JP2008008163A - Fuel injection valve - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve avoiding increase in a fuel injection quantity from a nozzle caused when an unexpected pressure drop condition occurs in a back pressure chamber. <P>SOLUTION: The fuel injection valve is equipped with the back pressure chamber 14 on a counter-nozzle side of a nozzle needle 51 and adjusts a lift of the nozzle needle 51 by adjusting pressure of the back pressure chamber 14 with a control valve 81. The fuel injection valve is characterized in that the back pressure chamber is always connected to a high pressure source and is connected to a low pressure source through the control valve 81, the fuel injection valve has a close member 61, which is transmitted with biasing force of the nozzle needle 51 moving to a counter-nozzle side when pressure in the back pressure chamber 14 drops for a predetermined pressure or more, moves to a shut-off position for shutting off communication between the low pressure source and the back pressure chamber 14 and raises pressure in the back pressure chamber 14 again by the movement, and the nozzle needle 51 for closing the nozzle 11 by the pressure in the back pressure chamber 14 which rises in associate with the movement of the close member 61 to the shut-off position. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、背圧室の圧力調整により噴射を調整する燃料噴射弁に関する。   The present invention relates to a fuel injection valve that adjusts injection by adjusting the pressure of a back pressure chamber.

従来より、ノズルニードルの反噴孔側に設けられる背圧室内の圧力を調整することでノズルニードルの着座と離座とを切替える燃料噴射弁がある（特許文献１）。
特開平０８−４９６２０号公報 Conventionally, there has been a fuel injection valve that switches between seating and separation of a nozzle needle by adjusting the pressure in a back pressure chamber provided on the side opposite to the nozzle needle (Patent Document 1).
JP 08-49620 A

上記従来の燃料噴射弁では、該背圧室の高圧流体を低圧源に排出する量を調整し背圧室内の圧力調整を行う制御弁が、例えば、燃料中に含まれる異物等により固着（スティック）する可能性がある。
特に、前記制御弁が該背圧室と低圧源とを連通した状態にて固着し、その固着した該制御弁の開度の大きさが所定以上であると、前記背圧室内の圧力がノズルニードルの開弁圧以下となる状態が続き、噴孔から燃料が連続して噴射されてしまう虞がある。 In the above-described conventional fuel injection valve, a control valve that adjusts the amount of high-pressure fluid discharged from the back pressure chamber to a low-pressure source and adjusts the pressure in the back pressure chamber is fixed by, for example, foreign matter contained in the fuel (stick )there's a possibility that.
In particular, when the control valve is fixed in a state where the back pressure chamber communicates with the low pressure source, and the degree of opening of the fixed control valve is greater than or equal to a predetermined value, the pressure in the back pressure chamber is reduced to the nozzle. There is a risk that the fuel will continue to be injected from the nozzle hole due to a state where the pressure becomes lower than the valve opening pressure of the needle.

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、予定外の背圧室の圧力低下状態が生じた際に生じる、噴孔からの燃料噴射量の増大を回避する燃料噴射弁を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and a purpose thereof is a fuel injection valve that avoids an increase in the amount of fuel injection from the nozzle hole that occurs when an unscheduled back pressure chamber pressure drop occurs. Is to provide.

請求項１に記載の発明によると、ノズルニードルの反噴孔側に背圧室を備え、該背圧室の圧力を制御弁により調整してノズルニードルのリフトを調整する燃料噴射弁において、
背圧室は、高圧源と常に接続される流路を有し、かつ、低圧源とは制御弁を介して接続されており、
背圧室内の圧力が、所定圧以上の圧力低下により、反噴孔側に移動するノズルニードルの付勢力が伝達されて、低圧源と背圧室との連通を遮断する遮断位置に移動し、この移動により再び背圧室内の圧力を上昇させる閉塞部材を有しており、
閉塞部材の遮断位置への移動に伴い上昇する背圧室内の圧力によって噴孔を閉じるノズルニードルを備えることを特徴としている。 According to the first aspect of the present invention, in the fuel injection valve that includes the back pressure chamber on the side opposite to the nozzle hole of the nozzle needle and adjusts the pressure of the back pressure chamber by the control valve to adjust the lift of the nozzle needle,
The back pressure chamber has a flow path that is always connected to a high pressure source, and is connected to the low pressure source via a control valve,
When the pressure in the back pressure chamber drops below a predetermined pressure, the urging force of the nozzle needle that moves to the counter-bore hole side is transmitted, and moves to a blocking position that blocks communication between the low pressure source and the back pressure chamber, It has a blocking member that raises the pressure in the back pressure chamber again by this movement,
A nozzle needle that closes the nozzle hole by the pressure in the back pressure chamber that rises with the movement of the closing member to the blocking position is provided.

この発明によれば、背圧室内の圧力を制御する制御弁が、背圧室と低圧源とが連通した状態でスティックし、ノズルニードルが噴孔を開弁した状態で維持され、噴孔から連続して燃料が噴射されるという現象が生じたときであっても、背圧室内の圧力に応じて、背圧室と低圧源との連通を遮断する閉塞部材を有しているので背圧室内の低圧源への燃料の排出を停止することができる。また、背圧室は、常に高圧源と接続されているので、背圧室内の圧力は再び上昇し、この上昇した圧力によってノズルニードルを閉弁方向に移動させ、噴孔からの燃料噴射を停止させることができる。   According to the present invention, the control valve for controlling the pressure in the back pressure chamber sticks in a state where the back pressure chamber and the low pressure source communicate with each other, and the nozzle needle is maintained in a state in which the nozzle hole is opened. Even when the phenomenon that fuel is continuously injected occurs, the back pressure has a blocking member that blocks the communication between the back pressure chamber and the low pressure source according to the pressure in the back pressure chamber. The discharge of fuel to the low pressure source in the room can be stopped. Also, since the back pressure chamber is always connected to the high pressure source, the pressure in the back pressure chamber rises again, and this increased pressure moves the nozzle needle in the valve closing direction and stops fuel injection from the nozzle hole. Can be made.

請求項２に記載の発明によると、閉塞部材は、この閉塞部材が背圧室と低圧源との連通を遮断しているとき、背圧室内の圧力が作用し、閉塞部材を遮断位置の方向へ移動させる受圧面を有することを特徴としている。   According to the second aspect of the present invention, when the closing member blocks the communication between the back pressure chamber and the low pressure source, the pressure in the back pressure chamber acts when the closing member blocks the communication between the back pressure chamber and the low pressure source. It is characterized by having a pressure receiving surface to be moved to.

この発明によれば、閉塞部材は、閉塞部材が遮断位置にあるとき、すなわち、閉塞部材が背圧室と低圧源との連通を遮断しているとき、閉塞部材を遮断位置の方向へ移動させる受圧面を有しているので、一旦、背圧室と低圧源との連通を遮断した後でも、閉塞部材は、上記受圧面に背圧室内の圧力が作用し、閉塞部材が遮断位置の方向に移動する。これにより、高圧源の高圧流体が背圧室に流入し、背圧室の圧力が上昇しても背圧室と低圧源との連通の遮断を維持することができる。   According to this invention, the closing member moves the closing member toward the blocking position when the closing member is in the blocking position, that is, when the blocking member blocks communication between the back pressure chamber and the low pressure source. Since the pressure receiving surface is provided, even after the communication between the back pressure chamber and the low pressure source is interrupted, the closing member is operated in such a way that the pressure in the back pressure chamber acts on the pressure receiving surface and the closing member is in the direction of the blocking position. Move to. Thereby, even if the high pressure fluid of the high pressure source flows into the back pressure chamber and the pressure in the back pressure chamber rises, the communication between the back pressure chamber and the low pressure source can be maintained.

請求項３に記載の発明によると、閉塞部材は、背圧室内に配置され、噴孔が開弁する際、ノズルニードルに係止しながら、ノズルニードルとともに遮断位置に向かって移動することを特徴としている。   According to a third aspect of the present invention, the closing member is disposed in the back pressure chamber, and moves toward the blocking position together with the nozzle needle while being locked to the nozzle needle when the nozzle hole is opened. It is said.

ノズルニードルは、背圧室内の圧力に依存してそのリフト量が決定される。制御弁が開状態でスティックしたときなどは、背圧室内の圧力は正常状態のときよりも更に低下する。   The lift amount of the nozzle needle is determined depending on the pressure in the back pressure chamber. When the control valve is stuck in the open state, the pressure in the back pressure chamber is further reduced than in the normal state.

この発明によれば、閉塞部材は、噴孔が開弁する際、ノズルニードルに係止しながら、ノズルニードルとともに遮断位置に向かって移動するように背圧室内に配置されているので、ノズルニードルが所定リフト以上移動したとき、すなわち、制御弁になんらかの異常が発生したと判断されるとき、閉塞部材によって背圧室と低圧源との連通を遮断させることができる。   According to the present invention, the closing member is disposed in the back pressure chamber so as to move toward the blocking position together with the nozzle needle while being locked to the nozzle needle when the nozzle hole is opened. When the valve moves more than a predetermined lift, that is, when it is determined that some abnormality has occurred in the control valve, the communication between the back pressure chamber and the low pressure source can be blocked by the closing member.

