JP2009293440A - Fuel injection nozzle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent poor sliding of a needle and increase of leak from clearance, caused by deformation of a cylinder. <P>SOLUTION: In a fuel injection nozzle provided with: the cylinder 115 forming a control chamber 117 and having pressure of high pressure fuel act on an outer circumference surface; and the needle 111 having a piston part 1111 slidably inserted in the cylinder 115, a clearance between the cylinder 115 and the piston part 1111 is larger on a far side than that at near side of the control chamber 117 under the condition that a pressure in the control chamber 117 and a pressure acting on the outer circumference surface of the cylinder 115 are equal. The clearance between the needle 111 and the cylinder 115 reduces more on the near side of the control chamber 117 than the far side due to deformation of the cylinder 115 due to pressure difference between an inside and an outside of the cylinder 115 when pressure of fuel in the control chamber 117 is changed over to low pressure. As a result, the clearances become roughly the same. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ディーゼルエンジンの燃焼室内に燃料を噴射する燃料噴射ノズルに関するものである。   The present invention relates to a fuel injection nozzle that injects fuel into a combustion chamber of a diesel engine.

ディーゼルエンジンにおいて低エミッションと高出力を両立させるために、ディーゼルエンジンの運転条件に応じて燃料の噴射率を変化させることが要求されている。この要求を実現するために、噴孔面積を２段階に変更することが可能な燃料噴射ノズルが公知となっている（例えば、特許文献１参照）。   In order to achieve both low emission and high output in a diesel engine, it is required to change the fuel injection rate in accordance with the operating conditions of the diesel engine. In order to realize this requirement, a fuel injection nozzle capable of changing the nozzle hole area in two stages is known (for example, see Patent Document 1).

この燃料噴射ノズルは、インナニードルとアウタニードルとを備え、低エミッションが要求される低負荷領域では、アウタニードルのみがリフトして複数の噴孔のうちの一部の噴孔からのみ燃料を噴射させ、高出力が要求される高負荷領域ではインナニードルもリフトして複数の噴孔から燃料を噴射させるようになっている。   The fuel injection nozzle includes an inner needle and an outer needle. In a low load region where low emission is required, only the outer needle lifts and injects fuel only from some of the injection holes. In the high load region where high output is required, the inner needle is also lifted to inject fuel from a plurality of injection holes.

また、この燃料噴射ノズルは、制御室を形成するシリンダに、アウターニードルのピストン部が摺動自在に挿入され、制御室の燃料の圧力が高圧のときにはその圧力によってアウタニードルが閉弁作動し、制御室の燃料の圧力が低圧に切り替えられるとアウタニードルが開弁作動するようになっている。
特開２００６−１５２８９３号公報 Further, in this fuel injection nozzle, the piston portion of the outer needle is slidably inserted into a cylinder forming the control chamber, and when the fuel pressure in the control chamber is high, the outer needle is closed by the pressure, When the fuel pressure in the control chamber is switched to a low pressure, the outer needle is opened.
JP 2006-152893 A

しかしながら、従来の燃料噴射ノズルは、シリンダの外周面には常時高圧の燃料の圧力が作用しているため、制御室の燃料の圧力が低圧に切り替えられた際に、制御室の燃料の圧力とシリンダの外周面に作用する圧力との圧力差によりシリンダが変形（収縮）して、アウタニードルとシリンダとの間のクリアランスが減少する。これにより、アウタニードルのリフト中に摺動不良が発生し、高リフト時に上昇しにくくなり、噴射量が抑えられるという問題がある。   However, in the conventional fuel injection nozzle, since the high pressure fuel pressure is constantly acting on the outer peripheral surface of the cylinder, when the fuel pressure in the control chamber is switched to low pressure, The cylinder is deformed (contracted) due to the pressure difference with the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder, and the clearance between the outer needle and the cylinder is reduced. As a result, there is a problem in that sliding failure occurs during the lifting of the outer needle, and it is difficult for the outer needle to rise during a high lift, thereby suppressing the injection amount.

一方、摺動不良を回避するために、アウタニードルとシリンダとの間のクリアランスを大きくする（通常２μｍ程度に設定されるものを、例えば１０μｍ程度に設定する）と、シリンダの外周部と制御室との間のリークが大きくなり、アウタニードルの上昇時に制御室の圧力が低下しにくくなり、またアウタニードルの下降時には制御室の圧力が上昇し易くなるため、噴射量が減少してしまうという問題がある。また、アウタニードルの下降時には制御室の圧力が上昇し易くなるため、閉弁速度が上昇して、燃料噴射ノズルの弁座の耐摩耗性能が悪くなる。   On the other hand, in order to avoid sliding failure, the clearance between the outer needle and the cylinder is increased (usually set to about 2 μm, for example, set to about 10 μm), the outer periphery of the cylinder and the control chamber The pressure in the control chamber is less likely to decrease when the outer needle is raised, and the pressure in the control chamber is likely to rise when the outer needle is lowered. There is. Further, when the outer needle is lowered, the pressure in the control chamber is likely to increase, so that the valve closing speed is increased and the wear resistance performance of the valve seat of the fuel injection nozzle is deteriorated.

