JP4154839B2

JP4154839B2 - Fuel injection device

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Publication number: JP4154839B2
Application number: JP2000232798A
Authority: JP
Inventors: 義久山本; 利雄近藤
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-08-01
Filing date: 2000-08-01
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2020-08-01
Also published as: JP2002048024A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関（以下、エンジンという）の燃料噴射装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ディーゼルエンジンにおいて、低排出物（ＮＯｘ、ＨＣ、黒煙）および高出力、低燃費を両立させるために、エンジンの運転条件に応じて燃料の噴射率を可変することが要求される。この要求を実現するために、従来技術として、弁部材を付勢するように２個のバネを用いた２段開弁圧のノズルが公知となっている。
しかし、この技術では、燃料噴射ポンプから圧送される燃料圧力は、エンジン運転状態によって変動するので、エンジンが要求する噴射率を全運転条件に応じて実現するのは困難である。
【０００３】
そこで、例えば特開平８−３２６６１９号公報に開示される従来の燃料噴射弁には、弁部材を噴孔閉塞方向に燃料圧力を加える圧力室を設けたものがある。これは、ノズル燃料溜りに導入される燃料圧力により噴孔を開放方向へ向ける力と、圧力室の燃料圧力により噴孔を閉塞方向へ向ける力との大小関係により、弁部材のリフト量を可変するものである。
圧力室の圧力は、圧力室内の高圧燃料を低圧通路へ排出するためのパイロットバルブステムを開閉制御させることで変化するものであり、パイロットバルブステムにより圧力室の圧力を変化させることで、弁部材を段階的にリフトさせるものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報（特開平８−３２６６１９号公報）に開示される従来の燃料噴射弁では、パイロットバルブステムによって圧力室の燃料圧力を変化させて、弁部材を段階的にリフトさせるものであった。
従って、弁部材のリフトを規制した低リフトの状態で燃料噴射を行う時、その規制位置が確実には定まらず、例えば温度等によりリフト量がばらついてしまい、要求される燃料噴射量が得られなくなるという不具合があった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、弁部材のリフトの規制位置を機械的に決定し、エンジンの全運転状態に応じて要求される燃料の噴射率を安定して得ることのできる弁部材のリフト量を段階的に制御可能な燃料噴射装置の提供にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、第１圧力室の内圧変化によって噴孔の開閉を行う弁部材の動きが機械的に制御されるとともに、第２圧力室の内圧変化によってリフト量を決定するリフト規制ピストンの動きが機械的に制御されるものである。
つまり、リフト停止（閉弁）、低リフト時、高リフト時のぞれぞれにおいて、弁部材の位置が機械的に決定されるものである。このため、温度等によりリフト量がばらつく不具合がなく、要求される燃料噴射率を安定して得ることができる。
【０００７】
請求項２の手段として、第１圧力室と第２圧力室を順次に変化させて、弁部材とリフト規制ピストンを順次リフトさせる構成を採用しても良い。
請求項３の手段として、弁部材が弁座に着座する閉弁状態の時、リフト規制ピストンの位置が弁部材を高リフトさせる位置にあるような構成を採用しても良い。
【０００８】
請求項４の手段として、リフト規制ピストンの位置が弁部材を高リフトさせる位置にある時、弁部材のみが移動して噴孔の開閉を行うことができる構成を採用しても良い。
請求項５の手段として、制御弁が第１、第２圧力室内の圧力を制御することによって、弁部材による閉弁、低リフトでの開弁、高リフトでの開弁の３つの状態を択一的に選択するように設けても良い。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
〔第１実施形態〕
図１に示す燃料噴射装置１は、図示しないエンジンのエンジンヘッドに挿入搭載され、エンジンの各気筒に燃料を直接噴射するように構成されている。図示しない燃料噴射ポンプから吐出された高圧燃料は、図示しない蓄圧管の蓄圧室で所定圧に蓄圧されて、燃料噴射装置１に供給される。燃料噴射ポンプは、エンジンの回転数、負荷、吸入燃料圧力、吸入空気量、冷却水の温度等に従って燃料吐出圧を調節するものである。
【００１０】
燃料噴射装置１におけるハウジング２と弁ボディ３とは、チップパッキン４をはさみ、リテーニングナット５で締結されている。
弁部材６は、噴孔７側から、ニードル８、ロッド９、駆動ピストン１０から構成されるものであり、そのスライド量は、噴孔７側の弁座１１と、反噴孔７側に配置されたリフト規制ピストン１２とによって規制される。
ニードル８は、弁ボディ３に往復自在に支持されるものであり、第１スプリング１３によりロッド９を介して弁ボディ３に形成された弁座１１に付勢されている。
【００１１】
リフト規制ピストン１２は、リフトした弁部材６の駆動ピストン１０に当接して、ニードル８のリフト位置を低リフトと高リフトの２段階に規制するものである。
このリフト規制ピストン１２は、第２スプリング１４により、ニードル８の着座方向に付勢されるものであり、この下側に押し付けられた下死点の状態から、後述する高圧燃料によって、図１に示すように第２スプリング１４を撓めた上死点までリフトできる。
【００１２】
リフト規制ピストン１２の下死点から上死点までのリフト量、つまり上死点時においてリフト規制ピストン１２の下端面にできる隙間ｈ2 が、リフト規制ピストン１２の最大リフトである。
また、リフト規制ピストン１２が上死点にあって、ニードル８が弁座１１に押し付けられた状態における駆動ピストン１０とリフト規制ピストン１２の間の隙間ｈ1 が、ニードル８の最大リフト（高リフト）となる。
そして、リフト規制ピストン１２が下死点にあって、ニードル８が弁座１１に押し付けられた状態では、駆動ピストン１０とリフト規制ピストン１２の間は隙間（ｈ1 −ｈ2 ）となり、これがニードル８の中間規制リフト（低リフト）となる。
【００１３】
弁部材６は、第１圧力室１５が高圧の時に弁座１１に着座（噴孔７閉塞）し、第１圧力室１５が低圧の時にリフト（噴射）するものである。
リフト規制ピストン１２は、第２圧力室１６が高圧の時にリフトして弁部材６を高リフト可能な状態にし、第２圧力室１６が低圧の時に着座して弁部材６を低リフト可能な状態にするものである。
【００１４】
第１圧力室１５は、高圧通路１７を介して高圧燃料が供給されるように設けられている。また、第１圧力室１５は、第１燃料通路１８、制御弁１９を介して、燃料排出用の低圧通路２０に連通されている。そして、制御弁１９が第１燃料通路１８と低圧通路２０とを遮断することにより、第１圧力室１５が高圧燃料によって高圧になり、制御弁１９が第１燃料通路１８と低圧通路２０とを連通することにより、第１圧力室１５の高圧燃料が排出されて低圧になる。
【００１５】
