JP3748116B2

JP3748116B2 - Fuel injection device

Info

Publication number: JP3748116B2
Application number: JP22345295A
Authority: JP
Inventors: 正博岡嶋; 健治伊達
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JPH0968133A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、「内燃機関」をエンジンという）の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディーゼルエンジン等においては厳しくなる排気ガス規制に対処する必要が生じている。排気ガス中に含まれる有害成分の低減、さらに燃費向上を達成するためには、燃料噴射による噴霧を時間的、空間的および質的に最適化することが望まれている。時間的には高精度な噴射率制御、空間的には広範囲の噴霧分布、質的には噴射燃料の微粒化がそれぞれ必要である。ここで、噴射率とは、単位時間当たりの噴射量を示し、mm³/ms、g/ms等の単位で表される。このような燃料噴射の最適化を目的とした燃料噴射弁として、特開昭６１−１３５９７９号公報に開示されているものが知られている。
【０００３】
特開昭６１−１３５９７９号公報に開示されている燃料噴射弁は、第１噴孔および第１噴孔よりも開口面積の大きな第２噴孔を有し、中空状の第１針弁で第１噴孔を開閉し、第１針弁の空洞内に嵌挿された第２針弁で第２噴孔を開閉する。低負荷時には開口面積の小さな第１の噴孔からだけ燃料を噴射して燃料の微粒化を促進することにより黒煙および炭化水素ＨＣの発生を減少し、高負荷時には第１噴孔および第２噴孔の両方から燃料を噴射することにより燃料噴射期間の増大を抑制して燃費の悪化を防止しようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら特開昭６１−１３５９７９号公報に開示されている燃料噴射弁では、第１針弁に第２針弁が嵌挿され第１針弁の内周壁と第２針弁の外周壁とが摺動する構成であるため、第１針弁と第２針弁との摺動部のクリアランスを極力小さくしないとこの摺動部から高圧燃料が低圧側にリークしてしまい第２噴孔からの噴射圧力が低下するという問題がある。第２噴孔からの噴射圧力が低下すると燃料の噴霧粒径が大きくなり易いので黒煙発生の原因となる。しかし、第１針弁と第２針弁との摺動を可能にしつつ摺動部のクリアランスを小さくすることは加工上困難である。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、排気ガス中に排出される有害物質を低減する燃料噴射装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、加工の容易な燃料噴射装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（解決手段）
前記目的を達成するための本発明の請求項１記載の燃料噴射装置は、
内燃機関の各気筒に設けられた燃焼室に高圧燃料通路から供給される高圧燃料を噴射時期をずらして噴射可能な第１の噴孔および第２の噴孔を有する燃料噴射装置であって、
前記高圧燃料通路から高圧燃料を供給される収容孔を軸方向に設け、前記第１の噴孔および前記第１の噴孔よりも燃料下流側に第２の噴孔を前記収容孔の先端に設けた弁ボディと、
前記収容孔に収容され、前記高圧燃料通路と前記第１の噴孔との間の前記弁ボディの内壁に形成された第１の弁座に着座および前記第１の弁座から離座することにより前記高圧燃料通路と前記第１の噴孔とを断続し、前記第１の噴孔と前記第２の噴孔とを遮断し、前記高圧燃料通路と前記第２の噴孔とを連通可能な燃料通路を内部に設けた外弁部材と、
前記燃料通路に形成された第２の弁座に着座しまた前記第２の弁座から離座することにより前記燃料通路を開閉する内弁部材であって、前記燃料通路から供給される高圧燃料から開弁方向の力を受ける内弁部材と、
前記燃料通路に収容され、一端が前記外弁部材に当接し、前記内弁部材を閉弁方向に付勢するスプリングと、
を備え、前記外弁部材が前記第１の弁座から遠ざかるにつれて前記スプリングが前記内弁部材を閉弁方向に付勢する力が小さくなることを特徴とする。
【０００７】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置は、請求項１記載の燃料噴射装置において、前記内弁部材は、前記燃料通路の燃料上流側に向けて前記第２の弁座に着座し、前記燃料通路の燃料下流側に向けて前記第２の弁座から離座することを特徴とする。
