JP4182315B2

JP4182315B2 - Fuel injection nozzle

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Publication number: JP4182315B2
Application number: JP2000027679A
Authority: JP
Inventors: 正明加藤; 健治伊達; 稔之依田; 覚佐々木; 久晴竹内
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-02-04
Filing date: 2000-02-04
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2020-02-04
Also published as: JP2001221132A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、内燃機関を「エンジン」という）の燃料噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ノズルボディにバルブニードルを往復移動可能に収容し、バルブニードルの当接部がノズルボディに形成した弁座部に着座ならびに弁座部から離座することにより、噴孔から噴射する燃料を断続するエンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルが知られている。
【０００３】
このような燃料噴射ノズルにおいては、燃料消費量の低減、排気エミッション効率の向上、エンジン運転の安定性等の観点から、噴孔から噴射される「燃料の微粒化」が重要な要素である。特に、筒内直接噴射式エンジン用燃料噴射弁の燃料噴射ノズルの場合、噴霧を形成する燃料微粒子の粒径がエンジンから排出される黒煙に対し大きな影響をおよぼすため、「燃料の微粒化」は最も重要な要素の１つである。微粒化を促進する方法として、例えば噴孔径を小さくすることが考えられるが、噴孔径が小さくなると流路面積が小さくなり噴射率が低下するため、噴射期間が長くなり、逆に排出される黒煙が増加することが懸念される。
【０００４】
そこで、例えば▲１▼特開昭５５−９３９６１号公報および▲２▼特開昭５７−１１６１５３号公報に開示されるように、高圧燃料供給ポンプからインジェクタに供給された燃料をバルブニードル内部に通路を設けて小型化を図り、また噴孔を切り替え噴霧形状を可変にしようとする技術が提案されている。さらに、▲３▼特表平９−５０９７１７号公報に開示されるように、噴孔開閉部材が弾性変形することにより噴孔を開閉する技術が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
▲１▼特開昭５５−９３９６１号公報に開示される燃料噴射ノズルにおいては、バルブニードル中心軸に上部の高圧部からシート上流まで燃料通路を貫通させ、燃料通路をボディ側に形成しないことで小径小型化を図っている。しかしながら、シート上流までのバルブニードル内燃料通路としているので、噴射圧による開弁力を得るため、バルブニードルガイド上部の径を小さくする形状としている。このため、異径部の同軸度を確保する加工精度が必要となる。さらに閉弁時は、燃料圧力による開弁力が大きくなるため、常時圧力を供給するコモンレール式噴射系では閉弁できず、間欠して噴射圧力を発生する列型噴射装置でしか使用することができないという欠点を有する。
【０００６】
また、▲２▼特開昭５７−１１６１５３号公報に開示される燃料噴射ノズルにおいては、ノズルサック室に噴孔を形成し、スプール形式にしたバルブニードルの先端部をサック内壁に摺動させ、高圧燃料の油密を保ちバルブニードル下端で噴孔を開閉して開孔面積を変化させようとしている。そして、シート下流からバルブニードル外周部を経由してサック中心軸の燃料通路に開孔させて燃料通路をサック室へ連通させている。しかしながら、サック部とガイド部が異径であるため、同軸度を確保する加工が困難である。さらに、サック部の中心軸通路はその断面積を充分確保するため、サック径に対して小さくない通路径にする必要がある。通路内径から受ける燃料圧での歪みが大きく、バルブニードルサック外径変化が大きくなり疲労強度を確保できないという欠点がある。さらにまた、外径変化を見込むとボディ側のサック内径とバルブニードルサック外径間の隙間を大きくとる必要があり、高圧燃料はこの拡大された隙間から漏れ、閉弁時にバルブニードルで閉塞されているはずの噴孔から漏れていくという問題がある。
【０００７】
さらに、▲３▼特表平９−５０９７１７号公報に開示される燃料噴射ノズルにおいては、ばねとバルブニードルを一体化して弾性材により噴孔を開閉制御しようとしている。しかしながら、高圧時に油密を維持することが困難であり、噴孔開閉面積が圧力に依存するという欠点がある。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で燃料漏れを防止するとともに、エンジンの運転状態に応じた噴霧を供給し、ＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し燃費、出力を向上させる燃料噴射ノズルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の燃料噴射ノズルによると、ノズルボディは、軸方向に延びた縦孔を形成する周壁を貫通してこの周壁の外周面に開口する噴孔を有し、バルブニードルは、ノズルボディの縦孔に往復移動可能に収容され、縦孔内をリフトすることで噴孔に連通可能な燃料流路を有するので、燃料流路をバルブニードル中心軸上に設け、噴孔をバルブニードル外径で開閉制御する内開式のインジェクタに本発明を適用することができる。したがって、バルブニードルの摺動面が外部に露出することがないため、バルブニードルの摺動面に未燃焼燃料であるカーボンデポジットが付着することを防止することができる。
【００１０】
さらに変形手段は、バルブニードルの当接部がノズルボディの縦孔の下端部に当接したとき、燃料流路の内壁を弾性変形させるので、バルブニードルの外壁を径方向に拡大させることが可能となる。このため、当接部の当接時に縦孔の内壁とバルブニードルの外壁との隙間を小さくすることが可能となる。したがって、簡単な構成で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００１２】
本発明の請求項２記載の燃料噴射ノズルによると、変形手段は、当接部の当接時に縦孔の内壁とバルブニードルの外壁との隙間を小さくする。したがって、簡単な構成で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００１３】
本発明の請求項３記載の燃料噴射ノズルによると、変形手段は、当接部の当接時にバルブニードルに負荷される荷重と、燃料流路内の燃料圧力とによりバルブニードルの外壁を径方向に拡大させる。したがって、簡単な構成で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００１４】
本発明の請求項４、７記載の燃料噴射ノズルによると、バルブニードルは、縦孔の内壁とバルブニードルの外壁との隙間が小さくなった後、噴孔を閉塞する。したがって、高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減するとともに、バルブニードルの潤滑と冷却を良好にして燃料噴射ノズルにデポジットや焼き付きが発生することを防止することができる。
【００１５】
本発明の請求項５、８記載の燃料噴射ノズルによると、当接部は、バルブニードルのリフト応答性を最適にするための所定面積の当接端面を有する。したがって、高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減するとともに、バルブニードルの潤滑と冷却を良好にして燃料噴射ノズルにデポジットや焼き付きが発生することを防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項６、９記載の燃料噴射ノズルによると、ノズルボディは、複数の噴孔で１つの噴霧を形成する噴孔群を有し、バルブニードルは、エンジンの運転条件に応じて噴孔群の開口面積を制御する。このため、噴孔群の複数の噴孔から噴射された燃料の噴霧は積極的な衝突を起こすことなく１つの噴霧を形成する。１つの噴霧を形成することにより、各噴孔から噴射された燃料は個々に噴霧を形成することがなく、エンジンの燃焼室内に形成される噴霧の数が過剰となることが防止される。また、各噴孔から噴射された燃料の噴霧が積極的な衝突を起こさないため、噴霧の粒子同士が合体し粒径が増大することがなく、燃料の微粒化が促進される。したがって、噴霧はエンジン燃焼室内の空気と十分に混合されるので、燃料の完全燃焼が促進され、エンジンからのＮＯｘ，ＨＣ、黒煙の排出を低減することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１実施例）
本発明をディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルに適用した第１実施例を図１、図２および図３に示す。
【００１８】
図３に示すインジェクタ１００は、図示しないディーゼルエンジンの燃焼室内に段階的に燃料を噴射するインジェクタであって、インジェクタボディ１１１、リテーニングナット１１４、チップパッキン１１３、燃料噴射ノズル１からなる外郭形成部材を備えている。インジェクタ１００は、インジェクタボディ１１１、チップパッキン１１３および燃料噴射ノズル１がリテーニングナット１１４により固定されている。インジェクタ１００はエンジンの回転数、負荷、燃料、吸入空気、冷却水の温度、圧力の入力に従いコントロールされた圧力源からの高圧燃料によって駆動される。
【００１９】
インジェクタボディ１１１は、燃料通路１５０に接続される燃料通路１５１を有しており、軸方向に貫通するスプリング室１２３、第１ピストン室１２５および第２ピストン室１２６が形成されている。燃料通路１５０は、高圧燃料を蓄圧している図示しないコモンレールに連通している。燃料通路１５１は、チップパッキン１１３に形成される燃料通路１５２を経由して後述するノズルボディ３に形成される燃料通路３１に連通している。スプリング室１２３内には、スプリング１１５、スペーサ１１６およびプレッシャーピン１１９の小径部１１９ａが収容されている。スプリング１１５は、一方の端部が後述するプレッシャーピン１１９に当接し、他方の端部がスペーサ１１６に当接している。スプリング１１５はプレッシャーピン１１９を図３に示す下方向、すなわち閉弁方向に付勢している。第１ピストン室１２５内には第１ピストン１２４が摺動自在に嵌挿され、第２ピストン室１２７内には第２ピストン１２７が摺動自在に嵌挿されている。閉弁時において、第１ピストン１２４および第２ピストン１２７が距離ｈ１を保つように、第２ピストン１２７の位置が規定されている。上記の距離ｈ１は後述するバルブニードル２の第１リフト量となる。第１ピストン室１２５内であって、第１ピストン１２４と第２ピストン１２７との間には第１制御室１６０が形成されている。第２ピストン室１２７内であって、第２ピストン１２７の反第１ピストン側には第２制御室１６５が形成されている。第１制御室１６０は、第１入口絞り１６１および燃料通路１５０を経由してコモンレールに連通しており、第１出口絞り１６２および制御弁１３０を経由して燃料タンク１０３に連通可能に接続されている。また第２制御室１６５は、第２入口絞り１６６および燃料通路１５０を経由してコモンレールに連通しており、第２出口絞り１６７および制御弁１３０を経由して燃料タンク１０３に連通可能に接続されている。