第２圧力室１６も、高圧通路１７を介して高圧燃料が供給されるように設けられている。また、第２圧力室１６も、第２燃料通路２１、制御弁１９を介して、燃料排出用の低圧通路２０に連通されている。そして、制御弁１９が第２燃料通路２１と低圧通路２０とを遮断することにより、第２圧力室１６が高圧燃料によって高圧になり、制御弁１９が第２燃料通路２１と低圧通路２０とを連通することにより、第２圧力室１６の高圧燃料が排出されて低圧になる。
【００１６】
このように、第１圧力室１５および第２圧力室１６は、制御弁１９によって圧力が制御される。
制御弁１９は、図１に示すように、低圧通路２０を閉塞して、第１圧力室１５および第２圧力室１６を共に高圧にする「閉弁モード」と、図２に示すように、第１燃料通路１８、第２燃料通路２１および低圧通路２０を連通させて、第１圧力室１５および第２圧力室１６を共に低圧にする「低リフトモード」と、図３に示すように、第２燃料通路２１のみを閉塞して、第１燃料通路１８と低圧通路２０を連通させて、第１圧力室１５を低圧にするとともに、第２圧力室１６を高圧にする「高リフトモード」とを切り替えるものである。
【００１７】
制御弁１９は、燃料噴射装置１の上部に装着される電磁弁２２の構成部品であり、この電磁弁２２は、ハウジング２の上部とナット２３によって締結されている。この電磁弁２２は、制御弁１９の他に、アーマチュア２４、ボディ２５、コイル２６、第１コイルバネ２７、第２コイルバネ２８等で構成されている。
【００１８】
制御弁１９は、第１コイルバネ２７の付勢力によってハウジング２に着座して低圧通路２０を閉塞可能なものであり、低圧通路２０が閉塞されることにより上述した「閉弁モード」の設定となる。
制御弁１９の上部に設けられた円盤状のコア２９は、コイル２６が通電されることにより発生する励磁吸引力により上方にリフトし、ピン３０の下端３０ａに当接してＨ1 リフトする。この状態の制御弁１９は、第１燃料通路１８、第２燃料通路２１および低圧通路２０を連通させるものであり、上述した「低リフトモード」の設定となる。
【００１９】
この「低リフトモード」の位置からコイル２６に供給される電流値が更に大きい場合では、制御弁１９のコア２９に作用する励磁吸引力が大きくなり、制御弁１９とピン３０とが上昇して、制御弁１９の上シート部１９ａがボディ２５の着座部２５ａに当接し、制御弁１９がＨ2 リフトする。この状態の制御弁１９は、第２燃料通路２１のみを閉塞して、第１燃料通路１８と低圧通路２０を連通させるものであり、上述した「高リフトモード」の設定となる。なお、低リフトモードから高リフトモードへの制御弁１９のリフトは、Ｈ2 −Ｈ1 である。
【００２０】
第１ピストンを制御することでニードル８の開閉動作を制御する第１圧力室１５への高圧燃料の供給は、燃料入口３１、高圧通路１７、第１入口絞り３２へと順に経由して導入される。
高圧状態の第１圧力室１５を低圧状態（噴孔７開弁）に変化させるためには、制御弁１９をリフトさせてハウジング２に形成された低圧通路２０を開く。すると、第１圧力室１５に供給された高圧燃料は、第１燃料通路１８、バルブ燃料室３３、低圧通路２０へと順に排出されて燃料タンク３４へ至る。ここで、低圧通路２０の出口絞り３５の流路面積は、第１入口絞り３２の流路面積よりも大きく設けられている。
【００２１】
リフト規制ピストン１２を制御することでニードル８のリフト量を制御する第２圧力室１６への高圧燃料の供給は、燃料入口３１、高圧通路１７、第２入口絞り３６を経て第２圧力室１６に供給される。ニードル８と共同する駆動ピストン１０がリフトをする前では、高圧通路１７内の高圧燃料が第２入口絞り３６を経由して第２圧力室１６に供給され、その力によってリフト規制ピストン１２は第２スプリング１４を撓めて上死点に到達している。
【００２２】
第２圧力室１６の高圧状態（高リフト）を低圧状態（低リフト）に変化させるためには、図２に示すように、制御弁１９を中間位置、即ち制御弁１９のコア２９がピン３０の下端３０ａに当接してＨ1 リフトした状態で停止させる。この状態では、第２燃料通路２１と低圧通路２０が連通し、第２圧力室１６に供給された高圧燃料が、第２燃料通路２１、バルブ燃料室３３、低圧通路２０へと順に排出されて燃料タンク３４へ至る。ここで、低圧通路２０の出口絞り３５の流路面積は、第２入口絞り３６の流路面積よりも大きく設けられている。
この実施形態の構成では、第２圧力室１６を低圧状態に変化させる時は、制御弁１９を中間位置にするので、第１燃料通路１８と低圧通路２０が連通して第１圧力室１５も低圧状態に変化する。このため、リフト規制ピストン１２を作動させるタイミングは、駆動ピストン１０の作動に同期して行うものである。
【００２３】
このように、第１圧力室１５および第２圧力室１６の内部燃料圧力を変化させることで駆動ピストン１０とリフト規制ピストン１２をそれぞれリフトさせて、ニードル８のリフトおよびリフト量の規制を行っている。そして、このニードル８を弁座１１に着座することにより複数個の噴孔７を閉塞している。
そして、低リフトで開口する噴孔７と、高リフトで開口する噴孔７を備えることにより、噴射率を可変可能な構成としている。
【００２４】
（第１実施形態の作動）
次に、燃料噴射装置１の作動を図１〜図３を用いて説明する。
まず、図示しない燃料噴射ポンプから燃料が吐出され、図示しない蓄圧管に送出される。蓄圧管の蓄圧室で所定の燃料圧に蓄圧された高圧燃料は、燃料噴射装置１の燃料入口３１に供給される。
また、図示しないエンジン制御装置（ＥＣＵ）により、エンジンの運転条件に応じた制御弁１９の駆動電流が生成され、コイル２６に供給される。駆動電流値が低い場合は、小さい励磁吸引力により制御弁１９が第１コイルバネ２７を撓めて上方にＨ1 リフトする。また、駆動電流値が高い場合は、大きい励磁吸引力により制御弁１９が第１、第２コイルバネ２７、２８を撓めてＨ2 リフトする。
【００２５】
第１の噴射作動形態では、電磁弁２２のコイル２６に高い電流が流れ、コイル２６の励磁吸引力が大きく、図３に示すように、制御弁１９がＨ2 リフトして制御弁１９の上シート部１９ａがボディ２５の着座部２５ａに当接する。この状態では、第２燃料通路２１が閉塞して、第１燃料通路１８と低圧通路２０が連通する。
【００２６】
すると、第１圧力室１５は、第１燃料通路１８と出口絞り３５を介して低圧通路２０に連通する。第１入口絞り３２より出口絞り３５の流路面積が大きく設定されているため、流入燃料よりも流出燃料が多く、第１圧力室１５の燃料圧力は低下し始める。
第１圧力室１５の燃料圧力が低下し、第１スプリング１３の設定荷重と第１圧力室１５の燃料圧力から受ける力との合力である噴孔７閉塞方向の力が、ニードル８を押し上げる力より小さくなると、ニードル８がリフトを開始する。
【００２７】
この時、第２圧力室１６の燃料圧力は、制御弁１９の上シート部１９ａがボディ２５の着座部２５ａに当接して第２燃料通路２１を閉塞した状態であり、高圧状態が維持され、リフト規制ピストン１２は上死点に停止している（ｈ2 リフト状態）。従って、ニードル８は、上死点に停止しているリフト規制ピストン１２に当接するまでリフトし、ｈ1 リフトして停止する（高リフト）。
【００２８】
所定の駆動パルス時間が過ぎると、コイル２６への駆動電流の供給が停止され、制御弁１９が閉弁し、低圧通路２０を閉塞する（図１の状態）。すると、第１入口絞り３２からの高圧燃料により第１圧力室１５が高圧状態に移り、ニードル８と協動する駆動ピストン１０が閉弁方向に移動する。この時も、第２圧力室１６が高圧状態が保たれるため、リフト規制ピストン１２は上死点で停止したままである。
【００２９】
第２の噴射作動形態では、電磁弁２２のコイル２６に低い電流が流れ、コイル２６の励磁吸引力が小さく、図２に示すように、制御弁１９が第１リフト量Ｈ1 の位置までリフトし、制御弁１９のコア２９がピン３０の下端３０ａに当接して停止する。この状態では、第１燃料通路１８および第２燃料通路２１が、低圧通路２０に連通する。
【００３０】
