排出制御弁280は、弁ハウジング282及び調圧弁部281を有している。弁ハウジング282は、金属材料によって形成された筐体であり、調圧弁部281を収容している。弁ハウジング282は、ホルダ48に組み付けられており、制御ボデー40の一部となっている。弁ハウジング282は、ホルダ48と共に低圧燃料通路251bを形成している。弁ハウジング282は、戻り配管14c(図1参照)と接続されており、アーマチャ室54から排出されたDME燃料を、戻り流路16(図1参照)へ流通させる。
The
調圧弁部281は、弁ハウジング282内に配置される。調圧弁部281は、低圧燃料通路251bのうちで戻り流路16(図1参照)と接続された下流側の端部、即ち低圧燃料通路251bの出口部分に設けられている。調圧弁部281は、低圧燃料通路251bから戻り流路16へのDME燃料の流通のみを許容する一方向弁であり、低圧燃料通路251bを流通するDME燃料を減圧して、戻り流路16に流通させる。調圧弁部281は、上流側の低圧燃料通路251の圧力低下によって閉弁し、低圧燃料通路251の圧力降下を防止する。こうした作動により、調圧弁部281は、上流側の低圧燃料通路251b、ひいてはアーマチャ室54の圧力をDME燃料の飽和蒸気圧以上に維持している。
The pressure regulating
ここまで説明した第二実施形態でも、第一実施形態と同様の効果を奏し、アーマチャ室54の圧力は、DME燃料の飽和蒸気圧以上に維持される。したがって、DME燃料からの添加剤の析出が防止されるようになり、デポジットに起因したアーマチャ33の作動不良は、発生し難くなる。尚、第二実施形態においては、低圧燃料通路251bが「排出通路」に相当し、調圧弁部281が「圧力維持部」に相当する。
Even in the second embodiment described so far, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and the pressure in the
(他の実施形態)
以上、複数の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
(Other embodiments)
Although a plurality of embodiments have been described above, the present disclosure is not construed as being limited to the above-described embodiments, and can be applied to various embodiments and combinations without departing from the scope of the present disclosure. it can.
上記第一実施形態において、第二アウトオリフィス81は、低圧燃料通路51bのうちで最もアーマチャ室54に近い端部に形成されていた。しかし、第二アウトオリフィスの位置は適宜変更可能である。例えば第二アウトオリフィスは、低圧燃料通路の中間に設けられていてもよい。さらに、第二アウトオリフィスは、上記第二実施形態の調圧弁部281のように、低圧燃料通路のうちで最も戻り配管に近い端部に設けられていてもよい。
In the first embodiment, the second out
また、第二アウトオリフィスの流路面積は、適宜変更可能であり、例えば第一アウトオリフィスの流路面積と同程度に規定されていてもよい。さらに、第二アウトオリフィスによって形成される絞り部分の流路形状は、上述のような円柱状に限定されず適宜変更可能である。 Further, the flow path area of the second out orifice can be changed as appropriate, and may be defined to be approximately the same as the flow area of the first out orifice, for example. Furthermore, the flow path shape of the throttle portion formed by the second out orifice is not limited to the cylindrical shape as described above, and can be changed as appropriate.
上記実施形態では、圧力制御室53からアーマチャ室54へのDME燃料の流出を制御するフローティングプレート70が設けられていたが、フローティングプレート及び第一アウトオリフィスは、省略されていてもよい。またフローティングプレートには、複数の第一アウトオリフィスが設けられていてもよい。同様に、第二アウトオリフィスが複数であってもよい。このような場合、複数の第一アウトオリフィスの流路面積の総和は、第二アウトオリフィスの流路面積の総和よりも大きいことが望ましい。
In the above embodiment, the floating
上記実施形態では、液化ガス燃料として、DME燃料を例に紹介したが、DME燃料以外の液化ガス燃料を噴射する燃料噴射装置にも、本開示の特徴構成は適用可能である。例えば、本開示の特徴構成は、液化石油ガス(Liquefied Petroleum Gas,LPG)を噴射する燃料噴射装置にも適用可能である。さらに、DME燃料と液体燃料である軽油とを切り替えて噴射可能な燃料噴射装置にも、本開示の特徴構成は適用可能である。 In the above embodiment, the DME fuel is introduced as an example of the liquefied gas fuel. However, the characteristic configuration of the present disclosure can also be applied to a fuel injection device that injects a liquefied gas fuel other than the DME fuel. For example, the characteristic configuration of the present disclosure can be applied to a fuel injection device that injects Liquefied Petroleum Gas (LPG). Furthermore, the characteristic configuration of the present disclosure can also be applied to a fuel injection device that can switch between DME fuel and light oil that is liquid fuel.
