JP4842881B2

JP4842881B2 - Fuel injection valve for internal combustion engine

Info

Publication number: JP4842881B2
Application number: JP2007111657A
Authority: JP
Inventors: 嘉紀太長根; 義正渡辺; 重夫野村; 義明西島
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2011-12-21
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP2008267277A

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射弁に関する。 The present invention relates to a fuel injection valve for an internal combustion engine.

近年、内燃機関に用いられる燃料噴射弁として、二つの噴孔群を具備し、一方の噴孔群の噴孔のみからの燃料噴射と両噴孔群の噴孔からの燃料噴射とを使い分けることができる燃料噴射弁が開発されている。斯かる燃料噴射弁では、一般に、低負荷運転状態においては一方の噴孔径の細い噴孔群のみから燃料を噴射することにより噴霧を微粒化すると共に、高負荷運転状態においてはこの噴孔群に加えて噴孔径の太い噴孔群からも燃料を噴射することにより短期間に多量の燃料を噴射することを可能としている。 2. Description of the Related Art Recently, as a fuel injection valve used in an internal combustion engine, two injection hole groups are provided, and fuel injection from only one injection hole group and fuel injection from both injection hole groups are properly used. Fuel injection valves that can be used have been developed. In such a fuel injection valve, in general, in a low-load operation state, spray is atomized by injecting fuel only from one nozzle hole group having a small diameter and in a high-load operation state, In addition, it is possible to inject a large amount of fuel in a short time by injecting fuel from the nozzle hole group having a large nozzle hole diameter.

このような燃料噴射弁としては、例えば、円筒状の外側ニードル弁とこの外側ニードル弁の内側に同軸に設けられた内側ニードル弁とを具備し、外側ニードル弁が一方の噴孔群の噴孔を開閉すると共に内側ニードル弁が他方の噴孔群の噴孔を開閉する燃料噴射弁が知られている（例えば、特許文献１）。 As such a fuel injection valve, for example, a cylindrical outer needle valve and an inner needle valve provided coaxially inside the outer needle valve are provided, and the outer needle valve is an injection hole of one injection hole group. There is known a fuel injection valve in which the inner needle valve opens and closes the nozzle hole of the other nozzle hole group (for example, Patent Document 1).

特に、特許文献１に開示された燃料噴射弁では、外側ニードル弁及び内側ニードル弁の後端側に設けられた制御室から燃料を流出させて制御室内の燃料の圧力を低下させることにより、外側ニードル弁及び内側ニードル弁を順次リフトさせることとしている。作動時には、制御室から燃料を流出させると、まず外側ニードル弁のリフトが開始されて一方の噴孔群の噴孔のみからの燃料噴射が行われると共に、外側ニードル弁が或る程度リフトされたところで内側ニードル弁のリフトが開始され、両噴孔群の噴孔からの燃料噴射が行われる。ただし、外側ニードル弁が或る程度リフトされる前に制御室からの燃料の流出を中止すると、内側ニードル弁のリフトが開始されることはなく、よって燃料噴射の開始から終了までに亘って一方の噴孔群の噴孔のみから燃料噴射が行われることになる。 In particular, in the fuel injection valve disclosed in Patent Document 1, the fuel is flown out from the control chamber provided on the rear end side of the outer needle valve and the inner needle valve to reduce the pressure of the fuel in the control chamber. The needle valve and the inner needle valve are sequentially lifted. In operation, when the fuel flows out from the control chamber, the outer needle valve is first lifted, fuel is injected only from the nozzle holes of one nozzle hole group, and the outer needle valve is lifted to some extent. By the way, the lift of the inner needle valve is started, and fuel is injected from the injection holes of both injection hole groups. However, if the outflow of fuel from the control chamber is stopped before the outer needle valve is lifted to a certain extent, the lift of the inner needle valve will not be started, and therefore one side from the start to the end of fuel injection. Fuel injection is performed only from the nozzle holes of the nozzle hole group.

特開２００５−３２０９０４JP-A-2005-320904 特開平８−３５４６７JP-A-8-35467 特開２００５−２０７４３０JP-A-2005-207430

ところで、特許文献１に記載の燃料噴射装置では、制御室から燃料を流出させる燃料の流量を変更することができず、基本的にニードル弁のリフト開始から終了までに亘ってほぼ一定の流量で燃料が制御室から流出することになる。このため、例えば制御室から燃料を流出させる通路に設けられたオリフィスにおける絞りを小さくして制御室から流出する燃料の流量を多くすると、燃料噴射弁からの噴射率の挙動は図８（Ａ）に実線ａ及びａ’で示したようになる。一方、制御室から燃料を流出させる通路に設けられたオリフィスにおける絞りを大きくして制御室から流出する燃料の流量を少なくすると、燃料噴射弁からの噴射率の挙動は図８（Ａ）に破線ｂ及びｂ’で示したようになる。なお、図中のａ、ｂは機関運転状態が高負荷・高回転となっている場合等、長期間に亘って燃料噴射を行う場合、図中のａ’、ｂ’は機関運転状態が低負荷・低回転となっている場合等、短期間に燃料噴射を行う場合の噴射率の挙動をそれぞれ示している。 By the way, in the fuel injection device described in Patent Document 1, the flow rate of the fuel that causes the fuel to flow out from the control chamber cannot be changed, and the flow rate is basically constant from the start to the end of the needle valve lift. Fuel will flow out of the control room. For this reason, for example, when the flow rate of the fuel flowing out from the control chamber is increased by reducing the restriction in the orifice provided in the passage for flowing out the fuel from the control chamber, the behavior of the injection rate from the fuel injection valve is shown in FIG. As indicated by solid lines a and a ′. On the other hand, when the throttle at the orifice provided in the passage for allowing the fuel to flow out from the control chamber is increased to reduce the flow rate of the fuel flowing out from the control chamber, the behavior of the injection rate from the fuel injection valve is shown by a broken line in FIG. As shown by b and b ′. Note that a and b in the figure indicate that the engine operating state is low when fuel injection is performed over a long period of time, such as when the engine operating state is high load and high rotation. The behavior of the injection rate when fuel is injected in a short time, such as when the load is low and the rotation is low, is shown.

ここで、機関運転状態が高負荷・高回転となっている場合、機関本体から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_X）とスモークとの関係は図８（Ｂ）に示したような関係となる。すなわち、高負荷・高回転時においては上記オリフィスの絞りが小さいとき（図中の実線ａ）の方がオリフィスの絞りが大きいとき（図中の破線ｂ）よりもスモーク及びＮＯ_Xの発生量が少ないことが分かる。また、図８（Ａ）から分かるように、噴射期間中の総燃料噴射量はオリフィスの絞りが小さいときの方が多く、よって出力を高めることができる。従って、排気エミッション及び出力の観点から、機関運転状態が高負荷・高回転となっている場合には、オリフィスの絞りを小さくし、制御室から流出する燃料の流量を多くすることが好ましい。 Here, when the engine operating state is high load and high rotation, the relationship between nitrogen oxides (NO _x ) contained in the exhaust gas discharged from the engine body and smoke is shown in FIG. 8B. It becomes like a relationship. That is, the generation amount of smoke and NO _X than when at the time of high load and high rotation stop of the orifice is small when towards the (solid line a in the figure) is large aperture orifice (dashed b in the drawing) I understand that there are few. Further, as can be seen from FIG. 8A, the total fuel injection amount during the injection period is larger when the orifice restriction is small, and thus the output can be increased. Therefore, from the viewpoint of exhaust emission and output, when the engine operating state is a high load and high rotation, it is preferable to reduce the orifice restriction and increase the flow rate of the fuel flowing out from the control chamber.

一方、機関運転状態が低負荷・低回転となっている場合、機関本体から排出される排気ガス中に含まれるＮＯ_Xと炭化水素（ＨＣ）との関係は図８（Ｃ）に示したような関係となる。すなわち、低負荷・低回転時においては上記オリフィスの絞りが大きいとき（図中の破線ｂ’）の方がオリフィスの絞りが小さいとき（図中の実線ａ’）よりもＨＣ及びＮＯ_Xの発生量が少ないことが分かる。従って、排気エミッションの観点から、機関運転状態が低負荷・低回転となっている場合には、オリフィスの絞りを大きくし、制御室から流出する燃料の流量を少なくすることが好ましい。 On the other hand, when the engine operating state is low load and low rotation, the relationship between NO _x contained in the exhaust gas discharged from the engine body and hydrocarbon (HC) is as shown in FIG. It becomes a relationship. That is, at low load and low rotation, generation of HC and NO _x occurs when the orifice restriction is larger (broken line b ′ in the figure) than when the orifice restriction is smaller (solid line a ′ in the figure). You can see that the amount is small. Therefore, from the viewpoint of exhaust emission, when the engine operating state is low load and low rotation, it is preferable to increase the orifice throttle and reduce the flow rate of the fuel flowing out from the control chamber.

