JP3800742B2 - Engine fuel injector - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ディーゼルエンジン或いは直噴式ガソリンエンジン等のエンジンに適用される燃料噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ディーゼル機関等のエンジンにおいて、エンジンの回転数や負荷等の運転状態に応じて燃料の噴射量や噴射時期等を最適に制御するために、燃料を噴射する噴孔の数を変更する可変噴孔式の燃料噴射装置が案出されている。可変噴孔式の燃料噴射装置としては、例えば、特開平４−７６２６６号公報、特開平８−４９６３５号公報、又は実開昭５９−１８７５号公報に開示されたものがある。
【０００３】
特開平４−７６２６６号公報に開示されている燃料噴射装置は、噴射ノズルの先端部に加圧燃料を導くために形成されたホールに連通して燃料を噴射する噴孔を周方向に間隔を置いて複数個に形成し、ホールに回転自在にロータリ弁を嵌入させたものである。ロータリ弁には、ホールと燃料供給通路とを接続する案内溝が仕切りによって区分されて形成されており、ロータリ弁の回動位置を変えることにより、燃料供給通路と接続する噴口の数を増減させることができる。したがって、エンジンの運転状態に応じてロータリ弁の回動位置を変えれば、噴射ノズルの噴口数が制御され、燃料噴射量を制御することができる。
【０００４】
特開平８−４９６３５号公報に開示されている燃料噴射装置は、噴射ノズル内に同一中心軸を持つ二つの針弁、即ち、軸心を中空に形成した外側針弁と、その軸心位置に設けられた内側針弁とがそれぞれ上下方向に摺動自在に設けられた二重針弁を有するものである。ノズル本体の下端部には、内側噴口と外側噴口とが二重に配列されている。外側針弁と内側針弁とのリフトを切換制御することにより、開口する噴口数を変更することができる。制御態様としては、高速回転時には、内側針弁をリフトさせ且つ外側針弁を下方に押圧して、内側噴口から燃料を噴射し、低速回転時には、切換弁の作動により、外側針弁をリフトさせ外側噴口から燃料を噴射する態様が採用されている。
【０００５】
また、実開昭５９−１８７５号公報に開示された燃料噴射装置は、開弁圧が異なる２個の針弁を噴射装置本体内に併設した可変噴孔ノズルを有している。単一の燃料溜りに臨む受圧面を有すると共に燃料溜りに連通する複数組の噴孔を開閉する複数個の針弁と、この針弁をそれぞれの開弁圧力に設定する複数の針弁ばねとが設けられており、燃料溜りに生じている燃料圧の大きさに応じて、開弁する針弁が１個又は２個となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−７６２６６号公報に開示されているロータリ弁式の燃料噴射装置では、可変とすべき噴孔の数が多くなると、ロータリ弁の構造とその駆動機構を含む装置全体の構造が大がかりとなる。また、噴孔数を切り換える弁がロータリ式であるため、燃料供給通路と接続する噴孔の数を、回動位置によって３段階以上の多段にすることは、構造上困難である。
【０００７】
また、特開平８−４９６３５号公報に開示されている燃料噴射装置では、燃料を噴射する噴孔の数の制御を、内外の噴孔のうち特に外側の噴孔を閉鎖するか否かによって行っているので、外側針弁の先端部とこの先端部が接離するシート面との傾斜角度を精度良く設定する必要があるが、外側針弁のシート面に対するシール構造を得る加工が困難であり且つシール性の確保が困難である。また、燃料を噴射する噴孔の数を３段以上の多段にすることは、同心状の針弁の数を増加させることになるので、構造的に困難である。
【０００８】
更に、実開昭５９−１８７５号公報に開示された燃料噴射装置では、燃料が噴射される噴孔の切換えは、針弁の受圧面に作用する燃料噴射ポンプの燃料圧力に基づいて針弁をリフトさせる力がリターンスプリングの設定荷重よりも大きいか否かによって一義的に決定されてしまうので、噴孔切換制御の自由度が低い。
【０００９】
したがって、従来のエンジンの燃料噴射装置においては、装置が大がかりになることなく噴孔数を増加させることができ、燃料の噴射を停止している噴孔のシールを確実に行うことができ、更に、回転数や負荷等のエンジンの運転状況に応じて燃料噴射を行う噴孔数を多段に設定する等の高い自由度で切換制御可能であって、燃料噴射量及び燃料噴射時期等の燃料噴射特性が柔軟に変更可能であることが好ましい。
【００１０】
また，エンジンによっては，負荷に応じて噴霧形態自体を変更させ得る燃料噴射装置が望まれている。例えば，シリンダ径（燃焼室径）が小さく且つ排気量が少ないエンジンでは，インジェクタの噴口から燃焼室壁面までの距離が短いため，シリンダ内が低温となる低負荷運転領域では，噴孔から噴射された燃料が燃焼室壁面に付着して燃焼することができず，未燃ＨＣの量が増加する。こうした事態に対処するため，低負荷運転領域では噴口からの燃料噴射の強さ，即ち，噴霧の貫徹力を弱めて，燃料の飛翔距離を押さえることが有効である。しかしながら，噴霧の貫徹力を弱めたままでは，高負荷運転領域ではシリンダ内全体の空気が有効利用されずに空気不足の状態で燃料が燃焼しスモークの発生量が増加する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の目的は，上記課題を解決することであり，コモンレール用ユニットインジェクタの基本的な構造である，バランスチャンバ内の燃料圧によってリフトが制御される針弁を本体内に複数個設け，しかも各針弁を選択的に作動させることにより，装置の規模を格段に大型化することなく，開放される噴孔数の増加に対して構造上対応可能であり，噴孔の閉鎖を個々の針弁によって行うことで噴孔の閉鎖状態で燃料漏れを生じないようにシールを確実にし，且つエンジンの回転状態や負荷の大きさに応じて燃料を噴射する噴孔の数を選択すること及び燃料の噴霧形態を変更することを可能にするエンジンの燃料噴射装置を提供することである。
【００１２】
この発明は、上記の目的を解決するため、以下のように構成されている。即ち、この発明によるエンジンの燃料噴射装置は、燃料供給路を備えると共に内部に複数の中空穴が形成され且つ先端に前記燃料供給路を通じて供給された燃料を噴射するための複数の噴孔が形成された本体、前記中空穴に摺動可能に配置され且つ前記噴孔を開閉する複数の針弁、前記針弁に作用して前記噴孔を閉弁する方向に付勢する複数の付勢手段、前記中空穴と前記針弁とによって形成されており且つ前記本体に形成された絞りを通じて前記燃料供給路からの燃料が供給される複数のバランスチャンバ、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放することにより燃料を前記噴孔から噴射するため前記本体に形成された複数の燃料排出路、前記燃料排出路を開閉する複数の開閉弁、及び前記燃料排出路を前記開閉弁によって選択的に開閉するため前記開閉弁を選択的に駆動する複数アクチュエータを備えてなるエンジンの燃料噴射装置であって、前記複数の開閉弁は、前記本体内で横並列に配設され、また、前記複数のアクチュエータは、前記各開閉弁にそれぞれ対応して前記開閉弁上側の前記本体内で縦直列に配設されており、前記各開閉弁は、それぞれの前記各燃料排出路の開口に接離可能に配設されると共に、前記各アクチュエータが非作動状態の場合には、前記各開口を閉鎖するように付勢され、且つ、前記各アクチュエータが作動状態の場合には、それぞれの前記付勢に抗して押圧され、前記各開口を開放するように構成された弁傘を有しており、前記各アクチュエータは、前記本体内の軸方向にストロークする一本のロッドを共有し、前記複数の開閉弁は、前記ロッドのストロークに応じてそれぞれの前記弁傘が押圧され、それぞれの前記各燃料排出路が異なるタイミングで順次的に開放されるものであることを特徴とする。
【００１３】
この発明による燃料噴射装置は、上記のように構成されているため、次のように作用する。即ち、アクチュエータは開閉弁を選択的に駆動し、駆動された開閉弁は燃料排出路を選択的に開閉するので、選択された開閉弁に対応するバランスチャンバ内の燃料圧は燃料排出路を通じて解放される。一方、燃料供給路からの燃料は絞りを通じてバランスチャンバに供給されるため、バランスチャンバ内の燃料圧は直ちに燃料供給路における燃料圧に復帰しない。したがって、選択された開閉弁に対応するバランスチャンバ内の燃料圧が低下し、付勢手段が噴孔を開放する方向に付勢する力が優勢となり、針弁は中空穴をリフトして噴孔を開放し、開放された噴孔から燃料が噴射される。反対に、アクチュエータを駆動して開閉弁を閉じる方向に駆動すると、バランスチャンバ内の燃料圧は、燃料供給路から絞りを通じて燃料が供給されることにより回復し、付勢手段に打ち勝って針弁は下降して噴孔を閉じることになる。一方、選択されていない開閉弁に対応するバランスチャンバ内の燃料圧は、バランスチャンバが燃料供給路に対して絞りによって通じているので、絞りによる一種の緩和作用により燃料圧が低下したバランスチャンバの影響を受けて下がることもない。したがって、選択されていない開閉弁に対応するバランスチャンバ内の燃料圧は低下せず、対応する針弁は噴孔を閉鎖して確実にシールしたままとなり、燃料の噴射は行われない。特に、アクチュエータは、出力部材として本体内の軸方向にストロークするロッドを備える構造とされているので、アクチュエータの駆動によりストロークするロッドのストローク量に応じて、開閉弁は、燃料排出路を選択的に開閉し、燃料を噴射する噴孔数の制御が簡単に行われる。
【００１４】
このように、アクチュエータを選択的に駆動して開閉弁の開閉を任意の時刻に選択的に行うことができるのであるが、開閉弁の選択の態様としては、次のような態様がある。即ち、エンジンが低負荷運転の場合には、開閉駆動させる開閉弁を例えば一個のみとするように特定の個数に限定し、他の開閉弁を駆動しないという選択を採用することができる。この場合、燃料を噴射する噴孔の数は少ない状態となる。また、高負荷運転の場合には、複数の或いは全ての開閉弁を駆動させるという選択ができる。この場合、燃料を噴射する噴孔数は多くなる。更に、燃料噴射サイクルにおいて、特定の開閉弁を選択した状態で更に別の開閉弁を開閉するように選択することもできる。この場合には、１回の燃料噴射サイクルにおいて、既にリフトしている開閉弁に加えて、更に選択された開閉弁に対応する針弁もリフトすることになり、エンジンの回転数や負荷に応じて、燃料噴射サイクルにおける燃料噴射時期及び燃料噴射率を設定し、様々な燃料噴射特性を得ることができる。
【００１６】
また，この燃料噴射装置において，前記複数の噴孔が第１噴孔群と第１噴孔群を構成する噴孔よりも孔径が大径に形成された噴孔で構成される第２噴孔群とから成り，前記複数の針弁が第１噴孔群を開閉する針弁と第２噴孔群を開閉する針弁とである場合には，低負荷運転領域では，第１噴孔群を開閉する針弁のみをリフトして第１噴孔群のみを開放して第１噴孔群から燃料噴射を行う。第１噴孔群の噴孔の孔径は比較的小径に形成されているため，燃料は極めて微粒化（蒸気化）されると共に，噴霧は貫徹力の弱い形態で燃焼室内に広がる。そのため，噴霧はノズル先端部近傍にコーン状に形成され，燃焼室壁面への付着が防止される。一方，高負荷運転領域では，第２噴孔群を開閉する針弁をもリフトして第２噴孔群を構成する噴孔からも燃料を噴射する。第２噴孔群を構成する噴孔は，比較的大径に形成されているので，燃料を貫徹力の強い液柱の形態で噴射する。その結果，噴霧はその一部が燃焼室外へも流出し，シリンダ内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用される。このように，負荷の状態に応じて噴霧形態自体を変更することが可能となり，低負荷運転状態で発生するＨＣ量と高負荷運転状態で発生するスモーク量とが減少する。
【００１７】
また，この燃料噴射装置において，前記複数の噴孔が針弁の摺動方向に開口すると共に燃料を燃焼室に形成されている燃料衝突面に衝突させる単一の噴孔と針弁の摺動方向に対して放射状に開口する噴孔群とから構成され，前記複数の針弁が単一の噴孔を開閉する針弁と噴孔群を開閉する針弁とである場合には，低負荷運転領域では，単一の噴孔を開閉する針弁のみをリフトして単一の噴孔のみから燃料の噴射を行う。噴射された燃料は，燃焼室に形成されている燃料衝突面に衝突し，極めて微粒化（蒸気化）されて貫徹力の弱い状態で燃焼室内に拡散する。その結果，噴霧は燃焼室中央部に形成され，燃焼室壁面への燃料の付着が防止される。一方，高負荷運転領域では，噴孔群を開閉する針弁をもリフトされて噴孔群からも燃料が噴射される。噴孔群からは燃料は貫徹力の強い液柱の状態で燃焼室壁面に向かって噴射される。その結果，噴霧はその一部が燃焼室外へも流出し，シリンダ内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用される。このように，負荷の状態に応じて噴霧形態自体を変更することが可能となり，低負荷運転状態で発生するＨＣ量と高負荷運転状態で発生するスモーク量とが減少する。
【００１８】
