JP4023804B2 - Injector for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関に高圧燃料を噴射するためのインジェクタに関する。 The present invention relates to an injector for injecting high-pressure fuel into an internal combustion engine.
従来、コモンレール等に蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関の燃焼室に噴射する蓄圧式燃料噴射装置が知られている(特許文献1参照)。
この蓄圧式燃料噴射装置に用いられるインジェクタは、ニードルに閉弁力を与えるスプリングと、同じくニードルを閉弁方向に付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段等を備え、この圧力制御手段により制御室の燃料圧力が低圧側に開放されると、ニードルの下面に作用する燃料圧力によりニードルがリフトして噴射が行われ、制御室に高圧燃料が蓄えられると、スプリングの閉弁力によりニードルが押し戻されて噴射が終了する。
The injector used in this pressure accumulation type fuel injection device includes a spring that applies a valve closing force to the needle, a control chamber that stores fuel pressure that urges the needle in the valve closing direction, and a pressure that controls the fuel pressure in the control chamber. When the fuel pressure in the control chamber is released to the low pressure side by this pressure control means, the needle is lifted and injected by the fuel pressure acting on the lower surface of the needle, and the high pressure fuel is injected into the control chamber. When stored, the needle is pushed back by the closing force of the spring, and the injection is completed.
上記のインジェクタは、閉弁方向の燃料圧力(制御室の燃料圧力)を受けるニードルの断面積と、開弁方向の燃料圧力を受けるニードルの断面積とが等しいことから、制御室の燃料圧力が低圧側に開放されてニードルがリフトした後、制御室に高圧燃料が蓄えられると、ニードルに作用する閉弁方向の燃料圧力と開弁方向の燃料圧力とが釣り合うため、スプリングの閉弁力のみでニードルが押し戻される。ところが、スプリングの閉弁力が数十Nと小さいため、閉弁時にニードルがバウンスして再開弁することにより、二次噴射を発生するという問題があった。 In the above injector, the cross-sectional area of the needle that receives the fuel pressure in the valve closing direction (the fuel pressure in the control chamber) is equal to the cross-sectional area of the needle that receives the fuel pressure in the valve opening direction. When the high pressure fuel is stored in the control chamber after the needle is lifted by opening to the low pressure side, the fuel pressure in the valve closing direction acting on the needle balances the fuel pressure in the valve opening direction. The needle is pushed back. However, since the valve closing force of the spring is as small as several tens N, there is a problem in that secondary injection occurs when the needle bounces and restarts when the valve is closed.
また、インジェクタに高圧燃料を供給するコモンレール内に脈動が生じると、その脈動の影響により、インジェクタに供給される高圧が変動する。この時、制御室の燃料圧力は、オリフィスを介して導入されるため、ニードルを開弁方向に付勢する燃料圧力と、ニードルを閉弁方向に付勢する燃料圧力との間に応答遅れのずれが生じる。その結果、閉弁力が変化して、閉弁スピードが変化するため、安定した噴射率が得られなくなるという問題を生じる。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、ニードルに作用する開弁方向の燃料圧力を抑制することにより、閉弁力を大きくして良好な閉弁動作を行うことができる内燃機関用インジェクタを提供することにある。
Further, when pulsation occurs in the common rail that supplies high pressure fuel to the injector, the high pressure supplied to the injector fluctuates due to the influence of the pulsation. At this time, since the fuel pressure in the control chamber is introduced through the orifice, there is a response delay between the fuel pressure that urges the needle in the valve opening direction and the fuel pressure that urges the needle in the valve closing direction. Deviation occurs. As a result, the valve closing force changes and the valve closing speed changes, which causes a problem that a stable injection rate cannot be obtained.
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and its object is to increase the valve closing force and perform a good valve closing operation by suppressing the fuel pressure in the valve opening direction acting on the needle. An object of the present invention is to provide an injector for an internal combustion engine.
