KR20090108624A

KR20090108624A - 연료 분사 밸브

Info

Publication number: KR20090108624A
Application number: KR1020097016509A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 구보; 다케히코 이시카와; 기요시 마쓰자키
Original assignee: 봇슈 가부시키가이샤
Priority date: 2007-04-09
Filing date: 2008-02-25
Publication date: 2009-10-15
Also published as: EP2146084A1; CN101652559A; EP2146084A4; WO2008126482A1; JP4868524B2; US20100065020A1; JP2008255958A

Abstract

본 발명은 고압 연료의 압력에 대한 내구성이 우수하고, 더욱 고압의 연료를 분사하는 경우라도 정밀도 좋게 분사 제어를 할 수 있는 연료 분사 밸브를 제공한다.

인젝터 하우징 내의 노즐 니들의 후단부측에 고압 연료를 배출하기 위한 배출 구멍이 형성된 밸브 바디와, 축 방향에서의 리프트 및 시트에 의해서 배출 구멍을 개폐하는 밸브를 구비하고, 밸브 바디와 인젝터 하우징 사이의 틈은 밸브 바디의 노즐 니들측의 단부 방향으로 개방되고, 고압 연료가 통과 가능한 것을 특징으로 한다.

고압 연료, 연료 분사 밸브, 인젝터 하우징, 노즐 니들, 밸브 바디

Description

연료 분사 밸브{Fuel injection valve}

본 발명은 내연기관 등으로의 연료 분사를 하는 연료 분사 밸브에 관한 것이다. 특히, 종래보다도 고압의 연료를 분사 가능한 연료 분사 밸브에 관한 것이다.

종래, 축압기(커먼 레일) 등으로부터 공급되는 고압 연료를 내연기관으로 분사하기 위해서 사용되는 연료 분사 밸브로서, 예를 들면, 도 10에 도시된 구조의 연료 분사 밸브가 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

이 연료 분사 밸브(301)는 커먼 레일(312) 내에 축적된 고압 연료를 디젤 내연 기관의 기통 내로 분사하기 위해서 사용되는 것으로, 인젝터 하우징(302)과, 노즐 바디(303)와, 노즐 니들(304)과, 밸브 피스톤(305)과, 밸브 바디(306)와, 배압 제어부(307)와, 흡입(inlet) 커넥터(308)를 주된 구성 요소로서 구성하고 있다.

연료 분사 밸브(301) 내에는 흡입 커넥터(308)로부터 인젝터 하우징(302) 및 노즐 바디(303)에 걸쳐서 연료 통로(313)가 형성되어 있다. 이 연료 통로(313)는 노즐 바디(303)의 선단부에 형성된 분사 구멍(316)으로 이르는 도중에서, 노즐 니들(304)의 수압부(304A)가 위치하는 부위에 형성된 연료 저장실(314)과 연통하고 있다.

노즐 바디(303)의 선단부에 형성되는 분사 구멍(316)은 임의의 수만큼 형성 되고, 노즐 바디(303) 내의 분사 구멍(316)에 연결되는 부위는 시트부(317)가 형성되어 있고, 노즐 니들(304)이 시트부(317)에 대하여 착좌(시트), 이격(리프트)함으로써, 분사 구멍(316)의 개방, 폐쇄가 가능해지고 있다.

노즐 니들(304)의 상방부(도 10에서는 상측)에 있어서의 인젝터 하우징(302)의 적절한 위치에 있어서는 인젝터 하우징(302)의 중심축을 중심으로 한 스프링실(322)이 형성되어 있다. 이 스프링실(322)에는 노즐 니들(304)을 시트부(317)의 방향으로 가압하기 위한 노즐 스프링(318)이 수납됨과 동시에, 밸브 피스톤(305)과 노즐 니들(304) 사이에 리프트 조정용 심(328)이 배치되어 있다.

밸브 피스톤(305)은 스프링실(322) 부분으로부터 인젝터 하우징(302)의 상방까지 연장되는 장척의 막대형상 부재로서, 인젝터 하우징(302)에 형성된 슬라이딩 구멍(302A) 및 밸브 바디(306)에 형성된 슬라이딩 구멍(306A) 내에서 슬라이딩 가능하게 삽입되어 있다. 이 밸브 피스톤(305)의 최상부는 밸브 바디(306) 상부에 설치된 배압 제어부(307)를 향하는 한편, 최하부는 상술한 리프트 조정용 심(328)에 접촉하고 있다.

밸브 피스톤(305)의 최상부가 위치하는 밸브 바디(306)에는 도 10에 도시되는 바와 같이 배압 제어실(319)이 형성되어 있다. 이 배압 제어실(319)에는 커먼 레일(312)로부터의 고압 연료가 연료 통로(313), 압력 도입실(321) 및 도입측 오리피스(320)를 통하여 도입되도록 되어 있다. 또한, 압력 도입실(321)의 하단부에는 수지재, 고무재 또는 강재 그 밖의 연질재(軟質材)에 의한 시일 부재(325)가 배치되고, 압력 도입실(321)의 고압측과, 인젝터 하우징(302) 내의 밸브 피스톤(305)이 수용되는 저압측을 차단하고 있다.

배압 제어실(319)은 개폐용 오리피스(323)에도 연통하며, 이 개폐용 오리피스(323)는 배압 제어부(307)에 의한 밸브 볼(324)의 리프트 제어에 의해서 개폐되도록 되어 있다. 배압 제어부(307)의 제어에 의해 밸브 볼(324)이 리프트하여, 개폐용 오리피스(323)가 개방되면, 배압 제어실(319)의 고압 연료는 개폐용 오리피스(323)를 통하여 도시되지 않는 환류 통로를 통하여 저압측으로 되돌려지도록 되어 있다.

이러한 구성의 연료 분사 밸브(301)에 있어서는 밸브 피스톤(305), 리프트 조정용 심(328), 노즐 니들(304)은 각각 별체로 되어 있고, 밸브 피스톤(305)의 하단부는 리프트 조정용 심(328)의 한쪽 면에 접촉하고, 이 리프트 조정용 심(328)의 다른쪽 면이 노즐 니들(304)의 최상부에 접촉하도록 되어 있다. 배압 제어실(319)의 배압은 이들의 접촉면을 통하여 노즐 니들(304)로 작용하는 것으로 되어 있다.

따라서, 배압 제어부(307)의 제어에 의해 개폐용 오리피스(323)가 닫혀진 상태에서 배압 제어실(319)로 고압 연료가 도입된 경우, 고압 연료에 의한 압력은 밸브 피스톤(305)의 후단부(305A) 근방 및 노즐 니들(304)의 수압부(304A)에 작용하고, 노즐 니들(304)은 리프트 조정용 심(328) 및 밸브 피스톤(305)을 통하여 받아들이는 배압 제어실(319)의 배압과 노즐 스프링(318)의 가압력에 의해 시트부(317)에 착좌(着座)하고, 분사 구멍(316)이 폐쇄되게 된다. 한편, 배압 제어부(307)의 제어에 의해 개폐용 오리피스(323)가 개방된 경우에는 배압 제어실(319)의 고압 연료는 개폐용 오리피스(323)를 통하여 연료 저압측으로 환류되고, 밸브 피스톤(305) 의 후단부(305A)에 작용하고 있던 고압이 개방되기 때문에, 노즐 니들(304)은 그 수압부(304A)에 여전히 작용하고 있는 고압에 의해 노즐 스프링(318)의 가압력에 저항하여 시트부(317)로부터 이격(리프트)하고, 분사 구멍(316)이 개방되어 연료 분사가 행하여지게 된다.

