JPH1150930A - Accumulator fuel injection system - Google Patents

Accumulator fuel injection system

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Publication number
JPH1150930A
JPH1150930A JP20476597A JP20476597A JPH1150930A JP H1150930 A JPH1150930 A JP H1150930A JP 20476597 A JP20476597 A JP 20476597A JP 20476597 A JP20476597 A JP 20476597A JP H1150930 A JPH1150930 A JP H1150930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
pressure
passage
injection
fuel supply
Prior art date
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Pending
Application number
JP20476597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shinobu Ishiyama
忍 石山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
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Publication of JPH1150930A publication Critical patent/JPH1150930A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accelerate a pressure recovery by checking any drop in fuel pressure immediately after injection starting. SOLUTION: Both first and second fuel supply ports 27 and 28 ranging to a fuel sump chamber 18 are installed each in a nozzle body 2 and a nozzle holder, and the first fuel supply port 27 is connected to an accumulator pipeline via a filter, while the second fuel supply port 28 is connected to this accumulator pipeline as well by way of no filter. A ball 30 as a check valve is installed in a spot midway in the first fuel supply port 27, while a piston storage port 32 is installed in the midway of the second fuel supply port 28, storing a spring 34 and a piston 33. When a needle valve 7 goes up and a sealing part 24 separates from a valve seat part 17, fuel is sprayed out of a nozzle hole 19 by way of a passage 23 from the first fuel supply port 27. Immediately after the injection, if fuel pressure in this passage 23 goes down, the piston 33 is shifted to the downstream side against resilience of the spring 34, thereby making this fuel pressure in the passage 23 go up in consequence.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の燃料噴
射装置に関するものであり、特に燃料ポンプによって加
圧された燃料を蓄える蓄圧室(コモンレールとも呼ばれ
る)を備える蓄圧式燃料噴射装置に係るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, and more particularly to a pressure accumulation type fuel injection device having a pressure accumulation chamber (also called a common rail) for storing fuel pressurized by a fuel pump. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン等の内燃機関に多く
用いられている蓄圧式燃料噴射装置は、特開平8−29
6520号公報等に開示されているように、燃料通路を
介して蓄圧室に接続された噴孔をニードル弁によって開
閉し、ニードル弁をリフトすることによって噴孔を開
き、蓄圧室の燃料を噴孔から噴射するようになってい
る。
2. Description of the Related Art An accumulator type fuel injection device often used in an internal combustion engine such as a diesel engine is disclosed in JP-A-8-29.
As disclosed in Japanese Patent No. 6520 and the like, the injection hole connected to the pressure accumulation chamber via the fuel passage is opened and closed by a needle valve, and the needle valve is lifted to open the injection hole, thereby injecting fuel in the pressure accumulation chamber. It is designed to be injected from a hole.

【0003】ところで、噴孔近傍の燃料圧力の挙動を調
べると、図6(G)において破線で示すように、噴孔が
開口した直後に燃料圧力がニードル弁の定常閉弁時より
も低下し、その後、燃料噴射中に徐々に圧力が回復して
いき、噴射終了直後に定常閉弁時よりも若干上昇し、そ
の後、再び定常閉弁時の圧力に復帰している。この圧力
挙動は噴孔の開閉に起因している。
When the behavior of the fuel pressure in the vicinity of the injection hole is examined, as shown by the broken line in FIG. 6 (G), immediately after the injection hole is opened, the fuel pressure becomes lower than when the needle valve is normally closed. Thereafter, during the fuel injection, the pressure gradually recovers, slightly rises immediately after the injection is completed, and returns to the pressure at the time of the steady valve closing again. This pressure behavior is due to the opening and closing of the injection hole.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように噴射開始直
後の噴孔近傍の燃料圧力が低下すると、噴射初期に噴射
される燃料の貫徹力が弱まるとともに、噴射率が低減す
る。一般に、内燃機関の高速高負荷域における燃焼で
は、噴射率パターンをできるだけ矩形に近付けて短時間
に燃料を噴射することが、スモーク発生の低減に有利で
あるとされており、前述のように噴射初期における噴射
率の低減はその意味からも具合が悪い。また、貫徹力の
低下は燃料の微粒化不足をもたらし、スモークを発生し
易くし具合が悪い。
As described above, when the fuel pressure near the injection hole immediately after the start of the injection is reduced, the penetration force of the fuel injected at the beginning of the injection is reduced, and the injection rate is reduced. In general, in combustion in a high-speed and high-load region of an internal combustion engine, it is said that it is advantageous to reduce the generation of smoke by injecting fuel in a short time by making the injection rate pattern as rectangular as possible. The reduction of the injection rate in the initial stage is not good in that sense. Further, a decrease in the penetration force causes insufficient atomization of the fuel, making it easy to generate smoke, which is inconvenient.

