JP2003269297A - Fuel injection valve - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve in which large valve travel is set without degrading reliability by improving a wear resistance of a supported portion of a valve member. <P>SOLUTION: In a nozzle part 40 of the fuel injection valve, a needle 20 inserted in a needle body 14 is supported coaxially and axially movably with respect to the needle body 14 by bearing parts 42A and 42B each comprising a plurality of steel balls 44. When the needle 20 is lifted axially, a valve 22 separates from a valve seat 18 to open an injection nozzle 16, and when the needle 20 is lowered, the injection nozzle 16 is closed. Each steel ball 44 rolls with the lifting and lowering motion of the needle 20, so that the supported portions of the needle 20 experience no sliding wear to improve a wear resistance. The lift of the needle 20 is thus set large. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、燃料噴射弁に関
し、特に、ガス燃料をシリンダ内に直接噴射する筒内直
噴エンジンに好適に適用される燃料噴射弁に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection valve, and more particularly to a fuel injection valve which is preferably applied to an in-cylinder direct injection engine that directly injects gas fuel into a cylinder.

【０００２】[0002]

【従来の技術】エンジンに燃料を供給するために、燃料
噴射弁が用いられている。このような燃料噴射弁につい
て図８に基づいて説明する。図８に示される燃料噴射弁
７０では、ハウジング７２に固定されたノズル本体とし
ての略円筒状のニードルボディ７４の先端に噴射口とし
ての噴射ノズル７６が設けられている。噴射ノズル７６
の内側にはバルブシート（弁座）７８が設けられてい
る。Fuel injectors are used to supply fuel to an engine. Such a fuel injection valve will be described with reference to FIG. In the fuel injection valve 70 shown in FIG. 8, an injection nozzle 76 as an injection port is provided at the tip of a substantially cylindrical needle body 74 as a nozzle body fixed to a housing 72. Injection nozzle 76
A valve seat (valve seat) 78 is provided inside.

【０００３】また、ニードルボディ７４内には、弁部材
としての円柱状のニードル８０が軸方向への移動可能に
挿設されており、ニードル８０の一端部にはバルブシー
ト７８に当接して噴射ノズル７６を閉塞可能な弁部とし
てのバルブ８２が形成されている。さらに、ニードル８
０の中間部には、上下２つのガイド部８４及びニードル
ストッパ８６がそれぞれ経方向外側に延設されている。Further, a cylindrical needle 80 as a valve member is inserted in the needle body 74 so as to be movable in the axial direction, and one end of the needle 80 abuts a valve seat 78 for injection. A valve 82 is formed as a valve portion capable of closing the nozzle 76. In addition, needle 8
In the middle part of 0, two upper and lower guide parts 84 and a needle stopper 86 are extended outward in the longitudinal direction, respectively.

【０００４】各ガイド部８４は平面視略矩形状に形成さ
れ、各角部が切欠かれると共にニードルボディ７４の内
周面に対応して円弧状に形成された摺動面８４Ａを有し
ている。これにより、燃料流路を確保すると共にニード
ルボディ７４との摺動面積を低減している。そして、摺
動面８４Ａがニードルボディ７４と摺動可能に接するこ
とで、ニードル８０はニードルボディ７４に対し同軸的
に支持されつつ径方向の移動が阻止される構成である。Each guide portion 84 is formed in a substantially rectangular shape in a plan view, and each corner portion is notched and has a sliding surface 84A formed in an arc shape corresponding to the inner peripheral surface of the needle body 74. . This secures the fuel flow path and reduces the sliding area with the needle body 74. The sliding surface 84A slidably contacts the needle body 74, so that the needle 80 is supported coaxially with the needle body 74 and is prevented from moving in the radial direction.

【０００５】一方、ニードルストッパ８６は、ハウジン
グ７２とニードルボディ７４との間に挟持固定されたリ
フトストッパ８８に係合可能とされている。一方、ニー
ドル８０の他端部には円筒状のコア９０が燃料の流通可
能に嵌着されており、コア９０の内部は燃料流路９２と
連通されている。On the other hand, the needle stopper 86 can be engaged with a lift stopper 88 which is sandwiched and fixed between the housing 72 and the needle body 74. On the other hand, a cylindrical core 90 is fitted to the other end of the needle 80 so that fuel can flow therethrough, and the inside of the core 90 communicates with a fuel flow passage 92.

【０００６】この燃料噴射弁７０は、コイル９４等より
成る電磁アクチュエータの非作動状態では、コア９０を
介して伝達されるコイルスプリング９６の付勢力及び燃
料圧力によって、ニードル８０のバルブ８２がバルブシ
ート７８に押し付けられて噴射ノズル７６が閉塞される
ようになっている。一方、コイル９４が通電され電磁ア
クチュエータが作動すると、ニードル８０が上記付勢力
及び燃料圧力に抗してリフトして噴射ノズル７６が開放
され、この噴射ノズル７６から燃料が噴射される構成で
ある。そして、ニードルストッパ８６がリフトストッパ
８８に係合（当接）することでニードル８０のリフト量
が一定量に規制される構成である。さらに、コイル９４
への通電を遮断し電磁アクチュエータの作動を解除する
と、上記付勢力及び燃料圧力によってニードル８０が下
降し噴射ノズル７６が再度閉塞されるようになってい
る。In the fuel injection valve 70, when the electromagnetic actuator including the coil 94 and the like is in a non-operating state, the valve 82 of the needle 80 is moved to the valve seat by the urging force of the coil spring 96 transmitted through the core 90 and the fuel pressure. The injection nozzle 76 is closed by being pressed against 78. On the other hand, when the coil 94 is energized and the electromagnetic actuator operates, the needle 80 lifts against the biasing force and the fuel pressure to open the injection nozzle 76, and the fuel is injected from the injection nozzle 76. The needle stopper 86 engages (abuts) the lift stopper 88 to regulate the lift amount of the needle 80 to a constant amount. Furthermore, the coil 94
When the electromagnetic force is cut off and the operation of the electromagnetic actuator is released, the needle 80 descends and the injection nozzle 76 is closed again due to the urging force and the fuel pressure.

【０００７】そして、燃料噴射弁７０では、上記ニード
ル８０のリフト及び下降に伴って、各ガイド部８４の摺
動面８４Ａがニードルボディ７４の内周面と摺動し、ニ
ードル８０の径方向の位置ずれを防止（ニードル８０を
軸方向に案内）しつつ噴射ノズル７６を確実に開閉する
ようになっている。また、燃料噴射弁７０では、供給さ
れる燃料圧力が一定であり、上記の通りニードル８０の
リフト量が一定であるため、燃料噴射量は噴射ノズル７
６の開放時間により制御される構成である。In the fuel injection valve 70, the sliding surface 84A of each guide portion 84 slides on the inner peripheral surface of the needle body 74 as the needle 80 is lifted and lowered, and the needle 80 moves in the radial direction. The injection nozzle 76 is reliably opened and closed while preventing displacement (guides the needle 80 in the axial direction). Further, in the fuel injection valve 70, the supplied fuel pressure is constant and the lift amount of the needle 80 is constant as described above.
6 is controlled by the opening time of 6.

【０００８】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、排気
ガスを清浄化するために、天然ガスや水素などのガス燃
料を用いるエンジンが開発されている。このようなガス
燃料は燃料体積が大きいため、ガス燃料を吸気管に噴射
すると、その体積分だけ吸入空気量が減少する。すなわ
ち、ガス燃料を利用するエンジンでは、吸気管に燃料を
噴射するとガス燃料の体積分だけ吸気量（すなわち、排
気量）が減少することとなり、ガソリン等の液体燃料を
利用するエンジンと比較して出力が低下する。By the way, in recent years, in order to purify exhaust gas, an engine using a gas fuel such as natural gas or hydrogen has been developed. Since such a gas fuel has a large fuel volume, when the gas fuel is injected into the intake pipe, the intake air amount decreases by the volume. That is, in an engine that uses gas fuel, when fuel is injected into the intake pipe, the amount of intake air (that is, the amount of exhaust gas) decreases by the volume of the gas fuel, so compared to an engine that uses liquid fuel such as gasoline. Output decreases.

