JP2008151043A - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve.
従来から、ニードルに形成された弁体部をハウジングに形成された噴射孔から外側方向に移動させることにより燃料の噴射と停止とを制御する、いわゆる外開弁形式の燃料噴射弁が知られている(特許文献1参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a so-called externally-open fuel injection valve that controls fuel injection and stopping by moving a valve body formed on a needle outward from an injection hole formed in a housing is known. (See Patent Document 1).
この燃料噴射弁は、ニードルの反噴射孔側端部に、ニードルを開弁方向に移動する力(以下、開弁方向の力という)を発生する油圧制御室と、ニードルを閉弁方向に移動する力(以下、閉弁方向の力という)を付与するスプリングを有している。この加圧室内の圧力を増加させることにより、ニードルに開弁方向の力を増大させ、この力が上述のスプリングによる閉弁方向の力よりも勝ったとき、ニードルは開弁方向に移動し、噴射孔から燃料が噴射される。
一般に、内燃機関の燃焼効率を向上させたり、燃料消費を抑制したりするため、燃料噴射弁の噴射孔を燃焼室に臨ませたり、噴射孔から噴射される燃料を微粒化したりする方法を採用することがあり、それらに適した燃料噴射弁に供給する燃料の圧力は、比較的高いものとなっている。また、この傾向は、ますます強くなり、燃料噴射弁に供給する燃料圧は高くなっている。 In general, in order to improve the combustion efficiency of internal combustion engines and to suppress fuel consumption, the injection holes of the fuel injection valve are exposed to the combustion chamber and the fuel injected from the injection holes is atomized. Therefore, the pressure of the fuel supplied to the fuel injection valve suitable for them is relatively high. In addition, this tendency becomes stronger and the fuel pressure supplied to the fuel injection valve is higher.
しかしながら、上述の外開弁形式のニードルを有する燃料噴射弁は、ニードルの反噴射孔側の端面が単に油圧制御室に臨む構造であるため、油圧制御室に燃料が供給されると、その燃料の圧力が上記端面に作用し、ニードルには、ニードルを噴射孔側の方向、すなわち開弁方向の力のみが発生する。以下、ニードルの各所に燃料圧が作用したとき、ニードルを開弁方向の力を発生する受圧面を開弁方向受圧面といい、反対に、閉弁方向の力を発生する受圧面を閉弁方向受圧面という。 However, since the fuel injection valve having the needle of the above-described outer valve type has a structure in which the end surface on the side opposite to the injection hole of the needle simply faces the hydraulic control chamber, the fuel is supplied when fuel is supplied to the hydraulic control chamber. This pressure acts on the end face, and the needle generates only the force in the direction toward the injection hole, that is, the valve opening direction. Hereinafter, when fuel pressure is applied to various parts of the needle, the pressure receiving surface that generates force in the valve opening direction is referred to as the valve opening direction pressure receiving surface, and conversely, the pressure receiving surface that generates force in the valve closing direction is closed. It is called a direction pressure receiving surface.
上述したように燃料噴射弁に供給する燃料圧を高くすると、ますますニードルを開弁方向の力が増大するので、閉弁を維持するには、閉弁方向の力を増大させる必要がある。 As described above, when the fuel pressure supplied to the fuel injection valve is increased, the force in the direction of opening the needle is increased. Therefore, in order to maintain the valve closing, it is necessary to increase the force in the valve closing direction.
なお、外開弁形式のニードルの噴射孔側は、燃料溜り室に臨んでおり、構造上、ニードルの噴射孔側には、開弁方向受圧面、および閉弁方向受圧面を設けることができる。これによれば、ニードルに両受圧面の面積を調整することにより閉弁方向の力を発生させることができる。 In addition, the injection hole side of the outer valve-opening type needle faces the fuel reservoir chamber. From the structure, a valve-opening direction pressure receiving surface and a valve-closing direction pressure receiving surface can be provided on the needle injection hole side. . According to this, force in the valve closing direction can be generated by adjusting the area of both pressure receiving surfaces of the needle.
ここで、開弁方向受圧面の面積は、シート径の大きさに依存する。このシート径は、所望の噴射量確保を考慮して設定されることから、上述のような、開弁、閉弁方向の力を優先させたシート径の設定は困難である。つまり、ニードルの噴射孔側において、閉弁方向の力を増大させることは困難である。 Here, the area of the pressure-receiving surface in the valve opening direction depends on the size of the seat diameter. Since the seat diameter is set in consideration of securing a desired injection amount, it is difficult to set the seat diameter with priority given to the force in the valve opening and closing directions as described above. That is, it is difficult to increase the force in the valve closing direction on the injection hole side of the needle.
以上の事情によれば、従来技術の燃料噴射弁においては、閉弁を維持するには、閉弁方向に付勢するスプリングの付勢力を大きく設定せざるを得ず、燃料噴射弁の体格が大型化するという問題が生じる。 According to the above circumstances, in the fuel injection valve of the prior art, in order to maintain the valve closing, it is necessary to set a large biasing force of the spring biasing in the valve closing direction. The problem of increasing the size arises.
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外開弁形式の燃料噴射弁において、噴射弁の体格を大型化させることなく閉弁時のニードルのシート力を向上することができる燃料噴射弁を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a needle at the time of valve closing without increasing the size of the injector in an externally opened fuel injector. It is providing the fuel injection valve which can improve the seat force of this.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明によれば、燃料源からの高圧燃料を噴射または停止する燃料噴射弁において、先端部に噴射孔が形成されるハウジングと、噴射孔と連通し、燃料源からの高圧燃料が導入される燃料溜り室と、燃料溜り室とは区分けて、燃料溜り室よりも反噴射孔側に設けられ、高圧燃料、または高圧燃料とは異なる高圧流体が導入される圧力制御室と、ハウジングの内部に収容され、燃料溜り室内の高圧燃料の圧力、並びに圧力制御室内の高圧燃料または高圧流体の圧力が作用する受圧面を有し、該受圧面に作用する圧力によって、噴射孔側に移動すると噴射孔を開弁し、反噴射孔側に移動すると噴射孔を閉弁するニードルと、を有する燃料噴射弁であって、
ニードルの受圧面の内、圧力制御室内に臨む受圧面は、圧力制御室内の高圧燃料、または高圧流体の圧力が作用すると、ニードルを反噴射孔側に移動させる力を発生する第1の受圧面を有することを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in a fuel injection valve for injecting or stopping high-pressure fuel from a fuel source, a housing having an injection hole formed at a tip thereof, an injection hole, A high-pressure fuel or high-pressure fluid different from high-pressure fuel is connected to the fuel reservoir chamber into which high-pressure fuel from a fuel source is introduced and the fuel reservoir chamber, and is provided on the side opposite to the injection hole from the fuel reservoir chamber. A pressure control chamber into which the pressure is introduced, and a pressure receiving surface in which the pressure of the high pressure fuel in the fuel reservoir chamber and the pressure of the high pressure fuel or the high pressure fluid in the pressure control chamber are applied. A fuel injection valve having a needle that opens the injection hole when moved to the injection hole side and closes the injection hole when moved to the counter-injection hole side by an acting pressure,
Among the pressure receiving surfaces of the needle, the pressure receiving surface that faces the pressure control chamber is a first pressure receiving surface that generates a force that moves the needle to the side opposite to the injection hole when the pressure of the high-pressure fuel or high-pressure fluid in the pressure control chamber acts. It is characterized by having.
この構成によれば、外開弁形式のニードルを有する燃料噴射弁において、燃料溜り室および圧力制御室に臨むニードルに形成される受圧面のうち、圧力制御室に臨む受圧面は、圧力制御室内の高圧燃料、または高圧流体の圧力が作用すると、ニードルを反噴射孔側に移動させる力を発生する第1の受圧面を有しているので、スプリングの付勢力を大きくすることによる噴射弁の体格の大型化を抑制して、閉弁時のニードルのシート力を向上することができる。 According to this configuration, in the fuel injection valve having the needle of the valve opening type, the pressure receiving surface facing the pressure control chamber among the pressure receiving surfaces formed on the needle facing the fuel reservoir chamber and the pressure control chamber is the pressure control chamber. When the pressure of the high-pressure fuel or high-pressure fluid is applied, the first pressure-receiving surface that generates a force for moving the needle to the side opposite to the injection hole is provided. The increase in the size of the physique can be suppressed, and the seating force of the needle when the valve is closed can be improved.
