JP3781061B2 - 燃料噴射装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁弁の開閉により燃料噴射時期を制御する燃料噴射装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置において、インジェクタに収容された制御ピストンの反噴射側に制御圧力室を設け、制御圧力室と燃料低圧側とを電磁弁で断続することにより燃料噴射時期を制御するものが知られている。このような燃料噴射装置の一例を図9に示す。
【0003】
インジェクタボディ120は、図示しないニードル弁とともに往復移動する制御ピストン121を収容するとともに、制御ピストン121の反噴射側に設けた収容凹部120aに絞り部材122を収容している。制御ピストン121と絞り部材122との間に制御圧力室123が形成されている。絞り部材122に設けられた燃料絞り122aは制御圧力室123からの燃料流出量および制御圧力室123への燃料流入量を規制する。電磁弁の弁部材131は、バルブボディ130に往復移動可能に収容されており、燃料絞り122aを介して制御圧力室123に連通する連通路131aが設けられている。
【0004】
電磁弁の閉弁時、制御圧力室123と低圧燃料通路142との連通は遮断されており、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料が燃料供給通路140、141、連通路131a、燃料絞り122aを経て制御圧力室123に供給されている。したがって、制御圧力室123の燃料圧力により制御ピストン121とともにニードル弁が噴孔を閉塞するので燃料噴射は行われない。
【0005】
電磁弁の開弁時、弁部材131がリフトすることにより制御圧力室123と低圧燃料通路142とが連通するので燃料絞り122aを経て制御圧力室123から高圧燃料が低圧燃料通路142に流出し制御圧力室123の燃料圧力が低下すると、制御ピストン121とともにニードル弁がリフトし燃料が噴射される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図9に示すような従来の燃料噴射装置では、絞り部材122または収容凹部120aに加工誤差が生じる場合、例えば収容凹部120aよりも絞り部材122の軸方向長が長いとインジェクタボディ120とバルブボディ130との間に微小隙間が生じるので燃料供給通路140と141との連通部から燃料漏れを発生することがある。また、収容凹部120aよりも絞り部材122の軸方向長が短いと、バルブボディ130の端面と収容凹部120aの底面との間で絞り部材122を挟持することができず、収容凹部120a内で絞り部材122が不規則に移動するため、噴射時期がばらつく恐れがある。
【0007】
したがって、絞り部材122および収容凹部120aの加工精度を厳しく管理する必要があるので、加工工数が増加するという問題がある。さらに、収容凹部120aおよび絞り部材122の形状が平坦ではないので加工工数が増加するという問題がある。
これに対し、絞り部材の軸方向両端部のいずれかに弾性部材を配設し、加工誤差を吸収することも考えられるが、部品点数が増加するという問題がある。
【0008】
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、部品点数が少なく加工が容易であるとともに燃料リークを減少し燃料噴射時期を高精度に制御可能な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、三方電磁弁を用いた場合、組付けの容易な燃料噴射装置を提供することにある。
【0009】
本発明のまた他の目的は、軸長の短かい燃料噴射装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1記載の燃料噴射装置の構成によると、噴射ボディと電磁弁のバルブボディとの間に燃料絞りを設けた絞り板を挟持することにより、電磁弁と絞り板、ならびに噴射ボディと絞り板とがそれぞれ平面同士で当接可能である。したがって、加工の容易な平面同士の密着により、部品点数を増加することなく電磁弁と絞り板、ならびに噴射ボディと絞り板とのシール性を容易に向上できる。また、電磁弁と噴射ボディとの間で絞り板が確実に固定されるので、燃料噴射時期を高精度に制御できる。
