JP4239945B2 - Fuel injection valve - Google Patents
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Description
本発明は、燃料噴射弁に関し、例えば内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射弁に適用して好適なものである。 The present invention relates to a fuel injection valve, and is suitably applied to, for example, a fuel injection valve that injects and supplies fuel to an internal combustion engine.
従来、例えばディーゼル機関の筒内に燃料を噴射する燃料噴射弁が知られている(特許文献1、2参照)。燃料噴射弁から噴射される燃料噴霧の特性、形状等は、機関の運転状態により最適な状態がある。
Conventionally, for example, fuel injection valves that inject fuel into a cylinder of a diesel engine are known (see
その実現手段として、特許文献1では、例えば2組の弁部としてのニードルおよび弁座と、これらが共用する噴孔と、噴孔からの燃料噴射のために各ニードルを交互に開弁する制御装置を設けたものであり、燃料噴射の1サイクル中の交互に噴射を行なうようにする技術が開示されている。なお、制御装置は一般にニードルを独立して油圧駆動するためのもので、各ニードルに対応する油圧室としての背圧室の油圧をコントロールする。
As a means for realizing the above, in
特許文献2では、内外二重に配置された2つのニードルと、これらが共用する弁座と、弁座に形成され、各ニードルに対応する噴孔を備えており、ニードルを交互に開弁することにより噴孔の開口面積を可変にする技術が開示されている。
上記特許文献1による従来技術では、各ニードルに対応する背圧室およびこれら背圧室の油圧を独立してコントロールする制御装置が必要となり、システムが複雑になるおそれがある。また、複数の弁部を内蔵するために体格が大きくなってしまってエンジンに搭載することが難しいという問題がある。
In the prior art disclosed in
上記特許文献2による従来技術では、2つのニードルを内外二重に配置するために体格が大きくなることを防止可能であるが、ニードル間の摺動部から油圧源の燃料がリークしてしまって噴孔から流出するおそれがあった。
In the prior art disclosed in
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、ニードル間の摺動部からのリークによる噴孔からの燃料洩れを防止するとともに、体格の大型化防止が図れる簡素な構成を有する燃料噴射弁を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is to prevent fuel leakage from the nozzle hole due to leakage from the sliding portion between the needles and to prevent the size of the body from increasing. An object of the present invention is to provide a fuel injection valve having a simple configuration.
本発明は、上記目的を達成するために以下の技術的手段を備える。 In order to achieve the above object, the present invention comprises the following technical means.
即ち、請求項1乃至3記載の発明では、燃料の流れを遮断および許容する第1のシール部および第2のシール部、およびこれらシール部の下流側に配置された噴孔を有するノズルボディと、ノズルボディ内に往復移動可能に収容され、シール部に離座、着座する第1ニードルおよび第2ニードルを有するノズルニードルと、ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源とを備え、
第1のシール部と第2のシール部は、互いに異なる、第1のシール部に対応する第1の弁座と第2のシール部に対応する第2の弁座とにより形成され、
圧力源は、第1ニードルおよび第2ニードルが共用する圧力制御室を有していることを特徴としている。
That is, according to the first to third aspects of the present invention, there are provided a first seal portion and a second seal portion that block and allow the flow of fuel, and a nozzle body having an injection hole disposed on the downstream side of these seal portions. A nozzle needle that is accommodated in the nozzle body so as to be reciprocally movable, and has a first needle and a second needle that are separated and seated on the seal portion, and a pressure source that applies a pressure in the seating direction to the nozzle needle,
The first seal portion and the second seal portion are formed by different first valve seats corresponding to the first seal portion and second valve seats corresponding to the second seal portion,
Pressure source, first needle and the second needle is characterized by Tei Rukoto has a pressure control chamber to be shared.
これによると、ノズルボディに設けられている噴孔は、ノズルニードルを構成する第1ニードルおよび第2ニードルにより独立して開閉される。即ち、ノズルボディに設けられている噴孔が、ノズルニードルを構成する第1ニードルおよび第2ニードルにより独立して開閉されるものにおいて、第1のシール部と第2のシール部を、互いに異なる、第1のシール部に対応する第1の弁座と第2のシール部に対応する第2の弁座とで形成するので、第1ニードルおよび第2ニードル間の摺動部からリークした燃料が噴孔から流出するのを防止することができる。 According to this, the nozzle hole provided in the nozzle body is opened and closed independently by the first needle and the second needle constituting the nozzle needle. That is, in the case where the nozzle hole provided in the nozzle body is opened and closed independently by the first needle and the second needle constituting the nozzle needle, the first seal portion and the second seal portion are different from each other. Since the first valve seat corresponding to the first seal portion and the second valve seat corresponding to the second seal portion are formed, the fuel leaked from the sliding portion between the first needle and the second needle Can be prevented from flowing out of the nozzle hole.