制御弁１９が第１リフト量Ｈ1 までリフトすると、第１圧力室１５の燃料圧力が低下し、第１スプリング１３の設定荷重と第１圧力室１５の燃料圧力から受ける力とを合せた力が低下することにより、高圧通路１７から供給される燃料圧力によりニードル８が第１スプリング１３に抗して押し上げられ、ロッド９を介して駆動ピストン１０が持ち上げられ、ニードル８がリフトを開始する。
【００３１】
この時、第２圧力室１６は、第２燃料通路２１と出口絞り３５を介して低圧通路２０に連通する。第２入口絞り３６より出口絞り３５の流路面積が大きく設定されているため、流入燃料よりも流出燃料が多く、第１圧力室１５とともに第２圧力室１６の燃料圧力も低下する。第２スプリング１４の荷重より、第２圧力室１６および第１圧力室１５による荷重が小さくなると、リフト規制ピストン１２は下方へリフトし、下死点で着座する。ここで、第２スプリング１４の荷重で停止状態を維持する。この時のリフト規制ピストン１２の移動量はｈ2 である。このため、ニードル８は、下死点で停止しているリフト規制ピストン１２に当接するまでリフトし、ｈ1 −ｈ2 リフトして停止する（低リフト）。
【００３２】
所定の駆動パルス時間が過ぎると、コイル２６への駆動電流の供給が停止され、制御弁１９が閉弁し、低圧通路２０を閉塞する（図１の状態）。すると、第１入口絞り３２からの高圧燃料により第１圧力室１５が高圧状態に移り、ニードル８と協動する駆動ピストン１０が閉弁方向に移動する。また、第２入口絞り３６からの高圧燃料により第２圧力室１６も高圧状態に移り、リフト規制ピストン１２が上死点に移動する。
そして、第１圧力室１５が高圧状態となることにより、駆動ピストン１０が押し下げられ、ニードル８が弁座１１に着座し、噴孔７を完全に閉塞する。
【００３３】
エンジンに燃料噴射装置１を装着して噴射作動させるにあたり、前述の第１、第２の噴射作動形態の切り替えとともに、低リフトで開口する噴孔７と、高リフトで開口する噴孔７とを設けることにより、噴射率を変更可能な構成とすることができる。つまり、例えば、エンジンの高速高負荷運転時には、第１の噴射作動形態によって噴射率を大きくし、低速低負荷運転時には、第２の噴射作動形態によって噴射率を小さくする。この噴射形態の切替制御は、エンジンの制御装置（ＥＣＵ）による駆動電流値を、高い電流値と低い電流値とで切り替えることで実施できる。
【００３４】
（第１実施形態の効果）
燃料噴射装置１は、上述したように、機械的に切替設定されるリフト規制ピストン１２の位置により、高リフトと低リフトの切替を実施できる。つまり、高リフトと低リフトを確実に得ることができ、燃料噴射率の切替制御を安定して行うことができるため、高い信頼性を得ることができる。
【００３５】
さらに、噴射率を大きくする高リフトの状態では、第１の噴射形態を採用する。このため、制御弁１９がフルリフト状態（図３の状態）となり、開口流路面積が大きく、且つ弁部材６だけが作動して、リフト規制ピストン１２は停止したままであるため、高い応答性でニードル８をリフトでき、高い性能を得ることができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
第２実施形態を図４を用いて説明する。図４は、第２実施形態による燃料噴射装置１の断面図である。なお、第１実施形態と同一機能物は同一符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の燃料噴射装置１は、第１実施形態に対し、駆動ピストン１０およびリフト規制ピストン１２にそれぞれ面する第１圧力室１５および第２圧力室１６の燃料圧力を電磁弁２２により制御し、ニードル８のリフト量を変化させて、噴射率を自由に設定可能とした点は同じであるが、第１圧力室１５への高圧燃料のとり回しが異なるものである。
【００３７】
具体的に第１実施形態では、高圧燃料は高圧通路１７で分岐し、第１、第２圧力室１５、１６のそれぞれに並列に導入され、そのまま並列で制御弁１９まで燃料通路が設けられていたが、この第２実施形態では、高圧通路１７、第２圧力室１６、バルブ燃料室３３、第１圧力室１５と直列に繋がれており、第１圧力室１５への高圧燃料の導入が第２圧力室１６を介して行われるものである。それ以外の構成および作動は第１実施形態と同じであるので説明は省略する。
【００３８】
この第２実施形態の燃料噴射装置１は、第１、第２圧力室１５、１６への高圧燃料の供給が直列であるため、応答性の面では第１実施形態より劣るが、第１実施形態で示した第１入口絞り３２が不要であるため、製造および調節に要するコストを抑えることができる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
第３実施形態を図５を用いて説明する。図５は、第３実施形態による燃料噴射装置１の断面図である。なお、上記実施形態と同一機能物は同一符号を付して説明を省略する。
第３実施形態の燃料噴射装置１は、第１実施形態に対し、駆動ピストン１０およびリフト規制ピストン１２にそれぞれ面する第１圧力室１５および第２圧力室１６の燃料圧力を電磁弁２２により制御し、ニードル８のリフト量を変化させて、噴射率を自由に設定可能とした点は同じであるが、リフト規制ピストン１２に面する第２圧力室１６の位置、および第２スプリング１４の位置が異なるものである。
【００４０】
具体的にこの第３実施形態では、ニードル８の閉弁状態においてリフト規制ピストン１２が上死点にあることは同じであるが、その位置を定めるのに、第１実施形態では第２圧力室１６がリフト規制ピストン１２のニードル８側にあって、その反対側に第２スプリング１４が配置されていたのに対し、この第３実施形態では、第２圧力室１６がリフト規制ピストン１２の反ニードル８側に配置され、第２スプリング１４がニードル８側に配置されている。従って、ニードル８の閉弁状態では、第２圧力室１６の圧力は低圧状態にされており、リフト規制ピストン１２は第２スプリング１４の荷重により上死点に押圧されている。
【００４１】
第１実施形態に対する作動上の相違点は、第２圧力室１６の高圧・低圧状態が第１実施形態と逆になる。
制御弁１９の周りの通路の配置は、上記第２圧力室１６の圧力状態の変化に従って、電磁弁２２の停止時に制御弁１９が閉じる通路が第１実施形態では低圧通路２０であったものが、この第３実施形態では第１圧力室１５に通じる第１燃料通路１８とし、低圧通路２０は常時開放状態で、バルブ燃料室３３に連通する構成を採用するものである。
【００４２】
（噴射停止状態）
電磁弁２２の停止時に制御弁１９は第１燃料通路１８の出口を閉じるため、第１入口絞り３２からの高圧燃料によって第１圧力室１５は高圧状態となる。この時、制御弁１９の上シート部１９ａがボディ２５の着座部２５ａと離れた状態にあるため、第２燃料通路２１が低圧通路２０と連通して、第２圧力室１６は低圧状態となる。この状態では、第２圧力室１６による下方への荷重よりも、第２スプリング１４による上方への荷重が大きく、リフト規制ピストン１２は上方へリフトされる。
【００４３】
（高リフト噴射時）
電磁弁２２のコイル２６に小さい電流が与えられ、制御弁１９が第１リフト量Ｈ1 の位置までリフトした状態では、第１燃料通路１８の出口が開弁し、第１圧力室１５が低圧状態に変化する。第２圧力室１６は、低圧状態のままで、リフト規制ピストン１２は上死点に停止しているので、駆動ピストン１０は、上死点で停止しているリフト規制ピストン１２に当接するまでリフトして停止する（高リフト）。
【００４４】
所定の駆動パルス時間が過ぎ、コイル２６への駆動電流の供給が停止され、制御弁１９が閉弁して第１燃料通路１８を再び閉塞すると、第１入口絞り３２からの高圧燃料により第１圧力室１５が高圧状態に移り、駆動ピストン１０が閉弁方向に移動してニードル８が弁座１１に着座して噴孔７を閉塞する。
【００４５】
（低リフト噴射時）