本発明の請求項３記載の燃料噴射装置は、請求項１または２記載の燃料噴射装置において、先に噴射する前記第１の噴孔および前記第２の噴孔のいずれか一方の噴孔径は他方の噴孔径よりも小さいことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項４記載の燃料噴射装置は、請求項１、２または３記載の燃料噴射装置において、前記外弁部材は可動部および固定部を有し、前記可動部は前記収容孔に往復移動可能に収容されるとともに前記第１の弁座に着座および前記第１の弁座から離座し、前記固定部は前記第１の噴孔と前記第２の噴孔とを遮断することを特徴とする。
【００１０】
（作用および発明の効果）
本発明の請求項１、４または５記載の燃料噴射装置によると、高圧燃料通路と第１の噴孔との間は外弁部材が第１の弁座に着座することにより遮断可能であり、高圧燃料通路と第２の噴孔との間は内弁部材が第２の弁座に着座することにより遮断可能である。また、第１の噴孔と第２の噴孔との間は外弁部材が遮断している。これにより、第１の噴孔および第２の噴孔のいずれか一方の噴孔から先に噴射しても、他方の噴孔と高圧燃料通路との間は第１の弁座に外弁部材が着座しているか第２の弁座に内弁部材が着座していることにより噴射時期まで遮断されている。このため、他方の噴孔からの二段目の噴射前に低圧側や他方の噴孔に燃料が漏れることなく高圧の燃料が他方の噴孔から噴射され噴霧が微粒化されるので、黒煙の発生を低減することができる。
【００１１】
本発明の請求項２記載の燃料噴射装置によると、内弁部材は外弁部材に設けられた燃料通路の燃料上流側に向けて第２の弁座に着座し、燃料通路の燃料下流側に向けて第２の弁座から離座するように燃料通路に収容されている。このため、燃料通路の構造が簡単になるので外弁部材を小型化できる。
本発明の請求項３記載の燃料噴射装置によると、先に噴射する第１の噴孔および第２の噴孔のいずれか一方の噴孔径を他方の噴孔径よりも小さくすることにより、燃料供給圧力が低圧であっても先に噴射する噴孔から燃料を微粒化して噴射できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適応した燃料供給システムの一例を図４に示す。
【００１３】
高圧燃料ポンプ１から燃料配管２を通して高圧燃料が各気筒に配設された燃料噴射装置としてのインジェクタ１０に供給される。インジェクタ１０に供給された高圧燃料は燃焼室３に噴射される。インジェクタ１０に供給された燃料のうち余剰燃料はスクリュウナット２９に設けられた燃料通路２９ａから図示しない燃料タンクにリターンされる。
【００１４】
ノズルボディ１１、インジェクタボディ１２、ディスタンスピース１３は弁ボディを構成し、リテーニングナット１４により互いに連結されている。外弁部材としてのアウタバルブ２０は、可動部２１および固定部３０からなり、ノズルボディ１１、インジェクタボディ１２およびディスタンスピース１３の内壁により形成される収容孔１５に収容されている。スプリング２２は可動部２１を図４の下方に付勢している。インジェクタボディ１２のインレット１２ａから流入した高圧燃料は高圧燃料通路１６から可動部２１の外周に環状に形成された燃料溜り１７に供給される。燃料溜り１７は高圧燃料通路の一部である。
【００１５】
図１に示すように、可動部２１はノズルボディ１１の内壁に往復移動可能に支持されており、可動部２１を径方向に貫通する燃料通孔２３は、可動部２１の往復移動に係わらず燃料溜り１７と連通している。燃料通路２４は可動部２１の軸方向に形成され、燃料通路２４の一方の端部は燃料通孔２３と連通し、他方の端部は噴孔側に開口している。燃料通路２４の開口部を形成する可動部２１の内周壁は固定部３０の外周壁とクリアランス２６を形成して摺動可能であり、前記開口部を形成する可動部２１の外周壁はノズルボディ１１の内壁に形成された弁座１１ａに着座可能である。可動部２１が弁座１１ａに着座することにより燃料溜り１７と第１の噴孔１８との連通は遮断され、可動部２１が弁座１１ａから離座することにより燃料溜り１７と第１の噴孔１８とは連通する。
【００１６】
弁座１１ｂは第１の噴孔１８と第２の噴孔１９との間に形成されており、固定部３０はスプリング３２の付勢力により常に弁座１１ｂに着座している。燃料通路３１は固定部３０を軸方向に貫通しており、収容孔１５の先端に形成されたサック室２５を介して第２の噴孔１９と連通している。固定部３０が弁座１１ｂに常に着座していることにより第１の噴孔１８と第２の噴孔１９との連通は遮断されている。
【００１７】