【００２０】
燃料噴射ノズル１は、ノズルボディ３と、ノズルボディ３の内部に軸方向に往復移動可能に収容されるバルブニードル２とから構成される。図１に示すように、ノズルボディ３は、内部に案内孔３０、燃料供給孔３１、燃料溜り１１が形成され、先端部の近傍に噴孔群４０が形成されている。またノズルボディ３は、案内孔３０の先端部にバルブニードル２の当接部２４と当接する弁座部３８を有しており、弁座部３８の先端部側にはサック室１６が形成されている。
【００２１】
縦孔としての案内孔３０は、ノズルボディ３の内部に軸方向に延びており、一方の端部がノズルボディ３の開口端３９に接続しており、他方の端部側に弁座部３８が設けられている。案内孔３０の内壁は、ノズルボディ３の開口端３９近傍から弁座部３８近傍まで概略同一内径に形成されている。
【００２２】
燃料供給孔３１は、ノズルボディ３の軸方向に傾斜して形成されており、一端は燃料溜り１１に接続され、他端は図３に示すチップパッキン１１３に形成される燃料通路１５２に接続されている。
【００２３】
図２に示すように、案内孔３０の内壁面に形成されている噴孔群４０は同一径または径の異なる第１噴孔３６および第２噴孔３７の２個の噴孔あるいは噴孔群を有しており、ノズルボディ３の内外を連通するようにノズルボディ３の周方向に複数形成されている。第１噴孔３６および第２噴孔３７は、案内孔３０の内壁面に入口部が開口している。
【００２４】
バルブニードル２は、ノズルボディ３の案内孔３０内を往復移動可能である。バルブニードル２は小径部２４、第１大径部２５、第１中径部２６、第２大径部２７および第２中径部２８を有しており、内部に燃料通路室２１、燃料通路孔２２および２３が形成されている。また、小径部２４と第１大径部２５との間には肩部２９が形成されている。第１大径部２５は外径が最も大きく、第１大径部２５、および第１大径部２５と等しいかより小さい外径を有する第２大径部２７がそれぞれ案内孔３０の内壁を摺動することが可能である。第１中径部２６は外径が最も小さく、第２中径部２８は、第１中径部２６よりも外径が大きく、第２大径部２７よりも外径が小さい。図２に示すように、第２中径部２８は制御端４１に接続しており、バルブニードル２の先端に弁座部３８と当接する当接部２４が形成されている。
【００２５】
バルブニードル２の外壁面の一部は、ノズルボディ３の燃料溜り１１から燃料通路室２１へ高圧燃料を給送するための燃料通路３２が形成されている。燃料通路３２に連通する燃料通路室２１は燃料通路孔２２に接続している。燃料通路孔２２は燃料通路室２１および燃料通路孔２３に接続し、燃料通路孔２３は燃料通路孔２２およびサック室１６に接続している。燃料通路孔２３は燃料通路孔２２よりも内径が拡大している。ここで、燃料通路室２１、燃料通路孔２２および２３は燃料流路を構成している。
【００２６】
バルブニードル２とノズルボディ３との間に形成される隙間は、案内孔３０の内壁と第１大径部２５との隙間３５が最も小さく、案内孔３０の内壁と第２大径部２７との隙間３４が隙間３５に等しいか隙間３５よりも大きく、案内孔３０の内壁と第２中径部２８との隙間３３が隙間３４よりも大きい。隙間３５および３４は数μｍ程度の隙間である。隙間３３については、図２の２点鎖線で示すように閉弁時、すなわち当接部２４が弁座部３８と当接したとき、燃料通路孔２３内の燃料圧力により第２中径部２８が弾性変形し径方向に拡大して第２噴孔３７近傍の内壁と制御端４１との隙間３３が隙間３４と同程度となるように、バルブニードル２の燃料通路孔２３の内径ｒ₁₁と第２中径部２８の外径ｒ₁₂とが設定されている。なお、図２においては、説明を容易にするために隙間が誇張されて示されている。
【００２７】
バルブニードル２は、図３に示すプレッシャーピン１１９を介してスプリング１１５により図１の下方向、つまり閉弁方向に付勢されている。バルブニードル２の当接部２４がノズルボディ３の弁座部３８に着座しているとき、（ｈ１＋ｈ２）の距離、つまりバルブニードル２の最大リフト量となる距離だけノズルボディ３の開口端３９よりバルブニードル２の肩部２９は凹んでいる。
【００２８】
上記の構成により、図示しない高圧ポンプより供給される高圧燃料は、コモンレールおよび燃料通路１５０を介してインジェクタボディ１１１内の燃料通路１５１、ノズルボディ３内の燃料供給孔３１、燃料溜り１１、燃料通路３２、バルブニードル２内の燃料通路室２１、燃料通路孔２２および２３を経由し、バルブニードル２の当接部２４とノズルボディ３の弁座部３８との間を経由してノズルボディ３の周壁に開孔し、複数群形成される第１噴孔３６および第２噴孔３７へ供給される。
【００２９】
次に、燃料噴射ノズル１の作動について説明する。
(1) コモンレールから燃料通路１５０を経由してインジェクタ１００に供給される高圧燃料は、第２入口絞り１６６を介して第２制御室１６５へ供給され、第２出口絞り１６７を介して制御弁１３０に供給される。また、インジェクタ１００に供給された高圧燃料は、第１入口絞り１６１を介して第１制御室１６０へ供給され、第１出口絞り１６２を介して制御弁１３０に供給される。さらに、燃料通路１５１を介して燃料噴射ノズル１へ供給された高圧燃料は燃料供給孔３１、燃料溜り１１、燃料通路３２、燃料通路室２１、燃料通路孔２２および２３を経由してサック室１６まで充満される。制御弁１３０が第１位置１３０ａにあるとき、第１制御室１６０および第２制御室１６５は燃料タンク１０３へ解放される通路を閉じられている。このとき、第１制御室１６０および第２制御室１６５内はコモンレールから供給される燃料の圧力に保持されており、第１ピストン１２４および第２ピストン１２７を下方へ押し付けている。第１ピストン１２４は、プレッシャーピン１１９をスプリング１１５とともに下方へ付勢しバルブニードル２の当接部２４をノズルボディ３の弁座部３８に押し付け当接させている。つまり無噴射状態である。このとき、図２の２点鎖線で示すように、バルブニードル２の燃料通路孔２３の内壁に負荷する燃料圧力がバルブニードル２の燃料通路孔２３の内壁を外方向に拡大させ、第２中径部２８を弾性変形させて径方向に拡大させ、隙間３３を特に制御端４１近傍で小さくする。燃料通路孔２２の内壁に負荷する燃料圧力も燃料通路孔２２の内壁を拡大させるように働くが、燃料通路孔２２の内径は燃料通路孔２３の内径よりも小さく、第２大径部２７をほとんど径方向に拡大させない。この結果、燃料通路３２の高圧燃料が隙間３４を通過して隙間３３に充満してくるが、径方向に拡大変位した制御端４１が第２噴孔３７を閉塞し第１噴孔３６および第２噴孔３７からの燃料漏れを防止する。また隙間３３の燃料はバルブニードル２の潤滑と冷却の役割を果たしている。
【００３０】
(2) 図示しないコンピュータにより、制御弁１３０が第２位置１３０ｂになるように電気アクチュエータ１３５に通電されると第１制御室１６０の高圧燃料が第１出口絞り１６２を介してタンク１０３へ排出され、第１入口絞り１６１から流入する燃料と均衡した圧力まで第１制御室１６０の圧力を低下させる。バルブニードル２の当接部２４をノズルボディ３の弁座部３８に押接する力が減少し、バルブニードル２の当接部２４の内側に負荷される燃料圧力によって発生する力が、スプリング１１５の設定荷重と第１ピストン１２４に負荷される第１制御室１６０の燃料圧力との合力に打ち勝つと、バルブニードル２は開弁方向に押し上げられる。バルブニードル２のリフトによりサック室１６および燃料通路孔２３内の燃料圧力は、バルブニードル２のリフトによるサック室１６の体積増加、および燃料噴射とコモンレールから供給される燃料量の差分に応じて低下する。上記の燃料圧力の低下によりバルブニードル２の第２中径部２８は、図２の実線で示すように縮径し、隙間３３を広げる。隙間３３内の燃料は、噴孔３６および３７から流出する燃料流によって生じる吸引力により噴孔３６および３７へ流れ込む。さらに、高圧燃料は燃料噴射の度に燃料通路３２、隙間３４、隙間３３、第１噴孔３６および第２噴孔３７へと流れ、停滞することなくバルブニードル２の潤滑と冷却の役割を果たす。このとき、第２制御室１６５は高圧を保持し、かつ第２ピストン１２７の外径はバルブニードル２の第１大径部２５の外径より大きいために閉弁方向の力が勝り、第１ピストン１２４は第２ピストン１２７の下端面に当接して動きを止める。これにより、バルブニードル２も開弁運動を停止する。この第１リフトの距離がｈ１であり、当接部２４を弁座部３８から解放し、バルブニードル２の制御端４１が第２噴孔３７を閉塞するリフト量に設定されている。この結果、第１噴孔３６からのみ燃料は噴射され、第１噴孔３６の径が小さいことから微粒化しやすく、かつ噴射率と到達距離の小さい噴霧が形成される。この第１リフトは、エンジンの低中速、低中負荷時に使用され、微粒化した噴霧で可燃混合気を成層化した最適な状態を形成して燃費、排ガス、騒音を改善することができる。
【００３１】
(3) コンピュータより制御弁１３０に最大リフトを指令すると、電気アクチュエータ１３５の力により制御弁１３０が第３位置１３０ｃに移動する。このとき第１制御室１６０および第２制御室１６５は共にそれぞれ第１出口絞り１６２および第２出口絞り１６７と制御弁１３０を介してタンク１０３に連通され、第１制御室１６０および第２制御室１６５の圧力は低下する。バルブニードル２は第１大径部２５に負荷される燃料圧力により押し上げられて、バルブニードル２の肩部２９がチップパッキン１１３の下端面に当接するまで移動上昇し停止する。この停止位置がバルブニードル２の最大リフト距離（ｈ１＋ｈ２）になる。このとき、バルブニードル２の制御端４１は第２噴孔３７を導通させ、第１噴孔３６および第２噴孔から燃料を噴射する。小噴孔径である第１噴孔３６および第２噴孔３７から噴射される燃料は微粒化され、第１噴孔３６および第２噴孔３７の噴霧は合体して到達距離は大きくなり、かつ噴射率が高いものとなる。これにより、高負荷、高速のエンジン運転状態において噴射期間を短かくでき、燃料と空気との混合を短時間で促進できるため、黒煙の発生を押さえて出力を向上することができる。
【００３２】
(4) バルブニードル２の第１リフト状態あるいは最大リフト状態から、制御弁１３０への通電を停止すると、制御弁１３０は第１制御室１６０および第２制御室１６５とタンク１０３への戻り通路を閉鎖し、第１入口絞り１６１および第２入口絞り１６６から第１制御室１６０および第２制御室１６５へ高圧燃料が充満される。第１リフト状態においては、第１制御室１６０の昇圧により第１ピストン１２４を下方に押す力がバルブニードル２の第１大径部２５を押し上げる力より勝り、バルブニードル２を下降させ当接部２４をノズルボディ３の当接部３８に押接させ閉弁する。最大リフト状態においては、第１制御室１６０および第２制御室１６５に高圧燃料が充満されていく。このとき、第１ピストン１２４の上端が第２ピストン１２７の下端、つまり第１制御室１６０側で当接しており、第２ピストン１２７に負荷される燃料圧力を受ける面積は第２制御室１６５側が第１制御室１６０側よりも大きくなっているので、第１ピストン１２４を押し下げながら第２ピストン１２７が下方に駆動される。バルブニードル２が最大リフト状態よりｈ２だけ下降すると、第１ピストン１２４は第２ピストン１２７から離れて第１リフト状態の閉弁と同様に閉弁していく。