電磁弁２２のコイル２６に大きい電流が与えられ、制御弁１９が第２リフト量Ｈ2 の位置までリフトすると、第１燃料通路１８の出口が開弁し、第１圧力室１５が低圧状態に変化して、駆動ピストン１０が開弁方向に移動を開始し、ニードル８のリフトが開始する。この時、第２燃料通路２１の出口が制御弁１９によって閉じられるため、第２入口絞り３６からの高圧燃料により第２圧力室１６が高圧状態に移り、リフト規制ピストン１２が第２スプリング１４の荷重に打ち勝って下方へ移動して下死点に着座する。
従って、上昇する駆動ピストン１０は、下死点に着座するリフト規制ピストン１２に当接して上昇が停止するため、ニードル８のリフト量はｈ1 −ｈ2 の規制リフト状態となる（低リフト）。
【００４６】
所定の駆動パルス時間が過ぎ、コイル２６への駆動電流の供給が停止され、制御弁１９が閉弁して第１燃料通路１８を再び閉じ、第２燃料通路２１を再び低圧通路２０と連通させることにより、第１入口絞り３２からの高圧燃料により第１圧力室１５が高圧状態に移り、駆動ピストン１０が閉弁方向に移動してニードル８が弁座１１に着座して噴孔７を閉塞するとともに、第２圧力室１６が低圧状態に移り、リフト規制ピストン１２が第２スプリング１４の付勢力によって上方へ移動して上死点で停止する。
【００４７】
（第３実施形態の効果）
この第３実施形態では、閉弁状態において常時、第２入口絞り３６、第２圧力室１６、第２燃料通路２１、バルブ燃料室３３、低圧通路２０を通る燃料の流れが存在するので、噴射圧力が比較的低いエンジン向きであるが、駆動ピストン１０のリフト規制を油圧による荷重で行うため、確実な規制が可能になるとともに、応答性も向上する。
【００４８】
〔第４実施形態〕
第４実施形態を図６を用いて説明する。図６は、第４実施形態による燃料噴射装置１の要部断面図である。なお、上記実施形態と同一機能物は同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
この第４実施形態は、リフト規制ピストン１２の形状以外、上記第３実施形態と同じであり、説明は省略する。
この実施例では、第３実施形態と同様、リフト規制ピストン１２の上側に第２圧力室１６があるため、第１圧力室１５とリフト規制ピストン１２の下側を区切る必要がない。そこで、第３実施形態では２つあったリフト規制ピストン１２の円柱状摺動部のうち、下側の小径摺動部を廃止したものである。なお、作動は第３実施形態と同じであり説明は省略する。
この第４実施形態では、リフト規制ピストン１２の形状が単純化するため、製造コストを安価に抑えることができる。
【００５０】
〔他の実施形態〕
上記の各実施形態では、電磁弁２２を用いて制御弁１９を駆動する例を示したが、電磁弁２２に代えて電歪型のアクチェータを用いるなど、他のアクチェータを用いて制御弁１９を駆動しても良い。
また、各燃料通路のとり回しや、第１スプリング１３、第２スプリング１４の配置状態等も、実施形態の例に限定されるものでなく、適宜変更可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料噴射装置の断面図である（第１実施形態）。
【図２】燃料噴射装置の作動説明のための要部断面図である（第１実施形態）。
【図３】燃料噴射装置の作動説明のための断面図である（第１実施形態）。
【図４】燃料噴射装置の断面図である（第２実施形態）。
【図５】燃料噴射装置の断面図である（第３実施形態）。
【図６】燃料噴射装置の要部断面図である（第４実施形態）。
【符号の説明】
１燃料噴射装置
３弁ボディ
６弁部材
７噴孔
１１弁座
１２リフト規制ピストン
１５第１圧力室
１６第２圧力室
１９制御弁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine).
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a diesel engine, in order to achieve both low emissions (NOx, HC, black smoke), high output, and low fuel consumption, it is required to vary the fuel injection rate in accordance with engine operating conditions. In order to realize this requirement, as a conventional technique, a two-stage valve opening pressure nozzle using two springs so as to bias a valve member is known.
However, with this technique, the fuel pressure pumped from the fuel injection pump varies depending on the engine operating condition, so it is difficult to realize the injection rate required by the engine according to all operating conditions.
[0003]
Therefore, for example, a conventional fuel injection valve disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-326619 includes a valve member provided with a pressure chamber for applying fuel pressure in the direction of closing the nozzle hole. This is because the lift amount of the valve member is variable depending on the magnitude relationship between the force that directs the nozzle hole in the opening direction due to the fuel pressure introduced into the nozzle fuel reservoir and the force that directs the nozzle hole in the closing direction due to the fuel pressure in the pressure chamber. To do.
The pressure in the pressure chamber is changed by controlling the opening and closing of the pilot valve stem for discharging the high-pressure fuel in the pressure chamber to the low-pressure passage. The valve member is changed by changing the pressure in the pressure chamber by the pilot valve stem. Is lifted in stages.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional fuel injection valve disclosed in the above publication (JP-A-8-326619), the fuel pressure in the pressure chamber is changed by the pilot valve stem to lift the valve member stepwise. .
