JP3744021B2

JP3744021B2 - Fuel injection device

Info

Publication number: JP3744021B2
Application number: JP14799495A
Authority: JP
Inventors: 真治中山; 聖川谷; 芳久山木
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 1995-05-11
Filing date: 1995-05-11
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JPH08312499A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ディーゼルエンジン用の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁において、各気筒の燃焼室に臨むノズルボディの先端部分に第１及び第２の噴孔を設けると共に、同第１及び第２噴孔を夫々開閉する第１及び第２のニードルバルブを、上記ノズルボディ内に同軸的に、かつ弁軸線方向に摺動自在に収蔵した構成は、従来、実開昭６３−１１２２７０号公報に既に開示されている。
【０００３】
上記既提案の燃料噴射弁では、弁軸線に関し外側に配設されている第１ニードルバルブは、同ニードルバルブを常時閉方向に弾性的に付勢しているプレッシャスプリングが、燃料噴射ポンプ等の高圧燃料源から供給される燃料の圧力によって克服されることにより開弁されて、上記第１噴孔から燃料を上記燃焼室内に噴射するように構成されている。また、上記第１ニードルバルブの内側に同軸的に、かつ摺動自在に挿入された第２ニードルバルブは、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に組み込まれた高圧リフト制御ピストンと、同高圧リフト制御ピストンを作動させる油圧応動式の倍力油圧ピストンによって制御されるように構成されている。
【０００４】
さらに、上記倍力油圧ピストンは、専用の油圧ポンプと、同油圧ポンプの吐出圧油を貯溜するリザーバと、同リザーバ内の圧油を上記倍力油圧ピストンに給排する三方弁とからなるアクチュエータによって、制御されるように構成されている。上記三方弁は、エンジンの低速低負荷運転領域において開放され、上記倍力油圧ピストンに圧油を供給して上記第２ニードルバルブを閉弁させ、エンジンの高速高負荷運転領域では、上記倍力油圧ピストンの作動圧油を排除して、上記第２ニードルバルブを開弁可能な自由状態に保持するように、コントローラによって制御される。
【０００５】
上記既提案の燃料噴射弁では、第２ニードルバルブを開閉するために、専用の油圧ポンプ及びリザーバを含むアクチュエータを、高圧燃料源としての燃料噴射ポンプとは別個に設けなければならないので、構造複雑で製造コストが著しく高くなる欠点があり、また、エンジンの運転領域を二つの領域に分け、アイドル運転状態を含む低速低負荷領域で第２ニードルバルブを閉止して第１ニードルバルブからのみ燃料を噴射するように構成されているため、ディーゼルエンジンにおいて特に問題とされているアイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減することができない不具合がある。
【０００６】
また、上記燃料噴射弁では、第２ニードルバルブが倍力油圧ピストンによって強制的に閉弁されていないエンジンの高速高負荷運転領域では、同第２ニードルバルブが、ばね力等の規制外力を受けず、自由に変位し得る状態に保持されるため、エンジンの振動等により所謂チャタリングを起し易く、耐久性を欠く不具合があり、さらに、同第２ニードルバルブが、細径（一般には直径数ｍｍ以下）の長い棒又は線状をなしているため、上記倍力油圧ピストンにより閉弁方向に押圧されることによって座屈し易く強度的に問題があり、この点からも耐久性に不安がある。なおまた、上記燃料噴射弁では、第１噴孔及び第２噴孔のコーン角が実質的に等しく設定されており、ピストンの頂部に一般的なトロイダル型燃焼室を凹設した直接噴射式ディーゼルエンジンに適用した場合、エンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転の双方において、出力、排出ガス性能、騒音等に関し十分なエンジン性能を得ることが難かしいという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、同軸的に、かつ相対摺動可能に配設された第１及び第２ニードルバルブを備えた従来の燃料噴射弁における上述した種々の欠点及び不具合を解消して、エンジンの運転状態に応じてきめ細かく燃料噴射の態様を制御することができ、特にアイドル運転時の騒音及び振動を低減することができる構造簡単で安価であり、しかも耐久性及び信頼性が優れた燃料噴射弁を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために創案されたもので、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記第２ニードルバルブに対し同軸的に配設されたプッシュロッドと、上記作動状態において同プッシュロッドを付勢し上記第２ニードルバルブを閉方向に駆動するソレノイドと、上記非作動状態において上記プッシュロッドを上記第２ニードルバルブが上記ノズルボディのシート面から離れる方向に付勢するリターンスプリングとを備えていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第１発明という）、及びエンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に創動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態とに切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、一端を上記第２ニードルバルブに連結され他端にピストンを備えたプッシュロッドと、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に形成され上記ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、上記ノズルホルダ内に形成された燃料通路に介装された切換弁と、上記制御装置により作動されて上記切換弁を駆動し上記シリンダを上記燃料通路又は燃料リーク通路に選択的に連結させるソレノイドとを備えていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第２発明という）を提案するものである。
【０００９】
さらに、本発明は、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボディ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより、上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と、同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記制御装置によりエンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転領域において上記非作動状態に切換えられ、かつ中間運転領域において上記作動状態に切換えられるように構成されていることを特徴とする燃料噴射装置（以下第３発明という）を提案するものである。
【００１０】
