JP3882597B2 - 燃料噴射弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射量及び噴射時期をコントロールする燃料噴射弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、コモンレール等に蓄圧された高圧燃料をインジェクタからディーゼル機関に噴射する蓄圧式燃料噴射装置が知られている。
この蓄圧式燃料噴射装置は、二段オリフィスの中間圧力（圧力制御室の燃料圧力）を利用して噴射を制御しているため、噴射圧の高圧化、及び噴射制御の高精度化に伴い、オリフィス流量の高精度化（オリフィス流量の安定化）が要望されている。
【０００３】
オリフィス流量を安定させるためには、オリフィス出口部に流れのエネルギを減衰させることを目的として比較的大きな空間を設けることが有効である。
例えば、特開平９−１５８８１１号公報に記載された燃料噴射装置では、入口側オリフィスの下流端を圧力制御室に接続している。この場合、圧力制御室を大きな空間として利用できるので、入口側オリフィスの流れを安定させることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示された従来技術では、入口側オリフィスと出口側オリフィスとが別々のプレート部材に設けられているため、特に入口側オリフィスを形成するプレート部材にスペース上の制約（プレート部材の厚みが薄い）が生じる。この場合、入口側オリフィスの設計自由度が限られてしまうため、オリフィス長さを変更することが困難である。
【０００５】
このため、例えばオリフィス流量を小流量でコントロールしたい場合には、オリフィス径を極小に加工しなければならず、その加工が困難である上に、僅かなオリフィス長さのバラツキで流量が大きくばらついてしまい、狙いの流量を確保できないという問題があった。
本発明は、上記事情に基づいて成されたもので、その目的は、圧力制御室に通じる入口側オリフィスの長さ及び角度を自由に変更可能な構成とすることにより、噴射制御のためのオリフィス流量を容易に変更できる燃料噴射弁を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（請求項１の発明）
本発明は、内蔵するニードルによって噴孔を開閉するノズルと、ニードルの作動を制御するための燃料圧力が導入される圧力制御室と、この圧力制御室に燃料が流入する入口側の通路断面積を絞る入口側オリフィスと、圧力制御室より燃料が流出する出口側の通路断面積を絞る出口側オリフィスと、入口側オリフィスの上流側に接続されて高圧燃料が供給される袋孔通路と、出口側オリフィスと低圧側との間を断続する電磁弁とを備え、この電磁弁により圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射をコントロールする燃料噴射弁であって、圧力制御室、入口側オリフィス、出口側オリフィス、及び袋孔通路が１枚のプレート部材に形成され、圧力制御室は、プレート部材の厚み方向の一端面に開口する開口部を有し、この開口部から出口側に向かって内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、このテーパ形状の出口部と出口側オリフィスとの間に両者を連通する連通孔部が設けられると共に、この連通孔部は、出口側の内径が次第に小さくなって出口側オリフィスに連通し、袋孔通路は、プレート部材の厚み方向の一端面に開口して高圧通路に接続されると共に、袋孔通路の先端部がプレート部材の厚み方向において連通孔部とラップする位置まで形成され、入口側オリフィスは、袋孔通路と圧力制御室とを連通すると共に、圧力制御室に接続される接続口が、圧力制御室のテーパ形状を形成する側面に開口していることを特徴とする。
（請求項２の発明）
請求項１に記載した燃料噴射弁において、連通孔部は、出口側オリフィスに繋がる接続部の内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、その最小内径部が出口側オリフィスの孔径と同一に設けられていることを特徴とする。
（請求項３の発明）
請求項１または２に記載した燃料噴射弁において、袋孔通路は、プレート部材の厚み方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、入口側オリフィスの出口に比較的大きな空間である圧力制御室が設けられているため、入口側オリフィスから圧力制御室に流れ込む流れのエネルギが減衰されて、オリフィス流れを安定させることができる。
また、入口側オリフィスと出口側オリフィスとを１枚のプレート部材に形成することにより、そのプレート部材の厚みを大きく設定できる。この場合、プレート部材に入口側オリフィスを形成するスペースを大きく確保できるため、入口側オリフィスの設計自由度を大きくできる。従って、入口側オリフィスの長さ及び角度を比較的自由に変更できる様になるため、例えばオリフィス長さを長くすることによって小流量を達成でき、その小流量域で安定した流量を確保できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２は燃料噴射弁の断面図である。