【００３３】
以上説明した本発明の第１実施例においては、リフト距離ｈ１および（ｈ１＋ｈ２）の２段階制御が可能なインジェクタ１００にリフトに応じて開孔する噴孔の開口面積を可変する燃料噴射ノズル１に適用したことにより、エンジン運転状態に応じた噴霧と噴射率を安定して決定できる。したがって、ＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し燃費、出力を向上させることができる。
【００３４】
さらに第１実施例においては、バルブニードル２とノズルボディ３との隙間３３を燃料圧力に応じて変化させることで、高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減するとともに、バルブニードル２の潤滑と冷却を良好にして燃料噴射ノズル１にデポジットや焼き付きが発生することを防止することができる。
【００３５】
さらにまた、第１実施例においては、漏れ燃料回収用の通路を形成する必要がなく、噴孔群４０の開口面積を可変にする燃料噴射ノズル１の構造を簡略にして製造コストを低減することができる。
【００３６】
（第２実施例）
本発明の第２実施例を図４および図５に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。
【００３７】
第２実施例においては、図１に示す第１実施例のバルブニードル２の第２大径部２７を先端部まで延ばし、ノズルボディ３の弁座部３８に角度１８０°よりも大きい円錐角度をもたせ、バルブニードル２の制御端４１をバルブニードル２のシート２４が弁座部３８に着座したときに第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞するようにし、バルブニードル２の第１大径部２５に燃料通路を形成したものである。
【００３８】
図４に示すように、燃料噴射ノズル５０は、ノズルボディ５３と、ノズルボディ５３の内部に軸方向に往復移動可能に収容されるバルブニードル４２とから構成される。ノズルボディ５３は、案内孔３０の先端部にバルブニードル４２の当接部４４と当接する弁座部５８を有している。この弁座部５８は、後述するくさび効果を発揮することが可能なように、角度１８０°よりも大きい円錐角度で形成されている。
【００３９】
バルブニードル４２は、案内孔３０内を往復移動可能であり、第１大径部４５、第１中径部４６および第２大径部４７を有している。第１大径部４５は外径が最も大きく、第１大径部４５、および第１大径部４５と等しいかより小さい外径を有する第２大径部４７がそれぞれ案内孔３０の内壁を摺動することが可能である。第１大径部４５の外壁面の一部は、燃料通路３２へ高圧燃料を給送するための燃料通路４３が形成されている。第１中径部４６は第２大径部４７よりも外径が小さい。図５に示すように、第１中径部４７は制御端４１に接続しており、バルブニードル４２の先端に弁座部５８と当接する当接部４４が形成されている。
【００４０】
バルブニードル４２とノズルボディ５３との間に形成される隙間は、案内孔３０の内壁と第１大径部４５との隙間３５が最も小さく、案内孔３０の内壁と第２大径部４７との隙間３４が隙間３５に等しいか隙間３５よりも大きい。隙間３４については、図５の２点鎖線で示すように閉弁時、すなわち当接部４４が弁座部５８と当接したとき、くさび効果による力で第２大径部４７が弾性変形し径方向に拡大して制御端４１が第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞することが可能なように、バルブニードル４２の燃料通路孔２３の内径ｒ₂₁と第２大径部４７の外径ｒ₂₂とが設定されている。なお、図５においては、説明を容易にするために隙間が誇張されて示されている。
【００４１】
第２実施例においては、隙間３４は数μｍ程度と小さく、内径ｒ₂₁と外径ｒ₂₂との差が比較的大きくので、燃料通路孔２３内の燃料圧力により第２大径部４７が径方向に拡大する寸法は隙間３４よりも小さい。しかしながら、バルブニードル４２の当接部４４がノズルボディ５３の弁座部５８に着座するとき、スプリングと受圧面積差に働く燃料圧力との合力による閉弁力が弁座部５８から当接部４４にくさび効果として働き、バルブニードル４２の第２大径部４７が弾性変形し径方向に拡大する。第２大径部４７の径方向の拡大により隙間３４は小さくなり、制御端４１は案内孔３０の内壁に当接し、第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞する。バルブニードル４２の開弁指令時においては、開弁力が閉弁力よりも大きくなるため、くさび効果による第２大径部４７の径方向の拡大はなくなり、制御端４１は案内孔３０の内壁から離れて開弁動作を支障なく行うことができる。また、燃料噴射は制御端４１が第１噴孔３６を導通させてから行われるため、バルブニードル４２の微少リフトの不安定領域を使用せず、安定した微少噴射量制御が可能であることと、第１噴孔３６を導通させるまでのリフトを使い、第１制御室の圧力を制御弁から逃がす期間を長くすることができるため、コモンレールの燃料圧力を下げるための期間の要求があるときには減圧を速くできる。さらに、バルブニードル４２の第１大径部４５の燃料通路４３に高圧燃料を通過させるため、漏れ燃料の回収が不要となる。
【００４２】
以上説明した第２実施例においては、くさび効果による力を利用することにより、簡単な構成で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００４３】
（第３実施例）
本発明の第３実施例を図６および図７に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。
【００４４】
第３実施例においては、図１に示す第１実施例のバルブニードル２の燃料通路孔２２を上下に延長し、燃料通路孔２２の途中部に燃料通路孔２２の内径よりも大きな内径をもつ燃料通路室を形成したものである。
【００４５】
図６に示すように、燃料噴射ノズル７０は、ノズルボディ３の内部に軸方向に往復移動可能に収容されるバルブニードル６２を備えている。バルブニードル６２は、案内孔３０内を往復移動可能であり、第１大径部６５、第１中径部６６および第２大径部６７を有している。第１大径部６５は外径が最も大きく、第１大径部６５、および第１大径部６５と等しいかより小さい外径を有する第２大径部６７がそれぞれ案内孔３０の内壁を摺動することが可能である。第１大径部６５は、燃料通路室２１に接続する燃料通路７５が内部に形成されている。第１中径部６６は、第２大径部６７よりも外径が小さく、燃料通路室２１に接続する燃料通路孔７２、および燃料通路孔７２に接続する燃料通路室７３が内部に形成されている。第２大径部６７は、燃料通路室７３およびサック室１６に接続する燃料通路孔７４が内部に形成されている。ここで、燃料通路７５、燃料通路孔７２、燃料通路室７３および燃料通路孔７４は燃料流路を構成している。
【００４６】
バルブニードル６２とノズルボディ３との間に形成される隙間は、案内孔３０の内壁と第１大径部６５との隙間３５が最も小さく、案内孔３０の内壁と第２大径部６７との隙間６４が隙間３５に等しいか隙間３５よりも大きい。隙間３３については、図７の２点鎖線で示すように閉弁時、すなわち当接部２４が弁座部３８と当接したとき、燃料通路室７３内の燃料圧力により第１中径部６６が弾性変形し径方向に拡大して隙間６３を部分的に小さくすることが可能なように、バルブニードル６２の燃料通路室７３の内径ｒ₃₁と第１中径部６６の外径ｒ₃₂とが設定されている。なお、図７においては、説明を容易にするために隙間が誇張されて示されている。
【００４７】
第３実施例においては、第２噴孔３７付近では燃料通路孔７４の内径が小さいため、第２大径部６７の径方向に拡大する寸法は小さく所定の隙間６４を保持し、燃料通路室７３内の燃料圧力により第１中径部６６が径方向に拡大して隙間６３を部分的に小さくする。これにより、隙間６４に直接高圧燃料が負荷されることを防止している。さらに、燃料通路７５の内壁に負荷される燃料圧力により第１大径部６５が径方向に僅かに拡大して隙間３５を所定寸法より僅かに小さくし、高圧燃料が隙間３５より洩れることを低減する。
【００４８】
上記第３実施例においても、簡単な構成で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００４９】
（第４実施例）
本発明の第４実施例を図８および図９に示す。第１実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。
【００５０】
第４実施例においては、図１に示す第１実施例のバルブニードル２の第２中径部２８先端を大径にし、閉弁時に制御端４１が第１噴孔３６および第２噴孔３７を遮断し、ノズルボディ３の弁座部３８を平面形状にしたものである。
【００５１】
図８に示すように、燃料噴射ノズル９０は、ノズルボディ９３と、ノズルボディ９３の内部に軸方向に往復移動可能に収容されるバルブニードル８２とから構成される。ノズルボディ９３は、案内孔３０の先端部にバルブニードル８２の当接部８４と当接する弁座部９８を有している。
【００５２】
バルブニードル８２は、第２中径部２８の先端に第２中径部２８よりも外径が大きい第３大径部８９が形成されている。図９に示すように、第３大径部８９は制御端４１に接続しており、バルブニードル８２の先端に弁座部９８と当接する当接部８４が形成されている。案内孔３０の内壁と第３大径部８９との間に形成される隙間９４は隙間３３よりも小さい。図９の２点鎖線で示すように閉弁時、すなわち当接部８４が弁座部９８と当接したとき、燃料通路孔２３内の燃料圧力により第２中径部２８および第３大径部８９が弾性変形し径方向に拡大して制御端４１が第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞することが可能である。なお、図９においては、説明を容易にするために隙間が誇張されて示されている。
【００５３】
第４実施例においては、第３大径部８９の燃料圧力により径方向に拡大する寸法を比較的小さくしても第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞することが可能である。さらに、隙間３３に燃料が潤滑冷却用に充満すること、ならびにノズルボディ９３の弁座部９８を平面形状にすることで噴孔位置をノズルボディ９３の先端部に近い部分に設定することができる。
【００５４】
上記第４実施例においても、簡単な構造で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００５５】
（第５実施例）
本発明の第５実施例を図１０、図１１および図１２に示す。第４実施例と実質的に同一構成部分に同一符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
第５実施例においては、図８に示す第４実施例のバルブニードル８２の下端に当接部を設け、ノズルボディ９３の内底面をくさび効果が発揮できるように、角度１８０°よりも大きい円錐角度で形成したものである。
【００５７】