【0005】したがって、燃料噴射中に噴孔近傍の圧力
を低下させないようにするのが望ましいが、これは現実
的に無理である。また、噴射初期の燃料圧力低下を見込
んで噴射圧力を高めに設定することも一つの方法である
が、そのようにすると燃料ポンプの負荷が高まり、内燃
機関の機械損失が大きくなって不利になるだけでなく、
燃料噴射系機器の耐圧性、耐久性の点で不利であり、コ
ストアップを招く。
Therefore, it is desirable not to lower the pressure near the injection hole during fuel injection, but this is practically impossible. One method is to set the injection pressure higher in anticipation of the fuel pressure drop at the beginning of the injection, but doing so increases the load on the fuel pump and increases the mechanical loss of the internal combustion engine, which is disadvantageous. not only,
This is disadvantageous in terms of pressure resistance and durability of the fuel injection system device, and causes an increase in cost.

【0006】そこで、噴射初期の燃料圧力の低下は致し
方ないとして、低下後の燃料圧力の回復を可能な限り速
くすることが考えられる。そのためには、蓄圧室から噴
孔までの流路長さをできるだけ短くするとともに流路面
積を大きくすることが必要である。
Therefore, it is conceivable that the recovery of the fuel pressure after the reduction is made as fast as possible, assuming that the fuel pressure in the initial stage of the injection is not reduced. For that purpose, it is necessary to make the flow path length from the pressure accumulating chamber to the injection hole as short as possible and increase the flow path area.

【0007】しかしながら、多気筒の内燃機関において
一つの蓄圧室から各気筒の噴射系に分配する場合には、
各気筒への流路を短くすることは現実的に不可能に近
く、流路面積を大きくすることも内燃機関の大型化を招
き困難である。特に、車両用内燃機関では設置スペース
に限りがあり、流路面積の拡大は困難を極める。
However, in a multi-cylinder internal combustion engine, when distributing from one accumulator to the injection system of each cylinder,
It is practically impossible to shorten the flow path to each cylinder, and it is difficult to increase the flow path area because the size of the internal combustion engine is increased. In particular, in the case of a vehicle internal combustion engine, the installation space is limited, and it is extremely difficult to increase the flow path area.

【0008】また、ニードル弁とその弁座との間に異物
を噛むと燃料噴射を完全に停止できなくなる虞れがある
ので、一般に前記燃料通路の途中にはフィルタを設置す
るが、このフィルタの抵抗が低下後の燃料圧力の回復を
遅らせる一因になる。
In addition, if foreign matter is caught between the needle valve and its valve seat, there is a possibility that the fuel injection may not be completely stopped. Therefore, a filter is generally provided in the middle of the fuel passage. This contributes to delaying the recovery of fuel pressure after the resistance drops.

【0009】本発明はこのような従来の技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、本発明が解決しようとする
課題は、噴射開始直後の燃料圧力の低下を抑制するとと
もに圧力回復を迅速にすることにより、内燃機関の燃焼
改善を図ることにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to suppress a decrease in fuel pressure immediately after the start of injection and to quickly recover pressure. Thus, it is intended to improve the combustion of the internal combustion engine.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、以下の手段を採用した。本発明の蓄圧式燃
料噴射装置は、蓄圧室と噴孔とを接続する燃料通路がニ
ードル弁によって開閉される蓄圧式燃料噴射装置におい
て、前記燃料通路におけるニードル弁の弁座部よりも上
流部分と前記蓄圧室とがバイパス通路を介して接続さ
れ、このバイパス通路には、自身の前後圧を平衡させる
べく可動するピストンが挿入されていることを特徴とす
る。
The present invention has the following features to attain the object mentioned above. The pressure-accumulation type fuel injection device of the present invention is a pressure-accumulation type fuel injection device in which a fuel passage connecting a pressure accumulation chamber and an injection hole is opened and closed by a needle valve. The pressure accumulating chamber is connected to the pressure accumulating chamber via a bypass passage, and a piston that is movable in the bypass passage so as to balance its own longitudinal pressure is inserted.