さらに、ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源は、第1ニードルおよび第2ニードルが共用する圧力制御室を有しているので、体格の大型化防止が図れる簡素な構成を提供できる。 Furthermore, since the pressure source that applies the pressure in the seating direction to the nozzle needle has a pressure control chamber shared by the first needle and the second needle, it is possible to provide a simple configuration that can prevent the physique from becoming large .
また、請求項1記載の発明では、第1ニードルおよび第2ニードルのうちいずれか一方のニードルは、他方のニードルの軸中心よりオフセットした当該他方のニードル内部に摺動可能に配置されていることを特徴としている。 In the first aspect of the invention, one of the first needle and the second needle is slidably disposed inside the other needle offset from the axial center of the other needle. It is characterized by.
一般に、第1ニードルと第2ニードルを内外二重に配置する等、一方のニードルが他方のニードルの内部に収容されている場合には、第1のシール部に対応する第1の弁座と第2のシール部に対応する第2の弁座とが一つの弁座で共用されるおそれがある。 In general, when one needle is accommodated inside the other needle, for example, when the first needle and the second needle are arranged inside and outside, the first valve seat corresponding to the first seal portion; There is a possibility that the second valve seat corresponding to the second seal portion is shared by one valve seat.
これに対して、請求項1に記載の発明では、第1ニードルおよび第2ニードルのうちいずれか一方のニードルを、他方のニードルの軸中心よりオフセットした当該他方のニードル内部に摺動可能に配置するので、第1のシール部と第2のシール部は確実に異なる第1の弁座、第2の弁座で形成される。
On the other hand, in the invention according to
また、請求項2記載の発明では、第1ニードルおよび第2ニードルのうちいずれか一方のニードルの径方向断面積は、他方のニードルの径方向断面積より小さく形成されていることを特徴としている。
The invention according to
これによると、第1ニードルおよび第2ニードルのうちいずれか一方のニードルの径方向断面積を、他方のニードルのものより小さく形成するので、第1ニードルおよび第2ニードルから構成されるノズルニードルの略径方向の体格の大型化が抑制される。 According to this, since the radial cross-sectional area of either one of the first needle and the second needle is formed smaller than that of the other needle, the nozzle needle composed of the first needle and the second needle The enlargement of the physique in the substantially radial direction is suppressed.
さらに、第1ニードルと第2ニードルの径方向断面積が異なるので、第1ニードルおよび第2ニードルの開弁圧をかえることができ、結果として噴射率など燃料噴霧の特性、形状が可変にできる。 Further, since the radial cross-sectional areas of the first needle and the second needle are different, the valve opening pressures of the first needle and the second needle can be changed. As a result, the characteristics and shape of the fuel spray such as the injection rate can be made variable. .
また、請求項3記載の発明では、第1のシール部と第2のシール部は軸方向にずらされていることを特徴としている。 Further, the invention according to claim 3 is characterized in that the first seal portion and the second seal portion are shifted in the axial direction.
第1のシール部に対応する噴孔と第2のシール部に対応する噴孔間において、一般に体格の小型化を図ろうとすると第1のシール部と第2のシール部とが近接するようになるため、噴孔配置が難しくなるおそれがある。 In general, between the nozzle hole corresponding to the first seal part and the nozzle hole corresponding to the second seal part, the first seal part and the second seal part are close to each other in order to reduce the size of the body. Therefore, the arrangement of the nozzle holes may be difficult.
これに対して、請求項3に記載の発明では、第1のシール部と第2のシール部を軸方向にずらすので、第1のシール部と第2のシール部との近接状態の緩和が図れる。 On the other hand, in the invention according to claim 3 , since the first seal portion and the second seal portion are shifted in the axial direction, the proximity state between the first seal portion and the second seal portion is alleviated. I can plan.
以下、本発明の燃料噴射弁を、具体化した実施形態を図面に従って説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments in which a fuel injection valve of the present invention is embodied will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図2は、図1中の第1ニードルおよび第2ニードルを示す断面図である。図3は、図1中のノズルボディの噴孔側の先端部を示す断面図である。図4は、図1中のノズルボディの第1ニードルおよび第2ニードルを収容する内周周りを示す断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a fuel injection valve of the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the first needle and the second needle in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a tip portion on the nozzle hole side of the nozzle body in FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view showing an inner periphery around the first needle and the second needle of the nozzle body in FIG.
