JP2021050606A - 燃料噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる燃料噴射装置を提供すること。【解決手段】ニードル３を収容し、ニードル３の先端側にサック部２１ａを形成し、ニードル３を移動させることにより供給路２６から燃料Ｆをサック部２１ａに流入させ、サック部２１ａに連なる噴射孔２１から燃料Ｆを噴射させる燃料噴射装置１であって、供給路２６に流入した燃料Ｆのうちの一部を燃料タンクへ戻すために形成されるリターン路２８と、リターン路２８とサック部２１ａを連通するように形成される注入路２９と、注入路２９に設けられ、閉弁及び開弁の動作により注入路２９の連通及び封鎖を行い、開弁時に注入路２９を連通させリターン路２８の燃料Ｆをサック部２１ａへ供給させる第一バルブ６とを備えて構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、車両の搭載される燃料噴射装置に関する。

従来、車両に搭載される燃料噴射装置として、例えば、特開２０１８−１９３９７１号公報に記載されるように、コモンレールから供給される燃料をエンジンの燃焼室へ噴射する装置が知られている。この燃料噴射装置は、ソレノイドを作動させることによりニードルを移動させ、サック部、燃料噴射孔を通じて燃料を燃焼室へ噴射する。

特開２０１８−１９３９７１号公報

この燃料噴射装置において、燃料噴射の制御信号に応じて燃焼室に対し燃料が噴射されることが望ましい。ところが、サック部に気体が多く存在していると、燃料の噴射の立ち上がりが遅れてしまう。このため、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射が行えないこととなる。

そこで、本発明は、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射が行える燃料噴射装置を提供することを目的とする。

すなわち、本発明に係る燃料噴射装置は、ニードルを収容し、ニードルの先端側にサック部を形成し、ニードルを移動させることにより燃料供給路から燃料をサック部に流入させ、サック部に連なる噴射孔から燃料を噴射させる燃料噴射装置において、燃料供給路に流入した燃料うちの一部を燃料タンクへ戻すために形成されるリターン路と、リターン路とサック部を連通するように形成される注入路と、注入路に設けられ、閉弁及び開弁の動作により注入路の連通及び封鎖を行い、開弁時に注入路を連通させリターン路の燃料をサック部へ供給させる第一バルブとを備えて構成されている。この燃料噴射装置によれば、リターン路の燃料を用いてサック部に燃料を供給することができる。このため、サック部に燃料を貯めた状態で燃料の噴射を行うことができる。従って、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。

また、本発明に係る燃料噴射装置において、第一バルブは、燃料が噴射孔から噴射する前に開弁し、サック部に燃料を供給してもよい。この場合、サック部に燃料を貯めた状態で燃料の噴射を確実に行うことができる。

本発明によれば、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。

本発明の実施形態に係る燃料噴射装置の構成概要を示す断面図である。 図１の燃料噴射装置における動作を示すタイミングチャートである。 図１の燃料噴射装置におけるサック部への燃料注入を示す図である。 図１の燃料噴射装置の燃料噴射時を示した図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る燃料噴射装置１の構成概要を示す断面図である。図１に示すように、燃料噴射装置１は、燃料Ｆを噴射する装置であり、インジェクタと称される。この燃料噴射装置１は、車両に搭載され、エンジンの燃焼室に向けて燃料Ｆを噴射する。燃料噴射装置１は、例えば、ディーゼルエンジンに取り付けられ、燃焼室に直接燃料を噴射する直噴方式として用いられる。なお、燃料噴射装置１は、ガソリンエンジンに用いられてもよく、また直噴方式以外の噴射方式に用いられてもよい。図１では、燃料Ｆを噴射していない状態の燃料噴射装置１を示している。

燃料噴射装置１は、ニードル３を備えている。ニードル３は、本体２の内部に収容されている。ニードル３は、燃料Ｆを噴射孔２１から噴射させるための弁体として機能する。ニードル３は、例えば、円柱状に形成される。本体２は、円筒状に形成され、ニードル３を軸方向に対し摺動可能に収容している。ニードル３は、先端側からバルブ部３１、拡径部３２及びピストン部３３を形成している。

バルブ部３１は先端を先細りとした形状に形成され、その先端が弁体として機能する。バルブ部３１は、バルブ部３１より大きく形成される第一室２２に収容されている。拡径部３２は、バルブ部３１の基端側に形成され、バルブ部３１より拡径した形状となっている。拡径部３２は、第一室２２に収容されている。拡径部３２の外径は、第一室２２の内径と同じ又はほぼ同じ径とされている。拡径部３２の外周面と第一室２２の内周面の間に隙間ができないように、拡径部３２が形成されている。