【0011】この蓄圧式燃料噴射装置では、バイパス通
路のピストン上流にはニードル弁の開閉に拘わらず常に
蓄圧室内の燃料圧力が加わっている。ニードル弁が開弁
して噴孔から燃料が噴射されると、燃料通路における噴
孔の上流側の燃料圧力が低下するが、噴孔の上流側はバ
イパス通路のピストン下流に連なっており、ピストンの
下流が上流よりも低圧になるので、ピストンは下流方向
に移動することによって下流側を加圧し、ピストンの上
流側圧力と下流側圧力とを平衡させようとする。これに
よって、燃料通路における噴孔の上流側の燃料圧力が加
圧される。したがって、噴射開始直後の燃料圧力の低下
を小さく抑えることができるとともに、迅速な燃料圧力
の回復が達成される。これにより、噴射初期における燃
料の貫徹力を大きくすることができ、初期噴射率を大き
くすることができる。
In this pressure accumulating fuel injection device, the fuel pressure in the pressure accumulating chamber is constantly applied to the upstream side of the piston in the bypass passage regardless of the opening and closing of the needle valve. When the needle valve is opened and fuel is injected from the injection hole, the fuel pressure on the fuel passage upstream of the injection hole decreases, but the upstream side of the injection hole is connected to the piston downstream of the bypass passage, and the piston Since the pressure downstream is lower than the pressure upstream, the piston moves in the downstream direction to pressurize the downstream side, thereby trying to balance the upstream pressure and the downstream pressure of the piston. Thereby, the fuel pressure on the upstream side of the injection hole in the fuel passage is increased. Therefore, a decrease in the fuel pressure immediately after the start of the injection can be suppressed to a small value, and a quick recovery of the fuel pressure can be achieved. This makes it possible to increase the penetration force of the fuel at the beginning of the injection, and to increase the initial injection rate.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の蓄圧式燃料噴射装
置の一実施の形態を図1から図6の図面に基いて説明す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the accumulator type fuel injection device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0013】図1は第1の実施の形態における蓄圧式燃
料噴射装置(以下、噴射装置と略す)の概略全体システ
ムを示しており、燃料タンク100内の燃料は、燃料ポ
ンプ101によって吸い上げられて蓄圧配管(蓄圧室)
102に圧送され、蓄圧配管102内に高圧状態で貯蔵
される。この蓄圧配管102の燃料圧力は圧力センサ1
03によって検出され、電気信号に変換されてエンジン
コントロールユニット(以下、ECUと略す)200に
入力される。この圧力センサ103からの出力信号等に
基づいて燃料ポンプ101がフィードバック制御され、
蓄圧配管102内の燃料が所定の圧力に保たれるように
なっている。
FIG. 1 shows a schematic overall system of a pressure accumulating fuel injection device (hereinafter, abbreviated as an injection device) according to a first embodiment. Fuel in a fuel tank 100 is sucked up by a fuel pump 101. Accumulation piping (accumulation chamber)
The pressure is sent to the pressure accumulating pipe 102 and stored in the pressure accumulating pipe 102 in a high pressure state. The fuel pressure in the pressure accumulation pipe 102 is
The electric signal is detected by the electronic control unit 03 and converted into an electric signal, which is input to an engine control unit (hereinafter abbreviated as ECU) 200. The fuel pump 101 is feedback-controlled based on an output signal and the like from the pressure sensor 103,
The fuel in the pressure accumulation pipe 102 is kept at a predetermined pressure.

【0014】蓄圧配管102内の高圧の燃料は、第1燃
料供給管104を介してディーゼルエンジン等の内燃機
関の各気筒のインジェクタ1に導かれ、このインジェク
タ1から各気筒の燃焼室(図示せず)に噴射される。ま
た、インジェクタ1には、余分な燃料を燃料タンク10
0に戻すリターン配管105が接続されている。尚、イ
ンジェクタ1の開閉は内燃機関の運転条件に応じてEC
U200によって制御される。
The high-pressure fuel in the pressure accumulation pipe 102 is guided to the injector 1 of each cylinder of an internal combustion engine such as a diesel engine via the first fuel supply pipe 104, and from the injector 1 the combustion chamber of each cylinder (not shown). Is injected. Further, the injector 1 stores excess fuel in the fuel tank 10.
A return pipe 105 returning to 0 is connected. The opening and closing of the injector 1 is controlled according to the operating conditions of the internal combustion engine.
It is controlled by U200.

【0015】インジェクタ1は、図2に示すように、ノ
ズルボディ2、ノズルホルダ3、ノズルナット4、ホル
ダヘッド5、キャップ6、ニードル弁7、第1ステム
8、第2ステム9、制御弁10、電磁アクチュエータ1
1を主要構成としている。
As shown in FIG. 2, the injector 1 includes a nozzle body 2, a nozzle holder 3, a nozzle nut 4, a holder head 5, a cap 6, a needle valve 7, a first stem 8, a second stem 9, and a control valve 10, , Electromagnetic actuator 1
1 is a main configuration.

【0016】ノズルボディ2はノズルホルダ3の下側に
配置されノズルナット4によってノズルホルダ3に固定
されている。ノズルホルダ3の中央には軸線方向に貫通
するステム収納孔12a,12bが連続して設けられて
おり、ステム収納孔12aには第1ステム8が液密に上
下摺動可能に挿入され、ステム収納孔12bには第2ス
テム9が上下動可能に挿入されている。尚、ステム収納
孔12aにおいて第1ステム8の上面よりも上側の空間
は背圧室45を形成する。
The nozzle body 2 is arranged below the nozzle holder 3 and is fixed to the nozzle holder 3 by a nozzle nut 4. At the center of the nozzle holder 3, stem receiving holes 12a and 12b penetrating in the axial direction are continuously provided. The first stem 8 is inserted into the stem receiving hole 12a in a liquid-tight manner so as to be slidable up and down. The second stem 9 is inserted into the storage hole 12b so as to be vertically movable. The space above the upper surface of the first stem 8 in the stem housing hole 12a forms a back pressure chamber 45.

