JP6919437B2 - Fuel injection device - Google Patents

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Description

本発明は、燃料噴射装置に関する。 The present invention relates to a fuel injection device.

従来、ニードル弁の動作によって噴孔を開き、内燃機関の燃焼室に高圧燃料を噴射する燃料噴射装置が知られている。 Conventionally, there is known a fuel injection device that opens a injection hole by the operation of a needle valve and injects high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.

例えば特許文献１に開示された燃料噴射装置において、圧力室２５を「圧力制御室」、電磁弁２２及び電磁弁２３を「二つの電磁弁」、絞り通路２２ｂ及び放出路２６を「二つの燃料流出経路」と言い換える。二つの電磁弁の弁体、及び二つの燃料流出経路は、圧力制御室に同軸に設けられている。この燃料噴射装置は、二つの燃料流出経路の開閉状態を二つの電磁弁で操作して圧力制御室の燃料圧力を制御することで、ニードル弁の速度切り替えにより噴射率を可変にする。 For example, in the fuel injection device disclosed in Patent Document 1, the pressure chamber 25 is a "pressure control chamber", the solenoid valve 22 and the solenoid valve 23 are "two solenoid valves", and the throttle passage 22b and the discharge passage 26 are "two fuels". In other words, "outflow route". The valve bodies of the two solenoid valves and the two fuel outflow paths are coaxially provided in the pressure control chamber. This fuel injection device controls the fuel pressure in the pressure control chamber by operating the open / closed state of the two fuel outflow paths with two solenoid valves, and changes the injection rate by switching the speed of the needle valve.

特開２０００−２９７７１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-297719

特許文献１の燃料噴射装置において、燃料出口側にある電磁弁２２を「第１電磁弁」とし、圧力制御室側にある電磁弁２３を「第２電磁弁」とする。特許文献１の装置では、二つの燃料流出経路は同軸上に直列に配置されている。したがって、二つの電磁弁の弁体も直列に配置されるため、第１電磁弁のリフト量を大きく確保する必要がある。そのため、第１電磁弁の必要駆動力が増大し、応答時間の増加による燃料噴射パターンの制約や不安定化が生じるおそれがある。
また、第２電磁弁の弁体による燃料流出経路のシール径を大きく設定する必要があるため、要求駆動力が大きくなり、ソレノイドの体格が大型化するという問題がある。 In the fuel injection device of Patent Document 1, the solenoid valve 22 on the fuel outlet side is referred to as a "first solenoid valve", and the solenoid valve 23 on the pressure control chamber side is referred to as a "second solenoid valve". In the apparatus of Patent Document 1, the two fuel outflow paths are arranged coaxially in series. Therefore, since the valve bodies of the two solenoid valves are also arranged in series, it is necessary to secure a large lift amount of the first solenoid valve. Therefore, the required driving force of the first solenoid valve increases, and the fuel injection pattern may be restricted or unstable due to the increase in response time.
Further, since it is necessary to set a large seal diameter of the fuel outflow path by the valve body of the second solenoid valve, there is a problem that the required driving force becomes large and the physique of the solenoid becomes large.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、二つの燃料流出経路の開閉により圧力制御室の燃料圧力を制御する燃料噴射装置において、燃料流出経路のシールに必要となる電磁弁の駆動力を低減し、体格を小型化する燃料噴射装置を提供することにある。 The present invention was created in view of these points, and an object of the present invention is to seal a fuel outflow path in a fuel injection device that controls the fuel pressure in a pressure control chamber by opening and closing two fuel outflow paths. An object of the present invention is to provide a fuel injection device that reduces the required driving force of a solenoid valve and reduces the physique.

本発明は、圧力制御室（３１）の燃料圧力によるニードル弁（２１）の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置である。この燃料噴射装置は、ハウジング（１４）と、第１バルブ（６０）と、第２バルブ（７０）と、第１バルブ付勢部材（６６）及び第２バルブ付勢部材（７６）と、一つ以上のソレノイド（８１、８２）と、を備える。
ハウジングは、圧力制御室に連通する一つの中央燃料流出経路（４１、４７）、及び、中央燃料流出経路と同軸の円周上に配置され圧力制御室に連通する複数の側部燃料流出経路（４２１、４２２、４８１、４８２）が形成されている。
なお、ハウジングの参照符号として、実施形態における「オリフィスプレート」の符号を記す。各燃料流出経路の参照符号として、実施形態における「アウトオリフィス」及び「燃料流出経路」の符号を併記する。 The present invention is a fuel injection device capable of changing the injection rate by driving control of the needle valve (21) by the fuel pressure of the pressure control chamber (31). This fuel injection device includes a housing (14), a first valve (60), a second valve (70), a first valve urging member (66), and a second valve urging member (76). It comprises one or more solenoids (81, 82).
The housing has one central fuel outflow path (41, 47) communicating with the pressure control chamber and a plurality of side fuel outflow paths (41, 47) arranged on the circumference coaxial with the central fuel outflow path and communicating with the pressure control chamber. 421, 422, 481, 482) are formed.
In addition, as the reference code of the housing, the code of the “orifice plate” in the embodiment is described. As a reference code for each fuel outflow route, the reference numerals for the "out orifice" and the "fuel outflow route" in the embodiment are also described.

第１バルブは、中央燃料流出経路を開閉する。第２バルブは、第１バルブの軸部の径方向外側に位置する筒状に形成され、複数の側部燃料流出経路を開閉する。
第１バルブ付勢部材及び第２バルブ付勢部材は、典型的にはスプリングであり、第１バルブ及び第２バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する。
一つ以上のソレノイドは、通電により発生する電磁力により、「第１バルブのみの開弁状態」、「第２バルブのみの開弁状態」、並びに、「第１バルブ及び第２バルブの両方の開弁状態」のうち少なくとも２通りを切り替え可能である。
具体的には、二つのソレノイドにより第１バルブ又は第２バルブの一方を独立に駆動してもよい。或いは、一つの共通のソレノイドの電磁力を切り替えることで、一方のバルブのみの駆動と二つのバルブの駆動とを切り替えるようにしてもよい。 The first valve opens and closes the central fuel outflow path. The second valve is formed in a tubular shape located on the radial outer side of the shaft portion of the first valve, and opens and closes a plurality of side fuel outflow paths.
The first valve urging member and the second valve urging member are typically springs, urging the first valve and the second valve in the valve closing direction, respectively.
One or more solenoids are "opened only for the first valve", "opened only for the second valve", and "both the first valve and the second valve" due to the electromagnetic force generated by energization. At least two of the "valve open states" can be switched.
Specifically, one of the first valve and the second valve may be driven independently by two solenoids. Alternatively, by switching the electromagnetic force of one common solenoid, the drive of only one valve and the drive of two valves may be switched.

本発明では、二つのバルブにより中央燃料流出経路及び側部燃料流出経路の開閉状態を操作し、圧力制御室の燃料圧力を制御することで、安定した噴射率可変制御を実現することができる。
また、中央燃料流出経路及び側部燃料流出経路は、軸方向に重複するように並列に配置されているため、二つの燃料流出経路が直列に配置された特許文献１の構成に比べ、各バルブのリフト量を比較的さくすることができる。したがって、バルブの駆動力を小さくし、ソレノイドの体格を小型化可能である。 In the present invention, stable variable injection rate control can be realized by controlling the open / closed state of the central fuel outflow path and the side fuel outflow path with the two valves to control the fuel pressure in the pressure control chamber.
Further, since the central fuel outflow path and the side fuel outflow path are arranged in parallel so as to overlap in the axial direction, each valve is compared with the configuration of Patent Document 1 in which two fuel outflow paths are arranged in series. The lift amount can be relatively reduced. Therefore, the driving force of the valve can be reduced and the physique of the solenoid can be reduced.

さらに、側部燃料流出経路は複数形成されているため、必要流量確保に応じた必要最小シール面積を小さくすることができる。したがって、第２バルブ付勢部材の付勢力を小さくし、ソレノイドの体格を小型化可能である。
加えて、第１バルブ及び第２バルブについて少なくとも２通りのパターンの開弁動作が実行されるため、各パターンでの流量に応じて多様な噴射率が得られる。 Further, since a plurality of side fuel outflow paths are formed, the required minimum seal area can be reduced according to the required flow rate. Therefore, the urging force of the second valve urging member can be reduced, and the physique of the solenoid can be reduced.
In addition, since at least two patterns of valve opening operations are executed for the first valve and the second valve, various injection rates can be obtained according to the flow rate in each pattern.

好ましくは、複数の側部燃料流出経路は、開口面積が等しく、周方向に等間隔に配置されている。これにより、中心軸からオフセットした位置に作用する油圧力によるモーメントを相殺することができ、必要シール力を低減することができる。 Preferably, the plurality of side fuel outflow paths have the same opening area and are arranged at equal intervals in the circumferential direction. As a result, the moment due to the hydraulic pressure acting at the position offset from the central axis can be canceled, and the required sealing force can be reduced.