拡径部３２にはスプリング２３が掛止されている。スプリング２３は、本体２に反力をとってニードル３を先端側へ付勢する付勢部材である。拡径部３２の基端側には、ピストン部３３が形成されている。ピストン部３３は、円柱状に形成され、第二室２４に収容されている。ピストン部３３の外径は、第二室２４の内径と同じ又はほぼ同じ径とされている。ピストン部３３の外周面と第二室２４の内周面の間に隙間ができないように、ピストン部３３が形成されている。第二室２４には、制御室２４ａが形成されている。制御室２４ａは、第二室２４のうちピストン部３３の端面３３ａで区画される領域である。

本体２には、燃料Ｆの供給路２６が形成されている。供給路２６は、本体２の外部から注入された燃料Ｆを本体２の先端側へ供給するための燃料供給路である。例えば、燃料Ｆは、図示しない燃料タンクからフィルタ、ポンプ及びコモンレールを介して燃料噴射装置１に供給され、高圧状態となっている。供給路２６は、途中で分岐しており、第一室２２及び制御室２４ａに連通している。

本体２の先端側には、噴射孔２１及びサック部２１ａが形成されている。噴射孔２１は、燃料噴射装置１から燃料Ｆを噴射させるための孔である。噴射孔２１は、例えば複数形成される。サック部２１ａは、噴射孔２１と連通する領域である。サック部２１ａは、バルブ部３１の開弁動作により第一室２２と連通する。

本体２には、コントロールバルブ４が設けられている。コントロールバルブ４は、制御室２４ａの燃料Ｆの圧力を調整してニードル３を移動させる弁体である。コントロールバルブ４は、弁室２７に収容されている。弁室２７は、制御室２４ａと流出路２７ａを通じて連通している。コントロールバルブ４は、スプリング４１により付勢され、流出路２７ａの入り口に押し付けられている。弁室２７には、ソレノイド５が設けられている。ソレノイド５は、コントロールバルブ４を移動させる駆動部として機能する。ソレノイド５は、図示しない電子制御ユニットからの制御信号に従って作動する。ソレノイド５がオフ状態の場合、コントロールバルブ４は、閉弁状態である。つまり、コントロールバルブ４は、流出路２７ａの入り口を閉じている。一方、ソレノイド５がオン状態となった場合、コントロールバルブ４は、開弁状態となる。つまり、コントロールバルブ４は、スプリング４１の付勢に抗して流出路２７ａの入り口から離間し、流出路２７ａと弁室２７を連通させる。

本体２には、リターン路２８が形成されている。リターン路２８は、供給路２６に流入した燃料Ｆのうちの一部を燃料タンクへ戻すための流路である。つまり、リターン路２８は、供給路２６に流入し噴射孔２１から噴射されなかった燃料Ｆを燃料タンクへ戻す。リターン路２８は、弁室２７と連通している。本体２には、注入路２９が形成されている。注入路２９は、燃料Ｆをサック部２１ａへ注入するための流路である。注入路２９は、リターン路２８の途中から分岐して設けられ、リターン路２８の燃料Ｆをサック部２１ａへ供給可能とする。注入路２９には、第一バルブ６が設けられている。第一バルブ６は、開閉することにより、注入路２９の流通と封鎖を調整する。第一バルブ６としては、例えば電磁弁が用いられる。すなわち、第一バルブ６は、図示しない電子制御ユニットからの制御信号に従って作動する。この注入路２９を通じてサック部２１ａに燃料Ｆを供給することが可能となる。このため、サック部２１ａに燃料Ｆを貯めた状態で燃料Ｆの噴射が行える。従って、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。

次に本実施形態に係る燃料噴射装置１の動作について説明する。

図２は、燃料噴射装置１における動作を示すタイミングチャートである。図２の（ａ）は、ソレノイドの動作の制御信号を示している。図２の（ｂ）は、第一バルブ６の開閉動作の制御信号を示している。図２の（ｃ）は、噴射孔２１から噴射される燃料Ｆの噴射率の波形を示している。図３は、サック部２１ａへの燃料Ｆの注入を示している。図４は、燃料Ｆの噴射時における燃料噴射装置１を示している。

図１に示すように、燃料Ｆの噴射前において、コントロールバルブ４により流出路２７ａが閉じられている。このため、制御室２４ａから弁室２７への燃料Ｆの流入はない。従って、制御室２４ａと第一室２２は、同じ圧力となっており、ニードル３は、スプリング２３の付勢により先端側へ移動し閉弁した状態となっている。