【0017】図3に示すように、ノズルボディ2は先端
部が細く形成されており、その中央には上面から軸線方
向に沿って下方に延びる有底のニードル弁収納孔13設
けられている。ニードル弁収納孔13は、ノズルボディ
2の上面に開口してノズルホルダ3のステム収納孔12
bに連通する大径孔部14と、大径孔部14の下方に連
なる燃料通路孔15と、燃料通路孔15の下方に連なる
小径孔部16とから構成されており、燃料通路孔15の
底部がテーパ状の弁座部17になっている。また、ノズ
ルボディ2には大径孔部14と燃料通路孔15との境界
部分に環状の燃料溜まり室18が設けられている。さら
に、ノズルボディ2の先端部には小径孔部16に連なる
複数の噴孔19が周方向所定間隔おきに設けられてい
る。
As shown in FIG. 3, the tip end of the nozzle body 2 is formed thin, and a bottomed needle valve housing hole 13 extending downward from the upper surface along the axial direction is provided at the center. The needle valve housing hole 13 is opened on the upper surface of the nozzle body 2 and the stem housing hole 12 of the nozzle holder 3 is opened.
b, a fuel passage hole 15 extending below the large diameter hole portion 14, and a small diameter hole portion 16 extending below the fuel passage hole 15. The bottom is a tapered valve seat 17. An annular fuel reservoir 18 is provided in the nozzle body 2 at the boundary between the large-diameter hole 14 and the fuel passage hole 15. Further, a plurality of injection holes 19 connected to the small-diameter hole portion 16 are provided at predetermined intervals in the circumferential direction at the distal end portion of the nozzle body 2.

【0018】ニードル弁7はノズルボディ2のニードル
弁収納孔13に上下動可能に収納されており、ニードル
弁収納孔13の大径孔部14に液密に摺動可能な大径部
20と、燃料通路孔15に挿通された小径部21と、大
径部20と小径部21との間に形成され燃料溜まり室1
8内に位置するテーパ部22とから構成されている。
The needle valve 7 is housed in the needle valve housing hole 13 of the nozzle body 2 so as to be vertically movable, and has a large-diameter portion 20 slidable in a liquid-tight manner in the large-diameter hole portion 14 of the needle valve storage hole 13. , A small diameter portion 21 inserted into the fuel passage hole 15, and a fuel reservoir chamber 1 formed between the large diameter portion 20 and the small diameter portion 21.
8 and a tapered portion 22 located inside the tapered portion 8.

【0019】燃料通路孔15の内周面と小径部21の外
周面との間は燃料が流通可能な通路23になっており、
この通路23と後述する第1燃料供給孔27はこの実施
の形態において燃料通路を構成している。ニードル弁7
の小径部21の先端部はノズルボディ2の弁座部17に
対して着座離反可能なシール部24になっていて、シー
ル部24が弁座部17に着座すると通路23から噴孔1
9への燃料の流通が阻止され、シール部24が弁座部1
7から離反すると通路23から噴孔19への燃料の流通
が可能になる。つまり、燃料通路はニードル弁7によっ
て開閉されることとなる。
A passage 23 through which fuel can flow is provided between the inner peripheral surface of the fuel passage hole 15 and the outer peripheral surface of the small diameter portion 21.
The passage 23 and a first fuel supply hole 27 described below constitute a fuel passage in this embodiment. Needle valve 7
The tip of the small-diameter portion 21 is a seal portion 24 which can be seated on and separated from the valve seat portion 17 of the nozzle body 2.
The flow of fuel to the valve seat 9 is prevented.
When it is separated from 7, fuel can flow from the passage 23 to the injection hole 19. That is, the fuel passage is opened and closed by the needle valve 7.

【0020】ニードル弁7の上端部の突起25は第2ス
テム9の下端部に連結固定され、第2ステム9はステム
収納孔12bに収納されたスプリング26によって下方
に付勢されており、これによって、ニードル弁7は閉弁
方向に付勢されている。
The projection 25 at the upper end of the needle valve 7 is connected and fixed to the lower end of the second stem 9, and the second stem 9 is urged downward by a spring 26 housed in the stem housing hole 12b. Accordingly, the needle valve 7 is biased in the valve closing direction.

【0021】また、ノズルボディ2及びノズルホルダ3
には、一端が燃料溜まり室18に連なり他端がノズルホ
ルダ3の外表面に開口する第1燃料供給孔27と第2燃
料供給孔(バイパス通路)28が設けられている。第1
燃料供給孔27は第1燃料供給管104を介して蓄圧配
管102に接続されており、第2燃料供給孔28は第2
燃料供給管106を介して蓄圧配管102に接続されて
いる。
The nozzle body 2 and the nozzle holder 3
A first fuel supply hole 27 and a second fuel supply hole (bypass passage) 28 having one end connected to the fuel reservoir chamber 18 and the other end opened to the outer surface of the nozzle holder 3 are provided. First
The fuel supply hole 27 is connected to the pressure accumulation pipe 102 via the first fuel supply pipe 104, and the second fuel supply hole 28 is
The fuel supply pipe 106 is connected to the pressure accumulating pipe 102.