また、電磁弁および噴射ボディのいずれか一方に設けた凹部に他方が嵌合することにより燃料噴射装置の軸長を短縮することができる。
【0011】
本発明の請求項記載の燃料噴射装置の構成によると、三方電磁弁において、噴射ボディに設けられた燃料供給通路と電磁弁に設けられた燃料供給通路とを連通する連通路を絞り板に形成し、電磁弁および絞り板の互いの当接面の少なくとも一方、ならびに噴射ボディおよび絞り板の互いの当接面の少なくとも一方に連通路と連通する環状通路を設けることにより、噴射ボディと電磁弁との間に絞り板を挟持して組付ける場合、噴射ボディ、絞り板および電磁弁の回転方向位置に係わらず噴射ボディの燃料供給通路と絞り板の連通路と電磁弁の燃料供給通路とが連通するので組付けが容易になる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数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実施例によるディーゼルエンジンの蓄圧式燃料噴射装置を図1、図2および図3に示す。
【0014】
図2に示すように、インジェクタ1の下端部に設けられた噴射ノズル2のノズルボディ11には図示しない噴孔を開閉するニードル弁20が往復移動可能に収容されている。ノズルボディ11および噴射ボディとしてのインジェクタボディ13はディスタンスピース12を挟んでリテーニングナット14により結合されている。ニードル弁20の反噴射側にはプレッシャピン21、およびこのプレッシャピン21と反噴射側で接触あるいは連結する制御ピストン22が配設されている。ニードル弁20、プレッシャピン21、および制御ピストン22は弁部材を構成している。プレッシャピン21はスプリング23内に貫挿されており、スプリング23はプレッシャピン21を図2の下方に付勢している。燃料インレット70を通して図示しないコモンレールから高圧燃料が燃料供給通路61に供給されており、ニードル弁20がリフトすると燃料供給通路61の高圧燃料が噴射ノズル2の噴孔から噴射される。制御ピストン22の反噴射側端面、インジェクタボディ13の内周壁および後述する絞り板15の制御ピストン側端面により制御圧力室40が区画形成されている。制御圧力室40と低圧側の燃料排出通路63とは電磁弁30により断続される。
【0015】
図1に示すように、絞り板15は平板状に形成されており、インジェクタボディ13と電磁弁30のバルブボディ33との間に挟持されている。インジェクタボディ13とバルブボディ33とは軸方向で非接触である。インジェクタボディ13と絞り板15、ならびにバルブボディ33と絞り板15とはそれぞれ平面同士で密着している。インジェクタボディ13とバルブボディ33との間の絞り板15の径方向両端の外周に形成された燃料排出通路64は、バルブボディ33に形成された連通路67によりアーマチャ室68と連通するとともに、燃料排出通路63および65と連通している。絞り板15の中央部には制御圧力室40からの燃料流出量および制御圧力室40への燃料流入量を規制する燃料絞り41が形成されている。燃料絞り41を挟んで絞り板15の径方向両側に二箇所連通路15aが形成されており、連通路15aはバルブボディ側に設けた環状通路15bにより互いに連通している。
【0016】
図2に示すように、電磁弁30は三方電磁弁であり、インジェクタボディ13の上方に配設され、リテーニッグナット17によりインジェクタボディ13と結合されている。電磁弁30のバルブボディ33は、インジェクタボディ13との間に絞り板15を挟持し、リテーニングナット16によりインジェクタボディ13と互いに締付け固定されている。電磁弁30のアウタバルブ31は、バルブボディ33に往復移動可能に支持されており、スプリング37により弁座33aに向けて付勢されている。アウタバルブ31が弁座33aに着座することにより、制御圧力室40およびアウタバルブ31に形成された連通路31aと低圧の燃料排出通路63との連通が遮断される。
【0017】
横孔31bは連通路31aと連通し、バルブボディ33に形成された燃料供給通路62と連通可能である。連通路31aの反制御圧力室側の開口部はインナバルブ32により封止されている。インナバルブ32はアウタバルブ31の内壁と摺動しており、エンジン始動後にインジェクタ1に高圧燃料が供給されると連通路31aの燃料圧力によりストッパ38に当接する。