図１０に示すように、燃料噴射ノズル１１０は、ノズルボディ１０３と、ノズルボディ１０３の内部に軸方向に往復移動可能に収容されるバルブニードル１０２とから構成される。ノズルボディ１０３は、案内孔３０の先端部にバルブニードル１０２の当接部１０４と当接する円錐面１０８を有している。この円錐面１０８は、後述するくさび効果を発揮することが可能なように、角度１８０°よりも大きい円錐角度で形成されている。
【００５８】
バルブニードル１０２は、先端にノズルボディ１０３の円錐面１０８と当接する当接部１０４を有している。図１２に示すように、当接部１０４は扇状に複数個形成されており、各当接部１０４の間には燃料通路孔２３に連通する燃料通路１０５が形成されている。当接部１０４の当接端面は、バルブニードル１０２のリフト応答性を最適にするように所定面積で形成されている。
【００５９】
図１１の２点鎖線で示すように閉弁時、すなわち当接部１０４が円錐面１０８と当接したとき、くさび効果による力で第２中径部２８および第３大径部８９が弾性変形し径方向に拡大して制御端４１が第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞することが可能である。なお、図１１においては、説明を容易にするために隙間が誇張されて示されている。
【００６０】
第５実施例においては、燃料圧力とスプリングによる閉弁力をくさび効果で第３大径部８９を径方向に拡大する力に変え、閉弁時のみ第１噴孔３６および第２噴孔３７を閉塞するようにしている。バルブニードル１０２の当接部１０４は高い加工精度が要求されず加工が容易であり、バルブニードル１０２の閉弁位置は当接部１０４の高さで調整可能である。また高圧燃料は、閉弁時に図１２に示す燃料通路１０５によって制御端４１まで充満している。したがって、バルブニードル１０２の潤滑と冷却を良好にして燃料噴射ノズル１１０にデポジットや焼き付きが発生することを防止することができる。
【００６１】
上記第５実施例においても、簡単な構造で高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減することができる。
【００６２】
以上説明した本発明の複数の実施例においては、エンジン運転状態に応じて開孔する噴孔の開口面積を切り換えて燃料噴射、噴霧形成を行うことによりＮＯｘ、黒煙、ＨＣを低減し、燃費、出力の向上を図ることができる。さらに、バルブニードルとノズルボディとの隙間を可変にすることで、高圧燃料が低圧部に漏れることを防止し、噴孔群４０からの燃料漏れを防止して排ガス中の有害成分を低減するとともに、バルブニードルの潤滑と冷却を良好にして燃料噴射ノズルにデポジットや焼き付きが発生することを防止することができる。
【００６３】
上記複数の実施例では、コモンレール形式のインジェクタに本発明の燃料噴射ノズルを適用したが、公知の各方式のインジェクタ、例えば蓄正式の電気−油圧サーボ式インジェクタ、電気力によりバルブニードルを直接駆動する方式のインジェクタ等に適用できることはもちろんである。また、ディーゼルエンジン用の燃料噴射ノズルに本発明の燃料噴射ノズルを適用したが、ガソリンエンジン用の燃料噴射弁に本発明の燃料噴射ノズルを適用することは可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図２】図１の主要部拡大図である。
【図３】本発明の第１実施例による燃料噴射ノズルを適用したインジェクタを示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例による燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図５】図４の主要部拡大図である。
【図６】本発明の第３実施例による燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図７】図６の主要部拡大図である。
【図８】本発明の第４実施例による燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図９】図８の主要部拡大図である。
【図１０】本発明の第５実施例による燃料噴射ノズルを示す断面図である。
【図１１】図１０の主要部拡大図である。
【図１２】図１１のXII−XII線断面図である。
【符号の説明】
１燃料噴射ノズル
２バルブニードル
３ノズルボディ
２１燃料通路室（燃料流路）
２２、２３燃料通路孔（燃料流路）
２４当接部
２７第２大径部
２８第２中径部
３０案内孔（縦孔）
３３、３４隙間
３６第１噴孔
３７第２噴孔
３８弁座部
４０噴孔群
１００インジェクタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection nozzle of an internal combustion engine (hereinafter, the internal combustion engine is referred to as an “engine”).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, the valve needle is accommodated in the nozzle body so as to be reciprocally movable, and the fuel injected from the nozzle hole by the contact portion of the valve needle being seated on the valve seat formed on the nozzle body and separated from the valve seat. There is known a fuel injection nozzle of an engine fuel injection valve that intermittently interrupts.
[0003]
In such fuel injection nozzles, “atomization of fuel” injected from the injection holes is an important factor from the viewpoints of reduction of fuel consumption, improvement of exhaust emission efficiency, stability of engine operation, and the like. In particular, in the case of a fuel injection nozzle for a fuel injection valve for an in-cylinder direct injection engine, the particle size of the fuel particles that form the spray has a large effect on the black smoke discharged from the engine. Is one of the most important elements. As a method of promoting atomization, for example, it is conceivable to reduce the nozzle hole diameter. However, if the nozzle hole diameter is reduced, the flow passage area is reduced and the injection rate is reduced. There is a concern that smoke will increase.
[0004]
Therefore, for example, as disclosed in (1) JP-A-55-93961 and (2) JP-A-57-116153, the fuel supplied from the high-pressure fuel supply pump to the injector is routed into the valve needle. There has been proposed a technique for reducing the size by providing a nozzle and switching the nozzle hole to make the spray shape variable. Furthermore, as disclosed in (3) Japanese translations of PCT publication No. 9-509717, a technique for opening and closing the nozzle holes by elastically deforming the nozzle hole opening / closing member has been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
(1) In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-93961, the fuel passage is passed through the valve needle central axis from the upper high pressure portion to the upstream of the seat, and the fuel passage is not formed on the body side. The small diameter is reduced. However, since the fuel passage in the valve needle extends to the upstream side of the seat, the diameter of the upper portion of the valve needle guide is reduced in order to obtain a valve opening force due to the injection pressure. For this reason, the processing precision which ensures the coaxiality of a different diameter part is needed. In addition, when the valve is closed, the valve opening force due to the fuel pressure increases, so the common rail injection system that constantly supplies pressure cannot be closed, and can only be used in row-type injection devices that intermittently generate injection pressure. It has the disadvantage that it cannot.