請求項2に記載の発明によれば、ハウジングには、ニードルが収容される軸方向孔が形成され、ニードルは、軸方向孔を噴射孔から燃料溜り室、圧力制御室、低圧室の順序で区分けるようにして収容され、第1の受圧面は、圧力制御室内に臨み、かつ、噴射孔に向かうようにして配置されることを特徴としている。 According to the second aspect of the present invention, the housing is formed with an axial hole in which the needle is accommodated, and the needle is formed in the order of the axial hole from the injection hole to the fuel reservoir chamber, the pressure control chamber, and the low pressure chamber. The first pressure receiving surface faces the pressure control chamber and is disposed so as to face the injection hole.
この構成によれば、ニードルに形成される第1の受圧面は、圧力制御室内に臨み、かつ、噴射孔に向かうようにして配置されるので、圧力制御室に高圧燃料または高圧流体が供給され、第1の受圧面に圧力が作用すると、ニードルに対して、ニードルを反噴射孔側に移動させる力を発生させることができる。 According to this configuration, since the first pressure receiving surface formed on the needle faces the pressure control chamber and faces the injection hole, high pressure fuel or high pressure fluid is supplied to the pressure control chamber. When a pressure is applied to the first pressure receiving surface, it is possible to generate a force that moves the needle to the side opposite to the injection hole with respect to the needle.
請求項3に記載の発明によれば、圧力制御室内の圧力値は、低圧室内の圧力値以上であることを特徴としている。この構成によれば、容易にニードルに対して、ニードルを反噴射孔側に移動させる力を発生させることができる。 According to the third aspect of the present invention, the pressure value in the pressure control chamber is equal to or higher than the pressure value in the low pressure chamber. According to this configuration, it is possible to easily generate a force for moving the needle toward the counter-injection hole with respect to the needle.
請求項4に記載の発明によれば、低圧室は、低圧側に接続されていることを特徴としている。この構成によれば、容易に圧力制御室内の圧力値を低圧室内の圧力値以上にすることができる。 According to a fourth aspect of the present invention, the low pressure chamber is connected to the low pressure side. According to this configuration, the pressure value in the pressure control chamber can be easily made equal to or higher than the pressure value in the low pressure chamber.
請求項5に記載の発明によれば、ニードルの受圧面の内、燃料溜り室内に臨む受圧面は、燃料溜り室内の高圧燃料の圧力が作用すると、ニードルを噴射孔側に移動させる力を発生する第2の受圧面を有し、ハウジングは、燃料源の高圧燃料または高圧流体を圧力制御室に供給、および圧力制御室から低圧側に排出する反噴射孔側接続流路と、高圧燃料を燃料溜り室に供給する噴射孔側接続流路と、反噴射孔側接続流路途中に形成される制御弁室と、を有し、
制御弁室内には、反噴射孔側接続流路を開閉させることで、圧力制御室への高圧燃料または高圧流体の供給、および圧力制御室からの高圧燃料または高圧流体の排出を制御し、圧力制御室の圧力を制御する制御弁を有することを特徴としている。
According to the fifth aspect of the present invention, the pressure receiving surface facing the fuel reservoir chamber among the pressure receiving surfaces of the needle generates a force that moves the needle toward the injection hole when the pressure of the high pressure fuel in the fuel reservoir chamber acts. The housing has a second pressure receiving surface, the housing supplies the high-pressure fuel or high-pressure fluid of the fuel source to the pressure control chamber, and discharges the high-pressure fuel from the pressure control chamber to the low-pressure side; An injection hole side connection flow path for supplying to the fuel reservoir, and a control valve chamber formed in the middle of the anti-injection hole side connection flow path,
In the control valve chamber, the anti-injection hole side connection flow path is opened and closed to control the supply of high-pressure fuel or high-pressure fluid to the pressure control chamber and the discharge of high-pressure fuel or high-pressure fluid from the pressure control chamber. It has the control valve which controls the pressure of a control room.
この構成によれば、圧力制御室内の圧力を制御弁によって制御することができる。これにより、ニードルに発生する噴射孔側または反噴射孔側の力のバランスを変更することができ、ニードルを任意に移動することができる。 According to this configuration, the pressure in the pressure control chamber can be controlled by the control valve. Thereby, the balance of force on the injection hole side or anti-injection hole side generated in the needle can be changed, and the needle can be moved arbitrarily.
請求項6に記載の発明によれば、反噴射孔側接続流路は、燃料源と圧力制御室、または高圧流体の供給源と圧力制御室とを常時接続する第1接続流路と、低圧側と圧力制御室とを接続し、制御弁によって、低圧側と圧力制御室との連通または遮断が制御される第2接続流路と、を有することを特徴としている。 According to the sixth aspect of the present invention, the anti-injection hole side connection flow path includes the first connection flow path that always connects the fuel source and the pressure control chamber, or the high pressure fluid supply source and the pressure control chamber, and the low pressure And a pressure control chamber. The second connection flow path is controlled by a control valve so that communication or blocking between the low pressure side and the pressure control chamber is controlled.
この構成によれば、低圧側と圧力制御室とを接続し、制御弁によって低圧側と圧力制御室との連通または遮断が制御される第2接続流路を、燃料源の高圧燃料、または供給源の高圧流体を常時圧力制御室に供給することができる第1接続流路とは別に有しているので、低圧側への圧力制御室内の燃料または流体の排出を停止させ、ニードルを開弁状態から閉弁状態に移行させるとき、圧力制御室内の圧力を素早く高めることができ、閉弁特性を向上させることができる。 According to this configuration, the second connection flow path that connects the low pressure side and the pressure control chamber and is controlled by the control valve to communicate or block the low pressure side and the pressure control chamber is used as the high-pressure fuel or supply of the fuel source. Since the high-pressure fluid of the source is provided separately from the first connection flow path that can always supply the pressure control chamber, the discharge of fuel or fluid in the pressure control chamber to the low pressure side is stopped and the needle is opened When shifting from the state to the valve closing state, the pressure in the pressure control chamber can be quickly increased, and the valve closing characteristic can be improved.
請求項7に記載の発明によれば、第2接続流路は、制御弁が開弁したとき、第2接続流路を介して圧力制御室から低圧側へ排出される高圧燃料または高圧流体の量よりも、第1接続流路を介して圧力制御室へ供給される高圧燃料または高圧流体の量の方が少なくなるように形成されることを特徴としている。 According to the seventh aspect of the present invention, when the control valve is opened, the second connection flow path is made of high-pressure fuel or high-pressure fluid that is discharged from the pressure control chamber to the low-pressure side via the second connection flow path. It is characterized in that the amount of high-pressure fuel or high-pressure fluid supplied to the pressure control chamber via the first connection flow path is smaller than the amount.
この構成によれば、制御弁を開弁して圧力制御室内の燃料を低圧側に排出するとき、第1接続流路を介して圧力制御室に供給される高圧燃料または高圧流体の量は、第2接続流路を介して低圧側に排出される高圧燃料または高圧流体の量よりも少なくなるので、制御弁を操作することにより容易に圧力制御室内の圧力を制御することができる。 According to this configuration, when the control valve is opened and the fuel in the pressure control chamber is discharged to the low pressure side, the amount of high pressure fuel or high pressure fluid supplied to the pressure control chamber via the first connection flow path is Since the amount of high-pressure fuel or high-pressure fluid discharged to the low-pressure side through the second connection channel is smaller, the pressure in the pressure control chamber can be easily controlled by operating the control valve.