また，この燃料噴射装置において，前記複数の噴孔が針弁の摺動方向に開口する単一の噴孔と針弁の摺動方向に対して放射状に開口する噴孔群とから成り，前記複数の針弁が，単一の噴孔を貫通する軸部及び軸部の先端に軸部よりも拡径されて形成された傘部を有し単一の噴孔を開閉する針弁と，噴孔群を開閉する針弁とである場合には，低負荷運転領域では，単一の噴孔を開閉する針弁のみをリフトして単一の噴孔のみから燃料の噴射を行う。単一の噴孔を開閉する針弁は，軸部の先端に軸部よりも拡径されて形成された傘部を有しているので，噴孔から噴射された燃料は傘部にて衝突し拡散され，極めて微粒化（蒸気化）されると共に貫徹力の弱い状態で燃焼室内に拡散する。その結果，噴霧はノズル先端部近傍に傘（コーン）状に形成され，燃焼室壁面への燃料の付着が防止される。一方，高負荷運転領域では，噴孔群を開閉する針弁もリフトされて噴孔群からも燃料が噴射される。噴孔群から噴射される燃料は，貫徹力の強い液柱の状態で噴射される。その結果，噴霧はその一部が燃焼室外へも流出し，シリンダ内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用される。このように，負荷の状態に応じて噴霧形態自体を変更することが可能となり，低負荷運転状態で発生するＨＣ量と高負荷運転状態で発生するスモーク量とが減少する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、この発明の実施例を説明する。図１はこの発明によるエンジンの燃料噴射装置の一実施例を示す断面図、図２はその要部拡大断面図、図３は図１に示すエンジンの燃料噴射装置に用いられる制御部の下面図である。
【００２０】
図１及び図２を参照して、この発明による燃料噴射装置の実施例を説明する。図１に示す燃料噴射装置は、コモンレール噴射システム、或いはアキュムレータ噴射システム（図示せず）に適用され、燃料噴射ポンプから燃料が供給される共通の通路や蓄圧室（図示せず。以下、「コモンレール」という）を通じて供給された高圧燃料は、この燃料噴射装置によってエンジンの各燃焼室に噴射される。
【００２１】
燃料噴射装置は、本体１と、本体１の基端側に設けられ且つ後述する針弁１４，１５を作動させるアクチュエータ２とを備えている。本体１は、エンジン等の固定部材であるブラケット６０に取り付けられる中央部３と、中央部３から先端側に向かって順に、制御部４、針弁案内部５及びノズル部６から成る。制御部４からノズル部６までの各部は中央部３に対して固定キャップ１２により固定されている。固定キャップ１２は、制御部４と針弁案内部５とを抱持すると共にノズル部６と段部で係合しており、固定キャップ１２の雌ねじを中央部３先端に形成された雄ねじにねじ込むことにより、制御部４、針弁案内部５及びノズル部６と中央部３とは一体構造となる。
【００２２】
中央部３の内部には、長手方向に延びる中空部１１が形成されている。中空部１１には、針弁１４，１５を作動させるための後述するロッド４６が長手方向に摺動自在に案内されている。中央部３には燃料入口部７が一体的に形成されている。燃料入口部７には燃料供給管９が接続具１０によって連結されており、燃料噴射ポンプ等の燃料供給源からの高圧燃料が燃料供給管９を通じて燃料噴射装置に供給される。燃料噴射装置に供給された高圧燃料を更に先端側に供給するため、中央部３には燃料供給路８が形成されている。制御部４、針弁案内部５には、燃料供給路８に接続した燃料供給路１３が連続して形成されており、後述する燃料溜り２１に燃料を供給している。
【００２３】
本体の先端部分、即ち、制御部４、針弁案内部５及びノズル部６には、２本の針弁１４，１５が平行に配置されている。２本の針弁１４，１５の構造は、構造的には互いに同様であるので、針弁１４，１５における同じ構成要素には同じ符号を付し、以下、針弁の構造を針弁１４についてのみ説明する。針弁１４は、大径部１６と、大径部１６の先端側に一体的に構成された小径部１８とを有しており、大径部１６は針弁案内部５に形成され案内孔１７に摺動自在に案内され、小径部１８はノズル部６に形成された案内穴１９内を移動自在である。
【００２４】
燃料供給路１３は、針弁１４，１５に対してそれぞれ通路２０を通じて針弁案内部５とノズル部６との間に設けられている燃料溜り２１と連通している。針弁１４の大径部１６と小径部１８との境界部には、テーパ面２２が形成されている。テーパ面２２は、燃料溜り２１を形成する壁部の一部を構成していると共に、針弁１４をリフト方向に付勢するため燃料溜り２１内の圧力を受ける受圧面となっている。ノズル部６の先端には、燃焼室内に燃料を噴射する噴孔２４が形成されている。燃料溜り２１内の高圧燃料は、案内穴１９と針弁１４の小径部１８との間の隙間２３を通じて、針弁１４が開弁しているときに噴孔２４に供給される。即ち、針弁１４の小径部１８の先端に形成されているテーパ面が案内穴１９の先端に形成されている弁座面に座着している状態では、噴孔２４への燃料の供給が遮断されており、針弁１４がリフトされて小径部１８の先端のテーパ面が案内穴１９の弁座面から離間した状態では、燃料は噴孔２４を通じて燃焼室内に噴射される。
【００２５】
一方、制御部４には、針弁案内部５側に開口した中空穴２５が形成されており、制御部４と針弁案内部５との間には、中空穴２５の壁面、針弁１４の大径部１６の上端面２６及び上端面２６に形成されている突出部２７の表面によって囲まれたバランスチャンバ２８が形成されている。上端面２６と突出部２７の端面とは、バランスチャンバ２８内の燃料圧を受ける針弁１４の受圧面となっている。バランスチャンバ２８には、図３に示すように、燃料供給路１３に接続した絞り２９を通じて高圧燃料が供給される。針弁１５についても、燃料供給路１３に接続した絞り２９を通じて高圧燃料が供給される。絞り２９は、バランスチャンバ２８内の燃料圧が低下したときに、燃料供給路１３からの燃料の補充を遅延させると共に、一方の針弁のバランスチャンバ２８に生じた急激な圧力変化を他方の針弁のバランスチャンバ２８に伝達するのを防止している。バランスチャンバ２８内にはコイルばね３０が圧縮状態で収容されており、突出部２７はコイルばね３０の倒れを防止している。バランスチャンバ２８内の燃料圧に基づいて上端面２６と突出部２７の表面に作用する力とばね３０のばね力とは、針弁１４を閉弁方向に付勢している。なお、図３に示す燃料供給路１３から絞り２９を通じてバランスチャンバ２８に燃料を供給する流路の構造は、燃料供給路１３から通路２０を通じて燃料溜り２１に燃料を供給する流路の構造にも適用される。
【００２６】
制御部４には、中空穴２５の底部を貫く燃料排出路３１と、燃料排出路３１を開閉する開閉弁３３とが設けられている。開閉弁３３の弁ステム３４は燃料排出路３１に挿通されており、弁傘３５が燃料排出路３１の中空穴２５側のテーパ状に形成された開口３２に対して接離可能である。中央部３の中空部１１に突出した弁ステム３４に係止されたばね受け３６と制御部４の上端面３７との間には圧縮状態に置かれた戻しばね３８が介設されている。したがって、後述するアクチュエータ２が非作動状態の場合には、弁ステム３４が戻しばね３８によって付勢され、その結果、弁傘３５が燃料排出路３１の開口３２を閉じている。このため、バランスチャンバ２８内の燃料圧は高い状態となり、大径部１６の上端面２６等のバランスチャンバ２８に臨む受圧面に作用するこの高い燃料圧に基づく力とばね３０との合力は、燃料溜り２１においてテーパ面２２に作用する燃料圧に基づくリフト方向の力よりも大きい。したがって、針弁１４は閉弁しており、噴孔２４からは燃料が噴射されない。なお、ピン３９は、中央部３と制御部４とを相対回転を防止すべく両者を連結している。
【００２７】
弁傘３５が開口３２を開放することによって、バランスチャンバ２８の燃料圧は、燃料排出路３１から中空部１１に解放されて低下する。この場合、コイルばね３０が針弁１４を下げるように作用する力と、低下したバランスチャンバ２８の燃料圧が受圧面に作用して針弁１４を下げようと作用する力との合力よりも、燃料溜り２１においてテーパ面２２に作用する燃料圧に基づいて針弁１４を押し上げようとする力が大きくなる。したがって、針弁１４はリフトし、噴孔２４から燃料が噴射される。
【００２８】
図示されている実施例においては、アクチュエータ２は、２個の電磁アクチュエータ４０、４１を直列に配置して構成されている。電磁アクチュエータ４０，４１は、アーマチュアのストロークにおいて相違する点があるが、構造的には互いに同様の構造を有しているので、同じ構成要素には同じ符号が付されている。電磁アクチュエータ４０は、環状の固定鉄心４２と、固定鉄心４２の外側を取り囲むソレノイド４３と、ソレノイド４３を励磁することにより付勢されて固定鉄心４２の内側を軸方向に往復動可能に収容され且つ案内されたアーマチュア４４とを備えている。アーマチュア４４には固定鉄心４２と係合可能なストッパ４５が設けられており、アーマチュア４４のストロークを制限している。例えば、電磁アクチュエータ４０のアーマチュア４４のストロークは比較的短く、電磁アクチュエータ４１のアーマチュア４４のストロークは比較的長く設定されている。なお、電磁アクチュエータ４０，４１には、図示しないコントロールユニットから制御電流が供給される。コントロールユニットは、エンジンの回転数や負荷に応じて制御電流の大きさを決定して電磁アクチュエータ４０，４１のいずれか又は両方に、例えばコマンドパルスの形態で、制御電流を供給する。
【００２９】
ロッド４６は、中央部３の上部に形成された中空凹部４９及び中空部１１と連通して形成されている貫通孔４７を貫いて延びている。ロッド４６のアクチュエータ２側の大径部４８は、中空凹部４９に対して密封して嵌合されている。中空凹部４９内に収容されている戻しばね５０が大径部４８に作用して、ロッド４６をアクチュエータ２側に、即ち電磁アクチュエータ４１のアーマチュア４４に当接するように付勢している。ロッド４６は、中空部１１において、ロッド４６と一体構造のガイド片５１によって案内されている。
【００３０】
ロッド４６の下端には、開閉弁３３を開閉制御するため、開閉弁３３の弁ステム３４と嵌合する嵌合片５２が取り付けられている。嵌合片５２は、針弁１４についての開閉弁３３の弁ステム３４のために嵌合穴５３を、そして針弁１５についての開閉弁３３の弁ステム３４のために嵌合穴５４を有している。針弁１４の弁ステム３４は、嵌合穴５３に対しては長手方向の隙間がなく嵌入しており、ロッド４６の下方への移動は嵌合片５２を介して直ちに弁ステム３４に伝わる。しかし、針弁１５の弁ステム３４は嵌合穴５４に対しては長手方向の隙間Ｌを介して嵌合しているので、ロッド４６の移動はロッド４６が下方に隙間Ｌに相当する分だけ移動した後に、嵌合片５２を介して弁ステム３４に伝わる。
【００３１】
燃料排出路３１から排出された燃料は、中空部１１、貫通孔４７を通り、貫通孔４７に交差して形成された横通路５５を通じて、更にブラケット６０に形成されているリーク路５６から燃料排出管５７を通じて燃料タンク等の燃料供給側に戻される。この燃料噴射装置の中央部３は、ブラケット６０に設けられた孔部５８にシール部材を介して密封状態に挿入されている。中央部３は、孔部５８から突出した端部に対して、アクチュエータ２の外側ケース５９をねじ込んで、ブラケット６０を中央部３の肩部と外側ケース５９とで挟むことにより、ブラケット６０に対して固定される。
【００３２】
この実施例は、上記のように構成されており、次のように作動する。今、コントロールユニットから電磁アクチュエータ４０，４１に対する制御電流がゼロである場合には、戻しばね５０がロッド４６を図で最上方位置に付勢しており、したがって、針弁１４，１５において開閉弁３３は閉じて燃料排出路３１を通じての燃料の流れを阻止している。コモンレールからの高圧燃料は燃料供給路８，１３及び通路２０を通じて燃料溜り２１に供給されている。燃料溜り２１に供給された燃料は、針弁１４，１５の小径部１８と案内穴１９との間に形成される隙間２３にも充満している。また、高圧燃料は、絞り２９を経てバランスチャンバ２８にも供給されている。この状態では、バランスチャンバ２８内の燃料圧に基づいて針弁１４，１５を付勢する力とコイルばね３０の付勢力との合力である針弁１４の閉弁力は、テーパ面２２に作用する燃料溜り２１内の燃料圧に基づいて針弁１４，１５を開こうとする開弁力を上回っているので、針弁１４，１５は噴孔２４を閉じており、燃料の噴射は行われない。
【００３３】
上側の電磁アクチュエータ４０に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁すると、アーマチュア４４は図で下方に付勢される。アーマチュア４４の移動は、電磁アクチュエータ４１のアーマチュア４４を介して、ロッド４６をばね５０及び針弁１４についての戻しばね３８の力に抗してノズル先端側に移動させる。ロッド４６の移動が嵌合片５２を介して針弁１４の弁ステム３４に伝わると、針弁１４が次のような作動をする。即ち、弁ステム３４の下方への移動により弁傘３５は燃料排出路３１の開口３２を開放する。したがって、バランスチャンバ２８内の高圧燃料が燃料排出路３１を通して中空部１１側に排出される。絞り２９の通路断面積は、燃料排出路３１の通路断面積よりも充分小さく設定されているので、燃料供給路１３から直ちに高圧燃料が補充されることがなく、バランスチャンバ２８内の燃料圧は低下する。低下した燃料圧が針弁１４のバランスチャンバ２８に臨む上端面２６及び突出部２７の端面から成る受圧面に作用したことに基づく閉弁力よりも、テーパ面２２に作用する高圧の燃料圧に基づく開弁力の方が優勢となり、その結果、針弁１４はリフトし、針弁の小径部１８と案内穴１９との隙間２３に充満している燃料が噴孔２４から噴射される。このとき、絞り２９の作用により、針弁１４のバランスチャンバ２８内の燃料圧が低下しても、針弁１５のバランスチャンバ２８内の燃料圧には影響がない。