(請求項1の発明)
本発明は、内部に縦孔が形成されると共に、この縦孔に通じる噴孔を有するボディと、縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、ニードルが縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、ニードル室を通じて供給された燃料を噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、ニードルが縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、ニードル室の燃料圧力が制御室の燃料圧力より低くなる様に、ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備えたことを特徴とする。また、ニードル室は、縦孔の内周面とニードルの外周面との間に、圧力抑制手段としての絞りを有していることを特徴とする。
(Invention of Claim 1)
The present invention includes a body having a vertical hole formed therein and an injection hole leading to the vertical hole, a needle accommodated in the vertical hole so as to be movable in a valve opening direction and a valve closing direction, and the needle A control chamber for storing fuel pressure for biasing the valve in the valve closing direction, pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber, and a needle chamber for storing fuel pressure for biasing the needle in the valve opening direction. Is an injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle hole moves in the valve opening direction, and the needle moves in the valve hole in the valve closing direction. A pressure suppression means is provided for suppressing the fuel pressure introduced into the needle chamber so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber during valve operation. Further, the needle chamber is characterized by having a throttle as a pressure suppressing means between the inner peripheral surface of the vertical hole and the outer peripheral surface of the needle.
上記の構成によれば、ニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力より、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力の方が低くなるので、両圧力差による閉弁力が生じる。その結果、ニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力と、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力とが等しい従来のインジェクタと比較すると、両圧力差による閉弁力が生じることにより、ニードルの閉弁力が大きくなるため、ニードルのバウンスによる再開弁を抑制できる。
また、ニードル室に導入される燃料圧力が抑制されるので、インジェクタに供給される高圧が変動した場合でも、ニードルを開弁方向に付勢する燃料圧力と、ニードルを閉弁方向に付勢する燃料圧力との間に生じる応答遅れのずれが略解消されるため、閉弁スピードが安定して、噴射率のばらつきを抑制できる。
また、絞りを設けることにより、絞りより下流の燃料圧力が抑制され、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力が低くなるため、閉弁力が大きくなって、良好な閉弁動作を行うことが可能になる。
According to the above configuration, since the fuel pressure for urging the needle in the valve opening direction is lower than the fuel pressure for urging the needle in the valve closing direction, a valve closing force due to the difference between both pressures is generated. As a result, when compared with a conventional injector in which the fuel pressure that urges the needle in the valve closing direction and the fuel pressure that urges the needle in the valve opening direction are equal, a valve closing force is generated due to the difference in both pressures. Since the valve closing force increases, the resumption valve due to the bounce of the needle can be suppressed.
Further, since the fuel pressure introduced into the needle chamber is suppressed, even when the high pressure supplied to the injector fluctuates, the fuel pressure that urges the needle in the valve opening direction and the needle in the valve closing direction are urged. Since the difference in the response delay that occurs between the fuel pressure and the fuel pressure is substantially eliminated, the valve closing speed is stabilized, and variations in the injection rate can be suppressed.
In addition, by providing the throttle, the fuel pressure downstream of the throttle is suppressed, and the fuel pressure that urges the needle in the valve opening direction is reduced, so that the valve closing force is increased and a good valve closing operation is performed. Is possible.
(請求項2の発明)
本発明は、内部に縦孔が形成されると共に、この縦孔に通じる噴孔を有するボディと、縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、ニードルが縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、ニードル室を通じて供給された燃料を噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、ニードルが縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、ニードル室の燃料圧力が制御室の燃料圧力より低くなる様に、ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備えたことを特徴とする。また、ニードル室は、縦孔の内周面とニードルの外周面との間に、圧力抑制手段としての絞りを有していおり、絞りは、ニードルのリフト量が大きい時より小さい時の方が絞り量が大きくなる可変絞りを形成していることを特徴とする。
この構成によれば、ニードルのリフト量が小さい時、例えば、ニードルが着座する直前にのみ絞り効果を持たせることができるので、絞りを設けたことによる最高噴射率の低下を抑制することが可能である。
(Invention of Claim 2 )
The present invention includes a body having a vertical hole formed therein and an injection hole leading to the vertical hole, a needle accommodated in the vertical hole so as to be movable in a valve opening direction and a valve closing direction, and the needle A control chamber for storing fuel pressure for biasing the valve in the valve closing direction, pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber, and a needle chamber for storing fuel pressure for biasing the needle in the valve opening direction. Is an injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle hole moves in the valve opening direction, and the needle moves in the valve hole in the valve closing direction. A pressure suppression means is provided for suppressing the fuel pressure introduced into the needle chamber so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber during valve operation. Further, the needle chamber has a throttle as a pressure suppressing means between the inner peripheral surface of the vertical hole and the outer peripheral surface of the needle, and the throttle is smaller when the lift amount of the needle is larger than when it is large. It is characterized in that a variable aperture that increases the aperture amount is formed.