上記第１ないし第３発明において、上記第１及び第２ニードルバルブが、上記ノズルボディの円錐状シート面の円錐角より大きい円錐角の弁シート部を備え、上記ノズルボディに設けられた協働する第１噴孔及び第２噴孔の上流側で上記円錐状シート面に夫々着座するように構成されることが好ましく、また上記第２ニードルバルブが、上記第２噴孔を開閉する大径部と上記プッシュロッドに連結される小径部と上記大径部及び小径部を接続する肩部とを備え、かつ上記第１ニードルバルブが、第２ニードルバルブの大径部及び小径部を夫々摺動自在に収容する大径孔部及び小径孔部と、同大径孔部及び小径孔部を接続すると共に、上記駆動装置の非作動時に上記第２ニードルバルブの肩部と当接する係止段部とを有する中空孔を備えていることが好ましい。
さらに、上記第１噴孔のコーン角は上記第２噴孔のコーン角より大きく形成されることが望ましい。
【００１１】
【作用】
上記第１発明によれば、燃料噴射弁の第１ニードルバルブの内側に同軸的に、かつ摺動自在に嵌装されて第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブが、プッシュロッドを介してソレノイドにより制御されるので、構造が簡単になり、また本質的に細径の第２ニードルバルブの全長を短縮しプッシュロッドで押圧されて閉弁されるので、座屈強度が増大する。また、第２発明によれば、第２ニードルバルブの開閉を、プッシュロッドに連結されたピストンによって行ない、同ピストンの作動媒体として高圧燃料それ自体を用いるので、専用の油圧ポンプ等を必要とせず、構造の簡素化を図ることができる。また上記ピストンに対する高圧燃料の給排を制御する切換弁をノズルホルダ内に設け、また同切換弁を駆動するソレノイドをノズルホルダの上方部分外側に取付けることができるので、ソレノイドを小型化し熱害を回避することができる。さらに、ノズルボディの円錐状シール面の円錐角より、第１及び第２ニードルバルブの弁シール部の円錐角より小さくすることによって、第１及び第２ニードルバルブの弁シール部が、第１及び第２噴孔に当接しないようにし、耐久性を向上することができる。なおまた、第１及び第２噴孔のコーン角を異る角度とすることにより、エンジンの運転状態に応じた適切な燃料噴射を行なうことができる。
【００１２】
【実施例】
以下本発明の実施例を添付図面について具体的に説明する。
先ず、第１発明の実施例を示す図１ないし図３において、図中符号１０は総括的に直接噴射式ディーゼルエンジン用の燃料噴射弁を示し、同噴射弁１０は、円形断面の中空孔１２を有するノズルボディ１４と、ディスタンスピース１６を介しリテーニングナット１８によって上記ノズルボディ１４に一体的に連結されたノズルホルダ２０とを具えている。
【００１３】
上記ノズルボディ１４の図における下端部分、即ち図示しないエンジンの各気筒の燃焼室に臨む先端部分１４′の半径方向外側部分に複数個（２個以上、通常は４〜７個）の第１噴孔２２が穿設されると共に、同先端部分１４′の半径方向内側部分に複数個（２個以上、通常は４〜７個）の第２噴孔２４が穿設されている。また、ノズルボディ１４の中空孔１２内には、半径方向外側に大径の第１ニードルバルブ２６が弁軸線方向（図における上下方向）に摺動自在に嵌装され、同第１ニードルバルブ２６の内部には、同軸的にかつ軸線方向に摺動自在に第２ニードルバルブ２８が嵌装されている。
【００１４】
図２の拡大断面図に良く示されているように、ノズルボディ１４の先端部分内側には、円錐角θ_０の円錐面からなるシート面３０が設けられ、また第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８の下端部分には、上記円錐角θ_０より僅かに大きい円錐角θ_１及びθ_２（この実施例の場合θ_１＝θ_２であるが、θ_１≠θ_２でもよい）の弁シート部３２及び３４が夫々形成され、かつ上記第１噴孔２２及び第２噴孔２４の上方部分で上記シート面３０に着座するように構成されている。また上記第１噴孔２２のコーン角α_１は、第２噴孔２４のコーン角α_２より僅かに大きく形成され、一例として上記コーン角α_１は１６０゜、コーン角α_２は１５０゜である。
さらに、上記ノズルボディ１４内における上記中空孔１２の途中に大径の燃料溜３６が設けられ、同燃料溜３６はノズルボディ１４、ディスタンスピース１６及びノズルホルダ１６内の燃料供給通路３８を介して高圧燃料源４０、例えばエンジンによって駆動され燃料タンク４２内のオイルを加圧して圧送する自体周知の列型燃料噴射ポンプの吐出側に接続されている。
【００１５】
上記ノズルホルダ２０内には、ばね室４４が設けられ、同ばね室４４内には、スプリングリテーナ４６を介して上記第１ニードルバルブ２６を常時閉弁方向即ち図の下方に付勢しているプレッシャスプリング４８が縮設されている。また、ノズルホルダ２０の上端部に、ソレノイドハウジング５０が装着され、同ハウジング内に、ソレノイド５２と、同ソレノイド５２によって弁軸線方向に駆動されるプッシュロッド又はアーマチャ５４と、同プッシュロッド５４を図１の休止位置に付勢するリターンスプリング５６とが収蔵されている。後述するように、上記ソレノイド５２と、プッシュロッド５４とリターンスプリング５６とによって、第２ニードルバルブ２８の駆動装置が構成される。
【００１６】
上記ソレノイド５２は、制御装置又はコントロールユニット５８によって付勢され又は消勢されて、プッシュロッド又はアーマチャ５４を弁軸線方向に変位させる。制御装置又はコントロールユニット５８は、エンジンの運転状態を検知する回転数センサ６０、例えば車両の運転者によって制御されるアクセルペダルの踏込み量或いは前記列型燃料噴射ポンプのラック位置等によって代表されるエンジン負荷を検知する負荷センサ６２の信号出力を受容し、さらに必要に応じ、エンジンの冷却水温を検知する温度センサ６４、車両の車速を検知する車速センサ６６等の補助的な補正信号を受容して、内蔵する制御マップＭに基づき上記ソレノイド５２を制御する。
【００１７】
上記制御マップＭは、図３に示されているように、縦軸にエンジン負荷Ｌｅをとり、横軸にエンジン回転数Ｎｅをとって示した線図中に曲線Ｘ，Ｙで区分したＡ，Ｂ，Ｃ３つのエンジン運転領域を含んでいる。領域Ａは、アイドル運転状態を含む比較的低速かつ低負荷の運転領域（この明細書では、低速低負荷運転領域という）、領域Ｃは、最高速付近の低負荷状態から比較的低速でかつ高負荷状態を含む運転領域（この明細書では、高速高負荷領域という）、領域Ｂは上記領域Ａと領域Ｃの中間の運転状態（この明細書では、中間運転領域と称する）である。
【００１８】
エンジンの運転状態が、上記低速負荷運転領域Ａ及び高速高負荷運転領域Ｃのときは、制御装置５８によってソレノイド５２は消勢され、中間運転領域Ｂでは、制御装置５８によってソレノイド５２が付勢される。ソレノイド５２が付勢されると、プッシュロッド又はアーマチャ５４が電磁力によってリターンスプリング５６を圧縮して下降し、一方、ソレノイド５２が消勢されると、プッシュロッド又はアーマチャ５４は、リターンスプリング５６によって図１に示す上昇位置又は休止位置に保持される。
【００１９】
上記第２ニードルバルブ２８は、その下端に上記弁シート部３４を具えた大径部２８ａと、その上端を上記プッシュロッド５４の下端に圧入して固着され又は螺合して固着された小径部２８ｂと、大径部２８ａと小径部２８ｂとを接続する肩部２８ｃとを具えており、第１ニードルバルブ２６の内部には、上記大径部２８ａを摺動可能に受容する大径孔部と、上記小径部２８ｂを摺動可能に受容する小径孔部と、大径孔部及び小径孔部を接続する係止段部とからなる中空孔２６′が設けられている。従って、上記ソレノイド５２の消勢時、即ち駆動装置の非作動時は、プッシュロッド５４及びこれに連結された第２ニードルバルブ２８がリターンスプリング５６（プレッシャスプリング４８に較べて十分小さいばね定数を有する）によって、図の上方に付勢され、第２ニードルバルブ２８の肩部２８ｃが第１ニードルバルブ２６の中空孔２６′の係止段部に弾性的に係止されている。
【００２０】