[0006]
(2) In the fuel injection nozzle disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-116153, an injection hole is formed in the nozzle sac chamber, and the tip of the spool-shaped valve needle is slid on the inner wall of the sack. While maintaining the oil tightness of the high-pressure fuel, the nozzle hole is opened and closed at the lower end of the valve needle to change the opening area. The fuel passage is communicated with the sac chamber by opening the fuel passage of the sac center shaft from the downstream side of the seat through the outer periphery of the valve needle. However, since the sack portion and the guide portion have different diameters, it is difficult to process to ensure the coaxiality. Further, the central axis passage of the sac portion needs to have a passage diameter that is not smaller than the diameter of the sack in order to ensure a sufficient cross-sectional area. There is a drawback that the strain due to the fuel pressure received from the inner diameter of the passage is large, the change in the outer diameter of the valve needle sack becomes large, and the fatigue strength cannot be secured. Furthermore, if the change in the outer diameter is expected, it is necessary to make a large gap between the inner diameter of the sack on the body side and the outer diameter of the valve needle sack, and high-pressure fuel leaks from this enlarged gap and is blocked by the valve needle when the valve is closed. There is a problem of leaking from the nozzle hole that should have been.
[0007]
Furthermore, in the fuel injection nozzle disclosed in (3) Japanese National Publication No. 9-509717, an attempt is made to control opening and closing of the injection hole with an elastic material by integrating a spring and a valve needle. However, it is difficult to maintain oil tightness at high pressure, and there is a drawback that the nozzle opening / closing area depends on the pressure.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and prevents fuel leakage with a simple configuration, and supplies spray according to the operating state of the engine to reduce NOx, black smoke, and HC. An object of the present invention is to provide a fuel injection nozzle that improves fuel consumption and output.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the fuel injection nozzle of claim 1 of the present invention, the nozzle body has an injection hole that passes through a peripheral wall that forms a longitudinal hole extending in the axial direction and opens to the outer peripheral surface of the peripheral wall, and the valve needle is Since the fuel passage is accommodated in the vertical hole of the nozzle body so as to be reciprocally movable and communicated with the injection hole by lifting the inside of the vertical hole, the fuel passage is provided on the central axis of the valve needle, and the injection hole is provided. The present invention can be applied to an inward-opening type injector that controls opening and closing with the outer diameter of the valve needle. Therefore, since the sliding surface of the valve needle is not exposed to the outside, it is possible to prevent carbon deposits that are unburned fuel from adhering to the sliding surface of the valve needle.
[0010]
Furthermore, the deformation means elastically deforms the inner wall of the fuel flow path when the contact portion of the valve needle contacts the lower end of the vertical hole of the nozzle body, so that the outer wall of the valve needle can be expanded in the radial direction. It becomes. For this reason, it is possible to reduce the gap between the inner wall of the vertical hole and the outer wall of the valve needle when the contact portion contacts. Therefore, it is possible to prevent high-pressure fuel from leaking to the low-pressure portion with a simple configuration, to prevent fuel leakage from the nozzle hole, and to reduce harmful components in the exhaust gas.
[0012]
Claims of the invention 2 According to the described fuel injection nozzle, the deforming means reduces the gap between the inner wall of the vertical hole and the outer wall of the valve needle when the abutting portion abuts. Therefore, it is possible to prevent high-pressure fuel from leaking to the low-pressure portion with a simple configuration, to prevent fuel leakage from the nozzle hole, and to reduce harmful components in the exhaust gas.
[0013]
Claims of the invention 3 According to the described fuel injection nozzle, the deformation means expands the outer wall of the valve needle in the radial direction by the load applied to the valve needle when the contact portion abuts and the fuel pressure in the fuel flow path. Therefore, it is possible to prevent high-pressure fuel from leaking to the low-pressure portion with a simple configuration, to prevent fuel leakage from the nozzle hole, and to reduce harmful components in the exhaust gas.
[0014]
Claims of the invention 4, 7 According to the described fuel injection nozzle, the valve needle closes the injection hole after the gap between the inner wall of the vertical hole and the outer wall of the valve needle becomes small. Therefore, high-pressure fuel is prevented from leaking into the low-pressure part, fuel leakage from the nozzle hole is prevented to reduce harmful components in the exhaust gas, and the valve needle is lubricated and cooled well to deposit on the fuel injection nozzle. It is possible to prevent image sticking from occurring.
[0015]
Claims of the invention 5, 8 According to the described fuel injection nozzle, the contact portion has a contact end surface having a predetermined area for optimizing the lift response of the valve needle. Therefore, high-pressure fuel is prevented from leaking into the low-pressure part, fuel leakage from the nozzle hole is prevented to reduce harmful components in the exhaust gas, and the valve needle is lubricated and cooled well to deposit on the fuel injection nozzle. It is possible to prevent image sticking from occurring.
[0016]
Claims of the invention 6, 9 According to the described fuel injection nozzle, the nozzle body has an injection hole group that forms one spray with a plurality of injection holes, and the valve needle controls the opening area of the injection hole group according to the operating conditions of the engine. . For this reason, the spray of the fuel injected from the plurality of nozzle holes of the nozzle hole group forms one spray without causing a positive collision. By forming one spray, the fuel injected from each nozzle hole does not form a spray individually, and the number of sprays formed in the combustion chamber of the engine is prevented from becoming excessive. Further, since the spray of fuel injected from each nozzle hole does not cause a positive collision, the spray particles are not united to increase the particle size, and the atomization of the fuel is promoted. Therefore, since the spray is sufficiently mixed with the air in the engine combustion chamber, complete combustion of the fuel is promoted, and emission of NOx, HC and black smoke from the engine can be reduced.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a plurality of examples showing embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A first embodiment in which the present invention is applied to a fuel injection nozzle for a diesel engine is shown in FIGS.
[0018]
An injector 100 shown in FIG. 3 is an injector that injects fuel stepwise into a combustion chamber of a diesel engine (not shown), and includes an outer body forming member including an injector body 111, a retaining nut 114, a tip packing 113, and a fuel injection nozzle 1. It has. In the injector 100, the injector body 111, the tip packing 113, and the fuel injection nozzle 1 are fixed by a retaining nut 114. The injector 100 is driven by high-pressure fuel from a pressure source controlled in accordance with input of engine speed, load, fuel, intake air, cooling water temperature, and pressure.
[0019]
The injector body 111 has a fuel passage 151 connected to the fuel passage 150, and a spring chamber 123, a first piston chamber 125, and a second piston chamber 126 penetrating in the axial direction are formed. The fuel passage 150 communicates with a common rail (not shown) that accumulates high-pressure fuel. The fuel passage 151 communicates with a fuel passage 31 formed in the nozzle body 3 described later via a fuel passage 152 formed in the tip packing 113. In the spring chamber 123, the small diameter portion 119a of the spring 115, the spacer 116, and the pressure pin 119 is accommodated. One end of the spring 115 abuts on a pressure pin 119 described later, and the other end abuts on the spacer 116. The spring 115 biases the pressure pin 119 downward as shown in FIG. 3, that is, in the valve closing direction. A first piston 124 is slidably inserted into the first piston chamber 125, and a second piston 127 is slidably inserted into the second piston chamber 127. When the valve is closed, the position of the second piston 127 is defined so that the first piston 124 and the second piston 127 maintain the distance h1. Said distance h1 becomes the 1st lift amount of the valve needle 2 mentioned later. A first control chamber 160 is formed in the first piston chamber 125 and between the first piston 124 and the second piston 127. A second control chamber 165 is formed in the second piston chamber 127 on the side opposite to the first piston of the second piston 127. The first control chamber 160 communicates with the common rail via the first inlet throttle 161 and the fuel passage 150, and is connected to the fuel tank 103 via the first outlet throttle 162 and the control valve 130 so as to be able to communicate therewith. Yes. The second control chamber 165 communicates with the common rail via the second inlet throttle 166 and the fuel passage 150, and is connected to the fuel tank 103 via the second outlet throttle 167 and the control valve 130. ing.
[0020]
The fuel injection nozzle 1 includes a nozzle body 3 and a valve needle 2 accommodated in the nozzle body 3 so as to be reciprocally movable in the axial direction. As shown in FIG. 1, the nozzle body 3 has a guide hole 30, a fuel supply hole 31, and a fuel reservoir 11 formed therein, and a nozzle hole group 40 formed near the tip. The nozzle body 3 has a valve seat portion 38 that contacts the contact portion 24 of the valve needle 2 at the distal end portion of the guide hole 30, and a suck chamber 16 is formed on the distal end portion side of the valve seat portion 38. ing.
[0021]
The guide hole 30 as a vertical hole extends in the axial direction inside the nozzle body 3, one end thereof is connected to the opening end 39 of the nozzle body 3, and the valve seat 38 on the other end side. Is provided. The inner wall of the guide hole 30 is formed with substantially the same inner diameter from the vicinity of the open end 39 of the nozzle body 3 to the vicinity of the valve seat portion 38.
[0022]
The fuel supply hole 31 is formed to be inclined in the axial direction of the nozzle body 3, one end is connected to the fuel reservoir 11, and the other end is connected to a fuel passage 152 formed in the tip packing 113 shown in FIG. 3. ing.
[0023]
As shown in FIG. 2, the nozzle hole group 40 formed on the inner wall surface of the guide hole 30 has two nozzle holes or nozzle hole groups of the first nozzle hole 36 and the second nozzle hole 37 having the same diameter or different diameters. A plurality of nozzle bodies 3 are formed in the circumferential direction of the nozzle body 3 so as to communicate with the inside and outside of the nozzle body 3. The first injection hole 36 and the second injection hole 37 have an inlet opening on the inner wall surface of the guide hole 30.