【０００９】そこで、ガス燃料をシリンダ（燃焼室）に
直接噴射する筒内直噴式エンジン（以下、直噴エンジン
という）とすれば、空気を吸い込む吸入行程後における
圧縮行程で燃料を噴射することができるため、吸気量の
減少を抑止することができる。しかしながら、燃料噴射
量が噴射ノズル７６の開放時間により制御される燃料噴
射弁７０では、エンジンが高回転数（高速回転）かつ高
負荷で運転される場合、換言すれば、圧縮行程の時間が
短く燃料の噴射時間が長くなる場合には、圧縮行程のみ
では負荷に応じた量の燃料の噴射を終えることができな
い。このため、エンジンが高回転数かつ高負荷で運転さ
れる場合には、吸入行程から燃料噴射を始めることとな
り、吸気量が減少する。Therefore, in the case of an in-cylinder direct injection engine (hereinafter referred to as a direct injection engine) that directly injects gas fuel into a cylinder (combustion chamber), fuel can be injected in a compression stroke after an intake stroke for sucking air. Therefore, the reduction of the intake air amount can be suppressed. However, in the fuel injection valve 70 in which the fuel injection amount is controlled by the opening time of the injection nozzle 76, when the engine is operated at a high rotation speed (high speed rotation) and a high load, in other words, the compression stroke time is short. When the fuel injection time becomes long, it is not possible to finish the injection of the fuel according to the load only by the compression stroke. Therefore, when the engine is operated at a high rotation speed and a high load, the fuel injection is started from the intake stroke, and the intake amount is reduced.

【００１０】一方、燃料噴射弁７０では、噴射ノズル７
６の口径がバルブシート７８とバルブ８２との間の絞り
（所謂シート絞り）よりも大である範囲内において、換
言すれば、噴射ノズル７６での流路抵抗がシート絞り部
での流路抵抗よりも小である範囲内において、ニードル
８０のリフト量が大きいほど単位時間当りの燃料噴射量
（燃料噴射率）が大きくなる。また、成層運転において
も、燃料噴射率の増加によって成層燃焼可能領域が拡大
する。On the other hand, in the fuel injection valve 70, the injection nozzle 7
Within a range in which the diameter of 6 is larger than the throttle between the valve seat 78 and the valve 82 (so-called seat throttle), in other words, the flow passage resistance at the injection nozzle 76 is the flow passage resistance at the seat throttle portion. Within a smaller range, the larger the lift amount of the needle 80, the larger the fuel injection amount (fuel injection rate) per unit time. Also in the stratified charge operation, the region where stratified charge combustion is possible is expanded by increasing the fuel injection rate.

【００１１】したがって、ガス燃料を利用する直噴エン
ジンでは、短時間で十分な燃料を噴射するために、上記
範囲内においてニードル８０のリフト量（弁開度）が大
きい燃料噴射弁７０を用いることが望ましい。Therefore, in a direct injection engine using gas fuel, in order to inject sufficient fuel in a short time, the fuel injection valve 70 having a large lift amount (valve opening) of the needle 80 within the above range is used. Is desirable.

【００１２】しかしながら、上記のような従来の燃料噴
射弁７０をガス燃料用の直噴エンジンに用いると、ガス
燃料はガソリン等の液体燃料と異なり潤滑性がないた
め、ガイド部８４の摺動面８４Ａとニードルボディ７４
の内周面との摺動部位に許容できない摩耗を生じ、信頼
性が低いという問題があった。特に、ニードル８０のリ
フト量を大きくしようとすると、上記摺動部位の摺動面
積が増し摩耗量も大きくなる。However, when the conventional fuel injection valve 70 as described above is used in a direct injection engine for gas fuel, the gas fuel has no lubricity unlike liquid fuel such as gasoline, and therefore the sliding surface of the guide portion 84 84A and needle body 74
There was a problem that unreliable wear was caused in the sliding portion with the inner peripheral surface of and the reliability was low. Particularly, when an attempt is made to increase the lift amount of the needle 80, the sliding area of the sliding portion increases and the amount of wear also increases.

【００１３】また、ガス燃料を用いた場合でも実際に
は、該ガス燃料を燃料タンクに圧縮充填する際に圧縮機
の潤滑油がミスト状になって燃料タンクに混入し、エン
ジン運転時にはこの潤滑油が上記摺動部にも供給される
ため、完全にドライ（無潤滑）状態で燃料噴射弁７０が
作動することはないが、このように供給される潤滑油は
その供給量をコントロールできず、結局、この潤滑油に
依存した機器構成では信頼性が低い。特に、直噴エンジ
ンでは、燃料噴射弁７０は、燃焼室を構成するシリンダ
ヘッドに装着されるため、燃焼の熱によってノズル部
（ニードルボディ７４内）が高温となり上記ミスト状の
潤滑油等の液体成分を蒸発させやすく、ドライ状態に極
めて近い環境で作動することとなり、上記摩耗に対して
不利となる。Even when a gas fuel is used, when the gas fuel is compressed and filled in the fuel tank, the lubricating oil of the compressor becomes mist and mixes in the fuel tank. Since the oil is also supplied to the sliding portion, the fuel injection valve 70 does not operate in a completely dry (non-lubricated) state, but the lubricating oil supplied in this way cannot control the supply amount. After all, the reliability of the device configuration that depends on this lubricating oil is low. In particular, in a direct injection engine, the fuel injection valve 70 is mounted on the cylinder head that forms the combustion chamber, so the temperature of the nozzle (inside the needle body 74) becomes high due to the heat of combustion, and the liquid such as mist-like lubricating oil is generated. It is easy to evaporate the components, and it operates in an environment very close to a dry state, which is disadvantageous to the above wear.

【００１４】そこで、ニードル８０の摺動面８４Ａ及び
ニードルボディ７４の内周面の少なくとも一方に表面処
理や硬質粒の分散を施すことで硬度を増し、耐摩耗性を
向上させた燃料噴射弁も知られている（例えば、特開２
００１−５０１３３号公報やアルコール燃料に関するも
のであるが特開平５−２２３２３５号公報）。しかしな
がら、このような構成では、摩耗量を低減することはで
きるが、ドライ状態における摺動部位の摩耗をなくすこ
とはできない。In view of this, a fuel injection valve whose hardness is increased and abrasion resistance is improved by subjecting at least one of the sliding surface 84A of the needle 80 and the inner peripheral surface of the needle body 74 to surface treatment or dispersion of hard particles is also applicable. Known (e.g.
No. 001-50133 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-223235, which relate to alcohol fuel. However, with such a configuration, the amount of wear can be reduced, but the wear of the sliding portion in the dry state cannot be eliminated.

【００１５】すなわち、従来の燃料噴射弁７０及び該燃
料噴射弁７０における摺動部位を高硬度化した構成で
は、ガス燃料の直噴エンジンへの利用に対応したニード
ル８０の十分なリフト量を得る（燃料噴射率を向上す
る）ことができる程度に摩耗量を抑制することが困難で
あった。That is, in the conventional fuel injection valve 70 and the structure in which the sliding portion of the fuel injection valve 70 has a high hardness, a sufficient lift amount of the needle 80 corresponding to the use of the gas fuel in the direct injection engine is obtained. It has been difficult to suppress the amount of wear to the extent that (the fuel injection rate is improved).

【００１６】本発明は、上記事実を考慮して、弁部材の
支持部位の耐摩耗性が向上し、信頼性を損なうことなく
弁開度を大きく設定できる燃料噴射弁を得ることが目的
である。In consideration of the above facts, it is an object of the present invention to obtain a fuel injection valve in which the wear resistance of the support portion of the valve member is improved and the valve opening can be set large without impairing the reliability. .

【００１７】[0017]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明に係る燃料噴射弁は、燃料を噴射
する噴射口を有する筒状のノズル本体と、先端に前記噴
射口を閉塞可能な弁部を有する棒状に形成され、前記ノ
ズル本体内で軸方向に移動して前記噴射口を開閉する弁
部材と、円形断面を有し前記ノズル本体と前記弁部材と
の間に転動可能に配置され、前記弁部材を前記ノズル本
体に対し支持する軸受部材と、を備えている。In order to achieve the above object, a fuel injection valve according to a first aspect of the present invention has a cylindrical nozzle body having an injection port for injecting fuel, and the injection port at the tip. A valve member that is formed in a rod shape having a valve portion that can be closed and that moves in the nozzle body in the axial direction to open and close the injection port, and that has a circular cross section and that rolls between the nozzle body and the valve member. A bearing member that is movably arranged and supports the valve member with respect to the nozzle body.