According to this configuration, when the lift amount of the needle is small, for example, the throttle effect can be given only immediately before the needle is seated, so it is possible to suppress the reduction in the maximum injection rate due to the provision of the throttle. It is.
(請求項3の発明)
本発明は、内部に縦孔が形成されると共に、この縦孔に通じる噴孔を有するボディと、縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、ニードルが縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、ニードル室を通じて供給された燃料を噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、ニードルが縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、ニードル室の燃料圧力が制御室の燃料圧力より低くなる様に、ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備えたことを特徴とする。また、ニードル室は、縦孔の内周面とニードルの外周面との間に形成される隙間を含み、圧力抑制手段として、隙間の通路断面積を小さくしたことを特徴とする。
この構成では、縦孔の内周面とニードルの外周面との間に形成される隙間を調整することにより、絞りとしての機能を持たせることができる。
(Invention of Claim 3 )
The present invention includes a body having a vertical hole formed therein and an injection hole leading to the vertical hole, a needle accommodated in the vertical hole so as to be movable in a valve opening direction and a valve closing direction, and the needle A control chamber for storing fuel pressure for biasing the valve in the valve closing direction, pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber, and a needle chamber for storing fuel pressure for biasing the needle in the valve opening direction. Is an injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle hole moves in the valve opening direction, and the needle moves in the valve hole in the valve closing direction. A pressure suppression means is provided for suppressing the fuel pressure introduced into the needle chamber so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber during valve operation. Further, the needle chamber includes a gap formed between the inner peripheral surface of the vertical hole and the outer peripheral surface of the needle, and the passage cross-sectional area of the gap is reduced as a pressure suppressing means.
In this configuration, by adjusting the gap formed between the inner peripheral surface of the vertical hole and the outer peripheral surface of the needle, a function as a diaphragm can be provided.
(請求項4の発明)
請求項1〜3のいずれか1つに記載した内燃機関用インジェクタにおいて、圧力抑制手段は、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下となる様な絞りとしたことを特徴とする。これにより、絞りによる圧力降下を発生させることが可能となる。
(請求項5の発明)
請求項2に記載した内燃機関用インジェクタにおいて、可変絞りは、ニードルのリフト量が小さい時に、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下となり、ニードルのリフト量が大きい時には、噴孔面積に対する絞り面積の割合が5倍以上となることを特徴とする。これにより、最高噴射率の低下を抑制することが可能となり、エンジン性能の低下を抑制できる。
(請求項6の発明)
請求項1〜5のいずれか1つに記載した内燃機関用インジェクタにおいて、圧力抑制手段は、ニードルの摺動部の外周面をカットして設けられた絞りであることを特徴とする。 (Invention of Claim 4)
The injector for an internal combustion engine according to any one of
(Invention of Claim 5 )
In the injector for an internal combustion engine according to
(Invention of Claim 6)
The injector for an internal combustion engine according to any one of
本発明を実施するための最良の形態を以下の実施例により詳細に説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the following examples.