請求項8に記載の発明によれば、ハウジングは、制御弁室に連結する副室と、副室に常時燃料源または供給源と接続する連結流路を有し、
制御弁が低圧側と圧力制御室との連通を遮断しているとき、連結流路と第2接続流路とが接続されることを特徴としている。
According to the invention described in
When the control valve blocks communication between the low pressure side and the pressure control chamber, the connection flow path and the second connection flow path are connected.
この構成によれば、圧力制御室内の高圧燃料または高圧流体の排出を止めるべく、制御弁を操作し、低圧側と圧力制御室との連通を遮断したとき、燃料源の高圧燃料または供給源の高圧流体は、第1接続流路からだけでなく、連結流路を介して第2接続流路からも圧力制御室に供給されるので、素早く圧力制御室内の圧力を高めることができ、より一層ニードルの閉弁特性を向上させることができる。 According to this configuration, when the control valve is operated to stop the discharge of the high-pressure fuel or high-pressure fluid in the pressure control chamber and the communication between the low-pressure side and the pressure control chamber is shut off, the high-pressure fuel or supply source of the fuel source The high-pressure fluid is supplied not only from the first connection flow path but also from the second connection flow path through the connection flow path, so that the pressure in the pressure control chamber can be quickly increased, and further The valve closing characteristics of the needle can be improved.
請求項9に記載の発明によれば、ハウジングは、高圧燃料または高圧流体を第1接続流路および連結流路に分岐する分岐部を有し、分岐部は、制御弁室付近に形成されることを特徴とする。この構成によれば、燃料噴射弁に分岐部を設けず、第1接続流路と連結流路を直接燃料源または供給源に接続するものに比べ、燃料噴射弁内に形成される流路を簡素化することができる。 According to the ninth aspect of the present invention, the housing has a branch part that branches the high-pressure fuel or the high-pressure fluid into the first connection flow path and the connection flow path, and the branch part is formed in the vicinity of the control valve chamber. It is characterized by that. According to this configuration, the flow passage formed in the fuel injection valve is not provided with a branching portion in the fuel injection valve, and the first connection flow passage and the connection flow passage are directly connected to the fuel source or the supply source. It can be simplified.
請求項10に記載の発明によれば、制御弁は、副室に臨み、制御弁の副室側の端面と対向する受圧面を有する副室ピストン部を有することを特徴とする。この構成によれば、燃料源の高圧燃料または供給源の高圧流体が制御弁室および副室に供給されたとき、制御弁に作用したときに発生する力の方向と反対方向の力が副室ピストン部に発生するので、制御弁を操作するときに必要な力を軽減することができる。 According to a tenth aspect of the present invention, the control valve has a sub chamber piston portion that faces the sub chamber and has a pressure receiving surface facing the end surface of the control valve on the sub chamber side. According to this configuration, when the high-pressure fuel of the fuel source or the high-pressure fluid of the supply source is supplied to the control valve chamber and the sub chamber, the force in the direction opposite to the direction of the force generated when acting on the control valve is Since it occurs in the piston portion, the force required when operating the control valve can be reduced.
請求項11に記載の発明によれば、ニードルの反噴射孔側端部は、ハウジングに形成された軸方向孔を軸方向に摺動する大径ピストン部と、大径ピストン部よりも径の小さい小径ピストン部とを有し、大径ピストン部と小径ピストン部との間には、連結部が形成され、大径ピストン部の小径ピストン部側の端面には、第1の受圧面が形成されることを特徴とする。 According to the eleventh aspect of the invention, the end portion on the side opposite to the injection hole of the needle has a large-diameter piston portion that slides in an axial direction in an axial hole formed in the housing, and a diameter larger than that of the large-diameter piston portion. A small-diameter piston portion, a connecting portion is formed between the large-diameter piston portion and the small-diameter piston portion, and a first pressure-receiving surface is formed on the end surface of the large-diameter piston portion on the small-diameter piston portion side. It is characterized by being.
この構成によれば、ニードルの反噴射孔側端部は、ハウジングに形成された軸方向孔を軸方向に摺動する大径ピストン部と小径ピストン部とを有し、これらのピストン部は、両ピストン部間に形成される連結部によって連結されているので、反噴射孔側にいくに従いその径が大きくなる部位を有する外開弁形式のニードルを容易にハウジングに収容することができる。 According to this configuration, the end portion on the side opposite to the injection hole of the needle has the large-diameter piston portion and the small-diameter piston portion that slide in the axial direction in the axial hole formed in the housing. Since they are connected by a connecting portion formed between the two piston portions, an outer valve-opening type needle having a portion whose diameter increases toward the counter-injection hole can be easily accommodated in the housing.
また、大径ピストン部の小径ピストン部側の端面には、第1の受圧面が形成されているので、第1の受圧面に圧力制御室内の圧力が作用すると、大径ピストン部には、反噴射孔側に移動させる力が発生する。両ピストン部は、連結部によって連結されているので、ニードルに上記方向の力を付与することができ、閉弁時のニードルのシート力を向上させることができる。 In addition, since the first pressure receiving surface is formed on the end surface of the large diameter piston portion on the small diameter piston portion side, when the pressure in the pressure control chamber acts on the first pressure receiving surface, A force for moving to the side opposite to the injection hole is generated. Since both piston parts are connected by the connection part, the force of the said direction can be provided to a needle, and the seat force of the needle at the time of valve closing can be improved.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による燃料噴射弁を図1から図8に基づいて説明する。図1は、燃料噴射弁1の断面図であり、例えば直噴ガソリンエンジン(以下、省略してエンジンという)に使用される燃料噴射弁1である。燃料噴射弁1は、エンジンの各気筒に対応して設けられ、デリバリパイプ11(請求項に記載の燃料源に相当)から燃料配管14を介して燃料の供給を受けるようになっている。