[특허문헌 1] 일본 공개특허공보 2006-274942호(도 5 및 도 7)

발명이 해결하고자 하는 과제

그런데, 최근, 배기 가스의 정화 기준이 높아짐에 따라, 내연기관의 기통 내로 분사하는 고압 연료의 더욱 고압화가 진행되고 있다. 그러나, 도 10에 도시하는 종래 구성의 연료 분사 밸브(301)에서는 밸브 피스톤(305)과 노즐 니들(304) 사이에 심(328)이 개재하고 있어, 노즐 니들(304)의 수압부(304A)가 받는 압력과 밸브 피스톤(305)의 후단부(305A)가 받는 배압에 의해서, 심(328)과 밸브 피스톤(305), 및 심(328)과 노즐 니들(304)의 접촉 개소에 응력이 발생하고 있다. 그 때문에, 커먼 레일(312)로부터 공급되는 연료가 고압화되면, 심(328)과 밸브 피스톤(305), 및 심(328)과 노즐 니들(304)의 접촉 개소의 마모가 심해지고, 분사 특성이 변화할 우려가 있다.

또한, 커먼 레일(312)과 연료 분사 밸브(301) 사이는 연료 배관으로 접속됨과 동시에, 연료 분사 밸브(301) 내부도 유로(油路)로 접속되고, 고압 연료가 유지되는 용량이 비교적 작아져 있다. 그 때문에, 노즐 니들(304)의 개폐에 의해서, 워터 해머(water hammer) 현상에 의한 큰 압력파가 발생하여, 연료 분사 밸브(301)를 구성하는 각 부품의 수명이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 발명의 발명자는 예의 검토하여, 연료 분사 밸브의 구성 부품 중의 밸브 피스톤을 생략하고, 분사 구멍을 개폐하기 위해서 리프트 및 시트되는 부재를 노즐 니들만으로서 구성함과 동시에, 밸브 바디와 인젝터 하우징 사이의 틈을 소정 방향으로 개방함으로써, 이러한 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성시킨 것이다.

즉, 본 발명의 목적은 고압 연료의 압력에 대한 내구성이 우수하고, 더욱 고압의 연료를 분사하는 경우라도 정밀도 좋게 분사 제어를 할 수 있는 연료 분사 밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 의하면, 고압 연료로에 연통하는 분사 구멍이 형성된 노즐 바디와, 상기 노즐 바디 내를 축 방향 이동 가능하게 배치되고, 리프트 및 시트에 의하여 분사 구멍을 개폐하는 노즐 니들과, 노즐 바디에 접속되는 동시에 노즐 니들을 리프트 및 시트시키기 위해서 노즐 니들의 후단부측으로의 고압 연료의 도입 및 배출을 가능하게 한 인젝터 하우징을 구비한 연료 분사 밸브로서, 인젝터 하우징 내의 노즐 니들의 후단부측에 고압 연료를 배출하기 위한 배출 구멍이 형성된 밸브 바디와, 축 방향에서의 리프트 및 시트에 의하여 배출 구멍을 개폐하는 밸브를 구비하고, 밸브 바디와 인젝터 하우징 사이의 틈은 밸브 바디의 노즐 니들측의 단부 방향으로 개방되고, 고압 연료가 통과 가능한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브가 제공되어, 상술한 문제를 해결할 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브를 구성함에 있어서, 노즐 니들은 일단이 노즐 바디의 시트면에 시트 가능한 동시에, 타단이 밸브 바디에 슬라이딩 보유된 장척 니들인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브를 구성함에 있어서, 장척 니들과 인젝터 하우징 사이의 틈은 고압부로 되고, 밸브 바디와 인젝터 하우징 사이의 틈과 연통하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브를 구성함에 있어서, 노즐 니들은 후단부가 밸브 바디에 슬라이딩 보유되는 밸브 피스톤과 연결되고, 밸브 피스톤의 주위가 고압부로 되는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브를 구성함에 있어서, 밸브 바디와 노즐 니들 사이에 축 방향 양단이 개방된 고압 연료로를 갖는 중간 부재를 구비함과 동시에, 중간 부재와 노즐 니들 사이에 노즐 니들을 가압하는 노즐 스프링을 구비하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브를 구성함에 있어서, 노즐 니들의 선단부가 노즐 니들을 리프트시키기 위한 수압부인 것이 바람직하다.

발명의 효과

본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 분사 구멍을 개폐하기 위해서 리프트 및 시트되는 부재가 노즐 니들만으로 되도록 구성함과 동시에, 밸브 바디와 인젝터 하우징 사이의 틈을 하방측(연료 분사 밸브의 분사 구멍측)으로 개방함으로써, 분사 구멍을 개폐시킬 때의 부재의 접촉 개소를 적게 할 수 있는 동시에, 연료 분사 밸브의 내부에 보유되는 고압 연료의 용량을 크게 할 수 있다. 따라서, 부재끼리의 접촉이나 연료압의 맥동에 의한 각 부재의 마모나 변형이 저감되고, 연료 분사 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 종래보다도 고압의 연료를 분사시키는 경우라도, 분사 제어를 정밀도 좋게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 장척 니들을 채용함으로써, 부품 점수가 감소되고, 생산 비용을 저하시킬 수 있는 동시에 연료 분사 밸브의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 장척 니들의 주위를 고압부로서 구성함으로써, 종래의 구성을 크게 변경하지 않고, 연료 분사 밸브 내부에 보유되는 고압 연료의 용량을 크게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 노즐 니들을 밸브 피스톤과 연결하여, 밸브 피스톤의 주위를 고압부로서 구성함으로써, 장척 니들을 채용하는 경우와 비교하여, 노즐 바디 내의 슬라이딩면 및 밸브 바디 내의 슬라이딩면 각각의 클리어런스를 용이하게 적합한 상태로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 노즐 니들과 밸브 바디 사이에 소정의 중간 부재를 구비함으로써, 종래의 노즐 니들에 큰 변경을 가하지 않고서, 리프트 및 시트되는 부재를 노즐 니들만으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 연료 분사 밸브에 있어서, 노즐 니들의 선단부를 수압부로서 구성함으로써, 연료 저장실이 생략되어 노즐 바디의 가공이 용이하게 되는 한편, 연료 분사 밸브 내에 축적되는 고압 연료의 용량이 크게 되어 있기 때문에 연료압의 맥동에 의한 부재의 손상을 저감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 있어서의 연료 분사 밸브가 사용되는 커먼 레일 시스템의 구성을 나타내는 일부 단면도를 포함하는 구성도.

도 2는 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브의 노즐 바디 주변의 확대 단면도.

도 3은 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브의 밸브 바디 주변의 확대 단면도.

도 4는 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브의 변형예를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명의 제 2 실시 형태에 있어서의 연료 분사 밸브가 사용되는 커먼 레일 시스템의 구성을 나타내는 일부 단면도를 포함하는 구성도.

도 6a 및 도 6b는 밸브 피스톤과 노즐 니들의 연결 구조의 일례를 도시하는 도면.

도 7은 본 발명의 제 3 실시 형태에 있어서의 연료 분사 밸브가 사용되는 커먼 레일 시스템의 구성을 나타내는 일부 단면도를 포함하는 구성도.