【００１８】請求項１記載の燃料噴射弁では、弁部材
は、該弁部材とノズル本体との間に配置された軸受部材
によってノズル本体に対し支持されており、軸方向に直
交する方向への位置ずれが阻止（規制）されている。円
形断面を有する軸受部材は、噴射口の開閉に伴って弁部
材が上記軸方向に移動すると、転動しつつ上記弁部材の
支持状態を維持する。According to another aspect of the fuel injection valve of the present invention, the valve member is supported with respect to the nozzle main body by a bearing member arranged between the valve member and the nozzle main body, and is arranged in a direction orthogonal to the axial direction. Displacement is prevented (regulated). When the valve member moves in the axial direction as the injection port opens and closes, the bearing member having a circular cross section rolls and maintains the support state of the valve member.

【００１９】このように、軸受部材は、弁部材の軸方向
の移動（ノズル本体との相対移動）に伴って該弁部材と
ノズル本体との間で転動し転がり軸受として作用するた
め、本燃料噴射弁では、作動に際して滑り摩擦を生じる
部位がなく、耐摩耗性が向上する。As described above, the bearing member rolls between the valve member and the nozzle body along with the axial movement of the valve member (relative movement with respect to the nozzle body) and acts as a rolling bearing. In the fuel injection valve, there is no part that causes sliding friction during operation, and wear resistance is improved.

【００２０】また、本燃料噴射弁では、上記の通り滑り
摩擦を生じる部位がないため、弁部材の移動量（弁開
度）を大きくしても、摩耗が防止されるか若しくは著し
く抑止される。このため、信頼性を損なうことなく弁開
度、すなわち単位時間当りの燃料噴射量を大きくでき
る。これにより、本燃料噴射弁をガス燃料を利用する筒
内直噴式エンジンに適用した構成とすれば、高回転かつ
高負荷時においても、圧縮行程で所定量の燃料を噴射す
ることができ、エンジン出力を向上できる。Further, in the present fuel injection valve, since there is no site where sliding friction occurs as described above, even if the movement amount (valve opening) of the valve member is increased, wear is prevented or significantly suppressed. . Therefore, the valve opening, that is, the fuel injection amount per unit time can be increased without impairing the reliability. As a result, if the present fuel injection valve is applied to a direct injection cylinder engine that uses gas fuel, it is possible to inject a predetermined amount of fuel in the compression stroke even at high rotation and high load. The output can be improved.

【００２１】このように、請求項１記載の燃料噴射弁で
は、弁部材の支持部位の耐摩耗性が向上し、信頼性を損
なうことなく弁開度を大きく設定できる。As described above, in the fuel injection valve according to the first aspect, the wear resistance of the support portion of the valve member is improved, and the valve opening can be set large without impairing the reliability.

【００２２】請求項２記載の発明に係る燃料噴射弁は、
請求項１記載の燃料噴射弁において、前記軸受部材は複
数の球体である、ことを特徴としている。A fuel injection valve according to a second aspect of the invention is
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the bearing member is a plurality of spheres.

【００２３】請求項２記載の燃料噴射弁では、複数の球
体である軸受部材は、その転動量に制限がないため、弁
部材の移動量（弁開度）を所望量に設定できると共にノ
ズル本体と弁部材との間隔（すなわち、球体の直径）を
自在に設定できる。これにより、燃料噴射弁の設計自由
度が向上する。In the fuel injection valve of the second aspect, since the bearing member, which is a plurality of spherical bodies, has no limitation on the rolling amount thereof, the moving amount (valve opening degree) of the valve member can be set to a desired amount and the nozzle body can be set. The distance between the valve member and the valve member (that is, the diameter of the sphere) can be set freely. As a result, the degree of freedom in designing the fuel injection valve is improved.

【００２４】請求項３記載の発明に係る燃料噴射弁は、
請求項１記載の燃料噴射弁において、前記弁部材の外周
と前記ノズル本体の内周とは互いに対向する円周面とさ
れ、前記軸受部材は前記弁部材が挿通される環状の弾性
体である、ことを特徴としている。A fuel injection valve according to a third aspect of the invention is
The fuel injection valve according to claim 1, wherein an outer circumference of the valve member and an inner circumference of the nozzle body are circumferential surfaces facing each other, and the bearing member is an annular elastic body through which the valve member is inserted. , Is characterized.

【００２５】請求項３記載の燃料噴射弁では、円形の外
周面を有する弁部材が環状の弾性体である軸受部材（例
えば、Ｏリング）に挿通されており、弁部材が軸方向に
移動すると、円形断面の上記弾性体が該断面の周方向に
弾性変形しつつ転動する。ここで、軸受部材が環状に形
成されているため、ノズル本体内における該軸受部材の
保持構造が簡素化できると共に、組付性も良好である。In the fuel injection valve of the third aspect, the valve member having the circular outer peripheral surface is inserted into the bearing member (for example, the O-ring) which is an annular elastic body, and when the valve member moves in the axial direction. The elastic body having a circular cross section rolls while elastically deforming in the circumferential direction of the cross section. Here, since the bearing member is formed in an annular shape, the structure for holding the bearing member in the nozzle body can be simplified and the assembling property is also good.

【００２６】請求項４記載の発明に係る燃料噴射弁は、
請求項３記載の燃料噴射弁において、前記弁部材は、前
記環状の弾性体を挟んだ両側にそれぞれ開口し前記燃料
が流通する燃料流路を有する、ことを特徴としている。A fuel injection valve according to the invention of claim 4 is
The fuel injection valve according to claim 3, wherein the valve member has a fuel flow path which is opened on both sides of the annular elastic body and through which the fuel flows.

【００２７】上記請求項３の燃料噴射弁では、環状の軸
受部材をバイパスする燃料流路をノズル本体に設けるこ
とも可能であるが、請求項４記載の燃料噴射弁では、燃
料流路を弁部材に設けたため、加工が容易である。In the fuel injection valve of the third aspect, the fuel flow passage bypassing the annular bearing member can be provided in the nozzle body, but in the fuel injection valve of the fourth aspect, the fuel flow passage is valved. Since it is provided on the member, processing is easy.

【００２８】[0028]

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態に係る
燃料噴射弁１０について、図１乃至図５に基づいて説明
する。先ず、燃料噴射弁１０の概略構成について説明
し、その後本発明の要部であるニードル２０の支持（軸
受）構造について説明することとする。なお、説明の便
宜上、図中矢印Ａにて示す方向を上（ニードル２０のリ
フト方向）と、矢印Ｂにて示す方向を下とする。 （燃料噴射弁の全体構成）図１には、燃料噴射弁１０の
概略全体構成が断面図にて示されている。この図に示さ
れる如く、燃料噴射弁１０は、ハウジング１２を備えて
いる。ハウジング１２の下端に設けられた小径部１２Ａ
には、ノズル本体としてのニードルボディ１４の上部が
挿入されかしめ等によって固定保持されている。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A fuel injection valve 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. First, a schematic structure of the fuel injection valve 10 will be described, and then a support (bearing) structure of the needle 20, which is an essential part of the present invention, will be described. For convenience of explanation, the direction indicated by arrow A in the drawing is upward (the lift direction of needle 20) and the direction indicated by arrow B is downward. (Overall Configuration of Fuel Injection Valve) FIG. 1 shows a schematic overall configuration of the fuel injection valve 10 in a sectional view. As shown in this figure, the fuel injection valve 10 includes a housing 12. Small diameter portion 12A provided at the lower end of the housing 12
The upper part of the needle body 14 as a nozzle body is inserted into the and is fixedly held by caulking or the like.

【００２９】ニードルボディ１４は略有底円筒状に形成
されており、その下端部である底部１４Ａには噴射口と
しての噴射ノズル１６が設けられている。また、ニード
ルボディ１４の噴射ノズル１６の上方には、テーパ状の
バルブシート１８が形成されている。このニードルボデ
ィ１４の内部には、棒状の弁部材としてのニードル２０
が軸方向の移動可能かつ同軸的に挿設されている。The needle body 14 is formed in a substantially cylindrical shape with a bottom, and an injection nozzle 16 as an injection port is provided in a bottom portion 14A which is a lower end portion thereof. Further, a tapered valve seat 18 is formed above the injection nozzle 16 of the needle body 14. Inside the needle body 14, a needle 20 as a rod-shaped valve member is provided.
Is axially movable and coaxially inserted.