本発明は上記点に鑑みて、シリンダにニードルのピストン部が摺動自在に挿入される燃料噴射ノズルにおいて、シリンダの変形に起因するニードルの摺動不良やクリアランスからのリークの増大を防止することを目的とする。   In view of the above points, the present invention prevents a sliding failure of a needle and an increase in leakage from a clearance caused by deformation of a cylinder in a fuel injection nozzle in which a piston portion of a needle is slidably inserted into a cylinder. With the goal.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、燃料の出口となる噴孔（１１３２、１１３３）およびこの噴孔（１１３２、１１３３）が開口する弁座（１１３１）を有するノズルボデー（１１３）と、燃料の圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室（１１７）を形成するとともに、外周面に高圧の燃料の圧力が作用するシリンダ（１１５）、一端側が弁座（１１３１）と接離して噴孔（１１３２、１１３３）を開閉するとともに、他端側に形成されたピストン部（１１１１）がシリンダ（１１５）に摺動自在に挿入されるニードル（１１１）とを備え、シリンダ（１１５）とピストン部（１１１１）との間のクリアランスは、制御室（１１７）の圧力とシリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときに、制御室（１１７）に近い側が遠い側よりも大きいことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a nozzle body (113) having an injection hole (1132, 1133) serving as a fuel outlet and a valve seat (1131) in which the injection hole (1132, 1133) opens. ) And a control chamber (117) in which the fuel pressure can be switched between high pressure and low pressure, and a cylinder (115) on which the pressure of the high-pressure fuel acts on the outer peripheral surface, and one end side is in contact with and away from the valve seat (1131) The cylinder (115) includes a needle (111) that opens and closes the nozzle holes (1132, 1133) and a piston portion (1111) formed on the other end side is slidably inserted into the cylinder (115). The clearance with the piston portion (1111) is such that the pressure in the control chamber (117) is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115). Wherein the side is greater than the far side closer to 117).

これによると、制御室（１１７）の燃料の圧力が低圧に切り替えられた際の、制御室（１１７）の燃料の圧力とシリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力との圧力差によるシリンダ（１１５）の変形により、ニードル（１１１）とシリンダ（１１５）との間のクリアランスは、制御室（１１７）に近い側が遠い側よりも大きく減少し、その結果、制御室（１１７）に近い側のクリアランスと遠い側のクリアランスが略等しくなる。したがって、シリンダ（１１５）の変形に起因するニードル（１１１）の摺動不良やクリアランスからのリークの増大を防止することができる。   According to this, when the fuel pressure in the control chamber (117) is switched to a low pressure, the cylinder (by the pressure difference between the fuel pressure in the control chamber (117) and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115) ( 115), the clearance between the needle (111) and the cylinder (115) is greatly reduced on the side closer to the control chamber (117) than on the side farther away. As a result, the clearance closer to the control chamber (117) is reduced. The clearance and the clearance on the far side are substantially equal. Therefore, it is possible to prevent the sliding failure of the needle (111) and the increase in leakage from the clearance due to the deformation of the cylinder (115).

請求項３に記載の発明では、請求項１に記載の燃料噴射ノズルにおいて、ピストン部（１１１１）は、制御室（１１７）に近い側から遠い側に向かって径が大きくなる円錐状であることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the fuel injection nozzle according to the first aspect, the piston portion (1111) has a conical shape whose diameter increases from a side closer to the control chamber (117) toward a far side. It is characterized by.

これによると、シリンダ（１１５）の内周面を円錐状にする場合よりも、ピストン部（１１１１）の外周面を円錐状にする方が、加工が容易である。   According to this, processing is easier when the outer peripheral surface of the piston part (1111) is conical than when the inner peripheral surface of the cylinder (115) is conical.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in a claim and this column shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態に係る燃料噴射ノズルを備える燃料噴射装置の構成を示す模式的な図である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fuel injection device including a fuel injection nozzle according to the first embodiment.