本実施例の燃料噴射弁１は、例えばディーゼルエンジン用の蓄圧式燃料噴射装置に用いられ、図示しないコモンレールから供給される高圧燃料をエンジンの燃焼室に噴射するもので、図２に示す様に、ノズル（下述する）、ノズルホルダ２、制御ピストン３、オリフィスプレート４、電磁弁５等より構成される。
【０００９】
ノズルは、先端に噴孔を有するノズルボディ６と、このノズルボディ６の内部に摺動自在に挿入されるニードル７から構成され、リテーニングナット８によりノズルホルダ２の下部に結合されている。
ノズルホルダ２には、制御ピストン３を挿入するシリンダ９、コモンレールから供給された高圧燃料をノズル側へ導く燃料通路１０とオリフィスプレート４側へ導く燃料通路１１、及び高圧燃料を低圧側へ排出する排出通路１２等が形成されている。
【００１０】
制御ピストン３は、ノズルホルダ２のシリンダ９に摺動自在に挿入され、同じくシリンダ９に挿入されたプレッシャピン１３を介してニードル７に連接されている。
プレッシャピン１３は、制御ピストン３とニードル７との間に介在され、プレッシャピン１３の周囲に配されるスプリング１４に付勢されてニードル７を閉弁方向（図２の下方）へ押圧している。
【００１１】
オリフィスプレート４は、シリンダ９の上端が開口するノズルホルダ２の端面上に配置され、シリンダ９と連通して圧力制御室１５が形成されている。
このオリフィスプレート４には、図１に示す様に、圧力制御室１５の上流側と下流側とにそれぞれオリフィス（入口側オリフィス１６と出口側オリフィス１７）が設けられ、出口側オリフィス１７の方が入口側オリフィス１６より流路径（内径）が大きく設定されている。
【００１２】
入口側オリフィス１６は、オリフィスプレート４に形成された袋孔通路１８と圧力制御室１５との間に設けられ、オリフィス出口が圧力制御室１５の側面（テーパ面）に開口している。
出口側オリフィス１７は、圧力制御室１５の上方に形成され、電磁弁５を介して排出通路１２と連通可能に設けられている。
袋孔通路１８は、ノズルホルダ２に設けられた燃料通路１１に接続され、その燃料通路１１を介して高圧燃料が供給される。
【００１３】
電磁弁５は、出口側オリフィス１７と排出通路１２との間を断続するアーマチャ１９と、このアーマチャ１９を閉弁方向（図２の下方）へ付勢するスプリング２０、及びアーマチャ１９を開弁方向へ駆動するソレノイド２１等を内蔵し、ノズルホルダ２の上部にオリフィスプレート４を介して組付けられ、リテーニングナット２２により結合されている。
アーマチャ１９は、ソレノイド２１が通電されると、スプリング２０の付勢力に抗して図示上方へ吸引されて出口側オリフィス１７を開き、ソレノイド２１への通電が停止すると、スプリング２０の付勢力により押し戻されて出口側オリフィス１７を閉じる。
【００１４】
次に、燃料噴射弁１の作動を説明する。
コモンレールから燃料噴射弁１に供給される高圧燃料は、ノズルの内部通路２３（図２参照）と圧力制御室１５とに導入される。この時、電磁弁５が閉弁状態（アーマチャ１９が出口側オリフィス１７を閉じている状態）であると、圧力制御室１５に導入された高圧燃料の圧力が制御ピストン３及びプレッシャピン１３を介してニードル７に作用し、スプリング１４と共にニードル７を閉弁方向へ付勢している。
【００１５】
一方、ノズルの内部通路２３に導入された高圧燃料は、ニードル７の受圧面に作用してニードル７を開弁方向へ付勢している。但し、電磁弁５が閉弁状態の時は、ニードル７を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回っているため、ニードル７がリフトすることはなく、噴孔を閉じているので、燃料は噴射されない。
【００１６】
電磁弁５のソレノイド２１が通電されて開弁する（アーマチャ１９が出口側オリフィス１７を開く）と、出口側オリフィス１７がノズルホルダ２に設けられた排出通路１２と連通するため、圧力制御室１５の燃料が出口側オリフィス１７を通って排出通路１２より排出される。なお、電磁弁５が開弁しても、高圧燃料は引き続き入口側オリフィス１６を通って圧力制御室１５に補給され続けるが、入口側オリフィス１６より出口側オリフィス１７の方が流路径が大きいので、制御ピストン３に作用する圧力制御室１５の燃料圧力は低下する。
【００１７】
上記の結果、圧力制御室１５の燃料圧力と、ニードル７を開弁方向へ押し上げる力と、ニードル７を閉弁方向に押し下げるスプリング力とのバランスが崩れ、ニードル７を開弁方向に付勢する力が閉弁方向に付勢する力を上回った時点でニードル７がリフトして噴孔を開くことにより燃料が噴射される。