このとき、第一バルブ６に制御信号が入力され、第一バルブ６が所定の時間だけオン状態となる。つまり、第一バルブ６が作動して開弁状態となり、注入路２９が連通された状態となる。これにより、図３に示すように、リターン路２８の燃料Ｆが注入路２９を通じて、サック部２１ａへ流入する。

そして、第一バルブ６が閉弁してオフ状態となった後、ソレノイド５に制御信号が入力され、ソレノイド５が所定の時間だけオン状態となる。これにより、図４に示すように、ソレノイド５が作動して、コントロールバルブ４がソレノイド５側へ移動する。つまり、コントロールバルブ４が流出路２７ａの入り口から離間し、流出路２７ａと弁室２７が連通する。このため、流出路２７ａを通じて制御室２４ａの燃料Ｆが弁室２７へ流れ込み、制御室２４ａの圧力が低減する。これにより、ニードル３が制御室２４ａ側へ移動し、バルブ部３１が第一室２２の壁面から離間する。そして、燃料Ｆが第一室２２からサック部２１ａへ流入し、噴射孔２１から噴射される。

このとき、図２の（ｃ）の実線で示すように、サック部２１ａには予め燃料Ｆが貯められているため、燃料Ｆの噴射率の立ち上がりが早くなる。仮に、サック部２１ａに予め燃料Ｆが貯められていない場合、サック部２１ａ内の気体が噴射された後に燃料Ｆが噴射していくこととなる。このため、図２の（ｃ）の二点鎖線で示すように、燃料Ｆの噴射率の立ち上がりが遅くなり、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射が行えない。これに対し、本実施形態に係る燃料噴射装置１では、予めサック部２１ａに燃料Ｆが貯めておくことにより、第一室２２からサック部２１ａへの燃料Ｆの流入と共に、噴射孔２１から燃料Ｆを噴射することができ、燃料Ｆの噴射率の立ち上がりが早くすることができる。これにより、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができるのである。

以上のように、本実施形態に係る燃料噴射装置１によれば、リターン路２８の燃料Ｆを用いてサック部２１ａに燃料Ｆを供給することができる。このため、サック部２１ａに燃料Ｆを貯めた状態で燃料Ｆの噴射を行うことができる。従って、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１によれば、リターン路２８の燃料Ｆを用いてサック部２１ａに燃料Ｆを供給することができる。このため、リターン路２８の燃料Ｆを有効利用して、燃料噴射の制御信号に応じた適切な燃料噴射を行うことができる。

また、本実施形態に係る燃料噴射装置１によれば、燃料Ｆが噴射孔２１から噴射する前に第一バルブ６が開弁し、サック部２１ａに燃料が供給される。このため、サック部２１ａに燃料Ｆを貯めた状態で燃料Ｆの噴射が確実に行われる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明に係る燃料噴射装置の一実施形態を説明したものであり、本発明に係る燃料噴射装置は上記実施形態に記載されたものに限定されない。本発明に係る燃料噴射装置は、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で上記実施形態に係る燃料噴射装置を変形し、又は他のものに適用したものなどであってもよい。

１…燃料噴射装置、２…本体、３…ニードル、４…コントロールバルブ、５…ソレノイド、６…第一バルブ、２１…噴射孔、２１ａ…サック部、２２…第一室、２４…第二室、２４ａ…制御室、２６…供給路（燃料供給路）、２７…弁室、２７ａ…流出路、２８…リターン路、２９…注入路、３１…バルブ部、３２…拡径部、３３…ピストン部、Ｆ…燃料。

Claims (2)

1. ニードルを収容し、前記ニードルの先端側にサック部を形成し、前記ニードルを移動させることにより燃料供給路から燃料をサック部に流入させ、前記サック部に連なる噴射孔から前記燃料を噴射させる燃料噴射装置において、
   前記燃料供給路に流入した前記燃料のうちの一部を燃料タンクへ戻すために形成されるリターン路と、
   前記リターン路と前記サック部を連通するように形成される注入路と、
   前記注入路に設けられ、閉弁及び開弁の動作により前記注入路の連通及び封鎖を行い、開弁時に前記注入路を連通させ前記リターン路の前記燃料を前記サック部へ供給させる第一バルブと、
   を備えた燃料噴射装置。
2. 前記第一バルブは、前記燃料が前記噴射孔から噴射する前に開弁し、前記サック部に燃料を供給する、
   請求項１に記載の燃料噴射装置。

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