請求項４に記載の発明によると、背圧室には、閉塞部材が背圧室と低圧源とを連通させる方向へ閉塞部材を移動させるような付勢力を付与する付勢手段が設けられていることを特徴としている。   According to the fourth aspect of the present invention, the back pressure chamber is provided with a biasing means for applying a biasing force such that the blocking member moves the blocking member in a direction in which the back pressure chamber communicates with the low pressure source. It is characterized by being.

この発明によれば、背圧室には、閉塞部材が背圧室と低圧源とを連通させる方向へ閉塞部材を移動させるような付勢力を付与する付勢手段が設けられているので、燃料噴射弁の正常時、上記付勢力により、閉塞部材はノズルニードルに押し付けられる。このため、燃料噴射弁が正常であるにもかかわらず、背圧室の圧力脈動などで閉塞部材が背圧室と低圧源との連通を遮断するということを防止することができる。   According to the present invention, the back pressure chamber is provided with the urging means for applying the urging force that moves the closing member in the direction in which the closing member communicates with the low pressure source. When the injection valve is normal, the closing member is pressed against the nozzle needle by the biasing force. For this reason, it is possible to prevent the closing member from shutting off the communication between the back pressure chamber and the low pressure source due to the pressure pulsation of the back pressure chamber, etc., even though the fuel injection valve is normal.

請求項５に記載の発明によると、制御弁は、高圧源と背圧室との接続、あるいは、低圧源と背圧室との接続を切換える３方弁であることを特徴としている。   According to the fifth aspect of the present invention, the control valve is a three-way valve that switches the connection between the high pressure source and the back pressure chamber or the connection between the low pressure source and the back pressure chamber.

この発明によれば、制御弁が高圧源と背圧室とを接続しているとき、高圧源と常に背圧室へ接続されている流路とは別に、制御弁からも高圧源の流体圧力を背圧室に供給することができるので、背圧室内の圧力上昇の変化率を大きくすることができ、ひいては、ノズルニードルの閉弁速度を速くすることができる。   According to this invention, when the control valve connects the high pressure source and the back pressure chamber, the fluid pressure of the high pressure source is also from the control valve separately from the flow path that is always connected to the high pressure source and the back pressure chamber. Can be supplied to the back pressure chamber, so that the rate of change of the pressure increase in the back pressure chamber can be increased, and consequently the valve closing speed of the nozzle needle can be increased.

請求項６に記載の発明によると、制御弁は、低圧源と背圧室との連通または遮断を切換える２方弁であることを特徴としている。この発明によれば、制御弁の構造を３方弁タイプの弁に比べ簡素化することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, the control valve is a two-way valve that switches communication or blocking between the low pressure source and the back pressure chamber. According to this invention, the structure of the control valve can be simplified as compared with a three-way valve type valve.

（第１実施形態）
図１から図３に本発明を適用した第１実施形態になる燃料噴射弁の構成を示す。この燃料噴射弁は、例えばコモンレール式の燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンに適用され、燃料噴射弁がエンジンの各気筒に１対１に対応して設けられる。そして、ＥＣＵによる制御で、所定の期間にコモンレールが供給する燃料を噴射する。 (First embodiment)
1 to 3 show the configuration of a fuel injection valve according to a first embodiment to which the present invention is applied. This fuel injection valve is applied to, for example, a diesel engine equipped with a common rail fuel injection system, and the fuel injection valve is provided in a one-to-one correspondence with each cylinder of the engine. The fuel supplied by the common rail is injected during a predetermined period under the control of the ECU.

棒状の本体１には内部に種々の凹所や孔が形成されており、これに構成部材が収容されるとともに、燃料の流路が形成されている。燃料噴射弁の本体１の下端部（以下、「上」というときは図中の天側を指し、「下」というときは図中の地側を指すものとする）は、前記各気筒の燃焼室内に突出するノズル部２である。本体１の軸方向には、縦孔１２が形成されており、これにノズルニードル５１が収容されている。ノズルニードル５１は、その上端部で縦孔１２に圧入した筒状部材７１内に摺動自在に保持されている。   Various recesses and holes are formed in the rod-shaped main body 1, and constituent members are accommodated therein, and a fuel flow path is formed therein. The lower end of the main body 1 of the fuel injection valve (hereinafter “upper” refers to the top side in the figure, and “lower” refers to the ground side in the figure) is the combustion of each cylinder. It is the nozzle part 2 which protrudes indoors. A vertical hole 12 is formed in the axial direction of the main body 1, and a nozzle needle 51 is accommodated therein. The nozzle needle 51 is slidably held in a cylindrical member 71 press-fitted into the vertical hole 12 at its upper end.

縦孔１２の下端側の底部は本体１の先端部に達しており、該先端部がノズル室１３となっている。本体１の下端部には、ノズル室１３の室壁を貫通して噴孔１１が形成されている。縦孔１２は、ノズルニードル５１の摺動部よりも下端側で、本体１に形成されている高圧流路４１と連通しており、ノズルニードル５１の離座時には、前記コモンレールからの加圧された燃料（以下、適宜、高圧燃料という）が噴孔１１から噴射される。   A bottom portion on the lower end side of the vertical hole 12 reaches the tip portion of the main body 1, and the tip portion serves as a nozzle chamber 13. A nozzle hole 11 is formed at the lower end of the main body 1 so as to penetrate the chamber wall of the nozzle chamber 13. The vertical hole 12 communicates with the high-pressure channel 41 formed in the main body 1 on the lower end side with respect to the sliding portion of the nozzle needle 51 and is pressurized from the common rail when the nozzle needle 51 is separated. The fuel (hereinafter, appropriately referred to as high-pressure fuel) is injected from the injection hole 11.

また、縦孔１２には、ノズルニードル５１の外周にコイルばね５４が収容され、常時、ノズルニードル５１を下方すなわち着座方向に付勢している。縦孔１２のノズルニードル５１の摺動部よりも上側部分により、ノズルニードル５１の背圧を発生させる背圧室１４が縦孔１２の上側内壁面を上壁とするとともにノズルニードル５１の上端部を下壁として形成されている。また、背圧室１４内には、請求項に記載の閉鎖部材としての閉鎖部材６１および、該閉鎖部材６１を、常時、下方に付勢するコイルばね６５が収容されている。なお、この閉鎖部材６１については、後ほど詳細に説明する。   The vertical hole 12 accommodates a coil spring 54 on the outer periphery of the nozzle needle 51, and constantly urges the nozzle needle 51 downward, that is, in the seating direction. The back pressure chamber 14 for generating the back pressure of the nozzle needle 51 by the upper portion of the sliding portion of the nozzle needle 51 in the vertical hole 12 has the upper inner wall surface of the vertical hole 12 as the upper wall and the upper end portion of the nozzle needle 51. It is formed as a lower wall. Further, in the back pressure chamber 14, a closing member 61 as a closing member described in claims and a coil spring 65 that constantly biases the closing member 61 downward are accommodated. The closing member 61 will be described in detail later.

縦孔１２の上側には、下端部で拡径する縦孔２１が形成されている。縦孔２１の拡径部には、請求項に記載の制御弁としての第１バルブニードル８１が配設される第１制御弁室２２が形成されている。第１バルブニードル８１は棒状で下端寄りにくびれ部を有しており、くびれ部よりも上端部側の軸部８２で前記縦孔２１の小径部に摺動自在に保持されている。第１バルブニードル８１のくびれ部よりも下端側は、第１制御弁室２２内に突出する弁体部８３となっている。この弁体部８３は、軸部８２よりもやや大径で、かつ第１制御弁室２２の側壁面との間に環状の間隙が形成される大きさとしてある。また、弁体部８３の上端部および下端部はテーパ状に面取りされている。第１バルブニードル８１はコイルばね８６のスプリング力により常時、下方に付勢されている。   On the upper side of the vertical hole 12, a vertical hole 21 whose diameter is increased at the lower end is formed. A first control valve chamber 22 in which a first valve needle 81 serving as a control valve according to the claims is disposed is formed in the enlarged diameter portion of the vertical hole 21. The first valve needle 81 is rod-shaped and has a constricted portion near the lower end, and is slidably held in the small diameter portion of the vertical hole 21 by a shaft portion 82 on the upper end side of the constricted portion. A lower end side of the constricted portion of the first valve needle 81 is a valve body portion 83 protruding into the first control valve chamber 22. The valve body portion 83 is slightly larger in diameter than the shaft portion 82 and has a size such that an annular gap is formed between the valve body portion 83 and the side wall surface of the first control valve chamber 22. Moreover, the upper end part and lower end part of the valve body part 83 are chamfered in the taper shape. The first valve needle 81 is always biased downward by the spring force of the coil spring 86.