エンジンが上記低速低負荷運転領域Ａ及び高速高負荷運転領域Ｃで運転していてソレノイド５２が消勢されているときに、高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に燃料が供給されると、燃料溜３６に臨んでいる第１ニードルバルブ２６の受圧面に作用する燃料圧力によってプレッシャスプリング４８が克服され、同ニードルバルブ２６が開くと共に、リターンスプリング５６によって上述したように第１ニードルバルブ２６に弾性的に係止されている第２ニードルバルブ２８が同時に開く。この結果、第１噴孔２２及び第２噴孔２４の双方から燃料が噴射される。
【００２１】
低速低負荷運転領域Ａにおいて、少量の燃料が第１及び第２噴孔２２及び２４の双方から分散して噴射されるので、急激な燃焼が生起せず緩やかな燃焼が行なわれることとなり、特にアイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減することができる。一方、高速高負荷運転領域Ｃにおいて、多量の燃料が第１及び第２噴孔２２及び２４の双方から各気筒の燃焼室内に高圧力で、かつ異るコーン角α_１及びα_２で分散して噴射されるので、噴霧の微細化及び均一化が達成され、良好な燃焼が行われる。この結果、十分な出力、優れた排出ガス性能及び燃費性能が得られる。
【００２２】
また、エンジンが上記中間運転領域Ｂで運転しているときは、ソレノイド５２が付勢され、即ち駆動装置が作動状態となり、プッシュロッド５４を介して第２ニードルバルブ２８が閉弁位置に圧下される。このため高圧燃料源４０からエンジンの運転状態に応じた量の燃料が燃料供給通路３８から燃料溜３６に供給されると、第１ニードルバルブ２６のみが開き、コーン角α_１の第１噴孔２２から略中程度の量の燃料が高圧噴射されて各気筒の燃焼室内に適正な噴霧が形成され、良好な燃焼が行なわれる。この結果、十分な出力、優れた排出ガス性能及び燃費性能が得られる。
【００２３】
上記構成によれば、前記既提案の燃料噴射弁と較べて、第２ニードルバルブ２８の開閉制御が、ソレノイド５２、プッシュロッド５４及びリターンスプリング５６からなる極めて簡単な駆動装置によって行なわれるので、製造コストが著しく安い利点がある。また、上記駆動装置の非作動状態において、第２ニードルバルブ２８が、リターンスプリング５６によって第１ニードルバルブ２６の係止段部に弾性的に係止されているので、エンジンの振動等によりチャタリングを起す不具合がない。さらに、第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８が、３つの領域に区分された運転領域においてきめ細かく開閉制御されるので、全運転領域にわたって優れたエンジン性能を発揮することができ、特に、アイドル運転時の騒音及び振動を効果的に低減し得る利点がある。
【００２４】
また、上記第１噴孔２２のコーン角α_１と第２噴孔２４のコーン角α_２とを、異る角度とすることも、エンジンの運転状態に応じ適正な噴霧を形成するのに、有効である。さらに、本質的に小径の第２ニードルバルブ２８の弁軸線方向の長さを小さくして、閉弁時にプッシュロッド５４で押圧する構成としたことにより、第２ニードルバルブ２８の座屈強度を向上し、その破損を効果的に防止し得る利点があり、なおまた、ノズルボディ１４のシート面３０の円錐角θ_０に対して、第１及び第２ニードルバルブ２６及び２８の弁シート部３２及び３４の円錐角θ_１，θ_２を僅かに大きく形成することによって、第１及び第２噴孔２２及び２４のレート面３０の開口部に直接弁シート部３２及び３４が接触しないので、両者の摩耗を防止し耐久性を向上し得る利点がある。
【００２５】
次に、第２発明の実施例を図４について説明する。第２発明と上記第１発明とは、第２ニードルバルブ２８を開閉する駆動装置のみが異り、その他の構成は実質的に同一であるので、対応する部材及び部分に同一の符号を付し、重複説明は省略する。
図示のように、リテーニングナット１８によってノズルボディ１４に一体的に連結されるノズルホルダ２０が、互に螺合して固着される下方ノズルホルダ２０ａ及び上方ノズルホルダ２０ｂに分割して構成され、これら上方及び下方ノズルホルダ間にシリンダ６８が設けられている。シリンダ６８内に、プッシュロッド５４の上端に固着され又は同プッシュロッド５４と一体に成形されたピストン７０が嵌装されている。
【００２６】
また、上方ノズルホルダ２０ａ内に、一端が燃料供給通路３８に連通すると共に、他端が上記シリンダ６８に連通した燃料通路７２が設けられ、同燃料通路７２内にスプール弁７４が介装されている。同スプール弁７４は、２つのランド７４ａ及び７４ｂと弁軸７４ｃとを具え、同弁軸７４ｃは、上方ノズルホルダ２０ａの外側に装着されたソレノイド７６によって変位されるアーマチャを形成している。そしてソレノイド７６、スプール弁７４、及びシリンダ６８内のピストン７０によって、第２ニードルバルブ２８の駆動装置が構成されている。
【００２７】
図４は、上記駆動装置のソレノイド７６が、第１発明と同様に制御装置５８により消勢されている非作動状態を示している。このときスプール弁７４ｃは弁スプリング７４ｄによって図示の休止位置に保持され、その左方ランド７４ａによって燃料通路７２とシリンダ６８との連通は遮断され、同シリンダ６８は燃料リーク通路７８を介して燃料タンク４２、即ち大気圧に連通している。
従って、リターンスプリング５６によりピストン７０及びこれと一体のプッシュロッド５４が上昇方向に弾性的に付勢され、第２ニードルバルブ２８の肩部２８ｃが第１ニードルバルブ２６の中空孔２６′の係止段部に弾性的に係止されている。
【００２８】
エンジンが図３のマップにおける低速低負荷運転領域Ａ、及び高速高負荷運転領域Ｃで運転している場合、即ちソレノイド７６が消勢されている場合、高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に高圧燃料が供給されると、燃料圧力によりプレッシャスプリング４８が克服されて第１ニードルバルブ２６が開弁し、また同ニードルバルブに弾性的に係止されている第２ニードルバルブ２８も一緒に開弁する。この結果、第１噴孔２２及び第２噴孔２４から燃料噴射が行なわれ、第１発明と実質的に同等の作用及び効果が得られる。
【００２９】
次に、エンジンが図３のマップにおいて中間運転領域Ｂで運転しているときは、制御装置５８によってソレノイド７６が付勢されて、スプール弁７４が図４の休止位置から右動する。同スプール弁７４の右動により右方ランド７４ａによってリーク通路７８が閉塞されると共に、燃料通路７２とシリンダ６８とが連通される。
高圧燃料源４０から燃料供給通路３８に高圧燃料が供給されると、この燃料圧力は実質的に同時にシリンダ６８にも供給され、ピストン７０及びプッシュロッド５４を介して第２ニードルバルブ２８に作用し同ニードルバルブを閉弁状態に圧下する。従って、第１ニードルバルブ２６のみが開弁してエンジンの各気筒に第１噴孔２２のみから燃料の噴射が行なわれる。
なお、上記第１噴孔２２からの燃料噴射は、良く知られているように、エンジンの運転状態に応じたクランク角間隔を存して行なわれるが、噴射後、次の噴射までの休止期間にも、燃料供給通路３８及びこれに連通する燃料通路７２には、通常２０気圧以上の残圧が存在するので、小さいばね定数を有するリターンスプリング５６は、ピストン７０に作用する上記残圧により克服され、第２ニードルバルブ２８がチャタリングを起すことはない。
【００３０】
上記第２発明に係る燃料噴射装置は、第１発明において既に説明した種々の利点又は効果を実質的にすべて奏するだけでなく、燃料圧力を直接利用して第２ニードルバルブ２８を閉弁状態に保持することができ、従ってソレノイド７６は小型のスプール弁７４即ち切換弁を制御するだけで良いので小容量のもので足り、かつ燃焼室からの熱伝達が少ないノズルホルダ上方部分で、かつ外側に設けることができるので、熱害による損傷が少なく従って耐久性及び信頼性が一層優れ、しかも軽量な追加の利点がある。
【００３１】
【発明の効果】
