JP2018003789A - Fuel injection valve and common rail injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁(インジェクタ)、及び、該燃料噴射弁を備えたコモンレール噴射システムに関するものである。 The present invention relates to a fuel injection valve (injector) that injects fuel into a combustion chamber of an engine, and a common rail injection system including the fuel injection valve.
従来、ディーゼルエンジン等の燃焼室に燃料を噴射するシステムとして、コモンレール噴射システムが知られている(特許文献1参照)。このコモンレール噴射システムは、コモンレールに燃料を蓄積して圧力を上昇させ、一定の圧力に上昇させた燃料を燃料噴射弁の燃料供給流路に供給するものである。 Conventionally, a common rail injection system is known as a system for injecting fuel into a combustion chamber such as a diesel engine (see Patent Document 1). This common rail injection system accumulates fuel in the common rail to increase the pressure, and supplies the fuel that has been increased to a certain pressure to the fuel supply flow path of the fuel injection valve.
上述のコモンレール噴射システムに用いられる燃料噴射弁は、燃焼室に挿入される側の端部である下端に燃料噴射孔が形成された本体部を有する。この本体部には、コモンレールと接続され、燃料噴射孔に燃料を供給する燃料供給流路が設けられている。また、本体部の内部には、上下動自在にニードル弁(針弁)が収納されている。このニードル弁は、下降して本体部のシート部に着座している状態においては、燃料噴射孔と燃料供給流路との連通を遮断する。そして、ニードル弁が上昇すると、燃料噴射孔と燃料供給流路とが連通して、燃料噴射孔から燃焼室に燃料が噴射される構成となっている。 The fuel injection valve used in the above-described common rail injection system has a main body portion in which a fuel injection hole is formed at the lower end, which is the end portion on the side inserted into the combustion chamber. The main body portion is provided with a fuel supply passage that is connected to the common rail and supplies fuel to the fuel injection hole. A needle valve (needle valve) is housed inside the main body so as to be movable up and down. The needle valve blocks communication between the fuel injection hole and the fuel supply flow path when the needle valve is lowered and seated on the seat portion of the main body. When the needle valve is raised, the fuel injection hole communicates with the fuel supply channel, and fuel is injected from the fuel injection hole into the combustion chamber.
本体部の内部に収納されたニードル弁には、該本体部に供給された燃料により、該ニードル弁を下降させる方向に働く圧力と、該ニードル弁を上昇させる方向に働く圧力とが作用している。そして、ニードル弁を下降させる方向に働く圧力を低下させることによって、ニードル弁が前記本体部の内部を上昇する構成となっている。つまり、ニードル弁は、いわゆるバランス弁構造となっている。 The needle valve housed in the main body is subjected to pressure acting in the direction of lowering the needle valve and pressure acting in the direction of raising the needle valve by the fuel supplied to the main body. Yes. And the needle valve rises inside the main body by lowering the pressure acting in the direction of lowering the needle valve. That is, the needle valve has a so-called balance valve structure.
例えば、特許文献1に記載の燃料噴射弁の場合、ニードル弁の上方(燃料噴射孔側とは反対側)に、本体部に供給された燃料が流入する圧力調整室が形成されている。この圧力調整室に供給される燃料により、ニードル弁には、該ニードル弁を下降させる圧力が作用する。また、ニードル弁には、該ニードル弁の上方に配置されたスプリングによって、該ニードル弁を下降させる力も付与されている。一方、ニードル弁の略中央部には下側が細くなる段部が形成され、該段部の周囲に、本体部に供給された燃料が流入する燃料溜まり室が形成されている。この燃料溜まり室に供給される燃料により、ニードル弁には、該ニードル弁を上昇させる圧力が作用する。
For example, in the case of the fuel injection valve described in
そして、圧力調整室に供給される燃料とスプリングによってニードル弁に付与される力が、燃料溜まり室に供給される燃料によってニードル弁に付与される力を上回っている場合、ニードル弁が下降して燃料噴射孔と燃料供給流路との連通を遮断し、燃料噴射孔から燃料が噴射されない状態となる。また、圧力調整室内の燃料の圧力を低下させ、燃料溜まり室に供給される燃料によってニードル弁に付与される力が、圧力調整室に供給される燃料とスプリングによってニードル弁に付与される力を上回ると、ニードル弁が上昇して燃料噴射孔と燃料供給流路とを連通させ、燃料噴射孔から燃焼室に燃料が噴射される状態となる。 When the force applied to the needle valve by the fuel and spring supplied to the pressure adjustment chamber exceeds the force applied to the needle valve by the fuel supplied to the fuel reservoir chamber, the needle valve is lowered. The communication between the fuel injection hole and the fuel supply channel is blocked, and the fuel is not injected from the fuel injection hole. Further, the force applied to the needle valve by the fuel supplied to the fuel reservoir chamber is reduced by reducing the pressure of the fuel in the pressure adjustment chamber, and the force applied to the needle valve by the fuel and spring supplied to the pressure adjustment chamber. If it exceeds the upper limit, the needle valve rises to connect the fuel injection hole and the fuel supply flow path, and fuel is injected from the fuel injection hole into the combustion chamber.