【0018】
アウタバルブ31のシート面積とインナバルブ32の断面積とはほぼ等しい。つまり、アウタバルブ31が電磁弁30の開弁方向および閉弁方向に受ける力はほぼ等しいと考えることができる。したがって、スプリング37の付勢力を小さくしてもアウタバルブ31は弁座33aに着座可能である。さらに、スプリング37の付勢力に抗してアウタバルブ31をリフトするコイル34の吸引力も小さくできるので、電磁弁全体の体格を小型化できる。
【0019】
コイル34はコア35に巻回されており、ターミナル71からコイル34に駆動パルスが供給される。コイル34への通電をオンしたときに発生する磁力によりスプリング37の付勢力に抗してアーマチャ36とともにアウタバルブ31が吸引され、アウタバルブ31は弁座33aから離座する。
図1および図2に示すように、アウタバルブ31が弁座33aに着座している状態では、制御圧力室40および連通路31aは燃料排出通路63との連通を遮断されている。アウタバルブ31が弁座33aから離座すると、制御圧力室40の高圧燃料は燃料絞り41、燃料排出通路63、64、65、66に流出し、インジェクタ1から例えば燃料タンクに還流される。
【0020】
次に、インジェクタボディ13と絞り板15、ならびにバルブボディ33と絞り板15との当接部について詳細に説明する。図3の(a)、(b)はバルブボディ33および絞り板15のそれぞれの当接面を示し、図3の(d)、(e)は絞り板15およびインジェクタボディ13のそれぞれの当接面を示している。図3の(c)は絞り板15の縦断面図である。
【0021】
(1) 図3の(b)に示すように、絞り板15のバルブボディ側端面には二箇所設けられた連通路15aと連通する環状通路15bが形成されており、絞り板15とバルブボディ33とが密着することにより連通路15aはそれぞれ環状通路15bを介して燃料供給通路62と連通する。絞り板15の径方向両側に切欠き15cが設けられている。また、図3の(a)に示すように、バルブボディ33には三箇所燃料供給通路62が形成されている。したがって、締付けにより絞り板15が回転しても、切欠き15cの径方向外側に形成される燃料排出通路64が確実に燃料供給通路62のいずれかと連通する。
【0022】
(2) 図3の(e)に示すように、インジェクタボディ13の絞り板側端面には燃料供給通路61と連通する環状通路13aが形成されており、絞り板15とインジェクタボディ13とが密着することにより連通路15aはそれぞれ環状通路13aを介して燃料供給通路61と連通する。
前述した(1) および(2) の構成により、インジェクタボディ13とバルブボディ33との間に絞り板15を挟持し、リテーニングナット16によりインジェクタボディ13とバルブボディ33とを締付け固定する場合、締付けにともない絞り板15が回転しても燃料供給通路61、連通路15a、燃料供給通路62が連通するので、絞り板15の回転に関係なくインジェクタボディ13、絞り板15およびバルブボディ33を容易に組付けることができる。また、インジェクタボディ13、絞り板15およびバルブボディ33がそれぞれ平面で密着するため、各部材の当接面の加工が容易になるとともに、当接部におけるシール性が向上する。さらに、インジェクタボディ13とバルブボディ33との間で強固に絞り板15を固定することができるので、絞り板15のがたつきを防止し、燃料噴射時期を高精度に制御できる。
【0023】
また、絞り板15の径方向両側に切欠き15cを設けたことにより、絞り板15が回転しても燃料排出通路64と燃料排出通路63、65、および67とを連通させることができる。
次に、インジェクタ1の作動について説明する。
(1) コイル34への通電オフ時、アウタバルブ31は弁座33aに着座しているので、制御圧力室40および連通路31aと燃料排出通路63との連通は遮断されており、制御圧力室40および連通路31aの燃料圧力は高圧である。
【0024】
(2) コイル34への通電をオンすると、コア35に発生する磁力によりスプリング37の付勢力に抗してアウタバルブ31は弁座33aから離座し、制御圧力室40は低圧側の燃料排出通路63と連通する。制御圧力室40から燃料排出通路63に流出する燃料流量は燃料絞り41により規制されるので、制御圧力室40の燃料圧力は緩やかに低下する。したがって、制御ピストン22とともにニードル弁20がリフトし燃料噴射が開始される。このとき、ニードル弁20が緩やかにリフトするので燃料噴射の初期噴射率を低下することができる。制御圧力室40から燃料排出通路63に流出した燃料は、燃料排出通路64、65、66からインジェクタ1の外部に排出され、燃料タンク等に還流される。