【００３４】
エンジンの負荷が低負荷であるときには、針弁１４のみを作動させて燃料を、少ない数の噴孔から噴射しておれば充分であるが、エンジンの負荷が中程度以上の場合には、針弁１４のみならず針弁１５も作動させて、燃料が噴射される噴孔の数を増加させる必要がある。この場合、電磁アクチュエータ４１のソレノイド４３に大きな制御電流が供給されて、ソレノイド４３が大きな力で付勢される。このとき、電磁アクチュエータ４０への制御電流はゼロとしてもよい。電磁アクチュエータ４１のアーマチュア４４はストッパ４５によって移動を阻止されるまで下方に大きく移動し、ロッド４６は、ばね５０と針弁１４側の戻しばね３８とのばね力に加えて、針弁１５についての戻しばね３８のばね力にも抗して下方へ移動する。ロッド４６の移動が、隙間Ｌの距離を超えて嵌合片５２を介して針弁１５の弁ステム３４にも伝わると、針弁１４の上記の作動状態が維持されると共に、針弁１５は、針弁１４が既に行ったのと同様、次のような作動をする。即ち、燃料排出路３１の開口３２の開放と、それに基づいて燃料排出路３１を通じてのバランスチャンバ２８内の高圧燃料の排出により、バランスチャンバ２８内の燃料圧が低下し、その結果、針弁１５がリフトし、燃料が隙間２３を通じて噴孔２４から噴射される。したがって、針弁１４と針弁１５とについてのいずれの噴孔２４からも、燃料が噴射され、高い燃料噴射率を得ることができる。
【００３５】
電磁アクチュエータ４０，４１を共に駆動することによって燃料噴射を行う噴孔の数を増加する、即ち、高い燃料噴射率を得る時期は、電磁アクチュエータ４０と４１に対してどの期間に制御電流を供給させるかによるから、電子回路的に任意に設定できる。即ち、エンジンの負荷が大きい場合には、燃料噴射サイクルの全噴射期間にわたって同時に駆動してもよい。また、第１段目として電磁アクチュエータ４０のみを駆動し、燃料噴射サイクルの途中で、第２段目として電磁アクチュエータ４１を駆動してもよい。この場合には、燃料噴射率が、燃料噴射サイクルの途中から増加する噴射パターンとなる。
【００３６】
燃料噴射装置に組み込んだ複数の針弁が各燃料噴射期間中の時間の経過に従って多段に作動するように開閉弁３３を選択する場合の燃料噴射装置の各部の作動を、図４に基づいて説明する。図４は、１回の燃料噴射サイクル中において、開閉弁の開閉を多段に選択する場合の、電磁アクチュエータ４０，４１のソレノイド４３，４３を作動させるための制御電流（コマンドパルス）、開閉弁３３の開閉、針弁１４，１５のリフト量及び燃料噴射率の時間変化を示すグラフである。（１）時刻Ｔ1 において、
第１段目の電磁アクチュエータ４０のソレノイド４３が、コマンドパルスによって駆動される（図４の（ａ））。
（２）時刻Ｔ2 において、
第１段目の針弁１４についての開閉弁３３は、時刻Ｔ1 にやや遅れて開弁し（図４の（ｂ））、針弁１４はリフトを開始し（図４の（ｃ））、燃料噴射率が立ち上がり始める（図４の（ｄ））。
（３）時刻Ｔ3 において、
第１段目の針弁１４が完全に開弁する（図４の（ｃ））。この時、燃料噴射率は、第１段目として最高値を示す（図４の（ｄ））。
（４）時刻Ｔ4 において、
第２段目の電磁アクチュエータ４１のソレノイド４３が、コマンドパルスによって駆動される（図４の（ａ））。
（５）時刻Ｔ5 において、
第２段目の針弁１５についての開閉弁３３は、時刻Ｔ4 にやや遅れて開弁し（図４の（ｂ））、針弁１５は開弁を開始し（図４の（ｃ））、第１段目の噴射に加えて第２段目の燃料噴射も開始する（図４の（ｄ））。
（６）時刻Ｔ6 において、
第２段目の針弁１５が完全に開弁する（図４の（ｃ））。この時、燃料噴射率は、第２段目として、そして又全サイクル中最高値を示す（図４の（ｄ））。
（７）時刻Ｔ7 において、
第１及び２段目のアクチュエータ４０，４１のソレノイド４３が、コマンドパルスによってオフする（図４の（ａ））。
（８）時刻Ｔ8 において、
第１及び２段目の針弁１４，１５の開閉弁３３が時刻Ｔ7 にやや遅れて閉じ（図４の（ｂ））、針弁１４，１５が降下し始める（図４の（ｃ））。燃料噴射率は、減少し始める（図４の（ｄ））。
（９）時刻Ｔ9 において、
第１及び２段目の針弁１４，１５が完全に閉弁する（図４の（ｃ））。この時、燃料噴射率は、ゼロに戻る（図４の（ｄ））。
【００３７】
次に、エンジンの回転数と負荷とによって定まる運転状態に対応して、燃料噴射装置に組み込まれた複数の開閉弁３３のうち幾つの開閉弁３３を作動させるかの選択を、図５に基づいて説明する。図５の記載から分かるように、燃料噴射装置に組み込んだ針弁の個数、即ち開閉弁３３の個数がＮである場合、エンジンが高回転数及び高負荷の運転状態にあるほど、アクチュエータ２によって駆動が選択された開閉弁３３の個数ｎを次第に増加させるという制御の仕方が可能となる。開閉弁３３の個数ｎ、したがって針弁の個数を増加すると、燃料を噴射する噴孔２４の数が増加し、燃料噴射率が上昇する。
【００３８】
電磁アクチュエータ４０，４１は、それぞれのストローク量をストッパ４５により異なる量に定めていたが、電磁アクチュエータ４０，４１を駆動するためのソレノイド４３に供給する電流の大きさを同じにして、針弁１４及び１５を同時にリフトさせるときには、電磁アクチュエータ４０と電磁アクチュエータ４１とを同時に駆動するように構成してもよい。また、段階的なストロークを得るために、隙間Ｌを備えた構造を採用したが、単一のアクチュエータの駆動電流の大きさ等を変更する構造としても段階的なストロークが得られる。更に、電磁アクチュエータ４０，４１としては、ソレノイド・アーマチュア機構を採用して示したが、圧電素子によって構成してもよい。その他、実施例として示した構造以外に種々の変更が可能である。即ち、針弁１４，１５の開弁方向への付勢は、受圧面で受ける燃料圧でなくても、例えば、別途設けたばねでも得ることができる。また、弁傘３５が閉鎖する燃料排出路３１の開口３２は、バランスチャンバ２８側として説明したが、ロッド４６の移動方向も合わせて考慮すれば、燃料排出路３１の出口側開口であってもよい。また、開閉弁３３の弁傘３５による開口３２の開度を燃料排出路３１の最小通路断面積よりも小とし、ソレノイド４３に供給する電流の大きさを変更して、燃料排出路３１を通じて解放されるバランスチャンバ２８内の燃料圧の低下速度を変更すると、針弁のリフト速度が変わり、初期燃料噴射率のパターンを変更することもできる。なお、電流値の大小の切り換えについても、ソレノイド４３に供給する電流をパルス幅変調手段（ＰＷＭ）等の適宜の手段で行うことができる。
【００３９】
図６及び図７は，この発明によるエンジンの燃料噴射装置の別の実施例を示しており，図６は図１に示すインジェクタの本体１のノズル部６の先端部の構造の一例を示す部分拡大断面図，図７は図６に示すエンジンの燃料噴射装置のノズル部６の先端のうち第１噴孔群側を示す端面図である。図６及び図７に示す実施例では，図１に示した構成要素と同等の構成要素には，同じ符号を付して再度の説明を省略する。この実施例では，図１に示す複数の噴孔２４は，比較的小径の噴孔２４ａから成る第１噴孔群６１と比較的大径の噴孔２４ｂから成る第２噴孔群６２とから構成され，針弁１４が第１噴孔群６１を開閉し，針弁１５が第２噴孔群６２を開閉する。第１噴孔群６１を構成する比較的小径の噴孔２４ａは，図７に示すように放射状に形成されており，各噴孔２４ａの孔径は０．１ｍｍ以下とするのが好ましい。第２噴孔群６２も，第１噴孔群６１と同様に放射状に形成されており，各噴孔２４ｂの孔径は０．２５ｍｍ程度に形成されている。なお，針弁１４，１５の小径部１８の先端は，ノズル部６の先端に形成された凹状のテーパ面６３に密嵌合可能な凸状のテーパ面６４となっており，針弁１４，１５が降下して両テーパ面６３，６４が当接した状態では針弁１４，１５の小径部１８の周囲とノズル部６の案内穴１９との間に形成される燃料路としての隙間２３が閉鎖され，針弁１４，１５がリフトして両テーパ面６３，６４が当接した状態では隙間２３が開放される。
【００４０】
図５でｎが１又は２程度である低負荷運転領域では，電磁アクチュエータ４０に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみをリフトして噴孔２４ａのみを開いて第１噴孔群６１から燃料噴射を行う。高負荷運転領域では，電磁アクチュエータ４１に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみならず針弁１５をもリフトして，比較的小径の噴孔２４ａから成る第１噴孔群６１と比較的大径の噴孔２４ｂから成る第２噴孔群６２とから燃料噴射を行う。高負荷運転領域では，図４に関連して説明したように，燃焼噴射サイクルの途中から又は燃焼噴射サイクルの全期間にわたって第２噴孔群６２から燃料を噴射させることができる。高負荷運転領域では，噴霧の形態が図１０及び図１１に示されている。図１０はエンジンの低負荷運転領域において第１噴孔群６１から燃料噴射を行った状態での噴霧の様子を示しており，図１１はエンジンの高負荷運転領域において第１噴孔群６１及び第２噴孔群６２からから燃料噴射を行った状態での噴霧の様子を示している。シリンダヘッド６８に取り付けられた本体１を有するインジェクタ，即ち，燃料噴射装置は，シリンダ６５に形成されたシリンダボア６６内を往復動するピストン６７が圧縮行程の上死点位置近傍に到達したときに，燃焼室６９に向かって燃焼を噴射する。
【００４１】
エンジンの低負荷運転領域において第１噴孔群６１から噴射される燃料は，噴孔２４ａの孔径が比較的小径であるため極めて微粒化（蒸気化）され，噴霧ｆ1 は貫徹力の弱い形態で燃焼室６９内に広がる。そのため，噴霧ｆ1 は，ノズル部６の先端部近傍の燃焼室６９内でコーン状に形成され，燃焼室壁面７０へ付着することがない。したがって，負荷運転状態でのＨＣ発生量が減少する。一方，高負荷運転領域では，針弁１５もリフトし，燃料が第１噴孔群６１のみならず第２噴孔群６２からも噴射される。第２噴孔群６２から噴射される燃料は，貫徹力の強い液柱の形態Ｆを有する。その結果，形態Ｆの噴霧はその一部が燃焼室６９外へも流出し，シリンダボア６６内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用され，高負荷運転状態で発生するスモーク量が減少する。なお，高負荷運転領域では，第１噴孔群６１からも噴霧ｆ2 で示すように燃料が噴射されるが，総燃料噴射量は負荷及び燃料噴射期間を考慮して定められるので，噴霧ｆ2 の大きさは，低負荷運転領域での第１噴孔群６１からの噴霧ｆ1 よりも小さくなっている。
【００４２】
図８は，この発明によるエンジンの燃料噴射装置のインジェクタのノズル部６の先端部に更に別の構造を有する実施例の部分拡大断面図である。図８に示す実施例では，図１に示した構成要素と同等の構成要素には，同じ符号を付して再度の説明を省略する。この実施例では，図１に示す複数の噴孔２４は，針弁１４の摺動方向に開口する単一の小径の噴孔２４ｃと針弁１５の摺動方向に対して所定角度で放射状に開口する複数の噴孔２４ｄから構成される噴孔群７１とから成り，針弁１４が単一の噴孔２４ｃを開閉し，針弁１５が噴孔群７１を開閉する。単一の噴孔２４ｃが指向する先には，燃焼室６９の軸心領域に形成された燃焼衝突面７２が対向している。
【００４３】
エンジンの低負荷運転領域では，電磁アクチュエータ４０に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみをリフトして単一の噴孔２４ｃから燃料噴射を行う。高負荷運転領域では，燃料噴射サイクルの全期間又は途中から，電磁アクチュエータ４１に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみならず針弁１５をもリフトして単一の噴孔２４ｃ及び噴孔群７１から燃料噴射を行う。噴霧の形態が図１２及び図１３に示されている。図１２はエンジンの低負荷運転領域において単一の噴孔２４ｃのみから燃料噴射を行った状態での噴霧の様子を示しており，図１３はエンジンの高負荷運転領域において単一の噴孔２４ｃ及び噴孔群７１から燃料噴射を行った状態での噴霧の様子を示している。図１２及び図１３において，図１０及び図１１に記載した構成要素と同様の構成要素には同じ符号を付してあるので，再度の説明を省略する。
【００４４】