図1はインジェクタ1の全体断面図である。
本実施例のインジェクタ1は、例えば、ディーゼル機関用の蓄圧式燃料噴射装置(図示せず)に使用されるもので、図1に示す様に、ボディ2と、このボディ2に収容されるニードル3、このニードル3を閉弁方向(図1の下方向)に付勢する燃料圧力を蓄える制御室4、及び制御室4の燃料圧力を制御する圧力制御手段(後述する)等より構成される。
FIG. 1 is an overall cross-sectional view of the
An
ボディ2には、燃料を噴射するための噴孔5と、この噴孔5にサック室6を介して連通する縦孔7、コモンレール(図示せず)に接続される高圧通路8、及び燃料タンク等の低圧側に連通する低圧通路9等が形成されている。
ニードル3は、縦孔7内に挿入されて、スプリング10により常時閉弁方向に付勢され、自身の先端部に設けられた円錐状のシート面3aが、縦孔7の端部に設けられたシート部7aに当接して、サック室6と縦孔7との間を遮断している。
The
The
このニードル3には、縦孔7の内周面をガイド面として摺動する摺動部3bが一体に設けられ、且つ摺動部3bの反スプリング側に絞り11が設けられている。この絞り11は、例えば、摺動部3bの外周面を三面カットして設けられ、縦孔7内でニードル3の周囲に形成される環状のニードル室12と、ボディ2に形成された高圧通路8とを連通している。なお、絞り11の絞り量(通路断面積)は、ニードル3の閉弁状態(シート面3aがシート部7aに着座している状態)からニードル3の最大リフト位置まで一定である。
制御室4は、縦孔7の一部であり、摺動部3bの上部に形成され、オリフィス13を介して高圧通路8に連通している。
The
The
圧力制御手段は、以下に説明するピエゾスタック14、ピエゾピストン15、バルブピストン16、及びボール弁17等より構成される。
ピエゾスタック14は、印加電圧に応じて伸張するピエゾ素子(圧電素子)を複数枚積層して構成され、ボディ2の上部に形成されたピエゾ室2aに収容されている。
The pressure control means includes a
The
ピエゾピストン15は、ピエゾ室2aの下部に連通して形成されたシリンダ2bに摺動自在に挿入され、ピエゾ室2aに配置されたピストン頭部15aがスプリング18に付勢されてピエゾスタック14に押圧されている。
バルブピストン16は、シリンダ2bの下部に連通して形成された小径シリンダ2cに摺動自在に挿入され、ピエゾピストン15との間に燃料で満たされた変位拡大室2dを形成し、その変位拡大室2dの燃料を介してピエゾピストン15の変位が増幅されて伝達される。なお、小径シリンダ2cには、低圧通路9が接続されている。
The
The
ボール弁17は、小径シリンダ2cの下部に連通して形成されたバルブ室2eに収容され、同じくバルブ室2eに収容されたスプリング19によりバルブ室2eの上方へ付勢されて、小径シリンダ2cとバルブ室2eとの連通部を閉じている。
バルブ室2eは、連通路20を介して制御室4に連通すると共に、分岐通路21を介して高圧通路8とも連通している。従って、ボール弁17がバルブピストン16に押されて小径シリンダ2cとバルブ室2eとの連通部を開くと、小径シリンダ2cに接続された低圧通路9と、連通路20を介してバルブ室2eに通じる制御室4との間が連通する。
The
The
次に、インジェクタ1の作動を説明する。
ピエゾスタック14に通電されると、ピエゾスタック14が伸張してピエゾピストン15が下方に押し下げられ、そのピエゾピストン15の変位により変位拡大室2dの燃料が加圧される。加圧された燃料圧力を受けてバルブピストン16が小径シリンダ2c内を下方へ押し下げられると、ボール弁17がバルブピストン16に押されて、小径シリンダ2cとバルブ室2eとの連通部を開口する。これにより、制御室4が低圧通路9と連通して、制御室4の高圧燃料が低圧通路9へ排出されることにより、制御室4の燃料圧力が低下する。
Next, the operation of the
When the
なお、制御室4には、高圧通路8よりオリフィス13を介して高圧燃料が流入するが、制御室4に流入する燃料量に対し、制御室4から流出する燃料量の方が多いため、制御室4からの燃料流出に応じて制御室4の燃料圧力が次第に低下する。
制御室4の燃料圧力が低下して、ニードル3に作用する閉弁力より開弁力の方が上回ると、ニードル3が縦孔7内をリフトしてニードル室12とサック室6とが連通することにより、ニードル室12に供給される高圧燃料がサック室6に流入して、噴孔5より内燃機関の燃焼室に噴射される。
Note that high-pressure fuel flows into the
When the fuel pressure in the
ピエゾスタック14への通電が終了すると、ピエゾスタック14が収縮してピエゾピストン15がスプリング18の反力で押し上げられることにより、それまでバルブピストン16を加圧していた変位拡大室2dの燃料圧力が低下する。その結果、ボール弁17がスプリング19の反力で押し上げられ、小径シリンダ2cとバルブ室2eとの連通部を閉じることにより、制御室4と低圧通路9との間が遮断される。これにより、制御室4の燃料圧力が上昇して、ニードル3に作用する開弁力より閉弁力の方が上回ると、ニードル3が縦孔7内を下方へ押し戻され、ニードル3のシート面3aが縦孔7のシート部7aに着座することにより、ニードル室12とサック室6との連通が遮断されて噴射が終了する。
When energization to the
(実施例1の効果)