【0025】
(3) コイル34への通電をオフすると、スプリング37の付勢力によりアウタバルブ31は弁座33aに着座し、制御圧力室40および連通路31aと燃料排出通路63との連通が遮断されるので、制御圧力室40の燃料圧力が上昇する。制御圧力室40の燃料圧力が所定圧に達すると、制御ピストン22とともにニードル弁20が噴孔閉塞方向に移動し噴孔を閉塞するので、燃料噴射が終了する。
【0026】
以上述べたように本発明の第1実施例は、インジェクタボディ13と絞り板15、ならびにバルブボディ33と絞り板15とが平面同士で密着するため、各部材の加工が容易である。さらに、締付けにともなう絞り板15の回転に関係なくシール性を保持しつつ燃料供給通路61、連通路15a、燃料供給通路62が連通するのでインジェクタボディ13、絞り板15およびバルブボディ33の組付けが容易である。
【0027】
(第2実施例)
本発明の第2実施例を図4に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。図4の(a)、(b)はバルブボディ80および絞り板15のそれぞれの当接面を示し、図4の(d)、(e)は絞り板15およびインジェクタボディ81のそれぞれの当接面を示している。図4の(c)は絞り板15の縦断面図である。第2実施例では、第1実施例の絞り板15を反転して用いている。
【0028】
図4の(a)に示すように、バルブボディ80の絞り板側端面には、三箇所設けられた燃料供給通路62とそれぞれ連通する環状通路80aが形成されている。一方、絞り板15を第1実施例の位置とは反転して用いているため、インジェクタボディ81には燃料供給通路61と連通する環状通路は形成されていない。したがって、インジェクタボディ81と絞り板15、ならびにバルブボディ80と絞り板15とが平面同士で密着するため、各部材の加工が容易である。さらに、締付けにともなう絞り板15の回転に関係なくシール性を保持しつつ燃料供給通路61、連通路15a、燃料供給通路62が連通するのでインジェクタボディ81、絞り板15およびバルブボディ80の組付けが容易である。
【0029】
(第3実施例)
本発明の第3実施例を図5に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。図5の(a)、(b)はバルブボディ33および絞り板82のそれぞれの当接面を示し、図5の(d)、(e)は絞り板82およびインジェクタボディ81のそれぞれの当接面を示している。図5の(c)は絞り板82の縦断面図である。
【0030】
図5の(b)および(d)に示すように、絞り板82のバルブボディ側端面およびインジェクボディ側端面にはそれぞれ連通路15aと連通する環状通路15bが形成されている。したがって、インジェクタボディ81と絞り板82、ならびにバルブボディ33と絞り板82とが平面同士で密着するため、各部材の加工が容易である。さらに、締付けにともなう絞り板82の回転に関係なくシール性を保持しつつ燃料供給通路61、連通路15a、燃料供給通路62が連通するのでインジェクタボディ81、絞り板82およびバルブボディ33の組付けが容易である。
【0031】
以上説明した第1実施例〜第3実施例では、少なくとも絞り板の一方の端面に環状通路を設けたが、本発明では、絞り板に環状通路を設けることなく、インジェクタボディおよびバルブボディそれぞれに環状通路を設けることも可能である。
(第4実施例)
本発明の第4実施例を図6に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。図6の(a)、(b)はバルブボディ83および絞り板84のそれぞれの当接面を示し、図6の(d)、(e)は絞り板84およびインジェクタボディ85のそれぞれの当接面を示している。図6の(c)は絞り板84の縦断面図である。
【0032】