図1に示す燃料噴射弁10は、図示しないエンジンのシリンダヘッドに挿入搭載され、エンジンの各気筒に直接噴射するように構成されている。詳しくは燃料噴射弁10は、略円筒形状であり、図示しない燃料導入部(図中の燃料流入を示す矢印方向)から燃料を受け、内部の燃料通路(図1参照)を経由して先端から燃料を噴射する。燃料噴射弁10は、燃料の噴射を遮断および許容する弁部と、弁部を駆動する電磁駆動部とを備えており、燃料導入部から燃料通路内に流入した燃料を弁部からエンジンの気筒に噴射供給する。
A
なお、図示しない燃料噴射ポンプから燃料配管を通って図示しないコモンレールに供給された高圧燃料は、コモンレール内で一定の高圧に蓄圧され、燃料配管を通って各気筒に配置された燃料噴射弁10の燃料導入部に導入される。導入された燃料のうち余剰燃料は図示しない燃料出口部(図中の燃料リターンを示す矢印方向)を経由して図示しない燃料タンクへ戻される。なお、図示しない燃料噴射ポンプは、エンジンの回転数、負荷、吸入燃料圧力、吸入空気量、冷却水の温度等に従って燃料吐出圧を調整するように設けられている。
Note that high-pressure fuel supplied from a fuel injection pump (not shown) through a fuel pipe to a common rail (not shown) is accumulated at a constant high pressure in the common rail, and passes through the fuel pipe to the
燃料噴射弁10は、図1に示すように、ノズルボディ20、ノズルボディ20内に往復移動可能に収容されている第1ニードル50と第2ニードル60、および電磁弁90とから構成されている。なお、ノズルボディ20、第1ニードル50、および第2ニードル60は、燃料の噴射を遮断および許容する弁部を構成する。電磁弁90は、弁部を油圧により駆動する電磁駆動部を構成する。また、第1ニードル50と第2ニードル60はノズルボディ20に往復移動可能に収容されるノズルニードルを構成する。
As shown in FIG. 1, the
ノズルボディ20は、図1に示すように、有底の略中空円筒状体であって、内部に第1ニードル50および第2ニードル60を往復移動可能に収容する案内孔20aと、弁座21、22と、噴孔30、40と、およびサック部27、28とが形成されている。この案内孔20aは、ノズルボディ20の内部に軸方向に延びており、第1ニードル50および第2ニードル60を独立して軸方向移動可能に収容している。また、案内孔20aは、一方の端部側が圧力制御室としての背圧室70に接続し、他方の端部側が弁座21、22に接続している。
As shown in FIG. 1, the
弁座21、22は、図1に示すように、略円錐台面を有しており、大径側の一端が案内孔20aに連続し、小径側の他端側がサック部27、28に接続している。詳しくは、弁座(以下、第1弁座と呼ぶ)21に第1ニードル50の当接部51が当接および離間可能に配置されている。弁座(以下、第2弁座と呼ぶ)22に第2ニードル60の当接部61が当接および離間可能に配置されている。これら当接部51、61は理論的には円の形状である。
As shown in FIG. 1, the
なお、ここで、当接部51、61と、当接部51、61に対応する第1弁座21、第2弁座22は、当接部51、61がそれぞれ第1弁座21、第2弁座22に当接、離間することで、略円形状の、燃料の流れを遮断および許容する第1シール部S1、第2シール部S2を構成している。なお、本実施形態では、第1シール部S1と第2シール部S2は、図1および図4に示すように、重ならないように配置される。
Here, the
サック部27、28は、ノズルボディの先端側に袋状に小空間の容積をもって形成されるサックホールである。サックホールの開口側は弁座27、28の小径側に連続する。なお、ここで、サック部27、28は、袋状の所定の空間容積を有するサック室を構成する。
The
噴孔30、40は、図1に示すように、サック部27、28にノズルボディ20の内外を連通する通路として形成される。なお、ここで、噴孔(以下、第1噴孔と呼ぶ)30は、第1弁座21つまり第1シール部S1の下流側に配置され、第1シール部S1により遮断および許容される燃料を噴射する第1の燃料噴射手段を構成する。また、噴孔(以下、第2噴孔と呼ぶ)40は、第1弁座22つまり第2シール部S2の下流側に配置され、第2シール部S2により遮断および許容される燃料を噴射する第2の燃料噴射手段を構成する。
As shown in FIG. 1, the nozzle holes 30 and 40 are formed as passages that allow the inside and outside of the
なお、噴孔30、40が複数ある場合には、図3に示すように、噴孔30と噴孔40が接続しないように、交差させて配置される。 In addition, when there are a plurality of nozzle holes 30 and 40, as shown in FIG. 3, the nozzle holes 30 and the nozzle holes 40 are arranged so as to intersect each other so as not to be connected.