図１に示すように、燃料噴射制御装置は、ディーゼルエンジン（以下、エンジンという）に燃料を噴射する燃料噴射弁１、高圧燃料を蓄える蓄圧器２、燃料を低圧状態で蓄える燃料タンク３、燃料タンク３から吸い上げた燃料を高圧にして蓄圧器２に供給するサプライポンプ４、および燃料噴射弁１やサプライポンプ４の作動を制御する制御回路（図示せず）を備えている。   As shown in FIG. 1, a fuel injection control device includes a fuel injection valve 1 for injecting fuel into a diesel engine (hereinafter referred to as an engine), a pressure accumulator 2 for storing high-pressure fuel, a fuel tank 3 for storing fuel in a low-pressure state, and a fuel A supply pump 4 that supplies high pressure to the accumulator 2 with the fuel sucked up from the tank 3 and a control circuit (not shown) for controlling the operation of the fuel injection valve 1 and the supply pump 4 are provided.

燃料噴射弁１は、開弁時に燃料を噴射する燃料噴射ノズル１１、燃料噴射ノズル１１のアウターニードル１１１およびインナニードル１１２を駆動する駆動部１２を備えている。   The fuel injection valve 1 includes a fuel injection nozzle 11 that injects fuel when the valve is opened, and a drive unit 12 that drives an outer needle 111 and an inner needle 112 of the fuel injection nozzle 11.

燃料噴射ノズル１１は、金属製の有底円筒状のノズルボデー１１３内に、円筒状のアウターニードル１１１が摺動自在に挿入され、アウターニードル１１１内に、円柱状のインナニードル１１２が摺動自在に挿入されている。   In the fuel injection nozzle 11, a cylindrical outer needle 111 is slidably inserted into a metal bottomed cylindrical nozzle body 113, and a columnar inner needle 112 is slidable in the outer needle 111. Has been inserted.

ノズルボデー１１３の一端側にはテーパ状の弁座１１３１が形成され、この弁座１１３１に、高圧燃料をエンジンに噴出させる第１噴孔１１３２、および第２噴孔１１３３が開口している。なお、第１噴孔１１３２は、第２噴孔１１３３よりも上流側に位置している。   A tapered valve seat 1131 is formed on one end side of the nozzle body 113, and a first injection hole 1132 and a second injection hole 1133 for injecting high-pressure fuel into the engine are opened in the valve seat 1131. The first nozzle hole 1132 is located on the upstream side of the second nozzle hole 1133.

ノズルボデー１１３と駆動部１２との間には、円盤状のプレート１１４が挟持されている。ノズルボデー１１３の他端側には拡径孔部１１３４が形成されており、この拡径孔部１１３４の内径はアウターニードル１１１の外径よりも十分大きく設定されている。  A disc-shaped plate 114 is sandwiched between the nozzle body 113 and the drive unit 12. An enlarged diameter hole 1134 is formed on the other end side of the nozzle body 113, and the inner diameter of the enlarged diameter hole 1134 is set sufficiently larger than the outer diameter of the outer needle 111.

アウターニードル１１１の一端側にはテーパ状のシート面が形成され、アウターニードル１１１の往復動に伴ってアウターニードル１１１のシート面が弁座１１３１に接離することにより、第１噴孔１１３２が開閉される。   A tapered seat surface is formed on one end side of the outer needle 111, and the first nozzle hole 1132 opens and closes when the seat surface of the outer needle 111 contacts and separates from the valve seat 1131 as the outer needle 111 reciprocates. Is done.

インナニードル１１２の一端側は、アウターニードル１１１から突出しており、その突出した部位にテーパ状のシート面が形成され、インナニードル１１２の往復動に伴ってインナニードル１１２のシート面が弁座１１３１に接離することにより、第２噴孔１１３３が開閉される。インナニードル１１２の他端側は、アウターニードル１１１から突出しており、その突出した部位に鍔部１１２１が形成されている。   One end side of the inner needle 112 protrudes from the outer needle 111, and a tapered seat surface is formed at the protruding portion, and the seat surface of the inner needle 112 moves to the valve seat 1131 as the inner needle 112 reciprocates. The second nozzle hole 1133 is opened and closed by contacting and separating. The other end side of the inner needle 112 protrudes from the outer needle 111, and a collar portion 1121 is formed at the protruding portion.

拡径孔部１１３４には、円筒状のシリンダ１１５と、第１ばね１１６が配置されている。第１ばね１１６は、アウターニードル１１１とシリンダ１１５とに挟持されており、アウターニードル１１１を閉弁向きに付勢するとともに、シリンダ１１５をプレート１１４に押し付けている。   A cylindrical cylinder 115 and a first spring 116 are disposed in the enlarged diameter hole portion 1134. The first spring 116 is sandwiched between the outer needle 111 and the cylinder 115, urges the outer needle 111 in the valve closing direction, and presses the cylinder 115 against the plate 114.

