JPH09296767A - Fuel injector of internal combustion engine - Google Patents
Fuel injector of internal combustion engineInfo
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- JPH09296767A JPH09296767A JP13053996A JP13053996A JPH09296767A JP H09296767 A JPH09296767 A JP H09296767A JP 13053996 A JP13053996 A JP 13053996A JP 13053996 A JP13053996 A JP 13053996A JP H09296767 A JPH09296767 A JP H09296767A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、燃料圧で開閉作
動されるニードル弁を備えた内燃機関の燃料噴射装置に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine equipped with a needle valve that is opened and closed by fuel pressure.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、燃焼室に燃料を供給する燃料噴射
装置のインジェクタとして、図２に示すようなものが知
られている。図２は従来のインジェクタの一例を示す概
略断面図である。インジェクタ３０のインジェクタ本体
３１内には、中空穴３２、燃料溜まり即ち燃料チャンバ
３３及びコントロールボリューム即ち制御室３４が形成
されている。中空穴３２内にはニードル弁３５が摺動自
在に設けられている。ニードル弁３５は、中空穴３２に
摺動自在に嵌合された大径部３６と、大径部３６に一体
に設けた小径部３７とからなり、小径部３７の先端には
弁体部３８が設けられている。制御室３４内において、
ニードル弁３５とケーシングとの間にはリターンスプリ
ング５２が配置されている。インジェクタ本体３１には
ホール形の噴射ノズル３９が設けられ、噴射ノズル３９
の先端には噴口４０が形成されている。また、噴射ノズ
ル３９の先端にはバルブシート４１が形成され、ニード
ル弁３５における弁体部３８のバルブフェースがバルブ
シート４１に着座することにより噴口４０は閉じる。2. Description of the Related Art Conventionally, an injector shown in FIG. 2 has been known as an injector for a fuel injection device for supplying fuel to a combustion chamber. FIG. 2 is a schematic sectional view showing an example of a conventional injector. A hollow hole 32, a fuel reservoir or fuel chamber 33, and a control volume or control chamber 34 are formed in the injector body 31 of the injector 30. A needle valve 35 is slidably provided in the hollow hole 32. The needle valve 35 includes a large-diameter portion 36 slidably fitted in the hollow hole 32 and a small-diameter portion 37 integrally provided with the large-diameter portion 36. The small-diameter portion 37 has a valve body portion 38 at the tip thereof. Is provided. In the control room 34,
A return spring 52 is arranged between the needle valve 35 and the casing. The injector body 31 is provided with a hole-shaped injection nozzle 39, and the injection nozzle 39
An injection port 40 is formed at the tip of the. A valve seat 41 is formed at the tip of the injection nozzle 39, and the valve face of the valve body portion 38 of the needle valve 35 is seated on the valve seat 41 to close the injection port 40.
【０００３】インジェクタ本体３１は蓄圧配管（図示せ
ず）から高圧燃料を内部へ導入するため供給口４２を有
し、供給口４２に通じる流路は２つの流路４３，４４に
分岐し、一方の流路４３はオリフィス５１を介して制御
室３４に連通し、他方の流路４４は燃料チャンバ３３へ
連通している。また、インジェクタ本体３１には制御室
３４と外部とを連通するオリフィス４６が形成されてい
る。また、オリフィス４６とオリフィス５１は固定オリ
フィスであり、オリフィス４６の内径ｄA はオリフィス
５１の内径ｄB よりも通路断面積が大きく設定されてい
る（ｄA ＞ｄB）ので、オリフィス４６から流出する燃
料流量はオリフィス５１の大きさによって決まることに
なる。また、ニードル弁３５のリフトは、ある噴射量以
上はフルリフトになる。また、ホール形の噴射ノズル３
９では、閉弁後にバルブシート４１から燃焼室に至る通
路内に溜まった燃料が燃焼室内の高い温度、圧力変動等
により噴出即ち後だれする場合があり、燃料が未燃焼ガ
スとなって排出ガス中のＨＣが増加するので、噴口４０
の近傍のサックボリューム４９はできるだけ小さく形成
されている。The injector body 31 has a supply port 42 for introducing high-pressure fuel into the interior from a pressure accumulating pipe (not shown), and the flow path leading to the supply port 42 is divided into two flow paths 43 and 44. The flow passage 43 communicates with the control chamber 34 through the orifice 51, and the other flow passage 44 communicates with the fuel chamber 33. Further, the injector body 31 is formed with an orifice 46 that connects the control chamber 34 and the outside. Further, since the orifice 46 and the orifice 51 are fixed orifices, and the inner diameter d A of the orifice 46 is set to have a passage cross-sectional area larger than the inner diameter d B of the orifice 51 (d A > d B ), it flows out from the orifice 46. The fuel flow rate to be determined depends on the size of the orifice 51. Further, the lift of the needle valve 35 becomes a full lift above a certain injection amount. In addition, the hall-shaped injection nozzle 3
In No. 9, the fuel accumulated in the passage extending from the valve seat 41 to the combustion chamber after the valve is closed may be jetted or drooped due to high temperature and pressure fluctuations in the combustion chamber, and the fuel becomes unburned gas and exhaust gas. Since the amount of HC inside will increase, the spout 40
The suck volume 49 in the vicinity of is formed as small as possible.