そして、第１バルブニードル８１には、その上端面側から前記くびれ部まで達する縦孔８４が形成されており、その縦孔８４と前記くびれ部とを連通する横孔８５が形成されている。   The first valve needle 81 is formed with a vertical hole 84 that extends from the upper end surface side to the constricted portion, and a horizontal hole 85 that communicates the vertical hole 84 and the constricted portion is formed.

本体１には、第１制御弁室２２と背圧室１４とを連通する連通路４５が形成されている。そして、この連通路４５には、途中にオリフィス４６が形成されている。また、本体１には、高圧流路４１から分岐して第１制御弁室２２に通じる高圧分岐流路４２が形成されている。高圧分岐流路４２の先端は、前記くびれ部位置で第１制御弁室２２の側壁面に開口しており、第１制御弁室２２が第１バルブニードル８１のくびれ部の外周環状空間と常時、連通している。更に、本体１には、高圧分岐通路４２と背圧室１４とを連通する連通路４７が形成されている。そして、この連通路４７には、途中にオリフィス４８が形成されている。   The main body 1 is formed with a communication passage 45 that allows the first control valve chamber 22 and the back pressure chamber 14 to communicate with each other. An orifice 46 is formed in the communication path 45 in the middle. The main body 1 is also formed with a high-pressure branch channel 42 that branches from the high-pressure channel 41 and communicates with the first control valve chamber 22. The tip of the high-pressure branch flow path 42 opens to the side wall surface of the first control valve chamber 22 at the position of the constricted portion, and the first control valve chamber 22 is always in contact with the outer peripheral annular space of the constricted portion of the first valve needle 81. Communicating. Further, a communication passage 47 that connects the high-pressure branch passage 42 and the back pressure chamber 14 is formed in the main body 1. In the communication path 47, an orifice 48 is formed in the middle.

本体１には、一方が請求項に記載の低圧源に接続され、他方が第１制御弁室２２に接続されている低圧流路４３が形成されている。この低圧流路４３には、途中にオリフィス４４が形成されている。低圧流路４３は、第１バルブニードル８１の弁体部８３の下端面と対向する位置で第１制御弁室２２の下端面に開口している。この開口端は、第１バルブニードル８１が下方に変位して第１制御弁室２２の下端面と当接すると第１バルブニードル８１により閉鎖されるポート２３となっている。この開口端の外周縁部が、第１バルブニードル８１が着座するシート（以下、下側シートという）２４となっている。また、第１バルブニードル８１が上方に変位すると、弁体部８３の上側のテーパ部が第１制御弁室２２の段差をシート（以下、上側シートという）２５として着座する。   The main body 1 is formed with a low-pressure channel 43, one of which is connected to the low-pressure source described in the claims and the other is connected to the first control valve chamber 22. An orifice 44 is formed in the low pressure channel 43 in the middle. The low-pressure channel 43 opens at the lower end surface of the first control valve chamber 22 at a position facing the lower end surface of the valve body 83 of the first valve needle 81. This open end is a port 23 that is closed by the first valve needle 81 when the first valve needle 81 is displaced downward and comes into contact with the lower end surface of the first control valve chamber 22. The outer peripheral edge of the opening end is a seat (hereinafter referred to as a lower seat) 24 on which the first valve needle 81 is seated. Further, when the first valve needle 81 is displaced upward, the taper portion on the upper side of the valve body portion 83 sits on the step of the first control valve chamber 22 as a seat (hereinafter referred to as an upper seat) 25.

第１バルブニードル８１は、その軸部８２よりも上方に形成されるバルブ背圧室２６の圧力の増減により変位する。バルブ背圧室２６には、前記高圧流路４１、高圧分岐流路４２、横孔８５、および縦孔８４を介して高圧燃料が供給されるようになっている。バルブ背圧室２６は、連通路４９を介して第２制御弁室３２に通じている。この連通路４９には、途中にオリフィス５０が形成されている。   The first valve needle 81 is displaced by increasing or decreasing the pressure in the valve back pressure chamber 26 formed above the shaft portion 82. High-pressure fuel is supplied to the valve back pressure chamber 26 through the high-pressure channel 41, the high-pressure branch channel 42, the horizontal hole 85, and the vertical hole 84. The valve back pressure chamber 26 communicates with the second control valve chamber 32 via the communication passage 49. An orifice 50 is formed in the communication path 49 in the middle.

第２制御弁室３２において、その下壁面に開口する前記連通路４９の開口端は、バルブ背圧室２６に通じるポート３３となる。第２制御弁室３２はまた、その周縁部位置で低圧流路４３と常時、連通している。   In the second control valve chamber 32, the open end of the communication passage 49 that opens to the lower wall surface thereof becomes a port 33 that communicates with the valve back pressure chamber 26. The second control valve chamber 32 is always in communication with the low-pressure channel 43 at the peripheral edge position.

本体１には、第２制御弁室３２の上壁部を貫通する縦孔３１が形成されており、更に、縦孔３１の上方には、ソレノイド室３５が形成されている。第２バルブニードル８７は、前記縦孔３１に摺動自在に保持されている。第２バルブニードル８７の下端部は、第２制御弁室３２内に突出し、第２バルブニードル８７の上端部は、ソレノイド室３５内に突出している。   A vertical hole 31 is formed in the main body 1 so as to penetrate the upper wall portion of the second control valve chamber 32, and a solenoid chamber 35 is formed above the vertical hole 31. The second valve needle 87 is slidably held in the vertical hole 31. A lower end portion of the second valve needle 87 projects into the second control valve chamber 32, and an upper end portion of the second valve needle 87 projects into the solenoid chamber 35.

第２バルブニードル８７は、下端部に半球状の弁体部８８を保持し、第２バルブニードル８７とともに一体に変位するようになっている。この弁体部８８は、平坦な下端面が第２制御弁室３２の下壁面に形成されるポート３３と対向している。ポート３３の外周縁部は弁体部８８が着座するシート面３４であり、弁体部８８が着座することで、第２制御弁室３２とバルブ背圧室２６とが遮断される。   The second valve needle 87 holds a hemispherical valve body 88 at the lower end, and is displaced together with the second valve needle 87. The valve body 88 faces the port 33 formed on the lower wall surface of the second control valve chamber 32 with a flat lower end surface. The outer peripheral edge portion of the port 33 is the seat surface 34 on which the valve body portion 88 is seated, and the second control valve chamber 32 and the valve back pressure chamber 26 are blocked by the seating of the valve body portion 88.

ソレノイド室３５内に突出する第２バルブニードル８７の上端部には円盤状のアーマチャ９４が固定されており、ソレノイド室３５内に配設したソレノイド９１の磁極面と対向している。ソレノイド９１は、２重筒状のステータ９２の環状空間部にコイル９３を巻回したもので、コイル９３に図示しないリード線から通電される。   A disk-shaped armature 94 is fixed to the upper end portion of the second valve needle 87 protruding into the solenoid chamber 35 and faces the magnetic pole surface of the solenoid 91 disposed in the solenoid chamber 35. The solenoid 91 is obtained by winding a coil 93 around an annular space portion of a double cylindrical stator 92, and the coil 93 is energized from a lead wire (not shown).

ステータ９２の内周にはコイルばね９５が収容されており、このコイルばね９５は、アーマチャ９４と弾接し、常時、アーマチャ９４をステータ９２から離間する方向に付勢している。   A coil spring 95 is accommodated in the inner periphery of the stator 92, and the coil spring 95 is in elastic contact with the armature 94 and constantly urges the armature 94 in a direction away from the stator 92.

コイル９３に通電するとステータ９２に吸引力が発生し、アーマチャ９４がステータ９２に吸引され、第２バルブニードル８７が上方に変位する。これにより、高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜第１バルブニードル８１の横孔８５〜縦孔８４〜バルブ背圧室２６〜連通路４９〜第２制御弁室３２〜低圧流路４３という油圧流路において、バルブ背圧室２６の燃料が、連通路４９〜第２制御弁室３２〜低圧流路４３という経路で低圧源である燃料タンクに還流し、バルブ背圧室２６の圧力が低下する。すると、第１バルブニードル８１は、下側シート２４から離座するとともに上側シート２５に着座する。   When the coil 93 is energized, an attractive force is generated in the stator 92, the armature 94 is attracted to the stator 92, and the second valve needle 87 is displaced upward. Accordingly, the high pressure channel 41 to the high pressure branch channel 42 to the horizontal hole 85 to the vertical hole 84 of the first valve needle 81 to the valve back pressure chamber 26 to the communication path 49 to the second control valve chamber 32 to the low pressure channel 43 are referred to. In the hydraulic flow path, the fuel in the valve back pressure chamber 26 returns to the fuel tank, which is a low pressure source, through the communication path 49 to the second control valve chamber 32 to the low pressure flow path 43, and the pressure in the valve back pressure chamber 26 is increased. descend. Then, the first valve needle 81 is separated from the lower seat 24 and is seated on the upper seat 25.