도 8은 제 3 실시 형태의 연료 분사 밸브의 변형예를 도시하는 도면.

도 9는 제 3 실시 형태의 연료 분사 밸브의 별도의 변형예를 도시하는 도면.

도 10은 종래의 연료 분사 밸브의 구성을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명의 연료 분사 밸브에 관한 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 단, 본 실시 형태는 본 발명의 일 형태를 나타내는 것이며, 본 발명을 한정하지 않으며, 본 발명의 범위 내에서 임의로 변경할 수 있다.

또한, 각각의 도면 중, 동일한 부호를 붙이는 것에 대해서는 동일한 부재를 나타내며, 적절하게 설명이 생략되어 있다.

[제 1 실시 형태]

본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 연료 분사 밸브에 대하여, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

우선, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(1)를 구비한 커먼 레일 시스템의 전체적인 구성에 대하여, 도 1 및 도 2에 도시된 구성예를 참조하면서 설명한다.

커먼 레일 시스템은 연료 탱크(51)로부터의 연료를 압송하는 고압 펌프(52)와, 이 고압 펌프(52)에 의해 압송된 고압 연료가 축적되는 커먼 레일(12)과, 커먼 레일(12) 내에 축적된 고압 연료를 디젤 내연 기관(도시하지 않음)의 기통 내에 분사하는 연료 분사 밸브(1)를 주된 구성 요소로서 이루어지는 것이다. 이러한 구성은 종래부터 잘 알려져 있는 커먼 레일 시스템과 기본적으로 동일한 것이다.

본 실시 형태의 연료 분사 밸브(1)는 종래와는 다른 본원 특유의 구성을 갖고 있고, 인젝터 하우징(2)과, 노즐 바디(3)와, 노즐 니들(4)과, 밸브 바디(6)와, 배압 제어부(7)를 주된 구성 요소로서 구성되어 있다.

노즐 바디(3)는 인젝터 하우징(2)의 선단부(도 1의 하단측)에 노즐 너트(9)에 의해 체결되어 있다. 노즐 바디(3)의 선단부에는 분사 구멍(16)이 뚫려져 있고, 이 분사 구멍(16)에 연결되는 시트부(17)에 노즐 니들(4)의 선단부가 착좌(시트)함으로써 분사 구멍(16)이 폐쇄되는 한편, 노즐 니들(4)이 시트부(17)로부터 이격(리프트)함으로써 분사 구멍(16)이 개방되는 구조로 되어 있다. 이로써 연료의 분사 개시, 정지가 가능해지고 있다.

또한, 노즐 바디(3) 내에는 스프링실(22)과, 노즐 니들(4)이 슬라이딩하는 니들 슬라이딩 구멍(3A)이 그 중심축을 중심으로 하여 형성되고, 내부에 노즐 니들(4)의 일부가 배치되어 있다.

이 중, 스프링실(22) 내에는 노즐 니들(4)을 시트부(17)의 방향으로 가압하기 위한 노즐 스프링(18)이 배치됨과 동시에, 외주면에서 스프링실(22)의 내주면과 슬라이딩하는 가이드 슬리브(42) 및 노즐 스프링(18)의 세트력을 조정하는 심(31)이 노즐 니들(4)에 외장되도록 설치되어 있다.

가이드 슬리브(42)는 노즐 니들(4)이 슬라이딩 가능한 니들 슬라이딩 구멍을 갖는 원통형상의 부재를 사용하여 구성되어 있다. 이 가이드 슬리브(42)는 노즐 스프링(18)에 의해서 가압되고, 한쪽의 단부가 인젝터 하우징(2)과 노즐 바디(3) 사이에 배치된 스페이서(41)에 접촉하도록 되어 있다.

또한, 심(31)도 마찬가지로 니들 슬라이딩 구멍을 갖는 원통형의 부재로 이루어지고, 노즐 스프링(18)에 의해서 가압되고, 노즐 니들(4)의 돌출부(4C)에 접촉하도록 되어 있다.

인젝터 하우징(2) 내에는 노즐 바디(3)의 스프링실(22)과 동심형으로 형성된 니들 삽입 구멍(2A)이 구비되고, 노즐 니들(4)의 일부가 배치되어 있다. 또한, 인젝터 하우징(2)의 중간 부분에는 커먼 레일(12)로부터 공급되는 고압 연료가 도입되는 고압 연료 도입구(8)가 니들 삽입 구멍(2A)을 향하도록 형성되어 있다. 이 인젝터 하우징(2)의 니들 삽입 구멍(2A) 내에는 노즐 니들(4)의 일부가 배치됨과 동시에, 노즐 니들(4)의 주위에는 틈(S1)이 형성되고, 고압 연료 도입구(8)로부터 연료 분사 밸브(1) 내로 도입되는 고압 연료로 되어 있다.

스페이서(41)는 그 외관 형상이 거의 원주형으로 형성되어 있으며, 노즐 바디(3)와 인젝터 하우징(2) 사이에서 이들 2개의 부재에 끼워져 있다. 이러한 스페이서(41)에는 노즐 니들(4)이 삽입되는 니들 관통 구멍(41A)이 스페이서(41)의 중심축을 중심으로 하여 형성되어 있다. 이 니들 관통 구멍(41A)은 노즐 니들(4)의 외주의 직경보다도 크게 되어 있고, 노즐 니들(4)과 스페이서(41) 사이의 틈이 고압 연료로로 되어 있다. 또한, 스페이서(41)에는 가이드 슬리브(42)의 일단부가 접촉한 상태로 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(1)에 구비된 노즐 니들(4)은 노즐 바디(3)로부터 인젝터 하우징(2)에 걸쳐서 일체화된 장척 니들이 되어 있고, 노즐 바디(3) 내의 니들 슬라이딩 구멍(3A) 및 스프링실(22), 인젝터 하우징(2) 내의 니들 삽입 구멍(2A), 밸브 바디(6) 내의 니들 슬라이딩 구멍(6A) 내를 왕복 동작 가능하도록 배치되어 있다.

이 노즐 니들(4) 중 노즐 바디(3) 내에 배치된 부분은 선단부가 노즐 바디(3)의 시트부(17)에 대하여 시트 가능해지고 있다. 또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(1)에서는 인젝터 하우징(2) 내 및 노즐 바디(3) 내에 고압 연료가 축적 가능한 용량이 확보되어 있기 때문에, 노즐 바디(3)에 연료 저장실은 형성되어 있지 않다. 따라서, 노즐 니들(4)의 선단부가 그대로 수압부(4A)로 되고, 노즐 니들(4)을 리프트시키기 위해서 고압 연료의 압력을 수용하도록 되어 있다. 이러한 구성이면, 노즐 바디(3)의 가공을 쉽게 하면서, 분사 구멍(16)의 개폐 등에 의한 압력의 맥동에 의한 응력 집중을 피할 수 있고, 연료 분사 밸브(1)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 노즐 바디(3) 내에 위치하는 노즐 니들(4)의 중간부는 노즐 바디(3)의 니들 슬라이딩 구멍(3A)과 접하는 슬라이딩 부분으로 되어 있다. 이 노즐 니들(4)의 슬라이딩 부분의 외주면에는 고압 연료로가 되는 축 방향 홈(4D)이 형성되어 있다.