エンジンの低負荷運転領域では，単一の噴孔２４ｃから噴射された燃焼は，図１２に示すように，燃焼室６９に形成された燃焼衝突面７２に衝突し，燃料は極めて微粒化（蒸気化）されて横に拡散して噴霧ｇ1 を形成する。噴霧ｇ1 は，燃焼室６９の中央部において貫徹力の弱い形態で燃焼室６９内に広がるに留まり，燃焼室壁面７０へ付着することがない。したがって，低負荷運転状態でのＨＣ発生量が減少する。一方，高負荷運転領域では，針弁１５をもリフトして単一の噴孔２４ｃのみならず噴孔群７１からも燃料が噴射される。噴孔群７１を構成する噴孔２４ｄは，図６に示した噴孔２４ｂと同様に放射状に開口しており，燃料を貫徹力の強い液柱の形態Ｇで噴射する。その結果，形態Ｇの噴霧はその一部が燃焼室壁面７０に衝突した後に燃焼室６９外へも流出するので，シリンダボア６６内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用され，高負荷運転状態で発生するスモーク量が減少する。なお，高負荷運転領域では，単一の噴孔２４ｃからも噴霧ｇ2 で示すように燃料が噴射されるが，図１１について説明したのと同様に，総燃料噴射量は負荷及び燃料噴射期間を考慮して定められるので，噴霧ｇ2 の大きさは，低負荷運転領域における噴霧ｇ1 よりも規模が小さくなっている。
【００４５】
図９は，この発明によるエンジンの燃料噴射装置のインジェクタのノズル部６の先端部に更に別の構造を有する更に別の実施例の部分拡大断面図である。図９に示す実施例では，図１に示した構成要素と同等の構成要素には，同じ符号を付して再度の説明を省略する。この実施例では，図１に示す複数の噴孔２４は，針弁１４の摺動方向に開口する単一の小径の噴孔２４ｅと針弁１５の摺動方向に対して所定角度で放射状に開口する複数の噴孔２４ｆから構成される噴孔群７３とから成り，針弁１４が単一の噴孔２４ｅを開閉し，針弁１５が噴孔群７３を開閉する。針弁１４には，単一の噴孔２４ｅを貫通する軸部７４と，軸部７４の先端に軸部７４よりも拡径された傘部７５とが一体的に固定されている。
【００４６】
エンジンの低負荷運転領域では，電磁アクチュエータ４０に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみをリフトして単一の噴孔２４ｅのみから燃料噴射を行う。高負荷運転領域では，燃料噴射サイクルの全期間又は途中から，電磁アクチュエータ４１に制御電流を供給してソレノイド４３を励磁し，針弁１４のみならず針弁１５をもリフトして単一の噴孔２４ｅと噴孔群７３とから燃料噴射を行う。この実施例の噴霧の形態は図１０及び図１１に示された噴霧と同様である。
【００４７】
エンジンの低負荷運転領域では，単一の噴孔２４ｅから噴射された燃料は，直ちに傘部７５に衝突して拡散し，極めて微粒化（蒸気化）される。その結果，噴霧ｈ1 （図１０に示すｆ1 と同等。図示せず）は貫徹力の弱い形態で燃焼室６９内に広がる。そのため，噴霧ｈ1 は，ノズル部６の先端部近傍の燃焼室６９内で傘（コーン）状に形成され，燃焼室壁面７０へ付着することがない。したがって，低負荷運転状態でのＨＣ発生量が減少する。一方，高負荷運転領域では，針弁１５もリフトし，燃料が単一の噴孔２４ｅのみならず噴孔群７３からも噴射される。噴孔群７３を構成する噴孔２４ｆは，図６に示す第２噴孔群６１を構成する噴孔２４ｂと同様の孔径で形成されているので，燃料は貫徹力の強い液柱の形態Ｈ（図１１に示すＦと同等。図示せず）で噴射される。その結果，形態Ｈの噴霧はその一部が燃焼室６９外へも流出し，シリンダボア６６内全体の空気が燃料の燃焼に有効利用され，高負荷運転状態で発生するスモーク量が減少する。なお，このとき単一の噴孔２４ｅからも噴霧ｈ2 （図１１に示すｆ2 と同等。図示せず）で示すように燃料が噴射されるが，上記の実施例の場合と同様に，高負荷運転領域での噴霧ｈ2 の規模は，低負荷運転領域での噴霧ｈ1 よりも小さくなる。
【００４８】
【発明の効果】
この発明は、上記のように構成されているので、次のような効果を奏する。即ち、この燃料噴射装置は、コモンレール用ユニットインジェクタの基本的な構造であるバランスチャンバ内の燃料圧によってリフトが制御される針弁を、本体内に複数個設け、各針弁を選択的に作動させたものであるから、燃料噴射装置の規模を格段に大型化することなく、装置に組み込む針弁の数を増加させることが構造上対応可能となると共に、噴孔の開閉が針弁毎に個別に制御可能となり、更にまた噴射を行う場合でも噴射の時期を任意に制御することが可能となるので、噴孔の閉鎖状態でのシールが針弁毎に確実に行われ、しかも、エンジンの回転状態や負荷の大きさに応じて燃料を噴射する噴孔の数を選択し且つ噴霧の形態を変更することを可能にするエンジンの燃料噴射装置を得ることができる。このように、回転数や負荷等のエンジンの運転状況に応じて燃料噴射率を大きな自由度でもって制御することができるので、特に、燃料噴射装置をディーゼルエンジンに適用すると、エンジンの運転状況に応じて最適な噴射特性を得ることができ、エンジンからのＮＯＸの発生量や騒音レベルを低減し、燃費の向上を図ることができる。特に、アクチュエータは、出力部材として本体内の軸方向にストロークするロッドを備える構造とされているので、アクチュエータの駆動によりストロークするロッドのストローク量に応じて、開閉弁は、燃料排出路を選択的に開閉し、燃料を噴射する噴孔数の制御が簡単に行われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエンジンの燃料噴射装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１に示したエンジンの燃料噴射装置の要部の拡大断面図である。
【図３】図１に示したエンジンの燃料噴射装置に用いられる制御部の下面図である。
【図４】この発明によるエンジンの燃料噴射装置について、各燃料サイクルにおいて作動する開閉弁を多段に選択する場合の、各部の作動特性及び燃料噴射率を示すグラフである。
【図５】この発明によるエンジンの燃料噴射装置について、エンジンの回転数と負荷とによる運転状態に対応して、作動させる開閉弁の個数の選択の態様を示すグラフである。
【図６】この発明によるエンジンの燃料噴射装置のインジェクタのノズル部の先端部の別の構造を有する実施例の部分拡大断面図である。
【図７】図６に示すエンジンの燃料噴射装置のノズル部の先端の第１噴孔群を示す端面図である。
【図８】この発明によるエンジンの燃料噴射装置のインジェクタのノズル部の先端部の更に別の構造を有する実施例の部分拡大断面図である。
【図９】この発明によるエンジンの燃料噴射装置のインジェクタのノズル部の先端部の更に別の構造を有する更に別の実施例の部分拡大断面図である。
【図１０】図６及び図９に示す燃料噴射装置において一方の針弁のリフトによる燃料噴射を行った状態での噴霧の態様を示す断面図である。
【図１１】図６及び図９に示す燃料噴射装置において両方の針弁のリフトによる燃料噴射を行った状態での噴霧の態様を示す断面図である。
【図１２】図８に示す燃料噴射装置において単一の噴孔を開閉する一方の針弁のリフトによる燃料噴射を行った状態での噴霧の態様を示す断面図である。
【図１３】図８に示す燃料噴射装置において両方の針弁のリフトによる燃料噴射を行った状態での噴霧の態様を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ アクチュエータ
３ 中央部
４ 制御部
５ 針弁案内部
６ ノズル部
８ 燃料供給路
１３ 燃料供給路
１４，１５ 針弁
２１ 燃料溜り
２２ テーパ面（受圧面）
２４，２４ａ〜２４ｆ 噴孔
２５ 中空穴
２６ 上端面（受圧面）
２８ バランスチャンバ
２９ 絞り
３０ コイルばね
３１ 燃料排出路
３２ 開口
３３ 開閉弁
４０，４１ 電磁アクチュエータ
４２ 固定鉄心
４３ ソレノイド
４４ アーマチュア
４６ ロッド
５２ 嵌合片
６０ ブラケット
６１ 第１噴孔群
６２ 第２噴孔群
６９ 燃焼室
７１ 噴孔群
７２ 燃料衝突面
７３ 噴孔群
７４ 軸部
７５ 傘部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device applied to an engine such as a diesel engine or a direct injection gasoline engine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an engine such as a diesel engine, a variable that changes the number of injection holes for injecting fuel in order to optimally control the fuel injection amount, injection timing, etc. according to the operating state such as the engine speed and load. A nozzle-type fuel injection device has been devised. Examples of the variable injection hole type fuel injection device include those disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-76266, Japanese Patent Laid-Open No. 8-49635, or Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-1875.
[0003]
Japanese Patent Laid-Open No. 4-76266 discloses a fuel injection device in which nozzle holes for injecting fuel in communication with holes formed to guide pressurized fuel to the tip of an injection nozzle are spaced apart in the circumferential direction. A plurality of these are formed, and a rotary valve is inserted into the hole so as to be rotatable. In the rotary valve, a guide groove that connects the hole and the fuel supply passage is divided and formed by a partition, and the number of nozzles connected to the fuel supply passage is increased or decreased by changing the rotational position of the rotary valve. be able to. Therefore, if the rotational position of the rotary valve is changed according to the operating state of the engine, the number of injection nozzles can be controlled, and the fuel injection amount can be controlled.
[0004]
The fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-49635 has two needle valves having the same central axis in an injection nozzle, that is, an outer needle valve having a hollow shaft center, and a shaft center position thereof. Each of the inner needle valves provided has a double needle valve slidably provided in the vertical direction. An inner nozzle hole and an outer nozzle hole are doubled at the lower end of the nozzle body. By switching and controlling the lift between the outer needle valve and the inner needle valve, it is possible to change the number of nozzle holes that are opened. As a control mode, at the time of high speed rotation, the inner needle valve is lifted and the outer needle valve is pressed downward to inject fuel from the inner nozzle, and at low speed rotation, the outer needle valve is lifted by the operation of the switching valve. A mode in which fuel is injected from the outer nozzle is employed.