圧力調整室内の燃料の圧力調整は、電磁弁等を用いた開閉装置の開閉によって行われる。詳しくは、圧力調整室は、本体部に供給された燃料を圧力調節室に流入させる第1オリフィス通路(絞り部)と接続される。また、圧力調整室は、該圧力調節室から燃料を流出させる第2オリフィス通路(絞り部)とも接続されている。第2オリフィス通路は、第1オリフィス通路よりも流路断面積が大きくなっている。そして、開閉装置は、第2オリフィス通路の流路を開閉する。第2オリフィス通路は第1オリフィス通路よりも流路断面積が大きいため、開閉装置によって第2オリフィス通路の流路を開くことにより、圧力調整室内の燃料の圧力が低下する。これにより、ニードル弁が上昇して燃料噴射孔と燃料供給流路とを連通させ、燃料噴射孔から燃焼室に燃料が噴射される状態となる。また、開閉装置によって第2オリフィス通路の流路を閉じることにより、圧力調整室内が燃料溜まり室の圧力と同圧力まで上昇する。これにより、ニードル弁が下降して燃料噴射孔と燃料供給流路との連通を遮断し、燃料噴射孔から燃料が噴射されない状態となる。 The pressure adjustment of the fuel in the pressure adjustment chamber is performed by opening / closing an opening / closing device using an electromagnetic valve or the like. Specifically, the pressure adjustment chamber is connected to a first orifice passage (throttle portion) that allows the fuel supplied to the main body portion to flow into the pressure adjustment chamber. The pressure regulation chamber is also connected to a second orifice passage (throttle portion) that allows fuel to flow out from the pressure regulation chamber. The second orifice passage has a larger channel cross-sectional area than the first orifice passage. The opening / closing device opens and closes the flow path of the second orifice passage. Since the second orifice passage has a larger flow passage cross-sectional area than the first orifice passage, the pressure of the fuel in the pressure adjustment chamber is reduced by opening the flow passage of the second orifice passage by the opening / closing device. As a result, the needle valve rises to connect the fuel injection hole and the fuel supply channel, and fuel is injected from the fuel injection hole into the combustion chamber. Further, by closing the flow path of the second orifice passage by the opening / closing device, the pressure adjustment chamber rises to the same pressure as the pressure of the fuel reservoir chamber. As a result, the needle valve is lowered to cut off the communication between the fuel injection hole and the fuel supply flow path, and the fuel is not injected from the fuel injection hole.
図5は、ブーツ型噴射の一例を示す図である。なお、図5に示す実線が、ブーツ型噴射を示している。
燃料噴射弁からの燃料の噴射の仕方として、いわゆるブーツ型噴射という噴射方式が提案されている。ブーツ型噴射では、まず、微少量の燃料を燃焼室内に噴射し続けることで緩慢な燃焼を形成し、燃焼音やNOxの排出量を低減する(図5のA)。その後、燃料噴射率(単位時間当たりの燃料噴射量)を上げて燃焼を促進させることで燃料消費率を低減できる効果等を得られる(図5のB)。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of boot-type injection. In addition, the continuous line shown in FIG. 5 has shown boot type injection.
As a method of injecting fuel from the fuel injection valve, an injection method called so-called boot type injection has been proposed. In the boot-type injection, first, a slight amount of fuel is continuously injected into the combustion chamber to form a slow combustion, thereby reducing combustion noise and NOx emission (A in FIG. 5). Thereafter, by increasing the fuel injection rate (fuel injection amount per unit time) to promote combustion, the effect of reducing the fuel consumption rate can be obtained (B in FIG. 5).
しかしながら、従来の燃料噴射弁は、ニードル弁を上昇途中で停止させることができず、圧力調整室内の圧力が低下している状態では上端まで移動してしまう。このため、従来の燃料噴射弁は、燃料を燃焼室内に噴射し続けようとした場合、メイン噴射時の燃料噴射率を維持することしかできない。つまり、従来の燃料噴射弁は、メイン噴射前に、微少量の燃料を燃焼室内に噴射し続けることができない。したがって、従来の燃料噴射弁は、メイン噴射の前に、開閉弁の開時間を短くして少量の燃料を噴射するパイロット噴射を1回又は複数回行い(図5のC)、ブーツ型噴射を模すことしかできなかった。つまり、従来の燃料噴射弁は、ブーツ型噴射ができないという課題があった。 However, the conventional fuel injection valve cannot stop the needle valve in the middle of its rise, and moves to the upper end when the pressure in the pressure adjustment chamber is reduced. For this reason, the conventional fuel injection valve can only maintain the fuel injection rate at the time of main injection when trying to continuously inject fuel into the combustion chamber. That is, the conventional fuel injection valve cannot continue to inject a minute amount of fuel into the combustion chamber before the main injection. Therefore, the conventional fuel injection valve performs the pilot injection one or more times (C in FIG. 5) to inject a small amount of fuel by shortening the opening time of the on-off valve before the main injection (C in FIG. 5). I could only imitate. That is, the conventional fuel injection valve has a problem that it cannot perform boot type injection.
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、ブーツ型噴射を行うことができる燃料噴射弁及びコモンレール噴射システムを得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a fuel injection valve and a common rail injection system capable of performing boot-type injection.
本発明に係る燃料噴射弁は、一端に形成された燃料噴射孔、及び、該燃料噴射孔に燃料を供給する燃料供給流路を有する本体部と、本体部の内部に移動自在に収納され、本体部のシート部に着座して燃料噴射孔と燃料供給流路との連通を遮断するニードル弁と、を備え、本体部は、燃料噴射孔と燃料供給流路との間に絞り形成路を有し、前記ニードル弁と前記シート部との距離が規定距離未満の状態においては、前記ニードル弁の前記燃料噴射孔側の端部である絞り形成端部が前記絞り形成路に挿入され、前記本体部の前記絞り形成路の内周面と、前記絞り形成端部の外周面との間で絞り部を形成し、前記ニードル弁と前記シート部との距離が前記規定距離以上の状態においては、前記絞り部を形成していた前記絞り形成端部が前記絞り部を形成していた前記絞り形成路から抜けるものである。 A fuel injection valve according to the present invention is movably accommodated in a main body having a fuel injection hole formed at one end, a fuel supply passage for supplying fuel to the fuel injection hole, and a main body, A needle valve that is seated on the seat portion of the main body portion and blocks communication between the fuel injection hole and the fuel supply flow path, and the main body portion has a throttle forming path between the fuel injection hole and the fuel supply flow path. And when the distance between the needle valve and the seat portion is less than a specified distance, a throttle forming end that is an end of the needle valve on the fuel injection hole side is inserted into the throttle forming path, A throttle part is formed between the inner peripheral surface of the throttle forming path of the main body part and the outer peripheral surface of the throttle forming end part, and the distance between the needle valve and the seat part is not less than the specified distance. , The diaphragm forming end that formed the diaphragm section It is intended to exit from the aperture forming path not make.