このように、機関運転状態に応じて制御室から流出させる最適な燃料の流量が異なっている。しかしながら、上記特許文献１に記載の燃料噴射弁では制御室から流出させる燃料の流量を変化させることができず、よって全ての運転領域において最適な燃料噴射率を得ることができない。 As described above, the optimum flow rate of the fuel that flows out from the control chamber differs depending on the engine operating state. However, the fuel injection valve described in Patent Document 1 cannot change the flow rate of the fuel flowing out from the control chamber, and therefore, an optimal fuel injection rate cannot be obtained in all operating regions.

そこで、本発明の目的は、様々な機関運転領域において最適な燃料噴射率での燃料噴射を行うことができる燃料噴射弁を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve capable of performing fuel injection at an optimal fuel injection rate in various engine operation regions.

上記課題を解決するために、第１の発明では、第一噴孔群及び第二噴孔群と、制御室と、第一ニードル弁及び第二ニードル弁とを具備し、上記第一ニードル弁が上記第一噴孔群の噴孔を開閉し、上記第二ニードル弁が上記第二噴孔群の噴孔を開閉し、これらニードル弁のリフトは上記制御室内の燃料の圧力により制御せしめられる燃料噴射弁において、
燃料供給源及び上記制御室に連通する燃料流入通路と、上記第一ニードル弁と上記第二ニードル弁との相対位置に応じて該燃料流入通路の開口の開度を制御可能な開度制御手段とを更に具備し、上記燃料流入通路は二つのニードル弁のうちの一方のニードル弁内に設けられ、上記燃料流入通路の出口は該燃料流入通路から流出する燃料により両ニードル弁間の衝突荷重が小さくなる方向に向けられることを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, the first invention includes a first nozzle hole group and a second nozzle hole group, a control chamber, a first needle valve and a second needle valve, and the first needle valve. Opens and closes the nozzle holes of the first nozzle hole group, the second needle valve opens and closes the nozzle holes of the second nozzle hole group, and the lift of these needle valves is controlled by the fuel pressure in the control chamber. In the fuel injection valve,
A fuel inflow passage communicating with the fuel supply source and the control chamber, and an opening degree control means capable of controlling an opening degree of the fuel inflow passage according to a relative position between the first needle valve and the second needle valve The fuel inflow passage is provided in one of the two needle valves, and the outlet of the fuel inflow passage is a collision load between the needle valves by the fuel flowing out from the fuel inflow passage. Is directed in the direction of decreasing .

第２の発明では、第１の発明において、上記開度制御手段は上記ニードル弁の上昇初期における上記制御室内の燃料量の減少速度が上記ニードル弁の上昇後期における減少速度よりも遅くなるように開度を制御する。
第２の発明によれば、ニードル弁の上昇初期には噴射率の上昇速度が遅く且つニードル弁の上昇後期には噴射率の上昇速度が速くなるように燃料噴射を行うことができる。これにより、機関運転状態が低負荷・低回転となっている場合にはニードル弁の上昇初期で燃料噴射が終了せしめられることから噴射期間中には噴射率の上昇速度が遅く、機関運転状態が高負荷・高回転となっている場合にはニードル弁の上昇後期まで燃料噴射が行われることから噴射期間中には噴射率の平均的な上昇速度は速い。
なお、上記「ニードル弁の上昇中」とは、二つのニードル弁のうち少なくともいずれか一方が上昇している状態を意味する。 In a second invention, in the first invention, the opening degree control means is arranged so that the rate of decrease in the amount of fuel in the control chamber at the beginning of the rise of the needle valve is slower than the rate of decrease in the late stage of the rise of the needle valve. Control the opening .
According to the second aspect of the invention, fuel injection can be performed such that the rate of increase of the injection rate is slow at the early stage of the needle valve rising, and the rate of increase of the injection rate is increased at the later stage of the needle valve rise. As a result, when the engine operating state is low load and low rotation, the fuel injection is terminated at the early stage of the needle valve rising, so the rate of increase of the injection rate is slow during the injection period, and the engine operating state is When the load is high and the rotation speed is high, fuel injection is performed until the latter half of the rise of the needle valve, so that the average rate of increase of the injection rate is high during the injection period.
In addition, the above “while the needle valve is rising” means that at least one of the two needle valves is rising.

第３の発明では、第１の発明において、上記開度制御手段は上記ニードル弁上昇初期における上記燃料流入通路の開口の開度が上記ニードル弁上昇後期における上記燃料流入通路の開口の開度よりも小さくなるように上記開度を制御する。 In a third aspect based on the first aspect, the opening degree control means is configured such that the opening degree of the fuel inflow passage in the early stage of the needle valve rise is greater than the opening degree of the fuel inflow passage in the late stage of the needle valve rise. The opening degree is controlled so as to be smaller .

第４の発明では、第１〜３のいずれか一つの発明において、上記二つのニードル弁は、第一ニードル弁、第二ニードル弁の順にリフトが開始され、上記開度制御手段は上記第一ニードル弁のリフト量に応じて上記燃料流入通路の開口の開度を制御する。 In a fourth invention, in any one of the first to third inventions, the two needle valves start to lift in the order of the first needle valve and the second needle valve, and the opening degree control means is the first needle valve. The opening degree of the fuel inflow passage is controlled according to the lift amount of the needle valve .

本発明によれば、ニードル弁のリフト量と燃料流入通路の開口の開度との関係を適切に設定すれば、様々な機関運転領域において最適な燃料噴射率での燃料噴射を行うことができる。 According to the present invention, if the relationship between the lift amount of the needle valve and the opening degree of the fuel inflow passage is appropriately set, fuel injection at an optimal fuel injection rate can be performed in various engine operation regions. .

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。図１は、本発明の燃料噴射弁の第一実施形態を示す概略断面図であり、図１の左側は外側ニードル弁のみがリフトされている状態、図１の右側は外側ニードル弁及び内側ニードル弁共にリフトされている状態を示している。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a fuel injection valve of the present invention, in which only the outer needle valve is lifted on the left side of FIG. 1, and the outer needle valve and inner needle are on the right side of FIG. A state where both valves are lifted is shown.

本実施形態の燃料噴射装置は、高圧ポンプによって燃料タンクから高圧燃料が供給されるコモンレール（燃料蓄圧部）１と、コモンレール１から高圧燃料が供給され且つ機関燃焼室（図示せず）内に燃料を噴射する燃料噴射弁（以下、「インジェクタ」と称す）２と、噴射すべき燃料を貯留する燃料タンク（燃料回収部）３とを備える。また、コモンレール１内の燃料圧力は比較的高い圧力（例えば、８０ＭＰａ〜１４０ＭＰａ）に保たれる。 The fuel injection device of this embodiment includes a common rail (fuel accumulator) 1 that is supplied with high-pressure fuel from a fuel tank by a high-pressure pump, and fuel that is supplied with high-pressure fuel from the common rail 1 and into an engine combustion chamber (not shown). Are provided with a fuel injection valve (hereinafter referred to as “injector”) 2 and a fuel tank (fuel recovery unit) 3 for storing fuel to be injected. Moreover, the fuel pressure in the common rail 1 is kept at a relatively high pressure (for example, 80 MPa to 140 MPa).