その後、ソレノイド２１への通電停止によりアーマチャ１９が出口側オリフィス１７を閉じると、再び圧力制御室１５の燃料圧力が上昇し、ニードル７を閉弁方向に付勢する力が開弁方向に付勢する力を上回った時点で、ニードル７が押し下げられて噴孔を閉じることにより、噴射が終了する。
【００１８】
（本実施例の作用及び効果）
本実施例の燃料噴射弁１は、圧力制御室１５の燃料圧力を制御することにより噴射（噴射量と噴射時期）をコントロールしているので、その噴射を安定させるためには、圧力制御室１５の燃料圧力を安定して制御する必要がある。これには、入口側オリフィス１６より流出する燃料の流れを安定させることが不可欠となる。これに対し、本実施例では、入口側オリフィス１６の出口を比較的大きな空間である圧力制御室１５に接続しているので、入口側オリフィス１６から圧力制御室１５に流れ込む流れのエネルギが減衰されて、オリフィス流れを安定させることができる。
【００１９】
また、入口側オリフィス１６と出口側オリフィス１７とを１枚のオリフィスプレート４に形成しているので、入口側オリフィス１６が出口側オリフィス１７と異なるプレート部材に形成されている従来の場合と比較して、そのプレート部材よりオリフィスプレート４の厚みを大きく設定できる。この場合、オリフィスプレート４に入口側オリフィス１６を形成するスペースを大きく確保できるため、入口側オリフィス１６の設計自由度を大きくできる。
【００２０】
その具体例を図３及び図４に示す。
図３（ａ）、（ｂ）は、それぞれ袋孔通路１８の角度θ1 を変更することにより、オリフィス長さｌを調整した場合の例である。
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ入口側オリフィス１６の角度θ2 を変更することにより、オリフィス長さｌを調整した場合の例である。
これにより、オリフィス長さｌに応じてオリフィス流量を任意に変更できる（図５参照）ので、例えばオリフィス長さｌを長くすることによって小流量を達成でき、その小流量域で安定した流量を確保することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】オリフィスプレートの断面図である。
【図２】燃料噴射弁の全体断面図である。
【図３】オリフィスプレートの断面図である。
【図４】オリフィスプレートの断面図である。
【図５】オリフィス長さとオリフィス流量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 燃料噴射弁
４ オリフィスプレート（プレート部材）
５ 電磁弁
６ ノズルボディ（ノズル）
７ ニードル（ノズル）
１５ 圧力制御室
１６ 入口側オリフィス
１７ 出口側オリフィス

Claims (3)

1. 内蔵するニードルによって噴孔を開閉するノズルと、
   前記ニードルの作動を制御するための燃料圧力が導入される圧力制御室と、
   この圧力制御室に燃料が流入する入口側の通路断面積を絞る入口側オリフィスと、
   前記圧力制御室より燃料が流出する出口側の通路断面積を絞る出口側オリフィスと、
   前記入口側オリフィスの上流側に接続されて高圧燃料が供給される袋孔通路と、
   前記出口側オリフィスと低圧側との間を断続する電磁弁とを備え、
   この電磁弁により前記圧力制御室の燃料圧力を制御して噴射をコントロールする燃料噴射弁であって、
   前記圧力制御室、前記入口側オリフィス、前記出口側オリフィス、及び前記袋孔通路が１枚のプレート部材に形成され、
   前記圧力制御室は、前記プレート部材の厚み方向の一端面に開口する開口部を有し、この開口部から出口側に向かって内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、このテーパ形状の出口部と前記出口側オリフィスとの間に両者を連通する連通孔部が設けられると共に、この連通孔部は、出口側の内径が次第に小さくなって前記出口側オリフィスに連通し、
   前記袋孔通路は、前記プレート部材の厚み方向の一端面に開口して高圧通路に接続されると共に、前記袋孔通路の先端部が前記プレート部材の厚み方向において前記連通孔部とラップする位置まで形成され、
   前記入口側オリフィスは、前記袋孔通路と前記圧力制御室とを連通すると共に、前記圧力制御室に接続される接続口が、前記圧力制御室のテーパ形状を形成する側面に開口していることを特徴とする燃料噴射弁。
2. 請求項１に記載した燃料噴射弁において、
   前記連通孔部は、前記出口側オリフィスに繋がる接続部の内径が次第に小さくなるテーパ形状に設けられ、その最小内径部が前記出口側オリフィスの孔径と同一に設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。
3. 請求項１または２に記載した燃料噴射弁において、
   前記袋孔通路は、前記プレート部材の厚み方向に対して斜めに形成されていることを特徴とする燃料噴射弁。

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