油溜り室24は、図1に示すように、案内孔20aを形成する内壁中途部で、環状の凹部に形成されている。この油溜り室24には、燃料が供給される燃料供給通路22が接続されている。なお、油溜り室24は、案内孔20aを案内孔上部と案内孔下部に軸方向に分割している。
As shown in FIG. 1, the
第1ニードル50は略円柱状に形成されており、所定の隙間を介して案内孔20aに遊嵌されている。第1ニードル50の反噴孔側には、背圧室70内の油圧を受ける第1上端面53が形成され、第1ニードル50の噴孔側には、第1弁座21に対向し、略円錐状の第1下端面54が形成されている。第1下端面54は、当接部51に対して内周側に配置される、円錐台面状に形成された第1下端面内周部54aと、当接部51に対して外周側に配置される、円錐状に形成された第1下端面外周部54bとから構成されている。当接部51が第1弁座21に着座および離座することにより、第1ニードル50が閉弁および開弁され、従って第1噴孔30からの燃料の遮断および許容がなされる。
The
第1上端面53と背圧室70との間には、付勢手段としての第1スプリング59が配置されており、第1スプリング59は、第1弁座21に着座する着座方向に第1上端面53を付勢するように構成されている。背圧室70内の圧力を調整することにより、第1ニードル50を軸方向に往復移動される。なお、第1ニードル50の外周とその外周に対向するノズルボディ20の案内孔20aの内周との間には、燃料通路25が形成されている(図4参照)。なお詳しくは案内孔20aの内壁に凹部状に形成された段差通路である。燃料通路25は、油溜り室24を介して供給された高圧の燃料を第1噴射孔30側へ導く燃料経路を構成する。
A
第2ニードル60略円柱状に形成されており、所定の隙間を介して案内孔20aに遊嵌されている。第2ニードル60の反噴孔側には、背圧室70内の油圧を受ける第2上端面63が形成され、第2ニードル60の噴孔側には、第2弁座22に対向し、略円錐状の第2下端面64が形成されている。第2下端面64は、当接部61に対して内周側に配置される、円錐台面状に形成された第2下端面内周部64aと、当接部61に対して外周側に配置される、円錐状に形成された第2下端面外周部64bとから構成されている。当接部61が第2弁座22に着座および離座することにより、第2ニードル60が閉弁および開弁され、従って第2噴孔40からの燃料の遮断および許容がなされる。
The
第2上端面63と背圧室70との間には、付勢手段としての第2スプリング69が配置されており、第2スプリング69は、第2弁座22に着座する着座方向に第2上端面63を付勢するように構成されている。背圧室70内の圧力を調整することにより、第2ニードル60を軸方向に往復移動される。なお、第2ニードル60の外周とその外周に対向するノズルボディ20の案内孔20aの内周との間には、燃料通路26が形成されている(図4参照)。なお詳しくは案内孔20aの内壁に凹部状に形成された段差通路である。燃料通路26は、油溜り室24を介して供給された高圧の燃料を第2噴射孔40側へ導く燃料経路を構成する。
Between the second
なお、本実施形態では、図1および2に示すように、第1ニードル50と第2ニードル60は、第1ニードル50および第2ニードルを略軸方向移動可能に互いに摺接するように構成されている。詳しくは、図2に示すように、略円形断面状の第1ニードル50と第2ニードルの円形の一部が平面状に形成されている。第1ニードル50の平面50aと第2ニードル60の平面60aとが対向配置され、平面50aと平面60aが軸方向に摺接可能に配置されている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
背圧室70には、燃料供給通路22とリターン通路29とが接続されている。その入口には第1入口絞り71が、出口には第1出口絞り72が設けられている。なお、燃料供給通路22は、背圧室70と油溜り室24とへ高圧燃料を供給するために途中で分岐されている。リターン通路29は背圧室70内の余剰燃料を燃料タンクへ戻すリターン燃料経路と接続している。なお、このリターン燃料経路の下流側には、リターン通路23と燃料タンク側の低圧通路との連通、遮断を切換える電磁弁90が設けられている。第1入口絞り71と第1出口絞り72の流路断面積の面積比を電磁弁90によって調整することにより、背圧室70への高圧燃料の流入量と流出量のバランスが調整できる。従って、背圧室70の燃料圧力の上昇、下降速度が調整される。
A
なお、ここで、背圧室70は、第1ニードル50の第1上端面53と第2ニードル60の第1上端面63に着座方向の圧力を作用させる共用の圧力制御室を構成する。
Here, the
電磁弁90は、制御弁91を備え、その上部にソレノイド92と第3スプリング93とが設けられている。ソレノイド92に駆動電流が供給されていない場合、制御弁91は第3スプリング93の付勢力により図示しない弁座に着座し、リターン通路29を遮断する。駆動電流が供給される場合、制御弁91はソレノイド92に発生する励磁吸引力により弁座より離座し、リターン通路29を開放する。なお、駆動電流は、図示しないエンジン制御装置(ECU)によりエンジンの運転状態に応じて求められたタイミングでソレノイド92に供給される。
The