【0022】ノズルホルダ3における第1燃料供給孔2
7にはフィルタ44が装着されている。ノズルボディ2
における第1燃料供給孔27の途中には逆止弁収納孔2
9が設けられており、この逆止弁収納孔29には、逆止
弁としてのボール30と、このボール30を閉弁方向に
付勢するスプリング31が収納されている。
First fuel supply hole 2 in nozzle holder 3
7 is provided with a filter 44. Nozzle body 2
In the middle of the first fuel supply hole 27 in FIG.
The check valve housing hole 29 accommodates a ball 30 as a check valve and a spring 31 for urging the ball 30 in the valve closing direction.

【0023】一方、ノズルボディ2における第2燃料供
給孔28の途中にはピストン収納孔32が設けられてお
り、このピストン収納孔32には、ピストン収納孔32
を液密に摺動可能なピストン33と、ピストン33を第
2燃料供給孔28の上流側に付勢するスプリング34が
収納されている。このピストン33は、第2燃料供給孔
28におけるピストン33の前後の圧力、即ちピストン
33を境にして上流側の圧力と下流側の圧力とを平衡さ
せるように動く。つまり、第2燃料供給孔28において
ピストン33よりも下流側の圧力が上流側の圧力よりも
小さくなると、ピストン33はスプリング34の付勢力
に抗してピストン収納孔32内を下方に移動し、下流側
を加圧して圧力を平衡させる。
On the other hand, a piston housing hole 32 is provided in the middle of the second fuel supply hole 28 in the nozzle body 2, and the piston housing hole 32 is provided in the piston housing hole 32.
And a spring 34 for urging the piston 33 upstream of the second fuel supply hole 28 are housed. The piston 33 moves so as to balance the pressure before and after the piston 33 in the second fuel supply hole 28, that is, the pressure on the upstream side and the pressure on the downstream side with the piston 33 as a boundary. That is, when the pressure downstream of the piston 33 in the second fuel supply hole 28 becomes smaller than the pressure upstream of the piston 33, the piston 33 moves downward in the piston housing hole 32 against the urging force of the spring 34, Pressurize the downstream side to equilibrate the pressure.

【0024】ホルダヘッド5と電磁アクチュエータ11
はノズルホルダ3の上側に配置されキャップ6によって
ノズルホルダ3に固定されており、ノズルホルダ3とホ
ルダヘッド5との間にはプレート36,37が挟装され
ている。
Holder head 5 and electromagnetic actuator 11
Is located above the nozzle holder 3 and is fixed to the nozzle holder 3 by a cap 6. Plates 36 and 37 are sandwiched between the nozzle holder 3 and the holder head 5.

【0025】ホルダヘッド5には制御弁収納孔38が設
けられ、ホルダヘッド5とプレート36,37には制御
弁収納孔38と背圧室45とを連通する背圧通路39が
設けられ、ノズルホルダ3とプレート36には第1燃料
供給孔27と背圧通路39とを連通する第3燃料供給孔
40が設けられ、ホルダヘッド5とキャップ6には一端
が制御弁収納孔38に連なり他端がリターン配管105
に接続されたリターン通路41が設けられ、ノズルホル
ダ3とプレート36,37にはステム収納孔12bとリ
ターン通路41とを連通する導圧孔42が設けられてい
る。
The holder head 5 is provided with a control valve housing hole 38, and the holder head 5 and the plates 36 and 37 are provided with a back pressure passage 39 for communicating the control valve housing hole 38 with the back pressure chamber 45. The holder 3 and the plate 36 are provided with a third fuel supply hole 40 for communicating the first fuel supply hole 27 and the back pressure passage 39, and one end of the holder head 5 and the cap 6 is connected to the control valve housing hole 38. End is return pipe 105
The nozzle holder 3 and the plates 36 and 37 are provided with a pressure guiding hole 42 communicating the stem housing hole 12b and the return passage 41.

【0026】制御弁収納孔38には、背圧通路39の上
部開口を開閉するボール10aを備えた制御弁10が上
下動可能に収納されている。制御弁10は図示しないス
プリングによって下方に付勢されており、電磁アクチュ
エータ11のON・OFFによって開閉されるようにな
っている。即ち、電磁アクチュエータ11をONにする
と、制御弁10はアーマチャ43によってスプリングの
付勢力に抗して上方に引き上げられ、図5に示すように
ボール10aが背圧通路39の上部開口から離反してを
背圧通路39とリターン通路41とを連通させる。一
方、電磁アクチュエータ11をOFFにすると、制御弁
10はスプリングによって押し下げられ、図4に示すよ
うにボール10aが背圧通路39の上部開口を塞いで背
圧通路39とリターン通路41とを遮断する。
A control valve 10 having a ball 10a for opening and closing the upper opening of the back pressure passage 39 is housed in the control valve housing hole 38 so as to be vertically movable. The control valve 10 is urged downward by a spring (not shown), and is opened and closed by ON / OFF of the electromagnetic actuator 11. That is, when the electromagnetic actuator 11 is turned on, the control valve 10 is pulled upward by the armature 43 against the urging force of the spring, and the ball 10a separates from the upper opening of the back pressure passage 39 as shown in FIG. Is communicated between the back pressure passage 39 and the return passage 41. On the other hand, when the electromagnetic actuator 11 is turned off, the control valve 10 is pushed down by the spring, and the ball 10a closes the upper opening of the back pressure passage 39 and shuts off the back pressure passage 39 and the return passage 41 as shown in FIG. .