[0024]
The valve needle 2 can reciprocate in the guide hole 30 of the nozzle body 3. The valve needle 2 has a small-diameter portion 24, a first large-diameter portion 25, a first medium-diameter portion 26, a second large-diameter portion 27, and a second medium-diameter portion 28, and a fuel passage chamber 21 and a fuel passage inside. Holes 22 and 23 are formed. A shoulder 29 is formed between the small diameter portion 24 and the first large diameter portion 25. The first large diameter portion 25 has the largest outer diameter, and the first large diameter portion 25 and the second large diameter portion 27 having an outer diameter equal to or smaller than the first large diameter portion 25 respectively serve as the inner wall of the guide hole 30. It is possible to slide. The first medium diameter portion 26 has the smallest outer diameter, and the second medium diameter portion 28 has a larger outer diameter than the first medium diameter portion 26 and a smaller outer diameter than the second large diameter portion 27. As shown in FIG. 2, the second medium diameter portion 28 is connected to the control end 41, and the contact portion 24 that contacts the valve seat portion 38 is formed at the tip of the valve needle 2.
[0025]
A part of the outer wall surface of the valve needle 2 is formed with a fuel passage 32 for feeding high-pressure fuel from the fuel reservoir 11 of the nozzle body 3 to the fuel passage chamber 21. The fuel passage chamber 21 communicating with the fuel passage 32 is connected to the fuel passage hole 22. The fuel passage hole 22 is connected to the fuel passage chamber 21 and the fuel passage hole 23, and the fuel passage hole 23 is connected to the fuel passage hole 22 and the sack chamber 16. The fuel passage hole 23 has a larger inner diameter than the fuel passage hole 22. Here, the fuel passage chamber 21 and the fuel passage holes 22 and 23 constitute a fuel passage.
[0026]
The gap formed between the valve needle 2 and the nozzle body 3 has the smallest gap 35 between the inner wall of the guide hole 30 and the first large diameter portion 25, and the inner wall of the guide hole 30 and the second large diameter portion 27 The gap 34 is equal to or larger than the gap 35, and the gap 33 between the inner wall of the guide hole 30 and the second medium diameter portion 28 is larger than the gap 34. The gaps 35 and 34 are about several μm. With respect to the gap 33, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, when the valve is closed, that is, when the contact portion 24 contacts the valve seat portion 38, the second medium diameter portion 28 is caused by the fuel pressure in the fuel passage hole 23. Of the fuel passage hole 23 of the valve needle 2 so that the gap 33 between the inner wall near the second injection hole 37 and the control end 41 becomes approximately the same as the gap 34. ₁₁ And the outer diameter r of the second medium diameter portion 28 ₁₂ And are set. In FIG. 2, the gap is exaggerated for ease of explanation.
[0027]
The valve needle 2 is biased downward in FIG. 1, that is, in the valve closing direction by a spring 115 via a pressure pin 119 shown in FIG. When the contact portion 24 of the valve needle 2 is seated on the valve seat portion 38 of the nozzle body 3, the distance from the opening end 39 of the nozzle body 3 is a distance of (h1 + h2), that is, a distance that is the maximum lift amount of the valve needle 2. The shoulder 29 of the valve needle 2 is recessed.
[0028]
With the above configuration, high-pressure fuel supplied from a high-pressure pump (not shown) passes through the common rail and the fuel passage 150, the fuel passage 151 in the injector body 111, the fuel supply hole 31 in the nozzle body 3, the fuel reservoir 11, and the fuel passage. 32, via the fuel passage chamber 21 in the valve needle 2, the fuel passage holes 22 and 23, and between the contact portion 24 of the valve needle 2 and the valve seat portion 38 of the nozzle body 3, The holes are opened in the peripheral wall and supplied to the first nozzle holes 36 and the second nozzle holes 37 formed in a plurality of groups.
[0029]
Next, the operation of the fuel injection nozzle 1 will be described.
(1) The high-pressure fuel supplied from the common rail to the injector 100 via the fuel passage 150 is supplied to the second control chamber 165 via the second inlet throttle 166, and the control valve 130 via the second outlet throttle 167. To be supplied. The high-pressure fuel supplied to the injector 100 is supplied to the first control chamber 160 via the first inlet throttle 161 and supplied to the control valve 130 via the first outlet throttle 162. Further, the high-pressure fuel supplied to the fuel injection nozzle 1 via the fuel passage 151 passes through the fuel supply hole 31, the fuel reservoir 11, the fuel passage 32, the fuel passage chamber 21, the fuel passage holes 22 and 23, and the suck chamber 16. Charged up to. When the control valve 130 is in the first position 130 a, the first control chamber 160 and the second control chamber 165 are closed in the passage opened to the fuel tank 103. At this time, the inside of the first control chamber 160 and the second control chamber 165 is maintained at the pressure of the fuel supplied from the common rail, and presses the first piston 124 and the second piston 127 downward. The first piston 124 urges the pressure pin 119 downward together with the spring 115 to press the contact portion 24 of the valve needle 2 against the valve seat portion 38 of the nozzle body 3 to make contact. That is, there is no injection state. At this time, as indicated by a two-dot chain line in FIG. 2, the fuel pressure applied to the inner wall of the fuel passage hole 23 of the valve needle 2 expands the inner wall of the fuel passage hole 23 of the valve needle 2 outwardly, The diameter portion 28 is elastically deformed to expand in the radial direction, and the gap 33 is reduced particularly near the control end 41. The fuel pressure applied to the inner wall of the fuel passage hole 22 also works to enlarge the inner wall of the fuel passage hole 22, but the inner diameter of the fuel passage hole 22 is smaller than the inner diameter of the fuel passage hole 23, and the second large diameter portion 27 is Almost no radial expansion. As a result, the high-pressure fuel in the fuel passage 32 passes through the gap 34 and fills the gap 33, but the control end 41 expanded in the radial direction closes the second injection hole 37 and closes the first injection hole 36 and the first injection hole 36. The fuel leakage from the two nozzle holes 37 is prevented. The fuel in the gap 33 serves to lubricate and cool the valve needle 2.
[0030]
(2) When the electric actuator 135 is energized by a computer (not shown) so that the control valve 130 is in the second position 130b, the high-pressure fuel in the first control chamber 160 is discharged to the tank 103 via the first outlet throttle 162. Then, the pressure in the first control chamber 160 is reduced to a pressure balanced with the fuel flowing in from the first inlet throttle 161. The force that presses the contact portion 24 of the valve needle 2 against the valve seat portion 38 of the nozzle body 3 is reduced, and the force generated by the fuel pressure loaded inside the contact portion 24 of the valve needle 2 is reduced by the spring 115. When the resultant force of the set load and the fuel pressure in the first control chamber 160 loaded on the first piston 124 is overcome, the valve needle 2 is pushed up in the valve opening direction. Due to the lift of the valve needle 2, the fuel pressure in the sac chamber 16 and the fuel passage hole 23 decreases according to the volume increase of the sac chamber 16 due to the lift of the valve needle 2 and the difference between the fuel injection and the amount of fuel supplied from the common rail. To do. Due to the decrease in the fuel pressure, the second medium diameter portion 28 of the valve needle 2 is reduced in diameter as shown by the solid line in FIG. The fuel in the gap 33 flows into the nozzle holes 36 and 37 by the suction force generated by the fuel flow flowing out from the nozzle holes 36 and 37. Further, the high-pressure fuel flows into the fuel passage 32, the gap 34, the gap 33, the first injection hole 36, and the second injection hole 37 every time fuel is injected, and plays a role of lubricating and cooling the valve needle 2 without stagnation. . At this time, the second control chamber 165 maintains a high pressure, and since the outer diameter of the second piston 127 is larger than the outer diameter of the first large diameter portion 25 of the valve needle 2, the force in the valve closing direction prevails, and the first The piston 124 comes into contact with the lower end surface of the second piston 127 and stops moving. Thereby, the valve needle 2 also stops the valve opening movement. The distance of the first lift is h1, the contact portion 24 is released from the valve seat portion 38, and the control end 41 of the valve needle 2 is set to a lift amount that closes the second injection hole 37. As a result, the fuel is injected only from the first injection hole 36, and since the diameter of the first injection hole 36 is small, atomization is easy and a spray with a small injection rate and reaching distance is formed. This first lift is used at low and medium speeds and low and medium loads of the engine, and can form an optimum state in which a combustible mixture is stratified by atomized spray to improve fuel consumption, exhaust gas, and noise.
[0031]
(3) When a maximum lift is commanded from the computer to the control valve 130, the control valve 130 moves to the third position 130c by the force of the electric actuator 135. At this time, the first control chamber 160 and the second control chamber 165 are both communicated with the tank 103 via the first outlet throttle 162, the second outlet throttle 167, and the control valve 130, respectively. The pressure at 165 decreases. The valve needle 2 is pushed up by the fuel pressure applied to the first large-diameter portion 25 and moves up and stops until the shoulder 29 of the valve needle 2 comes into contact with the lower end surface of the tip packing 113. This stop position is the maximum lift distance (h1 + h2) of the valve needle 2. At this time, the control end 41 of the valve needle 2 conducts the second injection hole 37 and injects fuel from the first injection hole 36 and the second injection hole. The fuel injected from the first injection hole 36 and the second injection hole 37 having a small injection hole diameter is atomized, and the sprays of the first injection hole 36 and the second injection hole 37 are combined to increase the reach distance, and The injection rate will be high. Thereby, the injection period can be shortened in a high-load, high-speed engine operation state, and the mixing of fuel and air can be promoted in a short time, so that the output can be improved by suppressing the generation of black smoke.