[0005]
In addition, the fuel injection device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-1875 has a variable injection nozzle in which two needle valves having different valve opening pressures are provided in the injection device main body. A plurality of needle valves each having a pressure receiving surface facing a single fuel reservoir and opening / closing a plurality of sets of injection holes communicating with the fuel reservoir; and a plurality of needle valve springs for setting the needle valves to respective valve opening pressures; The number of needle valves to be opened is one or two depending on the magnitude of the fuel pressure generated in the fuel reservoir.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the rotary valve type fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-76266, when the number of injection holes to be variable increases, the structure of the entire device including the structure of the rotary valve and its drive mechanism is reduced. It becomes a big scale. Moreover, since the valve for switching the number of nozzle holes is a rotary type, it is structurally difficult to make the number of nozzle holes connected to the fuel supply passage into three or more stages depending on the rotation position.
[0007]
Further, in the fuel injection device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-49635, the number of injection holes for injecting fuel is controlled depending on whether or not the outer injection holes are closed among the inner and outer injection holes. Therefore, it is necessary to accurately set the inclination angle between the distal end portion of the outer needle valve and the seat surface to which the distal end portion contacts and separates, but it is difficult to obtain a seal structure for the seat surface of the outer needle valve. In addition, it is difficult to ensure sealing performance. In addition, it is structurally difficult to increase the number of injection holes for injecting fuel into three or more stages because the number of concentric needle valves is increased.
[0008]
Further, in the fuel injection device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-1875, the injection hole into which the fuel is injected is switched according to the fuel pressure of the fuel injection pump acting on the pressure receiving surface of the needle valve. Since the lifting force is uniquely determined by whether or not it is larger than the set load of the return spring, the degree of freedom of the nozzle hole switching control is low.
[0009]
Therefore, in the conventional fuel injection device for an engine, the number of nozzle holes can be increased without increasing the size of the device, and the nozzle holes that stop fuel injection can be reliably sealed. It is possible to control the switching with a high degree of freedom, such as setting the number of injection holes for fuel injection in multiple stages according to the engine operating conditions such as rotation speed and load, and fuel injection such as fuel injection amount and fuel injection timing. It is preferable that the characteristics can be changed flexibly.
[0010]
Further, there is a demand for a fuel injection device that can change the spray form itself depending on the load depending on the engine. For example, in an engine with a small cylinder diameter (combustion chamber diameter) and a small displacement, the distance from the injector nozzle to the combustion chamber wall surface is short. The remaining fuel adheres to the combustion chamber wall and cannot be burned, increasing the amount of unburned HC. In order to cope with such a situation, it is effective to reduce the fuel flight distance by reducing the strength of fuel injection from the nozzle, that is, the penetration force of the spray in the low load operation region. However, if the penetrating force of the spray is kept weak, the air in the entire cylinder is not effectively used in the high load operation region, and the fuel burns in a state of air shortage and the amount of smoke generated increases.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and is provided with a plurality of needle valves in the body, the basic structure of which is a common rail unit injector, the lift of which is controlled by the fuel pressure in the balance chamber. By selectively operating each needle valve, it is possible to respond structurally to an increase in the number of nozzle holes to be opened without significantly increasing the scale of the device. By selecting the number of injection holes for injecting fuel according to the rotational state of the engine and the magnitude of the load, and ensuring the seal so as not to cause fuel leakage in the closed state of the injection hole by the valve It is an object to provide a fuel injection device for an engine that makes it possible to change the spray form.
[0012]
  In order to solve the above object, the present invention is configured as follows. That is, the fuel injection device for an engine according to the present invention includes a fuel supply passage, a plurality of hollow holes formed therein, and a plurality of injection holes for injecting fuel supplied through the fuel supply passage at the tip thereof. A plurality of needle valves that are slidably disposed in the hollow hole and that open and close the nozzle hole, and a plurality of biasing means that act on the needle valve to bias the nozzle hole in a closing direction A plurality of balance chambers formed by the hollow hole and the needle valve and supplied with fuel from the fuel supply passage through a throttle formed in the main body, and releasing the fuel pressure in the balance chamber A plurality of fuel discharge passages formed in the main body for injecting fuel from the nozzle holes, a plurality of on-off valves for opening and closing the fuel discharge passages, and the fuel discharge passages being selectively opened and closed by the on-off valves Selectively drives the on-off valve forMultipleAn engine fuel injection device comprising an actuator, wherein the plurality of on-off valves areThe plurality of actuators are arranged in series in the main body on the upper side of the on-off valve corresponding to the on-off valves, respectively. IsEach saideachThe fuel discharge passage is detachably disposed at the opening, and theeachIf the actuator is inactive,eachBiased to close the opening, and saideachIf the actuator is active,eachPressed against the bias,eachHaving a valve umbrella configured to open the opening,eachThe actuator strokes in the axial direction in the main bodyOneRodBothHavepluralEach on-off valve is pressed against each valve umbrella according to the stroke of the rod,eachFuel discharge pathSequentially at different timesOpenBe releasedIt is characterized by being.
[0013]
  Since the fuel injection device according to the present invention is configured as described above, it operates as follows. That is, the actuator selectively drives the on-off valve, and the driven on-off valve selectively opens and closes the fuel discharge path, so that the fuel pressure in the balance chamber corresponding to the selected on-off valve is released through the fuel discharge path. Is done. On the other hand, since the fuel from the fuel supply path is supplied to the balance chamber through the throttle, the fuel pressure in the balance chamber does not immediately return to the fuel pressure in the fuel supply path. Therefore, the fuel pressure in the balance chamber corresponding to the selected on-off valve is reduced, the force that the urging means urges in the direction of opening the nozzle hole becomes dominant, and the needle valve lifts the hollow hole to raise the nozzle hole. And the fuel is injected from the opened nozzle hole. On the other hand, when the actuator is driven in the direction to close the on-off valve, the fuel pressure in the balance chamber recovers by supplying fuel from the fuel supply passage through the throttle, overcoming the biasing means and the needle valve It will descend and close the nozzle hole. On the other hand, the fuel pressure in the balance chamber corresponding to the open / close valve that has not been selected is communicated with the balance chamber in which the fuel pressure has been lowered by a kind of relaxation action by the throttle because the balance chamber communicates with the fuel supply path by the throttle. It will not be affected. Therefore, the fuel pressure in the balance chamber corresponding to the open / close valve that is not selected does not decrease, and the corresponding needle valve remains securely sealed with the nozzle hole closed, and fuel is not injected.In particular, since the actuator is structured to include a rod that strokes in the axial direction in the main body as an output member, the on-off valve selectively selects the fuel discharge path according to the stroke amount of the rod that is stroked by driving the actuator. The number of injection holes for injecting fuel can be easily controlled.
[0014]
As described above, the actuator can be selectively driven to selectively open and close the on-off valve at an arbitrary time. However, there are the following modes for selecting the on-off valve. That is, when the engine is in a low-load operation, it is possible to adopt a selection in which the number of on-off valves to be opened / closed is limited to a specific number, for example, only one, and the other on-off valves are not driven. In this case, the number of injection holes for injecting fuel is small. In the case of high load operation, it is possible to select to drive a plurality or all of the on-off valves. In this case, the number of nozzle holes for injecting fuel increases. Further, in the fuel injection cycle, it is also possible to select to open / close another open / close valve while a specific open / close valve is selected. In this case, in one fuel injection cycle, in addition to the open / close valve already lifted, the needle valve corresponding to the selected open / close valve is also lifted, depending on the engine speed and load. Thus, various fuel injection characteristics can be obtained by setting the fuel injection timing and the fuel injection rate in the fuel injection cycle.
[0016]
Further, in this fuel injection device, the plurality of nozzle holes is a first nozzle hole group and a second nozzle hole having a hole diameter larger than that of the nozzle holes constituting the first nozzle hole group. And the plurality of needle valves are a needle valve for opening and closing the first nozzle hole group and a needle valve for opening and closing the second nozzle hole group, the first nozzle hole group in the low load operation region Only the needle valve that opens and closes the cylinder is lifted to open only the first nozzle hole group, and fuel is injected from the first nozzle hole group. Since the diameter of the nozzle holes of the first nozzle hole group is relatively small, the fuel is atomized (vaporized) and the spray spreads in the combustion chamber in a form with a weak penetration force. Therefore, the spray is formed in a cone shape in the vicinity of the nozzle tip, and is prevented from adhering to the wall surface of the combustion chamber. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve that opens and closes the second nozzle hole group is also lifted to inject fuel from the nozzle holes constituting the second nozzle hole group. Since the nozzle holes constituting the second nozzle hole group are formed with a relatively large diameter, the fuel is injected in the form of a liquid column having a strong penetrating force. As a result, part of the spray flows out of the combustion chamber, and the entire air in the cylinder is effectively used for fuel combustion. Thus, the spray form itself can be changed according to the load state, and the amount of HC generated in the low load operation state and the amount of smoke generated in the high load operation state are reduced.
[0017]
Further, in this fuel injection device, the plurality of nozzle holes open in the sliding direction of the needle valve and the single nozzle hole and the needle valve slide to make the fuel collide with the fuel collision surface formed in the combustion chamber. A plurality of needle holes that radially open with respect to the direction, and when the plurality of needle valves are needle valves that open and close a single nozzle hole and needle valves that open and close the nozzle hole group, In the operating region, only the needle valve that opens and closes the single nozzle hole is lifted, and fuel is injected only from the single nozzle hole. The injected fuel collides with the fuel collision surface formed in the combustion chamber, is atomized (vaporized), and diffuses into the combustion chamber in a state where the penetration force is weak. As a result, the spray is formed at the center of the combustion chamber, preventing fuel from adhering to the wall of the combustion chamber. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve that opens and closes the nozzle hole group is also lifted and fuel is injected from the nozzle hole group. From the nozzle hole group, the fuel is injected toward the combustion chamber wall surface in the form of a liquid column having a strong penetrating force. As a result, part of the spray flows out of the combustion chamber, and the entire air in the cylinder is effectively used for fuel combustion. Thus, the spray form itself can be changed according to the load state, and the amount of HC generated in the low load operation state and the amount of smoke generated in the high load operation state are reduced.
[0018]
Further, in this fuel injection device, the plurality of nozzle holes are composed of a single nozzle hole opening in the sliding direction of the needle valve and a nozzle hole group opening radially with respect to the sliding direction of the needle valve, A needle valve having a shaft portion penetrating a single nozzle hole and an umbrella portion formed to have a diameter larger than that of the shaft portion at the tip of the shaft portion, and opening and closing the single nozzle hole; In the case of a needle valve that opens and closes the nozzle hole group, only the needle valve that opens and closes the single nozzle hole is lifted and fuel is injected only from the single nozzle hole in the low load operation region. A needle valve that opens and closes a single injection hole has an umbrella part formed with a diameter larger than that of the shaft part at the tip of the shaft part, so that the fuel injected from the injection hole collides with the umbrella part. It is then diffused, atomized (vaporized), and diffused into the combustion chamber with a low penetration force. As a result, the spray is formed in the shape of an umbrella (cone) in the vicinity of the nozzle tip, preventing the fuel from adhering to the combustion chamber wall surface. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve that opens and closes the nozzle hole group is also lifted to inject fuel from the nozzle hole group. The fuel injected from the nozzle hole group is injected in the form of a liquid column with a strong penetrating force. As a result, part of the spray flows out of the combustion chamber, and the entire air in the cylinder is effectively used for fuel combustion. Thus, the spray form itself can be changed according to the load state, and the amount of HC generated in the low load operation state and the amount of smoke generated in the high load operation state are reduced.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an engine fuel injection device according to the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of an essential part thereof, and FIG. 3 is a bottom view of a control unit used in the engine fuel injection device shown in FIG. It is.
[0020]
With reference to FIG.1 and FIG.2, the Example of the fuel-injection apparatus by this invention is described. The fuel injection device shown in FIG. 1 is applied to a common rail injection system or an accumulator injection system (not shown), and a common passage and a pressure accumulating chamber (not shown. Hereinafter, “common rail” supplied with fuel from a fuel injection pump. The high-pressure fuel supplied through the fuel injection device is injected into each combustion chamber of the engine by the fuel injection device.
[0021]
The fuel injection device includes a main body 1 and an actuator 2 which is provided on the base end side of the main body 1 and operates needle valves 14 and 15 which will be described later. The main body 1 includes a central portion 3 attached to a bracket 60 that is a fixing member such as an engine, and a control portion 4, a needle valve guide portion 5, and a nozzle portion 6 in order from the central portion 3 toward the distal end side. Each part from the control part 4 to the nozzle part 6 is fixed to the central part 3 by a fixing cap 12. The fixed cap 12 holds the control unit 4 and the needle valve guide unit 5 and is engaged with the nozzle unit 6 at the stepped portion, and the female screw of the fixed cap 12 is screwed into the male screw formed at the tip of the central portion 3. Thereby, the control part 4, the needle valve guide part 5, the nozzle part 6, and the center part 3 become an integral structure.