【００３０】ニードル２０は、バルブシート１８よりも
大径の略円柱状に形成されており、そのテーパ状に形成
された下端部がバルブシート１８に当接して噴射ノズル
１６を閉塞可能な弁部としてのバルブ２２とされてい
る。The needle 20 is formed in a substantially columnar shape having a diameter larger than that of the valve seat 18, and a tapered lower end of the needle 20 contacts the valve seat 18 to close the injection nozzle 16. The valve 22 serves as a valve.

【００３１】また、ニードル２０の中間部には鍔状のニ
ードルストッパ２４が径方向外側に延設されている。ニ
ードルストッパ２４は、ニードルボディ１４上端部とハ
ウジング１２との間に挟持固定されたリフトストッパ２
６に当接可能とされており、ニードル２０のリフト量規
制用とされている。そして、ニードル２０は、リフトス
トッパ２６の切欠き部２６Ａを貫通しており、その上端
部がニードルボディ１４の上端開口部から突出してい
る。また、この貫通部分には燃料の流通が可能な隙間が
設けられている。Further, a collar-shaped needle stopper 24 is provided at an intermediate portion of the needle 20 so as to extend radially outward. The needle stopper 24 is a lift stopper 2 sandwiched and fixed between the upper end of the needle body 14 and the housing 12.
The needle 20 can be brought into contact with the needle 6, and the lift amount of the needle 20 is regulated. The needle 20 penetrates the notch 26 </ b> A of the lift stopper 26, and the upper end of the needle 20 projects from the upper end opening of the needle body 14. In addition, a gap through which fuel can flow is provided in this penetrating portion.

【００３２】このニードル２０の上端外周部には、磁性
材料より成る略円筒状のコア２８が嵌合等によって固定
されている。この嵌合部には、燃料の流通が可能な隙間
が部分的に設けられている。A substantially cylindrical core 28 made of a magnetic material is fixed to the outer peripheral portion of the upper end of the needle 20 by fitting or the like. The fitting portion is partially provided with a gap through which fuel can flow.

【００３３】コア２８の上方には磁性材料より成る略円
筒状のステータ３０が設けられており、ステータ３０は
コア２８と互いの端面を互いに若干離間させた状態でハ
ウジング１２に固定されている。ステータ３０の径方向
外側には、コイルホルダ３２に保持されたコイル３４が
設けられている。コイルホルダ３２は、ハウジング１２
内の所定の位置に固定されている。以上説明したコア２
８、ステータ３０、コイル３４が電磁アクチュエータを
構成しており、図示しない給電線を介してコイル３４が
通電されるとコア２８をステータ３０側に引き付ける
（軸方向に沿って上方へ移動させる）ようになってい
る。A substantially cylindrical stator 30 made of a magnetic material is provided above the core 28, and the stator 30 is fixed to the housing 12 with the end surfaces of the stator 30 and the core 28 being slightly separated from each other. A coil 34 held by a coil holder 32 is provided outside the stator 30 in the radial direction. The coil holder 32 has a housing 12
It is fixed in place inside. Core 2 described above
8, the stator 30 and the coil 34 constitute an electromagnetic actuator, and when the coil 34 is energized via a power supply line (not shown), the core 28 is attracted to the stator 30 side (moved upward along the axial direction). It has become.

【００３４】また、ステータ３０内にはパイプ３６が挿
設されている。このパイプ３６の下端部とコア２８の上
端部との間にはコイルスプリング３８が設けられてお
り、コイルスプリング３８は、コア２８を下方へ付勢し
ている。この付勢力により、ニードル２０のバルブ２２
がニードルボディ１４のバルブシート１８に押圧状態で
当接し、噴射ノズル１６が閉塞されるようになってい
る。A pipe 36 is inserted in the stator 30. A coil spring 38 is provided between the lower end of the pipe 36 and the upper end of the core 28, and the coil spring 38 urges the core 28 downward. Due to this biasing force, the valve 22 of the needle 20
Comes into contact with the valve seat 18 of the needle body 14 in a pressed state, and the injection nozzle 16 is closed.

【００３５】以上により、燃料噴射弁１０では、コイル
３４に通電しない状態ではコイルスプリング３８の付勢
力によって噴射ノズル１６が閉塞され、コイル３４に通
電すると電磁力によってコイルスプリング３８の付勢力
（及びエンジン運転状態では燃料圧力）に抗してニード
ル２０がリフト（上方へ移動）し噴射ノズル１６が開放
され、コイル３４への通電を遮断すると電磁力が解除さ
れコイルスプリング３８の付勢力によって噴射ノズル１
６が再度閉塞される構成である。As described above, in the fuel injection valve 10, the injection nozzle 16 is closed by the biasing force of the coil spring 38 when the coil 34 is not energized, and the biasing force of the coil spring 38 (and the engine by the electromagnetic force when the coil 34 is energized). In the operating state, the needle 20 is lifted (moved upward) against the fuel pressure) to open the injection nozzle 16, and when the coil 34 is de-energized, the electromagnetic force is released and the biasing force of the coil spring 38 causes the injection nozzle 1 to move.
6 is the configuration to be closed again.

【００３６】なお、ニードルストッパ２４とリフトスト
ッパ２６との当接により規制されるニードル２０のリフ
ト量は、天然ガスや水素等のガス燃料を噴射することを
考慮して０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の間の一定量に
設定されている。また、燃料（ガス燃料）は、パイプ３
６、ステータ３０、コア２８、リフトストッパ２６の切
欠き部２６Ａを流通してニードルボディ１４内へ至るよ
うになっている。（ニードルの支持構造）次にニードル
ボディ１４内におけるニードル２０の支持構造を説明す
る。図２には燃料噴射弁１０のノズル部（バルブ部）４
０を拡大した断面図が示されており、図３にはノズル部
４０の軸方向直角断面図が示されている。The lift amount of the needle 20 regulated by the contact between the needle stopper 24 and the lift stopper 26 is 0.1 mm to 0.5 mm in consideration of injecting gas fuel such as natural gas or hydrogen. It is set to a fixed amount between degrees. The fuel (gas fuel) is pipe 3
6, the stator 30, the core 28, and the notch portion 26A of the lift stopper 26 to flow into the needle body 14. (Needle Support Structure) Next, the support structure of the needle 20 in the needle body 14 will be described. FIG. 2 shows the nozzle portion (valve portion) 4 of the fuel injection valve 10.
0 is an enlarged cross-sectional view, and FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction of the nozzle portion 40.

【００３７】これらの図に示される如く、ニードル２０
は、上下２箇所の軸受部４２Ａ、４２Ｂによってニード
ルボディ１４に対し軸方向に移動（上記リフト及び下
降）可能に支持されている。各軸受部４２Ａ、４２Ｂ
は、それぞれ軸受部材としての複数（本第１の実施の形
態では、各５個）の鋼球４４が、周方向に沿って略等間
隔にそれぞれ転動可能に配設されて構成されている。以
下、具体的に説明する。As shown in these figures, the needle 20
Are movably supported in the axial direction (lifted and lowered) with respect to the needle body 14 by upper and lower bearing portions 42A and 42B. Each bearing 42A, 42B
Is configured such that a plurality of steel balls 44 (five in the first embodiment) serving as bearing members are rollably arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction. . The details will be described below.

【００３８】ニードルボディ１４の内部には、各鋼球４
４をそれぞれ所定の位置に保持する保持部材４６が設け
られている。保持部材４６は、外径がニードルボディ１
４の内径よりも小で内径がニードル２０の外径よりも大
である円筒状に形成されている。図４にも示される如
く、保持部材４６の筒壁の上下２箇所には、それぞれ５
つの保持孔４８が周方向に沿って等間隔に設けられてい
る。各保持孔４８は、鋼球４４よりも若干大径の貫通孔
とされている。Inside the needle body 14, each steel ball 4 is
Holding members 46 for holding the respective 4 in predetermined positions are provided. The outer diameter of the holding member 46 is the needle body 1
The inner diameter of the needle 20 is smaller than the inner diameter of the needle 20, and the inner diameter thereof is larger than the outer diameter of the needle 20. As shown in FIG. 4, the upper and lower two positions of the cylindrical wall of the holding member 46 are respectively 5
One holding hole 48 is provided at equal intervals along the circumferential direction. Each holding hole 48 is a through hole having a diameter slightly larger than that of the steel ball 44.

