JP4075995B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

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Description

本発明は燃料噴射弁に関する。
燃料噴射弁のニードル弁の開閉制御をソレノイドを用いて行うためにニードル弁の頂面上に圧力制御室を形成し、この圧力制御室に高圧の燃料を導くことによってニードル弁を開弁すると共に圧力制御室から高圧の燃料を溢流させることによってニードル弁を閉弁させ、この圧力制御室内の燃料圧の制御をソレノイドによって行うようにした燃料噴射弁が公知である（特許文献１参照）。
特許第２６０１９７７号公報
しかしながらこのように燃料圧を利用してニードル弁の開閉制御を行うようにした場合には圧力制御室内の圧力を制御するための構造が複雑になるばかりでなく、ニードル弁の開閉弁動作に対して良好な応答が得られないという問題がある。
上記問題点を解決するために本発明によれば、一端に噴孔を形成し、他端にソレノイドを配置した燃料噴射弁において、ニードル弁が噴孔側に形成された大径部とソレノイド側に形成された小径部からなり、大径部の円錐状先端面が環状をなす弁座に着座可能であり、小径部が噴射弁本体に形成されたニードル弁案内孔内に摺動可能に挿入されると共にソレノイドによって小径部の外端部に駆動力が付与され、大径部の円錐状先端面が弁座に着座したときに弁座外側の円錐状先端面および大径部と小径部間の環状段部に同一圧力の燃料圧が加わると共に弁座内側の円錐状先端面により噴孔に連通するサック室が画定され、大径部内にバランスロッド受容孔が形成されると共に噴射弁本体に対して固定されたバランスロッドがバランスロッド受容孔内に挿入されており、バランスロッド受容孔の噴孔側端部にバランスロッドにより画定された圧力室が形成され、この圧力室がサック室に連通しており、弁座の径と、環状段部における小径部の径と、バランスロッド受容孔の径とを等しく形成している。
小型ソレノイドによって高応答と高噴射圧での噴射制御が可能となる。
図１を参照すると、噴射弁本体１の一端部には噴孔２が形成されており、噴射弁本体１の他端部にはソレノイド３とコア４とが配置されている。噴射弁本体１内には噴孔２からソレノイド３に向けて延びるニードル弁５が配置されており、このニードル弁５は噴孔２側に形成された大径部５ａと、ソレノイド３側に形成された小径部５ｂからなる。これら大径部５ａと小径部５ｂとは別部材から形成されており、小径部５ｂの一端部を大径部５ａの一端部に嵌着することによってこれら大径部５ａと小径部５ｂとは一体化される。
大径部５ａは噴孔２側に円錐状先端面６を具備しており、この円錐状先端面６は環状をなす弁座に着座可能である。このことにつき、円錐状先端面６周りの拡大図を示す図２を参照しつつもう少し詳細に説明すると、円錐状先端面６は中心部に位置する先端面中心部６ａと、周辺部に位置しかつ先端面中心部６ａが形成する円錐形の頂角よりも小さな頂角の円錐形をなす先端面周辺部６ｂとにより構成され、ニードル弁５が閉弁したときにこれら先端面中心部６ａと先端面周辺部６ｂとの境界をなす角部７が環状をなす弁座８に着座する。
一方、小径部５ｂは噴射弁本体１に形成されたニードル弁案内孔９内に摺動可能に挿入され、小径部５ｂの外端部にはソレノイド３により吸引力の与えられる吸引板（アーマチャ）１０が取付けられる。この吸引板１０とコア４との間には圧縮ばね１１が挿入される。小径部５ｂの内端部から大径部５ａの先端面周辺部６ｂに至るニードル弁５の周囲には加圧燃料で満たされた燃料室１２が形成されており、この燃料室１２内へは燃料通路１３を介して加圧燃料が供給される。
図１に示される実施例では小径部５ｂの大径部５ａ側には膨大部５ｃが形成されており、この膨大部５ｃと大径部５ａとの間には第１の環状段部１４ａが、この膨大部５ｃと小径部５ｂとの間には第２の環状段部１４ｂが夫々形成されている。即ち、大径部５ａと小径部５ｂとの間には一対の環状段部１４ａ、１４ｂが形成されている。ニードル弁５が弁座８に着座すると弁座８内側の円錐状先端面６により、即ち先端面中心部６ａにより噴孔２に連通するサック室１５が形成される。