15 燃料流路、16 戻り流路、33 アーマチャ(制御部材)、40 制御ボデー(弁ボデー)、44 噴孔、46a 制御シート部、51b,251b 低圧燃料通路(排出通路)、53 圧力制御室、54 アーマチャ室(燃料流出室)、60 ノズルニードル(弁体)、71 第一アウトオリフィス(上流側オリフィス部)、80 圧力維持部、281 調圧弁部(圧力維持部)、81 第二アウトオリフィス(下流側オリフィス部,オリフィス部)、100,200 燃料噴射装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記噴孔、前記燃料流路を通じて供給される液化ガス燃料が流入する圧力制御室(53)、及び前記圧力制御室の液化ガス燃料が流出する燃料流出室(54)、を形成している弁ボデー(40)と、
前記弁ボデーに収容され、前記圧力制御室の圧力変動によって往復変位することにより、前記噴孔を開閉する弁体(60)と、
前記燃料流出室に収容され、前記圧力制御室から前記燃料流出室への液化ガス燃料の流出を制御することで当該圧力制御室の圧力を変動させる制御部材(33)と、
前記燃料流出室から前記戻り流路へと液化ガス燃料を排出する排出通路(51b,251b)の途中に設けられ、前記燃料流出室の圧力を液化ガス燃料の飽和蒸気圧以上に維持する圧力維持部(80,281)と、を備える燃料噴射装置。 A fuel injection device for injecting liquefied gas fuel supplied through a fuel flow path (15) from a nozzle hole (44) and discharging a part of the supplied liquefied gas fuel to a return flow path (16),
A valve forming the nozzle hole, a pressure control chamber (53) into which liquefied gas fuel supplied through the fuel flow path flows, and a fuel outflow chamber (54) from which the liquefied gas fuel in the pressure control chamber flows out Body (40),
A valve body (60) which is accommodated in the valve body and opens and closes the nozzle hole by reciprocating displacement due to pressure fluctuations in the pressure control chamber;
A control member (33) housed in the fuel outflow chamber and configured to change the pressure of the pressure control chamber by controlling the outflow of liquefied gas fuel from the pressure control chamber to the fuel outflow chamber;
Pressure maintenance is provided in the middle of discharge passages (51b, 251b) for discharging liquefied gas fuel from the fuel outflow chamber to the return flow path, and maintains the pressure in the fuel outflow chamber above the saturated vapor pressure of liquefied gas fuel. Part (80, 281).
前記圧力維持部は、前記制御部材によって前記圧力制御室と前記燃料流出室との連通が遮断された状態においても、前記燃料流出室の圧力を液化ガス燃料の飽和蒸気圧以上に維持する請求項1〜5のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The control member switches between a state in which the pressure control chamber and the fuel outflow chamber communicate with each other and a state in which the communication between the pressure control chamber and the fuel outflow chamber is blocked,
The pressure maintaining unit maintains the pressure of the fuel outflow chamber at or above a saturated vapor pressure of liquefied gas fuel even in a state where the communication between the pressure control chamber and the fuel outflow chamber is blocked by the control member. The fuel injection device according to any one of 1 to 5.
前記制御部材は、前記制御シート部への着座によって前記圧力制御室と前記燃料流出室との連通を遮断し、
前記圧力維持部は、前記制御シート部からの前記制御部材の離座によって局所的に降下した前記制御シート部及び前記制御部材の間の圧力を、液化ガス燃料の飽和蒸気圧以上に維持する請求項1〜6のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The valve body forms a control seat portion (46a) for seating the control member,
The control member blocks communication between the pressure control chamber and the fuel outflow chamber by being seated on the control seat portion.
The said pressure maintenance part maintains the pressure between the said control sheet part and the said control member which fell locally by the seating of the said control member from the said control sheet part more than the saturated vapor pressure of liquefied gas fuel. Item 7. The fuel injection device according to any one of Items 1 to 6.
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