또한, 노즐 니들(4) 중, 스프링실(22) 내에 위치하는 부분의 외주에는 노즐 스프링(18)의 가압력을 받는 돌출부(4C)가 형성되고, 심(31)을 통하여 가압력을 받음으로써, 노즐 니들(4)이 시트부(17)의 방향으로 가압되도록 되어 있다.

또한, 노즐 니들(4) 중 인젝터 하우징(2) 내에 배치된 부분은 인젝터 하우징(2)의 니들 삽입 구멍(2A) 내에 배치됨과 동시에, 후단부(4B)측은 밸브 바디(6)의 니들 슬라이딩 구멍(6A) 내에 배치되고, 상기 니들 슬라이딩 구멍(6A) 내를 슬라이딩하는 슬라이딩 부분으로 되어 있다.

이 연료 분사 밸브(1)에 있어서는 인젝터 하우징(2)과 노즐 니들(4) 사이의 틈(S1), 스프링실(22)에서의 노즐 니들(4)의 주위의 틈(S2), 노즐 니들(4)의 축 방향 홈(4D), 노즐 니들(4)과 노즐 바디(3) 사이의 틈(S3)이 고압 연료 도입구(8)로부터 연료 분사 밸브(1)의 선단측으로 연장되는 고압 연료로(路)로 되어 있다. 한편, 인젝터 하우징(2)과 노즐 니들(4) 사이의 틈(S1), 밸브 바디(6)와 인젝터 하우징(2) 사이의 틈(S4)이 고압 연료 도입구(8)로부터 연료 분사 밸브(1)의 후단측으 로 연장되는 고압 연료로로 되어 있다. 즉, 연료 분사 밸브(1)의 분사 구멍(16)으로부터 배압 제어부(7)의 개폐용 오리피스(23)까지의 영역이 전부 고압부로서 구성되어 있다.

한편, 연료 분사 밸브(1) 내에는 밸브 바디(6) 내의 배압 제어실(19)을 통하여 배압 제어부(7)로부터 연료 탱크(51)에 이르는 연료 환류로(15)가 형성되어 있다.

또한, 이 도 1에 도시하는 연료 분사 밸브(1)의 예에서는 고압 연료 도입구(8)가 인젝터 하우징(2)의 니들 삽입 구멍(2A)을 향하도록 형성되어 있지만, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(1)는 분사 구멍(16)으로부터 배압 제어부(7)의 개폐용 오리피스(23)까지의 영역이 전부 고압부로 되어 있고, 이 고압부의 어느 개소를 향하도록 형성되어 있어도 상관없다. 예를 들면, 도 4에 도시하는 바와 같이, 인젝터 하우징(2)의 중간 부분으로부터 연료 통로(13)를 통하여 접속되고, 스프링실(22)을 향하도록 형성할 수도 있다.

다음에, 도 3을 참조하면서 밸브 바디(6)의 주변의 구성에 대하여 설명한다. 도 3에는 밸브 바디(6) 및 배압 제어부(7) 부근의 확대 단면도가 도시되어 있다.

밸브 바디(6)의 분사 구멍측(도 3의 하측)에는 노즐 니들(4)의 후단부(4B)가 배치되는 니들 슬라이딩 구멍(6A)이 형성되고, 노즐 니들(4)의 후단부(4B)가 하방측(분사 구멍측)으로부터 향하도록 삽입되어, 배압 제어실(19)이 형성되도록 되어 있다.

배압 제어실(19)은 밸브 바디(6)에 형성된 도입측 오리피스(20)에 연통하고 있다. 이 도입측 오리피스(20)는 고압 연료의 고압 연료로로서의 틈(S1)에 연통되어 있다. 이러한 구성에 의해, 커먼 레일(12)로부터의 도입 압력이 배압 제어실(19)로 공급되도록 되어 있다. 이 인젝터 하우징(2)과 밸브 바디(6) 사이에 형성된 틈(S4)의 하단측(니들 슬라이딩 구멍(6A)이 개구하는 단부 방향)은 개방되어 있고, 고압 연료가 통과하는 고압 연료로로 되어 있다.

또한, 배압 제어실(19)은 개폐용 오리피스(23)에도 연통하며, 개폐용 오리피스(23)는 후술하는 배압 제어부(7)의 밸브 볼(제어 밸브체; 24)에 의하여 개폐 가능해지고 있다.

배압 제어부(7)는 마그넷(25)과, 아마츄어(27)와, 아마츄어(27)에 일체로 부착된 밸브 볼(24)과, 배압 제어실(19)을 구비하여 구성된 것으로 되어 있다. 그리고, 마그넷(25)으로 도시되지 않은 제어회로로부터 구동 신호가 공급됨으로써, 밸브 스프링(26)의 가압력에 저항하여 아마츄어(27)가 마그넷(25)에 흡인되고, 밸브 볼(24)이 개폐용 오리피스(23)로부터 리프트하여, 배압 제어실(19)의 압력을 연료 환류로(15)로 개방할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 밸브 볼(24)을 상술한 바와 같이 동작시킴으로써 배압 제어실(19)의 압력을 제어하고, 노즐 니들(4)의 배압을 제어함으로써, 노즐 니들(4)의 시트부(17)로의 착좌 및 시트부(17)로부터의 이격(리프트)을 제어하는 것이 가능해지고 있다.

이러한 구성의 연료 분사 밸브(1)에 있어서는 커먼 레일(12)로부터 공급되는 고압 연료는 고압 연료 도입구(8)로부터 노즐 니들(4)과 인젝터 하우징(2) 사이의 틈(S1)을 포함하는 고압 연료로를 통하여 노즐 니들(4)의 선단의 수압부(4A)에 작용하는 동시에, 틈(S4) 및 도입측 오리피스(20)를 통하여 배압 제어실(19) 내의 노즐 니들(4)의 후단부(4B)에도 작용하도록 되어 있다.

따라서, 밸브 볼(24)에 의해서 배압 제어실(19)이 연료 저압측과 차단되어 있으면, 노즐 니들(4)은 배압 제어실(19)의 배압을 받아, 노즐 스프링(18)의 가압력과 더불어, 노즐 바디(3)의 시트부(17)에 착좌하여, 분사 구멍(16)을 폐쇄하게 된다.

한편, 마그넷(25)에 소정의 타이밍으로 구동 신호를 공급함으로써, 아마츄어(27)가 마그넷(25)에 흡인되고, 밸브 볼(24)이 개폐용 오리피스(23)를 해방하면, 배압 제어실(19)의 고압이 개폐용 오리피스(23)를 통하여 연료 환류로(15)를 통해 연료 탱크(51)로 환류하기 때문에, 배압 제어실(19)에 있어서의 노즐 니들(4)의 후단부(4B)에 작용하고 있던 고압이 해방되고, 노즐 니들(4)은 수압부(4A)에 작용하고 있는 고압에 의해 노즐 스프링(18)의 가압력에 저항하여 시트부(17)로부터 이격(리프트)하고, 분사 구멍(16)을 개방하여 연료 분사가 행하여지게 된다.

그리고, 마그넷(25)을 소자함으로써 밸브 볼(24)에 의해 개폐용 오리피스(23)가 폐쇄되면, 배압 제어실(19) 내의 압력에 의해 노즐 니들(4)이 그 시트 위치인 시트부(17)에 착좌되고, 분사 구멍(16)이 폐쇄되어, 연료 분사가 종료하게 된다.

다음에, 상기 구성에 있어서의 연료 분사 동작에 관해서 설명한다.