叙上のように、本発明に係る燃料噴射装置は、エンジンの各気筒に設けられ燃焼室に臨む先端部に第１噴孔及び第２噴孔を備えたノズルボディ、同ノズルボデイ内に摺動自在に収容されてプレッシャスプリングにより上記第１噴孔を閉じる方向に付勢され、高圧燃料源から供給される燃料圧力を受けて上記プレッシャスプリングが克服されることにより上記第１噴孔を開く第１ニードルバルブ、同第１ニードルバルブの内側に同軸的にかつ摺動自在に嵌装されて上記第２噴孔を開閉する第２ニードルバルブ、同第２ニードルバルブを閉方向に付勢して上記第２噴孔を閉塞する作動状態と同第２ニードルバルブに対する上記閉方向付勢を解除する非作動状態とに選択的に切換えられる駆動装置、及びエンジンの運転状態に応じて上記駆動装置を上記作動状態又は非作動状態に切換える制御装置を具備し、上記駆動装置が、上記第２ニードルバルブに対し同軸的に配設されたプッシュロッドと、上記作動状態において同プッシュロッドを付勢し上記第２ニードルバルブを閉方向に駆動するソレノイドと、上記非作動状態において上記プッシュロッドを上記第２ニードルバルブが上記ノズルボディのシート面から離れる方向に付勢するリターンスプリングとを備えていることを特徴とする第１発明によって、前記既提案の同種装置と較べて構造簡単かつ安価であり、本質的に細径で細長い形状の第２ニードルバルブの強度上の欠点を解消して耐久性及び信頼性を向上することができる利点があり、また上記駆動装置が、一端を上記第２ニードルバルブに連結され他端にピストンを備えたプッシュロッドと、上記ノズルボディに連結されたノズルホルダ内に形成され上記ピストンを摺動自在に収容するシリンダと、上記ノズルホルダ内に形成された燃料通路に介装された切換弁と、上記制御装置により作動されて上記切換弁を駆動し上記シリンダを上記燃料通路又は燃料リーク通路に選択的に連通させるソレノイドとを備えていることを特徴とする第２発明によって、上記第１発明の利点及び効果に加え、ソレノイドの容量を小型軽量化し得ると共に、その耐久性及び信頼性を一層向上することができる利点がある。
【００３２】
さらにまた、上記駆動装置が、上記制御装置によりエンジンの低速低負荷運転領域及び高速高負荷運転領域において上記非作動状態に切換えられ、かつ中間運転領域において上記作動状態に切換えられるように構成されたことを特徴とする第３の発明によって、前記従前の同種装置に較べて、エンジンの全運転領域において、きめ細かく燃料噴射制御を行ない、優れたエンジン性能を発揮させることができ、特にアイドル運転時の振動、騒音を効果的に低減し得る利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】図１に示した燃料噴射弁の燃料を噴射する先端部分の部分的拡大断面図である。
【図３】図１の制御装置５８に内蔵された制御マップを示す線図である。
【図４】第２発明の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０…燃料噴射弁、１４…ノズルボディ、１８…リテーニングナット、２０…ノズルホルダ、２２…第１噴孔、２４…第２噴孔、２６…第１ニードルバルブ、２８…第２ニードルバルブ、３０…シート面、３２…第１ニードルバルブの弁シート部、３４…第２ニードルバルブの弁シート部、３６…燃料溜、３８…燃料供給通路、４０…高圧燃料源、４８…プレッシャスプリング、５２…ソレノイド、５４…プッシュロッド、５６…リターンスプリング、５８…制御装置（コントロールユニット）、６８…シリンダ、７０…ピストン、７２…燃料通路、７４…スプール弁（制御弁）、７６…ソレノイド、７８…燃料リーク通路。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fuel injection device for a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
In a fuel injection valve for a diesel engine, first and second injection holes are provided at a tip portion of a nozzle body facing a combustion chamber of each cylinder, and the first and second injection holes are opened and closed, respectively. A configuration in which two needle valves are stored coaxially in the nozzle body and slidable in the valve axis direction has been disclosed in Japanese Utility Model Publication No. 63-112270.
[0003]
In the previously proposed fuel injection valve, the first needle valve disposed outside the valve axis line has a pressure spring that elastically biases the needle valve in the normally closed direction, such as a fuel injection pump. The valve is opened by overcoming the pressure of the fuel supplied from the high pressure fuel source, and the fuel is injected from the first injection hole into the combustion chamber. The second needle valve coaxially and slidably inserted inside the first needle valve has a high pressure lift control piston incorporated in a nozzle holder connected to the nozzle body and the same high pressure. The lift control piston is controlled by a hydraulically responsive boost hydraulic piston.
[0004]
Further, the boost hydraulic piston is an actuator comprising a dedicated hydraulic pump, a reservoir for storing discharge hydraulic oil of the hydraulic pump, and a three-way valve for supplying and discharging pressure oil in the reservoir to the boost hydraulic piston. It is comprised so that it may be controlled by. The three-way valve is opened in a low speed and low load operation region of the engine, supplies pressure oil to the boost hydraulic piston to close the second needle valve, and in the high speed and high load operation region of the engine, It is controlled by the controller so as to exclude the operating pressure oil of the hydraulic piston and keep the second needle valve in a free state in which it can be opened.