インジェクタ２は、図１に示したように、筒状のノズルボディ１１と、このノズルボディ１１と同軸に配置された中実の内側ニードル弁１２と、上記ノズルボディ１１と同軸に配置された中空の外側ニードル弁１３とを具備する。ノズルボディ１１はその内部に中空空間を有し、この中空空間内に両ニードル弁１２、１３が収容される。また、外側ニードル弁１３はその内部に中空空間を有し、この中空空間内に内側ニードル弁１２が受容される。ノズルボディ１１の先端部には二つの噴孔群１４、１５が設けられており、これら噴孔群のうち内側噴孔群１４の噴孔は内側ニードル弁１２によって開閉されると共に外側噴孔群１５の噴孔は外側ニードル弁１３によって開閉される。各噴孔群１４、１５はそれぞれ一つ又はそれ以上の噴孔によって構成せしめられる。なお、本明細書においては、図１の下側、すなわちノズルボディ１１に噴孔群１４、１５が設けられている側を下方、図１の上側、すなわち噴孔群が設けられていない側を上方として説明する。 As shown in FIG. 1, the injector 2 includes a cylindrical nozzle body 11, a solid inner needle valve 12 disposed coaxially with the nozzle body 11, and a hollow disposed coaxially with the nozzle body 11. The outer needle valve 13 is provided. The nozzle body 11 has a hollow space therein, and both needle valves 12 and 13 are accommodated in the hollow space. The outer needle valve 13 has a hollow space therein, and the inner needle valve 12 is received in the hollow space. Two nozzle hole groups 14, 15 are provided at the tip of the nozzle body 11. Of these nozzle hole groups, the nozzle holes of the inner nozzle hole group 14 are opened and closed by the inner needle valve 12 and the outer nozzle hole group. The 15 nozzle holes are opened and closed by the outer needle valve 13. Each nozzle hole group 14 and 15 is constituted by one or more nozzle holes. In the present specification, the lower side of FIG. 1, that is, the side where the nozzle body 11 is provided with the nozzle hole groups 14 and 15 is the lower side, and the upper side of FIG. 1, ie, the side where the nozzle hole group is not provided. It demonstrates as upper.

ノズルボディ１１の内面と外側ニードル弁１３の外周面及び内側ニードル弁１２の先端部の外面との間には、インジェクタ２から噴射すべき燃料が流れるノズル室１６が形成される。このノズル室１６は、コモンレール１に通じる高圧燃料供給通路１７と連通していると共に、ノズルボディ１１の先端部に設けられた噴孔群１４、１５の各噴孔と連通する。 A nozzle chamber 16 through which fuel to be injected from the injector 2 flows is formed between the inner surface of the nozzle body 11 and the outer peripheral surface of the outer needle valve 13 and the outer surface of the distal end portion of the inner needle valve 12. The nozzle chamber 16 communicates with the high-pressure fuel supply passage 17 that communicates with the common rail 1 and also communicates with the respective nozzle holes of the nozzle hole groups 14 and 15 provided at the tip of the nozzle body 11.

内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３はそれぞれその軸線方向に摺動可能であり、斯かるニードル弁１２、１３の軸線方向の摺動により噴孔群１４、１５の各噴孔が開閉される。すなわち、ニードル弁１２、１３がリフト（上昇）せしめられると、それぞれ内側噴孔群１４及び外側噴孔群１５の各噴孔とノズル室１６とが通じ、各噴孔から燃料が噴射せしめられる。一方、ニードル１２、１３が最も下方の位置（リフトしていない状態）にあり、ニードル１２、１３の先端部がノズルボディ１１の先端部の内壁面に形成されたシート上に載置されている場合には各噴孔は閉じられており、よって各噴孔からの燃料の噴射が停止せしめられる。 The inner needle valve 12 and the outer needle valve 13 are slidable in the axial direction, and the nozzle holes of the nozzle hole groups 14 and 15 are opened and closed by the sliding of the needle valves 12 and 13 in the axial direction. That is, when the needle valves 12 and 13 are lifted (raised), the nozzle holes 16 of the inner nozzle hole group 14 and the outer nozzle hole group 15 communicate with the nozzle chamber 16, respectively, and fuel is injected from the nozzle holes. On the other hand, the needles 12 and 13 are in the lowest position (the state where the needles 12 and 13 are not lifted), and the tip portions of the needles 12 and 13 are placed on a sheet formed on the inner wall surface of the tip portion of the nozzle body 11. In some cases, each nozzle hole is closed, so that the fuel injection from each nozzle hole is stopped.

内側ニードル弁１２は内側ニードル用バネ１８によって内側噴孔群１４の各噴孔を閉弁するように軸線方向下方に向かって付勢されている。また、外側ニードル弁１３は外側ニードル用バネ１９によって外側噴孔群１５の各噴孔を閉弁するように軸線方向下方に向かって付勢されている。また、ニードル弁１２、１３の上端面とノズルボディ１１の内面との間に圧力制御室２０が画成される。この圧力制御室２０内には燃料が供給されており、この圧力制御室２０内の燃料圧力により内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３は下向きの力を受ける。すなわち、内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３はバネ１８、１９及び圧力制御室２０内の燃料により下向きの力を受けている。逆に、内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３はノズル室１６内の燃料圧力により上向き（噴孔開弁方向）の力を受ける。 The inner needle valve 12 is biased downward in the axial direction by the inner needle spring 18 so as to close each nozzle hole of the inner nozzle group 14. Further, the outer needle valve 13 is urged downward in the axial direction so as to close each nozzle hole of the outer nozzle hole group 15 by an outer needle spring 19. A pressure control chamber 20 is defined between the upper end surfaces of the needle valves 12 and 13 and the inner surface of the nozzle body 11. Fuel is supplied into the pressure control chamber 20, and the inner needle valve 12 and the outer needle valve 13 receive a downward force due to the fuel pressure in the pressure control chamber 20. That is, the inner needle valve 12 and the outer needle valve 13 receive a downward force from the springs 18 and 19 and the fuel in the pressure control chamber 20. Conversely, the inner needle valve 12 and the outer needle valve 13 receive upward force (injection hole opening direction) due to the fuel pressure in the nozzle chamber 16.

したがって、内側ニードル弁１２は内側ニードル用バネ１８及び圧力制御室２０内の燃料圧力により内側ニードル弁１２が受ける下向き（噴孔閉弁方向）の力が、ノズル室１６内の燃料圧力により内側ニードル弁１２が受ける上向き（噴孔開弁方向）の力と同一であるか又はそれよりも大きい場合、内側ニードル弁１２は下降せしめられるか又は内側噴孔群１４の各噴孔を閉じたまま維持せしめられる。逆に、内側ニードル用バネ１８及び圧力制御室２０内の燃料圧力によって内側ニードル弁１２が受ける下向きの力が、ノズル室１６内の燃料圧力により内側ニードル弁１２が受ける上向きの力よりも小さい場合、内側ニードル弁１２は上昇せしめられる。 Therefore, the inner needle valve 12 has a downward force (in the direction of closing the nozzle hole) received by the inner needle valve 12 due to the fuel pressure in the inner needle spring 18 and the pressure control chamber 20. When the upward force (the direction of opening of the nozzle hole) received by the valve 12 is equal to or greater than that, the inner needle valve 12 is lowered or each nozzle hole of the inner nozzle hole group 14 is kept closed. I'm damned. Conversely, when the downward force received by the inner needle valve 12 due to the fuel pressure in the inner needle spring 18 and the pressure control chamber 20 is smaller than the upward force received by the inner needle valve 12 due to the fuel pressure in the nozzle chamber 16. The inner needle valve 12 is raised.

外側ニードル弁１３についても同様なことが言え、外側ニードル用バネ１９及び圧力制御室２０内の燃料圧力により外側ニードル弁１３が受ける下向き（噴孔閉弁方向）の力が、ノズル室１６内の燃料圧力により外側ニードル弁１３が受ける上向き（噴孔開弁方向）の力と同一であるか又はそれよりも大きい場合、外側ニードル弁１３は下降せしめられるか又は外側噴孔群１５の各噴孔を閉じたまま維持せしめられる。逆に、外側ニードル用バネ１９及び圧力制御室２０内の燃料圧力によって外側ニードル弁１３が受ける下向きの力が、ノズル室１６内の燃料圧力により外側ニードル弁１３が受ける上向きの力よりも小さい場合、外側ニードル弁１３は上昇せしめられる。なお、外側ニードル用バネ１９の付勢力は内側ニードル用バネ１８の付勢力よりも弱いものとされる。 The same can be said for the outer needle valve 13, and the downward force (injection hole closing direction) received by the outer needle valve 13 by the fuel pressure in the outer needle spring 19 and the pressure control chamber 20 is increased in the nozzle chamber 16. When the force is equal to or greater than the upward force (injection opening direction) received by the outer needle valve 13 due to the fuel pressure, the outer needle valve 13 is lowered or each injection hole of the outer injection hole group 15 is provided. Can be kept closed. Conversely, the downward force received by the outer needle valve 13 due to the fuel pressure in the outer needle spring 19 and the pressure control chamber 20 is smaller than the upward force received by the outer needle valve 13 due to the fuel pressure in the nozzle chamber 16. The outer needle valve 13 is raised. The urging force of the outer needle spring 19 is weaker than the urging force of the inner needle spring 18.