一方、大径部５ａ内にはバランスロッド受容孔１６が形成されており、このバランスロッド受容孔１６内にバランスロッド１７が挿入されている。このバランスロッド１７は一体形成の小径ロッド部１８を介してコア４に固定されており、従ってバランスロッド１７は噴射弁本体１に対して固定されていることになる。バランスロッド受容孔１６の噴孔２側の端部にはバランスロッド１７により画定された圧力室１８が形成されており、この圧力室１８は大径部５ａ内に形成された燃料通路１９を介してサック室１５に連通している。
本発明では弁座８の径ｄ1と、環状段部１４ｂにおける小径部５ｂの径ｄ2と、バランスロッド受容孔１６の径ｄ3とが等しく形成されており、それによってニードル弁５が閉弁していようと開弁していようとニードル弁５の閉弁方向に作用する燃料圧とニードル弁５の軸方向に作用する燃料圧を常にバランスさせるようにしている。
即ち、ニードル弁５が閉弁し、ニードル弁５が弁座８に着座しているときにはニードル弁５の先端面周辺部６ｂと各環状段部１４ａ、１４ｂに同じ燃料圧が加わる。また、このときニードル弁５の先端面中央部６ａと圧力室１８には極めて小さな圧力ではあるが同じ燃料圧が加わっている。ところが上述したように弁座８の径ｄ1と小径部５ｂの径ｄ2とが等しいので先端面周辺部６ｂに加わる開弁方向の燃料圧と各環状段部１４ａ、１４ｂに加わる閉弁方向の燃料圧とが等しくなり、また弁座８の径ｄ1とバランスロッド受容孔１６の径ｄ3とが等しいので先端面中央部６ａに加わる開弁方向の燃料圧とバランスロッド受容孔１６内に加わる閉弁方向の燃料圧とが等しくなる。従ってニードル弁５には燃料圧による開弁方向の力も閉弁方向の力も発生しないことになる。
一方、ニードル弁５が開弁すると燃料室１２内の高圧燃料はサック室１５に導びかれ、更に燃料通路１９を介して圧力室１８まで導びかれる。この結果、燃料室１２内、サック室１５内およびバランスロッド受容孔１６内の圧力室１８の燃料圧は同じ燃料圧となる。従ってこのときにはニードル弁５の円錐状先端面６に加わる開弁方向の燃料圧と、各環状段部１４ａ、１４ｂおよびバランスロッド受容孔１６内に加わる閉弁方向の燃料圧の総和とが等しくなり、従ってこのときにもニードル弁５には燃料圧による開弁方向の力も閉弁方向の力も発生しないことになる。
このように本発明ではニードル弁５には開弁時にも閉弁時にも燃料圧による開弁方向および閉弁方向の力が発生しない。即ち、ニードル弁５は圧縮ばね１１のばね力により閉弁せしめられ、ソレノイド３を励磁すればそのとき発生する吸引力によってニードル弁５が開弁する。この場合、圧縮ばね１１のばね力に打ち勝つだけの吸引力を発生させればよいので小さな吸引力が発生すれば十分であり、従ってソレノイド３として小型のソレノイドを用いることができる。
なお、本発明において用いられているニードル弁５は閉弁すると図２に示されるように先端部中央部６ａが噴孔２を実質的に閉塞するような形状を有している。従ってニードル弁５が閉弁した後にバランスロッド受容孔１６内、燃料通路１９内およびサック室１５内の残留燃料は噴孔２からほとんど流出しない。
燃料噴射弁の側面断面図である。 ニードル弁の円錐状先端面周りの拡大図である。
符号の説明
１…噴射弁本体
２…噴孔
３…ソレノイド
５…ニードル弁
５ａ…大径部
５ｂ…小径部
６…円錐状先端面
８…弁座
９…ニードル弁案内孔
１４ａ、１４ｂ…環状段部
１５…サック室
１６…バランスロッド受容孔
１７…バランスロッド
１８…圧力室
１９…燃料通路

Claims (1)

  1. 一端に噴孔を形成し、他端にソレノイドを配置した燃料噴射弁において、ニードル弁が噴孔側に形成された大径部とソレノイド側に形成された小径部からなり、大径部の円錐状先端面が環状をなす弁座に着座可能であり、小径部が噴射弁本体に形成されたニードル弁案内孔内に摺動可能に挿入されると共にソレノイドによって小径部の外端部に駆動力が付与され、大径部の円錐状先端面が弁座に着座したときに弁座外側の円錐状先端面および大径部と小径部間の環状段部に同一圧力の燃料圧が加わると共に弁座内側の円錐状先端面により噴孔に連通するサック室が画定され、大径部内にバランスロッド受容孔が形成されると共に噴射弁本体に対して固定されたバランスロッドがバランスロッド受容孔内に挿入されており、バランスロッド受容孔の噴孔側端部にバランスロッドにより画定された圧力室が形成され、該圧力室が上記サック室に連通しており、弁座の径と、環状段部における小径部の径と、バランスロッド受容孔の径とを等しく形成した燃料噴射弁。
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