アウターニードル１１１の他端側にはピストン部１１１１が形成され、このピストン部１１１１がシリンダ１１５に摺動自在に挿入されている。そして、プレート１１４の内周部、シリンダ１１５の内周部、アウターニードル１１１の他端部、およびインナニードル１１２の他端部によって、制御室１１７が形成されている。制御室１１７には、インナニードル１１２を閉弁向きに付勢する第２ばね１１８が配置されている。また、アウターニードル１１１およびインナニードル１１２は、制御室１１７の圧力によって閉弁向きに付勢される。   A piston portion 1111 is formed on the other end side of the outer needle 111, and this piston portion 1111 is slidably inserted into the cylinder 115. A control chamber 117 is formed by the inner periphery of the plate 114, the inner periphery of the cylinder 115, the other end of the outer needle 111, and the other end of the inner needle 112. A second spring 118 that urges the inner needle 112 in the valve closing direction is disposed in the control chamber 117. Further, the outer needle 111 and the inner needle 112 are urged in the valve closing direction by the pressure in the control chamber 117.

駆動部１２は、駆動部ボデー１２１を備え、駆動部ボデー１２１には、蓄圧器２に接続される高圧燃料通路１２１１が形成されている。そして、蓄圧器２から供給される高圧燃料は、高圧燃料通路１２１１、プレート１１４の貫通孔１１４１、シリンダ１１５の外周側の空間等を介して、第１噴孔１１３２および第２噴孔１１３３側に供給されるようになっている。また、第１噴孔１１３２および第２噴孔１１３３側に供給される燃料の圧力によって、アウターニードル１１１およびインナニードル１１２は、開弁向きに付勢される。   The drive unit 12 includes a drive unit body 121, and a high-pressure fuel passage 1211 connected to the pressure accumulator 2 is formed in the drive unit body 121. The high-pressure fuel supplied from the pressure accumulator 2 passes through the high-pressure fuel passage 1211, the through-hole 1141 of the plate 114, the outer space of the cylinder 115, and the like toward the first injection hole 1132 and the second injection hole 1133. It comes to be supplied. Further, the outer needle 111 and the inner needle 112 are urged in the valve opening direction by the pressure of the fuel supplied to the first nozzle hole 1132 and the second nozzle hole 1133 side.

駆動部ボデー１２１には、高圧燃料通路１２１１から分岐して制御室１１７に接続される分岐高圧燃料通路１２１２と、制御室１１７を燃料タンク３に接続する低圧燃料通路１２１３が形成されている。また、駆動部ボデー１２１内には、分岐高圧燃料通路１２１２と低圧燃料通路１２１３を制御室１１７に選択的に接続する制御弁１２２が収容されている。   A branch high-pressure fuel passage 1212 branched from the high-pressure fuel passage 1211 and connected to the control chamber 117 and a low-pressure fuel passage 1213 connecting the control chamber 117 to the fuel tank 3 are formed in the drive body 121. In addition, a control valve 122 that selectively connects the branch high-pressure fuel passage 1212 and the low-pressure fuel passage 1213 to the control chamber 117 is accommodated in the drive unit body 121.

図２および図３は、燃料噴射ノズルにおける制御室１１７近傍を拡大して示す断面図である。より詳細には、図２は、制御室１１７が分岐高圧燃料通路１２１２に接続されて、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しくなっているときの状態を示しており、図３は、制御室１１７が低圧燃料通路１２１３に接続されて、制御室１１７の圧力よりもシリンダ１１５の外周面に作用する圧力が高くなっているときの状態を示している。   2 and 3 are enlarged sectional views showing the vicinity of the control chamber 117 in the fuel injection nozzle. More specifically, FIG. 2 shows a state in which the control chamber 117 is connected to the branch high-pressure fuel passage 1212 and the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal. FIG. 3 shows a state where the control chamber 117 is connected to the low pressure fuel passage 1213 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 is higher than the pressure of the control chamber 117.