Therefore, when fuel injection is performed in a low lift state where the lift of the valve member is restricted, the restriction position is not reliably determined, and the lift amount varies depending on, for example, temperature, and the required fuel injection amount is obtained. There was a problem of disappearing.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to mechanically determine the restriction position of the lift of the valve member, and to determine the fuel injection rate required according to the entire operating state of the engine. An object of the present invention is to provide a fuel injection device that can control the lift amount of the valve member that can be stably obtained in a stepwise manner.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the movement of the valve member that opens and closes the nozzle hole is mechanically controlled by a change in the internal pressure of the first pressure chamber, and the lift regulating piston determines the lift amount by the change in the internal pressure of the second pressure chamber. Is controlled mechanically.
That is, the position of the valve member is mechanically determined at each of the lift stop (valve closing), the low lift, and the high lift. For this reason, there is no problem that the lift amount varies depending on the temperature or the like, and the required fuel injection rate can be stably obtained.
[0007]
As a means of claim 2, a configuration in which the first pressure chamber and the second pressure chamber are sequentially changed to lift the valve member and the lift regulating piston sequentially may be adopted.
As a means of claim 3, when the valve member is in a closed state where the valve member is seated on the valve seat, a configuration may be adopted in which the position of the lift regulating piston is at a position where the valve member is highly lifted.
[0008]
As a means of claim 4, when the position of the lift regulating piston is at a position where the valve member is highly lifted, a configuration in which only the valve member moves to open and close the nozzle hole may be adopted.
As a means of claim 5, the control valve controls the pressure in the first and second pressure chambers to select three states of valve closing by a valve member, valve opening at a low lift, and valve opening at a high lift. You may provide so that it may select singly.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
A fuel injection device 1 shown in FIG. 1 is inserted and mounted in an engine head of an engine (not shown), and is configured to directly inject fuel into each cylinder of the engine. High-pressure fuel discharged from a fuel injection pump (not shown) is accumulated at a predetermined pressure in a pressure accumulation chamber of a pressure accumulation pipe (not shown) and supplied to the fuel injection device 1. The fuel injection pump adjusts the fuel discharge pressure according to the engine speed, load, intake fuel pressure, intake air amount, cooling water temperature, and the like.
[0010]
The housing 2 and the valve body 3 in the fuel injection device 1 are fastened by a retaining nut 5 with a tip packing 4 interposed therebetween.
The valve member 6 is composed of a needle 8, a rod 9, and a drive piston 10 from the injection hole 7 side, and the sliding amount is arranged on the valve seat 11 on the injection hole 7 side and on the counter injection hole 7 side. It is regulated by the lift regulation piston 12 that has been made.
The needle 8 is reciprocally supported by the valve body 3 and is urged by a first spring 13 to a valve seat 11 formed on the valve body 3 via a rod 9.
[0011]
The lift restricting piston 12 abuts on the drive piston 10 of the lifted valve member 6 and restricts the lift position of the needle 8 in two stages, a low lift and a high lift.
The lift restricting piston 12 is urged in the seating direction of the needle 8 by the second spring 14. From the state of the bottom dead center pressed to the lower side, a high pressure fuel described later is used in FIG. As shown, the second spring 14 can be lifted to the top dead center.
[0012]
The lift amount from the bottom dead center to the top dead center of the lift regulating piston 12, that is, the gap h 2 formed on the lower end surface of the lift regulating piston 12 at the top dead center is the maximum lift of the lift regulating piston 12.
Further, the clearance h1 between the drive piston 10 and the lift restricting piston 12 when the lift restricting piston 12 is at the top dead center and the needle 8 is pressed against the valve seat 11 is the maximum lift (high lift) of the needle 8. It becomes.
When the lift restricting piston 12 is at the bottom dead center and the needle 8 is pressed against the valve seat 11, a gap (h 1 −h 2) is formed between the drive piston 10 and the lift restricting piston 12. Intermediate regulated lift (low lift).
[0013]
The valve member 6 is seated on the valve seat 11 (the injection hole 7 is closed) when the first pressure chamber 15 is at a high pressure, and lifts (injects) when the first pressure chamber 15 is at a low pressure.
The lift regulating piston 12 is lifted when the second pressure chamber 16 is at a high pressure so that the valve member 6 can be lifted high, and is seated when the second pressure chamber 16 is at a low pressure so that the valve member 6 can be lifted low. It is to make.
[0014]
The first pressure chamber 15 is provided so that high pressure fuel is supplied through the high pressure passage 17. The first pressure chamber 15 communicates with the low pressure passage 20 for discharging the fuel via the first fuel passage 18 and the control valve 19. The control valve 19 shuts off the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20, whereby the first pressure chamber 15 becomes high pressure by the high pressure fuel, and the control valve 19 connects the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20. By communicating, the high-pressure fuel in the first pressure chamber 15 is discharged and becomes a low pressure.
[0015]
The second pressure chamber 16 is also provided so that high pressure fuel is supplied through the high pressure passage 17. The second pressure chamber 16 is also communicated with the low pressure passage 20 for discharging the fuel via the second fuel passage 21 and the control valve 19. Then, the control valve 19 blocks the second fuel passage 21 and the low pressure passage 20, so that the second pressure chamber 16 becomes high pressure by the high pressure fuel, and the control valve 19 connects the second fuel passage 21 and the low pressure passage 20. By communicating, the high pressure fuel in the second pressure chamber 16 is discharged and the pressure becomes low.
[0016]
Thus, the pressure of the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16 is controlled by the control valve 19.
As shown in FIG. 1, the control valve 19 closes the low-pressure passage 20 to make both the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16 high pressure, and as shown in FIG. As shown in FIG. 3, a “low lift mode” in which the first fuel passage 18, the second fuel passage 21, and the low pressure passage 20 are communicated to make both the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16 low in pressure. “High lift mode” in which only the second fuel passage 21 is closed and the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20 are communicated to make the first pressure chamber 15 low and the second pressure chamber 16 high. And switch.
[0017]
The control valve 19 is a component part of an electromagnetic valve 22 mounted on the upper part of the fuel injection device 1, and the electromagnetic valve 22 is fastened to the upper part of the housing 2 by a nut 23. In addition to the control valve 19, the electromagnetic valve 22 includes an armature 24, a body 25, a coil 26, a first coil spring 27, a second coil spring 28, and the like.
[0018]
The control valve 19 is seated on the housing 2 by the urging force of the first coil spring 27 and can close the low-pressure passage 20. When the low-pressure passage 20 is closed, the above-described “valve closing mode” is set. .
A disk-shaped core 29 provided on the upper portion of the control valve 19 is lifted upward by an exciting attractive force generated when the coil 26 is energized, and abuts against the lower end 30a of the pin 30 to lift H1. The control valve 19 in this state communicates the first fuel passage 18, the second fuel passage 21, and the low pressure passage 20, and is set to the “low lift mode” described above.
[0019]
When the current value supplied to the coil 26 from the position of the “low lift mode” is larger, the exciting suction force acting on the core 29 of the control valve 19 increases, and the control valve 19 and the pin 30 rise. The upper seat portion 19a of the control valve 19 comes into contact with the seating portion 25a of the body 25, and the control valve 19 is lifted by H2. The control valve 19 in this state closes only the second fuel passage 21 and allows the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20 to communicate with each other, and is set to the “high lift mode” described above. The lift of the control valve 19 from the low lift mode to the high lift mode is H2 -H1.