なお、ここで、第1ニードル50、第2ニードル60の開弁、閉弁の条件について説明する。なお、第1ニードル50と第2ニードル60は構成が基本的にほぼ同じであるため、ここでは第1ニードル50で説明する。第1上端面53には、背圧室70の圧力Puと第1スプリング59の付勢力Fsが第1弁座21の着座方向に作用する。一方、第1下端面54には開弁、閉弁に応じてコモンレールから供給される高圧燃料の圧力(以下、コモンレール圧と呼ぶ)Pdが作用する。詳しくは開弁の条件においては、第1ニードル50は閉弁されておりすなわち当接部51が第2弁座に着座し第1のシール部S1がシールされた状態であるため、コモンレール圧Pdは第1上端面外周部54bに作用する。閉弁の条件においては、第1ニードル50は開弁されているため、コモンレール圧Pdは第1上端面外周部54bおよび第2上端面内周部54aつまり第1上端面54に作用する。
Here, the conditions for opening and closing the
第1上端面53、第1下端面外周部54b、第1下端面54の受圧面積を、それぞれA53、A54o、A54cとする。また第1ニードル51(詳しくは第1上端面53、第1下端面54)の外径をD50、当接部51の径(以下、シール径と呼ぶ)をD50sとする。上述釣合い条件より、開弁の条件は、A54o×Pd > A53×Pu+Fs、閉弁の条件は、A54c×Pd > A53×Pu+Fs となる。そのため、第1ニードル50の開弁圧、閉弁圧は、受圧面積A53、シール径D50sつまり受圧面積A54o、第1スプリング59のスプリング寸法等による付勢力Fsによって変化する。
The pressure receiving areas of the first
また、第2ニードル60についても、第2上端面63、第2下端面外周部64b、第1下端面64の受圧面積を、それぞれA63、A64o、A64cとし、また第2ニードル60の外径をD60、当接部61のシール径D60sとする。そして、開弁の条件は、A64o×Pd > A63×Pu+Fs、閉弁の条件は、A64c×Pd > A63×Pu+Fs となるので、第2ニードル60の開弁圧および閉弁圧は、受圧面積A63、シート径D60sつまり受圧面積A64o、第2スプリング69のスプリング寸法等による付勢力Fsによって変化する。
For the
なお、上述の説明において、受圧面積は、各面の実際の表面積を示すものでなく、各ニードル50、60が軸方向移動するように、圧力Pu、コモンレール圧Pdの作用力を受けるための軸方向投影面積である。例えば第2ニードル60の第2上端面63の受圧面積A63と、第2下端面外周部64bの受圧面積A64oとの面積比を調整することによっても、開弁圧を調整することができ、第1ニードル50、第2ニードル60を独立して開弁させたり、第1ニードル50、第2ニードル60をほぼ同時に開弁させることが可能である。なお、以下の第1ニードル50、第2ニードル60の開弁圧の説明では、開弁圧は異なり、第1ニードル50の開弁圧が第2ニードル60の開弁圧より大きいものとする。
In the above description, the pressure receiving area does not indicate the actual surface area of each surface, but a shaft for receiving the acting force of the pressure Pu and the common rail pressure Pd so that the
上述の構成を有する燃料噴射弁10の作動について以下説明する。なお、図1は燃料噴射停止時を示している。
The operation of the
(噴射停止時)
コモンレール内に蓄積された比較的高圧の燃料は、燃料供給通路22を通って、図1に示すように背圧室70と燃料通路25に供給される。このとき、ソレノイド92へ駆動電流が供給されていないので、制御弁91は第3スプリング93の付勢力により弁座に着座され、リターン通路29を遮断している。供給された燃料は、背圧室70内にとどまるので、第1、第2圧力制御室70、80、燃料通路25、26の燃料圧力は、ほぼ等しくなっている。第1ニードル50を第1弁座21に押し付けようとする付勢力が、リフトさせようとする付勢力よりも大きいので、当接部51が第1弁座21に着座され、燃料通路25内の燃料は第1噴孔30より噴射されることはない。また、第2ニードル60を第2弁座22に押し付けようとする付勢力が、リフトさせようとする付勢力よりも大きいので、当接部61が第2弁座22に着座され、燃料通路26内の燃料は第2噴孔40より噴射されることはない。
(When injection stops)
The relatively high-pressure fuel accumulated in the common rail is supplied to the
なお、このとき、第1ニードル50および第2ニードル60は閉弁を維持しており、第1ニードル50と第2ニードル60の間の摺動部からリークする燃料は、第1のシール部S1、第2のシール部S2によって下流へ流れが遮断でき、従ってそのリーク燃料が第1噴孔30、第2噴孔40から流出するのを防止することができる。
At this time, the
(第1噴孔および第2噴孔の開口への作動)
制御弁91に駆動電流がソレノイド92に供給されると、制御弁91は、ソレノイド92の発生する磁気吸引力によってリフトされ、リターン通路23が開放される。リターン通路23が開放されると、背圧室70内の燃料圧力が低下する。なお、この圧力は、第1入口絞り71と第1出口絞り72の面積比に応じて所定の下降速度で低下する。背圧室70内の燃料圧力が第2ニードル60の開弁圧まで低下すると、第2ニードル60がリフトされ、当接部61が第2弁座22から離座し、第2ニードル60が開弁される。第2ニードル60が開弁されると、燃料通路26の燃料が第2噴孔40に流入し、燃料が第2噴孔40から噴射される。