ここで、上述の本発明に係る燃料噴射弁のニードル弁を、いわゆるバランス弁構造としてもよい。つまり、本発明においては、ニードル弁に、本体部に供給された燃料により、該ニードル弁をシート部の方へ移動させる圧力と、該ニードル弁をシート部から離れさせる圧力とを作用させて、該ニードル弁をシート部の方へ移動させる圧力を低下させることによって、本体部の内部でニードル弁をシート部から離れさせてもよい。 Here, the needle valve of the fuel injection valve according to the present invention may have a so-called balance valve structure. That is, in the present invention, the pressure applied to the needle valve by the fuel supplied to the main body portion to move the needle valve toward the seat portion and the pressure to move the needle valve away from the seat portion are applied. The needle valve may be separated from the seat portion within the main body portion by reducing the pressure that moves the needle valve toward the seat portion.
また、本体部の絞り形成路の形状、及びニードル弁の絞り形成端部の形状により、メイン噴射前に行う微少量の燃料噴射時の燃料噴射率を調整してもよい。例えば、内周面が円筒形状の空間部を形成するように本体部の絞り形成路を構成し、絞り形成端部を円筒形状に形成してもよい。また例えば、内周面が円筒形状の空間部を形成するように本体部の絞り形成路を構成し、絞り形成端部を燃料噴射孔に向かうにしたがって直径が減少する円錐形状に形成してもよい。また例えば、内周面が円筒形状の空間部を形成するように本体部の絞り形成路を構成し、絞り形成端部を、燃料噴射孔に向かうにしたがって直径が減少する円錐部と、該円錐部の燃料噴射孔側の端部に設けられた円筒部とを有する構成にしてもよい。また例えば、絞り形成部の外周面に平坦部を形成してもよい。 Further, the fuel injection rate at the time of minute fuel injection performed before the main injection may be adjusted by the shape of the throttle forming passage of the main body and the shape of the throttle forming end of the needle valve. For example, the aperture forming path of the main body may be configured so that the inner peripheral surface forms a cylindrical space, and the aperture forming end may be formed in a cylindrical shape. Alternatively, for example, the throttle forming path of the main body may be configured so that the inner peripheral surface forms a cylindrical space, and the throttle forming end may be formed in a conical shape whose diameter decreases toward the fuel injection hole. Good. Further, for example, the throttle forming path of the main body is configured so that the inner peripheral surface forms a cylindrical space, and the throttle forming end portion has a conical portion whose diameter decreases toward the fuel injection hole, and the conical portion. And a cylindrical portion provided at the end of the portion on the fuel injection hole side. Further, for example, a flat portion may be formed on the outer peripheral surface of the aperture forming portion.
また、本発明に係るコモンレール噴射システムは、本発明に係る燃料噴射弁と、この燃料噴射弁の燃料供給流路に接続され、燃料を蓄積して圧力を上昇させ、圧力を上昇させた該燃料を燃料噴射弁に供給するコモンレールと、を備えたものである。 Further, the common rail injection system according to the present invention is connected to the fuel injection valve according to the present invention and a fuel supply flow path of the fuel injection valve, and accumulates fuel to increase the pressure, and the fuel that has increased the pressure. And a common rail that supplies fuel to the fuel injection valve.
本発明に係る燃料噴射弁は、ニードル弁とシート部との距離が規定距離未満の状態においては、本体部の絞り形成路の内周面と、該絞り形成路に挿入されたニードル弁の燃料噴射孔側端部の外周面との間で絞り部を形成する。この状態では絞り部によって燃料噴射孔に供給される燃料が制限されるため、微少量の燃料を燃焼室内に噴射し続けることができる。また、本発明に係る燃料噴射弁は、ニードル弁とシート部との距離が規定距離以上の状態においては、絞り部を形成していたニードル弁の燃料噴射孔側の端部が絞り部を形成していた本体部の絞り形成路から抜ける。このため、燃料噴射孔に供給される燃料が制限されなくなり、燃料噴射孔からの燃料の噴射量を増大させることができる。つまり、本発明に係る燃料噴射弁は、ニードル弁が一方向に移動する際に、換言するとニードル弁が1ストロークする際に、ブーツ型噴射を行うことができる。 In the fuel injection valve according to the present invention, when the distance between the needle valve and the seat portion is less than the specified distance, the fuel of the needle valve inserted in the throttle forming passage and the throttle forming passage of the main body portion A throttle portion is formed between the outer peripheral surface of the injection hole side end portion. In this state, since the fuel supplied to the fuel injection hole is limited by the throttle portion, a very small amount of fuel can be continuously injected into the combustion chamber. In the fuel injection valve according to the present invention, when the distance between the needle valve and the seat portion is equal to or greater than the specified distance, the end portion on the fuel injection hole side of the needle valve forming the throttle portion forms the throttle portion. The main body part exits from the throttle forming path. For this reason, the fuel supplied to the fuel injection hole is not limited, and the amount of fuel injected from the fuel injection hole can be increased. That is, the fuel injection valve according to the present invention can perform boot-type injection when the needle valve moves in one direction, in other words, when the needle valve makes one stroke.
また、本発明に係る燃料噴射弁は、ニードル弁が一方向に移動する際にブーツ型噴射を行うことができるので、ニードル弁をバランス弁構造としても、ブーツ型噴射を行うことができる。 In addition, since the fuel injection valve according to the present invention can perform boot-type injection when the needle valve moves in one direction, the boot-type injection can be performed even if the needle valve has a balance valve structure.