この状態では、上側シート２５への着座により第１制御弁室２２と高圧流路４１との間が遮断されて、第１制御弁室２２への高圧燃料の供給が禁止されるとともに、下側シート２４からの離座により背圧室１４の燃料が連通路４５〜第１制御弁室２２〜低圧流路４３という開放通路が開成することにより燃料タンクに還流するため、背圧室１４の圧力が低下する。   In this state, the seating on the upper seat 25 blocks the first control valve chamber 22 and the high pressure flow passage 41, prohibiting the supply of high pressure fuel to the first control valve chamber 22, and lower side The fuel in the back pressure chamber 14 flows back to the fuel tank by opening the open passages of the communication passage 45 to the first control valve chamber 22 to the low pressure passage 43 due to separation from the seat 24. Decreases.

なお、高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜連通路４７を経由して、高圧燃料が常時、背圧室１４へ供給され続けているが、連通路４７のオリフィス４８の径は、連通路４５のオリフィス４６の径よりも小さいため、背圧室１４の圧力は低下する。   Note that high-pressure fuel is always supplied to the back pressure chamber 14 via the high-pressure channel 41 to the high-pressure branch channel 42 to the communication channel 47, but the diameter of the orifice 48 of the communication channel 47 is the communication channel. Since it is smaller than the diameter of the orifice 46 of 45, the pressure of the back pressure chamber 14 falls.

一方、コイル９３への通電が停止すると、第２バルブニードル８７が下方に変位し、バルブ背圧室２６と低圧流路４３とが遮断されて、バルブ背圧室２６の圧力が、高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜第１バルブニードル８１の横孔８５〜縦孔８４という経路でバルブ背圧室２６に供給される高圧燃料により上昇する。これにより、第１バルブニードル８１が上側シート２５から離座するとともに下側シート２４に着座する。   On the other hand, when the energization to the coil 93 is stopped, the second valve needle 87 is displaced downward, the valve back pressure chamber 26 and the low pressure channel 43 are shut off, and the pressure in the valve back pressure chamber 26 is changed to the high pressure channel. Ascending by the high-pressure fuel supplied to the valve back pressure chamber 26 through a path from the high pressure branch passage 42 to the horizontal hole 85 to the vertical hole 84 of the first valve needle 81. Accordingly, the first valve needle 81 is separated from the upper seat 25 and is seated on the lower seat 24.

この状態では、第１制御弁室２２と低圧流路４３とが遮断されるとともに、高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜第１制御弁室２２〜連通路４５という経路と高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜連通路４７という経路から高圧燃料が背圧室１４に供給されるので、背圧室１４の圧力が上昇する。   In this state, the first control valve chamber 22 and the low pressure flow path 43 are blocked, and the high pressure flow path 41 to the high pressure branch flow path 42 to the first control valve chamber 22 to the communication path 45 and the high pressure flow path 41 are provided. Since the high pressure fuel is supplied to the back pressure chamber 14 from the path of the high pressure branch flow path 42 to the communication path 47, the pressure in the back pressure chamber 14 increases.

本実施形態では、第１バルブニードル８１は、いわゆる３方弁となっているため、第１バルブニードル８１が下側シート２４に着座したとき、上述の２つの経路を経由して背圧室１４に高圧燃料が供給されるため、背圧室１４の圧力上昇の変化率を大きくすることができ、ひいては、ノズルニードル５１の閉弁速度を速くすることができる。   In the present embodiment, since the first valve needle 81 is a so-called three-way valve, when the first valve needle 81 is seated on the lower seat 24, the back pressure chamber 14 passes through the two paths described above. Therefore, the rate of change in the pressure increase in the back pressure chamber 14 can be increased, and the valve closing speed of the nozzle needle 51 can be increased.

次に、ノズルニードル５１の上端部および下端部の形状、ならびに閉塞部材６１について詳細に説明する。図２は、ノズルニードル５１の上端部および閉塞部材６１部分の要部断面図である。図３は、ノズルニードル５１の下端部部分の要部断面図である。   Next, the shape of the upper end part and the lower end part of the nozzle needle 51 and the closing member 61 will be described in detail. FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the upper end portion of the nozzle needle 51 and the closing member 61 portion. FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the lower end portion of the nozzle needle 51.

ノズルニードル５１は、上述したように、本体１に形成されている縦孔１２に収容され、その上端部で縦孔１２に圧入した筒状部材７１内に摺動自在に保持されている。図２に示すように、ノズルニードル５１の上端部の直径は、Ｄ３となっている。   As described above, the nozzle needle 51 is accommodated in the vertical hole 12 formed in the main body 1 and is slidably held in the cylindrical member 71 press-fitted into the vertical hole 12 at its upper end. As shown in FIG. 2, the diameter of the upper end portion of the nozzle needle 51 is D3.

閉塞部材６１は、ノズルニードル５１とは別体に形成されており、上記Ｄ３よりも小さい直径を有する円盤状のつば部６２、円柱状の大径部６３、および、円柱状の小径部６４からなっている。大径部６３は、つば部６２の上端面に形成され、直径は、つば部６２の直径よりも小さいＤ１となっている。大径部６３の上端面は、背圧室１４に開口する連通路４５と対向する位置に形成されている。連通路４５は、大径部６３が上方に変位して連通路４５を塞いでいるときでも、高圧分岐流路４２を介して背圧室１４に高圧燃料が供給できる位置に開口している。   The closing member 61 is formed separately from the nozzle needle 51, and includes a disc-shaped collar portion 62 having a smaller diameter than D3, a columnar large diameter portion 63, and a columnar small diameter portion 64. It has become. The large diameter portion 63 is formed on the upper end surface of the collar portion 62, and has a diameter D <b> 1 that is smaller than the diameter of the collar portion 62. The upper end surface of the large-diameter portion 63 is formed at a position facing the communication path 45 that opens to the back pressure chamber 14. The communication path 45 opens to a position where high pressure fuel can be supplied to the back pressure chamber 14 via the high pressure branch flow path 42 even when the large diameter portion 63 is displaced upward to close the communication path 45.

小径部６４は、つば部６２の下端面に形成され、直径は、大径部６３の直径Ｄ１よりも小さいＤ２となっている。更に、つば部６２の上端面と縦孔１２の上側内壁面との間には、付勢力Ｆ２で閉塞部材６１を下方に付勢するコイルばね６５が配設されている。そして、ノズルニードル５１の外周には、付勢力Ｆ１でノズルニードル５１を下方に付勢するコイルばね６５が配設されている。   The small diameter portion 64 is formed on the lower end surface of the collar portion 62, and the diameter is D <b> 2 smaller than the diameter D <b> 1 of the large diameter portion 63. Further, a coil spring 65 is disposed between the upper end surface of the collar portion 62 and the upper inner wall surface of the vertical hole 12 to urge the closing member 61 downward by the urging force F2. A coil spring 65 that urges the nozzle needle 51 downward by the urging force F <b> 1 is disposed on the outer periphery of the nozzle needle 51.

図３に示すように、ノズルニードル５１の下端部は、先端に円錐状の弁体部５２を有し、その弁体部５２の周囲には、円環状の受圧部５３を有している。弁体部５２が本体１の下端部に着座しているとき、噴孔１１からの燃料噴射が停止する。このとき、受圧部５３にはノズル室１３内の高圧燃料の圧力が作用する。   As shown in FIG. 3, the lower end of the nozzle needle 51 has a conical valve body 52 at the tip, and an annular pressure receiving portion 53 around the valve body 52. When the valve body 52 is seated on the lower end of the main body 1, the fuel injection from the injection hole 11 is stopped. At this time, the pressure of the high pressure fuel in the nozzle chamber 13 acts on the pressure receiving portion 53.

次に、燃料噴射弁の作動を、正常時、異常時に分けて説明する。図４から図８は、ノズルニードル５１および閉塞部材６１の状態を示す断面図であり、図９は、ノズルニードル５１および閉塞部材６１の作動状態を説明するタイミングチャートである。   Next, the operation of the fuel injection valve will be described separately for normal and abnormal times. 4 to 8 are cross-sectional views showing the states of the nozzle needle 51 and the closing member 61, and FIG. 9 is a timing chart for explaining the operating states of the nozzle needle 51 and the closing member 61.

まず、燃料噴射弁が正常であるときのノズルニードル５１および閉塞部材６１の動作から説明する。   First, the operation of the nozzle needle 51 and the closing member 61 when the fuel injection valve is normal will be described.

ノズルニードル５１および閉塞部材６１には、ノズル室１３および背圧室１４内の圧力Ｐ１、Ｐ２の状態によって以下に説明するような力が発生している。ノズルニードル５１および閉塞部材６１は、これらの力に依存して上方または下方に変位する。例えば、ノズルニードル５１に発生する上方に変位させる力が下方に変位させる力よりも勝れば、ノズルニードル５１は上方に変位し、反対に、下方に変位させる力（以下、下方変位力という）が上方に変位させる力（以下、上方変位力という）よりも勝れば、ノズルニードル５１は下方に変位する。閉塞部材６１もノズルニードル５１と同様に上方変位力または下方変位力の釣り合いによって変位する。   The nozzle needle 51 and the closing member 61 generate forces as described below depending on the states of the pressures P1 and P2 in the nozzle chamber 13 and the back pressure chamber 14. The nozzle needle 51 and the closing member 61 are displaced upward or downward depending on these forces. For example, if the upward displacement force generated in the nozzle needle 51 is greater than the downward displacement force, the nozzle needle 51 is displaced upward, and conversely, the downward displacement force (hereinafter referred to as downward displacement force). If it exceeds the force that displaces upward (hereinafter referred to as upward displacement force), the nozzle needle 51 is displaced downward. Similarly to the nozzle needle 51, the closing member 61 is displaced by the balance of the upward displacement force or the downward displacement force.