本実施形態では、シリンダ１１５の内周面は、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときには、図２に示すように、制御室１１７に近い側から遠い側（すなわち、ピストン部１１１１が挿入されている側）に向かって径が小さくなる円錐状になっている。一方、アウターニードル１１１のピストン部１１１１の外径は、制御室１１７の圧力やシリンダ１１５の外周面に作用する圧力に拘わらず、一定である。したがって、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときには、制御室１１７に近い側が遠い側よりも大きくなっている。具体的には、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときの、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、制御室１１７に近い側で約２μｍ、制御室１１７から遠い側で約１０μｍとしている。   In the present embodiment, when the pressure in the control chamber 117 is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115, the inner peripheral surface of the cylinder 115 is far from the side closer to the control chamber 117 as shown in FIG. It has a conical shape whose diameter decreases toward the side (that is, the side where the piston portion 1111 is inserted). On the other hand, the outer diameter of the piston portion 1111 of the outer needle 111 is constant regardless of the pressure in the control chamber 117 or the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115. Therefore, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 is larger on the side closer to the control chamber 117 than on the far side when the pressure in the control chamber 117 is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115. Yes. Specifically, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 when the pressure in the control chamber 117 is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 is about 2 μm on the side close to the control chamber 117. The distance from the control room 117 is about 10 μm.

次に、上記構成になる燃料噴射制御装置の作動を説明する。図１において、サプライポンプ４はエンジンにより駆動されて、燃料タンク３から吸い上げた燃料を高圧にして蓄圧器２に供給する。また、蓄圧器２内の燃料圧力が目標圧力になるように、サプライポンプ４の燃料吐出量が制御回路により制御される。   Next, the operation of the fuel injection control device configured as described above will be described. In FIG. 1, a supply pump 4 is driven by an engine and supplies the fuel sucked from the fuel tank 3 to a pressure accumulator 2 at a high pressure. Further, the fuel discharge amount of the supply pump 4 is controlled by the control circuit so that the fuel pressure in the accumulator 2 becomes the target pressure.

そして、制御弁１２２が分岐高圧燃料通路１２１２と制御室１１７とを接続した状態では、制御室１１７に高圧燃料が導入され、その圧力によりアウターニードル１１１およびインナニードル１１２が閉弁向きに付勢され、アウターニードル１１１およびインナニードル１１２が弁座１１３１に当接して第１噴孔１１３２および第２噴孔１１３３が閉じられている。このときには、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しいため、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、図２に示すように、制御室１１７に近い側が遠い側よりも大きくなっている。   In a state where the control valve 122 connects the branch high-pressure fuel passage 1212 and the control chamber 117, high-pressure fuel is introduced into the control chamber 117, and the outer needle 111 and the inner needle 112 are urged toward the valve close by the pressure. The outer needle 111 and the inner needle 112 are in contact with the valve seat 1131 so that the first nozzle hole 1132 and the second nozzle hole 1133 are closed. At this time, since the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 is far from the side closer to the control chamber 117 as shown in FIG. It is larger than the side.

一方、制御弁１２２が低圧燃料通路１２１３と制御室１１７とを接続した状態では、制御室１１７の圧力は低圧（略大気圧）になり、その圧力によりアウターニードル１１１およびインナニードル１１２を閉弁向きに付勢する力はほぼ０になる。そして、第１噴孔１１３２および第２噴孔１１３３側に供給される燃料の圧力によってアウターニードル１１１が開弁向きに付勢され、アウターニードル１１１が第１ばね１１６抗してリフトすることにより、アウターニードル１１１が弁座１１３１から離れて第１噴孔１１３２が開かれ、第１噴孔１１３２から燃料が噴射される。   On the other hand, when the control valve 122 connects the low pressure fuel passage 1213 and the control chamber 117, the pressure in the control chamber 117 is low (substantially atmospheric pressure), and the outer needle 111 and the inner needle 112 are closed by the pressure. The force energizing is almost zero. The outer needle 111 is urged in the valve opening direction by the pressure of the fuel supplied to the first nozzle hole 1132 and the second nozzle hole 1133, and the outer needle 111 is lifted against the first spring 116, The outer needle 111 is separated from the valve seat 1131 to open the first injection hole 1132, and fuel is injected from the first injection hole 1132.

また、アウターニードル１１１のリフトにより、アウターニードル１１１がインナニードル１１２の鍔部１１２１に係合し、その後アウターニードル１１１およびインナニードル１１２が第１ばね１１６および第２ばね１１８に抗してリフトすることにより、インナニードル１１２も弁座１１３１から離れて第２噴孔１１３３が開かれ、第１噴孔１１３２および第２噴孔１１３３から燃料が噴射される。   Further, the outer needle 111 is engaged with the flange 1121 of the inner needle 112 by the lift of the outer needle 111, and then the outer needle 111 and the inner needle 112 are lifted against the first spring 116 and the second spring 118. Accordingly, the inner needle 112 is also separated from the valve seat 1131 to open the second injection hole 1133, and fuel is injected from the first injection hole 1132 and the second injection hole 1133.