また、本発明に係る燃料噴射弁は、本体部の絞り形成路の形状、及びニードル弁の絞り形成端部の形状を適宜設定することにより、ニードル弁が一方向に移動する際のブーツ型噴射の形状を、該燃料噴射弁が設けられるエンジンに好適な燃料噴射形状とすることができる。 The fuel injection valve according to the present invention is a boot-type injection when the needle valve moves in one direction by appropriately setting the shape of the throttle forming passage of the main body and the shape of the throttle forming end of the needle valve. The fuel injection shape suitable for the engine provided with the fuel injection valve can be obtained.
また、本発明に係る燃料噴射弁は、ニードル弁が一方向に移動する際にブーツ型噴射を行うことができるので、一定圧の燃料を燃料噴射弁に供給するコモンレール噴射システムに本発明に係る燃料噴射弁を採用しても、ブーツ型噴射を行うことができる。 In addition, since the fuel injection valve according to the present invention can perform boot-type injection when the needle valve moves in one direction, the fuel injection valve according to the present invention relates to a common rail injection system that supplies fuel at a constant pressure to the fuel injection valve. Even if a fuel injection valve is employed, boot-type injection can be performed.
以下、本発明の燃料噴射弁及びコモンレール噴射システムに関する実施の形態について具体的に説明する。ただし、以下の実施の形態は本発明の一態様を示すものであり、本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、以下の実施の形態においては、燃料噴射孔が形成された端部側を燃料噴射弁の下側とし、燃料噴射孔側の端部とは反対側の端部側を燃料噴射弁の上側として、燃料噴射弁を説明していく。
Embodiments relating to the fuel injection valve and the common rail injection system of the present invention will be specifically described below. However, the following 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 the following embodiments, the end portion side where the fuel injection hole is formed is the lower side of the fuel injection valve, and the end portion side opposite to the end portion on the fuel injection hole side is the upper side of the fuel injection valve. The fuel injection valve will be described as follows.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係るコモンレール噴射システムを示す図である。
本実施の形態1に係るコモンレール噴射システム100は、ディーゼルエンジン等の燃焼室に燃料を噴射する燃料噴射弁1と、燃料を蓄積して圧力を上昇させ、圧力を上昇させた該燃料を燃料噴射弁1に供給するコモンレール4と、を備えている。
FIG. 1 is a diagram showing a common rail injection system according to
A common
燃料噴射弁1の本体部10は、下端に燃料噴射孔15が形成されている。また、本体部10は、燃料噴射孔15から噴射する燃料を該燃料噴射孔15に供給する燃料供給流路30を備えている。また、本体部10は、本体部10に供給された余剰燃料を外部に排出する燃料排出流路40も備えている。
The
本実施の形態1に係る本体部10は、インジェクタハウジング11、ノズルボディ14、ノズルナット17、バルブボディ19、及びホルダ20で構成されている。なお、本体部10を構成するこれらの部品は、あくまでも一例である。燃料噴射弁1のデザインに応じて、本体部10の分割数は、換言すると本体部10を構成する部品数は、任意に変更可能である。
The
詳しくは、インジェクタハウジング11には、上下方向に貫通する貫通孔12が形成されている。この貫通孔12には、バルブピストン63が上下方向に移動自在に収納される。また、貫通孔12の一部には、スプリング室13も形成されている。スプリング室13には、ニードル弁61を下方へ付勢するノズルスプリング64が収納されている。また、インジェクタハウジング11には、燃料通路31も形成されている。この燃料通路31は、下端が該インジェクタハウジング11の下端に開口し、上端が該インジェクタハウジング11の側面に開口している。そして、燃料通路31の上端には、該燃料通路31と連通するように、燃料供給用接続口51が接続されている。この燃料供給用接続口51は、コモンレール4に接続されている。つまり、燃料タンク2からサプライポンプ3によってコモンレール4に供給された燃料は、コモンレール4で蓄積されて高圧燃料となり、燃料供給用接続口51を介して燃料噴射弁1に供給される。
Specifically, the injector housing 11 is formed with a through
インジェクタハウジング11の下端側には、ノズルナット17によりノズルボディ14が取り付けられている。このノズルボディ14には、上端から下方へ凹む孔33が形成されている。この孔33はインジェクタハウジング11の貫通孔12と同軸上に配置されている。孔33には、ニードル弁61が上下方向に移動自在に収納されている。このニードル弁61の上端は、バルブピストン63の下端に当接している。また、孔33の下端部近傍は、ニードル弁61のシート部16となっている。孔33の下方には、孔33とノズルボディ14の外部とを連通するように、例えば複数の燃料噴射孔15が形成されている。また、孔33の一部には、ニードル弁61の受圧部62と対向する位置に、燃料溜まり室33aが形成されている。この燃料溜まり室33aには、燃料通路32の一端が連通している。燃料通路32の他端は、インジェクタハウジング11の燃料通路31と連通している。
A