より好ましい構成では、第２バルブは、第２バルブ付勢部材により閉弁方向に付勢される本体筒部（７２）と、本体筒部に押圧され側部燃料流出経路を閉塞可能なシールリング（７７）とが別体で構成されている。本体筒部とシールリングとの接触面は、円錐面（７５８、７８８）同士、又は、一方が球面（７５９）で他方が円錐面（７８８）の組み合わせで形成されている。 In a more preferable configuration, the second valve has a main body cylinder portion (72) urged in the valve closing direction by the second valve urging member and a seal ring that is pressed by the main body cylinder portion and can block the side fuel outflow path. (77) is configured as a separate body. The contact surfaces between the main body cylinder and the seal ring are formed by conical surfaces (758, 788) or a combination of spherical surfaces (759) on one side and conical surfaces (788) on the other side.

特許文献１の従来技術では第２電磁弁は一体に形成されており、傾きが生じた場合に、テーパ状のシート面での燃料シールを確実にすることが困難である。シール性確保のため駆動力を大きく設定すると、ソレノイドの体格を大きくする必要がある。
それに対し、上記の好ましい構成によれば、本体筒部に傾きが生じた場合でも、円錐面又は球面を介してシールリングに付勢力を効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、ソレノイドの体格を小さくすることができる。 In the prior art of Patent Document 1, the second solenoid valve is integrally formed, and it is difficult to ensure the fuel seal on the tapered seat surface when tilting occurs. If the driving force is set large to ensure the sealing property, it is necessary to increase the physique of the solenoid.
On the other hand, according to the above-mentioned preferable configuration, the urging force can be efficiently transmitted to the seal ring via the conical surface or the spherical surface even when the main body cylinder portion is tilted. Therefore, the required sealing force can be reduced and the physique of the solenoid can be reduced.

第１実施形態による燃料噴射装置の電磁弁部非通電時の軸方向断面図。A cross-sectional view in the axial direction when the solenoid valve portion of the fuel injection device according to the first embodiment is not energized. （ａ）第１ソレノイド通電時、（ｂ）第２ソレノイド通電時の電磁弁部の動作を示す軸方向断面図。(A) Axial sectional view showing the operation of the solenoid valve portion when the first solenoid is energized and (b) when the second solenoid is energized. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線径方向断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view taken along the line III-III in the radial direction. 各実施形態による燃料噴射装置の概念図。The conceptual diagram of the fuel injection apparatus according to each embodiment. 第１バルブ閉弁、第２バルブ閉弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。Axial enlarged cross-sectional view of the valve tip when the first valve is closed and the second valve is closed. 第１バルブ開弁、第２バルブ閉弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。Axial enlarged cross-sectional view of the valve tip when the first valve is opened and the second valve is closed. 第１バルブ閉弁、第２バルブ開弁時のバルブ先端部の軸方向拡大断面図。Axial enlarged cross-sectional view of the valve tip when the first valve is closed and the second valve is opened. 第１実施形態による燃料流出経路の配置を示す径方向拡大断面図。The radial enlarged sectional view which shows the arrangement of the fuel outflow path by 1st Embodiment. 第２実施形態によるバルブ先端部の軸方向拡大断面図。An axially enlarged cross-sectional view of the valve tip according to the second embodiment. 第３実施形態による燃料流出経路の配置を示す径方向拡大断面図。The radial enlarged sectional view which shows the arrangement of the fuel outflow path by 3rd Embodiment.

以下、燃料噴射装置の実施形態を図面に基づいて説明する。複数の実施形態の説明において、実質的に同一の構成には、同一の符号を付して説明する。本実施形態という場合、複数の実施形態を包括する。
本実施形態の燃料噴射装置は、ディーゼルエンジン等の内燃機関の気筒に取り付けられ、コモンレールに蓄えられた高圧燃料を、先端に形成された噴孔から気筒に噴射する。 Hereinafter, embodiments of the fuel injection device will be described with reference to the drawings. In the description of the plurality of embodiments, substantially the same configuration will be described with the same reference numerals. The present embodiment includes a plurality of embodiments.
The fuel injection device of the present embodiment is attached to a cylinder of an internal combustion engine such as a diesel engine, and injects high-pressure fuel stored in a common rail into the cylinder from an injection hole formed at the tip.

（第１実施形態）
図１〜図３に燃料噴射装置１００の全体構成を示す。なお、図１は、本明細書で言及する構成や機能を説明するため部分的に誇張又は省略した模式図である。例えば図１では、ハウジング１０は便宜的に４つの部分に分けて記載されているが、必ずしも実際の製品の構成を反映するものではない。説明上、ハウジング１０は、先端側から順に、ノズルハウジング１２、制御室プレート１３、オリフィスプレート１４、ボディハウジング１５を含むものとする。 (First Embodiment)
1 to 3 show the overall configuration of the fuel injection device 100. Note that FIG. 1 is a schematic diagram partially exaggerated or omitted in order to explain the configurations and functions referred to in the present specification. For example, in FIG. 1, the housing 10 is divided into four parts for convenience, but does not necessarily reflect the actual product configuration. For the sake of description, the housing 10 includes the nozzle housing 12, the control chamber plate 13, the orifice plate 14, and the body housing 15 in this order from the tip end side.

まず、燃料噴射装置１００の構成の概要を簡単に説明する。
ノズルハウジング１２には、ニードル弁２１が収容されるノズル室２６が形成される。
制御室プレート１３には、圧力制御室３１が形成される。圧力制御室３１の燃料圧力の制御によってニードル弁２１の駆動が制御される。
オリフィスプレート１４には、圧力制御室３１に連通する中央燃料流出経路４７、側部燃料流出経路４８１、４８２等が形成される。
ボディハウジング１５には、電磁弁部５０が設けられる。電磁弁部５０は、ＥＣＵ８０からの指令に基づくソレノイド８１、８２への通電によって第１バルブ６０及び第２バルブ７０を動作させることにより、オリフィスプレート１４の中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２を開閉する。 First, an outline of the configuration of the fuel injection device 100 will be briefly described.
The nozzle housing 12 is formed with a nozzle chamber 26 in which the needle valve 21 is housed.
A pressure control chamber 31 is formed in the control chamber plate 13. The drive of the needle valve 21 is controlled by controlling the fuel pressure in the pressure control chamber 31.
The orifice plate 14 is formed with a central fuel outflow path 47, side fuel outflow paths 481, 482, etc. that communicate with the pressure control chamber 31.
The body housing 15 is provided with a solenoid valve portion 50. The solenoid valve section 50 operates the first valve 60 and the second valve 70 by energizing the solenoids 81 and 82 based on the command from the ECU 80, thereby operating the central fuel outflow path 47 and the side fuel outflow path of the orifice plate 14. Open and close 481 and 482.

ハウジング１０には、ボディハウジング１５からノズルハウジング１２まで縦断しノズル室２６に連通する燃料流路２５が形成されている。燃料流路２５には、コモンレール９０から供給される高圧燃料が流入する。また、オリフィスプレート１４には、燃料流路２５から分岐した燃料流入経路４９が形成される。圧力制御プレート３５が開方向に移動したとき、高圧燃料は、燃料流路２５から燃料流入経路４９を経由して圧力制御室３１に導入される。 The housing 10 is formed with a fuel flow path 25 that vertically traverses the body housing 15 to the nozzle housing 12 and communicates with the nozzle chamber 26. High-pressure fuel supplied from the common rail 90 flows into the fuel flow path 25. Further, the orifice plate 14 is formed with a fuel inflow path 49 branched from the fuel flow path 25. When the pressure control plate 35 moves in the opening direction, the high-pressure fuel is introduced into the pressure control chamber 31 from the fuel flow path 25 via the fuel inflow path 49.

続いて、各部の構成を詳しく説明する。
ノズルハウジング１２は、有底筒状であり、ノズル室２６の先端に噴孔２７が形成されている。噴孔２７は、例えば周方向に所定の間隔で複数形成されている。噴孔２７の開口面積は燃料噴射率を決定する要因となる。ノズル室２６の噴孔２７の周囲は、ニードル弁２１の先端部が着座可能な弁座を構成する。 Subsequently, the configuration of each part will be described in detail.
The nozzle housing 12 has a bottomed tubular shape, and a nozzle hole 27 is formed at the tip of the nozzle chamber 26. A plurality of injection holes 27 are formed, for example, at predetermined intervals in the circumferential direction. The opening area of the injection hole 27 is a factor that determines the fuel injection rate. Around the injection hole 27 of the nozzle chamber 26, a valve seat on which the tip of the needle valve 21 can be seated is formed.