우선, 배압 제어부(7)의 제어에 의해 밸브 볼(24)을 개폐용 오리피스(23)가 닫혀지는 방향으로 이동시킴으로써 배압 제어실(19)은 연료 저압측과 차단되고, 커먼 레일(12)로부터의 고압 연료가 도입된다. 커먼 레일(12)로부터의 고압 연료는 노즐 니들(4) 주위의 고압 연료로를 통하여 노즐 니들(4) 선단부의 수압부(4A) 주위로도 도입된다.

고압 연료의 도입에 의해 노즐 니들(4)의 후단부(4B)에 작용하는 고압에 의해서, 노즐 니들(4)은 노즐 스프링(18)의 가압력과 더불어 시트부(17)에 착좌되어지게 되고, 분사 구멍(16)이 폐쇄되어 연료 분사가 정지된다. 이 경우, 노즐 니들(4)의 축 방향에서의 위치는 하측 방향, 즉, 분사 구멍(16)측으로 가장 하강한 위치가 된다.

배압 제어부(7)의 제어에 의해서 밸브 볼(24)을 개폐용 오리피스(23)가 개방되는 방향으로 이동시킴으로써, 배압 제어실(19)의 고압 연료는 개폐용 오리피스(23)를 통하여 연료 저압측으로 환류시키게 되는 한편, 노즐 니들(4)은 시트부(17)로부터 이격되게 된다. 그것에 따라 분사 구멍(16)으로부터는 고압 연료의 분사가 행하여진다. 그리고, 노즐 니들(4)은 최종적으로는 개폐용 오리피스(23)측의 니들 슬라이딩 구멍(6A)의 단부에 접촉할 때까지 리프트한다.

이와 같이 구성된 연료 분사 밸브(1)에서는 분사 구멍(16)을 개폐시키기 위해서 왕복 동작하는 부재가 장척의 노즐 니들(4)뿐이고, 다른 부재끼리가 축 방향에 대향하는 압력을 받아 접촉하는 부분이 존재하지 않게 되어 있다. 따라서, 종래부터도 고압의 연료를 분사시키는 경우라도, 부재의 마모가 저감되고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 노즐 니들(4)이 배치되는 인젝터 하우징(2) 내부의 니들 삽입 구멍(2A)이나 노즐 바디(3) 내부의 스프링실(22) 및 니들 슬라이딩 구멍(3A)을 고압 연료로로서 구성하고 있기 때문에, 연료 분사 밸브(1) 내부에 축적되는 고압 연료의 용량이 비교적 크게 되어 있다. 따라서, 분사 구멍(16)의 개폐나 커먼 레일(12)로부터의 고압 연료의 공급에 따른 맥동에 의한 압력 집중을 저감시킬 수 있어, 연료 분사 밸브(1)를 구성하는 각 부재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

[제 2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 연료 분사 밸브에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브의 기본적인 동작은 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브와 같기 때문에 설명을 생략하고, 다른 부분을 중심으로 설명한다.

본 실시 형태의 연료 분사 밸브(201)는 인젝터 하우징(202)과, 노즐 바디(203)와, 노즐 니들(204)과, 밸브 피스톤(205)과, 밸브 바디(206)와, 배압 제어부(207)를 주된 구성 요소로서 구성하여 이루어지는 것이다.

노즐 바디(203)는 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브를 구성하는 노즐 바디와 마찬가지로, 인젝터 하우징(202)의 선단부에 노즐 너트(209)에 의해 체결되어 있다. 한편, 본 실시 형태에 있어서의 노즐 바디(203)에는 스프링실이 형성되어 있지 않고, 노즐 니들(204)이 슬라이딩하는 니들 슬라이딩 구멍(203A)이 그 중심축을 중심으로 하여 형성되고, 노즐 니들(204)이 배치되어 있다.

또한, 노즐 바디(203)에는 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A)에 연통하 는 연료 통로(213)가 형성되는 동시에, 노즐 니들(204)의 수압부(204A)에 대향하는 부위에는 연료 저장실(214)이 형성되어 있다.

단, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(201)에 있어서도, 연료 분사 밸브(201) 내에 보유되는 고압 연료의 용량이 크게 되어 있기 때문에, 제 1 실시 형태와 같이, 노즐 니들(204)의 주위의 틈을 고압 연료로로서 구성함과 동시에, 연료 저장실을 생략할 수도 있다.

인젝터 하우징(202) 내에는 선단측의 대직경부(202Aa)와 소직경부(202Ab)와 후단측의 대직경부(202Ac)를 포함하는 내부 구멍(202A)이 형성됨과 동시에, 인젝터 하우징(202)의 중간 부분에는 커먼 레일(212)로부터 공급되는 고압 연료가 도입되는 고압 연료 도입구(208)가 내부 구멍(202A)의 소직경부(202Ab)를 향하도록 형성되어 있다. 이 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A) 내에는 밸브 바디(206)와, 밸브 피스톤(205)이 배치되어 있다.

도 5에 도시되는 밸브 피스톤(205)은 원통형의 부재를 사용하여 구성되고, 선단부(205A)에 니들 삽입 구멍(205D)을 구비하고, 중간 부분에는 스프링 수용부(205C)가 설치되어 있다. 니들 삽입 구멍(205D)에는 노즐 니들(204)의 후단부가 삽입되어 고정되어 있고, 니들 삽입 구멍(205D) 내의 노즐 니들(204)의 후단부측에는 스트로크량을 조정하기 위한 심(231)이 개재하고 있다. 또한, 스프링 수용부(205C)는 밸브 피스톤(205)을 분사 구멍(216)측으로 가압하는 스프링(218)의 일단을 수용하도록 되어 있다. 이 스프링(218)의 타단은 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A)의 대직경부(202Aa)와 소직경부(202Ab)의 경계의 단차부에 의해서 수용 하도록 되어 있다. 단, 밸브 피스톤(205)의 스프링 수용부(205C)를 생략하고, 선단부(205A)에서 스프링(218)을 직접 수용하도록 하여도 좋다. 이 밸브 피스톤(205)의 주위에는 틈(S21)이 형성되고, 고압 연료 도입구(208)로부터 연료 분사 밸브(201) 내로 도입되는 고압 연료로 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(201)에 구비된 노즐 니들(204)은 노즐 바디(203) 내의 니들 슬라이딩 구멍(203A) 내를 왕복 동작 가능하게 배치되어 있고, 후단부(204B) 측의 일부가 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A)으로 진입하도록 되어 있다. 또한, 노즐 니들(204)의 후단부(204B)에는 밸브 피스톤(205)이 연결되고, 스프링(218)의 가압력을 수용하도록 되어 있다. 이 노즐 니들(204)은 선단부가 노즐 바디(203)의 시트부(217)에 대하여 시트 가능하게 되어 있다.

제 1 실시 형태에 따른 연료 분사 밸브가 장척의 노즐 니들을 채용하고 있는 것에 대하여, 본 실시 형태에 따른 연료 분사 밸브(201)에서는 일체적인 장척 니들 대신에, 밸브 피스톤(205)과 노즐 니들(204)이 연결된 별체로 이루어지는 구성이 채용되고, 이들 2개의 부재가 일체로 되어 슬라이딩하도록 되어 있다.