図２に示す状態では、ノズルニードル５１の受圧部５３にノズル室１３内の圧力Ｐ１が作用するため、ノズルニードル５１には、上方変位力（（Ｄ４^２−Ｄ３^２）／４）×π×Ｐが発生する。一方、ノズルニードル５１の上端部および閉塞部材６１に背圧室１４内の圧力Ｐ２が作用するため、ノズルニードル５１には、下方変位力Ｆ１＋（（Ｄ３^２−Ｄ２^２）／４）×π×Ｐ２＋Ｆ２＋（Ｄ２^２／４）×π×Ｐ２が発生する。 In the state shown in FIG. 2, since the pressure P1 in the nozzle chamber 13 acts on the pressure receiving portion 53 of the nozzle needle 51, an upward displacement force ((D4 ² −D3 ² ) / 4) × π × P is generated. On the other hand, since the pressure P2 in the back pressure chamber 14 acts on the upper end portion of the nozzle needle 51 and the closing member 61, the downward displacement force F1 + ((D3 ² −D2 ² ) / 4) × π × is exerted on the nozzle needle 51. ^{P2 + F2 + (D2 2/} 4) × π × P2 is generated.

なお、上記ノズルニードル５１の寸法（Ｄ３、Ｄ４）、閉塞部材６１の寸法（Ｄ１、Ｄ２）、コイルばねの付勢力（Ｆ１、Ｆ２）は、コイル９３への通電を停止して、連通路４５と低圧流路４３とを遮断させているとき、言い換えると、ノズル室１３内の圧力Ｐ１と背圧室１４内の圧力Ｐ２がほぼ同じ圧力であるとき、ノズルニードル５１に発生する下方変位力が上方変位力よりも勝るように定められている。このため、ノズルニードル５１は縦孔１２の下端部に着座することができ、噴孔１１からの燃料噴射を停止することができる（図４、および図９中の時刻ｔ１までを参照）。   The dimensions (D3, D4) of the nozzle needle 51, the dimensions (D1, D2) of the closing member 61, and the urging forces (F1, F2) of the coil springs stop the energization of the coil 93 and the communication passage 45. When the pressure P1 in the nozzle chamber 13 and the pressure P2 in the back pressure chamber 14 are substantially the same, the downward displacement force generated in the nozzle needle 51 is reduced. It is determined to overcome the upward displacement force. For this reason, the nozzle needle 51 can be seated on the lower end portion of the vertical hole 12, and the fuel injection from the injection hole 11 can be stopped (see time t1 in FIG. 4 and FIG. 9).

ノズルニードル５１を上方に変位させるには、上述したようにコイル９３に通電し、第１、第２バルブニードル８１、８７を操作し、連通路４５を低圧流路４３と連通させることにより、背圧室１４の圧力Ｐ２は徐々に減少するため、上述のノズルニードル５１の上方変位力が下方変位力を上回り、ノズルニードル５１は、閉塞部材６１とともに上方に変位する。このときの、背圧室１４内の圧力Ｐ２を開弁圧力という（図５および図９中の時刻ｔ２を参照）。すると、ノズルニードル５１は、縦孔１２の下端部から離座し、噴孔１１から燃料が噴射される。   In order to displace the nozzle needle 51 upward, as described above, the coil 93 is energized, the first and second valve needles 81 and 87 are operated, and the communication passage 45 is communicated with the low-pressure flow passage 43, so Since the pressure P <b> 2 in the pressure chamber 14 gradually decreases, the upward displacement force of the nozzle needle 51 described above exceeds the downward displacement force, and the nozzle needle 51 is displaced upward together with the closing member 61. The pressure P2 in the back pressure chamber 14 at this time is referred to as valve opening pressure (see time t2 in FIGS. 5 and 9). Then, the nozzle needle 51 is separated from the lower end portion of the vertical hole 12, and fuel is injected from the injection hole 11.

背圧室１４内の圧力は、時刻ｔ３となってコイル９３への通電が停止されるまで、連通路４５が低圧流路４３と連通しているため、下降し続ける。ノズルニードル５１および閉塞部材６１のリフト量は、背圧室１４内の圧力に依存するため、この圧力が低下すればするほどリフト量は大きくなる（図９中の時刻ｔ２からｔ３を参照）。   The pressure in the back pressure chamber 14 continues to fall because the communication path 45 is in communication with the low pressure flow path 43 until the time when the power to the coil 93 is stopped at time t3. Since the lift amount of the nozzle needle 51 and the closing member 61 depends on the pressure in the back pressure chamber 14, the lift amount increases as the pressure decreases (see times t2 to t3 in FIG. 9).

時刻ｔ３となりコイル９３への通電が停止されると、連通路４５と低圧流路４３とが遮断されるため、再び背圧室１４内の圧力が上昇する。背圧室１４内の圧力Ｐ２が上昇し、図９に示すように閉弁圧力まで上昇すると、ノズルニードル５１に作用する下方変位力が上方変位力よりも勝り、ノズルニードル５１は下方に変位する（図４および図９中の時刻ｔ４を参照）。すると、ノズルニードル５１は、縦孔１２の下端部に着座し、噴孔１１からの燃料噴射が停止する。   When energization to the coil 93 is stopped at time t3, the communication path 45 and the low-pressure flow path 43 are shut off, so that the pressure in the back pressure chamber 14 rises again. When the pressure P2 in the back pressure chamber 14 increases and increases to the valve closing pressure as shown in FIG. 9, the downward displacement force acting on the nozzle needle 51 is superior to the upward displacement force, and the nozzle needle 51 is displaced downward. (See time t4 in FIGS. 4 and 9). Then, the nozzle needle 51 is seated on the lower end portion of the vertical hole 12 and fuel injection from the injection hole 11 is stopped.

次に、燃料噴射弁に異常が発生したときのノズルニードル５１および閉塞部材６１の動作を説明する。ここでの異常とは、背圧室１４内の圧力が異常に低下する状態である。   Next, operations of the nozzle needle 51 and the closing member 61 when an abnormality occurs in the fuel injection valve will be described. The abnormality here is a state in which the pressure in the back pressure chamber 14 is abnormally reduced.

具体的には、噴孔１１からの燃料噴射を停止すべくコイル９３への通電を停止させ、連通路４５と低圧流路４３とを遮断しようとするが、第１バルブニードル８１の弁体部８３の下端部と第１制御弁室２２の下側シート２４との間に異物Ｄが挟まり、連通路４５と低圧流路４３とを遮断できない状態である（図６を参照）。   Specifically, the energization to the coil 93 is stopped to stop the fuel injection from the nozzle hole 11 and the communication passage 45 and the low-pressure passage 43 are cut off, but the valve body portion of the first valve needle 81 is used. The foreign matter D is sandwiched between the lower end portion of 83 and the lower seat 24 of the first control valve chamber 22, and the communication passage 45 and the low pressure passage 43 cannot be blocked (see FIG. 6).

背圧室１４内の圧力が異常に低下する状態は、上記の具体例に限らない。例えば、第１バルブニードル８１が連通状態でスティックしても、背圧室１４内の圧力は異常に低下する可能性がある。   The state in which the pressure in the back pressure chamber 14 is abnormally reduced is not limited to the above specific example. For example, even if the first valve needle 81 is stuck in a communicating state, the pressure in the back pressure chamber 14 may be abnormally reduced.

また、第１バルブニードル８１に異常が発生しなくとも、第２バルブニードル８７の弁体部８８の下端部と第２制御弁室３２のシート面３４との間に異物Ｄが挟まったり、第２バルブニードル８７が連通状態でスティックしたりしても、背圧室１４内の圧力が異常に低下する状態に陥る。   Even if no abnormality occurs in the first valve needle 81, the foreign matter D may be caught between the lower end of the valve body 88 of the second valve needle 87 and the seat surface 34 of the second control valve chamber 32, Even if the two-valve needle 87 is stuck in a communicating state, the pressure in the back pressure chamber 14 falls into a state of abnormally decreasing.

図９中の時刻ｔ３までのノズルニードル５１および閉塞部材６１の動作は、上述した正常時の動作と同じであるため説明を省略する。説明は、図９中の時刻ｔ３の状態、ノズルニードル５１を下方に変位させるべく、コイル９３への通電を停止する状態から行う。   Since the operations of the nozzle needle 51 and the closing member 61 up to time t3 in FIG. 9 are the same as the normal operations described above, the description thereof is omitted. The description will be made from the state at time t3 in FIG. 9 and the state where the energization to the coil 93 is stopped to displace the nozzle needle 51 downward.