ニードル弁２１は、ニードル軸Ｏを中心軸としてノズル室２６に収容されており、ガイド２２の内壁に沿って摺動可能である。ニードル弁２１は、常時、ニードルスプリング２３によって、噴孔２７を閉じる方向に付勢されている。
ニードル弁２１は、先端側にテーパ状の受圧面２１１を有し、基端側に背圧面２１２を有する。受圧面２１１は、ノズル室２６に流入する高圧燃料により、ニードル弁２１が噴孔２７を開く方向に作用する圧力を受ける。背圧面２１２は、圧力制御室３１から連通路３２を経由して背圧室２４に流入する燃料により、ニードル弁２１が噴孔２７を閉じる方向に作用する圧力を受ける。 The needle valve 21 is housed in the nozzle chamber 26 with the needle shaft O as the central axis, and is slidable along the inner wall of the guide 22. The needle valve 21 is constantly urged by the needle spring 23 in the direction of closing the injection hole 27.
The needle valve 21 has a tapered pressure receiving surface 211 on the tip end side and a back pressure surface 212 on the proximal end side. The pressure receiving surface 211 receives the pressure that the needle valve 21 acts in the direction of opening the injection hole 27 by the high pressure fuel flowing into the nozzle chamber 26. The back pressure surface 212 receives pressure that acts on the needle valve 21 in the direction of closing the injection hole 27 by the fuel flowing from the pressure control chamber 31 into the back pressure chamber 24 via the communication passage 32.

圧力制御室３１の圧力とニードルスプリング２３の付勢力の圧力換算値との和がノズル室２６の圧力よりも大きいとき、ニードル弁２１は噴孔２７を閉じる。
後述の電磁弁部５０の動作によって圧力制御室３１の圧力が低下し、圧力制御室３１の圧力とニードルスプリング２３の付勢力の圧力換算値との和がノズル室２６の圧力を下回ると、ニードル弁２１は背圧室２４側に移動し噴孔２７を開く。これにより、ノズル室２６の燃料が噴孔２７から噴射される。 When the sum of the pressure in the pressure control chamber 31 and the pressure conversion value of the urging force of the needle spring 23 is larger than the pressure in the nozzle chamber 26, the needle valve 21 closes the injection hole 27.
When the pressure in the pressure control chamber 31 drops due to the operation of the solenoid valve portion 50 described later and the sum of the pressure in the pressure control chamber 31 and the pressure conversion value of the urging force of the needle spring 23 falls below the pressure in the nozzle chamber 26, the needle The valve 21 moves to the back pressure chamber 24 side and opens the injection hole 27. As a result, the fuel in the nozzle chamber 26 is injected from the injection hole 27.

このとき、圧力制御室３１の圧力変化の程度によってニードル弁２１の移動速度が変わり、その結果、燃料噴射率が制御される。すなわち、ニードル弁２１が相対的に高速で開弁すれば噴射率は大きくなり、相対的に低速で開弁すれば噴射率は小さくなる。したがって、供給される高圧燃料の圧力が同一である前提において、圧力制御室３１の圧力変化を２水準以上に変化させることにより、噴射率の可変制御が実現される。 At this time, the moving speed of the needle valve 21 changes depending on the degree of pressure change in the pressure control chamber 31, and as a result, the fuel injection rate is controlled. That is, if the needle valve 21 opens at a relatively high speed, the injection rate increases, and if the needle valve 21 opens at a relatively low speed, the injection rate decreases. Therefore, on the premise that the pressure of the supplied high-pressure fuel is the same, variable control of the injection rate is realized by changing the pressure change in the pressure control chamber 31 to two levels or more.

制御室プレート１３には、オリフィスプレート１４側に開口する圧力制御室３１、及び、圧力制御室３１の底部と背圧室２４とを連通する連通路３２が形成されている。
圧力制御室３１には、軸方向に貫通する制御流路３６を有する圧力制御プレート３５が収容されている。制御流路３６は、圧力制御プレート３５の中央付近で流路径が絞られており、通過する流量が制御される。ここで、圧力制御プレート３５のオリフィスプレート１４側の端面を上端面といい、圧力制御室３１の底側の端面を下端面という。下端面には、制御プレートスプリング３７の一端が当接する。また、圧力制御プレート３５の上端面がオリフィスプレート１４に近接する方向を閉方向といい、圧力制御プレート３５の上端面がオリフィスプレート１４から離れる方向を開方向という。 The control chamber plate 13 is formed with a pressure control chamber 31 that opens to the orifice plate 14 side, and a communication passage 32 that connects the bottom of the pressure control chamber 31 and the back pressure chamber 24.
The pressure control chamber 31 houses a pressure control plate 35 having a control flow path 36 penetrating in the axial direction. The flow path diameter of the control flow path 36 is narrowed near the center of the pressure control plate 35, and the flow rate through which the control flow path 36 passes is controlled. Here, the end surface of the pressure control plate 35 on the orifice plate 14 side is referred to as an upper end surface, and the end surface on the bottom side of the pressure control chamber 31 is referred to as a lower end surface. One end of the control plate spring 37 comes into contact with the lower end surface. Further, the direction in which the upper end surface of the pressure control plate 35 is close to the orifice plate 14 is referred to as a closing direction, and the direction in which the upper end surface of the pressure control plate 35 is separated from the orifice plate 14 is referred to as an opening direction.

燃料流入経路４９の燃料圧力が所定値以下のとき、圧力制御プレート３５は、制御プレートスプリング３７に付勢され、上端面がオリフィスプレート１４に当接して燃料流入経路４９を閉じる。このとき、制御流路３６は、圧力制御室３１とオリフィスプレート１４の中央燃料流出経路４７とを連通する。
燃料流入経路４９の燃料圧力が圧力制御室３１の圧力と制御プレートスプリング３７の付勢力の圧力換算値との和を上回ると、圧力制御プレート３５は、制御プレートスプリング３７の付勢力に抗して圧力制御室３１の底側へ移動する。そのため、上端面がオリフィスプレート１４から離間して燃料流入経路４９を開き、燃料流入経路４９から圧力制御室３１に高圧の燃料が導入される。、 When the fuel pressure in the fuel inflow path 49 is equal to or less than a predetermined value, the pressure control plate 35 is urged by the control plate spring 37, and the upper end surface abuts on the orifice plate 14 to close the fuel inflow path 49. At this time, the control flow path 36 communicates the pressure control chamber 31 with the central fuel outflow path 47 of the orifice plate 14.
When the fuel pressure in the fuel inflow path 49 exceeds the sum of the pressure in the pressure control chamber 31 and the pressure conversion value of the urging force of the control plate spring 37, the pressure control plate 35 opposes the urging force of the control plate spring 37. It moves to the bottom side of the pressure control chamber 31. Therefore, the upper end surface is separated from the orifice plate 14 to open the fuel inflow path 49, and high-pressure fuel is introduced from the fuel inflow path 49 into the pressure control chamber 31. ,

オリフィスプレート１４には、一つの燃料流入経路４９、一つの中央燃料流出経路４７、及び、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２が形成されている。
一つの中央燃料流出経路４７は、圧力制御プレート３５の制御流路３６に連通し、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２は、圧力制御室３１に連通する。ここで、側部燃料流出経路４８１、４８２は、オリフィスプレート１４において図１の断面とは直交方向に形成されているため破線で記載される。 The orifice plate 14 is formed with one fuel inflow path 49, one central fuel outflow path 47, and a plurality of side fuel outflow paths 481 and 482.
One central fuel outflow path 47 communicates with the control flow path 36 of the pressure control plate 35, and the plurality of side fuel outflow paths 481 and 482 communicate with the pressure control chamber 31. Here, the side fuel outflow paths 481 and 482 are described by broken lines because they are formed in the orifice plate 14 in a direction orthogonal to the cross section of FIG.

燃料流入経路４９の圧力制御室３１側の端部は、径が絞られたインオリフィス４９０をなしている。
中央燃料流出経路４７及び複数の側部燃料流出経路４８１、４８２の圧力制御室３１とは反対側の端部は、それぞれ、径が絞られた中央アウトオリフィス４１、及び、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２をなしている。 The end of the fuel inflow path 49 on the pressure control chamber 31 side forms an in-orifice 490 with a narrowed diameter.
The ends of the central fuel outflow path 47 and the plurality of side fuel outflow paths 481 and 482 opposite to the pressure control chamber 31 are a central out orifice 41 having a reduced diameter and a plurality of side out orifices, respectively. It forms 421 and 422.

図３に示すように、第１実施形態では、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２が中央アウトオリフィス４１を挟んで反対側に配置される。中央アウトオリフィス４１及び側部アウトオリフィス４２１、４２２は、電磁弁部５０側に開口し、電磁弁部５０のバルブ６０、７０の動作によって開閉される。なお、図３において、断面視方向の手前にあるバルブ６０、７０の外形線は、仮想線として二点鎖線で記載される。
第１バルブ６０が開弁したとき、中央アウトオリフィス４１は、オリフィスプレート１４の端面に凹設された低圧室流路４５に連通する。同様に、第２バルブ７０が開弁したとき、側部アウトオリフィス４２１、４２２は低圧室流路４５に連通する。 As shown in FIG. 3, in the first embodiment, the two side out orifices 421 and 422 are arranged on opposite sides of the central out orifice 41. The central out orifice 41 and the side out orifices 421 and 422 are opened on the solenoid valve portion 50 side, and are opened and closed by the operation of the valves 60 and 70 of the solenoid valve portion 50. In FIG. 3, the outlines of the valves 60 and 70 in front of the cross-sectional view direction are described as alternate long and short dash lines as virtual lines.
When the first valve 60 is opened, the central out orifice 41 communicates with the low pressure chamber flow path 45 recessed in the end surface of the orifice plate 14. Similarly, when the second valve 70 is opened, the side out orifices 421 and 422 communicate with the low pressure chamber flow path 45.