[0005]
In the above proposed fuel injection valve, in order to open and close the second needle valve, an actuator including a dedicated hydraulic pump and a reservoir must be provided separately from the fuel injection pump as a high-pressure fuel source. In addition, the manufacturing cost is significantly increased, and the engine operating area is divided into two areas, and the second needle valve is closed in the low speed and low load area including the idle operating state, and fuel is supplied only from the first needle valve. Since it is configured to inject, there is a problem that noise and vibration during idle operation, which are particularly problematic in a diesel engine, cannot be effectively reduced.
[0006]
In the fuel injection valve, the second needle valve receives a regulated external force such as a spring force in the high-speed and high-load operation region of the engine in which the second needle valve is not forcibly closed by the boost hydraulic piston. In addition, since it is held in a freely displaceable state, so-called chattering is likely to occur due to engine vibration and the like, and there is a problem of lack of durability. mm or less), it is easy to buckle when pressed by the boost hydraulic piston in the valve closing direction, and there is a problem in strength. . In the fuel injection valve, the first injection hole and the second injection hole have substantially the same cone angle, and the direct injection type diesel engine has a general toroidal combustion chamber recessed at the top of the piston. When applied to an engine, there is a problem that it is difficult to obtain sufficient engine performance with respect to output, exhaust gas performance, noise, etc. in both the low speed and low load operation region of the engine and the high speed and high load operation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention eliminates the above-mentioned various drawbacks and disadvantages of a conventional fuel injection valve having first and second needle valves arranged coaxially and slidably relative to each other. Provide a fuel injection valve that can control the fuel injection mode in detail, and that can reduce noise and vibration, especially during idle operation, is simple and inexpensive, and has excellent durability and reliability. It is intended to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been devised to achieve the above object. A nozzle body provided in each cylinder of an engine and having a first injection hole and a second injection hole at a front end facing the combustion chamber, and the inside of the nozzle body The first nozzle hole is slidably accommodated in the first nozzle hole and is biased in a direction to close the first nozzle hole by a pressure spring and receives the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source to overcome the pressure spring. A first needle valve for opening the second needle valve which is coaxially and slidably fitted inside the first needle valve to open and close the second nozzle hole, and the second needle valve is attached in the closing direction. Depending on the operating state of the driving device and the engine that are selectively switched between an operating state in which the second nozzle hole is closed and a non-operating state in which the closing direction biasing to the second needle valve is released A control device for switching the operating device between the operating state and the non-operating state, wherein the driving device is provided with a push rod disposed coaxially with respect to the second needle valve, and the push rod in the operating state. A solenoid that drives the second needle valve in a closing direction; and a return spring that biases the push rod in a direction away from the seat surface of the nozzle body in the non-operating state. A fuel injection device (hereinafter referred to as a first invention), a nozzle body provided in each cylinder of an engine and having a first injection hole and a second injection hole at a front end facing the combustion chamber, and the same nozzle body The fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source is movably accommodated in the cylinder and is urged by the pressure spring in the direction of closing the first nozzle hole. The first needle valve that opens the first nozzle hole by overcoming the pressure spring is received, and is coaxially and slidably fitted inside the first needle valve to open and close the second nozzle hole. A second needle valve, an operating state in which the second needle valve is urged in the closing direction to close the second nozzle hole, and a non-operating state in which the urging in the closing direction with respect to the second needle valve is released A drive device that is selectively switched and a control device that switches the drive device to the operating state or the non-operating state according to the operating state of the engine, the drive device having one end connected to the second needle valve. A push rod having a piston at the other end, a cylinder formed in a nozzle holder connected to the nozzle body and slidably accommodating the piston, and the nozzle holder And a solenoid operated by the control device to drive the switching valve and selectively connect the cylinder to the fuel passage or the fuel leakage passage. The present invention proposes a fuel injection device (hereinafter referred to as a second invention).
[0009]
Furthermore, the present invention provides a nozzle body provided with a first injection hole and a second injection hole at a tip portion provided in each cylinder of an engine and facing a combustion chamber, and is slidably accommodated in the nozzle body and is provided by a pressure spring. A first needle valve that opens the first nozzle hole by energizing the first nozzle hole in the closing direction and receiving the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source to overcome the pressure spring. A second needle valve that is coaxially and slidably fitted inside the needle valve to open and close the second nozzle hole, and urges the second needle valve in the closing direction to close the second nozzle hole. And a drive device that is selectively switched between an operating state of the second needle valve and a non-operating state of releasing the bias in the closing direction with respect to the second needle valve and the driving device according to the operating state of the engine. A control device for switching to a state, and the drive device is switched to the non-operating state in the low-speed low-load operation region and the high-speed high-load operation region of the engine by the control device, and is switched to the operating state in the intermediate operation region. The present invention proposes a fuel injection device (hereinafter referred to as a third invention) characterized in that it is configured as described above.
[0010]
In the first to third aspects of the invention, the first and second needle valves each include a valve seat portion having a cone angle larger than the cone angle of the conical seat surface of the nozzle body, and the cooperation provided in the nozzle body. It is preferable that the first needle hole and the second nozzle hole are configured to be seated on the conical seat surface, respectively, and the second needle valve has a large diameter for opening and closing the second nozzle hole. And a shoulder for connecting the large diameter portion and the small diameter portion, and the first needle valve slides on the large diameter portion and the small diameter portion of the second needle valve, respectively. A large-diameter hole and a small-diameter hole that are movably accommodated, and a locking stage that connects the large-diameter hole and the small-diameter hole and contacts the shoulder of the second needle valve when the drive device is not in operation. And a hollow hole having a portion Door is preferable.
Furthermore, it is preferable that the cone angle of the first nozzle hole is formed larger than the cone angle of the second nozzle hole.
[0011]
[Action]
According to the first aspect of the invention, the second needle valve that is coaxially and slidably fitted inside the first needle valve of the fuel injection valve to open and close the second injection hole is provided via the push rod. Since it is controlled by the solenoid, the structure becomes simple and the overall length of the second needle valve having a small diameter is shortened and pressed by the push rod to be closed, so that the buckling strength is increased. Further, according to the second invention, the second needle valve is opened and closed by the piston connected to the push rod, and the high pressure fuel itself is used as the working medium of the piston, so that a dedicated hydraulic pump or the like is not required. The structure can be simplified. In addition, a switching valve for controlling the supply and discharge of high-pressure fuel to the piston is provided in the nozzle holder, and a solenoid for driving the switching valve can be attached to the outside of the upper portion of the nozzle holder. It can be avoided. Further, by making the cone angle of the conical seal surface of the nozzle body smaller than the cone angle of the valve seal portion of the first and second needle valves, the valve seal portions of the first and second needle valves are Durability can be improved by avoiding contact with the second nozzle hole. In addition, by making the cone angles of the first and second nozzle holes different from each other, it is possible to perform appropriate fuel injection according to the operating state of the engine.
[0012]
【Example】
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings.