上記のインジェクタ1は、高圧通路8とニードル室12との間に絞り11を設けているので、その絞り11を介してニードル室12に導入される燃料圧力(ニードル3を開弁方向に付勢する燃料圧力)が低くなる。その結果、ピエゾスタック14への通電終了により、ボール弁17が閉弁(小径シリンダ2cとバルブ室2eとの連通部を閉じる)して制御室4の燃料圧力が上昇すると、制御室4の燃料圧力よりニードル室12の燃料圧力の方が低くなるため、両者の圧力差がニードル3を押し下げる閉弁力として作用する。この閉弁力がスプリング10の反力に加わることにより、従来のインジェクタと比較して、ニードル3を押し下げる力が大きくなるため、ニードル3のバウンスによる再開弁を抑制でき、二次噴射を防止できる。
(Effect of Example 1)
The
また、ニードル室12に導入される燃料圧力が絞り11によって抑制されるため、例えば、コモンレールからインジェクタ1に供給される高圧が変動した場合でも、ニードル室12の燃料圧力と制御室4の燃料圧力との間に生じる応答遅れのずれが略解消されるため、ニードル3の閉弁スピードが安定して、噴射率のばらつきを抑制できる。
Further, since the fuel pressure introduced into the
図2はインジェクタ1のノズル部分の断面図である。
本実施例のインジェクタ1は、図2に示す様に、縦孔7の内周面を径方向外側に拡大して形成された環状の燃料チャンバ22を有し、この燃料チャンバ22に高圧通路8が接続されている。
一方、ニードル3には、実施例1と同様に、摺動部3bの反スプリング側に外周面をカットした絞り11が設けられ、この絞り11が燃料チャンバ22との間に可変絞りを形成している。
FIG. 2 is a sectional view of the nozzle portion of the
As shown in FIG. 2, the
On the other hand, similarly to the first embodiment, the
即ち、図2に示す様に、ニードル3のリフト量が大きい時は、燃料チャンバ22に連通する絞り11の開口面積が大きくなるため、絞り効果が小さくなる。従って、絞り11を設けたことによる最高噴射率の低下を抑制することが可能である。
また、図3に示す様に、ニードル3のリフト量が小さい時は、燃料チャンバ22に連通する絞り11の開口面積が小さくなるため、絞り効果が大きくなる。その結果、実施例1の場合と同様に、ニードル3の閉弁力が増大して、ニードル3のバウンスによる再開弁を抑制でき、二次噴射を防止できる。
That is, as shown in FIG. 2, when the lift amount of the
As shown in FIG. 3, when the lift amount of the
図4はインジェクタ1のノズル部分の断面図である。
本実施例のインジェクタ1は、図4に示す様に、燃料チャンバ22に接続される高圧通路8に絞り11を設けた一例である。この場合、高圧通路8に絞り11としてのオリフィスを設けるだけで良いので、絞り11の形成が容易であり、絞り11を設けることによるコストアップを低く抑えることが可能である。なお、本実施例では、1本の高圧通路8が分岐して制御室4と燃料チャンバ22とに接続されているので、絞り11は、高圧通路8の分岐点から燃料チャンバ22までの間に設けることができる。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the nozzle portion of the
The
図5はインジェクタ1のノズル部分の断面図である。
本実施例のインジェクタ1は、図5に示す様に、縦孔7の内周面とニードル3の外周面との隙間を小さくすることで絞り11を形成した一例である。この場合、縦孔7とニードル3との隙間が小さくなることで圧損が増大し、ニードル3のシート面3aに作用する燃料圧力が低下することにより、閉弁力を大きくできる。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the nozzle portion of the
As shown in FIG. 5, the
図6は絞り面積と噴孔面積との割合に対する高圧燃料の圧力低下率を示す図であり、図7は絞り面積と噴孔面積との割合に対して噴孔から流出する燃料の流速低下率を示す図である。
噴孔5の通路断面積(噴孔面積と呼ぶ)と絞り11の通路断面積(絞り面積と呼ぶ)との割合に対する高圧燃料の圧力低下率をシュミレーションした結果、図6に示す様に、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下になると、圧力低下率が次第に大きくなることが解明された。そこで、本実施例では、噴孔面積に対する絞り面積の割合を3倍以下とする。これにより、ニードル3の閉弁動作時にニードル室12の圧力降下を発生させることができるので、制御室4の燃料圧力よりニードル室12の燃料圧力の方が低くなり、両者の圧力差がニードル3を押し下げる閉弁力として作用する。
FIG. 6 is a graph showing the pressure drop rate of the high-pressure fuel with respect to the ratio between the throttle area and the nozzle hole area, and FIG. 7 is the flow rate drop rate of the fuel flowing out from the nozzle hole with respect to the ratio between the throttle area and the nozzle hole area. FIG.