[0022]
A hollow portion 11 extending in the longitudinal direction is formed inside the central portion 3. In the hollow portion 11, a rod 46 described later for operating the needle valves 14 and 15 is guided so as to be slidable in the longitudinal direction. A fuel inlet portion 7 is integrally formed in the central portion 3. A fuel supply pipe 9 is connected to the fuel inlet 7 by a connector 10, and high-pressure fuel from a fuel supply source such as a fuel injection pump is supplied to the fuel injection device through the fuel supply pipe 9. A fuel supply path 8 is formed in the central portion 3 in order to supply the high-pressure fuel supplied to the fuel injection device further to the front end side. A fuel supply path 13 connected to the fuel supply path 8 is continuously formed in the control unit 4 and the needle valve guide part 5, and fuel is supplied to a fuel reservoir 21 described later.
[0023]
Two needle valves 14 and 15 are arranged in parallel at the tip portion of the main body, that is, the control unit 4, the needle valve guide unit 5, and the nozzle unit 6. Since the structures of the two needle valves 14 and 15 are structurally similar to each other, the same constituent elements in the needle valves 14 and 15 are denoted by the same reference numerals. Only explained. The needle valve 14 has a large-diameter portion 16 and a small-diameter portion 18 integrally formed on the distal end side of the large-diameter portion 16. The large-diameter portion 16 is formed in the needle valve guide portion 5 and is a guide hole. The small-diameter portion 18 is guided in the guide hole 19 formed in the nozzle portion 6.
[0024]
The fuel supply path 13 communicates with a fuel reservoir 21 provided between the needle valve guide portion 5 and the nozzle portion 6 through the passage 20 with respect to the needle valves 14 and 15, respectively. A tapered surface 22 is formed at the boundary between the large diameter portion 16 and the small diameter portion 18 of the needle valve 14. The tapered surface 22 constitutes a part of a wall portion that forms the fuel reservoir 21 and is a pressure receiving surface that receives the pressure in the fuel reservoir 21 to urge the needle valve 14 in the lift direction. A nozzle hole 24 for injecting fuel into the combustion chamber is formed at the tip of the nozzle portion 6. The high-pressure fuel in the fuel reservoir 21 is supplied to the nozzle hole 24 when the needle valve 14 is opened through the gap 23 between the guide hole 19 and the small diameter portion 18 of the needle valve 14. That is, in a state where the tapered surface formed at the tip of the small diameter portion 18 of the needle valve 14 is seated on the valve seat surface formed at the tip of the guide hole 19, the fuel is supplied to the nozzle hole 24. When the needle valve 14 is lifted and the tapered surface at the tip of the small diameter portion 18 is separated from the valve seat surface of the guide hole 19, the fuel is injected into the combustion chamber through the injection hole 24.
[0025]
On the other hand, the control unit 4 is formed with a hollow hole 25 opened to the needle valve guide unit 5 side. Between the control unit 4 and the needle valve guide unit 5, the wall surface of the hollow hole 25, the needle valve 14 is provided. A balance chamber 28 surrounded by the upper end surface 26 of the large-diameter portion 16 and the surface of the protrusion 27 formed on the upper end surface 26 is formed. The upper end surface 26 and the end surface of the protrusion 27 are pressure receiving surfaces of the needle valve 14 that receives the fuel pressure in the balance chamber 28. As shown in FIG. 3, high pressure fuel is supplied to the balance chamber 28 through a throttle 29 connected to the fuel supply path 13. The needle valve 15 is also supplied with high-pressure fuel through a throttle 29 connected to the fuel supply path 13. The throttle 29 delays the replenishment of the fuel from the fuel supply path 13 when the fuel pressure in the balance chamber 28 decreases, and at the same time the rapid pressure change generated in the balance chamber 28 of one needle valve. Transmission to the balance chamber 28 of the valve is prevented. A coil spring 30 is accommodated in the balance chamber 28 in a compressed state, and the protrusion 27 prevents the coil spring 30 from falling down. The force acting on the upper end surface 26 and the surface of the protrusion 27 based on the fuel pressure in the balance chamber 28 and the spring force of the spring 30 urge the needle valve 14 in the valve closing direction. The structure of the flow path for supplying fuel from the fuel supply path 13 to the balance chamber 28 through the throttle 29 shown in FIG. 3 is the same as the structure of the flow path for supplying fuel from the fuel supply path 13 to the fuel reservoir 21 through the path 20. Applied.
[0026]
The control unit 4 is provided with a fuel discharge passage 31 that penetrates the bottom of the hollow hole 25 and an on-off valve 33 that opens and closes the fuel discharge passage 31. The valve stem 34 of the on-off valve 33 is inserted into the fuel discharge passage 31, and the valve umbrella 35 can be brought into contact with and separated from the tapered opening 32 on the hollow hole 25 side of the fuel discharge passage 31. A return spring 38 placed in a compressed state is interposed between the spring receiver 36 locked to the valve stem 34 protruding from the hollow portion 11 of the central portion 3 and the upper end surface 37 of the control portion 4. Therefore, when the actuator 2 described later is in an inoperative state, the valve stem 34 is biased by the return spring 38, and as a result, the valve umbrella 35 closes the opening 32 of the fuel discharge path 31. For this reason, the fuel pressure in the balance chamber 28 is high, and the resultant force of the spring 30 and the force based on this high fuel pressure acting on the pressure receiving surface facing the balance chamber 28 such as the upper end surface 26 of the large diameter portion 16 is The force in the lift direction based on the fuel pressure acting on the tapered surface 22 in the fuel reservoir 21 is larger. Therefore, the needle valve 14 is closed and fuel is not injected from the injection hole 24. The pin 39 connects the central portion 3 and the control portion 4 to prevent relative rotation.
[0027]
When the valve umbrella 35 opens the opening 32, the fuel pressure in the balance chamber 28 is released from the fuel discharge path 31 to the hollow portion 11 and decreases. In this case, the combined force of the force that acts to lower the needle valve 14 by the coil spring 30 and the force that acts to lower the needle valve 14 by the reduced fuel pressure in the balance chamber 28 acting on the pressure receiving surface, The force to push up the needle valve 14 based on the fuel pressure acting on the tapered surface 22 in the fuel reservoir 21 is increased. Therefore, the needle valve 14 is lifted and fuel is injected from the injection hole 24.
[0028]
In the illustrated embodiment, the actuator 2 is configured by arranging two electromagnetic actuators 40 and 41 in series. The electromagnetic actuators 40 and 41 have different points in the armature stroke, but are structurally similar to each other, and therefore the same components are denoted by the same reference numerals. The electromagnetic actuator 40 is accommodated so as to be capable of reciprocating in the axial direction inside the fixed core 42 by being energized by exciting the solenoid 43, and an annular fixed core 42, a solenoid 43 surrounding the fixed core 42, and energizing the solenoid 43. And a guided armature 44. The armature 44 is provided with a stopper 45 that can be engaged with the fixed iron core 42 to limit the stroke of the armature 44. For example, the armature 44 of the electromagnetic actuator 40 has a relatively short stroke, and the armature 44 of the electromagnetic actuator 41 has a relatively long stroke. The electromagnetic actuators 40 and 41 are supplied with a control current from a control unit (not shown). The control unit determines the magnitude of the control current according to the engine speed and load, and supplies the control current to one or both of the electromagnetic actuators 40 and 41, for example, in the form of command pulses.
[0029]
The rod 46 extends through a hollow recess 49 formed in the upper portion of the central portion 3 and a through hole 47 formed in communication with the hollow portion 11. The large diameter portion 48 on the actuator 2 side of the rod 46 is hermetically fitted to the hollow recess 49. The return spring 50 housed in the hollow recess 49 acts on the large diameter portion 48 to urge the rod 46 to contact the actuator 2 side, that is, the armature 44 of the electromagnetic actuator 41. The rod 46 is guided in the hollow portion 11 by a guide piece 51 integrally formed with the rod 46.
[0030]
A fitting piece 52 that is fitted to the valve stem 34 of the opening / closing valve 33 is attached to the lower end of the rod 46 in order to control the opening / closing of the opening / closing valve 33. The fitting piece 52 has a fitting hole 53 for the valve stem 34 of the on-off valve 33 for the needle valve 14 and a fitting hole 54 for the valve stem 34 of the on-off valve 33 for the needle valve 15. ing. The valve stem 34 of the needle valve 14 is fitted into the fitting hole 53 without any gap in the longitudinal direction, and the downward movement of the rod 46 is immediately transmitted to the valve stem 34 via the fitting piece 52. However, since the valve stem 34 of the needle valve 15 is fitted into the fitting hole 54 through the longitudinal gap L, the movement of the rod 46 is equivalent to the gap 46 corresponding to the gap L downward. After moving, it is transmitted to the valve stem 34 via the fitting piece 52.
[0031]
The fuel discharged from the fuel discharge passage 31 passes through the hollow portion 11 and the through hole 47, passes through the lateral passage 55 formed so as to intersect the through hole 47, and is further discharged from the leak passage 56 formed in the bracket 60. It returns to the fuel supply side such as a fuel tank through the pipe 57. The central portion 3 of the fuel injection device is inserted into a hole 58 provided in the bracket 60 in a sealed state via a seal member. The central portion 3 is screwed into the outer case 59 of the actuator 2 with respect to the end portion protruding from the hole portion 58, and the bracket 60 is sandwiched between the shoulder portion of the central portion 3 and the outer case 59. Fixed.
[0032]
This embodiment is configured as described above and operates as follows. Now, when the control current from the control unit to the electromagnetic actuators 40 and 41 is zero, the return spring 50 biases the rod 46 to the uppermost position in the figure. 33 is closed to prevent the flow of fuel through the fuel discharge path 31. High-pressure fuel from the common rail is supplied to the fuel reservoir 21 through the fuel supply paths 8 and 13 and the passage 20. The fuel supplied to the fuel reservoir 21 is also filled in a gap 23 formed between the small diameter portion 18 of the needle valves 14 and 15 and the guide hole 19. The high-pressure fuel is also supplied to the balance chamber 28 through the throttle 29. In this state, the valve closing force of the needle valve 14, which is a resultant force of the force for urging the needle valves 14 and 15 and the urging force of the coil spring 30 based on the fuel pressure in the balance chamber 28, acts on the tapered surface 22. Since the valve opening force that attempts to open the needle valves 14 and 15 is exceeded based on the fuel pressure in the fuel reservoir 21, the needle valves 14 and 15 close the nozzle holes 24 and fuel is injected. Absent.
[0033]
When a control current is supplied to the upper electromagnetic actuator 40 to excite the solenoid 43, the armature 44 is biased downward in the figure. The movement of the armature 44 moves the rod 46 toward the nozzle tip side against the force of the return spring 38 on the spring 50 and the needle valve 14 via the armature 44 of the electromagnetic actuator 41. When the movement of the rod 46 is transmitted to the valve stem 34 of the needle valve 14 through the fitting piece 52, the needle valve 14 operates as follows. That is, the valve umbrella 35 opens the opening 32 of the fuel discharge passage 31 by the downward movement of the valve stem 34. Therefore, the high-pressure fuel in the balance chamber 28 is discharged to the hollow portion 11 side through the fuel discharge path 31. Since the passage cross-sectional area of the throttle 29 is set sufficiently smaller than the passage cross-sectional area of the fuel discharge passage 31, high-pressure fuel is not immediately replenished from the fuel supply passage 13, and the fuel pressure in the balance chamber 28 is descend. The fuel pressure that acts on the tapered surface 22 is higher than the valve closing force based on the fact that the lowered fuel pressure acts on the pressure receiving surface composed of the upper end surface 26 facing the balance chamber 28 of the needle valve 14 and the end surface of the protrusion 27. Based on this, the valve opening force becomes dominant, and as a result, the needle valve 14 is lifted, and the fuel filling the gap 23 between the small diameter portion 18 of the needle valve and the guide hole 19 is injected from the injection hole 24. At this time, even if the fuel pressure in the balance chamber 28 of the needle valve 14 is lowered by the action of the throttle 29, the fuel pressure in the balance chamber 28 of the needle valve 15 is not affected.