図２に示すように、可動部２１の燃料通路２４内には内弁部材としてのインナバルブ４０が収容されている。インナバルブ４０は、燃料上流側から小径円柱部４１、テーパ部４２、大径円柱部４３がこの順に一体に形成されており、小径円柱部４１および大径円柱部４３の外周壁と燃料通路２４を形成する可動部２１の内周壁との間には、インナバルブ４０が弁座２１ａから離座したときに燃料の流通可能なクリアランス２７および２８がそれぞれ形成されている。スプリング４４はインナバルブ４０を燃料上流側に向けて付勢しており、インナバルブ４０はスプリング４４の付勢力により弁座２１ａに着座可能である。
【００１８】
図３に示すように、第１の噴孔１８および第２の噴孔１９はそれぞれ４個形成されており、第１の噴孔１８の噴孔径は第２の噴孔１９の噴孔径よりも小さい。また、第１の噴孔１８および第２の噴孔１９は互いに噴射方向が異なるように形成されている。
次にインジェクタ１０の作動について説明する。
【００１９】
図５に示すように、可動部２１の外径ｄ₁とシート径ｄ₂との差により形成されるドーナツ状の受圧面は弁座１１ａよりも燃料上流側における摺動孔１５内の燃料圧力Ｐ_Dから次式(1) に示す力Ｆ_Pを受け図５の上方に押し上げらている。
Ｆ_p＝（π／４）×（ｄ₁ ²−ｄ₂ ²）×Ｐ_D ・・・(1)
しかしながら、可動部２１はスプリング２２から図５の下方に向けて付勢力Ｆ_Sを受けているため、高圧燃料通路１６から供給される燃料圧力が低いと可動部２１はスプリング２２の付勢力Ｆ_Sにより図２に示すように弁座１１ａに着座する。
【００２０】
(1) 高圧燃料ポンプ１からの燃料供給圧力が上昇し、弁座１１ａの燃料上流側の収容孔１５内の燃料圧力Ｐ_Dが上昇するとＦ_Pが増大し、スプリング２２の付勢力Ｆ_Sに抗して可動部２１が弁座１１ａから離座する。可動部２１が弁座１１ａから離座すると高圧燃料通路１６から収容孔１５内に流入していた高圧燃料は第１の噴孔１８から噴射される。可動部２１が弁座１１ａから離座するとクリアランス２６は高圧燃料通路１６と連通するが、クリアランス２６は弁座１１ａよりも燃料下流側に位置しているため可動部２１と弁座１１ａ間を通過した高圧燃料は主に第１の噴孔１８から噴射されるので、高圧燃料がクリアランス２６を通って燃料通路３１に流入し第２の噴孔１９から漏れ出ることは殆どない。
【００２１】
燃料通路２４内の圧力はＰ_Dと同じであり、この圧力Ｐ_Dからインナバルブ４０が図５の下方、つまり開弁方向に受ける力Ｆ_dsはインナバルブ４０のシート径をｄ₃ とすると次式(2) で表される。
Ｆ_ds＝（π／４）×ｄ₃ ²×Ｐ_D ・・・(2)
図５に示す状態ではＦ_dsはスプリング４４の付勢力Ｆ_usよりも小さいのでインナバルブ４０は弁座２１ａに着座したままであり、第２の噴孔１９から燃料噴射は行われない。
【００２２】
(2) 図５に示す状態から可動部２１がさらに弁座１１ａから遠ざかると、スプリング４４のスプリング長が伸びこれによりインナバルブ４０を弁座２１ａに付勢するスプリング４４の付勢力Ｆ_usが小さくなる。さらに、可動部２１が弁座１１ａから遠ざかるのに伴い高圧燃料ポンプ１から供給される燃料圧力が上昇するとＦ_ds＞Ｆ_usとなり、インナバルブ４０は弁座２１ａから離座する。インナバルブ４０が弁座２１ａから離座すると燃料通路２４と燃料通路３１とが連通するので、図６に示すように第１の噴孔１８に加えて第２の噴孔１９からも燃料が噴射される。
【００２３】
(3) 高圧燃料ポンプ１からの燃料供給圧力が低下すると、可動部２１およびインナバルブ４０はそれぞれほぼ同時に弁座１１ａおよび弁座２１ａに着座し、第１の噴孔１８および第２の噴孔１９からの燃料噴射が終了する。
前述した(1) 、(2) および(3) に示す高圧燃料ポンプ１からの燃料供給圧力の変化を１サイクルとすると、この高圧燃料ポンプ１の１サイクルにおいて、初期の燃料供給圧力低圧時には第１の噴孔１８からだけ燃料を噴射することにより初期噴射率を抑制することができるのでＮＯx の発生を低減できる。さらに第１の噴孔１８の噴孔径は第２の噴孔１９の噴孔径よりも小さく設定されているので、燃料供給圧力低圧時においても微粒化された燃料が噴射される。高圧燃料ポンプ１からの燃料供給圧が上昇すると、第１の噴孔１８に加えて第２の噴孔１９からも燃料が噴射されることにより噴射率が上昇するので所定燃料量を短時間で噴射できる。第２の噴孔１９の噴孔径をさらに拡大すれば噴射期間をさらに短縮できる。また、第１の噴孔１８に加えて第２の噴孔１９からも燃料が噴射されるとともに第１の噴孔１８および第２の噴孔１９の噴射方向が異なっていることにより燃焼室３内の広範囲に渡って燃料が噴射され噴霧分布が拡大するので燃焼効率が向上する。
【００２４】