このときには、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力との圧力差により、シリンダ１１５が縮径するように変形する。具体的には、シリンダ１１５のうち制御室１１７に面する部位の変形量が、ピストン部１１１１が挿入された部位の変形量よりも大きい。このため、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、制御室１１７に近い側が遠い側よりも大きく減少する。なお、図３の破線は、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しくなっているときの、シリンダ１１５の内周面の形状を示している。   At this time, due to the pressure difference between the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115, the cylinder 115 is deformed so as to be reduced in diameter. Specifically, the deformation amount of the portion of the cylinder 115 facing the control chamber 117 is larger than the deformation amount of the portion where the piston part 1111 is inserted. For this reason, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 is greatly reduced on the side closer to the control chamber 117 than on the far side. 3 indicates the shape of the inner peripheral surface of the cylinder 115 when the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal.

ここで、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときの、シリンダ１１５における制御室１１７に近い側の内径と制御室１１７から遠い側の内径との差は、制御室１１７の圧力が低圧に切り替えられた状態のときの、シリンダ１１５における制御室１１７に近い側の縮径量と制御室１１７から遠い側の縮径量との差に等しく設定されている。   Here, when the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal, the difference between the inner diameter of the cylinder 115 closer to the control chamber 117 and the inner diameter farther from the control chamber 117 is When the pressure in the control chamber 117 is switched to a low pressure, it is set equal to the difference between the diameter reduction amount on the cylinder 115 nearer to the control chamber 117 and the diameter reduction on the side farther from the control chamber 117. .

その結果、制御室１１７の圧力が低圧に切り替えられた状態のときには、図３に示すように、制御室１１７に近い側のクリアランスと遠い側のクリアランスが略等しくなる。そして、このときのクリアランスが適切な値になるように、シリンダ１１５が変形していないときのクリアランスを設定しておくことにより、シリンダ１１５の変形に起因するアウターニードル１１１の摺動不良やクリアランスからのリークの増大を防止することができる。   As a result, when the pressure in the control chamber 117 is switched to a low pressure, the clearance on the side closer to the control chamber 117 and the clearance on the far side are substantially equal, as shown in FIG. Then, by setting the clearance when the cylinder 115 is not deformed so that the clearance at this time becomes an appropriate value, the sliding failure of the outer needle 111 due to the deformation of the cylinder 115 and the clearance are eliminated. Increase in leakage can be prevented.

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。図４および図５は第２実施形態に係る燃料噴射ノズルにおける制御室近傍を示す要部の断面図である。より詳細には、図４は、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しくなっているときの状態を示しており、図５は、制御室１１７の圧力よりもシリンダ１１５の外周面に作用する圧力が高くなっているときの状態を示している。 (Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. 4 and 5 are cross-sectional views of the main part showing the vicinity of the control chamber in the fuel injection nozzle according to the second embodiment. More specifically, FIG. 4 shows a state when the pressure in the control chamber 117 is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115, and FIG. 5 shows the cylinder more than the pressure in the control chamber 117. The state when the pressure which acts on the outer peripheral surface of 115 is high is shown.

本実施形態では、制御弁１２２（図１参照）が分岐高圧燃料通路１２１２（図１参照）と制御室１１７とを接続した状態、すなわち、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときには、図４に示すように、シリンダ１１５の内径は一定である。一方、アウターニードル１１１のピストン部１１１１の外周面は、制御室１１７の圧力やシリンダ１１５の外周面に作用する圧力に拘わらず、制御室１１７に近い側から遠い側に向かって径が大きくなる円錐状になっている。   In the present embodiment, the control valve 122 (see FIG. 1) acts on the branch high-pressure fuel passage 1212 (see FIG. 1) and the control chamber 117, that is, the pressure in the control chamber 117 and the outer peripheral surface of the cylinder 115. When the pressure is equal, the inner diameter of the cylinder 115 is constant as shown in FIG. On the other hand, the outer peripheral surface of the piston portion 1111 of the outer needle 111 is a cone whose diameter increases from the side closer to the control chamber 117 to the side farther from the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 or the pressure of the control chamber 117. It is in the shape.

したがって、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときには、制御室１１７に近い側が遠い側よりも大きくなっている。   Therefore, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 is larger on the side closer to the control chamber 117 than on the far side when the pressure in the control chamber 117 is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115. Yes.