As a result of simulating the pressure drop rate of the high-pressure fuel with respect to the ratio of the passage sectional area of the nozzle hole 5 (referred to as the nozzle hole area) and the passage sectional area of the throttle 11 (referred to as the throttle area), as shown in FIG. It has been clarified that the pressure drop rate gradually increases when the ratio of the throttle area to the hole area is three times or less. Therefore, in this embodiment, the ratio of the throttle area to the nozzle hole area is set to 3 times or less. As a result, a pressure drop in the
また、実施例2に記載した可変絞りを採用した場合には、ニードル3のリフト量が大きい時に、絞り11による高圧燃料の圧力降下を抑制する必要がある。これに対し、図6に示すシュミレーション結果によれば、噴孔面積に対する絞り面積の割合が5倍以上であれば、高圧燃料の圧力降下率を3%程度に抑えることができる。ここで、絞り面積と噴孔面積との割合に対して噴孔5から流出する燃料の流速低下率をシミュレーションした結果、図7に示す様に、噴孔面積に対する絞り面積の割合が5倍以上では、燃料の流速低下率が1.5%程度と殆ど無視できる範囲にあることが分かった。
そこで、ニードル3のリフト量が大きい時には、噴孔面積に対する絞り面積の割合が5倍以上となり、ニードル3のリフト量が小さい時には、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下となる様に、可変絞りを構成することが望ましい。
Further, when the variable throttle described in the second embodiment is employed, it is necessary to suppress the pressure drop of the high-pressure fuel caused by the
Therefore, when the lift amount of the
(変形例)
実施例1では、ボール弁17を駆動するためのアクチュエータとしてピエゾスタック14を用いているが、本発明の圧力制御手段として、ソレノイド式アクチュエータ(例えば電磁弁)を採用することもできる。
(Modification)
In the first embodiment, the
1 内燃機関用インジェクタ
2 ボディ
3 ニードル
3b 摺動部
4 制御室
5 噴孔
7 縦孔
8 高圧通路
11 絞り(圧力抑制手段)
12 ニードル室
14 ピエゾスタック(圧力制御手段)
17 ボール弁(圧力制御手段)
1 Injector for
12
17 Ball valve (pressure control means)
Claims (6)
前記縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、
このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、
この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、
前記ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、
前記ニードルが前記縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、前記ニードル室を通じて供給された燃料を前記噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、
前記ニードルが前記縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、前記ニードル室の燃料圧力が前記制御室の燃料圧力より低くなる様に、前記ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備え、
前記ニードル室は、前記縦孔の内周面と前記ニードルの外周面との間に、前記圧力抑制手段としての絞りを有していることを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 A body having a vertical hole formed therein and a nozzle hole leading to the vertical hole;
A needle accommodated movably in the valve opening direction and the valve closing direction in the longitudinal hole;
A control chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve closing direction;
Pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber;
A needle chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve opening direction;
An injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle moves in the valve opening direction in the vertical hole,
During the valve closing operation in which the needle moves in the valve closing direction in the longitudinal hole, the fuel pressure introduced into the needle chamber is suppressed so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber. Pressure suppression means ,
The injector for an internal combustion engine , wherein the needle chamber has a throttle as the pressure suppressing means between an inner peripheral surface of the vertical hole and an outer peripheral surface of the needle .