圧力制御室２０は、オリフィス２１を介して燃料流出入通路２２と連通しており、この燃料流出入通路２２は制御弁２３に接続されている。制御弁２３にはノズル室１６内に連通する高圧燃料通路２４と、燃料タンク３に接続されているリターン通路２５とが接続されている。制御弁２３は、燃料流出入通路２２を高圧燃料通路２４とリターン通路２５とに選択的に連通されることが可能である。 The pressure control chamber 20 communicates with a fuel inflow / outflow passage 22 via an orifice 21, and the fuel inflow / outflow passage 22 is connected to a control valve 23. A high pressure fuel passage 24 communicating with the inside of the nozzle chamber 16 and a return passage 25 connected to the fuel tank 3 are connected to the control valve 23. The control valve 23 can selectively communicate the fuel inflow / outflow passage 22 with the high pressure fuel passage 24 and the return passage 25.

図１に示したように制御弁２３によって燃料流出入通路２２が高圧燃料通路２４に連通せしめられている（以下、「高圧接続状態」という）と、圧力制御室２０がノズル室１６と連通することから圧力制御室２０内の燃料圧力はコモンレール１の高い燃料圧力（以下、「レール圧」という）にまで上昇せしめられる。一方、制御弁２３によって燃料流出入通路２２がリターン通路２５に連通せしめられている（以下、「リターン接続状態」という）と、圧力制御室２０内の燃料が燃料タンク３に戻されることから、圧力制御室２０内の燃料圧力は徐々に低下せしめられる。 As shown in FIG. 1, when the fuel inflow / outflow passage 22 is communicated with the high pressure fuel passage 24 by the control valve 23 (hereinafter referred to as “high pressure connection state”), the pressure control chamber 20 communicates with the nozzle chamber 16. Therefore, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is increased to a high fuel pressure of the common rail 1 (hereinafter referred to as “rail pressure”). On the other hand, if the fuel flow passage 22 is communicated with the return passage 25 by the control valve 23 (hereinafter referred to as “return connection state”), the fuel in the pressure control chamber 20 is returned to the fuel tank 3. The fuel pressure in the pressure control chamber 20 is gradually reduced.

なお、制御弁２３はＥＣＵによって制御されるソレノイドアクチュエータによって制御せしめられる。しかしながら、制御弁２３を制御するための手段は、ソレノイドアクチュエータでなくてもよく、圧電素子、超磁歪素子等、他のタイプのアクチュエータを用いてもよい。 The control valve 23 is controlled by a solenoid actuator controlled by the ECU. However, the means for controlling the control valve 23 may not be a solenoid actuator, and other types of actuators such as a piezoelectric element and a giant magnetostrictive element may be used.

このように構成された燃料噴射弁２では、燃料噴射を行うべきときには、まず制御弁２３を高圧接続状態からリターン接続状態へと切り替える。これにより、圧力制御室２０内の燃料が燃料流出入通路２２、制御弁２３、リターン通路２５を介して燃料タンク３内に流出せしめられる。オリフィス２１の存在により圧力制御室２０からの燃料の流出は一定流量に制限される。これに伴って、圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に低下し、まずバネの付勢力の弱い外側ニードル弁１３が上昇し始め、外側噴孔群１５の各噴孔からの燃料噴射が開始せしめられる。 In the fuel injection valve 2 configured as described above, when fuel injection is to be performed, the control valve 23 is first switched from the high pressure connection state to the return connection state. As a result, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out into the fuel tank 3 through the fuel inflow / outflow passage 22, the control valve 23, and the return passage 25. Due to the presence of the orifice 21, the outflow of fuel from the pressure control chamber 20 is limited to a constant flow rate. Along with this, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 gradually decreases. First, the outer needle valve 13 having a weak spring biasing force starts to rise, and fuel injection from each nozzle hole of the outer nozzle hole group 15 starts. I'm damned.

そして、或る程度外側ニードル弁１３が上昇してもなお制御弁２３をリターン接続状態にし続けると、圧力制御室２０内の燃料圧力は更に低下し、内側ニードル弁１２が上昇し始め、内側噴孔群１４の各噴孔からも燃料噴射が開始される。その後、制御弁２３をリターン接続状態から高圧接続状態へと切り替えると、圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に上昇し、内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３が共に下降すると共に、まず内側噴孔群１４が閉弁せしめられ、次いで外側噴孔群１５が閉弁せしめられ、燃料噴射が終了せしめられる。 If the control valve 23 is kept in the return connection state even if the outer needle valve 13 is raised to some extent, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 further decreases, the inner needle valve 12 starts to rise, and the inner injection valve Fuel injection is also started from each nozzle hole of the hole group 14. Thereafter, when the control valve 23 is switched from the return connection state to the high pressure connection state, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 gradually increases, and both the inner needle valve 12 and the outer needle valve 13 are lowered. The hole group 14 is closed, then the outer injection hole group 15 is closed, and fuel injection is terminated.

一方、上記或る程度外側ニードル弁１３が上昇する前に制御弁２３をリターン接続状態から高圧接続状態へと切り替えると、圧力制御室２０内には燃料が流入し、これに伴って圧力制御室２０内の燃料圧力が徐々に上昇し、外側ニードル弁１３が下降すると共に、ついには外側噴孔群１５が閉弁せしめられ、燃料噴射が終了せしめられる。このように制御弁２３を制御することにより、燃料噴射弁２から少量の燃料噴射を行うことができる。 On the other hand, if the control valve 23 is switched from the return connection state to the high pressure connection state before the outer needle valve 13 rises to some extent, the fuel flows into the pressure control chamber 20, and accordingly, the pressure control chamber The fuel pressure in 20 gradually rises and the outer needle valve 13 descends. Finally, the outer injection hole group 15 is closed, and the fuel injection is terminated. By controlling the control valve 23 in this way, a small amount of fuel can be injected from the fuel injection valve 2.

ところで、本実施形態の燃料噴射弁２には、内側ニードル弁１２内にその軸線方向に延びるオリフィス３０及びこのオリフィス３０に連通し且つオリフィス３０に対して垂直に延びる二つの流路３１、３２が設けられている（これらオリフィス及び流路をまとめて「燃料流入通路」と称することができる）。また、内側ニードル弁１２は、その上端部近傍にニードル弁のシャフトに対して垂直な方向に突出する突出部３３を有し、上記二つの流路のうちの上方流路３１は突出部３３の直ぐ下方に設けられている。さらに、内側ニードル弁１２はその下方領域においては直径が短く、すなわち細くされているため、下方領域においては内側ニードル弁１２の外周面と外側ニードル弁１３の内周面との間に間隙３４が形成される。一方、外側ニードル弁１３にはその外周面と内周面との間で貫通する貫通孔３５が設けられている。 By the way, the fuel injection valve 2 of the present embodiment has an orifice 30 extending in the axial direction in the inner needle valve 12 and two flow paths 31, 32 communicating with the orifice 30 and extending perpendicularly to the orifice 30. (These orifices and flow paths can be collectively referred to as “fuel inflow passages”). Further, the inner needle valve 12 has a protruding portion 33 protruding in the direction perpendicular to the needle valve shaft in the vicinity of the upper end portion thereof, and the upper flow path 31 of the two flow paths is the It is provided immediately below. Further, since the inner needle valve 12 has a short diameter, ie, is narrowed in the lower region, a gap 34 is formed between the outer peripheral surface of the inner needle valve 12 and the inner peripheral surface of the outer needle valve 13 in the lower region. It is formed. On the other hand, the outer needle valve 13 is provided with a through hole 35 penetrating between the outer peripheral surface and the inner peripheral surface.