中央アウトオリフィス４１又は側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出した燃料は、低圧室流路４５を経由してボディハウジング１５の低圧室５８に導入される。さらに低圧室５８の燃料は、図示しない排出流路を経由して外部に排出される。
本実施形態では、一つの中央アウトオリフィス４１から流出される燃料流量と、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出される合計の燃料流量とが異なるように、各オリフィスの開口面積や長さが設定されている。 The fuel flowing out from the central out orifice 41 or the side out orifices 421 and 422 is introduced into the low pressure chamber 58 of the body housing 15 via the low pressure chamber flow path 45. Further, the fuel in the low pressure chamber 58 is discharged to the outside via a discharge flow path (not shown).
In the present embodiment, the opening area and length of each orifice are different so that the fuel flow rate flowing out from one central out orifice 41 and the total fuel flow rate flowing out from the plurality of side out orifices 421 and 422 are different. Is set.

以下、中央アウトオリフィス４１及び第１バルブ６０の中心を結ぶ仮想線を中心軸Ｖと記す。中心軸Ｖは、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２の配置を規定する基準としても用いられる。本実施形態では、中心軸Ｖはニードル軸Ｏとオフセットしている。
電磁弁部５０は、中央アウトオリフィス４１を開閉する第１バルブ６０、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２を同時に開閉する第２バルブ７０、並びに、バルブ６０、７０を駆動するスプリング６６、７６及びソレノイド８１、８２等を含む。
ここで、「第１バルブ６０」及び「第２バルブ７０」の用語は、スプリング６６、７６の付勢力、又は、ソレノイド８１、８２の電磁吸引力によって駆動される「弁体」を意味する。また、第１スプリング６６は、「第１バルブ付勢部材」に相当し、第２スプリング７６は、「第２バルブ付勢部材」に相当する。 Hereinafter, the virtual line connecting the center of the central out orifice 41 and the center of the first valve 60 will be referred to as the central axis V. The central axis V is also used as a reference for defining the arrangement of the plurality of side out orifices 421 and 422. In this embodiment, the central axis V is offset from the needle axis O.
The solenoid valve portion 50 includes a first valve 60 that opens and closes the central out orifice 41, a second valve 70 that opens and closes a plurality of side out orifices 421 and 422 at the same time, and springs 66 and 76 that drive the valves 60 and 70. Includes solenoids 81, 82 and the like.
Here, the terms "first valve 60" and "second valve 70" mean a "valve body" driven by the urging force of the springs 66 and 76 or the electromagnetic attraction force of the solenoids 81 and 82. Further, the first spring 66 corresponds to the "first valve urging member", and the second spring 76 corresponds to the "second valve urging member".

本実施形態では、第１バルブ６０、第１スプリング６６及び第１ソレノイド８１の組み合わせが第１の電磁弁を構成する。また、第２バルブ７０、第２スプリング７６及び第２ソレノイド８２の組み合わせが第２の電磁弁を構成する。すなわち、本実施形態の電磁弁部５０は、独立して駆動可能な二つの電磁弁によって構成されている。
第１バルブ６０及び第２バルブ７０は、いずれも、図１の下向きであるオリフィスプレート１４に向かう方向の動作が閉弁動作となり、図１の上向きであるオリフィスプレート１４から離れる方向の動作が開弁動作となる。
また、図１には、電磁弁部５０が設けられるハウジング部が４つの部分に分けて図示されているが、ハウジング１０の図示と同様に、この図示は説明上の便宜的なものである。ここでは、バルブ先端側から順に、第１プレート５１、第２プレート５２、第３プレート５３、第４プレート５４と記す。 In the present embodiment, the combination of the first valve 60, the first spring 66, and the first solenoid 81 constitutes the first solenoid valve. Further, the combination of the second valve 70, the second spring 76 and the second solenoid 82 constitutes the second solenoid valve. That is, the solenoid valve portion 50 of the present embodiment is composed of two solenoid valves that can be driven independently.
In both the first valve 60 and the second valve 70, the downward operation of FIG. 1 toward the orifice plate 14 is the valve closing operation, and the upward operation of FIG. 1 away from the orifice plate 14 is open. It becomes a valve operation.
Further, in FIG. 1, the housing portion provided with the solenoid valve portion 50 is shown by dividing it into four parts, but this drawing is for convenience of explanation as in the drawing of the housing 10. Here, the first plate 51, the second plate 52, the third plate 53, and the fourth plate 54 are described in this order from the valve tip side.

第１バルブ６０は、磁性体で形成され、軸部６１及びフランジ部６３を有する。フランジ部６３は、第３プレート５３の凹部に収容され、第４プレート５４側から第１スプリング６６によって閉弁方向に付勢されている。軸部６１は、第３プレート５３から第１プレート５１までを貫通する。なお、図５等に記される軸部６１の先端の詳細構成について、ここでは図示を省略する。
第１ソレノイド８１は、第１バルブ６０のフランジ部６３に対向するように第４プレート５４に設けられる。 The first valve 60 is made of a magnetic material and has a shaft portion 61 and a flange portion 63. The flange portion 63 is housed in the recess of the third plate 53 and is urged from the fourth plate 54 side by the first spring 66 in the valve closing direction. The shaft portion 61 penetrates from the third plate 53 to the first plate 51. The detailed configuration of the tip of the shaft portion 61 shown in FIG. 5 and the like is not shown here.
The first solenoid 81 is provided on the fourth plate 54 so as to face the flange portion 63 of the first valve 60.

第２バルブ７０は、磁性体で形成され、本体筒部７２及びフランジ部７３を有する。フランジ部６３は、第１プレート５１の凹部に収容され、第２プレート５２側から第２スプリング７６によって閉弁方向に付勢されている。本体筒部７２は、第１プレート５１に形成された孔に収容され、内壁を摺動する。本体筒部７２に形成された摺動孔７２６に、第１バルブ６０の軸部６１が挿通される。すなわち、第２バルブ７０の本体筒部７２は、第１バルブ６０の軸部６１の径方向外側に位置する筒状に形成されている。本体筒部７２の先端には別体のシールリング７７が設けられる。シールリング７７の詳細については後述する。
第２ソレノイド８２は、第２バルブ７０のフランジ部７３に対向するように第２プレート５２に設けられる。 The second valve 70 is made of a magnetic material and has a main body cylinder portion 72 and a flange portion 73. The flange portion 63 is housed in the recess of the first plate 51 and is urged from the second plate 52 side by the second spring 76 in the valve closing direction. The main body cylinder portion 72 is housed in a hole formed in the first plate 51 and slides on an inner wall. The shaft portion 61 of the first valve 60 is inserted into the sliding hole 726 formed in the main body cylinder portion 72. That is, the main body tubular portion 72 of the second valve 70 is formed in a tubular shape located on the radial outer side of the shaft portion 61 of the first valve 60. A separate seal ring 77 is provided at the tip of the main body cylinder portion 72. Details of the seal ring 77 will be described later.
The second solenoid 82 is provided on the second plate 52 so as to face the flange portion 73 of the second valve 70.

なお、各バルブ６０、７０を開弁方向に効率良く駆動するため、ソレノイド８１、８２が発生する磁界は、フランジ部６３、７３の閉弁側のプレートに伝達されないことが好ましい。また、第１バルブ６０及び第２バルブ７０を独立して駆動するため、第１ソレノイド８１の通電により発生する磁界と、第２ソレノイド８２の通電により発生する磁界とは相互に伝達されないことが好ましい。したがって、電磁弁分野の周知の磁気遮断技術が適宜採用され、例えば第３プレート５３及び第１プレート５１は、全体又は一部が非磁性体で形成されてもよい。 In order to efficiently drive the valves 60 and 70 in the valve opening direction, it is preferable that the magnetic field generated by the solenoids 81 and 82 is not transmitted to the plates on the valve closing side of the flange portions 63 and 73. Further, since the first valve 60 and the second valve 70 are driven independently, it is preferable that the magnetic field generated by the energization of the first solenoid 81 and the magnetic field generated by the energization of the second solenoid 82 are not transmitted to each other. .. Therefore, a well-known magnetic blocking technique in the field of solenoid valves is appropriately adopted, and for example, the third plate 53 and the first plate 51 may be formed of a non-magnetic material in whole or in part.