また図７の（Ｂ）および（Ｃ）に示すように、エンジンの部分負荷域およびエンジンの高負荷域においても噴射率の形状が異なるだけで、初期噴射時においては噴射率が低くその後噴射率が上昇するいわゆる二段階噴射を実現することができる。本実施例ではエンジンの低負荷域において図７の（Ａ）に示すように第１の噴孔１８からだけ燃料を噴射する構成にしたが、スプリング４４のセット荷重を調整すれば、エンジンの低負荷域においても二段階噴射を実現できる。
【００２５】
以上説明した第１実施例では、インナバルブ４０が弁座２１ａに着座することにより高圧燃料通路１６と第２の噴孔１９とを確実に遮断していることにより、第１の噴孔１８から燃料が噴射された後第２の噴孔１９から燃料が噴射されるまでの間に高圧燃料が第２の噴孔１９および低圧側にリークすることを防止できるので第２の噴孔１９から高圧燃料を噴射することができる。これにより第２の噴孔１９から微粒化した燃料を噴射できるので、黒煙の発生を低減できる。
【００２６】
また本実施例では、アウタバルブ２１とインナバルブ４０との間に形成されるクリアランス２６が弁座１１ａの燃料下流側に位置していることにより、アウタバルブ２１が弁座１１ａから離座して高圧燃料通路１６とクリアランス２６とが連通してもクリアランス２６から殆ど高圧燃料がリークしないのでクリアランス２６の間隔を比較的広くすることができるとともにクリアランス２６の軸長を短くできる。このため、アウタバルブ２１およびインナバルブ４０の加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例によるインジェクタの主要部を示す断面図である。
【図２】図１のII線部分の拡大図である。
【図３】第１実施例の第１の噴孔および第２の噴孔の形成方向を示す図２のIII 方向矢視図である。
【図４】本発明の第１実施例による燃料噴射装置を適用した燃料供給システムを示す模式図である。
【図５】第１実施例の第１の噴孔からの燃料噴霧状態を示す断面図である。
【図６】第１実施例の第１の噴孔および第２の噴孔からの燃料噴霧状態を示す断面図である。
【図７】第１実施例の弁リフトおよび噴射率を示す特性図であり、（Ａ）はエンジンの低負荷域における弁リフトおよび噴射率を示し、（Ｂ）はエンジンの部分負荷域における弁リフトおび噴射率を示し、（Ｃ）はエンジンの高負荷域における弁リフトおび噴射率を示す特性図である。
【符号の説明】
１高圧燃料ポンプ
３燃焼室
１０インジェクタ（燃料噴射装置）
１１ノズルボディ（弁ボディ）
１１ａ、１１ｂ弁座
１２インジェクタボディ（弁ボディ）
１３ディスタンスピース（弁ボディ）
１５収容孔
１６高圧燃料通路
１８第１の噴孔
１９第２の噴孔
２０アウタバルブ（外弁部材）
２１可動部
２３燃料通孔（燃料通路）
２４燃料通路
３０固定部
３１燃料通路
４０インナバルブ（内弁部材）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter, “internal combustion engine” is referred to as an engine).
[0002]
[Prior art]
In recent years, it has become necessary to deal with exhaust gas regulations that are becoming stricter in diesel engines and the like. In order to reduce harmful components contained in exhaust gas and improve fuel efficiency, it is desired to optimize the spray by fuel injection in terms of time, space and quality. In terms of time, it is necessary to control the injection rate with high accuracy, to achieve a wide spray distribution in terms of space, and to atomize the injected fuel in terms of quality. Here, the injection rate indicates the injection amount per unit time, and is expressed in units such as mm ³ / ms, g / ms. As a fuel injection valve for the purpose of optimizing such fuel injection, there is known one disclosed in JP-A-61-135979.