First, in FIGS. 1 to 3 showing an embodiment of the first invention, reference numeral 10 in the figure generally indicates a fuel injection valve for a direct injection type diesel engine, and the injection valve 10 has a hollow hole 12 having a circular cross section. And a nozzle holder 20 integrally connected to the nozzle body 14 by a retaining nut 18 through a distance piece 16.
[0013]
Plural (two or more, usually 4 to 7) first injections at the lower end portion of the nozzle body 14 in the drawing, that is, the radially outer portion of the tip portion 14 'facing the combustion chamber of each cylinder of the engine (not shown). A plurality of (two or more, usually four to seven) second injection holes 24 are formed in the radially inner portion of the tip portion 14 '. A first needle valve 26 having a large diameter is fitted into the hollow hole 12 of the nozzle body 14 so as to be slidable in the valve axial direction (vertical direction in the drawing). The second needle valve 28 is fitted in the inside of the shaft so as to be slidable coaxially and in the axial direction.
[0014]
As is well shown in the enlarged sectional view of FIG. 2, the inside of the tip portion of the nozzle body 14 has a cone angle θ. ₀ Is provided on the lower end portions of the first and second needle valves 26 and 28. ₀ Slightly larger cone angle θ ₁ And θ ₂ (In this example, θ ₁ = Θ ₂ But θ ₁ ≠ θ ₂ The valve seat portions 32 and 34 may be formed, and are configured to be seated on the seat surface 30 at the upper portions of the first and second injection holes 22 and 24, respectively. The cone angle α of the first nozzle hole 22 ₁ Is the cone angle α of the second nozzle hole 24 ₂ It is formed slightly larger, for example, the cone angle α ₁ Is 160 °, cone angle α ₂ Is 150 °.
Further, a large-diameter fuel reservoir 36 is provided in the middle of the hollow hole 12 in the nozzle body 14, and the fuel reservoir 36 is connected to the nozzle body 14, the distance piece 16 and the fuel supply passage 38 in the nozzle holder 16. A high-pressure fuel source 40, for example, driven by an engine, is connected to the discharge side of a well-known row type fuel injection pump that pressurizes and feeds oil in a fuel tank 42.
[0015]
A spring chamber 44 is provided in the nozzle holder 20, and the first needle valve 26 is normally urged in the valve chamber 44 via a spring retainer 46 in the valve closing direction, that is, downward in the drawing. A pressure spring 48 is contracted. A solenoid housing 50 is mounted on the upper end portion of the nozzle holder 20, and a solenoid 52, a push rod or armature 54 driven in the valve axis direction by the solenoid 52, and the push rod 54 are illustrated in the housing. A return spring 56 urged to the 1 rest position is stored. As will be described later, the solenoid 52, the push rod 54, and the return spring 56 constitute a drive device for the second needle valve 28.
[0016]
The solenoid 52 is energized or de-energized by a control device or control unit 58 to displace the push rod or armature 54 in the valve axis direction. The control device or the control unit 58 is a rotation speed sensor 60 for detecting the operating state of the engine, for example, an engine represented by an accelerator pedal depression amount controlled by a vehicle driver or a rack position of the row type fuel injection pump. It receives the signal output of the load sensor 62 that detects the load, and further receives auxiliary correction signals such as a temperature sensor 64 that detects the coolant temperature of the engine and a vehicle speed sensor 66 that detects the vehicle speed of the vehicle, if necessary. The solenoid 52 is controlled based on the built-in control map M.
[0017]
As shown in FIG. 3, the control map M includes A, which are divided by curves X and Y in a diagram showing the engine load Le on the vertical axis and the engine speed Ne on the horizontal axis. B and C include three engine operating areas. Region A is a relatively low speed and low load operation region including an idle operation state (referred to as a low speed and low load operation region in this specification), and region C is a relatively low speed and high load from a low load state near the maximum speed. An operation region including a load state (referred to as a high speed and high load region in this specification), and region B is an intermediate operation state between region A and region C (referred to as an intermediate operation region in this specification).
[0018]
When the engine operating state is the low-speed load operation region A and the high-speed and high-load operation region C, the solenoid 52 is deenergized by the control device 58, and in the intermediate operation region B, the solenoid 52 is energized by the control device 58. The When the solenoid 52 is energized, the push rod or armature 54 lowers by compressing the return spring 56 by electromagnetic force, while when the solenoid 52 is de-energized, the push rod or armature 54 is moved by the return spring 56. It is held in the raised position or the rest position shown in FIG.
[0019]
The second needle valve 28 has a large-diameter portion 28a having the valve seat portion 34 at the lower end thereof, and a small-diameter portion fixed at the upper end thereof by being press-fitted into the lower end of the push rod 54 or screwed thereto. 28b, and a shoulder portion 28c connecting the large diameter portion 28a and the small diameter portion 28b, and a large diameter hole portion for slidably receiving the large diameter portion 28a inside the first needle valve 26. And a hollow hole 26 ′ including a small diameter hole portion that slidably receives the small diameter portion 28 b and a large diameter hole portion and a locking step portion that connects the small diameter hole portion. Therefore, when the solenoid 52 is de-energized, that is, when the drive device is not operated, the push rod 54 and the second needle valve 28 connected thereto have a spring constant sufficiently smaller than that of the return spring 56 (pressure spring 48). ) And the shoulder portion 28c of the second needle valve 28 is elastically locked to the locking step portion of the hollow hole 26 'of the first needle valve 26.
[0020]
When fuel is supplied from the high pressure fuel source 40 to the fuel supply passage 38 when the engine is operating in the low speed and low load operation region A and the high speed and high load operation region C and the solenoid 52 is deenergized, The pressure spring 48 is overcome by the fuel pressure acting on the pressure receiving surface of the first needle valve 26 facing the reservoir 36, the needle valve 26 is opened, and the return spring 56 is elastically applied to the first needle valve 26 as described above. The second needle valve 28 that is locked is simultaneously opened. As a result, fuel is injected from both the first nozzle hole 22 and the second nozzle hole 24.
[0021]
In the low-speed and low-load operation region A, since a small amount of fuel is dispersed and injected from both the first and second injection holes 22 and 24, a rapid combustion does not occur, and a gentle combustion is performed. Noise and vibration during idling can be effectively reduced. On the other hand, in the high-speed and high-load operation region C, a large amount of fuel enters the combustion chamber of each cylinder from both the first and second injection holes 22 and 24 at a high pressure and has a different cone angle α. ₁ And α ₂ Therefore, spraying is made finer and uniform, and good combustion is performed. As a result, sufficient output, excellent exhaust gas performance and fuel consumption performance can be obtained.
[0022]
Further, when the engine is operating in the intermediate operation region B, the solenoid 52 is energized, that is, the drive device is activated, and the second needle valve 28 is pressed down to the closed position via the push rod 54. The For this reason, when an amount of fuel corresponding to the operating state of the engine is supplied from the high-pressure fuel source 40 to the fuel reservoir 36 from the fuel supply passage 38, only the first needle valve 26 opens and the cone angle α ₁ A moderate amount of fuel is injected at a high pressure from the first injection hole 22 to form an appropriate spray in the combustion chamber of each cylinder, and good combustion is performed. As a result, sufficient output, excellent exhaust gas performance and fuel consumption performance can be obtained.