次に、図２（ａ）、図２（ｂ）を参照し、電磁弁部５０におけるソレノイド８１、８２への通電による第１バルブ６０及び第２バルブ７０の動作を説明する。
ＥＣＵ８０からの指令に基づく第１ソレノイド８１及び第２ソレノイド８２への通電により発生する電磁吸引力を、それぞれＦｅ１、Ｆｅ２と記す。第１スプリング６６及び第２スプリング７６の付勢力を、それぞれＦｓｐ１、Ｆｓｐ２と記す。
また、アウトオリフィス４１、４２１、４２２から流出しバルブ６０、７０の先端面に作用する燃料の油圧力をＦｆと記す。なお、圧力制御プレート３５の制御流路３６を通過して中央アウトオリフィス４１に流入する燃料の油圧力と、圧力制御室３１から側部アウトオリフィス４２１、４２２に直接流入する燃料の油圧力とは厳密には同じではないが、ここではその区別を省略する。 Next, the operations of the first valve 60 and the second valve 70 by energizing the solenoids 81 and 82 in the solenoid valve portion 50 will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b).
The electromagnetic attraction generated by energizing the first solenoid 81 and the second solenoid 82 based on the command from the ECU 80 are referred to as Fe1 and Fe2, respectively. The urging forces of the first spring 66 and the second spring 76 are referred to as Fsp1 and Fsp2, respectively.
Further, the oil pressure of the fuel flowing out from the out orifices 41, 421 and 422 and acting on the tip surfaces of the valves 60 and 70 is referred to as Ff. The oil pressure of the fuel that passes through the control flow path 36 of the pressure control plate 35 and flows into the central out orifice 41 and the oil pressure of the fuel that directly flows into the side out orifices 421 and 422 from the pressure control chamber 31 Although not exactly the same, the distinction is omitted here.

図２（ａ）に示すように、第１ソレノイド８１に通電されると、第４プレート５４に磁界が生成され、第１バルブ６０のフランジ部６３は第４プレート５４に吸引される。このとき、電磁吸引力Ｆｅ１と燃料油圧力Ｆｆとの和が第１スプリング６６の付勢力Ｆｓｐ１を上回ると、第１バルブ６０が開弁し、中央アウトオリフィス４１から燃料が流出する。
図２（ｂ）に示すように、第２ソレノイド８２に通電されると、第２プレート５２に磁界が生成され、第２バルブ７０のフランジ部７３は第２プレート５２に吸引される。このとき、電磁吸引力Ｆｅ２と燃料油圧力Ｆｆとの和が第２スプリング７６の付勢力Ｆｓｐ２を上回ると、第２バルブ７０が開弁し、側部アウトオリフィス４２１、４２２から燃料が流出する。 As shown in FIG. 2A, when the first solenoid 81 is energized, a magnetic field is generated in the fourth plate 54, and the flange portion 63 of the first valve 60 is attracted to the fourth plate 54. At this time, when the sum of the electromagnetic attraction force Fe1 and the fuel oil pressure Ff exceeds the urging force Fsp1 of the first spring 66, the first valve 60 opens and the fuel flows out from the central out orifice 41.
As shown in FIG. 2B, when the second solenoid 82 is energized, a magnetic field is generated in the second plate 52, and the flange portion 73 of the second valve 70 is attracted to the second plate 52. At this time, when the sum of the electromagnetic attraction force Fe2 and the fuel oil pressure Ff exceeds the urging force Fsp2 of the second spring 76, the second valve 70 opens and the fuel flows out from the side out orifices 421 and 422.

上述の通り、本実施形態では、第１バルブ６０の開弁により一つの中央アウトオリフィス４１が開放されたときと、第２バルブ７０の開弁により複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２が開放されたときとで、燃料噴射率が異なるように設定されている。
以上の構成に基づく本実施形態の概念図を図４に示す。図４には、圧力制御室３１への燃料の流出入を中心とする燃料の流れ、及び、ニードル弁２１の作動の様子が示される。なお、図１の連通路３２及び背圧室２４は、図４では圧力制御室３１に包含されるものと解釈する。また、図４では、複数の側部燃料流出経路４８１、４８２をまとめて側部燃料流出経路４８と記し、複数の側部アウトオリフィス４２１、４２２をまとめて側部アウトオリフィス４２と記す。 As described above, in the present embodiment, when one central out orifice 41 is opened by opening the first valve 60, and when a plurality of side out orifices 421 and 422 are opened by opening the second valve 70. The fuel injection rate is set to be different depending on the time.
FIG. 4 shows a conceptual diagram of the present embodiment based on the above configuration. FIG. 4 shows the flow of fuel centered on the inflow and outflow of fuel into the pressure control chamber 31 and the operation of the needle valve 21. The communication passage 32 and the back pressure chamber 24 in FIG. 1 are interpreted to be included in the pressure control chamber 31 in FIG. Further, in FIG. 4, a plurality of side fuel outflow paths 481 and 482 are collectively referred to as a side fuel outflow path 48, and a plurality of side out orifices 421 and 422 are collectively referred to as a side out orifice 42.

高圧燃料は、コモンレール９０側の油圧従動弁であるインバルブ９１から燃料流路２５に流入し、燃料流路２５から分岐した燃料流入経路４９のインオリフィス４９０を通って圧力制御室３１に流入する。
圧力制御室３１の燃料は、中央アウトオリフィス４１を有する中央燃料流出経路４７、及び、側部アウトオリフィス４２を有する側部燃料流出経路４８の２通りの経路を通って低圧室５８に流出する。中央アウトオリフィス４１は第１バルブ６０により開閉され、側部アウトオリフィス４２は第２バルブ７０により開閉される。 The high-pressure fuel flows into the fuel flow path 25 from the in-valve 91, which is a hydraulically driven valve on the common rail 90 side, and flows into the pressure control chamber 31 through the in-orifice 490 of the fuel inflow path 49 branched from the fuel flow path 25.
The fuel in the pressure control chamber 31 flows out to the low pressure chamber 58 through two routes, a central fuel outflow path 47 having a central outorifice 41 and a side fuel outflow path 48 having a side outorifice 42. The central out-orifice 41 is opened and closed by the first valve 60, and the side out-orifice 42 is opened and closed by the second valve 70.

例えば第１バルブ６０が開弁したとき、白抜きブロック矢印で示すように、ニードル弁２１は低速で開弁方向にリフトする。一方、第２バルブ７０が開弁したとき、斜線のブロック矢印で示すように、ニードル弁２１は高速で開弁方向にリフトする。
このように、本実施形態では、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の動作を切り替えることにより、ニードル弁２１の背圧を調整し、リフト速度を切り替える。その結果、２水準以上の噴射率を切り替え可能である。 For example, when the first valve 60 is opened, the needle valve 21 is lifted in the valve opening direction at a low speed as shown by the white block arrow. On the other hand, when the second valve 70 is opened, the needle valve 21 is lifted in the valve opening direction at high speed as shown by the diagonal block arrow.
As described above, in the present embodiment, the back pressure of the needle valve 21 is adjusted and the lift speed is switched by switching the operation of the first valve 60 and the second valve 70. As a result, it is possible to switch the injection rate of two levels or more.

以上のように、本実施形態の燃料噴射装置１００は、二つのバルブ６０、７０により中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２の開閉状態を操作し、圧力制御室３１の燃料圧力を制御することで、安定した噴射率可変制御を実現することができる。
また、中央燃料流出経路４７及び側部燃料流出経路４８１、４８２は、軸方向に重複するように並列に配置されているため、二つの燃料流出経路が直列に配置された特許文献１の構成に比べ各バルブ６０、７０のリフト量を比較的小さくすることができる。したがって、バルブの駆動力を小さくし、ソレノイド８１、８２の体格を小型化可能である。 As described above, the fuel injection device 100 of the present embodiment operates the open / closed state of the central fuel outflow path 47 and the side fuel outflow paths 481 and 482 by the two valves 60 and 70, and the fuel pressure in the pressure control chamber 31. By controlling the above, stable variable injection rate control can be realized.
Further, since the central fuel outflow path 47 and the side fuel outflow paths 481 and 482 are arranged in parallel so as to overlap in the axial direction, the configuration of Patent Document 1 in which the two fuel outflow paths are arranged in series In comparison, the lift amount of each of the valves 60 and 70 can be made relatively small. Therefore, the driving force of the valve can be reduced, and the physiques of the solenoids 81 and 82 can be reduced.

さらに、側部アウトオリフィス４２１、４２２は複数形成されているため、必要流量確保に応じた必要最小シール面積を小さくすることができる。したがって、第２バルブ７０の駆動力を小さくし、第２ソレノイド８２の体格を小型化可能である。
加えて、第１バルブ６０及び第２バルブ７０について少なくとも２通りのパターンの開弁動作が実行されるため、各パターンでの流量に応じて多様な噴射率が得られる。 Further, since a plurality of side out orifices 421 and 422 are formed, the minimum required seal area corresponding to the required flow rate can be reduced. Therefore, the driving force of the second valve 70 can be reduced, and the physique of the second solenoid 82 can be reduced.
In addition, since at least two patterns of valve opening operations are executed for the first valve 60 and the second valve 70, various injection rates can be obtained according to the flow rate in each pattern.