図6の(a)に示すように、バルブボディ83には燃料供給通路62が一箇所だけ形成されている。図6の(b)、(d)、(e)に示すように、絞り板84およびインジェクタボディ85には、それぞれ絞り板84の回転方向の位置を規定するピン孔84bおよびピン穴85aが形成されている。絞り板84の組付け時、ピン穴85aに嵌挿したノックピンにピン孔84bを嵌め込むことにより、燃料供給通路61と連通路84aとが連通する位置でインジェクタボディ85に絞り板84を容易に組付けることができる。絞り板84をインジェクタボディ85に組付けた状態で、ノックピンが絞り板84のバルブボディ側に突出しないようにピン穴85a、ピン孔84b、ノックピンは形成されている。
【0033】
絞り板84のバルブボディ側には、連通路84aと連通する環状通路84cが形成されており、絞り板84とバルブボディ83とが密着することにより連通路84aは環状通路84cを介して燃料供給通路62と連通する。
したがって、インジェクタボディ85と絞り板84、ならびにバルブボディ83と絞り板84とが平面同士で密着するため、各部材の加工が容易である。さらに、ピン穴85aおよびピン孔84bにノックピンを嵌め込むことにより、バルブボディ83とインジェクタボディ85とを締付けても絞り板84とインジェクタボディ85との回転方向の位置がずれない。したがって、絞り板84およびインジェクタボディ85の互いの当接面に連通路84aと連通する環状通路を形成することなく、シール性を確保するために必要な締付け力の範囲内でバルブボデイ83を締付けることにより、燃料供給通路61と連通路84aと燃料供給通路62とを連通させることができる。
【0034】
(第5実施例)
本発明の第5実施例を図7および図8に示す。第1実施例と実質的に同一構成部分には同一符号を付す。
図7に示すように、インジェクタ90の電磁弁100は二方電磁弁である。電磁弁100のアウタバルブ101はバルブボディ103に往復移動可能に収容されており、アウタバルブ101には軸方向両端部に開口する圧力バランス室101aが形成されている。インナバルブ102は圧力バランス室101aを形成するアウタバルブ101の内壁と摺動し、圧力バランス室101aの反制御圧力室側の開口部を封止している。圧力バランス室101aは他方の開口部を介して制御圧力室40と連通している。アウタバルブ101が弁座103aに着座することにより、制御圧力室40および圧力バランス室101aと燃料排出通路104との連通が遮断される。
【0035】
インジェクタボディ91の制御圧力室側の端部には凹部91aが形成され、この凹部91aの内側壁に形成された雌ねじ部とバルブボディ103の外側壁に形成された雄ねじ部がねじ結合している。
図8に示すように、インジェクタボディ91とバルブボディ103との間に、第1絞り板110、第2絞り板111がインジェクタボディ側からこの順で挟持されている。第1絞り板110には燃料供給通路61から制御圧力室40への燃料流入量を規制する流入絞り110aが形成されている。第2絞り板111には制御圧力室40から燃料排出通路104への燃料流出量を規制し、流入絞り110aよりも流路面積の大きい燃料絞りとしての流出絞り111aが形成されている。
【0036】
第5実施例では、インジェクタ91の凹部91aにバルブボディ103がねじ結合で嵌合することによりインジェクタ90の軸長を短縮できるので、インジェクタ90の組付けスペースに制約があるエンジンにも第5実施例のインジェクタ90を組付けることができる。
また、インジェクタボディ91、第1絞り板110、第2絞り板111、バルブボディ103の各当接部が平面同士で密着するため、各部材の加工が容易である。
【0037】
第5実施例では、インジェクタ91の凹部91aにねじ結合によりバルブボディ103を嵌合させたが、本発明ではバルブボディに凹部を設け、この凹部にインジェクタボディを嵌合させることも可能である。また、第1実施例のように電磁弁が三方電磁弁であっても、インジェクタボディおよびバルブボディのいずれか一方に凹部を設け、この凹部に他方を嵌合させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例による燃料噴射装置を示す図2の主要部分を示す拡大断面図である。
【図2】本発明の第1実施例による燃料噴射装置を示す断面図である。
【図3】第1実施例のインジェクタボディ、絞り板およびバルブボディの各当接面の加工状態を示す説明図である。
【図4】第2実施例のインジェクタボディ、絞り板およびバルブボディの各当接面の加工状態を示す説明図である。