[0020]
The supply of high-pressure fuel to the first pressure chamber 15 that controls the opening and closing operation of the needle 8 by controlling the first piston is introduced via the fuel inlet 31, the high-pressure passage 17, and the first inlet throttle 32 in order. The
In order to change the first pressure chamber 15 in the high pressure state to the low pressure state (opening of the nozzle hole 7), the control valve 19 is lifted to open the low pressure passage 20 formed in the housing 2. Then, the high pressure fuel supplied to the first pressure chamber 15 is sequentially discharged to the first fuel passage 18, the valve fuel chamber 33, and the low pressure passage 20, and reaches the fuel tank 34. Here, the flow passage area of the outlet throttle 35 of the low-pressure passage 20 is set larger than the flow passage area of the first inlet throttle 32.
[0021]
The high pressure fuel is supplied to the second pressure chamber 16 which controls the lift amount of the needle 8 by controlling the lift regulating piston 12 via the fuel inlet 31, the high pressure passage 17 and the second inlet throttle 36. To be supplied. Before the drive piston 10 that cooperates with the needle 8 lifts, the high-pressure fuel in the high-pressure passage 17 is supplied to the second pressure chamber 16 via the second inlet throttle 36, and the lift regulating piston 12 is driven by the force. 2 The spring 14 is bent to reach the top dead center.
[0022]
In order to change the high pressure state (high lift) of the second pressure chamber 16 to the low pressure state (low lift), as shown in FIG. 2, the control valve 19 is in an intermediate position, that is, the core 29 of the control valve 19 is pin 30. It stops in contact with the lower end 30a of the H1 and lifted by H1. In this state, the second fuel passage 21 and the low pressure passage 20 communicate with each other, and the high pressure fuel supplied to the second pressure chamber 16 is sequentially discharged to the second fuel passage 21, the valve fuel chamber 33, and the low pressure passage 20. The fuel tank 34 is reached. Here, the flow passage area of the outlet throttle 35 of the low pressure passage 20 is set larger than the flow passage area of the second inlet throttle 36.
In the configuration of this embodiment, when the second pressure chamber 16 is changed to the low pressure state, the control valve 19 is set to the intermediate position, so that the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20 communicate with each other. Change to low pressure state. For this reason, the timing which operates the lift control piston 12 is performed in synchronization with the operation of the drive piston 10.
[0023]
Thus, the drive piston 10 and the lift restricting piston 12 are lifted by changing the internal fuel pressure in the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16, respectively, and the lift and the lift amount of the needle 8 are regulated. Yes. The needle 8 is seated on the valve seat 11 to close the plurality of nozzle holes 7.
The injection rate is variable by providing the nozzle hole 7 that opens with a low lift and the nozzle hole 7 that opens with a high lift.
[0024]
(Operation of the first embodiment)
Next, the operation of the fuel injection device 1 will be described with reference to FIGS.
First, fuel is discharged from a fuel injection pump (not shown) and delivered to a pressure accumulating pipe (not shown). The high pressure fuel accumulated at a predetermined fuel pressure in the pressure accumulation chamber of the pressure accumulation tube is supplied to the fuel inlet 31 of the fuel injection device 1.
Further, a drive current for the control valve 19 corresponding to the engine operating conditions is generated by an engine control unit (ECU) (not shown) and supplied to the coil 26. When the drive current value is low, the control valve 19 bends the first coil spring 27 by a small exciting attractive force and lifts it up H1. On the other hand, when the drive current value is high, the control valve 19 bends the first and second coil springs 27 and 28 and lifts H2 by a large excitation attractive force.
[0025]
In the first injection operation mode, a high current flows through the coil 26 of the electromagnetic valve 22 and the exciting suction force of the coil 26 is large. As shown in FIG. 3, the control valve 19 lifts H2 and the upper seat of the control valve 19 is lifted. The part 19 a comes into contact with the seating part 25 a of the body 25. In this state, the second fuel passage 21 is closed, and the first fuel passage 18 and the low pressure passage 20 communicate with each other.
[0026]
Then, the first pressure chamber 15 communicates with the low pressure passage 20 via the first fuel passage 18 and the outlet throttle 35. Since the flow passage area of the outlet throttle 35 is set larger than that of the first inlet throttle 32, the amount of outflow fuel is larger than the inflow fuel, and the fuel pressure in the first pressure chamber 15 starts to decrease.
The force in which the fuel pressure in the first pressure chamber 15 decreases and the force in the closing direction of the nozzle hole 7, which is the combined force of the set load of the first spring 13 and the force received from the fuel pressure in the first pressure chamber 15, pushes up the needle 8. When it becomes smaller, the needle 8 starts to lift.
[0027]
At this time, the fuel pressure in the second pressure chamber 16 is a state in which the upper seat portion 19a of the control valve 19 is in contact with the seating portion 25a of the body 25 and closes the second fuel passage 21, and the high pressure state is maintained. The lift regulating piston 12 is stopped at the top dead center (h2 lift state). Therefore, the needle 8 is lifted until it comes into contact with the lift regulating piston 12 stopped at the top dead center, and h1 is lifted and stopped (high lift).
[0028]
When the predetermined drive pulse time has passed, the supply of drive current to the coil 26 is stopped, the control valve 19 is closed, and the low-pressure passage 20 is closed (state shown in FIG. 1). Then, the high pressure fuel from the first inlet throttle 32 moves the first pressure chamber 15 to a high pressure state, and the driving piston 10 that cooperates with the needle 8 moves in the valve closing direction. Also at this time, since the second pressure chamber 16 is maintained in a high pressure state, the lift restricting piston 12 remains stopped at the top dead center.
[0029]
In the second injection operation mode, a low current flows through the coil 26 of the electromagnetic valve 22 and the exciting suction force of the coil 26 is small. As shown in FIG. 2, the control valve 19 is lifted to the position of the first lift amount H1. The core 29 of the control valve 19 comes into contact with the lower end 30a of the pin 30 and stops. In this state, the first fuel passage 18 and the second fuel passage 21 communicate with the low pressure passage 20.
[0030]
When the control valve 19 is lifted to the first lift amount H1, the fuel pressure in the first pressure chamber 15 decreases, and a force that is a combination of the set load of the first spring 13 and the force received from the fuel pressure in the first pressure chamber 15 is obtained. By lowering, the needle 8 is pushed up against the first spring 13 by the fuel pressure supplied from the high-pressure passage 17, the drive piston 10 is lifted through the rod 9, and the needle 8 starts to lift.
[0031]
At this time, the second pressure chamber 16 communicates with the low pressure passage 20 via the second fuel passage 21 and the outlet throttle 35. Since the flow passage area of the outlet throttle 35 is set larger than that of the second inlet throttle 36, the amount of outflow fuel is larger than that of the inflow fuel, and the fuel pressure in the second pressure chamber 16 as well as the first pressure chamber 15 decreases. When the load by the second pressure chamber 16 and the first pressure chamber 15 becomes smaller than the load of the second spring 14, the lift regulating piston 12 lifts downward and sits at the bottom dead center. Here, the stopped state is maintained by the load of the second spring 14. The amount of movement of the lift regulating piston 12 at this time is h2. For this reason, the needle 8 is lifted until it comes into contact with the lift regulating piston 12 stopped at the bottom dead center, and h1 -h2 is lifted and stopped (low lift).