【００３９】この保持部材４６は、ニードルボディ１４
内で該ニードルボディ１４及びニードル２０と同軸的に
固定されている。そして、保持部材４６は、各保持孔４
８内に鋼球４４が配置されることで、各鋼球４４の転動
を許容しつつ各鋼球の移動（ニードル２０及びニードル
ボディ１４の軸方向及び周方向への移動）を規制する構
成である。This holding member 46 is used for the needle body 14
It is fixed coaxially with the needle body 14 and the needle 20. Then, the holding member 46 is provided in each holding hole 4
By arranging the steel balls 44 inside 8, the movement of each steel ball (the movement of the needle 20 and the needle body 14 in the axial direction and the circumferential direction) is restricted while allowing the rolling of each steel ball 44. Is.

【００４０】これにより、ニードル２０は、ニードルボ
ディ１４内において各軸受部４２Ａ、４２Ｂによって支
持され、径方向の位置ずれが規制されると共に、噴射ノ
ズル１６を開閉する際には上記規制状態で各鋼球４４を
転動させつつニードルボディ１４の軸方向に確実に移動
できるようになっている。As a result, the needle 20 is supported by the bearings 42A and 42B in the needle body 14 so that the displacement in the radial direction is regulated, and when the injection nozzle 16 is opened and closed, the needle 20 is kept in the regulated state. The steel ball 44 can be reliably moved in the axial direction of the needle body 14 while rolling.

【００４１】次に、本第１の実施の形態に係る燃料噴射
弁１０が天然ガスや水素等のガス燃料を利用する筒内直
接噴射式エンジンに適用された場合の作用を説明する。Next, the operation when the fuel injection valve 10 according to the first embodiment is applied to a cylinder direct injection type engine that uses a gas fuel such as natural gas or hydrogen will be described.

【００４２】上記構成の燃料噴射弁１０は、上記筒内直
接噴射式エンジンのシリンダ毎に１つ、それぞれシリン
ダヘッドに取り付けられ使用される。そして、ガス燃料
は、パイプ３６、ステータ３０、コア２８、リフトスト
ッパ２６の切欠き部２６Ａを流通し一定の燃料ガス圧力
でニードルボディ１４内に供給されている。The fuel injection valve 10 having the above-mentioned structure is used by being mounted on the cylinder head, one for each cylinder of the in-cylinder direct injection engine. The gas fuel flows through the pipe 36, the stator 30, the core 28, and the cutout portion 26A of the lift stopper 26 and is supplied into the needle body 14 at a constant fuel gas pressure.

【００４３】上記筒内直噴式エンジンにおける対応する
シリンダの吸入行程では、燃料噴射弁１０は、コイル３
４に通電されず、上記の燃料ガス圧力及びコイルスプリ
ング３８の付勢力によってニードル２０のバルブ２２が
バルブシート１８に当接し、噴射ノズル１６が閉塞され
ている。このとき、ニードル２０は、軸受部４２Ａ、４
２Ｂによってニードルボディ１４に対し同軸的に支持さ
れ、径方向の移動が阻止されている。In the intake stroke of the corresponding cylinder in the in-cylinder direct injection type engine, the fuel injection valve 10 has the coil 3
The valve 22 of the needle 20 contacts the valve seat 18 by the fuel gas pressure and the biasing force of the coil spring 38, and the injection nozzle 16 is closed. At this time, the needle 20 has the bearing portions 42A, 4A
It is supported coaxially with the needle body 14 by 2B and is prevented from moving in the radial direction.

【００４４】上記シリンダの圧縮行程では、燃料噴射弁
１０は、コイル３４が通電される。すると、コア２８に
作用する電磁アクチュエータの電磁力が上記燃料ガス圧
力及びコイルスプリング３８の付勢力に打ち勝ち、ニー
ドル２０がリフトする。In the compression stroke of the cylinder, the coil 34 of the fuel injection valve 10 is energized. Then, the electromagnetic force of the electromagnetic actuator acting on the core 28 overcomes the fuel gas pressure and the biasing force of the coil spring 38, and the needle 20 is lifted.

【００４５】このとき、図５に示される如く、軸受部４
２Ａ、４２Ｂにおいて支持されたニードル２０は、各鋼
球４４を矢印Ｃ方向に転動させつつ、ニードルストッパ
２４がリフトストッパ２６に当接するまで矢印Ａ方向に
スムースかつ確実にリフトする。これにより、噴射ノズ
ル１６が開放され、該噴射ノズル１６から上記シリンダ
内へガス燃料が噴射される。At this time, as shown in FIG.
The needle 20 supported at 2A and 42B rolls each steel ball 44 in the direction of arrow C, and smoothly and reliably lifts in the direction of arrow A until the needle stopper 24 contacts the lift stopper 26. As a result, the injection nozzle 16 is opened, and the gas fuel is injected from the injection nozzle 16 into the cylinder.

【００４６】エンジン負荷に応じた量のガス燃料を噴射
すると（燃料噴射量に対応した噴射ノズル１６開放時間
の経過後）、コイル３４への通電が遮断され、ニードル
２０は、上記の燃料ガス圧力及びコイルスプリング３８
の付勢力によって下降する。この下降に伴ってニードル
２０は、各鋼球４４を矢印Ｃとは反対方向へ転動させつ
つ、バルブ２２がバルブシート１８に当接するまで矢印
Ｂ方向にスムースかつ確実に下降し、バルブ２２におい
て噴射ノズル１６を閉塞する。When the gas fuel of an amount corresponding to the engine load is injected (after the injection nozzle 16 opening time corresponding to the fuel injection amount elapses), the coil 34 is de-energized and the needle 20 moves to the above fuel gas pressure. And coil spring 38
It is lowered by the urging force of. With this descending movement, the needle 20 smoothly and surely descends in the direction of arrow B until the valve 22 comes into contact with the valve seat 18, while rolling each steel ball 44 in the direction opposite to the arrow C, and at the valve 22. The injection nozzle 16 is closed.

【００４７】ここで、燃料噴射弁１０では、ニードル２
０がリフトする際及び下降する際には、鋼球４４が転動
し転がり軸受として作用するため、該ニードル２０によ
る噴射ノズル１６の開閉に伴って鋼球４４はニードル２
０及びニードルボディ１４との間で殆ど滑り摩擦をしな
い。このため、潤滑性のないガス燃料を使用したドライ
状態における軸受部４２Ａ、４２Ｂの耐摩耗性が向上す
る。これにより、燃料噴射弁１０の信頼性（寿命）が向
上する。Here, in the fuel injection valve 10, the needle 2
When 0 is lifted and lowered, the steel ball 44 rolls and acts as a rolling bearing, so that the steel ball 44 moves with the needle 2 as the injection nozzle 16 is opened and closed by the needle 20.
0 and the needle body 14 hardly cause sliding friction. Therefore, the wear resistance of the bearing portions 42A and 42B in a dry state using a gas fuel without lubricity is improved. This improves the reliability (life) of the fuel injection valve 10.

【００４８】そして、燃料噴射弁１０では、上記の通り
軸受部４２Ａ、４２Ｂにおける耐摩耗性が向上している
ため、信頼性を損なうことなく、ニードル２０のリフト
量を大きく設定できる。ニードル２０のリフト量（弁開
度）を大きく設定するとバルブ２２とバルブシート１８
との間における流路抵抗が低減されるので、この流路抵
抗が噴射ノズル１６における流路抵抗よりも大きい範囲
（噴射ノズル１６の口径がバルブシート１８とバルブ２
２との間のシート絞りよりも大きい範囲）内では、単位
時間当りに噴射するガス燃料量が増す。すなわち、燃料
噴射弁１０の燃料噴射率が向上する。Further, in the fuel injection valve 10, as described above, the wear resistance of the bearing portions 42A and 42B is improved, so that the lift amount of the needle 20 can be set large without impairing the reliability. If the lift amount (valve opening) of the needle 20 is set to a large value, the valve 22 and the valve seat 18 are
Since the flow path resistance between the injection nozzle 16 and the flow path resistance is reduced, the flow path resistance is larger than the flow path resistance in the injection nozzle 16 (the diameter of the injection nozzle 16 is the valve seat 18 and the valve 2
Within a range larger than the sheet throttle between 2), the amount of gas fuel injected per unit time increases. That is, the fuel injection rate of the fuel injection valve 10 is improved.