일체적인 장척 니들에서는 조립시에, 노즐 바디의 니들 슬라이딩 구멍 내에서의 클리어런스와 밸브 바디의 니들 슬라이딩 구멍 내에서의 클리어런스를 함께 적합한 상태에 맞추는 작업은 수고를 요한다. 이것에 대하여, 밸브 피스톤(205)과 노즐 니들(204)을 별체로서 구성한 경우에는 노즐 니들(204)과 밸브 피스톤(205)의 심(芯) 어긋남이 발생하는 경우라도 노즐 니들(204)과 밸브 피스톤(205)의 연결부분에서 흡수되기 때문에, 노즐 니들(204) 또는 밸브 피스톤(205)이 노즐 바디(203) 의 슬라이딩부 및 밸브 바디(206)의 슬라이딩부에 편(片) 접촉하는 것에 의한 편편(偏) 마모를 저감할 수 있다. 따라서, 노즐 바디(203)의 니들 삽입 구멍(203A) 내에서의 클리어런스와 밸브 바디(206)의 밸브 피스톤 슬라이딩 구멍(206A) 내에서의 클리어런스를 독립하여 설정할 수 있고, 조립시의 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

노즐 니들(204)과 밸브 피스톤(205)의 연결 부분의 구성은 도 5에 도시하는 바와 같은 구성 이외에도, 도 6a 또는 도 6b에 예시되는 것처럼 구성할 수도 있다.

도 6a는 밸브 피스톤(205)의 선단부에 연결 부재(275)를 압입함과 동시에, 노즐 니들(204)의 후단부를 삽입하여 고정한 예를 도시하고 있다. 또한, 도 6b는 밸브 피스톤(205)의 선단부와 연결 부재(285)를 나사 결합하는 동시에, 노즐 니들(204)의 후단부를 삽입하여 고정한 예를 도시하고 있다.

이것 이외에도, 노즐 니들(204)의 후단측에 밸브 피스톤(205)의 선단부를 삽입 고정하는 연결 부분을 구비한 구성으로 할 수도 있다.

이 연료 분사 밸브(201)에 있어서는 인젝터 하우징(202)과 밸브 피스톤(205) 사이의 틈(S21), 인젝터 하우징(202)의 단부에 설치된 연통부(S22), 노즐 바디(203)에 형성된 연료 통로(213)가 고압 연료 도입구(208)로부터 연료 분사 밸브(201)의 선단측으로 연장되는 고압 연료로로서 형성된다. 한편, 인젝터 하우징(202)과 밸브 피스톤(205) 사이의 틈(S21), 인젝터 하우징(202)과 밸브 바디(206) 사이의 틈(S24)이 고압 연료 도입구(208)로부터 연료 분사 밸브(201)의 후단측으로 연장되는 고압 연료로로서 형성되어 있다.

즉, 분사 구멍(216)으로부터 배압 제어부(207)의 개폐용 오리피스(223)까지의 영역이 고압부로서 구성되어 있다.

한편, 연료 분사 밸브(201) 내에는 밸브 바디(206) 내의 배압 제어실(219)을 통하여 배압 제어부(207)로부터 연료 탱크(251)에 이르는 연료 환류로(215)가 형성되어 있다.

또한, 밸브 바디(206)의 분사 구멍측에는 밸브 피스톤(205)의 후단부(205B)가 삽입되는 피스톤 삽입 구멍(206A)이 형성되고, 밸브 피스톤(205)의 후단부(205B)가 하방측(분사 구멍(216)측)으로부터 향하도록 삽입되고, 배압 제어실(219)이 형성되도록 되어 있다.

이 배압 제어실(219)은 밸브 바디(206)에 형성된 도입측 오리피스(220)에 연통하고 있다. 이 도입측 오리피스(220)는 고압 연료로로서의 틈(S24)에 연통되어 있다. 이러한 구성에 의해, 커먼 레일(212)로부터의 도입 압력이 배압 제어실(219)로 공급되도록 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(201)에 있어서도, 인젝터 하우징(202)과 밸브바디(206) 사이에 형성된 틈(S24)의 하단측(피스톤 삽입 구멍(206A)이 개구된 방향)은 개방되어 있고, 고압 연료가 통과하는 고압 연료로로 되어 있다.

또한, 배압 제어실(219)은 개폐용 오리피스(223)에도 연통하며, 개폐용 오리피스(223)는 배압 제어부(207)의 밸브 볼(제어밸브체; 224)에 의해서 개폐 가능해지고 있다. 배압 제어부(207)의 구성은 제 1 실시 형태에서 설명한 배압 제어부의 구성과 동일하게 할 수 있기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(201)에 있어서는 커먼 레일(212)로부터 공급되는 고압 연료는 고압 연료 도입구(208)로부터 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A) 및 연료 통로(213)를 통하여, 연료 저장실(214) 내의 노즐 니들(204)의 수압부(204A)에 작용함과 동시에, 틈(S24) 및 도입측 오리피스(220)를 통하여 배압 제어실(219) 내의 밸브 피스톤(205)의 후단부(205B)에도 작용하도록 되어 있다.

따라서, 밸브 볼(224)에 의하여 배압 제어실(219)이 연료 저압측과 차단되어 있으면, 밸브 피스톤(205)은 배압 제어실(219)의 배압을 받아, 스프링(218)의 가압력과 더불어, 노즐 니들(204)을 노즐 바디(203)의 시트부(217)에 착좌시켜, 분사 구멍(216)을 폐쇄하게 된다.

한편, 마그넷(225)에 소정의 타이밍으로 구동 신호를 공급함으로써, 아마츄어(227)가 마그넷(225)에 흡인되고, 밸브 볼(224)이 개폐용 오리피스(223)를 해방하면, 배압 제어실(219)의 고압이 개폐용 오리피스(223)를 통하여 연료 환류로(215)를 통하여 연료 탱크(251)로 환류하기 때문에, 배압 제어실(219)에 있어서의 밸브 피스톤(205)의 후단부(205B)에 작용하고 있는 고압이 해방되고, 노즐 니들(204)은 수압부(204A)에 작용하고 있는 고압에 의해 스프링(218)의 가압력에 저항하여 시트부(217)로부터 이격(리프트)하고, 분사 구멍(216)을 개방하여 연료 분사가 행하여지게 된다.

그리고, 마그넷(225)을 소자(消磁)함으로써 밸브 볼(224)에 의해 개폐용 오리피스(223)가 폐쇄되면, 배압 제어실(219) 내의 압력에 의해 밸브 피스톤(205)을 통하여 노즐 니들(204)이 그 시트 위치인 시트부(217)에 착좌되고, 분사 구멍(216)이 폐쇄되어, 연료 분사가 종료하게 된다.

이와 같이 구성된 연료 분사 밸브(201)에 있어서는 분사 구멍(216)을 개폐시키기 위해서 왕복 동작하는 노즐 니들(204) 및 밸브 피스톤(205)이 서로 연결되고 고정되어 있다. 따라서, 종래보다도 고압의 연료를 분사시키는 경우라도, 부재의 마모가 저감되어, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 밸브 피스톤(205)이 배치되는 인젝터 하우징(202)의 내부 구멍(202A)을 고압 연료로로서 구성하고 있기 때문에, 연료 분사 밸브(201) 내부에 보유되는 고압 연료의 용량이 크게 되어 있다. 따라서, 분사 구멍(216)의 개폐나 커먼 레일(212)로부터의 고압 연료의 공급에 따르는 맥동에 의한 압력 집중을 저감시킬 수 있고, 연료 분사 밸브(201)를 구성하는 각 부재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 상기 구성에 있어서의 본 실시 형태의 연료 분사 밸브의 연료 분사 동작에 대해서는 제 1 실시 형태에서 설명한 것과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.