前記縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、
このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、
この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、
前記ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、
前記ニードルが前記縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、前記ニードル室を通じて供給された燃料を前記噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、
前記ニードルが前記縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、前記ニードル室の燃料圧力が前記制御室の燃料圧力より低くなる様に、前記ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備え、
前記ニードル室は、前記縦孔の内周面と前記ニードルの外周面との間に、前記圧力抑制手段としての絞りを有し、
前記絞りは、前記ニードルのリフト量が大きい時より小さい時の方が絞り量が大きくなる可変絞りを形成していることを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 A body having a vertical hole formed therein and a nozzle hole leading to the vertical hole;
A needle accommodated movably in the valve opening direction and the valve closing direction in the longitudinal hole;
A control chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve closing direction;
Pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber;
A needle chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve opening direction;
An injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle moves in the valve opening direction in the vertical hole,
During the valve closing operation in which the needle moves in the valve closing direction in the longitudinal hole, the fuel pressure introduced into the needle chamber is suppressed so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber. Pressure suppression means,
The needle chamber has a throttle as the pressure suppressing means between the inner peripheral surface of the vertical hole and the outer peripheral surface of the needle,
2. The injector for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the throttle forms a variable throttle in which the throttle amount increases when the needle lift amount is smaller than when the needle lift amount is large .
前記縦孔内を開弁方向と閉弁方向とに移動可能に収容されるニードルと、
このニードルを閉弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄える制御室と、
この制御室の燃料圧力を制御する圧力制御手段と、
前記ニードルを開弁方向へ付勢する燃料圧力を蓄えるニードル室とを備え、
前記ニードルが前記縦孔内を開弁方向へ移動する開弁動作時に、前記ニードル室を通じて供給された燃料を前記噴孔より噴射する内燃機関用インジェクタであって、
前記ニードルが前記縦孔内を閉弁方向へ移動する閉弁動作時に、前記ニードル室の燃料圧力が前記制御室の燃料圧力より低くなる様に、前記ニードル室に導入される燃料圧力を抑制する圧力抑制手段を備え、
前記ニードル室は、前記縦孔の内周面と前記ニードルの外周面との間に形成される隙間を含み、前記圧力抑制手段として、前記隙間の通路断面積を小さくしたことを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 A body having a vertical hole formed therein and a nozzle hole leading to the vertical hole;
A needle accommodated movably in the valve opening direction and the valve closing direction in the longitudinal hole;
A control chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve closing direction;
Pressure control means for controlling the fuel pressure in the control chamber;
A needle chamber for storing fuel pressure for urging the needle in the valve opening direction;
An injector for an internal combustion engine that injects fuel supplied through the needle chamber from the nozzle hole during a valve opening operation in which the needle moves in the valve opening direction in the vertical hole,
During the valve closing operation in which the needle moves in the valve closing direction in the longitudinal hole, the fuel pressure introduced into the needle chamber is suppressed so that the fuel pressure in the needle chamber is lower than the fuel pressure in the control chamber. Pressure suppression means,
The needle chamber includes a gap formed between an inner circumferential surface of the vertical hole and an outer circumferential surface of the needle, and the passage cross-sectional area of the gap is reduced as the pressure suppressing means. Injector for engine.
前記圧力抑制手段は、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下となる様な絞りとしたことを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 The injector for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 3,
An injector for an internal combustion engine , wherein the pressure suppressing means is a throttle such that a ratio of a throttle area to a nozzle hole area is three times or less .
前記可変絞りは、前記ニードルのリフト量が小さい時に、噴孔面積に対する絞り面積の割合が3倍以下となり、前記ニードルのリフト量が大きい時には、噴孔面積に対する絞り面積の割合が5倍以上となることを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 The injector for an internal combustion engine according to claim 2 ,
In the variable throttle, when the lift amount of the needle is small, the ratio of the throttle area to the nozzle hole area is three times or less, and when the needle lift amount is large, the ratio of the throttle area to the nozzle hole area is five times or more. an internal combustion engine injector characterized by comprising.
前記圧力抑制手段は、前記ニードルの摺動部の外周面をカットして設けられた絞りであることを特徴とする内燃機関用インジェクタ。 The injector for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5 ,
The injector for an internal combustion engine , wherein the pressure suppressing means is a throttle provided by cutting an outer peripheral surface of a sliding portion of the needle .
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