(First embodiment)
Hereinafter, a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injection valve 1, for example, a fuel injection valve 1 used in a direct injection gasoline engine (hereinafter abbreviated as an engine). The fuel injection valve 1 is provided corresponding to each cylinder of the engine, and is supplied with fuel from a delivery pipe 11 (corresponding to a fuel source described in claims) via a
デリバリパイプ11には、エンジンに設ける燃料噴射弁1の個数と同数の燃料配管14が設けられており、それぞれの燃料配管14には、一つずつ燃料噴射弁1が接続されている。なお、デリバリパイプ11には、燃料タンク13(請求項に記載の低圧側に相当)の燃料が、サプライポンプ12により圧送されて所定の燃料圧で蓄えられる。図示しない制御装置にて、燃料噴射弁1を制御することにより、各気筒への燃料の噴射制御を行う。また、燃料噴射弁1から噴射されなかった燃料、いわゆる余剰燃料は、戻り配管15を介して燃料タンク13に戻される。
The
図1に示すように、燃料噴射弁1は、棒状体で、図中下側部分がエンジンの図示しない燃焼室壁を貫通して燃焼室内に突出するように取り付けられている。燃料噴射弁1のハウジング16は、複数の略円柱状の部品(ノズルボディ2、バルブボディ5、およびノズルホルダ6)を軸方向に重ねて構成される。そして、これらのボディ2、5、6は、リテーニングナット17にて互いに固定される。
As shown in FIG. 1, the fuel injection valve 1 is a rod-like body, and is attached so that a lower portion in the drawing penetrates a combustion chamber wall (not shown) of the engine and protrudes into the combustion chamber. The
ハウジング16を構成する上述の部品は、その内部に、燃料が流通する流路や空間が形成され、更に、その流路や空間内には、流路を流通する燃料の流れを制御する部品が設けられている。ハウジング16内の燃料の流れを制御することにより、燃料噴射弁1から噴射される燃料の量やタイミングを制御することができる。
The above-mentioned components constituting the
ノズルボディ2は、燃料噴射弁1をエンジンに搭載したとき、最も燃焼室側に配置される部品であり、ニードル7を軸方向に摺動可能に支持する部品である。ノズルボディ2は、大径側ノズルボディ3と小径側ノズルボディ4とから構成され、更に、小径側ノズルボディ4は、上部ノズルボディ41と下部ノズルボディ43とから構成される。
The
大径側ノズルボディ3には、その略中央部にニードル7の一部を軸方向に摺動可能に支持する縦孔31がこのノズルボディ3の両端面を貫通するように形成されている。縦孔31の外周側には、燃料が通過する高圧流路33(請求項に記載の第1接続流路に相当)の一部、および制御圧流路35(請求項に記載の第2接続流路に相当)の一部が、大径側ノズルボディ3の両端面を貫通するように形成されている。なお、高圧流路33と制御圧流路35が請求項に記載の反噴射孔側接続流路に相当する。
In the large-diameter
また、高圧流路33の流路途中には、オリフィス34が形成され、制御圧流路35の流路途中には、オリフィス36が形成されている。オリフィス34の流路径は、オリフィス36の流路径よりも小さい。このため、オリフィス34を通過する燃料量は、オリフィス36を通過する燃料量よりも少なくなる。また、高圧流路33の外周側には、デリバリパイプ11からの燃料が通過する供給流路37(請求項に記載の噴射孔側接続流路)の一部が、大径側ノズルボディ3の両端面を貫通するように形成されている。
An
大径側ノズルボディ3の下方には、小径側ノズルボディ4の上部ノズルボディ41が設けられている。このノズルボディ41にも、上述の縦孔31の中心軸とほぼ一致する中心軸を有する縦孔42が形成されている。この縦孔42は、ニードル7の一部を軸方向に摺動可能に支持する部分と、ニードル7を上方へ付勢する部品を収容する部分を有している。
An
ニードル7を上方へ付勢する部品を収容する部分の径は、ニードル7を支持する部分の径よりも大きくなっている。そして、ニードル7を支持する部分の径は、上述の縦孔31の径よりも小さくなっている。そして、上部ノズルボディ41には、上述の付属品を収容する部分に連通する供給流路37の一部が形成されている。
The diameter of the part that accommodates the part that urges the
大径側ノズルボディ3と上部ノズルボディ41との間には、ニードル7がノズルボディ2に収容されることにより、縦孔31の側面、ニードル7の側面、上部ノズルボディ41の端面で囲まれる圧力制御室32が形成される。また、ニードル7の反噴射孔側には、大径側端面86、縦孔31、バルブボディ5の下側端面で囲まれる低圧室38が形成される。この圧力制御室32には、上述の高圧流路33と制御圧流路35が接続されている。この圧力制御室32内の圧力を制御することにより、ニードル7に作用する圧力を制御でき、ニードル7に発生する閉弁方向の力を制御することができる。
Between the large-diameter
上部ノズルボディ41の下方には、下部ノズルボディ43が設けられている。このノズルボディ43にも、上述の縦孔31、縦孔42の中心軸とほぼ一致する中心軸を有する縦孔44が形成されている。この縦孔44は、このノズルボディ43の先端部45(請求項に記載の先端部に相当)を貫通するように形成されており、縦孔44の開口部が噴射孔46となる。噴射孔46の周囲には、ニードル7が着座するシート部47が形成されている。
A
この縦孔44は、噴射孔46に近づくほど径が小さくなっている。上部ノズルボディ41側の径は、上述の部品を収容することができる程度の径となっており、その下方の径は、上述の部品の一部を係止する程度の径となっている。
The diameter of the
上部ノズルボディ41と下部ノズルボディ43とを軸方向に重ねると、上述の部品を収容することができる空間が形成される。この空間が、燃料溜り室48となる。この燃料溜り室48には、上述の供給通路37を通過してきた燃料が溜まるようになっており、燃料溜り室48は、噴射孔46に連通している。そして、この燃料溜り室48には、上述のニードル7を上方へ付勢する部品である、上部ばね受け部481、下部ばね受け部482、およびコイルスプリング483が収容される。
When the
コイルスプリング483は、圧縮された状態で、上部ばね受け部481と下部ばね受け部482との間に配置される。上部ばね受け部481は、ニードル7の段部に係止され、下部ばね受け部482は、下部ノズルボディ43に形成された段部に係止される。このため、ニードル7には、コイルスプリング483による付勢力が上方に働く。各ばね受け部481、482の間には、ニードル7がシート部47に着座した状態で、距離Lの隙間が形成されている。なお、ニードル7の構造については、後ほど詳細に説明する。
The
大径側ノズルボディ3の上方には、圧力制御室32内の燃料圧を制御する制御弁521を収容するバルブボディ5が設けられている。バルブボディ5には、略中央部に制御弁521を収容する制御弁室52および制御弁室52と常時連通する副室53が形成されている。副室53の下方には、縦孔51が形成されており、その縦孔51の下方には、スプリング室57が形成されている。スプリング室57の下方には、スプリング室57とニードル7の端部に形成される低圧室38とを連通する連結流路59が形成されている。
Above the large-diameter
これらの室52、53、57、38および孔51並びに流路59は、反噴射孔側から、制御弁室52、副室53、縦孔51、スプリング室57、連結流路59、低圧室38の順で軸方向に並んで配置されている。また、スプリング室57には、燃料タンク13に通じる戻り流路58が接続されており、噴射孔46が閉弁されているときは、スプリング室57と低圧室38の圧力は、制御弁室52、副室53、圧力制御室32、燃料溜り室48と比べると低くなっている。
These
これらの室52、53、57、38および孔51並びに流路59の外周側には、高圧流路33の一部と制御圧流路35の一部が形成されている。高圧流路33の外周側には、供給流路37の一部が形成されている。更に、バルブボディ5の上方の端面には、デリバリパイプ11からの燃料を高圧流路33と供給流路37に分岐する分岐部55が形成されている。更に、分岐部55には、副室53に連結する連結流路56(請求項に記載の連結流路に相当)が形成されている。
A part of the high-
このように分岐部55を制御弁室52付近に設けることにより、燃料噴射弁1に、デリバリパイプ11からの燃料を供給する高圧流路33および連結流路56のためのポートを個別に形成する必要がなくなるとともに、連結流路56の流路長さを可能な限り短くすることができ、燃料噴射弁1に形成される流路を簡素化することができる。なお、制御弁521については、後ほど詳細に説明する。
By providing the
バルブボディ5の上方には、制御弁521を駆動するアクチュエータであるピエゾアクチュエータ611とこのアクチュエータ611の変位を制御弁521に伝達する伝達ピストン612を収容するノズルホルダ6が設けられている。このノズルホルダ6は、略円柱状の2部品からなり、下方が制御弁室52に連通し、上方が排出ポート63に連通する収容孔61を有する。この収容孔61には、ピエゾアクチュエータ611と伝達ピストン612が収容される。そして、収容孔61の外周側には、上方に燃料配管14が接続される供給ポート62を有する供給流路37の一部が形成されている。この供給流路37は、分岐部55を通るように形成されている。
Above the
次に、制御弁521について説明する。制御弁521は、いわゆる2位置3方弁として機能する弁であり、供給流路37の燃料を圧力制御室32へ供給する流路と、圧力制御室32の燃料を戻り配管15へ排出する流路とを切り替えるものである。
Next, the
具体的には、制御弁521を一方の位置に制御すると、供給流路37、分岐部55、連結流路56、副室53、制御弁室52、制御圧流路35という順で燃料が流通する第1の経路を形成し、他方の位置に制御すると、圧力制御室32、制御圧流路35、制御弁室52、収容孔61、排出ポート63という順で燃料が流通する第2の経路が形成される。