[0032]
When the predetermined drive pulse time has passed, the supply of drive current to the coil 26 is stopped, the control valve 19 is closed, and the low-pressure passage 20 is closed (state shown in FIG. 1). Then, the high pressure fuel from the first inlet throttle 32 moves the first pressure chamber 15 to a high pressure state, and the driving piston 10 that cooperates with the needle 8 moves in the valve closing direction. Further, the high pressure fuel from the second inlet throttle 36 also moves the second pressure chamber 16 to a high pressure state, and the lift regulating piston 12 moves to the top dead center.
When the first pressure chamber 15 is in a high pressure state, the drive piston 10 is pushed down, the needle 8 is seated on the valve seat 11, and the nozzle hole 7 is completely closed.
[0033]
When the fuel injection device 1 is mounted on the engine to perform the injection operation, the first and second injection operation modes are switched, and the injection hole 7 that opens with a low lift and the injection hole 7 that opens with a high lift are provided. By providing, it can be set as the structure which can change an injection rate. That is, for example, when the engine is operating at high speed and high load, the injection rate is increased by the first injection operation mode, and at the time of low speed and low load operation, the injection rate is decreased by the second injection operation mode. This injection mode switching control can be performed by switching the drive current value by the engine control unit (ECU) between a high current value and a low current value.
[0034]
(Effect of 1st Embodiment)
As described above, the fuel injection device 1 can switch between the high lift and the low lift depending on the position of the lift regulating piston 12 that is mechanically switched. That is, a high lift and a low lift can be reliably obtained, and the fuel injection rate switching control can be stably performed, so that high reliability can be obtained.
[0035]
Further, the first injection mode is adopted in a high lift state in which the injection rate is increased. Therefore, the control valve 19 is in a full lift state (the state shown in FIG. 3), the opening flow path area is large, only the valve member 6 is operated, and the lift restricting piston 12 remains stopped. The needle 8 can be lifted and high performance can be obtained.
[0036]
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel injection device 1 according to the second embodiment. In addition, the same function thing as 1st Embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
In contrast to the first embodiment, the fuel injection device 1 of the second embodiment controls the fuel pressure in the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16 facing the drive piston 10 and the lift regulating piston 12 by an electromagnetic valve 22, respectively. The injection rate can be freely set by changing the lift amount of the needle 8, but the high-pressure fuel is routed to the first pressure chamber 15.
[0037]
Specifically, in the first embodiment, the high-pressure fuel branches in the high-pressure passage 17 and is introduced into each of the first and second pressure chambers 15 and 16 in parallel, and the fuel passage is provided in parallel to the control valve 19 as it is. However, in the second embodiment, the high pressure passage 17, the second pressure chamber 16, the valve fuel chamber 33, and the first pressure chamber 15 are connected in series, and the high pressure fuel is introduced into the first pressure chamber 15. This is performed via the second pressure chamber 16. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, description thereof is omitted.
[0038]
The fuel injection device 1 of the second embodiment is inferior to the first embodiment in terms of responsiveness because the high-pressure fuel is supplied to the first and second pressure chambers 15 and 16 in series. Since the first inlet throttle 32 shown in the form is not necessary, the cost required for manufacturing and adjustment can be reduced.
[0039]
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the fuel injection device 1 according to the third embodiment. In addition, the same function thing as the said embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
In contrast to the first embodiment, the fuel injection device 1 of the third embodiment controls the fuel pressure in the first pressure chamber 15 and the second pressure chamber 16 facing the drive piston 10 and the lift regulating piston 12 by an electromagnetic valve 22, respectively. The injection rate can be freely set by changing the lift amount of the needle 8, but the position of the second pressure chamber 16 facing the lift regulating piston 12 and the position of the second spring 14 are the same. Are different.
[0040]
Specifically, in the third embodiment, it is the same that the lift regulating piston 12 is at the top dead center when the needle 8 is closed, but in order to determine its position, the second pressure chamber is used in the first embodiment. 16 is on the needle 8 side of the lift restricting piston 12 and the second spring 14 is disposed on the opposite side, whereas in the third embodiment, the second pressure chamber 16 is opposite to the lift restricting piston 12. The second spring 14 is arranged on the needle 8 side. Therefore, when the needle 8 is closed, the pressure in the second pressure chamber 16 is in a low pressure state, and the lift regulating piston 12 is pressed to the top dead center by the load of the second spring 14.
[0041]
The operational difference with respect to the first embodiment is that the high pressure / low pressure state of the second pressure chamber 16 is opposite to that of the first embodiment.
The arrangement of the passage around the control valve 19 is such that the passage that the control valve 19 closes when the electromagnetic valve 22 is stopped according to the change in the pressure state of the second pressure chamber 16 is the low-pressure passage 20 in the first embodiment. In the third embodiment, the first fuel passage 18 communicating with the first pressure chamber 15 is used, and the low pressure passage 20 is always open and communicates with the valve fuel chamber 33.
[0042]
(Injection stop state)
Since the control valve 19 closes the outlet of the first fuel passage 18 when the solenoid valve 22 is stopped, the first pressure chamber 15 is brought into a high pressure state by the high pressure fuel from the first inlet throttle 32. At this time, since the upper seat portion 19a of the control valve 19 is separated from the seating portion 25a of the body 25, the second fuel passage 21 communicates with the low pressure passage 20 and the second pressure chamber 16 is in a low pressure state. . In this state, the upward load by the second spring 14 is larger than the downward load by the second pressure chamber 16, and the lift regulating piston 12 is lifted upward.
[0043]
(High lift injection)
When a small current is applied to the coil 26 of the electromagnetic valve 22 and the control valve 19 is lifted to the position of the first lift amount H1, the outlet of the first fuel passage 18 is opened and the first pressure chamber 15 is in a low pressure state. To change. Since the second pressure chamber 16 remains in a low pressure state and the lift restricting piston 12 is stopped at the top dead center, the drive piston 10 is lifted until it comes into contact with the lift restricting piston 12 stopped at the top dead center. Then stop (high lift).
[0044]
When the predetermined drive pulse time has passed and the supply of the drive current to the coil 26 is stopped, the control valve 19 is closed and the first fuel passage 18 is closed again, the first high pressure fuel from the first inlet throttle 32 causes the first. The pressure chamber 15 moves to a high pressure state, the drive piston 10 moves in the valve closing direction, the needle 8 sits on the valve seat 11 and closes the injection hole 7.
[0045]
(Low lift injection)
When a large current is applied to the coil 26 of the solenoid valve 22 and the control valve 19 is lifted to the position of the second lift amount H2, the outlet of the first fuel passage 18 is opened, and the first pressure chamber 15 changes to a low pressure state. Then, the drive piston 10 starts moving in the valve opening direction, and the needle 8 starts to lift. At this time, since the outlet of the second fuel passage 21 is closed by the control valve 19, the high pressure fuel from the second inlet throttle 36 moves the second pressure chamber 16 to a high pressure state, and the lift restricting piston 12 moves to the second spring 14. It overcomes the load and moves downward to sit at the bottom dead center.