[0034]
When the engine load is low, it is sufficient to operate only the needle valve 14 to inject fuel from a small number of nozzle holes. However, when the engine load is moderate or higher, the needle It is necessary to operate not only the valve 14 but also the needle valve 15 to increase the number of injection holes through which fuel is injected. In this case, a large control current is supplied to the solenoid 43 of the electromagnetic actuator 41, and the solenoid 43 is biased with a large force. At this time, the control current to the electromagnetic actuator 40 may be zero. The armature 44 of the electromagnetic actuator 41 moves greatly downward until it is prevented from moving by the stopper 45, and the rod 46 moves in the direction of the needle valve 15 in addition to the spring force of the spring 50 and the return spring 38 on the needle valve 14 side. It moves downward against the spring force of the return spring 38. When the movement of the rod 46 is transmitted to the valve stem 34 of the needle valve 15 through the fitting piece 52 beyond the distance of the gap L, the above-mentioned operating state of the needle valve 14 is maintained and the needle valve 15 is As the needle valve 14 has already performed, the following operation is performed. That is, the opening of the opening 32 of the fuel discharge passage 31 and the discharge of the high-pressure fuel in the balance chamber 28 through the fuel discharge passage 31 based on the opening 32 reduce the fuel pressure in the balance chamber 28, and as a result, the needle valve 15. Lifts and fuel is injected from the nozzle hole 24 through the gap 23. Therefore, fuel is injected from any of the injection holes 24 of the needle valve 14 and the needle valve 15, and a high fuel injection rate can be obtained.
[0035]
When the electromagnetic actuators 40 and 41 are driven together to increase the number of injection holes for fuel injection, that is, when a high fuel injection rate is obtained, the control current is supplied to the electromagnetic actuators 40 and 41 in any period. Therefore, it can be arbitrarily set in terms of electronic circuit. That is, when the engine load is large, the engine may be driven simultaneously over the entire injection period of the fuel injection cycle. Alternatively, only the electromagnetic actuator 40 may be driven as the first stage, and the electromagnetic actuator 41 may be driven as the second stage during the fuel injection cycle. In this case, the fuel injection rate becomes an injection pattern that increases from the middle of the fuel injection cycle.
[0036]
The operation of each part of the fuel injection device when the on-off valve 33 is selected so that the plurality of needle valves incorporated in the fuel injection device operate in multiple stages as time elapses during each fuel injection period will be described with reference to FIG. To do. FIG. 4 shows a control current (command pulse) for operating the solenoids 43, 43 of the electromagnetic actuators 40, 41 when the opening / closing of the opening / closing valve is selected in multiple stages in one fuel injection cycle. It is a graph which shows the time change of the opening / closing of the valve, the lift amount of the needle valves 14, 15 and the fuel injection rate. (1) Time T1 In
The solenoid 43 of the first stage electromagnetic actuator 40 is driven by a command pulse ((a) of FIG. 4).
(2) Time T2 In
The on-off valve 33 for the first stage needle valve 14 is time T1 The valve opens slightly later ((b) in FIG. 4), the needle valve 14 starts to lift ((c) in FIG. 4), and the fuel injection rate starts to rise ((d) in FIG. 4).
(3) Time TThree In
The first stage needle valve 14 is completely opened ((c) of FIG. 4). At this time, the fuel injection rate shows the highest value as the first stage ((d) in FIG. 4).
(4) Time TFour In
The solenoid 43 of the second stage electromagnetic actuator 41 is driven by a command pulse ((a) of FIG. 4).
(5) Time TFive In
The on-off valve 33 for the second stage needle valve 15 isFour The valve opens slightly later ((b) in FIG. 4), and the needle valve 15 starts to open ((c) in FIG. 4). In addition to the first-stage injection, the second-stage fuel injection is started. Is also started ((d) in FIG. 4).
(6) Time T6 In
The second stage needle valve 15 is completely opened ((c) of FIG. 4). At this time, the fuel injection rate is the second stage and also shows the highest value during the entire cycle ((d) in FIG. 4).
(7) Time T7 In
The solenoids 43 of the first and second stage actuators 40 and 41 are turned off by the command pulse ((a) of FIG. 4).
(8) Time T8 In
The on-off valve 33 of the first and second stage needle valves 14, 15 is at time T.7 The needle valves 14 and 15 begin to descend (FIG. 4 (c)). The fuel injection rate starts to decrease ((d) in FIG. 4).
(9) Time T9 In
The first and second stage needle valves 14 and 15 are completely closed ((c) in FIG. 4). At this time, the fuel injection rate returns to zero ((d) in FIG. 4).
[0037]
Next, the selection of how many on-off valves 33 among a plurality of on-off valves 33 incorporated in the fuel injection device are operated in accordance with the operating state determined by the engine speed and the load is based on FIG. I will explain. As can be seen from the description of FIG. 5, when the number of needle valves incorporated in the fuel injection device, that is, the number of on-off valves 33 is N, the more the engine is in an operating state at a higher rotational speed and higher load, A control method is possible in which the number n of the on-off valves 33 that are selected to be driven is gradually increased. Increasing the number n of on-off valves 33, and hence the number of needle valves, increases the number of injection holes 24 through which fuel is injected, and the fuel injection rate increases.
[0038]
In the electromagnetic actuators 40 and 41, the stroke amount is determined to be different by the stopper 45, but the magnitude of the current supplied to the solenoid 43 for driving the electromagnetic actuators 40 and 41 is the same, and the needle valve 14 is used. When the actuators 15 and 15 are lifted simultaneously, the electromagnetic actuator 40 and the electromagnetic actuator 41 may be driven simultaneously. Further, in order to obtain a stepped stroke, a structure having a gap L is adopted. However, a stepped stroke can also be obtained as a structure for changing the magnitude of the drive current of a single actuator. Further, although the solenoid actuators 40 and 41 are shown adopting a solenoid armature mechanism, they may be constituted by piezoelectric elements. In addition, various modifications other than the structure shown as the embodiment are possible. That is, the urging force of the needle valves 14 and 15 in the valve opening direction can be obtained by, for example, a separately provided spring, instead of the fuel pressure received by the pressure receiving surface. In addition, the opening 32 of the fuel discharge passage 31 in which the valve umbrella 35 is closed is described as the balance chamber 28 side. Good. In addition, the opening of the opening 32 by the valve 35 of the opening / closing valve 33 is made smaller than the minimum passage sectional area of the fuel discharge passage 31, the magnitude of the current supplied to the solenoid 43 is changed, and the opening is released through the fuel discharge passage 31. If the rate of decrease of the fuel pressure in the balance chamber 28 is changed, the lift speed of the needle valve is changed, and the pattern of the initial fuel injection rate can be changed. Note that the current supplied to the solenoid 43 can also be switched by appropriate means such as pulse width modulation means (PWM) for switching the current value.
[0039]
6 and 7 show another embodiment of the fuel injection device for an engine according to the present invention. FIG. 6 is a portion showing an example of the structure of the tip of the nozzle portion 6 of the main body 1 of the injector shown in FIG. FIG. 7 is an enlarged sectional view, and FIG. 7 is an end view showing the first nozzle hole group side in the tip of the nozzle portion 6 of the fuel injection device for the engine shown in FIG. In the embodiment shown in FIGS. 6 and 7, the same components as those shown in FIG. In this embodiment, the plurality of nozzle holes 24 shown in FIG. 1 are composed of a first nozzle hole group 61 composed of relatively small diameter nozzle holes 24a and a second nozzle hole group 62 composed of relatively large diameter nozzle holes 24b. The needle valve 14 opens and closes the first nozzle hole group 61, and the needle valve 15 opens and closes the second nozzle hole group 62. The relatively small diameter nozzle holes 24a constituting the first nozzle hole group 61 are formed radially as shown in FIG. 7, and the diameter of each nozzle hole 24a is preferably 0.1 mm or less. The second nozzle hole group 62 is also formed radially like the first nozzle hole group 61, and the diameter of each nozzle hole 24b is formed to be about 0.25 mm. The tips of the small diameter portions 18 of the needle valves 14 and 15 are convex taper surfaces 64 that can be closely fitted to the concave taper surfaces 63 formed at the tips of the nozzle portions 6. In the state where 15 is lowered and both tapered surfaces 63 and 64 are in contact with each other, there is a gap 23 as a fuel path formed between the periphery of the small diameter portion 18 of the needle valves 14 and 15 and the guide hole 19 of the nozzle portion 6. When the needle valves 14 and 15 are lifted and the tapered surfaces 63 and 64 are in contact with each other, the gap 23 is opened.
[0040]
In the low load operation region where n is about 1 or 2 in FIG. 5, the control current is supplied to the electromagnetic actuator 40 to excite the solenoid 43, and only the needle valve 14 is lifted to open only the nozzle hole 24a. Fuel is injected from the nozzle hole group 61. In the high load operation region, a control current is supplied to the electromagnetic actuator 41 to excite the solenoid 43, and not only the needle valve 14 but also the needle valve 15 is lifted to form a first injection hole comprising a relatively small diameter injection hole 24a. Fuel injection is performed from the group 61 and the second nozzle hole group 62 composed of the relatively large diameter nozzle holes 24b. In the high load operation region, as described with reference to FIG. 4, the fuel can be injected from the second injection hole group 62 from the middle of the combustion injection cycle or over the entire period of the combustion injection cycle. In the high load operation region, the form of spray is shown in FIGS. FIG. 10 shows a state of spraying in a state where fuel is injected from the first nozzle hole group 61 in the low load operation region of the engine. FIG. 11 shows the first nozzle hole group 61 and the fuel injection in the high load operation region of the engine. A state of spraying in a state where fuel is injected from the second nozzle hole group 62 is shown. When the piston 67 reciprocating in the cylinder bore 66 formed in the cylinder 65 reaches the vicinity of the top dead center position of the compression stroke, the injector having the main body 1 attached to the cylinder head 68, that is, the fuel injection device, Combustion is injected toward the combustion chamber 69.
[0041]
The fuel injected from the first nozzle hole group 61 in the low load operation region of the engine is extremely atomized (vaporized) because the hole diameter of the nozzle hole 24a is relatively small.1Spreads in the combustion chamber 69 in a form with a weak penetrating force. Therefore, spray f1Is formed in a cone shape in the combustion chamber 69 near the tip of the nozzle portion 6 and does not adhere to the combustion chamber wall surface 70. Therefore, the amount of HC generated in the load operation state decreases. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve 15 is also lifted and fuel is injected not only from the first nozzle hole group 61 but also from the second nozzle hole group 62. The fuel injected from the second nozzle hole group 62 has a liquid column form F with a strong penetrating force. As a result, a part of the spray of form F also flows out of the combustion chamber 69, and the entire air inside the cylinder bore 66 is effectively used for fuel combustion, and the amount of smoke generated in a high-load operation state is reduced. In the high load operation region, the spray f f2The fuel is injected as shown in Fig. 5, but the total fuel injection amount is determined in consideration of the load and the fuel injection period.2Of the spray f from the first nozzle hole group 61 in the low load operation region.1Is smaller than
[0042]
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of an embodiment having another structure at the tip of the nozzle portion 6 of the injector of the fuel injection device for an engine according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 8, the same components as those shown in FIG. In this embodiment, the plurality of nozzle holes 24 shown in FIG. 1 are radially formed at a predetermined angle with respect to the sliding direction of the needle valve 15 and the single small-diameter nozzle hole 24 c that opens in the sliding direction of the needle valve 14. The needle valve 14 opens and closes the single nozzle hole 24c, and the needle valve 15 opens and closes the nozzle hole group 71. The nozzle hole group 71 includes a plurality of nozzle holes 24d. A combustion collision surface 72 formed in the axial center region of the combustion chamber 69 is opposed to the tip of the single injection hole 24c.
[0043]
In the low load operation region of the engine, a control current is supplied to the electromagnetic actuator 40 to excite the solenoid 43, and only the needle valve 14 is lifted to inject fuel from a single injection hole 24c. In the high-load operation region, the control current is supplied to the electromagnetic actuator 41 to excite the solenoid 43 from the whole period or in the middle of the fuel injection cycle, and the needle valve 15 as well as the needle valve 15 is lifted to perform a single injection. Fuel injection is performed from the hole 24c and the nozzle hole group 71. The form of spray is shown in FIGS. FIG. 12 shows a state of spraying in a state where fuel is injected from only a single nozzle hole 24c in the low load operation region of the engine, and FIG. 13 shows a single nozzle hole 24c in the high load operation region of the engine. And the mode of spraying in the state which injected the fuel from the nozzle hole group 71 is shown. In FIG. 12 and FIG. 13, since the same code | symbol is attached | subjected to the component similar to the component described in FIG.10 and FIG.11, description for the second time is abbreviate | omitted.
[0044]
In the low-load operation region of the engine, the combustion injected from the single injection hole 24c collides with the combustion collision surface 72 formed in the combustion chamber 69 as shown in FIG. ) And diffused horizontally to spray g1Form. Spray g1Remains in the combustion chamber 69 in a form with a weak penetrating force at the center of the combustion chamber 69 and does not adhere to the combustion chamber wall surface 70. Therefore, the amount of HC generated in the low load operation state decreases. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve 15 is also lifted and fuel is injected not only from the single injection hole 24 c but also from the injection hole group 71. The nozzle holes 24d constituting the nozzle hole group 71 are opened radially like the nozzle holes 24b shown in FIG. 6, and the fuel is injected in the form G of a liquid column having a strong penetration force. As a result, the spray of form G partially flows out of the combustion chamber 69 after colliding with the combustion chamber wall surface 70, so that the entire air in the cylinder bore 66 is effectively used for fuel combustion, and in a high load operation state. The amount of smoke generated is reduced. In the high load operation region, the spray g is also emitted from the single nozzle hole 24c.2As shown in FIG. 11, the fuel is injected. Since the total fuel injection amount is determined in consideration of the load and the fuel injection period, the spray g2The size of the spray g in the low load operation region1Is smaller than the scale.