つまり、本実施の形態1においては、燃料供給用接続口51から燃料噴射孔15に燃料を供給する燃料供給流路30は、燃料通路31、燃料通路32、燃料溜まり室33a、孔33とニードル弁61との間の隙間で構成されている。そして、燃料噴射孔15につながるシート部16にニードル弁61が着座(シート)することにより、燃料供給流路30(より詳しくは孔33)と燃料噴射孔15との連通が遮断され、燃料噴射孔15が閉鎖される。一方、ニードル弁61がシート部16から離間(リフト)することにより燃料噴射孔15が開放される構造となっている。これによって、燃料の噴射の開始及び停止が可能となっている。
That is, in the first embodiment, the
インジェクタハウジング11の上端には、貫通孔12に挿入されるように、バルブボディ19が取り付けられている。このバルブボディ19には、下端から上方へ凹む孔18が形成されている。この孔18は、インジェクタハウジング11の貫通孔12と同軸上に配置されている。そして、孔18には、バルブピストン63の上部が上下方向に摺動自在に挿入される。これにより、バルブピストン63の頂部63aよりも上方となる孔18部分が、圧力制御室66となる。
A
また、バルブボディ19には、圧力制御室66とバルブボディ19の上端とを連通する開閉用オリフィス通路44、及び、圧力制御室66とバルブボディ19の側面とを連通する導入側オリフィス通路43も形成されている。また、インジェクタハウジング11は、導入側オリフィス通路43と対向する位置に形成された圧力導入室42、及び、圧力導入室42と燃料供給用接続口51とを連通する燃料通路41を備えている。なお、開閉用オリフィス通路44は、後述する開閉装置60により開閉自在となっている。つまり、開閉用オリフィス通路44が開かれた際、燃料供給用接続口51から燃料通路41、圧力導入室42及び導入側オリフィス通路43を介して圧力制御室66に供給された燃料は、開閉用オリフィス通路44を通って、バルブボディ19の上方(後述する低圧室45)に流出する構成となっている。ここで、本実施の形態1では、開閉用オリフィス通路44の流路断面積が、導入側オリフィス通路43の流路断面積よりも大きくなっている。このため、開閉用オリフィス通路44が開かれた際、圧力制御室66の圧力は、燃料供給用接続口51から本体部10へ流入してくる燃料の圧力よりも低くなる。
The
また、インジェクタハウジング11の上端には、ホルダ20が取り付けられている。このホルダ20の内部には、開閉装置60である電磁弁67が収納される。また、電磁弁67とバルブボディ19との間の空間が、上述の低圧室45となる。この低圧室45は、例えば電磁弁67の周囲等に形成された図示せぬ燃料通路によって、燃料排出用接続口52と連通している。つまり、本実施の形態1においては、本体部10に供給された余剰燃料を外部に排出する燃料排出流路40は、燃料通路41、圧力導入室42、導入側オリフィス通路43、圧力制御室66、開閉用オリフィス通路44、低圧室45、及び、例えば電磁弁67の周囲等に形成された図示せぬ燃料通路で構成されている。なお、燃料排出用接続口52は、燃料タンク2に接続されている。このため、燃料排出流路40を通って本体部10から流出した燃料は、燃料排出用接続口52を介して、燃料タンク2に戻される。
A
開閉装置60である電磁弁67は、コイル68、アーマチュア69、弁体70及びバルブスプリング71を備えている。コイル68は、ホルダ20の上端に設けられた通電用接続口53に接続されている。通電用接続口53に接続された図示せぬ電力供給源から、該通電用接続口53を介してコイル68に通電されることにより、バルブスプリング71の付勢力に抗してアーマチュア69がコイル68に吸引される。これにより、アーマチュア69の下端に設けられた弁体70が開閉用オリフィス通路44の弁座面からリフトし、圧力制御室66の圧力を低圧室45に開放できるようになっている。このように弁体70を動作させることにより圧力制御室66の圧力を制御し、バルブピストン63を介してニードル弁61の背圧を制御することで、ニードル弁61のシート部16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
このように構成された燃料噴射弁1では、コモンレール4からの高圧燃料は、燃料供給用接続口51から燃料通路31,32を介して燃料溜まり室33a内のニードル弁61の受圧部62に作用するとともに、燃料通路41及び圧力導入室42を介して圧力制御室66内のバルブピストン63の頂部63a(つまりニードル弁61)にも作用するようになっている。
したがって、弁体70によって圧力制御室66が低圧室45側と遮断されている状態では、ニードル弁61はバルブピストン63を介して受ける圧力制御室66の背圧とノズルスプリング64の付勢力とにより、ノズルボディ14のシート部16にシートされ、燃料噴射孔15を閉鎖することになる。
In the
Therefore, in a state where the pressure control chamber 66 is cut off from the
一方、コイル68に通電してアーマチュア69がコイル68に吸引され、弁体70が開閉用オリフィス通路44を開放すると、圧力制御室66の高圧が開閉用オリフィス通路44を介して低圧室45へ開放される。したがって、圧力制御室66におけるバルブピストン63の頂部63aに作用していた高圧が開放され、ニードル弁61は受圧部62に作用している高圧により、ノズルスプリング64の付勢力に抗してシート部16からリフトし、燃料噴射孔15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、コイル68への通電を停止することにより弁体70により開閉用オリフィス通路44が閉鎖されると、圧力制御室66内の圧力がバルブピストン63を介して作用する力及びノズルスプリング64の付勢力により、ニードル弁61がシート位置であるシート部16にシートされて燃料噴射孔15が閉鎖され、燃料噴射が終了することになる。
When the opening and closing orifice passage 44 is closed by the
つまり、本実施の形態1に係るニードル弁61は、本体部10に供給された燃料により、該ニードル弁61をシート部16の方へ移動させる圧力と、該ニードル弁61をシート部16から離れさせる圧力とが作用している。そして、ニードル弁61は、該ニードル弁61をシート部16の方へ移動させる圧力を低下させることによって、シート部16から離れる。すなわち、本実施の形態1に係るニードル弁61は、いわゆるバランス弁構造となっている。
That is, the
ここで、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1は、ブーツ型噴射を行えるようにするため、下端部を以下のように構成している。
Here, the
図2は、図1のQ部詳細図である。
ニードル弁61の下端部61aは、例えば円筒形状に形成されている。また、ノズルボディ14内には、孔33と燃料噴射孔15との間に、つまり燃料供給流路30と燃料噴射孔15との間に絞り形成路33bが形成されている。絞り形成路33bの内周面82の内側には、例えば円筒形状の空間部が形成されている。そして、シート部16にニードル弁61が着座している状態においては、ニードル弁61の下端部61aは絞り形成路33bに挿入されており、絞り形成路33bの内周面82とニードル弁61の下端部61aの外周面81とが対向している。なお、本実施の形態1においては、絞り形成路33bと燃料噴射孔15との間に、燃料噴射孔15から噴射させる燃料をいったん貯留するサックホール15aが形成されている。
FIG. 2 is a detailed view of a portion Q in FIG.