時刻ｔ３時に、ノズルニードル５１を下方に変位させるべく、コイル９３への通電を停止する。しかしながら、図６に示すように、例えば、燃料に混入していた異物が第１バルブニードル８１の弁体部８３の下端部と第１制御弁室２２の下側シート２４との間に挟まると、第１バルブニードル８１は連通路４５と低圧流路４３とを遮断することができなくなる。   At time t3, energization of the coil 93 is stopped to displace the nozzle needle 51 downward. However, as shown in FIG. 6, for example, when foreign matter mixed in the fuel is caught between the lower end portion of the valve body portion 83 of the first valve needle 81 and the lower seat 24 of the first control valve chamber 22. The first valve needle 81 cannot block the communication path 45 and the low-pressure flow path 43.

すると、背圧室１４内の圧力は、図９中の一点鎖線に示すように、時刻ｔ３の時点の圧力よりも更に、低下する。この圧力の低下に伴い、ノズルニードル５１は、閉塞部材６１とともに更に上方に変位する。   Then, the pressure in the back pressure chamber 14 is further reduced as compared with the pressure at the time t3, as indicated by a one-dot chain line in FIG. As the pressure decreases, the nozzle needle 51 is displaced further upward along with the closing member 61.

背圧室１４内の圧力が、図９に示すように閉塞圧力まで低下すると、閉塞部材６１の大径部６３の上端面が、縦孔１２の上側内壁面に当接するため、連通路４５の背圧室１４側の開口部を閉塞する（図７および図９中の時刻ｔ５参照）。   When the pressure in the back pressure chamber 14 decreases to the closing pressure as shown in FIG. 9, the upper end surface of the large-diameter portion 63 of the closing member 61 comes into contact with the upper inner wall surface of the vertical hole 12. The opening on the back pressure chamber 14 side is closed (see time t5 in FIGS. 7 and 9).

これにより、異物Ｄによって連通路４５と低圧流路４３とを遮断できない状態にも関わらず、背圧室１４内の燃料の低圧流路４３への流出を阻止することができる。背圧室１４には、高圧流路４１〜高圧分岐流路４２〜連通路４７という経路で高圧燃料が常時、供給されているので、閉塞部材６１が、上記燃料の流出を阻止すると同時に背圧室１４内の圧力が上昇し始める（図９中の時刻ｔ５以降を参照）。   Thereby, although the communication path 45 and the low pressure flow path 43 cannot be blocked by the foreign matter D, the fuel in the back pressure chamber 14 can be prevented from flowing out to the low pressure flow path 43. Since the high-pressure fuel is always supplied to the back pressure chamber 14 through the path of the high pressure channel 41 to the high pressure branch channel 42 to the communication channel 47, the closing member 61 prevents the fuel from flowing out and at the same time back pressure. The pressure in the chamber 14 starts to rise (see after time t5 in FIG. 9).

図９中の時刻ｔ６に示すように、背圧室１４内の圧力が、上昇し閉弁圧力まで達すると、ノズルニードル５１のみが下方に変位し噴孔１１を塞ぎ、閉塞部材６１は背圧室１４内の燃料の低圧流路４３への流出を阻止する位置にと止まろうとする（図８参照）。   As shown at time t6 in FIG. 9, when the pressure in the back pressure chamber 14 rises and reaches the valve closing pressure, only the nozzle needle 51 is displaced downward to close the nozzle hole 11, and the closing member 61 is back pressure. It tries to stop at a position where the fuel in the chamber 14 is prevented from flowing out into the low-pressure channel 43 (see FIG. 8).

以下、ノズルニードル５１と閉塞部材６１の作動について、ノズルニードル５１と閉塞部材６１に発生する上方または下方変位力を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, the operation of the nozzle needle 51 and the closing member 61 will be described in detail using the upward or downward displacement force generated in the nozzle needle 51 and the closing member 61.

図９中の時刻ｔ６の時点では、ノズルニードル５１および閉塞部材６１には、以下に説明するような上方または下方変位力が発生している。   At time t6 in FIG. 9, an upward or downward displacement force as described below is generated in the nozzle needle 51 and the closing member 61.

ノズルニードル５１の受圧部５３および弁体部５２には、ノズル室１３内の圧力Ｐ１が作用するため、ノズルニードル５１には、上方変位力（Ｄ３^２／４）×π×Ｐ１が発生する。そして、ノズルニードル５１の上端部には、背圧室１４内の圧力Ｐ２が作用するため、ノズルニードル５１には下方変位力Ｆ１＋（（Ｄ３^２−Ｄ２^２）／４）×π×Ｐ２が発生する。 The pressure receiving portion 53 and the valve body portion 52 of the nozzle needle 51, for acting the pressure P1 in the nozzle chamber 13, the nozzle needle 51, the upper displacement force ^{(D3 2/4) × π} × P1 is generated. Since the pressure P2 in the back pressure chamber 14 acts on the upper end portion of the nozzle needle 51, a downward displacement force F1 + ((D3 ² −D2 ² ) / 4) × π × P2 is generated in the nozzle needle 51. To do.

閉塞部材６１の下端部には、背圧室１４内の圧力Ｐ２が作用するため、上方変位力（Ｄ１^２／４）×π×Ｐ２が発生する。閉塞部材６１の上端部には、大径部６３が縦孔１３の上側内壁面に当接するため大径部６３の上端面には背圧室１４内の圧力Ｐ２が作用せず、コイルばね６５の付勢力Ｆ２のみが作用し、下方変位力Ｆ２のみが発生する。 At the lower end of the closure member 61, the pressure P2 in the back pressure chamber 14 acts, upper displacement force ^{(D1 2/4) × π} × P2 is generated. Since the large diameter portion 63 contacts the upper inner wall surface of the vertical hole 13 at the upper end portion of the closing member 61, the pressure P2 in the back pressure chamber 14 does not act on the upper end surface of the large diameter portion 63, and the coil spring 65. Only the urging force F2 acts, and only the downward displacement force F2 is generated.

上述のＤ１〜Ｄ４、Ｆ１およびＦ２は、図９中の時刻ｔ５〜ｔ６までの間は、ノズルニードル５１および閉塞部材６１に発生する各変位力は、いずれも上方変位力が下方変位力よりも勝るように設定されているので、ノズルニードル５１および閉塞部材６１はいずれも上方に変位する。   The above-mentioned D1-D4, F1, and F2 are the displacement force generated in the nozzle needle 51 and the closing member 61 between time t5 and time t6 in FIG. Since it is set to win, both the nozzle needle 51 and the closing member 61 are displaced upward.

また、上述のＤ１〜Ｄ４、Ｆ１およびＦ２は、図９中の時刻ｔ６を過ぎ、背圧室１４内の圧力Ｐ２が閉弁圧力まで達したとき、ノズルニードル５１の変位力が下方の方が勝り、閉塞部材６１の変位力が上方の方が勝るようにも設定されているので、時刻ｔ６時に、ノズルニードル５１のみが下方に変位し、噴孔１１からの燃料噴射を停止する（図８参照）。   Further, when the above-mentioned D1 to D4, F1 and F2 pass the time t6 in FIG. 9 and the pressure P2 in the back pressure chamber 14 reaches the valve closing pressure, the displacement force of the nozzle needle 51 is lower. Since it is set so that the displacement force of the closing member 61 is superior, only the nozzle needle 51 is displaced downward at time t6, and fuel injection from the injection hole 11 is stopped (FIG. 8). reference).

これにより、燃料噴射弁に何らかの異常が発生し、第１または第２バルブニードル８１、８７が開位置で固着して、背圧室１４内の燃料が低圧流路４３へ流出する状態が維持され、噴孔１１から燃料が連続して噴射され続けるという問題を解決することができる。   Thereby, some abnormality occurs in the fuel injection valve, the first or second valve needles 81 and 87 are fixed in the open position, and the state in which the fuel in the back pressure chamber 14 flows out to the low pressure passage 43 is maintained. The problem that the fuel is continuously injected from the nozzle hole 11 can be solved.

また、例えば、特開平１０−２３８３９１号公報に記載されているように、燃料噴射弁に何らかの異常が発生し、燃料が連続して噴射されるという状況に陥ったとき、燃料ポンプからコモンレールへの燃料供給を停止し、コモンレール圧を低下させ、燃料噴射を停止させる燃料噴射システムが知られている。   Further, for example, as described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-238391, when some abnormality occurs in the fuel injection valve and the fuel is continuously injected, the fuel pump is connected to the common rail. A fuel injection system is known in which fuel supply is stopped, common rail pressure is reduced, and fuel injection is stopped.

上述の燃料噴射システムは、異常が発生した燃料噴射弁から連続して燃料が噴射されることによるエンジンへのダメージを回避することはできるものの、正常な燃料噴射弁からも燃料噴射が停止してしまうため、エンジンが停止してしまう。このため、車両をその場から移動させたり、修理工場まで移動させたりするための、いわゆるリンプホーム運転を実行することができない。   Although the fuel injection system described above can avoid damage to the engine due to continuous fuel injection from the fuel injection valve in which an abnormality has occurred, the fuel injection stops even from a normal fuel injection valve. As a result, the engine stops. For this reason, the so-called limp home operation for moving the vehicle from the spot or to the repair shop cannot be executed.