Accordingly, since the rising drive piston 10 comes into contact with the lift regulating piston 12 seated at the bottom dead center and the raising stops, the lift amount of the needle 8 becomes a regulated lift state of h1 -h2 (low lift).
[0046]
After a predetermined drive pulse time has passed, the supply of drive current to the coil 26 is stopped, the control valve 19 is closed, the first fuel passage 18 is closed again, and the second fuel passage 21 is again communicated with the low pressure passage 20. As a result, the high pressure fuel from the first inlet throttle 32 moves the first pressure chamber 15 to a high pressure state, the drive piston 10 moves in the valve closing direction, and the needle 8 sits on the valve seat 11 to close the nozzle hole 7. At the same time, the second pressure chamber 16 moves to a low pressure state, and the lift regulating piston 12 moves upward by the urging force of the second spring 14 and stops at the top dead center.
[0047]
(Effect of the third embodiment)
In the third embodiment, since there is always a flow of fuel through the second inlet throttle 36, the second pressure chamber 16, the second fuel passage 21, the valve fuel chamber 33, and the low pressure passage 20 in the closed state, the injection is performed. Although the pressure is suitable for an engine having a relatively low pressure, since the lift restriction of the drive piston 10 is performed by a hydraulic load, reliable restriction is possible and responsiveness is improved.
[0048]
[Fourth Embodiment]
A fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the fuel injection device 1 according to the fourth embodiment. In addition, the same function thing as the said embodiment attaches | subjects the same code | symbol, and abbreviate | omits description.
[0049]
The fourth embodiment is the same as the third embodiment except for the shape of the lift regulating piston 12, and the description thereof is omitted.
In this example, similarly to the third embodiment, since the second pressure chamber 16 is above the lift restriction piston 12, there is no need to separate the first pressure chamber 15 and the lower side of the lift restriction piston 12. Therefore, in the third embodiment, of the two cylindrical sliding portions of the lift regulating piston 12, the lower small-diameter sliding portion is eliminated. The operation is the same as that of the third embodiment, and a description thereof will be omitted.
In this 4th Embodiment, since the shape of the lift control piston 12 is simplified, manufacturing cost can be restrained cheaply.
[0050]
[Other Embodiments]
In each of the above embodiments, the example in which the control valve 19 is driven using the electromagnetic valve 22 has been described. However, the control valve 19 is used by using another actuator such as an electrostrictive actuator instead of the electromagnetic valve 22. It may be driven.
Further, the routing of each fuel passage and the arrangement state of the first spring 13 and the second spring 14 are not limited to the example of the embodiment, and can be appropriately changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a fuel injection device (first embodiment).
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part for explaining the operation of the fuel injection device (first embodiment).
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation of the fuel injection device (first embodiment).
FIG. 4 is a cross-sectional view of a fuel injection device (second embodiment).
FIG. 5 is a cross-sectional view of a fuel injection device (third embodiment).
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of the fuel injection device (fourth embodiment).
[Explanation of symbols]
1 Fuel injector
3 Valve body
6 Valve members
7 hole
11 Valve seat
12 Lift restriction piston
15 First pressure chamber
16 Second pressure chamber
19 Control valve

Claims

（ａ）噴孔を開閉する弁部材と、
（ｂ）前記噴孔の燃料上流側に弁座を有するものであり、前記弁部材が前記弁座に着座することにより前記噴孔を閉塞し、前記弁部材が前記弁座から離座することにより前記噴孔を開放する弁ボディと、
（ｃ）前記弁部材が前記弁座から離座してリフトした際に、そのリフトした弁部材に当接することにより、前記弁部材のリフト位置を、リフト量の少ない低リフトとリフト量の多い高リフトとに切り替えるリフト規制ピストンと、
（ｄ）高圧燃料の給排によって前記弁部材の駆動を制御する第１圧力室と、
（ｅ）高圧燃料の給排によって前記リフト規制ピストンの駆動を制御する第２圧力室と、
（ｆ）前記第１圧力室内の圧力および前記第２圧力室内の圧力を切り替えることにより、前記弁部材および前記リフト規制ピストンの動きを制御する制御弁とを備え、
前記第１圧力室および前記第２圧力室のそれぞれと、燃料排出用の低圧通路との連通状態を、１つの前記制御弁で制御することを特徴とする燃料噴射装置。(A) a valve member for opening and closing the nozzle hole;
(B) A valve seat is provided on the fuel upstream side of the nozzle hole, the valve member is seated on the valve seat to close the nozzle hole, and the valve member is separated from the valve seat. A valve body that opens the nozzle hole by:
(C) When the valve member is lifted away from the valve seat, the valve member is brought into contact with the lifted valve member, whereby the lift position of the valve member is set to a low lift with a small lift amount and a large lift amount. A lift regulating piston that switches to a high lift,
(D) a first pressure chamber that controls driving of the valve member by supplying and discharging high-pressure fuel;
(E) a second pressure chamber that controls driving of the lift regulating piston by supplying and discharging high-pressure fuel;
(F) by switching the pressure of the pressure and the second pressure chamber of the first pressure chamber, and a control valve for controlling the movement of the valve member and the lift regulating piston,
The fuel injection device , wherein the communication state between each of the first pressure chamber and the second pressure chamber and the low pressure passage for discharging the fuel is controlled by one control valve .

請求項１の燃料噴射装置において、
前記制御弁は、前記第１圧力室と前記第２圧力室を順次に変化させて前記弁部材と前記リフト規制ピストンを順次リフトさせる構成であることを特徴とする燃料噴射装置。The fuel injection device according to claim 1.
The fuel injection device according to claim 1, wherein the control valve is configured to sequentially change the first pressure chamber and the second pressure chamber to sequentially lift the valve member and the lift restricting piston.

請求項１または請求項２の燃料噴射装置において、
前記弁部材が前記弁座に着座する閉弁状態の時、前記リフト規制ピストンの位置は、前記弁部材を高リフトさせる位置にあることを特徴とする燃料噴射装置。The fuel injection device according to claim 1 or 2,
The fuel injection device according to claim 1, wherein when the valve member is in a closed state where the valve member is seated on the valve seat, the position of the lift restricting piston is at a position where the valve member is highly lifted.

請求項１ないし請求項３のいずれかの燃料噴射装置において、
前記リフト規制ピストンの位置が、前記弁部材を高リフトさせる位置にある時、前記弁部材のみが移動して前記噴孔の開閉を行うことを特徴とする燃料噴射装置。The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3,
The fuel injection device according to claim 1, wherein when the position of the lift regulating piston is at a position where the valve member is highly lifted, only the valve member moves to open and close the nozzle hole.

請求項１ないし請求項４のいずれかの燃料噴射装置において、
前記制御弁は、前記第１、第２圧力室内の圧力を制御することによって、前記弁部材による閉弁、低リフトでの開弁、高リフトでの開弁の３つの状態を択一的に選択することを特徴とする燃料噴射装置。The fuel injection device according to any one of claims 1 to 4,
The control valve controls the pressure in the first and second pressure chambers to selectively select one of three states: valve closing by the valve member, valve opening at a low lift, and valve opening at a high lift. A fuel injection device selected.