The
つまり、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間は、燃料噴射孔15に燃料を供給する燃料供給流路としても機能する。そして、本実施の形態1では、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間に形成される流路の流路断面積を、その他の範囲の燃料供給流路30の流路断面積よりも小さくしている。すなわち、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間で、絞り部80を形成している。また、シート部16にニードル弁61が着座している状態における絞り部80の長さは、ニードル弁61のリフト量(上下方向の移動量)よりも小さくなっている。
ここで、ニードル弁61の下端部61aが、本発明の絞り形成端部に相当する。なお、本実施の形態1では、ニードル弁61の下端(下端部61aの下方に形成されている部分)が円錐形状に形成されているが、当該円錐形状部分は、絞り部80を形成するニードル弁61の下端部61aには含まないものとする。
That is, a fuel supply passage for supplying fuel to the
Here, the
上述の絞り部80を形成することにより、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1は、ニードル弁61が下端から上端へ一方向に移動する際に、換言するとニードル弁61が1ストローク(一回の上下動)する際に、燃料噴射孔15から以下のように燃料を噴射することとなる。
By forming the
図3及び図4は、本発明の実施の形態1に係る燃料噴射弁の動作を説明するための説明図である。これらの図3及び図4は、図2と同じ箇所(図1のQ部)を示したものであり、図2の状態からニードル弁61が上昇していく様子を示したものである。以下、図2〜図5を用いて、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1の燃料噴射孔15からの燃料噴射動作について説明する。
3 and 4 are explanatory diagrams for explaining the operation of the fuel injection valve according to
電磁弁67の弁体70によって圧力制御室66が低圧室45側と遮断されている状態から、電磁弁67のコイル68に通電して弁体70が開閉用オリフィス通路44を開放すると、圧力制御室66内の圧力が低下する。これにより、シート部16にニードル弁61が着座している図2の状態から、ニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇し、図3の状態となる。図3に示すように、ニードル弁61とシート部16との距離が規定距離未満の状態においては、ニードル弁61の下端部61aは、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bに挿入された状態となっている。つまり、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間で、絞り部80が形成された状態となっている。このため、ニードル弁61とシート部16との距離が規定距離未満の状態においては、絞り部80によって燃料噴射孔15に供給される燃料が制限される。したがって、図5のAで示すように、燃料噴射孔15から微少量の燃料を燃焼室内に噴射し続けることができる。
When the pressure control chamber 66 is shut off from the
なお、燃料噴射孔15からの燃料噴射率(単位時間当たりの燃料噴射量)は、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間の隙間の量で、調節することができる。また、微少量の燃料を燃焼室内に噴射し続ける時間は、外周面81の上下方向長さ及び内周面82の上下方向長さのうちの少なくとも一方を調節し、絞り部80が形成されている時間を調節することにより、調節できる。
The fuel injection rate (fuel injection amount per unit time) from the
図3の状態からニードル弁61が白抜き矢印の方向にさらに上昇すると、図4の状態となる。図4に示すように、ニードル弁61とシート部16との距離が規定距離以上の状態においては、絞り部80を形成していたニードル弁61の下端部61aが絞り部80を形成していた絞り形成路33bから抜ける。つまり、ニードル弁61の下端部61aの外周面81と、ノズルボディ14内に形成された絞り形成路33bの内周面82との間で、絞り部80が形成されない状態となる。このため、燃料噴射孔15に供給される燃料が制限されなくなる。したがって、図5のBで示すように、燃料噴射孔15からの燃料の噴射量を増大させ、メイン噴射を行うことができる。なお、本実施の形態1では、シート部16にニードル弁61が着座している状態から該ニードル弁61が例えば0.1[mm]上昇したところで、絞り部80を形成していたニードル弁61の下端部61aが絞り部80を形成していた絞り形成路33bから抜ける構成としている。
When the
以上、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1は、上述のような絞り部80を備えているので、ニードル弁61が下端から上端へ移動する際に、換言するとニードル弁61が1ストローク(一回の上下動)する際に、ブーツ型噴射を行うことができる。
As described above, since the
また、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1は、ニードル弁61が下端から上端へ移動する際にブーツ型噴射を行うことができるので、ニードル弁61をバランス弁構造としても、ブーツ型噴射を行うことができる。なお、ニードル弁61をバランス弁構造以外の構造(例えば、アーマチュアにニードル弁61接続し、電磁弁等でニードル弁61を直接駆動する構造)においても、上述の絞り部80を備えることにより、ニードル弁61が下端から上端へ移動する際にブーツ型噴射を行うことができる
Further, since the
また、本実施の形態1に係る燃料噴射弁1は、ニードル弁61が下端から上端へ移動する際にブーツ型噴射を行うことができるので、一定圧の燃料を燃料噴射弁1に供給するコモンレール噴射システム100に本実施の形態1に係る燃料噴射弁1を採用しても、ブーツ型噴射を行うことができる。
Further, since the
なお、本実施の形態1では電磁弁67を用いた開閉装置60を採用したが、その他の構成の開閉装置(例えばピエゾ素子を用いた開閉装置)を採用しても、本発明を実施することができる。また、本実施の形態1ではサックホール15aを設けたが、サックホール15aが設けられていない燃料噴射弁においても、本発明を実施することができる。
In the first embodiment, the opening /
実施の形態2.