【００４９】この燃料噴射率の高い燃料噴射弁１０が適
用された上記筒内直接噴射式エンジンでは、高回転数か
つ高負荷の運転環境下においても、負荷に応じた量のガ
ス燃料の噴射（供給）が圧縮行程で果たされるため、吸
入空気量の低下が抑制され、エンジン出力が向上する。
また、成層燃焼可能領域も拡大する。In the in-cylinder direct injection type engine to which the fuel injection valve 10 having a high fuel injection rate is applied, the injection of the gas fuel in an amount corresponding to the load even under the operating environment of high rotation speed and high load ( (Supply) is performed in the compression stroke, so that the decrease in the intake air amount is suppressed and the engine output is improved.
In addition, the area where stratified combustion is possible is expanded.

【００５０】このように、本第１の実施の形態に係る燃
料噴射弁１０では、軸受部４２Ａ、４２Ｂの耐摩耗性が
向上し、信頼性を損なうことなくニードル２０のリフト
量（弁開度）を大きく設定できる。As described above, in the fuel injection valve 10 according to the first embodiment, the wear resistance of the bearing portions 42A and 42B is improved, and the lift amount of the needle 20 (valve opening degree) is maintained without impairing reliability. ) Can be set large.

【００５１】また、軸受部４２Ａ、４２Ｂにおける各鋼
球４４の転がり摩擦は滑り摩擦よりもはるかに小さいた
め、ニードル２０のリフト時及び下降時の摩擦抵抗が大
幅に低減され、該ニードル２０がスムースかつ応答性良
く作動し噴射ノズル１６を開閉する。これにより、ガス
燃料の噴射量がコイル３４への通電時間によって正確に
制御される。Further, since the rolling friction of each steel ball 44 in the bearing portions 42A, 42B is much smaller than the sliding friction, the frictional resistance during lifting and lowering of the needle 20 is greatly reduced, and the needle 20 is smooth. And it operates with good responsiveness to open and close the injection nozzle 16. As a result, the injection amount of the gas fuel is accurately controlled by the energization time of the coil 34.

【００５２】さらに、軸受部４２Ａ、４２Ｂを構成する
鋼球４４は、その転動量に制限がないため、所望のリフ
ト量（弁開度）に設定されたニードル２０の支持に適用
可能であると共に、ニードルボディ１４とニードル２０
とのクリアランス（すなわち、鋼球４４の直径）を自在
に設定できる。これにより、燃料噴射弁１０の設計自由
度が向上する。Furthermore, since the rolling amount of the steel balls 44 forming the bearings 42A and 42B is not limited, the steel balls 44 can be applied to support the needle 20 set to a desired lift amount (valve opening degree). , Needle body 14 and needle 20
And the clearance (that is, the diameter of the steel ball 44) can be freely set. As a result, the degree of freedom in designing the fuel injection valve 10 is improved.

【００５３】なお、上記第１の実施の形態では、各軸受
部４２Ａ、４２Ｂがそれぞれ５つの鋼球４４を配した好
ましい構成としたが、本発明はこれに限定されず、鋼球
４４は１つの軸受部４２Ａまたは軸受部４２Ｂ毎にそれ
ぞれ３つ以上の鋼球４４を配して構成されれば良い。ま
た、鋼球４４をニードルボディ１４とニードル２０との
間に保持する構造は、上記第１の実施の形態に例示した
保持部材４６を用いる構成に限定されないことは言うま
でもない。In the first embodiment, each bearing 42A, 42B has a preferable structure in which five steel balls 44 are arranged, but the present invention is not limited to this. It suffices that three or more steel balls 44 are arranged for each bearing 42A or 42B. Needless to say, the structure for holding the steel ball 44 between the needle body 14 and the needle 20 is not limited to the structure using the holding member 46 illustrated in the first embodiment.

【００５４】次に、本発明の第２の実施の形態に係る燃
料噴射弁を構成するノズル部（バルブ部）５０につい
て、図６及び図７に基づいて説明する。なお、ハウジン
グ１２及び電磁アクチュエータ（ステータ３０、コイル
３４等）については、上記第１の実施の形態と全く同様
に構成され全く同様に作用するため、その説明及び図示
を省略する。また、その他上記第１の実施の形態と基本
的に同一の部品、部分については、上記第１の実施の形
態と同一の符号を付してその説明を省略する。Next, a nozzle portion (valve portion) 50 constituting a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. The housing 12 and the electromagnetic actuator (stator 30, coil 34, etc.) are constructed and operate in exactly the same manner as in the first embodiment, and therefore their description and illustration are omitted. Further, other parts and portions that are basically the same as those in the first embodiment are given the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof will be omitted.

【００５５】図６には、第２の実施の形態に係る燃料噴
射弁を構成するノズル部５０が図２に対応した断面図に
て示されている。この図に示される如く、ノズル部５０
では、ニードル２０に代えて、ニードル５２がニードル
ボディ１４内に同軸的に挿設されている。ニードル５２
は、バルブ２２及びニードルストッパ２４を備え、その
リフト量が０．１ｍｍから０．５ｍｍの間の一定量に設
定されている点でニードル２０と共通する。FIG. 6 shows a nozzle portion 50 constituting a fuel injection valve according to the second embodiment in a sectional view corresponding to FIG. As shown in this figure, the nozzle portion 50
Then, instead of the needle 20, a needle 52 is coaxially inserted in the needle body 14. Needle 52
Includes a valve 22 and a needle stopper 24, and is common to the needle 20 in that the lift amount thereof is set to a fixed amount between 0.1 mm and 0.5 mm.

【００５６】このニードル５２は、上下２箇所の軸受部
５４Ａ、５４Ｂによってニードルボディ１４に対し軸方
向に移動（上記リフト及び下降）可能に支持されてい
る。各軸受部５４Ａ、５４Ｂは、それぞれ軸受部材とし
ての環状の弾性体である円形断面のＯリング５６がニー
ドル５２を挿通させることで構成されている。この状態
で各Ｏリング５６は、その内外周がそれぞれニードル５
２の外周面、ニードルボディ１４の内周面に接してい
る。The needle 52 is supported by bearings 54A and 54B located at two upper and lower positions so as to be movable (lifted and lowered) in the axial direction with respect to the needle body 14. Each of the bearing portions 54A and 54B is configured by inserting a needle 52 through an O-ring 56 having a circular cross section which is an annular elastic body as a bearing member. In this state, each O-ring 56 has a needle 5 on its inner and outer circumferences.
The outer peripheral surface of the needle body 14 and the inner peripheral surface of the needle body 14 are in contact with each other.

【００５７】また、ニードル５２には、各Ｏリング５６
の上下にそれぞれフランジ部５８、６０が設けられてお
り、それぞれ各Ｏリング５６の軸方向の位置ずれ防止用
とされている。フランジ部５８、６０の対向間隔はＯリ
ング５６の円形断面の直径よりも大とされ、初期状態で
Ｏリング５６が各フランジ部５８、６０と若干離間して
配置されることで、ニードル５２とニードルボディ１４
との軸方向の相対移動に伴うＯリング５６の円形断面の
周方向への若干の転動（弾性変形）が許容される構成で
ある。Further, each needle 52 has an O-ring 56.
Flanges 58 and 60 are provided above and below, respectively, to prevent axial displacement of each O-ring 56. The distance between the flange portions 58 and 60 facing each other is set to be larger than the diameter of the circular cross section of the O-ring 56, and the O-ring 56 is arranged at a slight distance from the flange portions 58 and 60 in the initial state, so that the needle 52 and Needle body 14
This is a configuration in which a slight rolling (elastic deformation) of the circular cross section of the O-ring 56 in the circumferential direction due to the relative movement in the axial direction is allowed.