このように構成された燃料噴射弁２では、外側ニードル弁１３が全く上昇していないときでも貫通孔３５を介して燃料が間隙３４内に流入する。そして、間隙３４内に流入した燃料は下方流路３２、オリフィス３０及び上方流路３１を介して圧力制御室２０内に流入せしめられる。従って、制御弁２３が高圧接続状態にあるときには圧力制御室２０には燃料流出入通路２２に加えてオリフィス３０を介して燃料が流入することになる。 In the fuel injection valve 2 configured in this way, fuel flows into the gap 34 through the through hole 35 even when the outer needle valve 13 is not lifted at all. Then, the fuel that has flowed into the gap 34 flows into the pressure control chamber 20 via the lower flow path 32, the orifice 30, and the upper flow path 31. Therefore, when the control valve 23 is in the high pressure connection state, the fuel flows into the pressure control chamber 20 through the orifice 30 in addition to the fuel inflow / outflow passage 22.

一方、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであっても、外側ニードル弁１３が全く上昇していないときや僅かにしか上昇していないときには燃料がオリフィス３０を介して圧力制御室２０内に流入せしめられる。同時に、圧力制御室２０内の燃料は燃料流出入通路２２を介して燃料タンク３に流出せしめられる。燃料流出入通路２２を介して圧力制御室２０から流出する燃料の流量は、オリフィス３０を介して圧力制御室２０内に流入する燃料の流量よりも多いため、圧力制御室２０内の燃料圧力は徐々に低下する。しかしながら、オリフィス３０が無い場合に比べて、圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度は遅い。 On the other hand, even when the control valve 23 is in the return connection state, when the outer needle valve 13 is not raised at all or slightly raised, the fuel enters the pressure control chamber 20 through the orifice 30. Inflow. At the same time, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out to the fuel tank 3 through the fuel inflow / outflow passage 22. Since the flow rate of the fuel flowing out from the pressure control chamber 20 through the fuel inflow / outflow passage 22 is larger than the flow rate of the fuel flowing into the pressure control chamber 20 through the orifice 30, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is Decrease gradually. However, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is slower than when no orifice 30 is provided.

これに対して、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって、外側ニードル弁１３が上昇して外側ニードル弁１３の上端が内側ニードル弁１２の突出部３３と接触すると、上方流路３１の出口が内側ニードル弁１２によって閉じられることになる。これにより、間隙３４内の高圧燃料はオリフィス３０を介して圧力制御室２０内に流入することができなくなる。従って、圧力制御室２０には燃料が流入せずに燃料流出入通路２２を介して流出するのみであるため、圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が速くなる。 On the other hand, when the control valve 23 is in the return connection state, when the outer needle valve 13 rises and the upper end of the outer needle valve 13 comes into contact with the protruding portion 33 of the inner needle valve 12, the upper flow path 31. Is closed by the inner needle valve 12. As a result, the high-pressure fuel in the gap 34 cannot flow into the pressure control chamber 20 via the orifice 30. Accordingly, since the fuel does not flow into the pressure control chamber 20 but only flows out through the fuel inflow / outflow passage 22, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is increased.

図２は、燃料噴射弁からの燃料噴射の開始から終了までの噴射率の推移を示す図である。図２（Ａ）は本実施形態の燃料噴射弁２による噴射率の推移、図２（Ｂ）、（Ｃ）は内側ニードル弁１２内にオリフィス３０の設けられていない燃料噴射弁による燃料噴射の開始から終了までの噴射率の推移を示す図である。特に、図２（Ｂ）は燃料流出入通路２２に設けられたオリフィス２１の絞りを小さくして圧力制御室２０からの燃料流出速度を速くした場合を、図２（Ｃ）はオリフィス２１の絞りを大きくして圧力制御室２０からの燃料流出速度を遅くした場合をそれぞれ示している。 FIG. 2 is a diagram showing the transition of the injection rate from the start to the end of fuel injection from the fuel injection valve. 2A shows the transition of the injection rate by the fuel injection valve 2 of the present embodiment, and FIGS. 2B and 2C show the fuel injection by the fuel injection valve in which the orifice 30 is not provided in the inner needle valve 12. It is a figure which shows transition of the injection rate from the start to the end. In particular, FIG. 2B shows a case where the orifice 21 provided in the fuel inflow / outflow passage 22 is made smaller to increase the fuel outflow rate from the pressure control chamber 20, and FIG. Is shown, respectively, in which the fuel outflow rate from the pressure control chamber 20 is reduced.

図２（Ａ）から分かるように、本実施形態の燃料噴射弁２では、燃料噴射を開始してからニードル弁１２、１３の上昇初期（図中の期間ｘ）のうちは圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が遅いことから噴射率の上昇速度は遅い。その後、ニードル弁１２、１３の上昇後期（図中の期間ｙ）においては圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が速いことから噴射率の上昇速度は速くなる。 As can be seen from FIG. 2 (A), in the fuel injection valve 2 of the present embodiment, the inside of the pressure control chamber 20 during the initial rise (period x in the figure) of the needle valves 12 and 13 after the start of fuel injection. Since the fuel pressure drop rate is slow, the injection rate rises slowly. Thereafter, in the latter stage of the rise of the needle valves 12 and 13 (period y in the figure), the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is rapidly lowered, so that the injection rate is increased.

本実施形態の燃料噴射弁２はこのような噴射挙動をとることにより、機関運転状態が低負荷・低回転にあるときには図２（Ａ）に破線で示したような態様で燃料噴射が行われることになる。このように噴射が行われることで噴射率の上昇速度が遅くっているため、図８（Ｃ）に示したようにＨＣ及びＮＯ_Xの発生量を低減させることができる。 The fuel injection valve 2 of the present embodiment takes such injection behavior so that when the engine operating state is low load / low rotation, fuel injection is performed in the manner shown by the broken line in FIG. It will be. Since the jetting is Osoku' rise speed of the injection rate by performed, it is possible to reduce the generation amount of HC and NO _X as shown in FIG. 8 (C).

一方、機関運転状態が高負荷・高回転にあるときには図２（Ａ）に実線で示したような態様で燃料噴射が行われることになる。このように噴射が行われることで、少なくともニードル弁１２、１３の上昇後期における噴射率の上昇速度が速くなっているため、短時間に多量に燃料を噴射させて内燃機関の出力を高めることができると共に、図８（Ｂ）に示したようにスモーク及びＮＯ_Xの発生量を低減させることができる。 On the other hand, when the engine operating state is high load / high rotation, fuel injection is performed in a manner as shown by a solid line in FIG. Since the injection is performed in this way, at least the rate of increase of the injection rate in the latter half of the increase of the needle valves 12 and 13 is increased, so that a large amount of fuel can be injected in a short time to increase the output of the internal combustion engine. is possible, it is possible to reduce the generation amount of smoke and NO _X as shown in FIG. 8 (B).

すなわち、本実施形態の燃料噴射弁２によれば、低負荷・低回転時にはＨＣ及びＮＯ_Xの発生を低減させると共に、高負荷・高回転時にはスモーク及びＮＯ_Xの発生を低減させ且つ出力を高めることができる。 That is, according to the fuel injection valve 2 of the present embodiment, the generation of HC and NO _x is reduced during low load and low rotation, and the generation of smoke and NO _x is reduced and the output is increased during high load and high rotation. be able to.

なお、上記実施形態では、制御弁２３は高圧接続状態とリターン接続状態との間で切替可能とされているが、リターン接続状態にあるときにさらに圧力制御室２０から燃料流出入通路２２及びリザーバ通路２５を介して燃料タンク３内に流出する燃料の流量を調整することができる流量調整弁として用いられてもよい。 In the above embodiment, the control valve 23 can be switched between the high pressure connection state and the return connection state. However, when the control valve 23 is in the return connection state, the fuel inflow / outflow passage 22 and the reservoir are further connected from the pressure control chamber 20. It may be used as a flow rate adjusting valve capable of adjusting the flow rate of the fuel flowing out into the fuel tank 3 through the passage 25.