次に図５〜図８を参照し、第１実施形態による第１バルブ６０及び第２バルブ７０の先端部の詳細構成について説明する。図５は、電磁弁部５０の非通電時を示す図１の拡大図に相当する。図６、図７は、それぞれ、第１ソレノイド８１の通電時を示す図２（ａ）、及び、第２ソレノイド８２の通電時を示す図２（ｂ）の拡大図に相当する。
以下の説明において、図５〜図７に図示されない箇所は、適宜、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）が参照される。
図５には、第１バルブ６０及び第２バルブ７０がいずれも閉弁した状態が示される。
図６には、第１バルブ６０が開弁し第２バルブ７０が閉弁した状態が示される。
図７には、第２バルブ７０が開弁し第１バルブ６０が閉弁した状態が示される。 Next, with reference to FIGS. 5 to 8, the detailed configuration of the tip portions of the first valve 60 and the second valve 70 according to the first embodiment will be described. FIG. 5 corresponds to an enlarged view of FIG. 1 showing a non-energized state of the solenoid valve portion 50. 6 and 7 correspond to enlarged views of FIG. 2A showing the energization of the first solenoid 81 and FIG. 2B showing the energization of the second solenoid 82, respectively.
In the following description, FIGS. 1, 2 (a), and 2 (b) are appropriately referred to for locations not shown in FIGS. 5 to 7.
FIG. 5 shows a state in which both the first valve 60 and the second valve 70 are closed.
FIG. 6 shows a state in which the first valve 60 is opened and the second valve 70 is closed.
FIG. 7 shows a state in which the second valve 70 is opened and the first valve 60 is closed.

第１バルブ６０の軸部６１は、第１スプリング６６により常に閉弁方向に付勢され、第１ソレノイド８１の通電時に電磁吸引力により開弁方向に駆動される。軸部６１は、第２バルブ７０の本体筒部７２に形成された摺動孔７２６の内壁を摺動する。
第１バルブ６０の軸部６１の先端には、ボール収容穴６８が凹設されている。ボール収容穴６８には、球の一部が平坦面６９５でカットされたシールボール６９が収容される。シールボール６９は、平坦面６９５を中央アウトオリフィス４１のシール面４３に向けた姿勢で、軸部６１に対し回動自在に収容されている。 The shaft portion 61 of the first valve 60 is always urged in the valve closing direction by the first spring 66, and is driven in the valve opening direction by an electromagnetic attraction force when the first solenoid 81 is energized. The shaft portion 61 slides on the inner wall of the sliding hole 726 formed in the main body cylinder portion 72 of the second valve 70.
A ball accommodating hole 68 is recessed at the tip of the shaft portion 61 of the first valve 60. The ball accommodating hole 68 accommodates a seal ball 69 in which a part of the ball is cut on a flat surface 695. The seal ball 69 is rotatably housed with respect to the shaft portion 61 in a posture in which the flat surface 695 faces the seal surface 43 of the central out orifice 41.

図５、図７に示す第１バルブ６０の閉弁状態では、シールボール６９の平坦面６９５が中央アウトオリフィス４１のシール面４３に当接する。このとき、仮に軸部６１が傾いても、シールボール６９は、平坦面６９５がシール面４３に平行に当接するように軸部６１に対して微小角度回動することで、シール面４３での燃料漏れが防止される。
図６に示す第１バルブ６０の開弁状態では、シールボール６９は軸部６１と分離しているものの、中央アウトオリフィス４１から流出される燃料の油圧力Ｆｆによって軸部６１に追従して上昇する。中央アウトオリフィス４１からの燃料は、例えば図８に示す方向に形成された低圧室流路４５に流出する。 In the closed state of the first valve 60 shown in FIGS. 5 and 7, the flat surface 695 of the seal ball 69 comes into contact with the seal surface 43 of the central out orifice 41. At this time, even if the shaft portion 61 is tilted, the seal ball 69 rotates at a minute angle with respect to the shaft portion 61 so that the flat surface 695 abuts in parallel with the seal surface 43, so that the seal ball 69 is formed on the seal surface 43. Fuel leakage is prevented.
In the valve open state of the first valve 60 shown in FIG. 6, although the seal ball 69 is separated from the shaft portion 61, it rises following the shaft portion 61 due to the hydraulic pressure Ff of the fuel flowing out from the central out orifice 41. do. The fuel from the central out orifice 41 flows out to the low pressure chamber flow path 45 formed in the direction shown in FIG. 8, for example.

第２バルブ７０は、本体筒部７２とシールリング７７とが別体で構成されている。本体筒部７２は、第２スプリング７６により常に閉弁方向に付勢され、第２ソレノイド８２の通電時に電磁吸引力により開弁方向に駆動される。シールリング７７は、本体筒部７２の先端とオリフィスプレート１４との間に配置される。本体筒部７２の閉弁方向への移動時に、シールリング７７の被押圧面７８８が本体筒部７２の先端面７５８に押圧され、シールリング７７は側部アウトオリフィス４２１、４２２を閉塞可能である。本体筒部７２の先端面７５８及びシールリング７７の被押圧面７８８は、「接触面」に相当する。 The second valve 70 includes a main body cylinder portion 72 and a seal ring 77 as separate bodies. The main body cylinder portion 72 is always urged in the valve closing direction by the second spring 76, and is driven in the valve opening direction by an electromagnetic attraction force when the second solenoid 82 is energized. The seal ring 77 is arranged between the tip of the main body tubular portion 72 and the orifice plate 14. When the main body cylinder portion 72 moves in the valve closing direction, the pressed surface 788 of the seal ring 77 is pressed against the tip surface 758 of the main body cylinder portion 72, and the seal ring 77 can close the side out orifices 421 and 422. .. The tip surface 758 of the main body cylinder portion 72 and the pressed surface 788 of the seal ring 77 correspond to the “contact surface”.

第１実施形態では、本体筒部７２とシールリング７７との接触面である先端面７５８及び被押圧面７８８は円錐面で形成されている。図５〜図７に示す例では、本体筒部７２の先端面７５８は、径方向外側から内側に向かって先端側に傾斜する凸円錐面であり、シールリング７７の被押圧面７８８は、径方向外側から内側に向かって高さが低くなる凹円錐面である。
なお、他の例では逆に、本体筒部７２の先端面が凹円錐面であり、シールリング７７の被押圧面が凸円錐面であってもよい。 In the first embodiment, the tip surface 758 and the pressed surface 788, which are the contact surfaces between the main body cylinder portion 72 and the seal ring 77, are formed of conical surfaces. In the example shown in FIGS. 5 to 7, the tip surface 758 of the main body tubular portion 72 is a convex conical surface that inclines toward the tip side from the outer side in the radial direction to the inner side, and the pressed surface 788 of the seal ring 77 has a diameter. It is a concave conical surface whose height decreases from the outside to the inside.
In another example, conversely, the tip surface of the main body cylinder portion 72 may be a concave conical surface, and the pressed surface of the seal ring 77 may be a convex conical surface.

図５、図６に示す第２バルブ７０の閉弁状態では、本体筒部７２に押圧されたシールリング７７の端面７７５が側部アウトオリフィス４２１、４２２のシール面４４１、４４２に当接する。このとき、仮に本体筒部７２が傾いても、円錐面での接触による調芯効果により、シールリング７７は、端面７７５がシール面４４１、４４２に平行に当接するように姿勢が調整され、シール面４４１、４４２での燃料漏れが防止される。つまり、本体筒部７２に傾きが生じた場合でも、円錐面７５８、７７８を介して、第２スプリング７６の付勢力をシールリング７７に効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。
図７に示す第２バルブ７０の開弁状態では、シールリング７７は本体筒部７２と分離しているものの、側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出される燃料の油圧力Ｆｆによって本体筒部７２に追従して上昇する。側部アウトオリフィス４２１、４２２からの燃料は、例えば図８に示す方向に形成された低圧室流路４５に流出する。 In the closed state of the second valve 70 shown in FIGS. 5 and 6, the end surface 775 of the seal ring 77 pressed against the main body cylinder portion 72 comes into contact with the seal surfaces 441 and 442 of the side out orifices 421 and 422. At this time, even if the main body cylinder portion 72 is tilted, the posture of the seal ring 77 is adjusted so that the end surface 775 abuts in parallel with the seal surfaces 441 and 442 due to the centering effect due to the contact on the conical surface, and the seal is sealed. Fuel leakage on surfaces 441 and 442 is prevented. That is, even when the main body cylinder portion 72 is tilted, the urging force of the second spring 76 can be efficiently transmitted to the seal ring 77 via the conical surfaces 758 and 778. Therefore, the required sealing force can be reduced and the physique of the second solenoid 82 can be reduced.
In the valve open state of the second valve 70 shown in FIG. 7, although the seal ring 77 is separated from the main body cylinder portion 72, the main body cylinder portion 72 is caused by the hydraulic pressure Ff of the fuel flowing out from the side out orifices 421 and 422. Follows and rises. The fuel from the side out orifices 421 and 422 flows out into the low pressure chamber flow path 45 formed in the direction shown in FIG. 8, for example.