[0023]
According to the above configuration, the opening / closing control of the second needle valve 28 is performed by an extremely simple driving device including the solenoid 52, the push rod 54, and the return spring 56, as compared with the previously proposed fuel injection valve. There is an advantage that the cost is remarkably low. Further, in the non-operating state of the driving device, the second needle valve 28 is elastically locked to the locking step portion of the first needle valve 26 by the return spring 56, and therefore chattering is caused by engine vibration or the like. There are no problems that occur. Further, since the first and second needle valves 26 and 28 are finely controlled to be opened and closed in an operation region divided into three regions, excellent engine performance can be exhibited over the entire operation region. There is an advantage that the noise and vibration at the time can be effectively reduced.
[0024]
In addition, the cone angle α of the first nozzle hole 22 ₁ And the cone angle α of the second nozzle hole 24 ₂ It is also effective to form an appropriate spray according to the operating state of the engine. Furthermore, the buckling strength of the second needle valve 28 is improved by reducing the length of the second needle valve 28 having an essentially small diameter in the valve axis direction and pressing it with the push rod 54 when the valve is closed. In addition, there is an advantage that the breakage can be effectively prevented, and the cone angle θ of the seat surface 30 of the nozzle body 14 is also achieved. ₀ With respect to the cone angle θ of the valve seat portions 32 and 34 of the first and second needle valves 26 and 28. ₁ , Θ ₂ Since the valve seat portions 32 and 34 are not in direct contact with the openings of the rate surface 30 of the first and second nozzle holes 22 and 24, the wear of both is prevented and the durability is improved. There are benefits to get.
[0025]
Next, an embodiment of the second invention will be described with reference to FIG. The second invention is different from the first invention only in the driving device that opens and closes the second needle valve 28, and the other configurations are substantially the same. Therefore, the same reference numerals are assigned to the corresponding members and parts. Duplicate explanation is omitted.
As shown in the figure, the nozzle holder 20 integrally connected to the nozzle body 14 by the retaining nut 18 is divided into a lower nozzle holder 20a and an upper nozzle holder 20b that are screwed together and fixed, A cylinder 68 is provided between the upper and lower nozzle holders. In the cylinder 68, a piston 70 fixed to the upper end of the push rod 54 or formed integrally with the push rod 54 is fitted.
[0026]
Further, a fuel passage 72 having one end communicating with the fuel supply passage 38 and the other end communicating with the cylinder 68 is provided in the upper nozzle holder 20a, and a spool valve 74 is interposed in the fuel passage 72. Yes. The spool valve 74 includes two lands 74a and 74b and a valve shaft 74c. The valve shaft 74c forms an armature that is displaced by a solenoid 76 mounted outside the upper nozzle holder 20a. The solenoid 76, the spool valve 74, and the piston 70 in the cylinder 68 constitute a drive device for the second needle valve 28.
[0027]
FIG. 4 shows a non-operating state in which the solenoid 76 of the drive device is de-energized by the control device 58 as in the first invention. At this time, the spool valve 74c is held in the illustrated rest position by the valve spring 74d, and the communication between the fuel passage 72 and the cylinder 68 is cut off by the left land 74a. The cylinder 68 is connected to the fuel tank via the fuel leak passage 78. 42, that is, communicates with atmospheric pressure.
Accordingly, the return spring 56 elastically biases the piston 70 and the push rod 54 integrated therewith in the upward direction, and the shoulder portion 28c of the second needle valve 28 engages with the hollow hole 26 'of the first needle valve 26. It is elastically locked to the step.
[0028]
When the engine is operating in the low-speed and low-load operation region A and the high-speed and high-load operation region C in the map of FIG. 3, that is, when the solenoid 76 is deenergized, the high-pressure fuel source 40 supplies a high pressure to the fuel supply passage 38. When the fuel is supplied, the pressure spring 48 is overcome by the fuel pressure to open the first needle valve 26, and the second needle valve 28 elastically locked to the needle valve is also opened together. To do. As a result, fuel injection is performed from the first nozzle hole 22 and the second nozzle hole 24, and operations and effects substantially equivalent to those of the first invention can be obtained.
[0029]
Next, when the engine is operating in the intermediate operation region B in the map of FIG. 3, the solenoid 76 is energized by the control device 58 and the spool valve 74 moves to the right from the rest position of FIG. 4. The right passage of the spool valve 74 closes the leak passage 78 by the right land 74a, and the fuel passage 72 and the cylinder 68 are communicated with each other.
When high-pressure fuel is supplied from the high-pressure fuel source 40 to the fuel supply passage 38, this fuel pressure is supplied to the cylinder 68 substantially simultaneously and acts on the second needle valve 28 via the piston 70 and the push rod 54. The needle valve is reduced to the closed state. Accordingly, only the first needle valve 26 is opened, and fuel is injected into each cylinder of the engine only from the first injection hole 22.
As is well known, the fuel injection from the first injection hole 22 is performed with a crank angle interval corresponding to the operating state of the engine, but after the injection, a rest period until the next injection is performed. In addition, since a residual pressure of 20 atm or more is normally present in the fuel supply passage 38 and the fuel passage 72 communicating with the fuel supply passage 38, the return spring 56 having a small spring constant is overcome by the residual pressure acting on the piston 70. Therefore, the second needle valve 28 does not cause chattering.
[0030]
The fuel injection device according to the second aspect of the present invention not only exhibits substantially all of the various advantages or effects already described in the first aspect, but also directly utilizes the fuel pressure to bring the second needle valve 28 into a closed state. Therefore, the solenoid 76 only needs to control a small spool valve 74, that is, a switching valve, so that a small capacity is sufficient, and the upper part of the nozzle holder with less heat transfer from the combustion chamber is provided on the outside. Since it can be provided, it has the added advantage of being less damaged by heat damage and thus more durable and reliable, yet lightweight.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, the fuel injection device according to the present invention includes a nozzle body provided in each cylinder of an engine and having a first injection hole and a second injection hole at a front end facing the combustion chamber, and slides in the nozzle body. The first nozzle hole is opened freely by being accommodated and urged by a pressure spring in a direction to close the first nozzle hole, and receiving the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source to overcome the pressure spring. A first needle valve, a second needle valve that is coaxially and slidably fitted inside the first needle valve and opens and closes the second nozzle hole, and urges the second needle valve in a closing direction. A driving device that is selectively switched between an operating state in which the second nozzle hole is closed and a non-operating state in which the biasing in the closing direction with respect to the second needle valve is released; and the driving device according to the operating state of the engine. A control device for switching between the operation state and the non-operation state, wherein the drive device is arranged coaxially with respect to the second needle valve, and urges the push rod in the operation state to A solenoid that drives the second needle valve in a closing direction; and a return spring that biases the push rod in a direction away from the seat surface of the nozzle body in the non-operating state. According to the first aspect of the invention, the structure is simple and inexpensive as compared with the previously proposed similar device, and it eliminates the drawbacks in strength of the second needle valve that is essentially thin and elongated, and is durable and reliable. And the drive device is connected to the second needle valve at one end and has a piston at the other end. A shroud, a cylinder formed in a nozzle holder connected to the nozzle body and slidably receiving the piston, a switching valve interposed in a fuel passage formed in the nozzle holder, and the control device And a solenoid that selectively operates the cylinder to communicate with the fuel passage or the fuel leak passage. The advantages and effects of the first invention are as follows: In addition, there is an advantage that the capacity of the solenoid can be reduced in size and weight, and the durability and reliability can be further improved.