Specifically, when the
ノズルホルダ6の下方の端面には、制御弁521が着座する上方シート部541が形成されている。制御弁521が上方に移動し、上方シート部541に着座すると、制御弁室52−排出ポート63間の流路が断たれ、上述した第1の経路が形成される。
An
また、制御弁室52と副室53との間には、制御弁521が着座する下方シート部542が形成されている。制御弁521が下方に移動し、下方シート部542に着座すると、副室53−制御弁室52間の流路が断たれ、上述した第2の経路が形成される。
A
制御弁521は、下方に副室ピストン部522を有している。そして、副室ピストン部522の下方には、制御弁521および副室ピストン部522を上方に付勢するコイルスプリング524が設けられている。なお、副室ピストン部522は、縦孔51に軸方向に摺動可能に支持される。副室ピストン部522の上方端面523は、副室53内に臨み、下方端面は、スプリング室57に望むように配置されている。
The
ピエゾアクチュエータ611の電荷を放出したり、電荷を注入したりすることにより、制御弁521を上方シート部541に着座させるか、下方シート部542に着座させるかを制御することができる。
It is possible to control whether the
ピエゾアクチュエータ611の電荷を放出すると、アクチュエータ611は収縮するので、伝達ピストン612は上方に移動する。制御弁521は、副室ピストン部522がコイルスプリング524によって上方に付勢されているので、上方に移動し、上方シート部541に着座する。
When the electric charge of the
ピエゾアクチュエータ611に電荷を注入すると、アクチュエータ611は伸長するので、伝達ピストン612は下方に移動する。制御弁521は、伝達ピストン612によって下方に押され、下方シート部542に着座する。
When electric charge is injected into the
制御弁521には、副室ピストン部522が形成されているため、連結流路56を介してデリバリパイプ11からの燃料が供給されると、副室ピストン部522の上方端面523に燃料圧が作用するため、制御弁521を下方に移動させる際、ピエゾアクチュエータ611の負担を軽減させることができる。
Since the
次に、ニードル7について詳細に説明する。図1に示すように、ニードル7は、一方の先端部に、噴射孔46を開閉する弁体部71を有している。この弁体部71は、いわゆる外開弁であり、ニードル7が下方に移動すると、噴射孔46のシート部47から弁体部71が離れ、上方に移動すると、シート部47に弁体部71が着座する。
Next, the
ニードル7は、反噴射孔側の端部に、外径の異なる大径ピストン部8と小径ピストン部9を有している。大径ピストン部8は、小径ピストン部9よりも反噴射孔側に設けられている。これらのピストン部8、9は、それぞれ、縦孔31、42に軸方向に摺動可能に支持されている。
The
大径ピストン部8と小径ピストン部9とは、別々の部品で構成されており、大径ピストン部8には、大径側係止部82が形成され、小径ピストン部9には、小径側係止部91が形成されている。大径側係止部82と小径側係止部91とを係止させることにより、大径ピストン部8と小径ピストン部9は互いに連結する。なお、大径側係止部82と小径側係止部91が請求項に記載の連結部に相当する。大径ピストン部8と小径ピストン部9とが各係止部82、91によって連結されることによって、ニードル7は一体物となり軸方向に共に移動可能となる。
The large-
次に、大径ピストン部8と小径ピストン部9について詳細に説明する。大径ピストン部8は、略円柱状の大径側摺動部81と、この大径摺動部81よりも外径が大きい略円柱状の大径側係止部82との2つの部分を有している。少なくとも大径側摺動部81は、大径側ノズルボディ3に形成された縦孔31に軸方向に摺動可能に支持されている。これにより、縦孔31は、圧力制御室32と低圧室38とに区分けされる。
Next, the large
大径側係止部82は、図3に示すように、下方が開口する溝部83を有している。この溝部83は、大径側係止部82の径方向側面にも開口するように形成されている。溝部83の内壁には、小径側係止部91と当接する大径側係止面84が形成されている。大径側係止面84は、ニードル7の軸方向に交差するように、かつ、その面84が上方を向くように溝部83の内壁に形成されている。溝部83を側面から見ると、溝部83の開口部分の内壁間の距離よりも、開口部分の上方の内壁間の距離の方が大きくなっている。なお、本実施形態では、溝部83は2つの大径側係止面84を備えている。
As shown in FIG. 3, the large-diameter
図6は、大径ピストン部8の大径側係止部82の平面図である。これら2つの大径側係止面84は、図6に示すように、大径側係止面84同士の間隔L1がほぼ同じとなるように形成されている。
FIG. 6 is a plan view of the large-diameter
小径ピストン部9は、略円柱状の小径側摺動部95と、小径側摺動部95の外径以下の外径を有する略円柱状の小径側係止部91との2つの部分を有している。小径側摺動部95は、小径側ノズルボディ4に形成された縦孔42に軸方向に摺動可能に支持されている。
The small-
ここで、大径側摺動部81と縦孔31との隙間、および小径側摺動部95と縦孔42との隙間は、圧力制御室32の液密性を確保できる程度に設定されている。例えば、1〜5μmのように非常に小さく設定されている。
Here, the gap between the large-diameter
小径側係止部91は、ヘッド部92とヘッド部92と小径側摺動部95とを連結するロッド部93とを有している。図3に示すように、ヘッド部92はロッド部93よりも外径が大きく、ヘッド部92の下方の面には、上述の大径側係止面84と対面する小径側係止面94が形成されている。大径側係止部82と小径側係止部91が請求項に記載の連結部に相当する。
The small diameter
大径ピストン部8と小径ピストン部9とを連結するときは、図4に示すように、溝部83の側方から、ヘッド部92の小径側端面99が溝部83の底部87とが対面するようにヘッド部92とロッド部93とを挿入し、大径側係止面84に小径側係止面94を当接させる。大径ピストン部8に小径ピストン部9を連結させたとき、小径側係止部94は、溝部83に覆われるので、ニードル7の軸方向長さ、すなわち、燃料噴射弁1の全長が長くなるのを抑制することができる。
When connecting the large-
このように、両ピストン部8、9は連結されているので、両ピストン部8、9に互いに離れる方向の力が発生したときは、大径側係止面84と小径側係止面94とが当接し、両ピストン部8、9を上方または下方のいずれかの方向に共に移動させることができる。大径側係止面84と小径側係止面94との接触は、面接触となっている。これにより、大径側係止面84、および小径側係止面94にかかる荷重を分散させることができる。
Thus, since both
図1および図3に示すように、大径ピストン部8と小径ピストン部9とが連結された状態のニードル7は、大径ピストン部8の下方の端部と小径ピストン部9の端部とが圧力制御室32に臨むようにハウジング16に配置される。したがって、圧力制御室32に高圧流路33を経由してデリバリパイプ11の燃料が供給されると、大径側係止部82の下方の端面である大径側受圧面85と、小径側摺動部95とロッド部93との間に形成される面である小径側受圧面96に燃料圧が作用する。大径側受圧面85は、噴射孔46に向かうようにして圧力制御室32内に配置されている。大径側受圧面85が、請求項に記載の第1の受圧面に相当する。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, the
圧力制御室32に所定の燃料圧を有する燃料が供給されると、大径側受圧面85および小径側受圧面96には同じ圧力が作用する。大径側受圧面85に燃料圧が作用すると、大径ピストン部8には、ニードル7を上方に移動させる力が発生する。また、小径側受圧面96に燃料圧が作用すると、小径ピストン部9には、ニードル7を下方に移動させる力が発生する。大径側受圧面85は、小径側受圧面96に比べ、軸方向の投影面積が大きいため、ニードル7には、上方に移動する力が発生する。
When fuel having a predetermined fuel pressure is supplied to the
上述したように、低圧室38の圧力は、低圧側である燃料タンク13に接続されているため、圧力制御室32の圧力値は、低圧室38の圧力値以上となり、ニードル7を上方に移動させる力を大きくすることができる。
As described above, since the pressure in the
詳細に説明すると、大径側受圧面85に作用した圧力は、大径ピストン部8には、このピストン部8を上方に移動させる力が発生する。小径側受圧面96に作用した圧力は、小径ピストン部9には、小径ピストン部9を下方に移動させる力が発生する。大径ピストン部8に発生する上方の力は、小径ピストン部9に発生する下方の力よりも勝るので、大径ピストン部8は、小径ピストン部9を上方に引っ張るようにして上方に移動する。
If it demonstrates in detail, the force which moved this
なお、圧力制御室32内の圧力は、制御弁521によって調整可能であるため、ニードル7に発生する上方の力を調整することができる。圧力制御室32に供給された燃料の一部は、大径側係止部82および大径側摺動部81の側面と縦孔31の内壁との間を通って連結流路59、スプリング室57、および戻り流路58を介して燃料タンク13に戻る。
Since the pressure in the
次に、ニードル7に作用する燃料圧とニードル7に発生する力との関係について説明する。ニードル7は、ニードル7を下方に移動させる力と上方に移動させる力のバランスによってその軸方向の位置が決定される。
Next, the relationship between the fuel pressure acting on the
ニードル7を下方に移動させる力は、供給流路37を介して燃料溜り室48に供給される燃料圧が弁体部71の受圧面72(請求項に記載の第2の受圧面)に作用することによって発生する力と、低圧室38内の燃料圧が大径側端面86に作用することによって発生する力である。
The force for moving the
ニードル7を上方に移動させる力は、燃料溜り室48内に収容されているコイルスプリング483の付勢力と、圧力制御室32に供給される燃料圧が上述の大径側受圧面85から小径側受圧面96を差し引いた面積に作用することにより発生する力との合計の力である。
The force for moving the
なお、図1に示すように、圧力制御室32内の圧力がデリバリパイプ11と同じ圧力となっているときは、ニードル7を下方に移動させる力よりも上方に移動させる力のほうが勝っているので、ニードル7は上方に移動しようとする。
As shown in FIG. 1, when the pressure in the