実施の形態1では、内周面82が円筒形状の空間部を形成するように、ノズルボディ14に絞り形成路33bを形成した。また、ニードル弁61の下端部61aを円筒形状に形成した。しかしながら、ノズルボディ14の絞り形成路33b及びニードル弁61の下端部61aの形状は、実施の形態1で示した形状に限定されるものではない。ノズルボディ14の絞り形成路33b及びニードル弁61の下端部61aの形状を適宜設定することにより、ニードル弁61が下端から上端へ移動する際のブーツ型噴射の形状を、燃料噴射弁1が設けられるエンジンに好適な燃料噴射形状とすることができる。このため、以下では、ノズルボディ14の絞り形成路33b及びニードル弁61の下端部61aの形状の一例について説明する。なお、本実施の形態2において、特に記述しない項目については実施の形態1と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。
In the first embodiment, the throttle forming path 33b is formed in the
図6は、本発明の実施の形態2に係る燃料噴射弁の一例を示す要部拡大図である。図7及び図8は、図6に示す燃料噴射弁の動作を説明するための説明図である。また、図9は、図6に示す燃料噴射弁のブーツ型噴射の形状を示す図である。
なお、図6〜図8は、燃料噴射弁1の下端近傍を示す縦断面図であり、図1のQ部に相当する位置を示したものである。また、図9には、実施の形態1で示した燃料噴射弁1のブーツ型噴射の形状を一点鎖線で示している。
FIG. 6 is an enlarged view of a main part showing an example of a fuel injection valve according to
6 to 8 are longitudinal sectional views showing the vicinity of the lower end of the
図6に示す燃料噴射弁1においては、ニードル弁61の下端部61aは、下方に向かうにしたがって(つまり、燃料噴射孔15に向かうにしたがって)直径が減少する円錐形状に形成されている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
In the
このように構成された燃料噴射弁1においては、図6、図7及び図8の順にニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇するにしたがって、ニードル弁61の下端部61aの外周面81とノズルボディ14の絞り形成路33bの内周面82との間の流路断面積が、徐々に増大していく。このため、図9のDで示すように、ニードル弁61の下端部61aがノズルボディ14の絞り形成路33bに挿入されており、ニードル弁61の下端部61aの外周面81とノズルボディ14の絞り形成路33bの内周面82との間で絞り部80を形成している状態においては、つまり、微少量の燃料を燃焼室内に噴射する状態においては、燃料噴射率を徐々に増加させていくことができる。なお、図6に示す燃料噴射弁1において、ニードル弁61の下端部61aがノズルボディ14の絞り形成路33bから抜け出た後のメイン噴射の状態は、実施の形態1と同様である。
In the
図10は、本発明の実施の形態2に係る燃料噴射弁の別の一例を示す要部拡大図である。図11及び図12は、図10に示す燃料噴射弁の動作を説明するための説明図である。また、図13は、図10に示す燃料噴射弁のブーツ型噴射の形状を示す図である。
なお、図10〜図12は、燃料噴射弁1の下端近傍を示す縦断面図であり、図1のQ部に相当する位置を示したものである。また、図13には、実施の形態1で示した燃料噴射弁1のブーツ型噴射の形状を一点鎖線で示している。
FIG. 10 is an enlarged view of a main part showing another example of the fuel injection valve according to
10 to 12 are longitudinal sectional views showing the vicinity of the lower end of the
図10に示す燃料噴射弁1においては、ニードル弁61の下端部61aは、円錐部61a1と円筒部61a2とを有する。円錐部61a1は、下方に向かうにしたがって(つまり、燃料噴射孔15に向かうにしたがって)直径が減少する円錐形状に形成されている。円筒部61a2は、例えば円錐部61a1の下端部と同直径の円筒形状をしており、円錐部61a1の下端部に設けられている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
In the
このように構成された燃料噴射弁1においては、円錐部61a1の外周面811と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間は、円筒部61a2の外周面812と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間以下となる。このため、ニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇していく際、円錐部61a1がノズルボディ14の絞り形成路33bに挿入されている状態においては、図11に示すように、絞り部80を流れる燃料の量は、円錐部61a1の外周面811と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間量に比例する。また、ニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇していく際、円錐部61a1がノズルボディ14の絞り形成路33bから抜け出て、円筒部61a2が絞り形成路33bに挿入されている状態においては、図12に示すように、絞り部80を流れる燃料の量は、円筒部61a2の外周面812と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間量に比例する。
In the
したがって、ニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇していく際、円錐部61a1がノズルボディ14の絞り形成路33bに挿入されている状態においては、円錐部61a1の外周面811と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間が徐々に増大していく。このため、図13のEで示すように、燃料噴射率を徐々に増加させていくことができる。また、ニードル弁61が白抜き矢印の方向に上昇していく際、円錐部61a1がノズルボディ14の絞り形成路33bから抜け出て、円筒部61a2が絞り形成路33bに挿入されている状態においては、円筒部61a2の外周面812と絞り形成路33bの内周面82との間の隙間は一定となる。このため、図13のFで示すように、燃料噴射率を一定にすることができる。なお、図10に示す燃料噴射弁1において、ニードル弁61の下端部61aがノズルボディ14の絞り形成路33bから抜け出た後のメイン噴射の状態は、実施の形態1と同様である。
Therefore, when the
図14は、本発明の実施の形態2に係る燃料噴射弁のさらに別の一例を示す要部拡大図である。図15は、図14のZ−Z断面図である。また、図16は、図14に示す燃料噴射弁のブーツ型噴射の形状を示す図である。
なお、図14は、燃料噴射弁1の下端近傍を示す縦断面図であり、図1のQ部に相当する位置を示したものである。また、図16には、実施の形態1で示した燃料噴射弁1のブーツ型噴射の形状を一点鎖線で示している。
FIG. 14 is an enlarged view of a main part showing still another example of the fuel injection valve according to
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing the vicinity of the lower end of the
図14に示す燃料噴射弁1においては、ニードル弁61の下端部61aの外周面81に、平坦部61bが形成されている。その他の構成は、実施の形態1と同様である。
In the
このように構成された燃料噴射弁1においては、ニードル弁61の下端部61aの外周面81とノズルボディ14の絞り形成路33bの内周面82との間の流路断面積が、平坦部61bを形成していない場合と比べ、増大する。したがって、図16のGで示すように、ニードル弁61の下端部61aがノズルボディ14の絞り形成路33bに挿入されており、ニードル弁61の下端部61aの外周面81とノズルボディ14の絞り形成路33bの内周面82との間で絞り部80を形成している状態においては、つまり、微少量の燃料を燃焼室内に噴射する状態においては、平坦部61bを形成していない場合と比べ、燃料噴射率を増加させることができる。図14に示す燃料噴射弁1において、ニードル弁61の下端部61aがノズルボディ14の絞り形成路33bから抜け出た後のメイン噴射の状態は、実施の形態1と同様である。なお、図6又は図10で示した燃料噴射弁1に平坦部61bを形成し、微少量の燃料を燃焼室内に噴射する際の燃料噴射率を増加させてもよい。
In the