[0045]
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of still another embodiment having a further structure at the tip of the nozzle portion 6 of the injector of the fuel injection device for an engine according to the present invention. In the embodiment shown in FIG. 9, the same components as those shown in FIG. In this embodiment, the plurality of nozzle holes 24 shown in FIG. 1 are radially formed at a predetermined angle with respect to the sliding direction of the needle valve 15 and the single small-diameter nozzle hole 24 e that opens in the sliding direction of the needle valve 14. The needle valve 14 opens and closes a single nozzle hole 24e, and the needle valve 15 opens and closes the nozzle hole group 73. The nozzle hole group 73 includes a plurality of nozzle holes 24f. The needle valve 14 is integrally fixed with a shaft portion 74 that penetrates the single injection hole 24e and an umbrella portion 75 having a diameter larger than that of the shaft portion 74 at the tip of the shaft portion 74.
[0046]
In the low load operation region of the engine, a control current is supplied to the electromagnetic actuator 40 to excite the solenoid 43, and only the needle valve 14 is lifted to inject fuel only from the single injection hole 24e. In the high-load operation region, the control current is supplied to the electromagnetic actuator 41 to excite the solenoid 43 from the whole period or in the middle of the fuel injection cycle, and the needle valve 15 as well as the needle valve 15 is lifted to perform a single injection. Fuel is injected from the hole 24e and the injection hole group 73. The form of spraying in this example is the same as the spraying shown in FIGS.
[0047]
In the low-load operation region of the engine, the fuel injected from the single injection hole 24e immediately collides with the umbrella portion 75 and diffuses and is extremely atomized (vaporized). As a result, spray h1(F shown in FIG.1Equivalent to. (Not shown) spreads in the combustion chamber 69 in a form with a weak penetrating force. Therefore, spray h1Is formed in an umbrella (cone) shape in the combustion chamber 69 in the vicinity of the tip of the nozzle portion 6, and does not adhere to the combustion chamber wall surface 70. Therefore, the amount of HC generated in the low load operation state decreases. On the other hand, in the high load operation region, the needle valve 15 is also lifted, and fuel is injected not only from the single injection hole 24e but also from the injection hole group 73. The nozzle holes 24f constituting the nozzle hole group 73 are formed with the same hole diameter as the nozzle holes 24b constituting the second nozzle hole group 61 shown in FIG. (Equivalent to F shown in FIG. 11, not shown). As a result, part of the spray of form H flows out of the combustion chamber 69, the air in the entire cylinder bore 66 is effectively used for fuel combustion, and the amount of smoke generated in the high load operation state is reduced. At this time, the spray h is also emitted from the single nozzle hole 24e.2(F shown in FIG.2Equivalent to. The fuel is injected as shown by (not shown), but in the same manner as in the above embodiment, the spray h in the high load operation region2The scale of spray h in the low-load operation area1Smaller than.
[0048]
【The invention's effect】
  Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, this fuel injection device is provided with a plurality of needle valves in the main body, the lift of which is controlled by the fuel pressure in the balance chamber, which is the basic structure of a common rail unit injector, and each needle valve is selectively operated. Therefore, it is possible to increase the number of needle valves incorporated in the apparatus without significantly increasing the scale of the fuel injection apparatus, and the opening and closing of the injection hole can be opened and closed for each needle valve. It is possible to control individually, and even when the injection is performed, it is possible to arbitrarily control the injection timing, so that the sealing in the closed state of the injection hole is reliably performed for each needle valve, and the engine It is possible to obtain a fuel injection device for an engine that can select the number of injection holes for injecting fuel in accordance with the rotational state and the size of the load and change the spray form. In this way, the fuel injection rate can be controlled with a large degree of freedom in accordance with the engine operating conditions such as the rotational speed and load. Optimum injection characteristics can be obtained accordingly, and NO from the engineXThe amount of noise generated and the noise level can be reduced, and fuel consumption can be improved.In particular, since the actuator is structured to include a rod that strokes in the axial direction in the main body as an output member, the on-off valve selectively selects the fuel discharge path according to the stroke amount of the rod that is stroked by driving the actuator. The number of injection holes for injecting fuel can be easily controlled.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing one embodiment of a fuel injection device for an engine according to the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the fuel injection device for the engine shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a bottom view of a control unit used in the engine fuel injection device shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a graph showing operating characteristics and fuel injection rates of each part when an on-off valve that operates in each fuel cycle is selected in multiple stages in the fuel injection device for an engine according to the present invention.
FIG. 5 is a graph showing an aspect of selection of the number of on-off valves to be operated in accordance with the operating state depending on the engine speed and load in the engine fuel injection device according to the present invention.
FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view of an embodiment having another structure of a tip portion of a nozzle portion of an injector of an engine fuel injection device according to the present invention.
7 is an end view showing a first injection hole group at a tip of a nozzle portion of the fuel injection device for the engine shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a partially enlarged cross-sectional view of an embodiment having still another structure of the tip portion of the nozzle portion of the injector of the fuel injection device for an engine according to the present invention.
FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of still another embodiment having still another structure of the tip portion of the nozzle portion of the injector of the fuel injection device for an engine according to the present invention.
10 is a cross-sectional view showing a state of spraying in a state where fuel injection is performed by lift of one needle valve in the fuel injection device shown in FIGS. 6 and 9. FIG.
11 is a cross-sectional view showing a state of spraying in a state where fuel injection is performed by lifts of both needle valves in the fuel injection device shown in FIGS. 6 and 9. FIG.
12 is a cross-sectional view showing a state of spraying in a state where fuel injection is performed by a lift of one needle valve that opens and closes a single injection hole in the fuel injection device shown in FIG.
13 is a cross-sectional view showing a state of spraying in a state where fuel is injected by lifting both needle valves in the fuel injection device shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Body
2 Actuator
3 Central part
4 Control unit
5 Needle valve guide
6 Nozzle
8 Fuel supply path
13 Fuel supply path
14, 15 Needle valve
21 Fuel reservoir
22 Tapered surface (pressure-receiving surface)
24, 24a-24f injection hole
25 hollow holes
26 Upper end surface (pressure-receiving surface)
28 Balance chamber
29 Aperture
30 Coil spring
31 Fuel outlet
32 opening
33 On-off valve
40, 41 Electromagnetic actuator
42 Fixed iron core
43 Solenoid
44 Armature
46 Rod
52 Mating piece
60 Bracket
61 First nozzle hole group
62 Second nozzle hole group
69 Combustion chamber
71 hole group
72 Fuel collision surface
73 hole group
74 Shaft
75 Umbrella

Claims (4)

燃料供給路を備えると共に内部に複数の中空穴が形成され且つ先端に前記燃料供給路を通じて供給された燃料を噴射するための複数の噴孔が形成された本体、前記中空穴に摺動可能に配置され且つ前記噴孔を開閉する複数の針弁、前記針弁に作用して前記噴孔を閉弁する方向に付勢する複数の付勢手段、前記中空穴と前記針弁とによって形成されており且つ前記本体に形成された絞りを通じて前記燃料供給路からの燃料が供給される複数のバランスチャンバ、前記バランスチャンバ内の燃料圧を解放することにより燃料を前記噴孔から噴射するため前記本体に形成された複数の燃料排出路、前記燃料排出路を開閉する複数の開閉弁、及び前記燃料排出路を前記開閉弁によって選択的に開閉するため前記開閉弁を選択的に駆動する複数アクチュエータを備えてなるエンジンの燃料噴射装置であって、
前記複数の開閉弁は、前記本体内で横並列に配設され、また、前記複数のアクチュエータは、前記各開閉弁にそれぞれ対応して前記開閉弁上側の前記本体内で縦直列に配設されており、前記各開閉弁は、それぞれの前記各燃料排出路の開口に接離可能に配設されると共に、前記各アクチュエータが非作動状態の場合には、前記各開口を閉鎖するように付勢され、且つ、前記各アクチュエータが作動状態の場合には、それぞれの前記付勢に抗して押圧され、前記各開口を開放するように構成された弁傘を有しており、前記各アクチュエータは、前記本体内の軸方向にストロークする一本のロッドを共有し、前記複数の開閉弁は、前記ロッドのストロークに応じてそれぞれの前記弁傘が押圧され、それぞれの前記各燃料排出路が異なるタイミングで順次的に開放されるものであることを特徴とするエンジンの燃料噴射装置。A main body provided with a fuel supply passage and having a plurality of hollow holes formed therein and a plurality of injection holes for injecting fuel supplied through the fuel supply passage at the tip thereof, slidable in the hollow holes A plurality of needle valves arranged to open and close the nozzle hole, a plurality of biasing means that act on the needle valve to bias the nozzle hole in a closing direction, the hollow hole and the needle valve. And a plurality of balance chambers to which fuel from the fuel supply passage is supplied through a throttle formed in the main body, and the main body for injecting fuel from the nozzle holes by releasing the fuel pressure in the balance chamber a plurality of fuel discharge passage formed in the plurality of opening and closing valves for opening and closing the fuel discharge passage, and a plurality selectively drives the on-off valve for selectively opening and closing the fuel discharge passage by the opening and closing valve Actuator A fuel injection system for an engine comprising comprise over data,
The plurality of on-off valves are arranged in parallel in the main body, and the plurality of actuators are arranged in series in the main body above the on-off valve corresponding to each of the on-off valves. and, wherein the valves, as well is detachably disposed in the opening of each of the respective fuel discharge passage, when the respective actuator is in the non-operating state, with so as to close the respective openings is energized, and, wherein when the each actuator operating state is pressed against each of the biasing has the configured valve head to open the respective opening, the respective actuators may share the single rod stroke in the axial direction within the body, the plurality of on-off valve is pressed each of the valve umbrella according to the stroke of the rod, each of said respective fuel discharge passage Different timing The fuel injection system of an engine, characterized in that it is intended to be sequentially opened released. 前記複数の噴孔は、第１噴孔群と前記第１噴孔群を構成する前記噴孔よりも孔径が大径である前記噴孔から構成される第２噴孔群とから成り、前記複数の針弁は、前記第１噴孔群を開閉する針弁と前記第２噴孔群を開閉する針弁とであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。The plurality of nozzle holes are composed of a first nozzle hole group and a second nozzle hole group constituted by the nozzle holes having a diameter larger than that of the nozzle holes constituting the first nozzle hole group, The engine fuel injection device according to claim 1 , wherein the plurality of needle valves are a needle valve that opens and closes the first nozzle hole group and a needle valve that opens and closes the second nozzle hole group . 前記複数の噴孔は、前記針弁の摺動方向に開口すると共に燃料を燃焼室に形成されている燃料衝突面に衝突させる単一の噴孔と前記針弁の摺動方向に対して放射状に開口する噴孔群とから成り、前記複数の針弁は、前記単一の噴孔を開閉する針弁と前記噴孔群を開閉する針弁とであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。The plurality of nozzle holes open in the sliding direction of the needle valve and radiate with respect to the sliding direction of the single nozzle hole and the needle valve that cause fuel to collide with the fuel collision surface formed in the combustion chamber. consists of a nozzle hole group which is open to the plurality of needle valve is claim 1, characterized in that in the needle valve for opening and closing the needle valve and the front Ki噴 hole group to open and close the single injection hole fuel injection device for an engine according to. 前記複数の噴孔は、前記針弁の摺動方向に開口する単一の噴孔と前記針弁の摺動方向に対して放射状に開口する噴孔群とから成り、前記複数の針弁は、前記単一の噴孔を貫通する軸部及び前記軸部の先端に前記軸部よりも拡径されて形成された傘部を有して前記単一の噴孔を開閉する針弁と、前記噴孔群を開閉する針弁とであることを特徴とする請求項１に記載のエンジンの燃料噴射装置。Wherein the plurality of injection holes is composed of a nozzle hole group which is open radially with respect to the sliding direction of the single injection hole and the needle valve you open the sliding direction of the needle valve, said plurality of needle valve A needle valve that opens and closes the single nozzle hole by having a shaft part that penetrates the single nozzle hole and an umbrella part that is formed with a diameter larger than that of the shaft part at the tip of the shaft part ; The engine fuel injection device according to claim 1, wherein the fuel injection device is a needle valve that opens and closes the nozzle hole group.
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