(Operation to the opening of the first nozzle hole and the second nozzle hole)
When a drive current is supplied to the
なお、第2ニードル60の開弁圧に比べて第1ニードル50の開弁圧が高いため、当接部51が第1弁座21に着座し第1のシール部S1はシールされている。その結果、第1ニードル50の開弁が維持され、第1噴孔30から燃料は流出しない。このとき、第2噴射孔40のみからしか燃料が噴射されないので、燃料噴射特性としての噴射率は比較的低い状態にある。
Since the valve opening pressure of the
次に、背圧室70内の圧力が第1ニードル50の開弁圧まで低下すると、第1ニードル50がリフトされ、当接部51が第1弁座21から離座し、第1ニードル50が開弁される。第1ニードル50が開弁されると、燃料通路25の燃料が第1噴孔30に流入し、燃料が第1噴孔30から噴射される。このとき、第1噴孔30および第2噴孔40の両方から燃料が噴射されるので、噴射率は第2噴孔40のみからの燃料噴射時に比べ高くなる。
Next, when the pressure in the
(噴射停止への作動)
エンジンの運転状態に応じた所定の開弁時間が経過すると、ソレノイド92への駆動電流の供給が停止される。駆動電流の供給が停止されると、ソレノイド92の磁気吸引力が失われ、制御弁91はリターン通路23を遮断する。すると、第1出口絞り72から下流への燃料流出が停止されるので、背圧室70、80内の圧力は再び上昇し始める。背圧室70、80内の圧力が第1ニードル50の閉弁圧まで上昇すると第1ニードル50が閉弁し、そして第2ニードル60の閉弁圧まで上昇すると第2ニードル60が閉弁する。その結果、第1噴孔30および第2噴孔40からの燃料噴射が停止される。
(Operation to stop injection)
When a predetermined valve opening time corresponding to the operating state of the engine has elapsed, the supply of drive current to the
次に、本実施形態の作用効果を説明すると、(1)本実施形態では、ノズルボディ20に設けられている噴孔30、40が第1ニードル50および第2ニードル60により独立して開閉されるものにおいて、噴孔への燃料の流れの遮断および許容をする第1のシール部S1と、第2のシール部S2が、互いに異なる、第1のシール部S1に対応する第1の弁座21と第2のシール部S2に対応する第2の弁座22とで形成されている。これにより、第1のシール部S1と第2のシール部S2が重ならなくなるので、第1ニードル50および第2ニードル60間の摺動部からリークした燃料が噴孔30、40から流出するのを防止することができる。
Next, the operation and effect of this embodiment will be described. (1) In this embodiment, the nozzle holes 30 and 40 provided in the
さらに、第1ニードル50および第2ニードル60に着座方向の圧力を作用させる圧力源は、第1ニードル50と第2ニードル60が共用する背圧室70で形成されているので、第1ニードル50に着座方向に作用させる燃料回路および第2ニードルに着座方向に作用させる燃料回路が簡素な構成となり、燃料噴射弁10の体格の大型化を防止が図れる。
Further, the pressure source that applies the pressure in the seating direction to the
(2)なお、本実施形態では、第1ニードル50と第2ニードルは、略円形断面状に形成され、その一部(詳しくは平面50a、平面50b)が平面状に形成されている。第1ニードル50と第2ニードル60は、平面50aおよび平面60aにより第1ニードル50および第2ニードルを略軸方向移動可能に互いに摺接するように構成されている。この様に構成するので、従来の円形断面状に形成するものに比べて、第1ニードル50および第2ニードル60から構成されるノズルニードルの略径方向の体格を小さくすることが可能である。
(2) In the present embodiment, the
(第2の実施形態)
第2の実施形態を、図5に従って説明する。なお、以下の説明では、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰り返さない。図5は、本実施形態に係わるノズルボディの第1ニードルおよび第2ニードルを収容する内周周りの一実施例を示す断面図である。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated. FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the inner periphery surrounding the first needle and the second needle of the nozzle body according to the present embodiment.