次に、図３を参照して第二実施形態の燃料噴射弁４０について説明する。図３は本発明の第二実施形態の燃料噴射弁４０の概略断面図を示す図である。本実施形態の燃料噴射弁４０の構成は基本的に第一実施形態の燃料噴射弁２と同様であるが、内側ニードル弁１２内に設けられた上方流路４１が内側ニードル弁１２の軸線に対して垂直に延びずに、軸線に対して傾斜して設けられている点で第一実施形態の燃料噴射弁２と異なっている。より詳細には、上方流路４１は内側ニードル弁１２の中心から外周に向かって下方に傾斜しており、その出口が突出部３３の直ぐ下方に配置されている。 Next, the fuel injection valve 40 of the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic sectional view of the fuel injection valve 40 according to the second embodiment of the present invention. The configuration of the fuel injection valve 40 of this embodiment is basically the same as that of the fuel injection valve 2 of the first embodiment, but the upper flow path 41 provided in the inner needle valve 12 is on the axis of the inner needle valve 12. In contrast to the fuel injection valve 2 of the first embodiment, the fuel injection valve 2 is provided so as to be inclined with respect to the axis without extending vertically. More specifically, the upper flow path 41 is inclined downward from the center of the inner needle valve 12 toward the outer periphery, and the outlet thereof is disposed immediately below the protrusion 33.

上方流路４１がこのように形成されることにより、内側ニードル弁１２内のオリフィス３０を通って流れる燃料は外側ニードル弁１３の上面に向かって噴出されることになる。このため、外側ニードル弁１３が上昇して内側ニードル弁１２の突出部３３に衝突する際に外側ニードル弁１３によって内側ニードル弁１２に及ぼされる衝突荷重が低減せしめられることになる。 By forming the upper flow path 41 in this way, the fuel flowing through the orifice 30 in the inner needle valve 12 is jetted toward the upper surface of the outer needle valve 13. For this reason, when the outer needle valve 13 rises and collides with the protrusion 33 of the inner needle valve 12, the collision load exerted on the inner needle valve 12 by the outer needle valve 13 is reduced.

特に、外側ニードル弁１３によって内側ニードル弁１２に及ぼされる衝突荷重が大きいと、衝突に伴って内側ニードル弁１２が急激に上昇してしまう場合があり、このような場合には燃料噴射弁によって噴射される燃料の量を適切に制御することができなくなってしまう。これに対して、本実施形態では、外側ニードル弁１３によって内側ニードル弁１２に及ぼされる衝突荷重が低減せしめられることから、内側ニードル弁１２が急に上昇してしまうことが防止され、よって燃料噴射量を適切に制御することができるようになる。 In particular, if the collision load exerted on the inner needle valve 12 by the outer needle valve 13 is large, the inner needle valve 12 may rise suddenly with the collision. In such a case, the fuel injection valve injects the fuel. It becomes impossible to control the amount of fuel to be appropriately controlled. On the other hand, in this embodiment, since the collision load exerted on the inner needle valve 12 by the outer needle valve 13 is reduced, the inner needle valve 12 is prevented from suddenly rising, and thus fuel injection. The amount can be controlled appropriately.

次に、図４を参照して第三実施形態の燃料噴射弁４５について説明する。図４は本発明の第三実施形態の燃料噴射弁４５の概略断面図を示す図である。本実施形態の燃料噴射弁４５の構成は基本的に第一実施形態の燃料噴射弁２又は第二実施形態の燃料噴射弁４０と同様であるが、燃料噴射弁４５では、内側ニードル弁１２内にオリフィス、上方流路及び下方流路が設けられておらず、代わりに外側ニードル弁１３内にオリフィス４６及び上方流路４７が設けられている。 Next, the fuel injection valve 45 of the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic sectional view of the fuel injection valve 45 according to the third embodiment of the present invention. The configuration of the fuel injection valve 45 of this embodiment is basically the same as that of the fuel injection valve 2 of the first embodiment or the fuel injection valve 40 of the second embodiment. Are not provided with an orifice, an upper flow path, and a lower flow path. Instead, an orifice 46 and an upper flow path 47 are provided in the outer needle valve 13.

より詳細には、本実施形態の燃料噴射弁４５には、外側ニードル弁１３内に貫通孔３５から軸線方向上方へと延びるオリフィス４６とオリフィス４６から内側ニードル弁１２の外周面又は突出部３３に向かって延びる上方流路４７とが設けられている。上方流路４７の出口は内側ニードル弁１２の突出部３３に対面するように配置される。 More specifically, the fuel injection valve 45 of the present embodiment includes an orifice 46 extending in the axial direction upward from the through hole 35 in the outer needle valve 13, and an outer peripheral surface or protrusion 33 of the inner needle valve 12 from the orifice 46. An upward flow path 47 extending toward the top is provided. The outlet of the upper flow path 47 is disposed so as to face the protruding portion 33 of the inner needle valve 12.

このように構成された燃料噴射弁４５では、外側ニードル弁１３が全く上昇していないときには、燃料がノズル室１６から貫通孔３５、オリフィス４６及び上方流路４７を介して圧力制御室２０内に流入せしめられる。従って、制御弁２３が高圧接続状態にあるときには圧力制御室２０には燃料流出入通路２２に加えてオリフィス４６を介して燃料が流入することになる。 In the fuel injection valve 45 configured as described above, when the outer needle valve 13 is not lifted up at all, the fuel enters the pressure control chamber 20 from the nozzle chamber 16 through the through hole 35, the orifice 46 and the upper flow path 47. Inflow. Therefore, when the control valve 23 is in the high pressure connection state, the fuel flows into the pressure control chamber 20 through the orifice 46 in addition to the fuel inflow / outflow passage 22.

一方、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであっても、外側ニードル弁１３が全く上昇していないときや僅かにしか上昇していないときには燃料がオリフィス４６を介して圧力制御室２０内に燃料が流入せしめられる。同時に、圧力制御室２０内の燃料は燃料流出入通路２２を介して燃料タンク３に流出せしめられる。燃料流出入通路２２を介して圧力制御室２０から流出する燃料の流量は、オリフィス４６を介して圧力制御室２０内に流入する燃料の流量よりも多いため、圧力制御室２０内の燃料圧力は徐々に低下する。ただし、オリフィス４６が無い場合に比べて、圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度は遅い。 On the other hand, even when the control valve 23 is in the return connection state, the fuel enters the pressure control chamber 20 through the orifice 46 when the outer needle valve 13 is not raised at all or only slightly raised. Fuel is allowed to flow in. At the same time, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out to the fuel tank 3 through the fuel inflow / outflow passage 22. Since the flow rate of the fuel flowing out from the pressure control chamber 20 through the fuel inflow / outflow passage 22 is larger than the flow rate of the fuel flowing into the pressure control chamber 20 through the orifice 46, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is Decrease gradually. However, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is slower than when no orifice 46 is provided.

これに対して、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって、外側ニードル弁１３が上昇して外側ニードル弁１３の上端部が内側ニードル弁１２の突出部３３と接触すると、上方流路４７の出口が突出部３３によって閉じられることになる。これにより、ノズル室１６内の高圧燃料はオリフィス４６を介して圧力制御室２０内に流入することができなくなる。従って、圧力制御室２０には燃料が流入せずに燃料流出入通路２２を介して流出するのみであるため、圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が速くなる。
したがって、本実施形態の燃料噴射弁４５によれば、第一実施形態の燃料噴射弁２と同様に、低負荷・低回転時にはＨＣ及びＮＯ_Xの発生を低減させると共に、高負荷・高回転時にはスモーク及びＮＯ_Xの発生を低減させ且つ出力を高めることができる。 On the other hand, when the control valve 23 is in the return connection state, when the outer needle valve 13 rises and the upper end portion of the outer needle valve 13 comes into contact with the protruding portion 33 of the inner needle valve 12, the upper flow path The 47 outlets are closed by the protrusion 33. As a result, the high pressure fuel in the nozzle chamber 16 cannot flow into the pressure control chamber 20 via the orifice 46. Accordingly, since the fuel does not flow into the pressure control chamber 20 but only flows out through the fuel inflow / outflow passage 22, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is increased.
Therefore, according to the fuel injection valve 45 of the present embodiment, as with the fuel injection valve 2 of the first embodiment, the generation of HC and NO _x is reduced at low load and low rotation, and at the time of high load and high rotation. it can be enhanced and the output is reduced generation of smoke and NO _X.