【００５８】さらに、ニードル５２には、燃料流路６２
が設けられている。燃料流路６２は、一端部がコア２８
に嵌着されるニードル５２の上端部に開口した開口部６
２Ａとされると共に、他端部がニードル５２のバルブ２
２の上方近傍に開口した開口部６２Ｂとされている。す
なわち、燃料流路６２は、それぞれＯリング５６で構成
される上下の軸受部５４Ａ、５４Ｂを挟んだ両側に（跨
ぐように）開口部６２Ａ、６２Ｂを有し、ガス燃料の流
通が阻止される上下の軸受部５４Ａ、５４Ｂをバイパス
して噴射ノズル１６の上流にガス燃料を供給させる構成
である。なお、ニードル５２の上端外周部は、コア２８
内周との間に隙間なく嵌合されている。Further, the needle 52 has a fuel passage 62.
Is provided. The fuel passage 62 has the core 28 at one end.
Opening 6 opened at the upper end of the needle 52 fitted in the
2A and the other end is the valve 2 of the needle 52
2 is an opening 62B that is open near the upper side. That is, the fuel flow path 62 has openings 62A and 62B on both sides (crossing over) of the upper and lower bearings 54A and 54B formed by the O-rings 56, respectively, and the flow of gas fuel is blocked. The upper and lower bearings 54A and 54B are bypassed to supply the gas fuel upstream of the injection nozzle 16. The outer periphery of the upper end of the needle 52 is the core 28.
It is fitted with no gap between it and the inner circumference.

【００５９】次に、本第２の実施の形態に係るノズル部
５０を備えた燃料噴射弁がガス燃料を利用する筒内直噴
式エンジンに適用された場合の作用について、上記第１
の実施の形態の作用と異なる部分を説明する。Next, the operation when the fuel injection valve having the nozzle portion 50 according to the second embodiment is applied to a direct injection type cylinder engine using gas fuel will be described.
A part different from the operation of the embodiment will be described.

【００６０】上記構成のノズル部５０を備えた燃料噴射
弁では、上記筒内直噴式エンジンで使用されると、ニー
ドル５２のバルブ２２がバルブシート１８に当接し噴射
ノズル１６を閉塞しているときは、ニードル５２は、軸
受部５４Ａ、５４Ｂによってニードルボディ１４に対し
支持され、径方向の移動が阻止されている。In the fuel injection valve having the nozzle portion 50 having the above structure, when used in the direct cylinder injection type engine, when the valve 22 of the needle 52 contacts the valve seat 18 and closes the injection nozzle 16. The needle 52 is supported by the bearing portions 54A and 54B with respect to the needle body 14 and is prevented from moving in the radial direction.

【００６１】また、圧縮行程でコイル３４が通電され、
燃料ガス圧力及びコイルスプリング３８の付勢力に抗し
つつニードル２０がリフトすると、このリフトに伴って
図７に示される如く、軸受部５４Ａ、５４Ｂにおいて支
持されたニードル５２は、各Ｏリング５６を矢印Ｃ方向
に転動（すなわち、円形断面の周方向に弾性変形）させ
つつ、ニードルストッパ２４がリフトストッパ２６に当
接するまで矢印Ａ方向にスムースかつ確実にリフトす
る。In the compression stroke, the coil 34 is energized,
When the needle 20 is lifted while resisting the fuel gas pressure and the biasing force of the coil spring 38, the needle 52 supported by the bearing portions 54A and 54B moves the respective O-rings 56 as shown in FIG. While rolling (that is, elastically deforming in the circumferential direction of the circular cross section) in the direction of arrow C, the needle stopper 24 smoothly and reliably lifts in the direction of arrow A until it comes into contact with the lift stopper 26.

【００６２】なお、上記Ｏリング５６の転動に際して転
がり抵抗の他にＯリング５６の変形抵抗が作用するが、
上記の通りニードル５２のリフト量は最大で０．５ｍｍ
程度に設定されているため、Ｏリング５６の上記転動に
伴う変形量は極めて小さく、ニードル５２に作用するＯ
リング５６の変形抵抗も微小である。このため、この変
形抵抗がニードル５２のスムースなリフトを阻害するこ
とはない。また、この変形抵抗が摩耗を生じさせないこ
とは言うまでもない。When the O-ring 56 rolls, deformation resistance of the O-ring 56 acts in addition to rolling resistance.
As described above, the maximum lift amount of the needle 52 is 0.5 mm.
Since the O-ring 56 is set to a certain degree, the amount of deformation caused by the rolling of the O-ring 56 is extremely small, and the O-ring acting on the needle 52 is small.
The deformation resistance of the ring 56 is also very small. Therefore, this deformation resistance does not hinder the smooth lift of the needle 52. Needless to say, this deformation resistance does not cause wear.

【００６３】一方、コイル３４への通電が遮断され、燃
料ガス圧力及びコイルスプリング３８の付勢力によって
ニードル５２が下降すると、この下降に伴ってニードル
５２は、各Ｏリング５６を矢印Ｃとは反対方向へ転動
（リフト時の弾性変形を解消）させつつ、バルブ２２が
バルブシート１８に当接するまで矢印Ｂ方向にスムース
かつ確実に下降し、バルブ２２において噴射ノズル１６
を閉塞する。このとき、ニードル５２には、ガス燃料圧
力及びコイルスプリング３８の付勢力に加えて、上記の
通り微小ではあるが各Ｏリング５６復元力が作用するた
め、該ニードル５２は迅速に下降し噴射ノズル１６を閉
塞する。On the other hand, when the energization of the coil 34 is cut off and the needle 52 descends due to the fuel gas pressure and the urging force of the coil spring 38, the needle 52 causes each O-ring 56 to move in the direction opposite to the arrow C with this descending. In the direction indicated by arrow B, the valve 22 smoothly and reliably descends in the direction of arrow B until it comes into contact with the valve seat 18, while rolling in the direction (eliminating elastic deformation during lift).
To block. At this time, in addition to the gas fuel pressure and the biasing force of the coil spring 38, the O-ring 56 restoring force, which is minute as described above, acts on the needle 52, so that the needle 52 descends rapidly and the injection nozzle is ejected. Block 16

【００６４】ここで、本第２の実施の形態に係るノズル
部５０を備えた燃料噴射弁においても、ニードル５２が
リフトする際及び下降する際には、Ｏリング５６が転動
し転がり軸受として作用するため、潤滑性のないガス燃
料を使用したドライ状態における軸受部５４Ａ、５４Ｂ
では滑り摩擦が殆ど生じず耐摩耗性が向上する。これに
より、ノズル部５０を備えた燃料噴射弁は、信頼性（寿
命）が向上し、燃料噴射弁１０と同様に信頼性を損なう
ことなくニードル５２のリフト量を大きく設定でき、単
位時間当りに噴射するガス燃料量、すなわち、燃料噴射
率が向上する。そして、燃料噴射率を向上することで、
高回転数かつ高負荷時におけるエンジン出力の向上、及
び成層燃焼可能領域の拡大を図ることができる。Here, also in the fuel injection valve having the nozzle portion 50 according to the second embodiment, the O-ring 56 rolls as a rolling bearing when the needle 52 lifts and lowers. The bearings 54A, 54B in a dry state using a gas fuel having no lubricity in order to operate.
Causes little sliding friction and improves wear resistance. As a result, the fuel injection valve provided with the nozzle portion 50 has improved reliability (lifetime), and like the fuel injection valve 10, the lift amount of the needle 52 can be set large without impairing the reliability, and per unit time. The amount of gas fuel to be injected, that is, the fuel injection rate is improved. And by improving the fuel injection rate,
It is possible to improve the engine output at a high rotation speed and a high load, and to expand the stratified combustion area.

【００６５】このように、本第２の実施の形態に係る燃
料噴射弁では、軸受部５４Ａ、５４Ｂの耐摩耗性が向上
し、信頼性を損なうことなくニードル２０のリフト量
（弁開度）を大きく設定できる。As described above, in the fuel injection valve according to the second embodiment, the wear resistance of the bearing portions 54A and 54B is improved, and the lift amount (valve opening degree) of the needle 20 without impairing reliability. Can be set large.