[0003]
The fuel injection valve disclosed in JP-A-61-135979 has a first injection hole and a second injection hole having a larger opening area than the first injection hole, and is a hollow first needle valve. The first nozzle hole is opened and closed, and the second nozzle hole is opened and closed by the second needle valve that is inserted into the cavity of the first needle valve. When the load is low, the fuel is injected only from the first nozzle hole having a small opening area to promote atomization of the fuel, thereby reducing the generation of black smoke and hydrocarbon HC. At the time of high load, the first nozzle hole and the second nozzle hole are reduced. By injecting fuel from both nozzle holes, an increase in the fuel injection period is suppressed to prevent deterioration of fuel consumption.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the fuel injection valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-135879, the second needle valve is fitted into the first needle valve so that the inner peripheral wall of the first needle valve and the outer peripheral wall of the second needle valve slide. Therefore, if the clearance of the sliding portion between the first needle valve and the second needle valve is not made as small as possible, the high pressure fuel leaks from the sliding portion to the low pressure side and is injected from the second injection hole. There is a problem that the pressure drops. If the injection pressure from the second injection hole is reduced, the spray particle size of the fuel tends to increase, which causes black smoke. However, it is difficult in processing to reduce the clearance of the sliding portion while allowing the first needle valve and the second needle valve to slide.
[0005]
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to provide a fuel injection device that reduces harmful substances discharged into exhaust gas. Another object of the present invention is to provide a fuel injection device that can be easily processed.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
(Solution)
In order to achieve the above object, a fuel injection device according to claim 1 of the present invention comprises:
A fuel injection device having a first injection hole and a second injection hole capable of injecting high-pressure fuel supplied from a high-pressure fuel passage into a combustion chamber provided in each cylinder of an internal combustion engine at different injection timings,
A housing hole to which high-pressure fuel is supplied from the high-pressure fuel passage is provided in the axial direction, and the second nozzle hole is provided at the tip of the housing hole on the fuel downstream side of the first nozzle hole and the first nozzle hole. The provided valve body,
Seated in and separated from the first valve seat accommodated in the accommodation hole and formed on the inner wall of the valve body between the high-pressure fuel passage and the first injection hole. The high pressure fuel passage and the first injection hole can be intermittently connected, the first injection hole and the second injection hole can be blocked, and the high pressure fuel passage and the second injection hole can communicate with each other. An outer valve member provided with an internal fuel passage,
An internal valve member that opens and closes the fuel passage by being seated on and separated from the second valve seat formed in the fuel passage, and is a high-pressure fuel supplied from the fuel passage An inner valve member that receives force in the valve opening direction from
A spring housed in the fuel passage, one end abutting on the outer valve member, and urging the inner valve member in a valve closing direction;
The force with which the spring urges the inner valve member in the valve closing direction decreases as the outer valve member moves away from the first valve seat .
[0007]
The fuel injection device according to claim 2 of the present invention is the fuel injection device according to claim 1, wherein the inner valve member is seated on the second valve seat toward the fuel upstream side of the fuel passage, The fuel valve is separated from the second valve seat toward the fuel downstream side of the fuel passage.
The fuel injection device according to claim 3 of the present invention is the fuel injection device according to claim 1 or 2, wherein the diameter of one of the first injection hole and the second injection hole to be injected first is It is smaller than the diameter of the other nozzle hole.
[0008]
The fuel injection device according to claim 4 of the present invention is the fuel injection device according to claim 1, 2, or 3, wherein the outer valve member has a movable portion and a fixed portion, and the movable portion reciprocates in the accommodation hole. It is accommodated movably and is seated on the first valve seat and is separated from the first valve seat, and the fixing portion blocks the first nozzle hole and the second nozzle hole. Features.
[0010]
(Operation and effect of the invention)
According to the fuel injection device of claim 1, 4 or 5 of the present invention, the outer valve member can be shut off between the high pressure fuel passage and the first injection hole by seating on the first valve seat, The high pressure fuel passage and the second injection hole can be blocked by the inner valve member seated on the second valve seat. Further, the outer valve member is blocked between the first nozzle hole and the second nozzle hole. Thereby, even if it injects from either one of the first nozzle hole and the second nozzle hole first, the outer valve member is placed between the other nozzle hole and the high pressure fuel passage in the first valve seat. Is interrupted until the injection timing because the inner valve member is seated on the second valve seat. For this reason, before the second injection from the other nozzle hole, fuel does not leak into the low pressure side or the other nozzle hole, and high pressure fuel is injected from the other nozzle hole to atomize the spray. Can be reduced.