[제 3 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 연료 분사 밸브에 대하여, 도 7을 참조하여 설명한다. 또, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브의 기본적인 동작은 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브와 같기 때문에 설명을 생략하고, 다른 부분을 중심으로 설명한다.

본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)는 인젝터 하우징(102)과, 노즐 바 디(103)와, 노즐 니들(104)과, 중간 부재(105)와, 밸브 바디(106)와, 배압 제어부(107)를 주된 구성 요소로서 구성하여 이루어지는 것이다.

노즐 바디(103)는 제 1 실시 형태의 연료 분사 밸브를 구성하는 노즐 바디와 마찬가지로, 인젝터 하우징(102)의 선단부에 노즐 너트(109)에 의해 체결되어 있다. 또한, 인젝터 하우징(102)과 노즐 바디(103) 사이에는 스페이서(141)가 배치되어 있다. 한편, 본 실시 형태에 있어서의 노즐 바디(103)에는 스프링실이 형성되어 있지 않고, 노즐 니들(104)이 슬라이딩하는 니들 슬라이딩 구멍(103A)이 그 중심축을 중심으로 하여 형성되고, 노즐 니들(104)이 배치되어 있다.

또한, 노즐 바디(103)에는 인젝터 하우징(102)의 내부 구멍(102A)에 연통하는 연료 통로(113)가 형성되는 동시에, 노즐 니들(104)의 수압부(104A)에 대향하는 부위에는 연료 저장실(114)이 형성되어 있다.

단, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)에 있어서도, 연료 분사 밸브(101) 내에 보유되는 고압 연료의 용량이 크게 되어 있기 때문에, 제 1 실시 형태와 같이, 노즐 니들(104)의 주위의 틈을 고압 연료로로서 구성하는 동시에, 연료 저장실을 생략할 수도 있다.

인젝터 하우징(102) 내에는 노즐 바디(103) 내의 니들 슬라이딩 구멍(103A)보다도 대직경의 내부 구멍(102A)이 형성됨과 동시에, 인젝터 하우징(102)의 중간 부분에는 커먼 레일(112)로부터 공급되는 고압 연료가 도입되는 고압 연료 도입구(108)가 내부 구멍(102A)을 향하도록 형성되어 있다. 이 인젝터 하우징(102)의 내부 구멍(102A) 내에는 밸브 바디(106)와, 중간 부재(105)와, 원통 부재(131)가 배치되어 있다.

원통 부재(131)는 내부에 노즐 바디(103)측의 대직경 구멍(131a)과 밸브 바디(106)측의 소직경 구멍(131b)이 연통하도록 형성되어 있다. 그리고, 소직경 구멍(131b)에는 밸브 바디(106)측으로부터 중간 부재(105)가 끼워 맞추어지고, 대직경 구멍(131a)과 소직경 구멍(131b)의 일부에 의해서 스프링실(122)이 형성되어 있다. 이 스프링실(122)에는 노즐 니들(104)을 노즐 바디(103)의 시트부(117)의 방향으로 가압하기 위한 노즐 스프링(118)이 배치됨과 동시에, 노즐 니들(104)이 리프트되었을 때, 후단부(104B)가 진입하도록 되어 있다.

중간 부재(105)는 원통 부재(131)와 밸브 바디(106)의 중간 부재 삽입 구멍(106A) 내에 배치된 가압 스프링(133)에 의해서 협지되어 있고, 내부에는 축 방향 양단측이 개구한 연료 통과 구멍(105A)이 형성되어 있다. 따라서, 원통 부재(131) 내의 스프링실(122)과 밸브 바디(106) 내의 중간 부재 삽입 구멍(106A)은 같은 압력 상태로 되어 있다.

또한, 중간 부재(105)의 분사 구멍(116)측의 단부는 노즐 스프링(118)을 수용하도록 되어 있다.

이들의 원통 부재(131) 및 중간 부재(105)는 가압 스프링(133)에 의하여 노즐 바디(103)측으로 가압되어 고정되어 있다. 이 가압 스프링(133)의 세트력은 노즐 스프링(118)의 세트력보다도 크게 되어 있고, 원통 부재(131) 및 중간 부재(105)를 노즐 바디(103)측으로 확실하게 가압되도록 되어 있다.

또한, 이들의 원통 부재(131) 및 중간 부재(105)의 주위에는 틈(S11)이 형성 되고, 고압 연료 도입구(108)로부터 연료 분사 밸브(101) 내에 도입되는 고압 연료로로 되어 있다.

본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)에 구비된 노즐 니들(104)은 노즐 바디(103) 내의 니들 슬라이딩 구멍(103A) 내를 왕복 동작 가능하도록 배치되어 있고, 리프트시에는 후단부(104B)측의 일부가 스프링실(122)로 진입하도록 되어 있다. 또한, 노즐 니들(104)의 후단부(104B)에는 노즐 스프링(118)이 접촉되고, 노즐 스프링(118)의 가압력을 받아들이도록 되어 있다.

이 노즐 니들(104)은 선단부가 노즐 바디(103)의 시트부(117)에 대하여 시트 가능한 동시에, 후단부(104B)측은 니들 슬라이딩 구멍(103A)에 대하여 슬라이딩하는 슬라이딩 부분으로 되어 있다.

이 연료 분사 밸브(101)에 있어서는 인젝터 하우징(102)과 중간 부재(105) 사이의 틈(S11), 인젝터 하우징(102)과 원통 부재(131) 사이의 틈(S12), 노즐 바디(103)에 형성된 연료 통로(113)가 고압 연료 도입구(108)로부터 연료 분사 밸브(101)의 선단측으로 연장되는 고압 연료로로서 형성된다. 한편, 인젝터 하우징(102)과 밸브 바디(106) 사이의 틈(S13)이 고압 연료 도입구(108)로부터 연료 분사 밸브(101)의 후단측으로 연장되는 고압 연료로로서 형성되어 있다.

즉, 분사 구멍(116)으로부터 배압 제어부(107)의 개폐용 오리피스(123)까지의 영역이 고압부로서 구성되어 있다.

한편, 연료 분사 밸브(101) 내에는 밸브 바디(106) 내의 배압 제어실(119)을 통하여 배압 제어부(107)로부터 연료 탱크(151)로 도달하는 연료 환류로(115)가 형 성되어 있다.

또한, 밸브 바디(106)의 분사 구멍측에는 중간 부재(105)의 후단부(105B)가 배치되는 중간 부재 삽입 구멍(106A)이 형성되고, 중간 부재(105)의 후단부(105B)가 하방측(분사 구멍(116)측)으로부터 향하도록 삽입되어 있다. 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)에서는 중간 부재(105) 내의 연료 통과 구멍(105A)을 통하여 밸브 바디(106)의 중간 부재 삽입 구멍(106A)과 원통 부재(131)의 스프링실(122)이 연통하며, 이들의 중간 부재 삽입 구멍(106A) 및 스프링실(122)이 전체로서 배압 제어실(119)로서 기능하도록 되어 있다.