【0027】次に、この装置の作用を説明する。インジ
ェクタ1の第1燃料供給孔27及び第2燃料供給孔28
には常に蓄圧配管102内の燃料が供給され、蓄圧配管
102内の燃料圧力が印加されている。
Next, the operation of this device will be described. First fuel supply hole 27 and second fuel supply hole 28 of injector 1
Is always supplied with fuel in the pressure accumulation pipe 102, and the fuel pressure in the pressure accumulation pipe 102 is applied.

【0028】電磁アクチュエータ11がOFFの時に
は、制御弁10のボール10aが背圧通路39の上部開
口を塞いで背圧通路39とリターン通路41とを遮断す
るので、第1燃料供給孔27から第3燃料供給孔40を
通って背圧通路39に供給された燃料は、リターン通路
41に流れることなく、背圧室45に流入し、蓄圧配管
102内の燃料圧力が第1ステム8の上面に作用して第
1ステム8を押し下げる力が生じ、この力は第2ステム
9を介してニードル弁7に伝達される。
When the electromagnetic actuator 11 is OFF, the ball 10a of the control valve 10 closes the upper opening of the back pressure passage 39 to cut off the back pressure passage 39 and the return passage 41. 3 The fuel supplied to the back pressure passage 39 through the fuel supply hole 40 flows into the back pressure chamber 45 without flowing to the return passage 41, and the fuel pressure in the pressure accumulation pipe 102 is applied to the upper surface of the first stem 8. This produces a force that pushes down the first stem 8, which is transmitted to the needle valve 7 via the second stem 9.

【0029】この状態では、ニードル弁7には、背圧室
45内の燃料圧力が第1ステム8に作用して第1ステム
8を下方に押し下げる力と、スプリング26が第2ステ
ム9に作用してニードル弁7を下方に押し下げる力と、
燃料溜まり室18内の燃料圧力がニードル弁7のテーパ
部22に作用してニードル弁7を上方に押し上げる力が
加わるが、ニードル弁7を下方に押し下げる力の方が上
方に押し上げる力に勝るので、ニードル弁7は下方に押
し下げられる。その結果、ニードル弁7のシール部24
がノズルボディ2の弁座部17に着座し、インジェクタ
1は閉弁状態となり、電磁アクチュエータ11がOFF
状態である限り、インジェクタ1は閉弁状態に保持され
る。
In this state, the force acting on the needle valve 7 to lower the first stem 8 by the fuel pressure in the back pressure chamber 45 acting on the first stem 8 and the spring 26 acting on the second stem 9 And force to push down the needle valve 7 downward,
The fuel pressure in the fuel storage chamber 18 acts on the tapered portion 22 of the needle valve 7 to apply a force for pushing the needle valve 7 upward, but the force for pushing the needle valve 7 downward is greater than the force for pushing the needle valve 7 upward. , The needle valve 7 is pushed down. As a result, the sealing portion 24 of the needle valve 7
Is seated on the valve seat 17 of the nozzle body 2, the injector 1 is closed, and the electromagnetic actuator 11 is turned off.
As long as it is in the state, the injector 1 is kept in the valve closed state.

【0030】電磁アクチュエータ11をONにすると、
制御弁10が上方に引き上げられ、ボール10aが背圧
通路39の上部開口から離反してを背圧通路39とリタ
ーン通路41とを連通するので、第1燃料供給孔27か
ら第3燃料供給孔40を通って背圧通路39に供給され
た燃料及び背圧室45内の燃料は、リターン通路41に
流出し、リターン配管105を介して燃料タンク100
に排出される。その結果、背圧室45内の燃料圧力が低
下し、前記ニードル弁7を閉弁状態に保持していた圧力
バランスが崩れ、ニードル弁7を上方に押し上げる力が
下方に押し下げる力よりも勝るようになり、ニードル弁
7は第1ステム8及び第2ステム9と共に上昇してシー
ル部24を弁座部17から離反させて開弁する。する
と、第1燃料供給孔27に供給された燃料は逆止弁とし
てのボール30を押し下げ、燃料溜まり室18、通路2
3を通って噴孔19から噴射される。
When the electromagnetic actuator 11 is turned on,
The control valve 10 is lifted upward, and the ball 10a is separated from the upper opening of the back pressure passage 39 to connect the back pressure passage 39 and the return passage 41. Therefore, the first fuel supply hole 27 to the third fuel supply hole The fuel supplied to the back pressure passage 39 through the fuel tank 40 and the fuel in the back pressure chamber 45 flow out to the return passage 41 and are returned to the fuel tank 100 via the return pipe 105.
Is discharged. As a result, the fuel pressure in the back pressure chamber 45 decreases, the pressure balance holding the needle valve 7 in the closed state is broken, and the force for pushing the needle valve 7 upward is superior to the force for pushing the needle valve 7 downward. The needle valve 7 moves up together with the first stem 8 and the second stem 9 to separate the seal portion 24 from the valve seat portion 17 and open the valve. Then, the fuel supplied to the first fuel supply hole 27 pushes down the ball 30 as a check valve, and the fuel reservoir chamber 18 and the passage 2
3 and is injected from the injection hole 19.