特に、本実施形態では、上方流路４７が内側ニードル弁１２の突出部３３に向けられているため、外側ニードル弁１３内のオリフィス４６を通って流れる燃料は上方流路４７から内側ニードル弁１２の突出部３３に向かって流出することになる。このため、外側ニードル弁１３が上昇して内側ニードル弁１２の突出部３３に衝突する際に外側ニードル弁１３によって内側ニードル弁１２に及ぼされる衝突荷重が低減せしめられることになる。従って、本実施形態の燃料噴射弁４５によっても、第二実施形態の燃料噴射弁４０と同様に、燃料噴射量を適切に制御することができるようになる。 In particular, in the present embodiment, since the upper flow path 47 is directed to the protrusion 33 of the inner needle valve 12, the fuel flowing through the orifice 46 in the outer needle valve 13 flows from the upper flow path 47 to the inner needle valve 12. It flows out toward the protrusion part 33. For this reason, when the outer needle valve 13 rises and collides with the protrusion 33 of the inner needle valve 12, the collision load exerted on the inner needle valve 12 by the outer needle valve 13 is reduced. Therefore, also with the fuel injection valve 45 of the present embodiment, the fuel injection amount can be appropriately controlled as with the fuel injection valve 40 of the second embodiment.

次に、図５を参照して第四実施形態の燃料噴射弁５０について説明する。図５は本発明の第四実施形態の燃料噴射弁５０の概略断面図を示す図である。本実施形態の燃料噴射弁５０の構成は基本的に第一実施形態から第三実施形態の燃料噴射弁２、４０、４５と同様であるが、燃料噴射弁５０では、内側ニードル弁１２及び外側ニードル弁１３内にオリフィスが設けられておらず、代わりにシリンダ５１内にオリフィス５２が設けられている。 Next, the fuel injection valve 50 of the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic sectional view of a fuel injection valve 50 according to the fourth embodiment of the present invention. The configuration of the fuel injection valve 50 of this embodiment is basically the same as that of the fuel injection valves 2, 40, 45 of the first to third embodiments. In the fuel injection valve 50, the inner needle valve 12 and the outer side of the fuel injection valve 50 are the same. An orifice is not provided in the needle valve 13, and an orifice 52 is provided in the cylinder 51 instead.

シリンダ５１は、燃料噴射弁５０のノズルボディ１１の一部を構成し、シリンダ５１内で外側ニードル弁１３がその軸線方向に摺動する。シリンダ５１内のオリフィス５２はシリンダ５１の軸線に対して垂直にシリンダ５１を貫通して設けられる。オリフィス５２の出口は、外側ニードル弁１３が全くリフトされていないとき又は所定のリフト量よりも小さいときには圧力制御室２０に対して開放されているが、外側ニードル弁１３が所定のリフト量以上にリフトされているときには外側ニードル弁１３によって閉じられる。 The cylinder 51 constitutes a part of the nozzle body 11 of the fuel injection valve 50, and the outer needle valve 13 slides in the axial direction within the cylinder 51. The orifice 52 in the cylinder 51 passes through the cylinder 51 perpendicular to the axis of the cylinder 51. The outlet of the orifice 52 is open to the pressure control chamber 20 when the outer needle valve 13 is not lifted at all or is smaller than a predetermined lift amount, but the outer needle valve 13 exceeds the predetermined lift amount. When it is lifted, it is closed by the outer needle valve 13.

このように構成された燃料噴射弁５０では、制御弁２３が高圧接続状態にあるときには、燃料流出入通路２２に加えてオリフィス５２を介して燃料が圧力制御室２０に流入する。一方、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって外側ニードル弁１３のリフト量が所定のリフト量よりも小さいときには、オリフィス５２を介して燃料が圧力制御室２０内に燃料が流入せしめられると同時に、圧力制御室２０内の燃料が燃料流出入通路２２を介して流出せしめられる。これにより、圧力制御室２０内の燃料圧力は徐々に低下する。 In the fuel injection valve 50 configured as described above, when the control valve 23 is in a high pressure connection state, the fuel flows into the pressure control chamber 20 through the orifice 52 in addition to the fuel inflow / outflow passage 22. On the other hand, when the control valve 23 is in the return connection state and the lift amount of the outer needle valve 13 is smaller than a predetermined lift amount, the fuel flows into the pressure control chamber 20 through the orifice 52. At the same time, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out through the fuel inflow / outflow passage 22. As a result, the fuel pressure in the pressure control chamber 20 gradually decreases.

これに対して、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって外側ニードル弁１３が所定のリフト量以上にまで上昇するとオリフィス５２が塞がれ、これによりノズル室１６内の高圧燃料はオリフィス５２を介して圧力制御室２０内に流入することができなくなる。従って、圧力制御室２０には燃料が流入せずに燃料流出入通路２２を介して流出するのみであるため、圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が速くなる。 On the other hand, when the control valve 23 is in the return connection state and the outer needle valve 13 rises to a predetermined lift amount or more, the orifice 52 is blocked, and the high-pressure fuel in the nozzle chamber 16 is thereby discharged from the orifice. It becomes impossible to flow into the pressure control chamber 20 via 52. Accordingly, since the fuel does not flow into the pressure control chamber 20 but only flows out through the fuel inflow / outflow passage 22, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is increased.

したがって、本実施形態の燃料噴射弁５０によれば、第一実施形態の燃料噴射弁２と同様に、低負荷・低回転時にはＨＣ及びＮＯ_Xの発生を低減させると共に、高負荷・高回転時にはスモーク及びＮＯ_Xの発生を低減させ且つ出力を高めることができる。 Therefore, according to the fuel injection valve 50 of the present embodiment, as with the fuel injection valve 2 of the first embodiment, the generation of HC and NO _x is reduced during low load / low rotation, and during high load / high rotation. it can be enhanced and the output is reduced generation of smoke and NO _X.

次に、図６を参照して第五実施形態の燃料噴射弁５５について説明する。図６は本発明の第五実施形態の燃料噴射弁５５の概略断面図を示す図である。本実施形態の燃料噴射弁５５の構成は基本的に第一実施形態から第四実施形態の燃料噴射弁２、４０、４５、５０と同様であるが、燃料噴射弁５５では、外側ニードル弁及びシリンダの構成が上記実施形態の燃料噴射弁とは異なっている。 Next, the fuel injection valve 55 of the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic sectional view of the fuel injection valve 55 according to the fifth embodiment of the present invention. The configuration of the fuel injection valve 55 of this embodiment is basically the same as that of the fuel injection valves 2, 40, 45, and 50 of the first to fourth embodiments. The configuration of the cylinder is different from the fuel injection valve of the above embodiment.

すなわち、本実施形態では、シリンダ５１内にシリンダ５１の軸線に対して垂直に延びるオリフィス５６と、このオリフィス５６に連通すると共にシリンダ５１の軸線方向に延びるシリンダ内通路５７とが設けられる。このシリンダ内通路５７は燃料流出通路５８を介して燃料タンク３に連通している。また、外側ニードル弁１３内には外側ニードル弁１３の外周面と上面との間で延びる連絡通路５９が設けられている。 That is, in the present embodiment, an orifice 56 that extends perpendicularly to the axis of the cylinder 51 and a cylinder passage 57 that communicates with the orifice 56 and extends in the axial direction of the cylinder 51 are provided in the cylinder 51. This in-cylinder passage 57 communicates with the fuel tank 3 through a fuel outflow passage 58. A communication passage 59 extending between the outer peripheral surface and the upper surface of the outer needle valve 13 is provided in the outer needle valve 13.

このように構成された燃料噴射弁５５では、制御弁２３が高圧接続状態にあって外側ニードル弁１３が全く上昇していないときには外側ニードル弁１３の外周面上に位置する連絡通路５９の出口がシリンダ５１によって閉鎖される。従って、制御弁２３が高圧接続状態にあるときには、圧力制御室２０には燃料流出入通路２２を介して燃料が流入する。 In the fuel injection valve 55 configured as described above, when the control valve 23 is in a high pressure connection state and the outer needle valve 13 is not raised at all, the outlet of the communication passage 59 located on the outer peripheral surface of the outer needle valve 13 is Closed by a cylinder 51. Accordingly, when the control valve 23 is in the high pressure connection state, fuel flows into the pressure control chamber 20 via the fuel inflow / outflow passage 22.