[0011]
According to the fuel injection device of the second aspect of the present invention, the inner valve member is seated on the second valve seat toward the fuel upstream side of the fuel passage provided in the outer valve member, and on the fuel downstream side of the fuel passage. It is accommodated in the fuel passage so as to be separated from the second valve seat. For this reason, since the structure of the fuel passage is simplified, the outer valve member can be reduced in size.
According to the fuel injection device of the third aspect of the present invention, the fuel supply is achieved by making the diameter of one of the first injection hole and the second injection hole to be smaller than the diameter of the other injection hole. Even if the pressure is low, the fuel can be atomized and injected from the injection hole to be injected first.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 4 shows an example of a fuel supply system to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied.
[0013]
High-pressure fuel is supplied from a high-pressure fuel pump 1 through a fuel pipe 2 to an injector 10 as a fuel injection device disposed in each cylinder. The high-pressure fuel supplied to the injector 10 is injected into the combustion chamber 3. Of the fuel supplied to the injector 10, surplus fuel is returned to a fuel tank (not shown) from a fuel passage 29 a provided in the screw nut 29.
[0014]
The nozzle body 11, the injector body 12, and the distance piece 13 constitute a valve body and are connected to each other by a retaining nut 14. The outer valve 20 as an outer valve member includes a movable portion 21 and a fixed portion 30 and is accommodated in an accommodation hole 15 formed by the inner wall of the nozzle body 11, the injector body 12 and the distance piece 13. The spring 22 biases the movable portion 21 downward in FIG. The high-pressure fuel that has flowed from the inlet 12 a of the injector body 12 is supplied from the high-pressure fuel passage 16 to a fuel reservoir 17 that is formed annularly on the outer periphery of the movable portion 21. The fuel reservoir 17 is a part of the high pressure fuel passage.
[0015]
As shown in FIG. 1, the movable portion 21 is supported on the inner wall of the nozzle body 11 so as to be able to reciprocate. It communicates with a fuel reservoir 17. The fuel passage 24 is formed in the axial direction of the movable portion 21, one end portion of the fuel passage 24 communicates with the fuel through hole 23, and the other end portion opens to the injection hole side. The inner peripheral wall of the movable portion 21 forming the opening of the fuel passage 24 is slidable with the outer peripheral wall of the fixed portion 30 to form a clearance 26, and the outer peripheral wall of the movable portion 21 forming the opening is the nozzle body. 11 can be seated on a valve seat 11a formed on the inner wall. When the movable portion 21 is seated on the valve seat 11a, the communication between the fuel reservoir 17 and the first injection hole 18 is cut off. When the movable portion 21 is separated from the valve seat 11a, the fuel reservoir 17 and the first injection port 18 are disconnected. It communicates with the hole 18.
[0016]
The valve seat 11 b is formed between the first nozzle hole 18 and the second nozzle hole 19, and the fixed portion 30 is always seated on the valve seat 11 b by the biasing force of the spring 32. The fuel passage 31 passes through the fixed portion 30 in the axial direction, and communicates with the second injection hole 19 through a sac chamber 25 formed at the tip of the accommodation hole 15. Since the fixed portion 30 is always seated on the valve seat 11b, the communication between the first nozzle hole 18 and the second nozzle hole 19 is blocked.
[0017]
As shown in FIG. 2, an inner valve 40 as an inner valve member is accommodated in the fuel passage 24 of the movable portion 21. In the inner valve 40, a small diameter cylindrical portion 41, a tapered portion 42, and a large diameter cylindrical portion 43 are integrally formed in this order from the upstream side of the fuel, and the outer peripheral wall of the small diameter cylindrical portion 41 and the large diameter cylindrical portion 43 and the fuel passage 24 are connected. Clearances 27 and 28 through which fuel can flow when the inner valve 40 is separated from the valve seat 21a are formed between the inner peripheral wall of the movable portion 21 to be formed. The spring 44 urges the inner valve 40 toward the fuel upstream side, and the inner valve 40 can be seated on the valve seat 21 a by the urging force of the spring 44.
[0018]
As shown in FIG. 3, four first nozzle holes 18 and four second nozzle holes 19 are formed, and the nozzle hole diameter of the first nozzle hole 18 is larger than the nozzle hole diameter of the second nozzle hole 19. small. The first nozzle hole 18 and the second nozzle hole 19 are formed so that the injection directions are different from each other.
Next, the operation of the injector 10 will be described.