【0031】ニードル弁7は第1ステム8の上面がプレ
ート36の下面に突き当たるまで上昇を続ける。そし
て、インジェクタ1が開弁している間、第1燃料供給孔
27に供給された燃料の一部は少量ながら第3燃料供給
孔40、背圧通路39、リターン通路41、リターン配
管105を通って燃料タンク100に排出され続ける。
The needle valve 7 continues to rise until the upper surface of the first stem 8 hits the lower surface of the plate 36. While the injector 1 is open, a part of the fuel supplied to the first fuel supply hole 27 passes through the third fuel supply hole 40, the back pressure passage 39, the return passage 41, and the return pipe 105 while a small amount. And is continuously discharged to the fuel tank 100.

【0032】ところで、ニードル弁7のシール部24が
弁座部17から離反すると同時に、通路23内の燃料圧
力は降下する。しかしながら、このインジェクタ1は第
2燃料供給孔28とピストン33を備えており、ピスト
ン33の上流には常に蓄圧配管102内の燃料圧力が加
わっているので、通路23内の燃料圧力が低下してピス
トン33の上流と下流の間に所定の大きさ以上の差圧が
生じると、ピストン33は圧力を平衡させるべくスプリ
ング34の弾性に抗して下流側に移動し、下流側を加圧
する。
Meanwhile, at the same time when the seal portion 24 of the needle valve 7 is separated from the valve seat portion 17, the fuel pressure in the passage 23 drops. However, the injector 1 has the second fuel supply hole 28 and the piston 33, and the fuel pressure in the pressure accumulating pipe 102 is constantly applied upstream of the piston 33, so that the fuel pressure in the passage 23 decreases. When a pressure difference equal to or greater than a predetermined value is generated between the upstream and downstream of the piston 33, the piston 33 moves downstream against the elasticity of the spring 34 to balance the pressure, and pressurizes the downstream.

【0033】その結果、燃料噴射開始直後の噴孔19近
傍の燃料圧力の低下が小さくなるとともに、圧力回復が
従来よりも速くなり、実噴射圧が大きくなって噴射初期
の燃料の貫徹力が大きくなり燃料の微粒化が促進され
る。また、噴射初期の燃料噴射率も大きくなる。したが
って、内燃機関の燃焼を向上することができ、高速高負
荷域におけるスモーク発生の抑制や、低温時の始動性向
上及び白煙発生の抑制などを達成することができる。
As a result, the decrease in fuel pressure near the injection hole 19 immediately after the start of fuel injection is reduced, the pressure recovery is faster than before, the actual injection pressure is increased, and the fuel penetration force at the beginning of injection is increased. The fuel atomization is promoted. Further, the fuel injection rate in the early stage of the injection also increases. Therefore, the combustion of the internal combustion engine can be improved, and the suppression of smoke generation in a high-speed and high-load region, the improvement of startability at low temperatures, and the suppression of white smoke can be achieved.

【0034】尚、ピストン33はその上流側圧力と下流
側圧力が平衡すると、スプリング34の弾性によって上
流側に押し上げられ、通常はピストン収納孔32内にお
いて上流端に位置している。
When the upstream pressure and the downstream pressure are balanced, the piston 33 is pushed upward by the elasticity of the spring 34, and is usually located at the upstream end in the piston receiving hole 32.

【0035】図6はインジェクタの特性図であり、
(A)は駆動パルス波形を示す図、(B)は背圧室45
内の燃料圧力の変化を示す図、(C)は第1燃料供給孔
27に供給される燃料の流量変化を示す図、(D)はリ
ターン通路41から排出される燃料の流量変化を示す
図、(E)はニードル弁7のリフト量変化を示す図、
(F)は燃料噴射率の変化を示す図、(G)は通路23
内の燃料圧力変化を示す図である。また、(E)、
(F)、(G)において実線はこの実施の形態における
インジェクタ1の特性を示し、破線は従来のインジェク
タの特性を示しており、(A)、(B)、(C)、
(D)については本実施の形態のものも従来のものも同
じである。
FIG. 6 is a characteristic diagram of the injector.
(A) is a diagram showing a drive pulse waveform, (B) is a back pressure chamber 45
(C) is a diagram showing a change in the flow rate of fuel supplied to the first fuel supply hole 27, and (D) is a diagram showing a change in the flow rate of fuel discharged from the return passage 41. (E) is a diagram showing a change in the lift amount of the needle valve 7,
(F) illustrates a change in the fuel injection rate, and (G) illustrates the passage 23.
FIG. 5 is a diagram showing a change in fuel pressure in the inside. (E),
In (F) and (G), the solid line shows the characteristic of the injector 1 in this embodiment, and the broken line shows the characteristic of the conventional injector, and (A), (B), (C),
(D) is the same in this embodiment and the conventional one.