【図5】第3実施例のインジェクタボディ、絞り板およびバルブボディの各当接面の加工状態を示す説明図である。
【図6】第4実施例のインジェクタボディ、絞り板およびバルブボディの各当接面の加工状態を示す説明図である。
【図7】本発明の第5実施例による燃料噴射装置を示す断面図である。
【図8】第5実施例の主要部分を示す拡大断面図である。
【図9】従来の燃料噴射装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1 インジェクタ(燃料噴射装置)
2 噴射ノズル
13 インジェクタボディ(噴射ボディ)
15 絞り板
15a 連通路
13a、15b 環状通路
20 ニードル弁(弁部材)
21 プレッシャピン(弁部材)
22 制御ピストン(弁部材)
30 電磁弁(三方電磁弁)
33 バルブボディ
40 制御圧力室
41 燃料絞り
61 燃料供給通路
62 燃料供給通路
80、83、103 バルブボディ
80a 環状通路
81、85、91 インジェクタボディ(噴射ボディ)
82、84 絞り板
84a 連通路
84c 環状通路
90 インジェクタ(燃料噴射装置)
91a 凹部
100 電磁弁
111 第2絞り板(絞り板)
111a 流出絞り(燃料絞り)

Claims (4)

  1. インジェクタの噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を供給可能な燃料供給通路と前記噴孔とを断続する弁部材と、
    前記弁部材を往復移動可能に収容し、前記燃料供給通路を有する噴射ボディと、
    前記弁部材の反噴射側に設けられた制御圧力室と燃料低圧側とを断続する電磁弁と、
    前記噴射ボディと前記電磁弁のバルブボディとの間に挟持される絞り板であって、前記電磁弁の開弁時、前記制御圧力室から燃料低圧側に流出する燃料流量を規制する燃料絞りを設けた絞り板と、
    を備え、
    前記電磁弁および前記噴射ボディのいずれか一方に設けた凹部に他方が嵌合し、前記絞り板は、前記凹部の底面と前記凹部に嵌合している前記他方の先端面との間に挟持されており、
    前記電磁弁によって前記制御圧力室と燃料低圧側とが連通すると、前記弁部材がリフトして前記燃料供給通路と前記噴孔とが連通して燃料噴射が開始され、前記電磁弁によって前記制御圧力室と燃料低圧側とを遮断して前記制御圧力室の燃料圧力が上昇し所定圧に達すると、前記弁部材が前記噴孔を閉塞し燃料噴射が終了することを特徴とする燃料噴射装置。
  2. 前記制御圧力室に流入する燃料流量を規制する流入絞りを設けた流入絞り板をさらに備え、前記絞り板および前記流入絞り板の両方が、前記噴射ボディと前記バルブボディとの間に挟持されていることを特徴とする請求項1記載の燃料噴射装置。
  3. インジェクタの噴射ノズルの噴孔に高圧燃料を供給可能な燃料供給通路と前記噴孔とを断続する弁部材と、
    前記弁部材を往復移動可能に収容し、前記燃料供給通路を有する噴射ボディと、
    前記弁部材の反噴射側に設けられた制御圧力室と燃料低圧側とを断続する電磁弁と、
    前記噴射ボディと前記電磁弁のバルブボディとの間に挟持される絞り板であって、前記電磁弁の開弁時、前記制御圧力室から燃料低圧側に流出する燃料流量を規制する燃料絞りを設けた絞り板と、
    を備え、
    前記電磁弁は三方電磁弁であり、前記絞り板を貫通し前記燃料供給通路と前記電磁弁に設けられた燃料供給通路とを連通する連通路が前記絞り板に形成されており、前記電磁弁および前記絞り板の互いの当接面の少なくとも一方、ならびに前記噴射ボディおよび前記絞り板の互いの当接面の少なくとも一方に前記連通路と連通する環状通路を設けており、
    前記電磁弁によって前記制御圧力室と燃料低圧側とが連通すると、前記弁部材がリフトして前記燃料供給通路と前記噴孔とが連通して燃料噴射が開始され、前記電磁弁によって前記制御圧力室と燃料低圧側とを遮断して前記制御圧力室の燃料圧力が上昇し所定圧に達すると、前記弁部材が前記噴孔を閉塞し燃料噴射が終了することを特徴とする燃料噴射装置。
  4. 前記絞り板の端面で前記制御圧力室は区画されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか一項記載の燃料噴射装置。
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