[0019]
As shown in FIG. 5, the donut-shaped pressure receiving surface formed by the difference between the outer diameter d ₁ and the seat diameter d ₂ of the movable portion 21 is the fuel pressure in the sliding hole 15 on the fuel upstream side of the valve seat 11a. P _D and equation et pushed upward of receiving Figure 5 a force F _P shown in (1) from.
F _p = (π / 4) × (d ₁ ² −d ₂ ² ) × P _D (1)
However, since the movable portion 21 receives the biasing force F _S from the spring 22 toward the lower side in FIG. 5, the movable portion 21 biases the biasing force F _{S of the} spring 22 when the fuel pressure supplied from the high pressure fuel passage 16 is low. Thus, the valve seat 11a is seated as shown in FIG.
[0020]
(1) high-pressure fuel supply pressure from the fuel pump 1 is increased, F _P is increased when the fuel pressure P _D in the housing hole 15 of the fuel upstream of the valve seat 11a is increased, the biasing force F _S of the spring 22 Accordingly, the movable portion 21 is separated from the valve seat 11a. When the movable part 21 is separated from the valve seat 11 a, the high-pressure fuel that has flowed into the accommodation hole 15 from the high-pressure fuel passage 16 is injected from the first injection hole 18. When the movable part 21 is separated from the valve seat 11a, the clearance 26 communicates with the high-pressure fuel passage 16. However, since the clearance 26 is located on the fuel downstream side of the valve seat 11a, it passes between the movable part 21 and the valve seat 11a. Since the high-pressure fuel is mainly injected from the first injection hole 18, the high-pressure fuel hardly flows into the fuel passage 31 through the clearance 26 and leaks out from the second injection hole 19.
[0021]
The pressure in the fuel passage 24 is the same as P _D, and the force F _ds that the inner valve 40 receives from the pressure P _{D in} the downward direction of FIG. 5, that is, in the valve opening direction, when the seat diameter of the inner valve 40 is d ₃ , It is expressed by 2).
F _ds = (π / 4) × d ₃ ² × P _D (2)
In the state shown in FIG. 5, since F _ds is smaller than the biasing force F _us of the spring 44, the inner valve 40 remains seated on the valve seat 21a, and fuel injection from the second injection hole 19 is not performed.
[0022]
(2) When the movable portion 21 further moves away from the valve seat 11a from the state shown in FIG. 5, the spring length of the spring 44 is extended, thereby reducing the biasing force F _us of the spring 44 that biases the inner valve 40 toward the valve seat 21a. . Further, when the fuel pressure supplied from the high-pressure fuel pump 1 increases as the movable portion 21 moves away from the valve seat 11a, F _ds > F _us and the inner valve 40 moves away from the valve seat 21a. When the inner valve 40 is separated from the valve seat 21a, the fuel passage 24 and the fuel passage 31 communicate with each other, so that fuel is injected from the second injection hole 19 in addition to the first injection hole 18, as shown in FIG. The
[0023]
(3) When the fuel supply pressure from the high-pressure fuel pump 1 decreases, the movable portion 21 and the inner valve 40 are seated on the valve seat 11a and the valve seat 21a almost simultaneously, respectively, and the first nozzle hole 18 and the second nozzle hole 19 are seated. The fuel injection from is finished.
Assuming that the change in the fuel supply pressure from the high-pressure fuel pump 1 shown in (1), (2) and (3) is one cycle, in one cycle of the high-pressure fuel pump 1, the initial fuel supply pressure is low. Since the initial injection rate can be suppressed by injecting fuel only from one nozzle hole 18, the generation of NOx can be reduced. Further, since the nozzle hole diameter of the first nozzle hole 18 is set smaller than the nozzle hole diameter of the second nozzle hole 19, the atomized fuel is injected even when the fuel supply pressure is low. When the fuel supply pressure from the high-pressure fuel pump 1 is increased, the fuel injection is performed from the second injection hole 19 in addition to the first injection hole 18, so that the injection rate is increased. Can be jetted. If the nozzle hole diameter of the second nozzle hole 19 is further increased, the injection period can be further shortened. In addition to the first injection hole 18, the fuel is injected from the second injection hole 19, and the injection directions of the first injection hole 18 and the second injection hole 19 are different, so that the combustion chamber 3. Since fuel is injected over a wide area and the spray distribution is expanded, the combustion efficiency is improved.
[0024]
Further, as shown in FIGS. 7B and 7C, only the shape of the injection rate is different in the partial load region of the engine and the high load region of the engine. It is possible to realize so-called two-stage injection in which rises. In this embodiment, the fuel is injected only from the first injection hole 18 as shown in FIG. 7A in the low load region of the engine. However, if the set load of the spring 44 is adjusted, the engine is reduced. Two-stage injection can be realized even in the load range.