次に、図５〜図８を参照し、中央アウトオリフィス４１及び二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の配置に関する詳細構成について説明する。
中央アウトオリフィス４１は中心軸Ｖ上に配置されている。第１実施形態では、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２は、中央アウトオリフィス４１と同軸の円周Ｃｃ上に、周方向に等間隔、すなわち１８０°間隔に配置されている。二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の開口面積は等しい。 Next, with reference to FIGS. 5 to 8, a detailed configuration regarding the arrangement of the central out orifice 41 and the two side out orifices 421 and 422 will be described.
The central out orifice 41 is arranged on the central axis V. In the first embodiment, the two side out orifices 421 and 422 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, that is, at 180 ° intervals on the circumferential Cc coaxial with the central out orifice 41. The opening areas of the two side out orifices 421 and 422 are equal.

第２スプリング７６による閉弁方向の付勢力は中心軸Ｖ上に作用するのに対し、側部アウトオリフィス４２１、４２２から流出する燃料による開弁方向の油圧力は、中心軸Ｖからオフセットした位置に作用するため、油圧力によるモーメントが発生する。そこで、開口面積の等しい二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２を中心軸Ｖに対して対称位置に配置することにより、油圧力によるモーメントを相殺することができる。したがって、必要シール力を低減することができる。よって、第２スプリング７６の荷重を小さくし、また、それに伴って第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。 The urging force in the valve closing direction by the second spring 76 acts on the central axis V, while the oil pressure in the valve opening direction due to the fuel flowing out from the side out orifices 421 and 422 is offset from the central axis V. A moment due to hydraulic pressure is generated because it acts on. Therefore, by arranging the two side out orifices 421 and 422 having the same opening area at symmetrical positions with respect to the central axis V, the moment due to the hydraulic pressure can be offset. Therefore, the required sealing force can be reduced. Therefore, the load of the second spring 76 can be reduced, and the physique of the second solenoid 82 can be reduced accordingly.

中央アウトオリフィス４１の開口の周囲には、第１バルブ６０のシールボール６９の平坦面６９５が当接するシール面４３が形成されている。また、側部アウトオリフィス４２１、４２２の開口の周囲には、第２バルブ７０のシールリング７７の端面７７５が当接するシール面４４１、４４２が形成されている。
二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の各シール面４４１、４４２は、同一平面Ｓｓ上に形成されている。また、二つの側部アウトオリフィス４２１、４２２の各シール面４４１、４４２と中央アウトオリフィス４１のシール面４３とも同一平面Ｓｓ上に形成されている。これにより、先端面がフラットな刃具を用いて、各シール面４３、４４１、４４２を高精度に同時加工することができる。 Around the opening of the central out orifice 41, a seal surface 43 with which the flat surface 695 of the seal ball 69 of the first valve 60 abuts is formed. Further, around the openings of the side out orifices 421 and 422, seal surfaces 441 and 442 with which the end surface 775 of the seal ring 77 of the second valve 70 abuts are formed.
The sealing surfaces 441 and 442 of the two side out orifices 421 and 422 are formed on the same plane Ss. Further, the sealing surfaces 441 and 442 of the two side out orifices 421 and 422 and the sealing surface 43 of the central out orifice 41 are also formed on the same plane Ss. As a result, the sealing surfaces 43, 441, and 442 can be simultaneously machined with high accuracy by using a cutting tool having a flat tip surface.

さらに図８の例では、側部アウトオリフィス４２１、４２２が配置される円周上において、側部アウトオリフィス４２１、４２２に対し９０°の方向に、開口を有しない二つのサポート４６１、４６２が形成されている。サポート４６１、４６２の端面は、側部アウトオリフィス４２１、４２２のシール面４４１、４４２と同一平面Ｓｓ上に形成されている。シールリング７７の端面７７５は、周方向の四箇所に形成されたシール面４４１、４４２及びサポート４６１、４６２の端面に均等に当接することで、シール面４４１、４４２との平行が確保される。 Further, in the example of FIG. 8, two supports 461 and 462 having no opening are formed in the direction of 90 ° with respect to the side out orifices 421 and 422 on the circumference on which the side out orifices 421 and 422 are arranged. Has been done. The end faces of the supports 461 and 462 are formed on the same plane Ss as the sealing surfaces 441 and 442 of the side out orifices 421 and 422. The end surface 775 of the seal ring 77 is evenly contacted with the end surfaces of the seal surfaces 441 and 442 and the supports 461 and 462 formed at four points in the circumferential direction, so that parallelism with the seal surfaces 441 and 442 is ensured.

（第２実施形態）
第２実施形態について、第１実施形態の図５に対応する図９を参照する。
第２実施形態では、本体筒部７２とシールリング７７との接触面は、一方が球面で他方が円錐面の組み合わせで形成されている。すなわち、本体筒部７２の先端面７５９は凸球面であり、シールリング７７の被押圧面７８８は凹円錐面である。図中、先端面７５９の球半径を「ＳＲ」と記す。それ以外の構成は、第１実施形態の図５と同様である。
第２実施形態では第１実施形態と同様に、本体筒部７２に傾きが生じた場合でも、球面と円錐面との組み合わせで構成される接触面７５９、７８８を介して、第２スプリング７６の付勢力をシールリング７７に効率的に伝達することができる。したがって、必要シール力を低減し、第２ソレノイド８２の体格を小さくすることができる。
なお、他の例として、本体筒部７２の先端面が凹円錐面であり、シールリング７７の被押圧面が凸球面であってもよい。 (Second Embodiment)
For the second embodiment, reference is made to FIG. 9 corresponding to FIG. 5 of the first embodiment.
In the second embodiment, the contact surface between the main body cylinder portion 72 and the seal ring 77 is formed by a combination of one spherical surface and the other conical surface. That is, the tip surface 759 of the main body cylinder portion 72 is a convex spherical surface, and the pressed surface 788 of the seal ring 77 is a concave conical surface. In the figure, the radius of the sphere of the tip surface 759 is referred to as "SR". Other configurations are the same as those in FIG. 5 of the first embodiment.
In the second embodiment, as in the first embodiment, even when the main body cylinder portion 72 is tilted, the second spring 76 of the second spring 76 passes through the contact surfaces 759 and 788 formed by the combination of the spherical surface and the conical surface. The urging force can be efficiently transmitted to the seal ring 77. Therefore, the required sealing force can be reduced and the physique of the second solenoid 82 can be reduced.
As another example, the tip surface of the main body cylinder portion 72 may be a concave conical surface, and the pressed surface of the seal ring 77 may be a convex spherical surface.

（第３実施形態）
第３実施形態について、第１実施形態の図８に対応する図１０を参照する。
第３実施形態では、三つの側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４は、中央アウトオリフィス４１と同軸の円周Ｃｃ上に、周方向に等間隔、すなわち１２０°間隔に配置されている。三つの側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４の開口面積は等しい。 (Third Embodiment)
For the third embodiment, reference is made to FIG. 10 corresponding to FIG. 8 of the first embodiment.
In the third embodiment, the three side out orifices 421, 423, and 424 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, that is, at 120 ° intervals on the circumferential Cc coaxial with the central out orifice 41. The opening areas of the three side outorifices 421, 423, 424 are equal.

また、軸方向断面図は省略するが、第１実施形態と同様に、中央アウトオリフィス４１及び側部アウトオリフィス４２１、４２３、４２４の各シール面４３、４４１、４４３、４４４は、同一平面上に形成されている。
第３実施形態では、第１実施形態よりも側部アウトオリフィス一つあたりの流量をさらに少なく、必要最小シール面積をさらに小さくすることができる。また、第１実施形態と同様に、油圧力のモーメント相殺により必要シール力を低減する作用効果が得られる。 Further, although the axial cross-sectional view is omitted, as in the first embodiment, the sealing surfaces 43, 441, 443, 444 of the central out orifice 41 and the side out orifices 421, 423, and 424 are on the same plane. It is formed.
In the third embodiment, the flow rate per side out orifice can be further reduced and the required minimum sealing area can be further reduced as compared with the first embodiment. Further, as in the first embodiment, the effect of reducing the required sealing force can be obtained by canceling the moment of the hydraulic pressure.

第３実施形態の応用例では、側部アウトオリフィスが四つ以上形成されてもよい。
一般化すると、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の側部アウトオリフィスが形成される構成では、開口面積の等しいＮ個の側部アウトオリフィスが、周方向に（３６０／Ｎ）°間隔に配置されることが好ましい。また、中央アウトオリフィス及びＮ個の側部アウトオリフィスの各シール面が同一平面上に形成されることが好ましい。
理論的には、側部アウトオリフィスの数を増やすほど必要最小シール面積を小さくすることができる。その反面、加工工数が増え、各オリフィスの加工寸法のバラつきが生じる可能性があるため、総合的な考慮により最適数が設定されることが好ましい。 In the application example of the third embodiment, four or more side out orifices may be formed.
Generally speaking, in a configuration in which N side out orifices (N is an integer of 2 or more) are formed, N side out orifices having the same opening area are arranged at (360 / N) ° intervals in the circumferential direction. It is preferable to be arranged. Further, it is preferable that the sealing surfaces of the central out orifice and the N side out orifices are formed on the same plane.
Theoretically, the minimum required seal area can be reduced by increasing the number of side out orifices. On the other hand, since the processing man-hours increase and the processing dimensions of each orifice may vary, it is preferable to set the optimum number by comprehensive consideration.