これに対し、本実施形態の燃料噴射弁を上述の燃料噴射システムに適用すれば、燃料ポンプの運転を停止させずとも、異常が発生した燃料噴射弁からの燃料噴射のみを停止させることができるため、エンジンの運転を継続させることができ、上記リンプホーム運転が可能となる。   On the other hand, if the fuel injection valve of this embodiment is applied to the above-described fuel injection system, it is possible to stop only the fuel injection from the fuel injection valve in which an abnormality has occurred without stopping the operation of the fuel pump. Therefore, the operation of the engine can be continued and the limp home operation can be performed.

（第２実施形態）
次に、第２実施形態による燃料噴射弁について説明する。ここでは、第１実施形態と相違する特徴点のみ説明する。なお、第１実施形態と同一機能物は、第１実施形態と同一の符号を付す。図１０は、第２実施形態による燃料噴射弁の断面図である。この第２実施形態は、上記第１バルブニードル８１を２方弁タイプである第３バルブニードル１１０に換えた点で第１実施形態と異なる。 (Second Embodiment)
Next, the fuel injection valve according to the second embodiment will be described. Here, only the feature points different from the first embodiment will be described. In addition, the same function thing as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol as 1st Embodiment. FIG. 10 is a cross-sectional view of the fuel injection valve according to the second embodiment. The second embodiment differs from the first embodiment in that the first valve needle 81 is replaced with a third valve needle 110 that is a two-way valve type.

第３バルブニードル１１０は、軸部１１１、弁体部１１２、および、軸部１１１と弁体部１１２とを連結する連結棒１１３からなっている。   The third valve needle 110 includes a shaft portion 111, a valve body portion 112, and a connecting rod 113 that connects the shaft portion 111 and the valve body portion 112.

本体１には、ソレノイド９１に発生する吸引力によって作動する第２バルブニードル８７の弁体部８８が収容される第２制御弁室３２とノズルニードル５１などが収容される縦孔１２との間に、上記軸部１１１を収容する軸部収容室１０５と上記弁体部１１２を収容する第３制御弁室１０１が形成されている。軸部収容室１０５には、上記軸部１１１の他に、軸部１１１を下方に付勢するコイルばね１１４も収容されている。   The main body 1 is provided between the second control valve chamber 32 in which the valve body 88 of the second valve needle 87 operated by the suction force generated in the solenoid 91 is accommodated and the vertical hole 12 in which the nozzle needle 51 and the like are accommodated. In addition, a shaft housing chamber 105 for housing the shaft 111 and a third control valve chamber 101 for housing the valve body 112 are formed. In addition to the shaft portion 111, the shaft portion accommodating chamber 105 also houses a coil spring 114 that urges the shaft portion 111 downward.

更に、本体１には、上記軸部収容室１０５と第２制御弁室３２とを連通する連通路４９、上記軸部収容室１０５と上記第３制御弁室１０１とを連通し、上記連結棒１１３を摺動自在に支持する縦孔１０４、および、上記第３制御弁室１０１と背圧室１４とを連通する連通路４５が形成されている。なお、第３制御弁室１０１は、低圧流路４３に接続されている。   Further, the main body 1 communicates with the communication passage 49 communicating the shaft housing chamber 105 and the second control valve chamber 32, the shaft housing chamber 105 and the third control valve chamber 101, and the connecting rod. A vertical hole 104 that slidably supports 113, and a communication passage 45 that connects the third control valve chamber 101 and the back pressure chamber 14 are formed. The third control valve chamber 101 is connected to the low pressure channel 43.

本体１には、高圧流路４１から分岐した、第１、第２、第３高圧分岐流路１０７、１０８、１０９が形成されている。各分岐流路１０７、１０８、１０９は、それぞれ背圧室１４、軸部収容室１０５、バルブ背圧室１０６に接続されている。   The main body 1 is formed with first, second, and third high-pressure branch channels 107, 108, and 109 branched from the high-pressure channel 41. Each branch channel 107, 108, 109 is connected to the back pressure chamber 14, the shaft housing chamber 105, and the valve back pressure chamber 106, respectively.

上記軸部１１１の上端部は、上記バルブ背圧室１０６を区画している。そして、上記軸部１１１の下端部には、下方に行くほどその径が縮小するようなテーパ部が形成されている。上記上端部には、バルブ背圧室１０６内の燃料圧力が作用し、下端部のテーパ部には、軸部収容室１０５内の燃料圧力が作用するようになっている。   The upper end portion of the shaft portion 111 defines the valve back pressure chamber 106. And the taper part which the diameter reduces is formed in the lower end part of the said axial part 111, so that it goes below. The fuel pressure in the valve back pressure chamber 106 acts on the upper end portion, and the fuel pressure in the shaft housing chamber 105 acts on the tapered portion at the lower end portion.

連結棒１１３に保持される弁体部１１２は、半球状の弁体であり、平坦な下端面が第３制御弁室１０１の下壁面に形成されているポート１０２と対向している。ポート１０２の外周縁部は弁体部１１２が着座するシート面１０３であり、弁体部１１２が着座することで、第３制御弁室１０１と背圧室１４とが遮断される。   The valve body 112 held by the connecting rod 113 is a hemispherical valve body, and a flat lower end surface faces the port 102 formed on the lower wall surface of the third control valve chamber 101. The outer peripheral edge portion of the port 102 is a seat surface 103 on which the valve body portion 112 is seated, and the third control valve chamber 101 and the back pressure chamber 14 are blocked by the seating of the valve body portion 112.

第３バルブニードル１１０の動作は、第２バルブニードル８７の動作に依存している。コイル９３に通電することにより第２バルブニードル８７を上方に変位させ、連通路４９と低圧流路４３とを連通すると、バルブ背圧室１０６内の燃料が低圧側に排出され、圧力が低下する。   The operation of the third valve needle 110 depends on the operation of the second valve needle 87. When the second valve needle 87 is displaced upward by energizing the coil 93 and the communication passage 49 and the low pressure passage 43 communicate with each other, the fuel in the valve back pressure chamber 106 is discharged to the low pressure side and the pressure decreases. .

すると、軸部１１１に作用している圧力のバランスが崩れ、第３バルブニードル１１０は上方に変位する。その結果、弁体部１１２がシート面１０３より離座するため、背圧室１４と低圧流路４３とが連通し、背圧室１４内の燃料が低圧側に排出され、背圧室１４内の圧力が低下する。背圧室１４内の圧力が低下すると、第１実施形態でも説明したようにノズルニードル５１は上方に変位し、噴孔１１から燃料が噴射される。   Then, the balance of the pressure acting on the shaft portion 111 is lost, and the third valve needle 110 is displaced upward. As a result, since the valve body 112 is separated from the seat surface 103, the back pressure chamber 14 and the low pressure passage 43 communicate with each other, and the fuel in the back pressure chamber 14 is discharged to the low pressure side. The pressure drops. When the pressure in the back pressure chamber 14 decreases, the nozzle needle 51 is displaced upward as described in the first embodiment, and fuel is injected from the injection hole 11.

反対に、コイル９３への通電を停止することにより、第２バルブニードル８７を下方に変位させ、連通路４９と低圧流路４３とを遮断すると、バルブ背圧室１０６内の圧力は上昇するため、第３バルブニードル１１０は下方に変位し、弁体部１１２をシート面１０３に着座させることができる。その結果、背圧室１４内の圧力が再び上昇する。背圧室１４内の圧力が上昇すると、ノズルニードル５１は下方に変位し、噴孔１１からの燃料噴射が停止する。   On the contrary, when the second valve needle 87 is displaced downward by stopping the energization of the coil 93 and the communication passage 49 and the low pressure passage 43 are shut off, the pressure in the valve back pressure chamber 106 increases. The third valve needle 110 is displaced downward, and the valve body 112 can be seated on the seat surface 103. As a result, the pressure in the back pressure chamber 14 rises again. When the pressure in the back pressure chamber 14 increases, the nozzle needle 51 is displaced downward, and fuel injection from the nozzle hole 11 is stopped.

このような形式のバルブニードルであっても、第３バルブニードル１１０の弁体部１１２とシート面１０３との間に異物などが挟まり、背圧室１４内の燃料が低圧側に排出され続けるといった異常が発生しても、閉塞部材６１が連通路４７を塞ぐとともに、ノズルニードル５１は下方に変位し、噴孔１１を塞ぐことができ、燃料噴射を停止することができる。   Even with this type of valve needle, foreign matter or the like is caught between the valve body 112 of the third valve needle 110 and the seat surface 103, and the fuel in the back pressure chamber 14 continues to be discharged to the low pressure side. Even if an abnormality occurs, the closing member 61 closes the communication passage 47, and the nozzle needle 51 is displaced downward to close the nozzle hole 11, so that fuel injection can be stopped.