上述の力のバランスは、圧力制御室32内の圧力を調整することにより変えることができる。圧力制御室32内の圧力を低下させると、上方に移動させる力が弱まるので、上方に移動させる力よりも下方に移動させる力が勝り、ニードル7は、下方に移動する。その状態から、再び、圧力制御室32内の圧力を上昇させる(デリバリパイプ11と同じ圧力にする)と、下方に移動させる力よりも上方に移動させる力が勝り、ニードル7は、上方に移動する。
The balance of forces described above can be changed by adjusting the pressure in the
本実施形態では、ニードル7の大径ピストン部8の大径側受圧面85が、圧力制御室32に臨み、圧力制御室32内の圧力が作用すると、ニードル7を上方に移動させる力が発生するように形成されているので、従来技術の外開弁形式のものに比べ、弁体部71がシート部47に着座するときのシート力を、コイルスプリング483の体格を大きくせずに向上させられる。
In this embodiment, when the large-diameter side
また、圧力制御室32内の圧力を調整するだけで、ニードル7を上方に移動させる力を調整でき、ニードル7の移動を制御することもできる。すなわち、ニードル7を移動させるための駆動装置を別に用意することなく、ニードル7の移動を制御することができる。
Further, by adjusting the pressure in the
つまり、大径側受圧面85を圧力制御室32に臨ませ、圧力制御室32を調整可能とすることで、噴射孔46の閉弁時のニードル7のシート力を向上させるという機能と、ニードル7の移動を制御するという機能とを併せ持たせることができる。
That is, the large-diameter side
また、大径側係止部82の外径は、大径側摺動部81の外径よりも大きいため、小径側係止面94と当接する大径側係止面84の面積を大きくすることができる。これによれば、ニードル7が上方に移動する際の各係止面84、94にかかる荷重を分散することができる。
Further, since the outer diameter of the large-diameter
そして、図5に示すように、ロッド部93の断面は、円柱状の側面2箇所を軸方向に切り落としたような形状となっている。このようにロッド部93を形成することにより、ヘッド部92に形成される小径側係止面94の面積を確保しつつ、ロッド部93の断面積をできるだけ大きくすることができるので、ロッド部93の強度低下を抑制することができる。
And as shown in FIG. 5, the cross section of the
また、図3に示すように、ヘッド部92とロッド部93との接続部97、およびロッド部93と小径側摺動部95との接続部98の形状が、曲面、若しくは、面取り形状となっているので、小径ピストン部9が大径ピストン部8に引っ張られるようにして上方に移動する際に生じる、各接続部97、98の応力集中を緩和させることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the shape of the connecting
また、大径ピストン部8の大径側係止面84は、図6に示すように、各大径側係止面84同士の間隔L1がほぼ同じように形成されているので、大径側係止面84に小径側係止面94を当接させ、ニードル7が上方または下方に移動するとき、大径側摺動部81および小径側摺動部95の側面が縦孔31、42にかた当たりすることを抑制でき、安定して両ピストン部8、9を連結することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the large-diameter
溝部83に形成される大径側係止面84は、2つに限定されるものではない、図7に示すように、大径側係止面84は3つであってもよい。大径側係止面84が3つ以上であっても、図6に示す大径側係止面84と同様、各大径側係止面84同士の間隔L2は同じであったほうが好ましい。
The large-diameter side locking surfaces 84 formed in the
次に、本実施形態の作動を図1から図3に基づいて説明する。図1は、燃料噴射を停止している状態を示し、図2は、燃料噴射を行っている状態を示している。 Next, the operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a state where fuel injection is stopped, and FIG. 2 shows a state where fuel injection is being performed.
図1の状態では、ピエゾアクチュエータ611は、電荷が放出された状態である。この状態では、アクチュエータ611は収縮し、伝達ピストン612は上方に移動している。伝達ピストン612は、上方に移動しているため、制御弁521は、コイルスプリング524の付勢力により上方に移動し、制御弁521が上方シート部541に着座する。
In the state of FIG. 1, the
この状態で、デリバリパイプ11から所定の燃料圧を有した燃料が供給ポート62から供給流路37に供給されると、その燃料は、供給流路37を介して燃料溜り室48に供給される。そして、圧力制御室32には、高圧流路33と、連結流路56、副室53、制御弁室52、制御圧流路35という2つの経路から供給流路37内の燃料が供給される。
In this state, when fuel having a predetermined fuel pressure is supplied from the
このとき、ニードル7には、上述したように受圧面72に燃料溜り室48の燃料圧が作用したときに発生する下方の力、大径側受圧面85と小径側受圧面94に圧力制御室32の燃料圧が作用したときに発生する上方の力とコイルスプリング483の付勢力による上方の力が発生する。この状態では、下方の力よりも上方の力の方が勝っているため、ニードル7は上方に移動しようとする。このため、弁体部71がシート部47に着座する状態が維持される。
At this time, as described above, the
続いて、ピエゾアクチュエータ611に電荷が注入されると、アクチュエータ611は、伸長し、伝達ピストン612は下方に移動する。伝達ピストン612が下方に移動すると、制御弁521も下方に移動し、制御弁521が下方シート部542に着座する。
Subsequently, when electric charge is injected into the
制御弁521が下方シート部542に着座すると、制御弁室52と副室53との連通が断たれるため、燃料の流通経路が変化する。すなわち、圧力制御室32、制御圧流路35、制御弁室52、収容孔61、排出ポート63という経路が形成され、圧力制御室32の燃料が燃料噴射弁1から排出される。圧力制御室32へは、噴射停止時と同様に高圧流路33を介して燃料が供給されるが、オリフィス34の径がオリフィス36の径よりも小さいので、圧力制御室32内の圧力は低下する。
When the
すると、ニードル7に作用する上述の力のバランスが変化する。すなわち、ニードル7に発生する下方の力が上方の力よりも勝り、ニードル7は下方に移動する。このため、弁体部71は、シート部47から離座し、燃料溜り室48内の燃料が噴射孔46から噴射される。
Then, the balance of the above-described forces acting on the
所定時間燃料が噴射されたところで、再び、ピエゾアクチュエータ611の電荷を放出すると、燃料噴射弁1は図1の状態に戻り、燃料の噴射が停止する。本実施形態では、圧力制御室32への燃料の供給経路が、2つ(高圧流路33を介して供給される経路と制御圧流路35を介して供給される経路)あるので、圧力制御室32内の圧力の回復が比較的速い。このため、ニードル7を上方に移動させる速度を速くすることができ、燃料噴射弁1の閉弁特性を向上させることができる。
When the fuel is injected for a predetermined time and the electric charge of the
次に、燃料噴射弁1の製造手順を図8に基づいて説明する。本実施形態の燃料噴射弁1に使用されるニードル7は、いわゆる外開弁形式のものであるため、最初に、大径ピストン部8を切り離した状態のニードル7を下部ノズルボディ43の噴射孔46から小径ピストン部9を挿入する。
Next, the manufacturing procedure of the fuel injection valve 1 will be described with reference to FIG. Since the
その後、上方から下部ばね受け部482、コイルスプリング483、上部ばね受け部481の順で、ニードル7に挿入する。その後、上方から上部ノズルボディ41を下部ノズルボディ43の上部に被せる。このとき、図8に示すように、上部ノズルボディ41の上端面からは、小径側係止部91が突き出ている。
Thereafter, the lower
その後、小径側係止部91と大径側係止部82とを図4に示すように連結する。そして、大径側ノズルボディ3を上方から被せ、縦孔31に大径側摺動部81を挿入する。
Then, the small diameter
その後、図示しないが、制御弁521等を組み付けたバルブボディ5およびピエゾアクチュエータ611等を組み付けたノズルホルダ6を順番に大径側ノズルボディ3の上方から被せていく。そして、最後に、リテーニングナット17によって、小径側ノズルボディ4と、大径側ノズルボディ3と、バルブボディ5と、ノズルホルダ6とを一体化する。
Thereafter, although not shown, the
このように、ニードル7の上方の外径が、上方にいくに従い大きくなるような部位(大径ピストン部8)を有する外開弁形式のニードル7であっても、ニードル7は、大径ピストン部8と小径ピストン部9とを分離できる構造となっているため、上述のような手順を踏むだけで、容易にノズルボディ2(大径側ノズルボディ3、小径側ノズルボディ4)に収容することができる。
As described above, even if the
本実施形態では、ノズルボディ2は大径側ノズルボディ3と小径側ノズルボディ4から構成され、各ノズルボディ3、4には、ニードル7を軸方向に摺動可能に支持する縦孔31、42がそれぞれ形成されている。したがって、加工の精度によっては、各縦孔31、42の軸線がずれることがある。
In this embodiment, the
本実施形態では、小径側係止部91のヘッド部92およびロッド部93、並びに大径側係止部82の溝部83の内壁は、大径ピストン部8に小径ピストン部9を連結したときに、ヘッド部92およびロッド部93の側面と、溝部83の内壁との間に隙間が形成されるような隙間嵌めの寸法公差となっている。このため、各縦孔31、42の軸線のずれを吸収できる。
In this embodiment, the inner wall of the
第1実施形態では、圧力制御室32には、燃料溜り室48に供給される流体と同じ流体、すなわち、デリバリパイプ11内の燃料が供給されているが、図9に示すように、圧力制御室32に供給される流体と燃料溜り室48に供給される流体は別々のものであっても良い。例えば、図9に示すように、圧力制御室32には、燃料ではない他の高圧流体(作動油)を供給し、燃料溜り室48には、デリバリパイプ11内の燃料を供給する。