[0032]
(4) When energization of the control valve 130 is stopped from the first lift state or the maximum lift state of the valve needle 2, the control valve 130 opens a return passage to the first control chamber 160 and the second control chamber 165 and the tank 103. The first control chamber 160 and the second control chamber 165 are filled with high-pressure fuel from the first inlet throttle 161 and the second inlet throttle 166. In the first lift state, the force that pushes down the first piston 124 by the pressure increase in the first control chamber 160 is superior to the force that pushes up the first large-diameter portion 25 of the valve needle 2, and the valve needle 2 is lowered to contact the contact portion. 24 is pressed against the contact portion 38 of the nozzle body 3 to close the valve. In the maximum lift state, the first control chamber 160 and the second control chamber 165 are filled with high-pressure fuel. At this time, the upper end of the first piston 124 is in contact with the lower end of the second piston 127, that is, the first control chamber 160 side, and the area for receiving the fuel pressure loaded on the second piston 127 is the second control chamber 165 side. Since it is larger than the first control chamber 160 side, the second piston 127 is driven downward while pushing down the first piston 124. When the valve needle 2 is lowered by h2 from the maximum lift state, the first piston 124 moves away from the second piston 127 and closes in the same manner as the valve close in the first lift state.
[0033]
In the first embodiment of the present invention described above, the fuel injection nozzle 1 that varies the opening area of the injection hole that opens in accordance with the lift in the injector 100 capable of two-stage control of the lift distance h1 and (h1 + h2). By applying, the spray and injection rate according to the engine operating state can be determined stably. Therefore, NOx, black smoke, and HC can be reduced and fuel consumption and output can be improved.
[0034]
Further, in the first embodiment, the gap 33 between the valve needle 2 and the nozzle body 3 is changed according to the fuel pressure, so that high pressure fuel is prevented from leaking into the low pressure portion, and fuel leakage from the nozzle hole group 40 is prevented. It is possible to prevent harmful components in the exhaust gas, and to improve the lubrication and cooling of the valve needle 2 and prevent the fuel injection nozzle 1 from depositing or seizing.
[0035]
Furthermore, in the first embodiment, it is not necessary to form a leakage fuel collecting passage, and the structure of the fuel injection nozzle 1 that makes the opening area of the injection hole group 40 variable can be simplified to reduce the manufacturing cost. Can do.
[0036]
(Second embodiment)
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS. Components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0037]
In the second embodiment, the second large diameter portion 27 of the valve needle 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 is extended to the tip portion, and the valve seat portion 38 of the nozzle body 3 has a cone angle larger than 180 °. The control end 41 of the valve needle 2 is closed so that the first injection hole 36 and the second injection hole 37 are closed when the seat 24 of the valve needle 2 is seated on the valve seat portion 38. A fuel passage is formed in the diameter portion 25.
[0038]
As shown in FIG. 4, the fuel injection nozzle 50 includes a nozzle body 53 and a valve needle 42 accommodated inside the nozzle body 53 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The nozzle body 53 has a valve seat portion 58 that contacts the contact portion 44 of the valve needle 42 at the distal end portion of the guide hole 30. The valve seat portion 58 is formed at a cone angle larger than an angle of 180 ° so that the wedge effect described later can be exhibited.
[0039]
The valve needle 42 can reciprocate in the guide hole 30 and has a first large diameter portion 45, a first medium diameter portion 46, and a second large diameter portion 47. The first large diameter portion 45 has the largest outer diameter, and the first large diameter portion 45 and the second large diameter portion 47 having an outer diameter equal to or smaller than the first large diameter portion 45 respectively serve as the inner wall of the guide hole 30. It is possible to slide. A fuel passage 43 for feeding high pressure fuel to the fuel passage 32 is formed in a part of the outer wall surface of the first large diameter portion 45. The first medium diameter portion 46 has a smaller outer diameter than the second large diameter portion 47. As shown in FIG. 5, the first medium diameter portion 47 is connected to the control end 41, and the contact portion 44 that contacts the valve seat portion 58 is formed at the tip of the valve needle 42.
[0040]
The gap formed between the valve needle 42 and the nozzle body 53 is the smallest gap 35 between the inner wall of the guide hole 30 and the first large diameter portion 45, and the inner wall of the guide hole 30 and the second large diameter portion 47 The gap 34 is equal to or larger than the gap 35. As for the gap 34, as shown by the two-dot chain line in FIG. 5, when the valve is closed, that is, when the contact portion 44 comes into contact with the valve seat portion 58, the second large-diameter portion 47 is elastically deformed by the force due to the wedge effect. The inner diameter r of the fuel passage hole 23 of the valve needle 42 so that the control end 41 can be closed in the radial direction and the first injection hole 36 and the second injection hole 37 can be closed. _{twenty one} And the outer diameter r of the second large-diameter portion 47 _{twenty two} And are set. In FIG. 5, the gap is exaggerated for ease of explanation.
[0041]
In the second embodiment, the gap 34 is as small as several μm and has an inner diameter r. _{twenty one} And outer diameter r _{twenty two} Therefore, the size of the second large diameter portion 47 expanding in the radial direction by the fuel pressure in the fuel passage hole 23 is smaller than the gap 34. However, when the contact portion 44 of the valve needle 42 is seated on the valve seat portion 58 of the nozzle body 53, the valve closing force due to the combined force of the spring and the fuel pressure acting on the pressure receiving area difference is from the valve seat portion 58 to the contact portion 44. It acts as a wedge effect, and the second large diameter portion 47 of the valve needle 42 is elastically deformed and expands in the radial direction. The gap 34 is reduced by the radial expansion of the second large diameter portion 47, and the control end 41 abuts against the inner wall of the guide hole 30 to close the first injection hole 36 and the second injection hole 37. When the valve needle 42 is instructed to open, the valve opening force becomes larger than the valve closing force, so that the radial expansion of the second large diameter portion 47 due to the wedge effect is eliminated, and the control end 41 is connected to the inner wall of the guide hole 30. It is possible to perform the valve opening operation without any trouble. Further, since the fuel injection is performed after the control end 41 makes the first injection hole 36 conductive, it is possible to perform stable micro injection amount control without using the unstable region of the micro lift of the valve needle 42. Since the period until the pressure in the first control chamber is released from the control valve can be lengthened by using a lift until the first injection hole 36 is conducted, the pressure is reduced when there is a request for a period for lowering the fuel pressure of the common rail. Can be faster. Further, since the high pressure fuel is passed through the fuel passage 43 of the first large diameter portion 45 of the valve needle 42, it is not necessary to collect the leaked fuel.
[0042]
In the second embodiment described above, the force due to the wedge effect is used to prevent high-pressure fuel from leaking to the low-pressure portion with a simple configuration, and to prevent fuel leakage from the nozzle hole group 40 and in the exhaust gas. The harmful components of can be reduced.
[0043]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention is shown in FIGS. Components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0044]
In the third embodiment, the fuel passage hole 22 of the valve needle 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 is extended up and down, and the inner diameter of the fuel passage hole 22 is larger than the inner diameter of the fuel passage hole 22. A fuel passage chamber is formed.
[0045]
As shown in FIG. 6, the fuel injection nozzle 70 includes a valve needle 62 that is accommodated in the nozzle body 3 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The valve needle 62 can reciprocate in the guide hole 30 and has a first large diameter portion 65, a first medium diameter portion 66, and a second large diameter portion 67. The first large-diameter portion 65 has the largest outer diameter, and the first large-diameter portion 65 and the second large-diameter portion 67 having an outer diameter equal to or smaller than the first large-diameter portion 65 respectively serve as the inner wall of the guide hole 30. It is possible to slide. The first large diameter portion 65 has a fuel passage 75 connected to the fuel passage chamber 21 formed therein. The first medium diameter portion 66 has an outer diameter smaller than that of the second large diameter portion 67, and a fuel passage hole 72 connected to the fuel passage chamber 21 and a fuel passage chamber 73 connected to the fuel passage hole 72 are formed inside. ing. The second large diameter portion 67 has a fuel passage hole 74 connected to the fuel passage chamber 73 and the sac chamber 16 formed therein. Here, the fuel passage 75, the fuel passage hole 72, the fuel passage chamber 73, and the fuel passage hole 74 constitute a fuel passage.
[0046]
The gap formed between the valve needle 62 and the nozzle body 3 is the smallest gap 35 between the inner wall of the guide hole 30 and the first large diameter portion 65, and the inner wall of the guide hole 30 and the second large diameter portion 67 The gap 64 is equal to or larger than the gap 35. With respect to the gap 33, as shown by a two-dot chain line in FIG. 7, when the valve is closed, that is, when the contact portion 24 contacts the valve seat portion 38, the first medium diameter portion 66 is caused by the fuel pressure in the fuel passage chamber 73. The inner diameter r of the fuel passage chamber 73 of the valve needle 62 so that the gap 63 can be partially reduced by elastically deforming and expanding in the radial direction. ₃₁ And the outer diameter r of the first medium diameter portion 66 ₃₂ And are set. In FIG. 7, the gap is exaggerated for ease of explanation.
[0047]
In the third embodiment, since the inner diameter of the fuel passage hole 74 is small in the vicinity of the second injection hole 37, the dimension of the second large diameter portion 67 expanding in the radial direction is small, and the predetermined gap 64 is maintained, and the fuel passage chamber is provided. Due to the fuel pressure in 73, the first medium diameter portion 66 expands in the radial direction, and the gap 63 is partially reduced. This prevents high pressure fuel from being loaded directly into the gap 64. Furthermore, the fuel pressure applied to the inner wall of the fuel passage 75 slightly expands the first large diameter portion 65 in the radial direction to make the gap 35 slightly smaller than a predetermined dimension, thereby reducing high-pressure fuel from leaking from the gap 35. To do.