1 燃料噴射弁、2 燃料タンク、3 サプライポンプ、4 コモンレール、10 本体部、11 インジェクタハウジング、12 貫通孔、13 スプリング室、14 ノズルボディ、15 燃料噴射孔、15a サックホール、16 シート部、17 ノズルナット、18 孔、19 バルブボディ、20 ホルダ、30 燃料供給流路、31 燃料通路、32 燃料通路、33 孔、33a 燃料溜まり室、33b 絞り形成路、40 燃料排出流路、41 燃料通路、42 圧力導入室、43 導入側オリフィス通路、44 開閉用オリフィス通路、45 低圧室、51 燃料供給用接続口、52 燃料排出用接続口、53 通電用接続口、60 開閉装置、61 ニードル弁、61a 下端部、61a1 円錐部、61a2 円筒部、61b 平坦部、62 受圧部、63 バルブピストン、63a 頂部、64 ノズルスプリング、66 圧力制御室、67 電磁弁、68 コイル、69 アーマチュア、70 弁体、71 バルブスプリング、80 絞り部、81 外周面、811 外周面、812 外周面、82 内周面、100 コモンレール噴射システム。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記本体部の内部に移動自在に収納され、前記本体部のシート部に着座して前記燃料噴射孔と前記燃料供給流路との連通を遮断するニードル弁と、
を備え、
前記本体部は、前記燃料噴射孔と前記燃料供給流路との間に絞り形成路を有し、
前記ニードル弁と前記シート部との距離が規定距離未満の状態においては、前記ニードル弁の前記燃料噴射孔側の端部である絞り形成端部が前記絞り形成路に挿入され、前記本体部の前記絞り形成路の内周面と、前記絞り形成端部の外周面との間で絞り部を形成し、
前記ニードル弁と前記シート部との距離が前記規定距離以上の状態においては、前記絞り部を形成していた前記絞り形成端部が前記絞り部を形成していた前記絞り形成路から抜けることを特徴とする燃料噴射弁。 A fuel injection hole formed at one end, and a main body having a fuel supply channel for supplying fuel to the fuel injection hole;
A needle valve that is movably housed inside the main body, sits on a seat portion of the main body, and blocks communication between the fuel injection hole and the fuel supply channel;
With
The main body has a throttle forming path between the fuel injection hole and the fuel supply channel,
In a state where the distance between the needle valve and the seat portion is less than a specified distance, a throttle forming end that is an end of the needle valve on the fuel injection hole side is inserted into the throttle forming path, Forming a throttle part between the inner peripheral surface of the throttle forming path and the outer peripheral surface of the throttle forming end;
In a state where the distance between the needle valve and the seat portion is equal to or greater than the specified distance, the throttle forming end portion that has formed the throttle portion is removed from the throttle forming path that has formed the throttle portion. A fuel injection valve.
前記ニードル弁は、該ニードル弁を前記シート部の方へ移動させる圧力が低下することによって、前記シート部から離れることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 The needle valve is subjected to a pressure that moves the needle valve toward the seat portion and a pressure that moves the needle valve away from the seat portion by the fuel supplied to the main body portion,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the needle valve is separated from the seat portion when a pressure for moving the needle valve toward the seat portion decreases.
前記絞り形成端部は、円筒形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁。 The inner peripheral surface of the diaphragm forming path forms a cylindrical space,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the throttle forming end is formed in a cylindrical shape.
前記絞り形成端部は、前記燃料噴射孔に向かうにしたがって直径が減少する円錐形状に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁。 The inner peripheral surface of the diaphragm forming path forms a cylindrical space,
3. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the throttle forming end is formed in a conical shape whose diameter decreases toward the fuel injection hole. 4.
前記絞り形成端部は、前記燃料噴射孔に向かうにしたがって直径が減少する円錐部と、該円錐部の前記燃料噴射孔側の端部に設けられた円筒部とを有することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の燃料噴射弁。 The inner peripheral surface of the diaphragm forming path forms a cylindrical space,
The throttle forming end portion includes a conical portion whose diameter decreases toward the fuel injection hole, and a cylindrical portion provided at an end portion of the conical portion on the fuel injection hole side. The fuel injection valve according to claim 1 or 2.
前記燃料噴射弁の前記燃料供給流路に接続され、燃料を蓄積して圧力を上昇させ、圧力を上昇させた該燃料を前記燃料噴射弁に供給するコモンレールと、
を備えたことを特徴とするコモンレール噴射システム。
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 6,
A common rail connected to the fuel supply flow path of the fuel injection valve, storing fuel to increase the pressure, and supplying the fuel with the increased pressure to the fuel injection valve;
A common rail injection system characterized by comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016134999A JP2018003789A (en) | 2016-07-07 | 2016-07-07 | Fuel injection valve and common rail injection system |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020084795A (en) * | 2018-11-16 | 2020-06-04 | 株式会社豊田中央研究所 | Fuel injection device |
CN115003904A (en) * | 2020-01-23 | 2022-09-02 | 株式会社电装 | Fuel injection valve |
-
2016
- 2016-07-07 JP JP2016134999A patent/JP2018003789A/en active Pending
Cited By (2)
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CN115003904A (en) * | 2020-01-23 | 2022-09-02 | 株式会社电装 | Fuel injection valve |
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