In the first embodiment, the
具体的には、デリバリパイプ11とは、別に請求項に記載の供給源としての作動油パイプ11aを備え、そのパイプ11aから作動油配管14aを介して圧力制御室32および副室53に作動油を供給する。作動油パイプ11aには、作動油タンク13aの作動油が、作動油用サプライポンプ12aにより圧送されて所定の圧力で蓄えられる。
Specifically, in addition to the
この場合、第1実施形態とは異なり、燃料溜り室48に燃料を供給する供給流路37aと、圧力制御室32および副室53作動油流路37bは、それぞれ独立した流路とする必要がある。なお、圧力制御室32および副室53から排出される作動油は、作動油戻り配管15aを介して作動油タンク13aに戻される。
In this case, unlike the first embodiment, the
この他の実施形態における燃料噴射弁1aの上述した以外の部品は同じ構成であるため、各部品の説明および燃料噴射弁1aの動作説明については省略する。
Since the components other than those described above of the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態による燃料噴射弁1bを図10に基づいて説明する。図10は、第1実施形態の図1に対応する図であり、燃料噴射停止時を示している。ここでは、上述の第1実施形態との相違点のみを説明する。
(Second Embodiment)
Next, a
第1実施形態との相違点は、第1実施形態では、図1に示すように高圧流路33が形成されているのに対し、第2実施形態では、図10に示すように上述の高圧流路33が形成されていない点である。図10では、高圧流路33が形成されていないため、圧力制御室32への燃料の供給・排出は、以下に示すような動作となる。
The difference from the first embodiment is that in the first embodiment, the high-
ピエゾアクチュエータ611の電荷が放出された状態では、アクチュエータ611は収縮しているので、伝達ピストン612は上方に移動している。このとき、制御弁521はコイルスプリング524の付勢力により、上方に移動し、制御弁521が上方シート部541に着座する。
In the state where the electric charge of the
この状態で、デリバリパイプ11から所定の燃料圧を有した燃料が供給ポート62から供給流路37に供給されると、その燃料は、供給流路37を介して燃料溜り室48に供給される。そして、圧力制御室32には、連結流路56、副室53、制御弁室52、制御圧流路35というただ1つの経路から供給流路37内の燃料が供給される。
In this state, when fuel having a predetermined fuel pressure is supplied from the
このとき、ニードル7は、第1実施形態でも説明したように、上方に移動しようとするので、弁体部71がシート部47に着座する状態が維持され、燃料の噴射が停止される。
At this time, as described in the first embodiment, the
続いて、ピエゾアクチュエータ611に電荷が注入されると、アクチュエータ611は、伸長するので、伝達ピストン612は下方に移動する。伝達ピストン612が下方に移動すると、制御弁521も下方に移動し、制御弁521が下方シート部542に着座する。
Subsequently, when electric charge is injected into the
制御弁521が下方シート部542に着座すると、制御弁室52と副室53との連通が断たれるため、燃料の流通経路が変化する。圧力制御室32、制御圧流路35、制御弁室52、収容孔61、排出ポート63という経路が形成され、圧力制御室32の燃料が燃料噴射弁1から排出され、圧力制御室32内の圧力は低下する。
When the
すると、ニードル7は、第1実施形態でも説明したように、下方に移動しようとするので、弁体部71がシート部47から離座し、燃料溜り室48内の燃料が噴射孔46から噴射される。所定時間燃料が噴射されたところで、再び、ピエゾアクチュエータ611の電荷を放出すると、ニードル7は上方に移動し、弁体部71がシート部47に着座し、燃料の噴射が停止する。
Then, as described in the first embodiment, the
本実施形態では、第1実施形態と異なり、高圧流路33を備えていない。したがって、圧力制御室32内の燃料を排出する際、圧力制御室32には、新たな高圧燃料が供給されないため、デリバリパイプ11内の燃料圧の損失を抑制することができる。
In the present embodiment, unlike the first embodiment, the high-
1 燃料噴射弁、11 デリバリパイプ(燃料源)、12 サプライポンプ、13 燃料タンク(低圧側)、14 燃料配管、15 戻り配管、16 ハウジング、17 リテーニングナット、2 ノズルボディ、31 縦孔(軸方向孔)、32 圧力制御室、33 高圧流路(反噴射孔側接続流路、第1接続流路)、35 制御圧流路(反噴射孔側接続流路、第2接続流路)、37 供給流路(噴射孔側接続流路)、38 低圧室、42 縦孔(軸方向孔)、43 下部ノズルボディ、44 縦孔(軸方向孔)、45 先端部、46 噴射孔、48 燃料溜り室、5 バルブボディ、51 縦孔、52 制御弁室、53 副室、55 分岐部、56 連結流路(連結流路)、57 スプリング室、521 制御弁、522 副室ピストン部、523 上方端面(制御弁の副室側の端面と対向する受圧面)、6 ノズルホルダ、61 収容孔、611 ピエゾアクチュエータ、612 伝達ピストン、7 ニードル、71 弁体部、72 受圧面(第2の受圧面)、8 大径ピストン部、81 大径側摺動部、82 大径側係止部(連結部)、83 溝部、84 大径側係止面、85 大径側受圧面(第1の受圧面)、9 小径ピストン部、91 小径側係止部(連結部)、92 ヘッド部、93 ロッド部、94 小径側係止面、95 小径側摺動部、96 小径側受圧面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel injection valve, 11 Delivery pipe (fuel source), 12 Supply pump, 13 Fuel tank (low pressure side), 14 Fuel piping, 15 Return piping, 16 Housing, 17 Retaining nut, 2 Nozzle body, 31 Vertical hole (shaft) Direction hole), 32 pressure control chamber, 33 high pressure flow path (anti-injection hole side connection flow path, first connection flow path), 35 control pressure flow path (anti-injection hole side connection flow path, second connection flow path), 37 Supply flow path (injection hole side connection flow path), 38 low pressure chamber, 42 vertical hole (axial hole), 43 lower nozzle body, 44 vertical hole (axial hole), 45 tip, 46 injection hole, 48 fuel pool Chamber, 5 valve body, 51 vertical hole, 52 control valve chamber, 53 sub chamber, 55 branching section, 56 connecting flow path (connecting flow path), 57 spring chamber, 521 control valve, 522 sub chamber piston section, 523 upper end surface ( Pressure-receiving surface facing the sub-chamber end surface of the control valve), 6 nozzle holder, 61 receiving hole, 611 piezo actuator, 612 transmission piston, 7 needle, 71 valve body, 72 pressure-receiving surface (second pressure-receiving surface), 8 Large-diameter piston portion, 81 Large-diameter side sliding portion, 82 Large-diameter side locking portion (connecting portion), 83 Groove portion, 84 Large-diameter side locking surface, 85 Large-diameter side pressure-receiving surface (first pressure-receiving surface) , 9 Small diameter piston part, 91 Small diameter side locking part (connecting part), 92 Head part, 93 Rod part, 94 Small diameter side locking surface, 95 Small diameter side sliding part, 96 Small diameter side pressure receiving surface
Claims (11)
先端部に噴射孔が形成されるハウジングと、
前記噴射孔と連通し、前記燃料源からの前記高圧燃料が導入される燃料溜り室と、
前記燃料溜り室とは区分けて、前記燃料溜り室よりも反噴射孔側に設けられ、前記高圧燃料、または前記高圧燃料とは異なる高圧流体が導入される圧力制御室と、
前記ハウジングの内部に収容され、前記燃料溜り室内の前記高圧燃料の圧力、並びに前記圧力制御室内の前記高圧燃料または前記高圧流体の圧力が作用する受圧面を有し、該受圧面に作用する圧力によって、噴射孔側に移動すると前記噴射孔を開弁し、反噴射孔側に移動すると前記噴射孔を閉弁するニードルと、を有する燃料噴射弁であって、
前記ニードルの前記受圧面の内、前記圧力制御室内に臨む前記受圧面は、前記圧力制御室内の前記高圧燃料、または前記高圧流体の圧力が作用すると、前記ニードルを反噴射孔側に移動させる力を発生する第1の受圧面を有することを特徴とする燃料噴射弁。 In a fuel injection valve that injects or stops high pressure fuel from a fuel source,