第2の実施形態では、第1の実施形態で説明した燃料通路25、26において、ノズルボディ20の案内孔20aの内壁側に形成される段差通路に代えて、図5に示すように、第1ニードル50の外壁側および第2ニードル60の外壁側に形成された段差通路とする。
In the second embodiment, in the
図5に示すように、第1ニードル50の外壁側には段差部58が形成されている。この段差部58と案内孔20aで区画される空間が上記段差通路を形成している。また、第2ニードル60の外壁側には段差部68が形成されており、この段差部68と案内孔20aで区画される空間が上記段差通路を形成している。
As shown in FIG. 5, a stepped
以上説明した本実施形態において、この様に構成しても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。また、第1ニードル50および第2ニードル60が案内孔20aによって軸方向に摺動可能に収容できるので、背圧室70内の高圧燃料を比較的油密に保持される。
In the present embodiment described above, even when configured in this way, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Further, since the
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第1の実施形態で説明した互いに摺接する第1ニードル50および第2ニードル60において、平面50a、60a同士で摺接するものに代えて、図6に示すように、曲面同士で摺接するものとする。図6は、本実施形態に係わる第1ニードルおよび第2ニードルを示す断面図である。
(Third embodiment)
In the third embodiment, in the
図6に示すように、第2ニードル60は円形断面状に形成され、第1ニードル50は、第2ニードル60の外周に沿って凹部状の曲面部50bが形成されている。
As shown in FIG. 6, the
以上説明した本実施形態において、この様に構成しても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、本実施形態では、第1ニードル50の外周を第2ニードル60の外周に沿って凹部状の曲面部50bに形成したが、第1ニードル50を円形断面状にし、第2ニードル60側に凹部状の曲面部50bを設ける構成にしてもよい。
In the present embodiment described above, even when configured in this way, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. In the present embodiment, the outer periphery of the
(第4の実施形態)
一般に、第1ニードル50と第2ニードル60を内外二重に配置する等、一方のニードルが他方のニードルの内部に収容されるようにする場合には、第1のシール部S1に対応する第1の弁座21と第2のシール部S2に対応する第2の弁座22とが一つの弁座で共用されるおそれがある。
(Fourth embodiment)
In general, when one needle is accommodated inside the other needle, such as when the
第4の実施形態では、第1の実施形態で説明した第1ニードル50および第2ニードル60に代えて、図7に示すように、第1ニードル150の内部にオフセットされて第2ニードル160を配置する。図7は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図8は、図7中の第1ニードルおよび第2ニードルを示す断面図である。
In the fourth embodiment, instead of the
図7および図8に示すように、第2ニードル160は、第1ニードル150の軸中心よりオフセットされた内部に摺動可能に配置されている。第1ニードル150に対応する第1のシール部S1と、第2ニードル160に対応する第2のシール部S2は、図8に示すように、重ならないように配置されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
以上説明した本実施形態では、第2ニードル160を第1ニードル150の軸中心よりオフセットされた内部に配置するので、第1のシール部S1と第2のシール部S2は重ならないように配置することができる。第1のシール部S1と第2のシール部S2は確実に異なる第1弁座21と第2弁座22とで形成されることになるからである。この様に構成しても、第1の実施形態と同様な効果を得ることができる。
In the present embodiment described above, since the
なお、第2ニードル160を第1ニードル150の内部に収容するので、第1上端面53と第2上端面63などの受圧面積が、第2ニードル160と第1ニードル150とで異なるように設定することができる(図8参照)。これにより、第1ニードル150の開弁圧と第2ニードル160の開弁圧に圧力差を確実に設けることができる。したがって、噴射特性をいわゆるブーツ噴射など、噴射率を可変にする噴射特性を得られる。
Since the
(第5の実施形態)
第5の実施形態では、第1の実施形態で説明した第1ニードル50と第2ニードル60の間に、図9に示すように、第1ニードル50および第2ニードル60を略軸方向に往復移動可能にする隔壁20hを配置する。図9は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図10は、図9中の第1ニードルおよび第2ニードルを示す断面図である。
(Fifth embodiment)
In the fifth embodiment, between the
図9に示すように、第1ニードル50と第2ニードル60は、第1ニードル50および第2ニードル60を略軸方向に往復移動可能にする隔壁20hを隔てて配置されている。
As shown in FIG. 9, the
なお、ここで、一般に、第1ニードル50および第2ニードル60を往復移動可能に収容するため、ノズルボディ20は、内部を穿孔等の孔加工することにより第1ニードル50および第2ニードル60を摺動可能な内周を有する案内孔20aを形成する必要がある。
Here, generally, in order to accommodate the
これに対して、本実施形態では、案内孔20aの内周のうち、第1ニードル50を摺動可能な収容する内周部と第2ニードル60を摺動可能な収容する内周部とを、隔壁20hによって重ならないように構成することができる。したがって、ノズルボディ20を穿孔等する際に、孔加工が容易にできる。
On the other hand, in the present embodiment, of the inner periphery of the
なお、第1ニードル50と第2ニードル60の間に隔壁20hを配置する場合、第1ニードル50および第2ニードル60のうちいずれか一方のニードルの径方向断面積を、他方のものより小さく形成することが好ましい(図10参照)。これにより、第1ニードル50および第2ニードル60から構成されるノズルニードルつまり燃料噴射弁10の略径方向の体格の大型化が抑制される。
When the
さらに、第1ニードル50と第2ニードル60の径方向断面積が異なるので、第1ニードル50および第2ニードル60の開弁圧をかえることができ、結果として噴射率など燃料噴霧の特性、形状が可変にできる。
Furthermore, since the radial cross-sectional areas of the
さらになお、第1のシール部S1と第2のシール部S2は軸方向にずらされていることが好ましい(図9参照)。 Furthermore, it is preferable that the first seal portion S1 and the second seal portion S2 are shifted in the axial direction (see FIG. 9).