【0036】図6(E)、(F)、(G)からも、この
インジェクタ1が従来のものよりも、噴射開始直後の噴
孔19近傍の燃料圧力の低下が小さくなること、圧力回
復が従来よりも速くなること、噴射初期の燃料噴射率が
大きくなることがわかる。
6 (E), 6 (F), and 6 (G), the injector 1 has a smaller fuel pressure drop near the injection hole 19 immediately after the start of injection than the conventional injector, and has a smaller pressure recovery than the conventional injector. It can be seen that the fuel injection rate is higher than before and the fuel injection rate in the early stage of the injection is increased.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蓄圧式燃
料噴射装置によれば、蓄圧室と噴孔とを接続する燃料通
路がニードル弁によって開閉される蓄圧式燃料噴射装置
において、前記燃料通路におけるニードル弁の弁座部よ
りも上流部分と前記蓄圧室とがバイパス通路を介して接
続され、このバイパス通路には、自身の前後圧を平衡さ
せるべく可動するピストンが挿入されていることによ
り、噴射開始直後の噴孔近傍の燃料圧力の低下を小さく
することができ、実噴射圧が大きくなって噴射初期の燃
料の貫徹力が大きくなり燃料の微粒化を達成できるとと
もに、噴射率を大きくすることができる。したがって、
内燃機関の燃焼を向上することができ、高速高負荷域に
おけるスモーク発生の抑制や、低温時の始動性向上及び
白煙発生の抑制などを達成することができる。
As described above, according to the pressure-accumulation type fuel injection device of the present invention, in the pressure-accumulation type fuel injection device in which the fuel passage connecting the pressure accumulation chamber and the injection hole is opened and closed by the needle valve, A portion of the passage upstream of the valve seat of the needle valve is connected to the pressure accumulating chamber via a bypass passage, and a piston that is movable in the bypass passage so as to balance its own longitudinal pressure is inserted. The fuel pressure drop in the vicinity of the injection hole immediately after the start of injection can be reduced, the actual injection pressure increases, the penetration force of the fuel in the initial stage of injection increases, the fuel can be atomized, and the injection rate can be increased. can do. Therefore,
It is possible to improve the combustion of the internal combustion engine, to suppress the generation of smoke in a high-speed and high-load range, to improve the startability at low temperatures, and to suppress the generation of white smoke.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の蓄圧式燃料噴射装置の全体システム
を示す図である
FIG. 1 is a diagram showing an overall system of a pressure accumulating fuel injection device according to the present invention.

【図2】 本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一実施の形態
におけるインジェクタの全体縦断面図である。
FIG. 2 is an overall longitudinal sectional view of an injector in one embodiment of the accumulator type fuel injection device of the present invention.

【図3】 本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一実施の形態
におけるインジェクタのノズルボディの拡大縦断面図で
ある。
FIG. 3 is an enlarged longitudinal sectional view of a nozzle body of an injector in one embodiment of the accumulator type fuel injection device of the present invention.

【図4】 本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一実施の形態
におけるインジェクタの閉弁時の制御弁近傍の要部拡大
縦断面図である。
FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part near a control valve when the injector is closed in one embodiment of the pressure accumulating fuel injection device of the present invention.

【図5】 本発明の蓄圧式燃料噴射装置の一実施の形態
におけるインジェクタの開弁時の制御弁近傍の要部拡大
縦断面図である。
FIG. 5 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part near a control valve when an injector is opened in an embodiment of the pressure accumulating fuel injection device of the present invention.

【図6】 インジェクタの特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of an injector.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 ニードル弁 17 弁座部 19 噴孔 23 隙間(燃料通路) 27 第1燃料供給孔(燃料通路) 28 第2燃料供給孔(バイパス通路) 33 ピストン 102 蓄圧配管(蓄圧室) 7 Needle valve 17 Valve seat 19 Injection hole 23 Gap (fuel passage) 27 First fuel supply hole (fuel passage) 28 Second fuel supply hole (bypass passage) 33 Piston 102 Pressure accumulation pipe (pressure accumulation chamber)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】蓄圧室と噴孔とを接続する燃料通路がニー
ドル弁によって開閉される蓄圧式燃料噴射装置におい
て、 前記燃料通路におけるニードル弁の弁座部よりも上流部
分と前記蓄圧室とがバイパス通路を介して接続され、こ
のバイパス通路には、自身の前後圧を平衡させるべく可
動するピストンが挿入されていることを特徴とする蓄圧
式燃料噴射装置。
1. A pressure accumulating fuel injection device in which a fuel passage connecting a pressure accumulating chamber and an injection hole is opened and closed by a needle valve, wherein a portion of the fuel passage upstream of a valve seat of the needle valve and the pressure accumulating chamber are formed. A pressure-accumulation type fuel injection device which is connected via a bypass passage, and in which a piston which is movable to balance its own longitudinal pressure is inserted.
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