本実施形態では、第３バルブニードル１１０を、いわゆる２方弁となっているため、弁構造を簡素化することができる。   In the present embodiment, since the third valve needle 110 is a so-called two-way valve, the valve structure can be simplified.

本発明の第１実施形態になる燃料噴射弁の断面図である。It is sectional drawing of the fuel injection valve which becomes 1st Embodiment of this invention. 上記燃料噴射弁のノズルニードル上端部分の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the nozzle needle upper end part of the said fuel injection valve. 上記燃料噴射弁のノズルニードル下端部分の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the nozzle needle lower end part of the said fuel injection valve. ノズルニードルが噴孔を閉弁した状態の燃料噴射弁の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a fuel injection valve in the state where the nozzle needle closed the injection hole. ノズルニードルが噴孔を開弁した状態の燃料噴射弁の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a fuel injection valve in the state where the nozzle needle opened the nozzle hole. 第１バルブニードルに異常が発生した状態の燃料噴射弁の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the fuel injection valve of the state which abnormality generate | occur | produced in the 1st valve needle. 第１バルブニードルに異常が発生しているとき、閉塞部材が背圧室内の燃料の低圧流路への流出を阻止する状態の燃料噴射弁の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the fuel injection valve of the state which the obstruction | occlusion member prevents the outflow to the low pressure flow path of the fuel in a back pressure chamber when abnormality has generate | occur | produced in the 1st valve needle. 第１バルブニードルに異常が発生しているとき、閉塞部材は背圧室内の燃料の低圧流路への流出を阻止する位置にと止まろうとし、ノズルニードルは噴孔を閉弁する位置に変位する状態の燃料噴射弁の要部断面図である。When an abnormality occurs in the first valve needle, the closing member tries to stop at a position where the fuel in the back pressure chamber is prevented from flowing out to the low pressure flow path, and the nozzle needle is displaced to a position where the nozzle hole is closed. It is principal part sectional drawing of the fuel injection valve of the state to carry out. 上記燃料噴射弁の作動状態を示すタイムチャートである。It is a time chart which shows the operating state of the said fuel injection valve. 本発明の第２実施形態になる燃料噴射弁の断面図である。It is sectional drawing of the fuel injection valve which becomes 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 本体、２ ノズル部、１１ 噴孔、１２ 縦孔、１３ ノズル室、１４ 背圧室、２１ 縦孔、２２ 第１制御弁室、２３ ポート、２４ 下側シート、２５ 上側シート、２６ バルブ背圧室、３１ 縦孔、３２ 第２制御弁室、３３ ポート、３４ シート面、３５ ソレノイド室、４１ 高圧流路、４２ 高圧分岐流路、４３ 低圧流路、４４ オリフィス、４５ 連通路、４６ オリフィス、４７ 連通路、４８ オリフィス、４９ 連通路、５０ オリフィス、５１ ノズルニードル、５２ 弁体部、５３ 受圧部、５４ コイルばね、６１ 閉塞部材、６２ つば部、６３ 大径部、６４ 小径部、６５ コイルばね、７１ 筒状部材、８１ 第１バルブニードル、８２ 軸部、８３ 弁体部、８４ 縦孔、８５ 横孔、８６ コイルばね、８７ 第２バルブニードル、８８ 弁体部、９１ ソレノイド、９２ ステータ、９３ コイル、９４ アーマチャ、９５ コイルばね、１０１ 第３制御弁室、１０２ ポート、１０３ シート面、１０４ 縦孔、１０５ 軸部収容室、１０６ バルブ背圧室、１０７ 第１高圧分岐流路、１０８ 第２高圧分岐流路、１０９ 第３高圧分岐流路、１１０ 第３バルブニードル、１１１ 軸部、１１２ 弁体部、１１３ 連結棒、１１４ コイルばね   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body, 2 Nozzle part, 11 Injection hole, 12 Vertical hole, 13 Nozzle chamber, 14 Back pressure chamber, 21 Vertical hole, 22 1st control valve chamber, 23 Port, 24 Lower seat, 25 Upper seat, 26 Valve back Pressure chamber, 31 Vertical hole, 32 Second control valve chamber, 33 port, 34 Seat surface, 35 Solenoid chamber, 41 High pressure flow path, 42 High pressure branch flow path, 43 Low pressure flow path, 44 Orifice, 45 Communication path, 46 Orifice 47 communication passage, 48 orifice, 49 communication passage, 50 orifice, 51 nozzle needle, 52 valve body portion, 53 pressure receiving portion, 54 coil spring, 61 closing member, 62 collar portion, 63 large diameter portion, 64 small diameter portion, 65 Coil spring, 71 Tubular member, 81 First valve needle, 82 Shaft part, 83 Valve body part, 84 Vertical hole, 85 Horizontal hole, 86 Coil spring, 87 Second valve Bouneedle, 88 Valve body, 91 Solenoid, 92 Stator, 93 Coil, 94 Armature, 95 Coil spring, 101 Third control valve chamber, 102 Port, 103 Seat surface, 104 Vertical hole, 105 Shaft housing chamber, 106 Valve back Pressure chamber, 107 First high pressure branch flow path, 108 Second high pressure branch flow path, 109 Third high pressure branch flow path, 110 Third valve needle, 111 Shaft portion, 112 Valve body portion, 113 Connecting rod, 114 Coil spring

Claims (6)

ノズルニードルの反噴孔側に背圧室を備え、該背圧室の圧力を制御弁により調整して前記ノズルニードルのリフトを調整する燃料噴射弁において、
前記背圧室は、高圧源と常に接続され、かつ、低圧源とは前記制御弁を介して接続される流路を有しており、
前記背圧室内の圧力が、所定圧以上の圧力低下により、反噴孔側に移動する前記ノズルニードルの付勢力が伝達されて、前記低圧源と前記背圧室との連通を遮断する遮断位置に移動し、この移動により再び前記背圧室内の圧力を上昇させる閉塞部材を有しており、
前記閉塞部材の前記遮断位置への移動に伴い上昇する前記背圧室内の圧力によって噴孔を閉じる前記ノズルニードルを備えることを特徴とする燃料噴射弁。 In a fuel injection valve that includes a back pressure chamber on the side opposite to the nozzle hole of the nozzle needle and adjusts the lift of the nozzle needle by adjusting the pressure of the back pressure chamber by a control valve,
The back pressure chamber is always connected to a high pressure source, and has a flow path connected to the low pressure source via the control valve,
When the pressure in the back pressure chamber drops below a predetermined pressure, the urging force of the nozzle needle that moves toward the counter-bore hole is transmitted to block the communication between the low pressure source and the back pressure chamber And has a closing member that increases the pressure in the back pressure chamber again by this movement,
The fuel injection valve comprising: the nozzle needle that closes the nozzle hole by the pressure in the back pressure chamber that rises as the blocking member moves to the blocking position. 請求項１に記載の燃料噴射弁において、
前記閉塞部材は、この閉塞部材が前記背圧室と前記低圧源との連通を遮断しているとき、前記背圧室内の圧力が作用し、前記閉塞部材を前記遮断位置の方向へ移動させる受圧面を有することを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1, wherein
The blocking member receives pressure that moves the blocking member in the direction of the blocking position when the blocking member blocks the communication between the back pressure chamber and the low pressure source, and the pressure in the back pressure chamber acts. A fuel injection valve having a surface. 請求項１または請求項２に記載の燃料噴射弁において、
前記閉塞部材は、前記背圧室内に配置され、前記噴孔が開弁する際、前記ノズルニードルに係止しながら、前記ノズルニードルとともに前記遮断位置に向かって移動することを特徴とする燃料噴射弁。 The fuel injection valve according to claim 1 or 2,
The closing member is disposed in the back pressure chamber, and moves toward the blocking position together with the nozzle needle while engaging with the nozzle needle when the nozzle hole is opened. valve. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の燃料噴射弁において、
前記背圧室には、前記閉塞部材が前記背圧室と前記低圧源とを連通させる方向へ前記閉塞部材を移動させるような付勢力を付与する付勢手段が設けられていることを特徴とする燃料噴射弁。 In the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 3,
The back pressure chamber is provided with a biasing means for applying a biasing force that moves the blocking member in a direction in which the blocking member communicates the back pressure chamber and the low pressure source. Fuel injection valve. 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において、
前記制御弁は、前記高圧源と前記背圧室との接続、あるいは、前記低圧源と前記背圧室との接続を切換える３方弁であることを特徴とする燃料噴射弁。 In the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection valve, wherein the control valve is a three-way valve that switches a connection between the high pressure source and the back pressure chamber or a connection between the low pressure source and the back pressure chamber. 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において、
前記制御弁は、前記低圧源と前記背圧室との連通または遮断を切換える２方弁であることを特徴とする燃料噴射弁。 In the fuel injection valve according to any one of claims 1 to 4,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein the control valve is a two-way valve that switches communication between the low pressure source and the back pressure chamber.

Images