一方、制御弁１２２が低圧燃料通路１２１３（図１参照）と制御室１１７とを接続した状態、すなわち、制御室１１７の圧力よりもシリンダ１１５の外周面に作用する圧力が高い状態では、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力との圧力差により、シリンダ１１５が縮径するように変形する。具体的には、シリンダ１１５のうち制御室１１７に面する部位の変形量が、ピストン部１１１１が挿入された部位の変形量よりも大きい。このため、シリンダ１１５とピストン部１１１１との間のクリアランスは、制御室１１７に近い側が遠い側よりも大きく減少する。なお、図５の破線は、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しくなっているときの、シリンダ１１５の内周面の形状を示している。   On the other hand, in a state where the control valve 122 connects the low pressure fuel passage 1213 (see FIG. 1) and the control chamber 117, that is, in a state where the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 is higher than the pressure in the control chamber 117. Due to the pressure difference between the pressure 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115, the cylinder 115 is deformed so as to reduce its diameter. Specifically, the deformation amount of the portion of the cylinder 115 facing the control chamber 117 is larger than the deformation amount of the portion where the piston part 1111 is inserted. For this reason, the clearance between the cylinder 115 and the piston portion 1111 is greatly reduced on the side closer to the control chamber 117 than on the far side. 5 indicates the shape of the inner peripheral surface of the cylinder 115 when the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal.

ここで、制御室１１７の圧力とシリンダ１１５の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときの、ピストン部１１１１における制御室１１７に近い側の外径と制御室１１７から遠い側の外径との差は、制御室１１７の圧力が低圧に切り替えられた状態のときの、シリンダ１１５における制御室１１７に近い側の縮径量と制御室１１７から遠い側の縮径量との差に等しく設定されている。   Here, when the pressure in the control chamber 117 and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder 115 are equal, the outer diameter of the piston portion 1111 closer to the control chamber 117 and the outer diameter farther from the control chamber 117 Is set equal to the difference between the reduced diameter on the cylinder 115 side closer to the control chamber 117 and the reduced diameter on the side farther from the control chamber 117 when the pressure in the control chamber 117 is switched to a low pressure. Has been.

その結果、図５に示すように、制御室１１７に近い側のクリアランスと遠い側のクリアランスが略等しくなる。そして、このときのクリアランスが適切な値になるように、シリンダ１１５が変形していないときのクリアランスを設定しておくことにより、シリンダ１１５の変形に起因するアウターニードル１１１の摺動不良やクリアランスからのリークの増大を防止することができる。   As a result, as shown in FIG. 5, the clearance on the side closer to the control chamber 117 and the clearance on the far side become substantially equal. Then, by setting the clearance when the cylinder 115 is not deformed so that the clearance at this time becomes an appropriate value, the sliding failure of the outer needle 111 due to the deformation of the cylinder 115 and the clearance are eliminated. Increase in leakage can be prevented.

また、本実施形態のように、ピストン部１１１１の外周面を円錐状にする方が、シリンダ１１５の内周面を円錐状にする場合よりも、加工が容易である。   Further, as in the present embodiment, the process of making the outer peripheral surface of the piston portion 1111 conical is easier than the case of making the inner peripheral surface of the cylinder 115 conical.

（他の実施形態）
上記各実施形態では、ニードルがアウターニードル１１１とインナニードル１１２とに分割された形式の燃料噴射ノズル１１を示したが、本発明は、ニードルがアウターニードル１１１とインナニードル１１２とに分割されていない形式の燃料噴射ノズル１１にも適用することができる。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the fuel injection nozzle 11 in which the needle is divided into the outer needle 111 and the inner needle 112 is shown. However, in the present invention, the needle is not divided into the outer needle 111 and the inner needle 112. The present invention can also be applied to the type of fuel injection nozzle 11.

また、上記各実施形態では、プレート１１４とシリンダ１１５を別体にしたが、プレート１１４とシリンダ１１５を一体に形成してもよい。   Moreover, in each said embodiment, although the plate 114 and the cylinder 115 were made into a different body, you may form the plate 114 and the cylinder 115 integrally.

本発明の第１実施形態に係る燃料噴射ノズルを備える燃料噴射装置の構成を示す模式的な図である。It is a typical figure showing composition of a fuel injection device provided with a fuel injection nozzle concerning a 1st embodiment of the present invention. 図１の燃料噴射ノズルの要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the fuel-injection nozzle of FIG. 図２とは異なる作動条件下での作動状態を示す燃料噴射ノズルの要部断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of a fuel injection nozzle showing an operating state under an operating condition different from FIG. 本発明の第２実施形態に係る燃料噴射ノズルを示す要部の断面図である。It is sectional drawing of the principal part which shows the fuel-injection nozzle which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図４とは異なる作動条件下での作動状態を示す燃料噴射ノズルの要部断面図である。It is principal part sectional drawing of the fuel-injection nozzle which shows the operation state on the operating conditions different from FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１１１ ニードル
１１３ ノズルボデー
１１５ シリンダ
１１７ 制御室
１１１１ ピストン部
１１３１ 弁座
１１３２ 噴孔
１１３３ 噴孔 DESCRIPTION OF SYMBOLS 111 Needle 113 Nozzle body 115 Cylinder 117 Control chamber 1111 Piston part 1131 Valve seat 1132 Injection hole 1133 Injection hole