이 배압 제어실(119) 중, 밸브 바디(106)의 중간 부재 삽입 구멍(106A)은 밸브 바디(106)에 형성된 도입측 오리피스(120)에 연통하고 있다. 이 도입측 오리피스(120)는 고압 연료 통로에 연통되어 있고, 이러한 구성에 의해, 커먼 레일(112)로부터의 도입 압력이 배압 제어실(119)로 공급되도록 되어 있다.

또한, 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)에 있어서도, 인젝터 하우징(102)과 밸브 바디(106) 사이에 형성된 틈(S13)의 하단측(중간 부재 삽입 구멍(106A)이 개구된 방향)은 개방되어 있고, 고압 연료가 통과하는 고압 연료로로 되어 있다.

본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)의 경우, 배압 제어실(119)로 압력을 도입하는 도입측 오리피스(120)는 밸브 바디(106)에 형성된 구성에 한정되지 않으며, 도 8에 도시하는 바와 같이, 중간 부재(105)에 설치된 것(120A)이어도 좋고, 또는 도 9에 도시하는 바와 같이, 원통 부재(131)에 설치된 것(120B)이어도 좋다. 즉, 중간 부재 삽입 구멍(106A)으로부터 중간 부재(105)의 연료 통과 구멍(105A)을 통 하여 스프링실(122)까지 연통하여 구성된 배압 제어실(119)의 어느 하나의 개소에서 고압 연료를 도입할 수 있도록 되어 있으면 좋다.

또한, 인젝터 하우징(102)에 형성된 고압 연료 도입구(108)에 대해서도, 인젝터 하우징(102)의 내부 구멍(102A)에 연통 가능한 개소이면 적절한 위치에 형성할 수 있다.

또한, 배압 제어실(119)은 개폐용 오리피스(123)에도 연통하며, 개폐용 오리피스(123)는 배압 제어부(107)의 밸브 볼(제어밸브체; 124)에 의해서 개폐 가능해지고 있다. 배압 제어부(107)의 구성은 제 1 실시 형태에서 설명한 배압 제어부의 구성과 동일하게 할 수 있기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태의 연료 분사 밸브(101)에 있어서는 커먼 레일(112)로부터 공급되는 고압 연료는 고압 연료 도입구(108)로부터 인젝터 하우징(102)의 내부 구멍(102A) 및 연료 통로(113)를 통하여 연료 저장실(114) 내의 노즐 니들(104)의 수압부(104A)에 작용함과 동시에, 틈(S13) 및 도입측 오리피스(120)를 통하여 배압 제어실(119) 내의 노즐 니들(104)의 후단부(104B)에도 작용하도록 되어 있다.

따라서, 밸브 볼(124)에 의해서 배압 제어실(119)이 연료 저압측과 차단되어 있으면, 노즐 니들(104)은 배압 제어실(119)의 배압을 받아, 노즐 스프링(118)의 가압력과 더불어, 노즐 바디(103)의 시트부(117)에 착좌하여, 분사 구멍(116)을 폐쇄하게 된다.

한편, 마그넷(125)에 소정의 타이밍으로 구동 신호를 공급함으로써, 아마츄 어(127)가 마그넷(125)에 흡인되고, 밸브 볼(124)이 개폐용 오리피스(123)를 해방하면, 배압 제어실(119)의 고압이 개폐용 오리피스(123)를 통하여 연료 환류로(115)를 통하여 연료 탱크(151)로 환류하기 때문에, 배압 제어실(119)에 있어서의 노즐 니들(104)의 후단부(104B)에 작용하고 있는 고압이 해방되고, 노즐 니들(104)은 수압부(104A)에 작용하고 있는 고압에 의해, 노즐 스프링(118)의 가압력에 저항하여 시트부(117)로부터 이격(리프트)하고, 분사 구멍(116)을 개방하여 연료 분사가 행하여지게 된다.

그리고, 마그넷(125)을 소자함으로써 밸브 볼(124)에 의해 개폐용 오리피스(123)가 폐쇄되면, 배압 제어실(119) 내의 압력에 의해 노즐 니들(104)이 그 시트 위치인 시트부(117)에 착좌되고, 분사 구멍(116)이 폐쇄되고, 연료 분사가 종료하게 된다.

이와 같이 구성된 연료 분사 밸브(101)에 있어서는 분사 구멍(116)을 개폐시키기 위해서 왕복 동작하는 부재가 노즐 니들(104)뿐이고, 다른 부재끼리가 축 방향에 대향하는 압력을 받으면서 접촉하는 부분이 존재하지 않게 된다. 따라서, 종래보다도 고압의 연료를 분사시키는 경우라도, 부재의 마모가 저감되고, 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 중간 부재(105)나 원통 부재(131)가 배치되는 인젝터 하우징(102)의 내부 구멍(102A)을 고압 연료로로서 구성하고 있기 때문에, 연료 분사 밸브(101) 내부에 보유되는 고압 연료의 용량이 크게 되어 있다. 따라서, 분사 구멍(116)의 개폐나 커먼 레일로부터의 고압 연료의 공급에 따르는 맥동에 의한 압력 집중을 저 감시킬 수 있고, 연료 분사 밸브(101)를 구성하는 각 부재의 내구성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 구성에 있어서의 본 실시 형태의 연료 분사 밸브의 연료 분사 동작에 대해서는 제 1 실시 형태에서 설명한 것과 같기 때문에, 여기에서의 설명을 생략한다.

Claims

고압 연료로에 연통하는 분사 구멍이 형성된 노즐 바디와, 상기 노즐 바디 내를 축 방향 이동 가능하게 배치시키고, 리프트 및 시트에 의해서 상기 분사 구멍을 개폐하는 노즐 니들과, 상기 노즐 바디에 접속됨과 동시에 상기 노즐 니들을 리프트 및 시트시키기 위해서 상기 노즐 니들의 후단부측으로의 고압 연료의 도입 및 배출을 가능하게 한 인젝터 하우징을 구비한 연료 분사 밸브에 있어서,

상기 인젝터 하우징 내의 상기 노즐 니들의 후단부측에 상기 고압 연료를 배출하기 위한 배출 구멍이 형성된 밸브 바디와, 축 방향에 있어서의 리프트 및 시트에 의해서 상기 배출 구멍을 개폐하는 밸브를 구비하고,

상기 밸브 바디와 상기 인젝터 하우징 사이의 틈은 상기 밸브 바디의 노즐 니들측의 단부 방향으로 개방되고, 상기 고압 연료가 통과 가능한 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 니들은 선단부가 상기 노즐 바디의 시트면에 시트 가능한 동시에, 상기 후단부가 상기 밸브 바디에 슬라이딩 보유된 장척 니들인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 2 항에 있어서, 상기 장척 니들과 상기 인젝터 하우징 사이의 틈은 고압부로 되고, 상기 밸브 바디와 상기 인젝터 하우징 사이의 틈과 연통하고 있는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐 니들은 후단부가 상기 밸브 바디에 슬라이딩 보유되는 밸브 피스톤과 연결되고, 상기 밸브 피스톤의 주위가 고압부로 되는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항에 있어서, 상기 밸브 바디와 상기 노즐 니들 사이에 축 방향 양단이 개방된 고압 연료로를 갖는 중간 부재를 구비함과 동시에, 상기 중간 부재와 상기 노즐 니들 사이에 상기 노즐 니들을 가압하는 노즐 스프링을 구비하는 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노즐 니들의 선단부가 상기 노즐 니들을 리프트시키기 위한 수압부인 것을 특징으로 하는 연료 분사 밸브.