[0032]
Furthermore, the drive device is configured to be switched to the non-operating state in the low-speed and low-load operation region and the high-speed and high-load operation region of the engine by the control device, and to the operating state in the intermediate operation region. According to the third invention, the fuel injection control can be performed finely in the entire operation region of the engine as compared with the conventional similar device, and excellent engine performance can be exhibited. There is an advantage that vibration and noise can be effectively reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the first invention.
2 is a partially enlarged cross-sectional view of a tip portion for injecting fuel of the fuel injection valve shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing a control map built in the control device 58 of FIG. 1;
FIG. 4 is a schematic block diagram showing an embodiment of the second invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel injection valve, 14 ... Nozzle body, 18 ... Retaining nut, 20 ... Nozzle holder, 22 ... 1st injection hole, 24 ... 2nd injection hole, 26 ... 1st needle valve, 28 ... 2nd needle valve, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... Seat surface, 32 ... Valve seat part of 1st needle valve, 34 ... Valve seat part of 2nd needle valve, 36 ... Fuel reservoir, 38 ... Fuel supply passage, 40 ... High pressure fuel source, 48 ... Pressure spring, 52 ... Solenoid, 54 ... Push rod, 56 ... Return spring, 58 ... Control device (control unit), 68 ... Cylinder, 70 ... Piston, 72 ... Fuel passage, 74 ... Spool valve (control valve), 76 ... Solenoid, 78 ... Fuel leak passage.

Claims

A nozzle body provided with a first injection hole and a second injection hole at a tip portion provided in each cylinder of the engine and facing the combustion chamber, and the first injection hole is slidably accommodated in the nozzle body by a pressure spring. A first needle valve that is biased in a closing direction and receives the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source and overcomes the pressure spring to open the first nozzle hole, and is coaxial with the inside of the first needle valve And a second needle valve that is slidably fitted to open and close the second nozzle hole, and a second needle valve that urges the second needle valve in the closing direction to close the second nozzle hole. A driving device that can be selectively switched to a non-operating state that releases the closing direction bias to the needle valve, and a control device that switches the driving device to the operating state or the non-operating state according to the operating state of the engine A push rod disposed coaxially with respect to the second needle valve, and a solenoid that urges the push rod in the operating state to drive the second needle valve in a closing direction. And a return spring that urges the push rod in a direction away from the seat surface of the nozzle body in the non-operating state.

A nozzle body provided with a first injection hole and a second injection hole at a tip portion provided in each cylinder of the engine and facing the combustion chamber, and the first injection hole is slidably accommodated in the nozzle body by a pressure spring. A first needle valve that is biased in the closing direction and receives the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source and overcomes the pressure spring to open the first nozzle hole, and is coaxial with the inside of the first needle valve And a second needle valve that is slidably fitted to open and close the second nozzle hole, and a second needle valve that urges the second needle valve in the closing direction to close the second nozzle hole. A driving device that can be selectively switched to a non-operating state that releases the closing direction bias to the needle valve, and a control device that switches the driving device to the operating state or the non-operating state according to the operating state of the engine. And the drive device is configured to be switched to the non-operating state in the low-speed and low-load operation region and the high-speed and high-load operation region of the engine by the control device, and to be switched to the operating state in the intermediate operation region. The fuel-injection apparatus characterized by the above-mentioned.

The first and second needle valves include valve seat portions having a cone angle larger than the cone angle of the conical seat surface of the nozzle body, and the first and second cooperating nozzle holes and second jets provided in the nozzle body. 3. The fuel injection device according to claim 1 , wherein the fuel injection device is configured to be respectively seated on the conical seat surface upstream of the hole .

A nozzle body provided with a first injection hole and a second injection hole at a tip portion provided in each cylinder of the engine and facing the combustion chamber, and the first injection hole is slidably accommodated in the nozzle body by a pressure spring. A first needle valve that is biased in the closing direction and receives the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel source and overcomes the pressure spring to open the first nozzle hole, and is coaxial with the inside of the first needle valve And a second needle valve that is slidably fitted to open and close the second nozzle hole, and a second needle valve that urges the second needle valve in the closing direction to close the second nozzle hole. A driving device that can be selectively switched to a non-operating state that releases the closing direction bias to the needle valve, and a control device that switches the driving device to the operating state or the non-operating state according to the operating state of the engine. The drive device is formed in a push rod having one end connected to the second needle valve and having a piston on the other end, and a nozzle holder connected to the nozzle body, and the piston is slidable. A cylinder to be accommodated, a switching valve interposed in a fuel passage formed in the nozzle holder, and the control device actuating the switching valve to selectively operate the cylinder as the fuel passage or the fuel leakage passage. And a solenoid that communicates with
The second needle valve includes a large-diameter portion that opens and closes the second nozzle hole, a small-diameter portion that is coupled to the push rod, and a shoulder that connects the large-diameter portion and the small-diameter portion, and the first needle The valve connects the large-diameter hole and the small-diameter hole that slidably accommodates the large-diameter part and the small-diameter part of the second needle valve, respectively, and the large-diameter hole part and the small-diameter hole part. A fuel injection device comprising a hollow hole having a locking step portion that abuts against a shoulder portion of the second needle valve when not operating .

The second needle valve includes a large-diameter portion that opens and closes the second nozzle hole, a small-diameter portion that is coupled to the push rod, and a shoulder that connects the large-diameter portion and the small-diameter portion, and the first needle The valve connects the large-diameter hole and the small-diameter hole that slidably accommodates the large-diameter part and the small-diameter part of the second needle valve, respectively, and the large-diameter hole part and the small-diameter hole part. 4. The fuel injection device according to claim 1, further comprising a hollow hole having a locking step portion that contacts the shoulder portion of the second needle valve when not operating.

6. The fuel injection device according to claim 1, wherein a cone angle of the first nozzle hole is formed larger than a cone angle of the second nozzle hole.