Claims (5)

燃料の出口となる噴孔（１１３２、１１３３）およびこの噴孔（１１３２、１１３３）が開口する弁座（１１３１）を有するノズルボデー（１１３）と、
燃料の圧力が高圧と低圧に切り替えられる制御室（１１７）を形成するとともに、外周面に高圧の燃料の圧力が作用するシリンダ（１１５）と、
一端側が前記弁座（１１３１）と接離して前記噴孔（１１３２、１１３３）を開閉するとともに、他端側に形成されたピストン部（１１１１）が前記シリンダ（１１５）に摺動自在に挿入されるニードル（１１１）とを備え、
前記シリンダ（１１５）と前記ピストン部（１１１１）との間のクリアランスは、前記制御室（１１７）の圧力と前記シリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときに、前記制御室（１１７）に近い側が遠い側よりも大きいことを特徴とする燃料噴射ノズル。 A nozzle body (113) having a nozzle hole (1132, 1133) serving as a fuel outlet and a valve seat (1131) in which the nozzle hole (1132, 1133) opens;
A cylinder (115) that forms a control chamber (117) in which the pressure of the fuel can be switched between a high pressure and a low pressure;
One end side contacts and separates from the valve seat (1131) to open and close the nozzle hole (1132, 1133), and a piston portion (1111) formed on the other end side is slidably inserted into the cylinder (115). Needle (111)
The clearance between the cylinder (115) and the piston portion (1111) is controlled when the pressure in the control chamber (117) is equal to the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115). A fuel injection nozzle characterized in that the side closer to the chamber (117) is larger than the side farther away. 前記シリンダ（１１５）の内周面は、前記制御室（１１７）の圧力と前記シリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときに、前記制御室（１１７）に近い側から遠い側に向かって径が小さくなる円錐状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。   The inner peripheral surface of the cylinder (115) is viewed from the side closer to the control chamber (117) when the pressure in the control chamber (117) and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115) are equal. The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the fuel injection nozzle has a conical shape whose diameter decreases toward a far side. 前記ピストン部（１１１１）は、前記制御室（１１７）に近い側から遠い側に向かって径が大きくなる円錐状であることを特徴とする請求項１に記載の燃料噴射ノズル。   The fuel injection nozzle according to claim 1, wherein the piston portion (1111) has a conical shape whose diameter increases from a side closer to the control chamber (117) to a side farther from the side. 前記制御室（１１７）の圧力と前記シリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときの、前記シリンダ（１１５）における前記制御室（１１７）に近い側の内径と前記制御室（１１７）から遠い側の内径との差は、前記制御室（１１７）の圧力が低圧に切り替えられた状態のときの、前記シリンダ（１１５）における前記制御室（１１７）に近い側の縮径量と前記制御室（１１７）から遠い側の縮径量との差に等しく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の燃料噴射ノズル。   When the pressure in the control chamber (117) and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115) are equal, the inner diameter of the cylinder (115) closer to the control chamber (117) and the control chamber The difference from the inner diameter on the side farther from (117) is the reduced diameter on the side closer to the control chamber (117) in the cylinder (115) when the pressure in the control chamber (117) is switched to a low pressure. 3. The fuel injection nozzle according to claim 2, wherein the fuel injection nozzle is set equal to the difference between the amount and the amount of diameter reduction on the side far from the control chamber (117). 前記制御室（１１７）の圧力と前記シリンダ（１１５）の外周面に作用する圧力とが等しい状態のときの、前記ピストン部（１１１１）における前記制御室（１１７）に近い側の外径と前記制御室（１１７）から遠い側の外径との差は、前記制御室（１１７）の圧力が低圧に切り替えられた状態のときの、前記シリンダ（１１５）における前記制御室（１１７）に近い側の縮径量と前記制御室（１１７）から遠い側の縮径量との差に等しく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料噴射ノズル。   When the pressure in the control chamber (117) and the pressure acting on the outer peripheral surface of the cylinder (115) are equal, the outer diameter of the piston portion (1111) near the control chamber (117) and the The difference from the outer diameter on the side far from the control chamber (117) is the side closer to the control chamber (117) in the cylinder (115) when the pressure in the control chamber (117) is switched to a low pressure. 4. The fuel injection nozzle according to claim 3, wherein the fuel injection nozzle is set equal to a difference between a diameter reduction amount of the fuel and a diameter reduction amount on a side farther from the control chamber (117).
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