一方、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって外側ニードル弁１３が全く上昇していないときや僅かにしか上昇していないときには、連絡通路５９の出口は図６の左側に示したようにシリンダ５１によって閉鎖されたままである。従って、圧力制御室２０内の燃料は燃料流出入通路２２のみを介して燃料タンク３に流出せしめられる。これにより、圧力制御室２０内の燃料圧力が低下すると共に、これに伴って外側ニードル弁１３が上昇せしめられる。 On the other hand, when the control valve 23 is in the return connection state and the outer needle valve 13 is not raised at all or is slightly raised, the outlet of the communication passage 59 is as shown on the left side of FIG. The cylinder 51 remains closed. Therefore, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out to the fuel tank 3 only through the fuel inflow / outflow passage 22. Thereby, while the fuel pressure in the pressure control chamber 20 falls, the outer needle valve 13 is raised with this.

そして、制御弁２３がリターン接続状態にあるときであって外側ニードル弁１３が或る程度上昇すると、連絡通路５９の出口がシリンダ５１内のオリフィス５６と対面する。これにより、圧力制御室２０内の燃料は燃料流出入通路２２のみならず、オリフィス５６、シリンダ内通路５７及び燃料流出通路５８を介して燃料タンク３に流出せしめられることになる。このため、圧力制御室２０からは多量の燃料が流出し、よって圧力制御室２０内の燃料圧力が急速に低下することになる。このため、外側ニードル弁１３の上昇速度が速くなる。 When the control valve 23 is in the return connection state and the outer needle valve 13 is raised to some extent, the outlet of the communication passage 59 faces the orifice 56 in the cylinder 51. As a result, the fuel in the pressure control chamber 20 flows out to the fuel tank 3 not only through the fuel inflow / outflow passage 22 but also through the orifice 56, the in-cylinder passage 57 and the fuel outflow passage 58. For this reason, a large amount of fuel flows out from the pressure control chamber 20, and thus the fuel pressure in the pressure control chamber 20 rapidly decreases. For this reason, the rising speed of the outer needle valve 13 is increased.

その後、外側ニードル弁１３がさらに上昇すると、外側ニードル弁１３の上面がシリンダ５１の内面に突出する突出部６０に当接してそれ以上上昇しなくなる。そして、圧力制御室２０内の圧力が所定圧力以下にまで低下すると、内側ニードル弁１２も上昇を開始する。その結果、本実施形態の燃料噴射弁５５によれば、燃料噴射量が多い場合には燃料噴射の開始から終了までに亘って図７（Ａ）に示したように噴射率が推移することになる。なお、燃料噴射量が中程度の場合には図７（Ｂ）に示したように噴射率が推移し、燃料噴射量が少量の場合には図７（Ｃ）に示したように噴射率が推移する。 Thereafter, when the outer needle valve 13 is further raised, the upper surface of the outer needle valve 13 abuts on the protruding portion 60 protruding from the inner surface of the cylinder 51 and does not rise any further. And when the pressure in the pressure control chamber 20 falls below a predetermined pressure, the inner needle valve 12 also starts to rise. As a result, according to the fuel injection valve 55 of the present embodiment, when the fuel injection amount is large, the injection rate changes from the start to the end of the fuel injection as shown in FIG. Become. When the fuel injection amount is medium, the injection rate changes as shown in FIG. 7B. When the fuel injection amount is small, the injection rate changes as shown in FIG. 7C. Transition to.

以上より、本実施形態によれば、燃料噴射弁５５から燃料噴射をする際に、ニードル弁１２、１３の上昇に伴って圧力制御室２０内の燃料圧力の低下速度が二段階に変更される。このため、燃料噴射量に応じて、すなわち機関負荷に応じて燃料噴射の噴射パターンをより適切なパターンとすることができる。 As described above, according to the present embodiment, when the fuel is injected from the fuel injection valve 55, the rate of decrease of the fuel pressure in the pressure control chamber 20 is changed in two stages as the needle valves 12 and 13 rise. . For this reason, the injection pattern of fuel injection can be made a more appropriate pattern according to the fuel injection amount, that is, according to the engine load.

本発明の第一実施形態の燃料噴射弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel injection valve of 1st embodiment of this invention. 噴射率の挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of an injection rate. 本発明の第二実施形態の燃料噴射弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel injection valve of 2nd embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態の燃料噴射弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel injection valve of 3rd embodiment of this invention. 本発明の第四実施形態の燃料噴射弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel injection valve of 4th embodiment of this invention. 本発明の第五実施形態の燃料噴射弁の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the fuel injection valve of 5th embodiment of this invention. 噴射率の挙動を示す図である。It is a figure which shows the behavior of an injection rate. 従来の燃料噴射弁における噴射率の挙動及びＮＯ_Xとスモーク又はＨＣとの関係を示す図である。It is a diagram showing a relationship between behavior and NO _X and smoke or HC injection rate in the conventional fuel injection valve.

符号の説明Explanation of symbols

１コモンレール
２、４０、４５、５０、５５燃料噴射弁
３燃料タンク
１１ノズルボディ
１２内側ニードル弁
１３外側ニードル弁
１４内側噴孔群
１５外側噴孔群
１６ノズル室
２０圧力制御室
２３制御弁 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Common rail 2, 40, 45, 50, 55 Fuel injection valve 3 Fuel tank 11 Nozzle body 12 Inner needle valve 13 Outer needle valve 14 Inner injection hole group 15 Outer injection hole group 16 Nozzle chamber 20 Pressure control chamber 23 Control valve

Claims

第一噴孔群及び第二噴孔群と、制御室と、第一ニードル弁及び第二ニードル弁とを具備し、上記第一ニードル弁が上記第一噴孔群の噴孔を開閉し、上記第二ニードル弁が上記第二噴孔群の噴孔を開閉し、これらニードル弁のリフトは上記制御室内の燃料の圧力により制御せしめられる燃料噴射弁において、
燃料供給源及び上記制御室に連通する燃料流入通路と、上記第一ニードル弁と上記第二ニードル弁との相対位置に応じて該燃料流入通路の開口の開度を制御可能な開度制御手段とを更に具備し、
上記燃料流入通路は二つのニードル弁のうちの一方のニードル弁内に設けられ、
上記燃料流入通路の出口は該燃料流入通路から流出する燃料により両ニードル弁間の衝突荷重が小さくなる方向に向けられることを特徴とする、燃料噴射弁。 Comprising a first nozzle hole group and a second nozzle hole group, a control chamber, a first needle valve and a second needle valve, wherein the first needle valve opens and closes the nozzle holes of the first nozzle hole group; In the fuel injection valve in which the second needle valve opens and closes the nozzle holes of the second nozzle hole group, and the lift of the needle valves is controlled by the pressure of the fuel in the control chamber,
A fuel inflow passage communicating with the fuel supply source and the control chamber, and an opening degree control means capable of controlling an opening degree of the fuel inflow passage according to a relative position between the first needle valve and the second needle valve further comprising a door,
The fuel inflow passage is provided in one of the two needle valves,
The fuel injection valve according to claim 1, wherein an outlet of the fuel inflow passage is directed in a direction in which a collision load between both needle valves is reduced by fuel flowing out of the fuel inflow passage .

上記開度制御手段は上記ニードル弁の上昇初期における上記制御室内の燃料量の減少速度が上記ニードル弁の上昇後期における減少速度よりも遅くなるように開度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁。 The opening degree control means controls the opening degree so that the rate of decrease in the amount of fuel in the control chamber at the early stage of raising the needle valve is slower than the rate of decline in the late stage of raising the needle valve. Item 4. The fuel injection valve according to Item 1.

上記開度制御手段は上記ニードル弁上昇初期における上記燃料流入通路の開口の開度が上記ニードル弁上昇後期における上記燃料流入通路の開口の開度よりも小さくなるように上記開度を制御することを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射弁。 The opening degree control means controls the opening degree so that the opening degree of the fuel inflow passage in the early stage of the needle valve rising is smaller than the opening degree of the fuel inflow passage in the late stage of the needle valve ascent. The fuel injection valve according to claim 1, wherein:

上記二つのニードル弁は、第一ニードル弁、第二ニードル弁の順にリフトが開始され、上記開度制御手段は上記第一ニードル弁のリフト量に応じて上記燃料流入通路の開口の開度を制御することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃料噴射弁。 The two needle valves start to lift in the order of the first needle valve and the second needle valve, and the opening degree control means sets the opening degree of the fuel inflow passage according to the lift amount of the first needle valve. It controls, The fuel injection valve of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.