第1のシール部S1に対応する第1噴孔30と第2のシール部S2に対応する第2噴孔40間において、一般に体格の小型化を図ろうとすると第1のシール部S1と第2のシール部S2とが近接するようになるため、これら噴孔30、40配置が難しくなるおそれがある。
In general, between the
これに対して、本実施形態では、第1のシール部S1と第2のシール部S2を軸方向にずらすので、第1のシール部S1と第2のシール部S2との近接状態の緩和が図れる。したがって、これら噴孔30、40配置の設計自由度の向上が図れるので、噴孔30、40配置が容易となる。 On the other hand, in the present embodiment, the first seal portion S1 and the second seal portion S2 are shifted in the axial direction, so that the proximity state between the first seal portion S1 and the second seal portion S2 is alleviated. I can plan. Therefore, the design freedom of the arrangement of the nozzle holes 30 and 40 can be improved, and the nozzle holes 30 and 40 can be easily arranged.
(第6の実施形態)
第5の実施形態では、第1の実施形態で説明した第1ニードル50と第2ニードル60に代えて、図11に示すように、互いの軸中心が噴孔方向に向かって交差するように配置される第1ニードル250と第2ニードル260とする。図11は、本実施形態の燃料噴射弁を示す模式的断面図である。図12は、図11中の第1ニードルおよび第2ニードルを示す断面図である。
(Sixth embodiment)
In the fifth embodiment, instead of the
図11に示すように、第1ニードル250と第2ニードル260は、互いの軸中心が噴孔方向に向かって交差するように配置されている。第1ニードル250の第1下端面254は、第1のシール部S1に対して内周側に形成された第1下端面内周部254aと、外周側に形成された第1下端面外周部254bとから構成されている。また、第2ニードル260の第2下端面264は、第2のシール部S1に対して内周側に形成された第2下端面内周部264aと、外周側に形成された第2下端面外周部264bとから構成されている。
As shown in FIG. 11, the
第1下端面外周部254bと第2下端面外周部264bは、比較的細いテーパ状に形成されている。第1下端面外周部254bと第2下端面外周部264bは互いに摺接可能に構成されている。
The first lower end surface outer
以上説明した本実施形態では、第1ニードル250における第1のシール部S1側の端部、および第2ニードル260における第2のシール部S2側の端部間の外周を、第1下端面外周部254bおよび第2下端面外周部264bの形状のように先細のテーパ状体などの比較的細いものとしている。その結果、燃料噴射弁10の体格の大型化が抑制される。
In the present embodiment described above, the outer periphery between the end portion of the
10 燃料噴射弁
20 ノズルボディ
21 第1弁座
22 第2弁座
30 第1噴孔
40 第2噴孔
50 第1ニードル
51 当接部
53 第1上端面
54 第1下端面
54a 第1下端面内周部
54b 第1下端面外周部
59 第1スプリング
60 第2ニードル
61 当接部
63 第2上端面
64 第2下端面
64a 第2下端面内周部
64b 第2下端面外周部
69 第2スプリング
70 背圧室(圧力制御室)
71 第1入口絞り
72 第1出口絞り
S1 第1のシール部
S2 第2のシール部
DESCRIPTION OF
71
Claims (3)
前記ノズルボディ内に往復移動可能に収容され、前記シール部に離座、着座する第1ニードルおよび第2ニードルを有するノズルニードルと、
前記ノズルニードルに着座方向の圧力を作用させる圧力源とを備え、
前記第1のシール部と前記第2のシール部は、互いに異なる、前記第1のシール部に対応する第1の弁座と前記第2のシール部に対応する第2の弁座とにより形成され、
前記圧力源は、前記第1ニードルおよび前記第2ニードルが共用する圧力制御室を有しており、
前記第1ニードルおよび前記第2ニードルのうちいずれか一方のニードルは、他方のニードルの軸中心よりオフセットした当該他方のニードル内部に摺動可能に配置されていることを特徴とする燃料噴射弁。 A nozzle body having first and second seal portions that block and allow fuel flow, and nozzle holes disposed downstream of the seal portions;
A nozzle needle that is accommodated in the nozzle body so as to be reciprocally movable and has a first needle and a second needle that are separated from and seated on the seal portion;
A pressure source for applying a pressure in the seating direction to the nozzle needle,
The first seal portion and the second seal portion are formed by a first valve seat corresponding to the first seal portion and a second valve seat corresponding to the second seal portion, which are different from each other. And
The pressure source has a pressure control chamber shared by the first needle and the second needle,
One of the first needle and the second needle is slidably disposed inside the other needle offset from the axial center of the other needle .
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