【００６６】また、Ｏリング５６で構成される軸受部５
４Ａ、５４Ｂは、構造が簡単で組付性も良好である。さ
らに、ノズル部５０では、ニードル５２に燃料流路６２
を設けたため、ニードルボディ１４に軸受部５４Ａ、５
４Ｂをバイパスする燃料流路を設けた構成と比較して構
造及び加工が容易である。なお、このような燃料流路６
２は、第１の実施の形態に係るニードル２０に設けても
良い。この構成は、例えば、燃料噴射弁１０（ノズル部
４０）の軸受部４２Ａ等が周方向に密に配置された多数
の鋼球で構成され、該軸受部４２Ａ等における流動抵抗
が大きい場合等に好適である。Further, the bearing portion 5 composed of the O-ring 56
4A and 54B have a simple structure and are easy to assemble. Further, in the nozzle portion 50, the fuel flow passage 62 is provided in the needle 52.
Since the needle body 14 is provided with the bearings 54A, 5
The structure and processing are easy as compared with the configuration in which the fuel flow path that bypasses 4B is provided. In addition, such a fuel flow path 6
2 may be provided in the needle 20 according to the first embodiment. In this configuration, for example, when the bearing portion 42A of the fuel injection valve 10 (nozzle portion 40) and the like are composed of a large number of steel balls densely arranged in the circumferential direction and the flow resistance in the bearing portion 42A and the like is large It is suitable.

【００６７】なお、上記各実施の形態における軸受部４
２Ａ、４２Ｂ及び軸受部５４Ａ、５４Ｂでは、それぞれ
ニードルボディ１４とニードル２０またはニードル５２
とのクリアランス（ニードル２０等の径方向の位置ず
れ）を例えば±５μｍ程度に精度良く保つことは困難で
あるが、上記各実施の形態ではニードル２０等のリフト
量が例えば０．１ｍｍから０．５ｍｍ程度の間と大きく
設定されており、このニードル２０等のリフト量に対す
る径方向のずれを十分小さく設定することは可能である
ため、このように設定すればニードル２０等の径方向の
位置ずれによる燃料噴流の偏りが問題となることはな
い。The bearing portion 4 in each of the above embodiments
2A and 42B and the bearing portions 54A and 54B, the needle body 14 and the needle 20 or the needle 52, respectively.
It is difficult to maintain the clearance (displacement of the needle 20 or the like in the radial direction) with a precision of, for example, about ± 5 μm, but in the above-described embodiments, the lift amount of the needle 20 or the like is 0.1 mm to 0.1 mm. It is set to a large value of about 5 mm, and it is possible to set the radial deviation with respect to the lift amount of the needle 20 or the like to a sufficiently small value. Biasing of the fuel jet due to is not a problem.

【００６８】また、上記各実施の形態では、鋼球４４ま
たはＯリング５６によって軸受部４２Ａ等または軸受部
５４Ａ等を構成した好ましい構成としたが、本発明はこ
れに限定されず、例えば、ニードルボディ１４とニード
ル２０等とが少なくとも部分的に互いに対向する平面部
を有する構成では、樽状や円柱状に形成されたコロやロ
ーラによって軸受部４２Ａ等を構成することもできる。In each of the above embodiments, the bearing 42A and the like or the bearing 54A and the like are constituted by the steel ball 44 or the O-ring 56, but the present invention is not limited to this, and for example, the needle may be used. In the configuration in which the body 14 and the needle 20 and the like have flat portions that at least partially face each other, the bearing portion 42A and the like can also be configured by rollers or rollers formed in a barrel shape or a column shape.

【００６９】さらに、上記各実施の形態では、燃料噴射
弁１０等がガス燃料を利用する筒内直分式エンジンに適
用された好ましい例を示したが、本発明はこれに限定さ
れず、例えば、燃料噴射弁１０等がガソリンやアルコー
ル等の液体燃料を利用したエンジンにに適用されても良
い。Further, in each of the above-described embodiments, a preferable example in which the fuel injection valve 10 and the like are applied to a direct injection type engine using a gas fuel is shown, but the present invention is not limited to this and, for example, The fuel injection valve 10 or the like may be applied to an engine that uses a liquid fuel such as gasoline or alcohol.

【００７０】[0070]

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る燃料噴
射弁は、弁部材の支持部位の耐摩耗性が向上し、信頼性
を損なうことなく弁開度を大きく設定できるという優れ
た効果を有する。As described above, the fuel injection valve according to the present invention has an excellent effect that the wear resistance of the support portion of the valve member is improved and that the valve opening can be set large without impairing the reliability. Have.

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

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁の
略全体構成を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a substantially entire configuration of a fuel injection valve according to a first embodiment of the present invention.

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を
構成するノズル部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a nozzle portion that constitutes the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.

【図３】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を
構成する軸受部を示す軸方向直角断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view perpendicular to the axial direction showing a bearing portion that constitutes the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.

【図４】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁を
構成する保持部材を示す斜視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a holding member that constitutes the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る燃料噴射弁に
おけるニードルリフト時の鋼球の転動状態を示す拡大断
面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view showing a rolling state of a steel ball during needle lift in the fuel injection valve according to the first embodiment of the present invention.

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁を
構成するノズル部を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a nozzle portion that constitutes a fuel injection valve according to a second embodiment of the present invention.

【図７】本発明の第２の実施の形態に係る燃料噴射弁に
おけるニードルリフト時のＯリングの転動状態を示す拡
大断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a rolling state of an O-ring at the time of needle lift in the fuel injection valve according to the second embodiment of the present invention.

【図８】従来の燃料噴射弁の略全体構成を示す断面図で
ある。FIG. 8 is a cross-sectional view showing a substantially entire configuration of a conventional fuel injection valve.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０ 燃料噴射弁 １４ ニードルボディ（ノズル本体） １６ 噴射ノズル（噴射口） ２０ ニードル（弁部材） ２２ バルブ（弁部） ４４ 鋼球（軸受部材、球体） ５２ ニードル（弁部材） ５６ Ｏリング（軸受部材、環状の弾性体） ６２ 燃料流路 10 Fuel injection valve 14 Needle body (nozzle body) 16 jet nozzle (jet port) 20 Needle (valve member) 22 valve (valve part) 44 Steel ball (bearing member, sphere) 52 Needle (valve member) 56 O-ring (bearing member, annular elastic body) 62 Fuel flow path

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 昭則 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 安田 彰男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3G066 AA02 AB05 AD12 BA49 CC01 CC06U CC11 CC14 CC18 CD14 CD17 CE22    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Akinori Saito             Aichi Prefecture Nagachite Town Aichi District             Local 1 Toyota Central Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Akio Yasuda             1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Auto             Car Co., Ltd. F term (reference) 3G066 AA02 AB05 AD12 BA49 CC01                       CC06U CC11 CC14 CC18                       CD14 CD17 CE22

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 燃料を噴射する噴射口を有する筒状のノ
ズル本体と、 先端に前記噴射口を閉塞可能な弁部を有する棒状に形成
され、前記ノズル本体内で軸方向に移動して前記噴射口
を開閉する弁部材と、 円形断面を有し前記ノズル本体と前記弁部材との間に転
動可能に配置され、前記弁部材を前記ノズル本体に対し
支持する軸受部材と、 を備えた燃料噴射弁。1. A cylindrical nozzle main body having an injection port for injecting fuel, and a rod-like member having a valve portion at a tip thereof capable of closing the injection port, and moving in the axial direction within the nozzle main body, A valve member that opens and closes an injection port; and a bearing member that has a circular cross section and is rotatably disposed between the nozzle body and the valve member and that supports the valve member with respect to the nozzle body. Fuel injection valve. 【請求項２】 前記軸受部材は複数の球体である、こと
を特徴とする請求項１記載の燃料噴射弁。2. The fuel injection valve according to claim 1, wherein the bearing member is a plurality of spherical bodies. 【請求項３】 前記弁部材の外周と前記ノズル本体の内
周とは互いに対向する円周面とされ、前記軸受部材は前
記弁部材が挿通される環状の弾性体である、ことを特徴
とする請求項１記載の燃料噴射弁。3. The outer circumference of the valve member and the inner circumference of the nozzle body are circumferential surfaces facing each other, and the bearing member is an annular elastic body through which the valve member is inserted. The fuel injection valve according to claim 1. 【請求項４】 前記弁部材は、前記環状の弾性体を挟ん
だ両側にそれぞれ開口し前記燃料が流通する燃料流路を
有する、ことを特徴とする請求項３記載の燃料噴射弁。4. The fuel injection valve according to claim 3, wherein the valve member has a fuel flow path which is opened on both sides of the annular elastic body and through which the fuel flows.