[0025]
In the first embodiment described above, the inner valve 40 is seated on the valve seat 21a, so that the high-pressure fuel passage 16 and the second injection hole 19 are reliably cut off, so that the fuel is supplied from the first injection hole 18. High pressure fuel can be prevented from leaking to the second nozzle hole 19 and the low pressure side before fuel is injected from the second nozzle hole 19 after the fuel is injected. Can be injected. Thereby, since the atomized fuel can be injected from the second injection hole 19, the generation of black smoke can be reduced.
[0026]
Further, in this embodiment, the clearance 26 formed between the outer valve 21 and the inner valve 40 is located on the fuel downstream side of the valve seat 11a, so that the outer valve 21 is separated from the valve seat 11a and the high-pressure fuel passage. Since the high pressure fuel hardly leaks from the clearance 26 even if the 16 and the clearance 26 communicate with each other, the clearance 26 can be relatively wide and the axial length of the clearance 26 can be shortened. For this reason, the outer valve 21 and the inner valve 40 can be easily processed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part of an injector according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a II line portion of FIG.
3 is a view taken in the direction of the arrow III in FIG. 2 showing the formation direction of the first nozzle hole and the second nozzle hole in the first embodiment.
FIG. 4 is a schematic view showing a fuel supply system to which the fuel injection device according to the first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state of fuel spray from a first nozzle hole of the first embodiment.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the state of fuel spray from the first nozzle hole and the second nozzle hole of the first embodiment.
7A and 7B are characteristic diagrams showing the valve lift and the injection rate of the first embodiment, where FIG. 7A shows the valve lift and the injection rate in a low load region of the engine, and FIG. 7B shows the valve in a partial load region of the engine. The lift and injection rate is shown, and (C) is a characteristic diagram showing the valve lift and injection rate in the high load region of the engine.
[Explanation of symbols]
1 High-pressure fuel pump 3 Combustion chamber 10 Injector (fuel injection device)
11 Nozzle body (valve body)
11a, 11b Valve seat 12 Injector body (valve body)
13 Distance piece (valve body)
15 Housing hole 16 High-pressure fuel passage 18 First nozzle hole 19 Second nozzle hole 20 Outer valve (outer valve member)
21 Movable part 23 Fuel passage (fuel passage)
24 Fuel passage 30 Fixed portion 31 Fuel passage 40 Inner valve (inner valve member)

Claims

A fuel injection device having a first injection hole and a second injection hole capable of injecting high-pressure fuel supplied from a high-pressure fuel passage into a combustion chamber provided in each cylinder of an internal combustion engine at different injection timings,
A housing hole to which high-pressure fuel is supplied from the high-pressure fuel passage is provided in the axial direction, and the second nozzle hole is provided at the tip of the housing hole on the fuel downstream side of the first nozzle hole and the first nozzle hole. The provided valve body,
Seated in and separated from the first valve seat accommodated in the accommodation hole and formed on the inner wall of the valve body between the high-pressure fuel passage and the first injection hole. The high pressure fuel passage and the first injection hole can be intermittently connected, the first injection hole and the second injection hole can be blocked, and the high pressure fuel passage and the second injection hole can communicate with each other. An outer valve member provided with an internal fuel passage,
An internal valve member that opens and closes the fuel passage by being seated on and separated from the second valve seat formed in the fuel passage, and is a high-pressure fuel supplied from the fuel passage An inner valve member that receives force in the valve opening direction from
A spring housed in the fuel passage, one end abutting against the outer valve member, and urging the inner valve member in a valve closing direction;
The fuel injection device is characterized in that as the outer valve member moves away from the first valve seat, the force with which the spring biases the inner valve member in the valve closing direction becomes smaller .

The inner valve member is seated on the second valve seat toward the fuel upstream side of the fuel passage, and is separated from the second valve seat toward the fuel downstream side of the fuel passage. The fuel injection device according to claim 1.

3. The fuel injection device according to claim 1, wherein a diameter of one of the first nozzle hole and the second nozzle hole to be injected first is smaller than the diameter of the other nozzle hole.

The outer valve member has a movable portion and a fixed portion, the movable portion is accommodated in the accommodation hole so as to be reciprocally movable, and is seated on the first valve seat and separated from the first valve seat, 4. The fuel injection device according to claim 1, wherein the fixing portion blocks the first nozzle hole and the second nozzle hole. 5.