（その他の実施形態）
（ａ）中央アウトオリフィス４１のシール面４３と複数の側部アウトオリフィス４２１等のシール面４４１等とは、必ずしも同一平面上ではなく、段差を有する異なる平面上に形成されてもよい。例えば先端面の径内側と径外側とが段付きの刃物で加工することで、段差のあるシール面を同時加工することができる。
また、複数の側部アウトオリフィス４２１等のシール面４４１等も、必ずしも同一平面上ではなく、段差を有する異なる平面上に形成されてもよい。
（ｂ）例えば他の孔との干渉を避ける等の理由により、複数の側部アウトオリフィスのうち一部又は全部の周方向の間隔が不等間隔に配置されてもよい。それに伴い、流量のバランスを調整するために開口面積が不均一に設定されてもよい。 (Other embodiments)
(A) The sealing surface 43 of the central out orifice 41 and the sealing surfaces 441 and the like of the plurality of side out orifices 421 and the like may not necessarily be formed on the same plane, but may be formed on different planes having steps. For example, by processing the inner diameter and the outer diameter of the tip surface with a stepped blade, it is possible to simultaneously process a sealed surface having a step.
Further, the sealing surfaces 441 and the like of the plurality of side out orifices 421 and the like may not necessarily be formed on the same plane, but may be formed on different planes having steps.
(B) For reasons such as avoiding interference with other holes, some or all of the plurality of side out orifices may be arranged at unequal intervals in the circumferential direction. Along with this, the opening area may be set non-uniformly in order to adjust the balance of the flow rate.

（ｃ）上記実施形態では、第１バルブ６０のみの開弁状態と第２バルブ７０のみの開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えている。この他、第１バルブ６０のみの開弁状態と、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の両方の開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えてもよい。或いは、第２バルブ７０のみの開弁状態と、第１バルブ６０及び第２バルブ７０の両方の開弁状態とを切り替えることにより噴射率を切り替えてもよい。また、３通りの開弁状態を切り替えることで、３水準の噴射率を可変とするようにしてもよい。
また、独立した二つの電磁弁により開閉を切り替える構成に限らず、例えば、共通の一つのソレノイドが生成する磁力を通電方式の変更により変化させることで、二つのバルブ６０、７０の動作を切り替えるようにしてもよい。 (C) In the above embodiment, the injection rate is switched by switching between the valve open state of only the first valve 60 and the valve open state of only the second valve 70. In addition, the injection rate may be switched by switching between the valve open state of only the first valve 60 and the valve open state of both the first valve 60 and the second valve 70. Alternatively, the injection rate may be switched by switching between the valve open state of only the second valve 70 and the valve open state of both the first valve 60 and the second valve 70. Further, the injection rate of the three levels may be made variable by switching the valve opening states in three ways.
In addition, the configuration is not limited to switching between opening and closing by two independent solenoid valves. For example, the operation of the two valves 60 and 70 can be switched by changing the magnetic force generated by one common solenoid by changing the energization method. It may be.

（ｄ）本実施形態では、中央アウトオリフィス４１を開閉する第１バルブ６０、及び、複数の側部アウトオリフィス４２１等を開閉する第２バルブ７０の二つのバルブが設けられることが必須の構成要件となる。ただし、この二つのバルブ以外に、別の用途のバルブがさらに設けられてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 (D) In the present embodiment, it is essential that two valves, a first valve 60 for opening and closing the central out orifice 41 and a second valve 70 for opening and closing a plurality of side out orifices 421 and the like, are provided. It becomes. However, in addition to these two valves, valves for other purposes may be further provided.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various embodiments without departing from the spirit of the invention.

１０（１１、１２、１３、１４）・・・ハウジング、
２１・・・ニードル弁、
３１・・・圧力制御室、
４１・・・中央アウトオリフィス（中央燃料流出経路）、
４２１、４２２・・・側部アウトオリフィス（側部燃料流出経路）、
４７・・・中央燃料流出経路、
４８１、４８２・・・側部燃料流出経路、
６０・・・第１バルブ、 ６６・・・第１スプリング（第１バルブ付勢部材）、
７０・・・第２バルブ、 ７６・・・第２スプリング（第２バルブ付勢部材）、
８１、８２・・・ソレノイド。 10 (11, 12, 13, 14) ... housing,
21 ... Needle valve,
31 ... Pressure control room,
41 ... Central out orifice (central fuel outflow path),
421, 422 ... Side out orifice (side fuel outflow path),
47 ... Central fuel outflow route,
481, 482 ... Side fuel outflow route,
60 ... 1st valve, 66 ... 1st spring (1st valve urging member),
70 ... 2nd valve, 76 ... 2nd spring (second valve urging member),
81, 82 ... Solenoid.

Claims (6)

圧力制御室（３１）の燃料圧力によるニードル弁（２１）の駆動制御によって噴射率を変更可能な燃料噴射装置であって、
前記圧力制御室に連通する一つの中央燃料流出経路（４１、４７）、及び、前記中央燃料流出経路と同軸の円周上に配置され前記圧力制御室に連通する複数の側部燃料流出経路（４２１、４２２、４８１、４８２）が形成されたハウジング（１４）と、
前記中央燃料流出経路を開閉する第１バルブ（６０）と、
前記第１バルブの軸部（６１）の径方向外側に位置する筒状に形成され、前記複数の側部燃料流出経路を開閉する第２バルブ（７０）と、
前記第１バルブ及び前記第２バルブをそれぞれ閉弁方向に付勢する第１バルブ付勢部材（６６）及び第２バルブ付勢部材（７６）と、
通電により発生する電磁力により、前記第１バルブのみの開弁状態、前記第２バルブのみの開弁状態、並びに、前記第１バルブ及び前記第２バルブの両方の開弁状態のうち少なくとも２通りを切り替え可能な一つ以上のソレノイド（８１、８２）と、
を備える燃料噴射装置。 A fuel injection device capable of changing the injection rate by driving control of the needle valve (21) by the fuel pressure of the pressure control chamber (31).
One central fuel outflow path (41, 47) communicating with the pressure control chamber, and a plurality of side fuel outflow paths (41, 47) arranged on a circumference coaxial with the central fuel outflow path and communicating with the pressure control chamber (a plurality of side fuel outflow paths). The housing (14) in which 421, 422, 481, 482) was formed, and
The first valve (60) that opens and closes the central fuel outflow path and
A second valve (70) formed in a tubular shape located on the radial outer side of the shaft portion (61) of the first valve and opens and closes the plurality of side fuel outflow paths.
A first valve urging member (66) and a second valve urging member (76) that urge the first valve and the second valve in the valve closing direction, respectively.
Due to the electromagnetic force generated by energization, there are at least two ways of opening the first valve only, opening the second valve only, and opening both the first valve and the second valve. With one or more solenoids (81, 82) that can be switched between
A fuel injection device equipped with. 前記複数の側部燃料流出経路は、開口面積が等しい請求項１に記載の燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 1, wherein the plurality of side fuel outflow paths have the same opening area. 前記複数の側部燃料流出経路は、周方向に等間隔に配置されている請求項１または２に記載の燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 1 or 2, wherein the plurality of side fuel outflow paths are arranged at equal intervals in the circumferential direction. 前記複数の側部燃料流出経路のシール面（４４１、４４２）は同一平面上に形成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The fuel injection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the sealing surfaces (441, 442) of the plurality of side fuel outflow paths are formed on the same plane. 前記中央燃料流出経路のシール面（４３）は、前記複数の側部燃料流出経路のシール面と同一平面上に形成されている請求項４に記載の燃料噴射装置。 The fuel injection device according to claim 4, wherein the seal surface (43) of the central fuel outflow path is formed on the same plane as the seal surface of the plurality of side fuel outflow paths. 前記第２バルブは、前記第２バルブ付勢部材により閉弁方向に付勢される本体筒部（７２）と、前記本体筒部に押圧され前記側部燃料流出経路を閉塞可能なシールリング（７７）とが別体で構成されており、
前記本体筒部と前記シールリングとの接触面は、円錐面（７５８、７８８）同士、又は、一方が球面（７５９）で他方が円錐面（７８８）の組み合わせで形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の燃料噴射装置。 The second valve has a main body cylinder portion (72) urged by the second valve urging member in the valve closing direction and a seal ring (72) that is pressed by the main body cylinder portion and can block the side fuel outflow path. 77) is composed separately from
Claims 1 to 1 that the contact surface between the main body cylinder portion and the seal ring is formed by a combination of conical surfaces (758, 788) or a combination of spherical surfaces (759) on one side and conical surfaces (788) on the other side. 5. The fuel injection device according to any one of 5.
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