A housing in which an injection hole is formed at the tip,
A fuel reservoir chamber that communicates with the injection hole and into which the high-pressure fuel from the fuel source is introduced;
A pressure control chamber that is provided on the side opposite to the injection hole from the fuel reservoir chamber and is introduced with a high-pressure fluid different from the high-pressure fuel or the high-pressure fuel;
A pressure received in the housing and having a pressure receiving surface on which the pressure of the high pressure fuel in the fuel reservoir chamber and the pressure of the high pressure fuel or the high pressure fluid in the pressure control chamber act, and acting on the pressure receiving surface A fuel injection valve having a needle that opens the injection hole when moved to the injection hole side and closes the injection hole when moved to the anti-injection hole side,
Among the pressure receiving surfaces of the needle, the pressure receiving surface facing the pressure control chamber is a force that moves the needle to the side opposite to the injection hole when the pressure of the high pressure fuel or the high pressure fluid in the pressure control chamber is applied. A fuel injection valve having a first pressure receiving surface for generating
前記ニードルは、前記軸方向孔を前記噴射孔から前記燃料溜り室、前記圧力制御室、低圧室の順序で区分けるようにして収容され、
前記第1の受圧面は、前記圧力制御室内に臨み、かつ、前記噴射孔に向かうようにして配置されることを特徴とする請求項1に記載の燃料噴射弁。 The housing is formed with an axial hole for accommodating the needle,
The needle is accommodated so as to divide the axial hole from the injection hole in the order of the fuel reservoir chamber, the pressure control chamber, and the low pressure chamber,
2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the first pressure receiving surface is disposed so as to face the pressure control chamber and to face the injection hole.
前記ハウジングは、前記燃料源の前記高圧燃料または前記高圧流体を前記圧力制御室に供給、および前記圧力制御室から前記低圧側に排出する反噴射孔側接続流路と、前記高圧燃料を前記燃料溜り室に供給する噴射孔側接続流路と、前記反噴射孔側接続流路途中に形成される制御弁室と、を有し、
前記制御弁室内には、前記反噴射孔側接続流路を開閉させることで、前記圧力制御室への前記高圧燃料または前記高圧流体の供給、および前記圧力制御室からの前記高圧燃料または前記高圧流体の排出を制御し、前記圧力制御室の圧力を制御する制御弁を有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 Of the pressure receiving surface of the needle, the pressure receiving surface facing the fuel reservoir chamber generates a force for moving the needle toward the injection hole when the pressure of the high pressure fuel in the fuel reservoir chamber is applied. Having a pressure-receiving surface,
The housing supplies the high-pressure fuel or the high-pressure fluid from the fuel source to the pressure control chamber, and discharges the high-pressure fuel from the pressure control chamber to the low-pressure side. An injection hole side connection flow path for supplying to the reservoir chamber, and a control valve chamber formed in the middle of the anti-injection hole side connection flow path,
In the control valve chamber, the anti-injection hole side connection flow path is opened and closed to supply the high-pressure fuel or the high-pressure fluid to the pressure control chamber, and the high-pressure fuel or the high-pressure from the pressure control chamber. The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control valve that controls discharge of fluid and controls a pressure of the pressure control chamber.
前記制御弁が前記低圧側と前記圧力制御室との連通を遮断しているとき、前記連結流路と前記第2接続流路とが接続されることを特徴とする請求項6または請求項7に記載の燃料噴射弁。 The housing has a sub-chamber connected to the control valve chamber, and a connecting flow path always connected to the fuel source or the supply source in the sub-chamber,
8. The connection flow path and the second connection flow path are connected when the control valve blocks communication between the low pressure side and the pressure control chamber. The fuel injection valve described in 1.
前記分岐部は、前記制御弁室付近に形成されることを特徴とする請求項8に記載の燃料噴射弁。 The housing has a branching portion that branches the high-pressure fuel or the high-pressure fluid into the first connection channel and the connection channel,
The fuel injection valve according to claim 8, wherein the branch portion is formed in the vicinity of the control valve chamber.
前記大径ピストン部と前記小径ピストン部との間には、連結部が形成され、
前記大径ピストン部の前記小径ピストン部側の端面には、前記第1の受圧面が形成されることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の燃料噴射弁。 The end of the needle on the side opposite to the injection hole has a large-diameter piston portion that slides in the axial direction in the axial hole formed in the housing and a small-diameter piston portion that has a smaller diameter than the large-diameter piston portion. And
A connecting portion is formed between the large diameter piston portion and the small diameter piston portion,
The fuel injection valve according to any one of claims 1 to 10, wherein the first pressure receiving surface is formed on an end surface of the large-diameter piston portion on the small-diameter piston portion side.
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