[0048]
Also in the third embodiment, it is possible to prevent high-pressure fuel from leaking to the low-pressure portion with a simple configuration, prevent fuel leakage from the nozzle hole group 40, and reduce harmful components in the exhaust gas.
[0049]
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention is shown in FIGS. Components that are substantially the same as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0050]
In the fourth embodiment, the tip of the second medium diameter portion 28 of the valve needle 2 of the first embodiment shown in FIG. 1 is made large, and the control end 41 is the first injection hole 36 and the second injection hole 37 when the valve is closed. The valve seat part 38 of the nozzle body 3 is made into a planar shape.
[0051]
As shown in FIG. 8, the fuel injection nozzle 90 includes a nozzle body 93 and a valve needle 82 accommodated inside the nozzle body 93 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The nozzle body 93 has a valve seat portion 98 that contacts the contact portion 84 of the valve needle 82 at the distal end portion of the guide hole 30.
[0052]
The valve needle 82 has a third large diameter portion 89 having a larger outer diameter than the second medium diameter portion 28 at the tip of the second medium diameter portion 28. As shown in FIG. 9, the third large diameter portion 89 is connected to the control end 41, and a contact portion 84 that contacts the valve seat portion 98 is formed at the tip of the valve needle 82. A gap 94 formed between the inner wall of the guide hole 30 and the third large diameter portion 89 is smaller than the gap 33. As shown by a two-dot chain line in FIG. 9, when the valve is closed, that is, when the contact portion 84 contacts the valve seat portion 98, the second medium diameter portion 28 and the third large diameter are caused by the fuel pressure in the fuel passage hole 23. The portion 89 is elastically deformed and expands in the radial direction so that the control end 41 can close the first injection hole 36 and the second injection hole 37. In FIG. 9, the gap is exaggerated for ease of explanation.
[0053]
In the fourth embodiment, the first injection hole 36 and the second injection hole 37 can be closed even if the size of the third large diameter portion 89 that is expanded in the radial direction by the fuel pressure is relatively small. Further, the nozzle 33 can be set at a position close to the tip of the nozzle body 93 by filling the gap 33 with fuel for lubrication and cooling, and by making the valve seat 98 of the nozzle body 93 planar. .
[0054]
Also in the fourth embodiment, the high-pressure fuel can be prevented from leaking to the low-pressure portion with a simple structure, the fuel leakage from the nozzle hole group 40 can be prevented, and harmful components in the exhaust gas can be reduced.
[0055]
(5th Example)
A fifth embodiment of the present invention is shown in FIGS. 10, 11 and 12. FIG. Components that are substantially the same as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0056]
In the fifth embodiment, a contact portion is provided at the lower end of the valve needle 82 of the fourth embodiment shown in FIG. 8, and a cone larger than 180 ° so that the wedge effect can be exerted on the inner bottom surface of the nozzle body 93. It is formed at an angle.
[0057]
As shown in FIG. 10, the fuel injection nozzle 110 includes a nozzle body 103 and a valve needle 102 housed inside the nozzle body 103 so as to be capable of reciprocating in the axial direction. The nozzle body 103 has a conical surface 108 that comes into contact with the contact portion 104 of the valve needle 102 at the distal end portion of the guide hole 30. The conical surface 108 is formed at a conical angle larger than an angle of 180 ° so that the wedge effect described later can be exhibited.
[0058]
The valve needle 102 has a contact portion 104 that contacts the conical surface 108 of the nozzle body 103 at the tip. As shown in FIG. 12, a plurality of contact portions 104 are formed in a fan shape, and a fuel passage 105 communicating with the fuel passage hole 23 is formed between the contact portions 104. The contact end surface of the contact portion 104 is formed with a predetermined area so as to optimize the lift responsiveness of the valve needle 102.
[0059]
As shown by a two-dot chain line in FIG. 11, when the valve is closed, that is, when the contact portion 104 is in contact with the conical surface 108, the second medium diameter portion 28 and the third large diameter portion 89 are elastically deformed by the force due to the wedge effect. The control end 41 can close the first injection hole 36 and the second injection hole 37 by expanding in the radial direction. In FIG. 11, the gap is exaggerated for ease of explanation.
[0060]
In the fifth embodiment, the valve closing force due to the fuel pressure and the spring is changed to a force that expands the third large diameter portion 89 in the radial direction by the wedge effect, and the first nozzle hole 36 and the second nozzle hole 37 only when the valve is closed. To block. The contact portion 104 of the valve needle 102 is easy to process without requiring high processing accuracy, and the valve closing position of the valve needle 102 can be adjusted by the height of the contact portion 104. The high-pressure fuel is filled up to the control end 41 by the fuel passage 105 shown in FIG. 12 when the valve is closed. Therefore, it is possible to improve the lubrication and cooling of the valve needle 102 and prevent the fuel injection nozzle 110 from depositing or seizing.
[0061]
Also in the fifth embodiment, high-pressure fuel can be prevented from leaking into the low-pressure portion with a simple structure, and fuel leakage from the nozzle hole group 40 can be prevented, thereby reducing harmful components in the exhaust gas.
[0062]
In the embodiments of the present invention described above, NOx, black smoke, and HC are reduced by switching the opening area of the nozzle hole that is opened according to the engine operating state to perform fuel injection and spray formation, thereby reducing fuel consumption. The output can be improved. Furthermore, by making the gap between the valve needle and the nozzle body variable, high pressure fuel is prevented from leaking into the low pressure part, fuel leakage from the nozzle hole group 40 is prevented, and harmful components in the exhaust gas are reduced. Thus, the lubrication and cooling of the valve needle can be improved to prevent the fuel injection nozzle from depositing or seizing.
[0063]
In the above embodiments, the fuel injection nozzle of the present invention is applied to a common rail type injector. However, each type of known injector, for example, an accumulator electro-hydraulic servo type injector, a valve needle is directly driven by an electric force. Of course, it can be applied to injectors of the type. Moreover, although the fuel injection nozzle of this invention was applied to the fuel injection nozzle for diesel engines, it is possible to apply the fuel injection nozzle of this invention to the fuel injection valve for gasoline engines.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fuel injection nozzle according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing an injector to which a fuel injection nozzle according to a first embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fuel injection nozzle according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of the main part of FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view showing a fuel injection nozzle according to a third embodiment of the present invention.
7 is an enlarged view of the main part of FIG. 6. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a fuel injection nozzle according to a fourth embodiment of the present invention.
9 is an enlarged view of the main part of FIG.
FIG. 10 is a sectional view showing a fuel injection nozzle according to a fifth embodiment of the present invention.
11 is an enlarged view of the main part of FIG.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
[Explanation of symbols]
1 Fuel injection nozzle
2 Valve needle
3 Nozzle body
21 Fuel passage chamber (fuel passage)
22, 23 Fuel passage hole (fuel passage)
24 Contact part
27 Second large diameter part
28 2nd medium diameter part
30 Guide hole (vertical hole)
33, 34 Clearance
36 First nozzle hole
37 Second nozzle hole
38 Valve seat
40 hole groups
100 injector

Claims

A nozzle body having a nozzle hole penetrating through a peripheral wall forming a longitudinal hole extending in the axial direction and opening to an outer peripheral surface of the peripheral wall;
A valve needle that is accommodated in the vertical hole so as to be reciprocally movable and has a fuel flow path that can communicate with the nozzle hole by lifting in the vertical hole;
A contact portion provided on the valve needle and capable of contacting a lower end portion of the vertical hole;
Deformation means for elastically deforming the inner wall of the fuel flow path when the abutting portion abuts;
Equipped with a,
It said deformation means, a fuel injection nozzle, wherein Rukoto to expand the outer wall of the valve needle by the fuel pressure in the fuel flow path in the radial direction.

2. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the deforming means reduces a gap between the inner wall and the outer wall of the vertical hole.

The deforming means expands the outer wall of the valve needle in a radial direction by a load applied to the valve needle when the contact portion contacts and a fuel pressure in the fuel flow path. Item 3. A fuel injection nozzle according to item 1 or 2.

The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 3, wherein the valve needle closes the nozzle hole after a gap between the inner wall and the outer wall of the vertical hole is reduced.

The fuel injection nozzle according to claim 4, wherein the contact portion has a contact end surface having a predetermined area for optimizing lift responsiveness of the valve needle.

The nozzle body has a nozzle hole group that forms one spray with the plurality of nozzle holes, and the valve needle controls an opening area of the nozzle hole group according to an operating condition of the internal combustion engine. The fuel injection nozzle according to any one of claims 1 to 5.

A nozzle body having a nozzle hole penetrating through a peripheral wall forming a longitudinal hole extending in the axial direction and opening to an outer peripheral surface of the peripheral wall;
A valve needle that is accommodated in the vertical hole so as to be reciprocally movable and has a fuel flow path that can communicate with the nozzle hole by lifting in the vertical hole;
A contact portion provided on the valve needle and capable of contacting a lower end portion of the vertical hole;
Deformation means for elastically deforming the inner wall of the fuel flow path when the abutting portion abuts;
With
The fuel injection nozzle, wherein the valve needle closes the nozzle hole after a gap between an inner wall of the vertical hole and an outer wall of the valve needle becomes small.

8. The fuel injection nozzle according to claim 7, wherein the contact portion has a contact end surface having a predetermined area for optimizing lift responsiveness of the valve needle.

The nozzle body has a nozzle hole group that forms one spray with the plurality of nozzle holes, and the valve needle controls an opening area of the nozzle hole group according to an operating condition of the internal combustion engine. The fuel injection nozzle according to claim 7 or 8.