【０００４】インジェクタ３０には、インジェクタ本体
３１に形成したオリフィス４６を開閉して制御室３４内
の圧力を制御できる電磁弁４５が設けられている。電磁
弁４５は二方弁から成る弁体４８（或いは、三方弁）か
ら構成されている。燃料供給口４２から導入された高圧
燃料は制御室３４と燃料チャンバ３３とへ導入され、ニ
ードル弁３５に作用する。電磁弁４５が通電されていな
い時には、オリフィス４６はリターンスプリング５０に
よって閉じられており、一方で高圧燃料が制御室３４と
燃料溜まり部３３とに供給されているので、ニードル弁
３５に作用する圧力の面積差とリターンスプリング５２
によって、ニードル弁３５は下方へ押し付けられ、噴口
４０は閉じた状態になっている。電磁弁４５のソレノイ
ド４７を励磁すると、弁体４８がリターンスプリング５
０のばね力に抗して吸引され、オリフィス４６が開き、
その結果、オリフィス４６を通じて制御室３４内の燃料
が放出され、制御室３４の圧力が降下し、リターンスプ
リング５２のばね力のみが作用する。燃料チャンバ３３
内の圧力の方が制御室３４内の押し下げ力よりも大きく
なると、ニードル弁３５は上昇し、噴口４０が開き、噴
口４０を通じて燃焼室への燃料の噴射が始まる。電磁弁
４５のソレノイド４７が消磁されると、弁体４８はオリ
フィス４６を閉じ、オリフィス５１を通じて導入された
高圧燃料によって制御室３４内の燃料圧は瞬時に高ま
り、その結果、ニードル弁３５が降下し、噴口４０が閉
じ、噴口４０からの燃料の噴射が停止する。上記の燃料
噴射装置としては、例えば、特開平４−２２８８７２号
公報に開示されたものがある。The injector 30 is provided with a solenoid valve 45 capable of controlling the pressure in the control chamber 34 by opening and closing an orifice 46 formed in the injector body 31. The solenoid valve 45 is composed of a valve body 48 (or a three-way valve) which is a two-way valve. The high-pressure fuel introduced from the fuel supply port 42 is introduced into the control chamber 34 and the fuel chamber 33 and acts on the needle valve 35. When the solenoid valve 45 is not energized, the orifice 46 is closed by the return spring 50, while high pressure fuel is being supplied to the control chamber 34 and the fuel reservoir 33, the pressure acting on the needle valve 35 is reduced. Area difference and return spring 52
As a result, the needle valve 35 is pressed downward, and the injection port 40 is closed. When the solenoid 47 of the solenoid valve 45 is excited, the valve element 48 causes the return spring 5
Is attracted against the spring force of 0, the orifice 46 opens,
As a result, the fuel in the control chamber 34 is discharged through the orifice 46, the pressure in the control chamber 34 drops, and only the spring force of the return spring 52 acts. Fuel chamber 33
When the internal pressure becomes larger than the pushing-down force in the control chamber 34, the needle valve 35 rises, the injection port 40 opens, and fuel injection into the combustion chamber through the injection port 40 starts. When the solenoid 47 of the solenoid valve 45 is demagnetized, the valve body 48 closes the orifice 46, and the high pressure fuel introduced through the orifice 51 instantly increases the fuel pressure in the control chamber 34, and as a result, the needle valve 35 descends. Then, the injection port 40 is closed, and the fuel injection from the injection port 40 is stopped. An example of the above fuel injection device is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-228872.
【０００５】また、特開昭６３−１４７９６６号公報に
開示された燃料インジェクタは、アキュムレータ室を形
成するピストン径をコントロール室を形成するピストン
径よりも小径とするようにピストンを二段構造に構成さ
れている。コントロール室の受圧面積がアキュムレータ
室の受圧面積に比較して大きく形成されているので、コ
ントロール室の圧力回復時に常に下向きの力がかかり、
ニードル弁を速やかに下降させることができる。Further, in the fuel injector disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 63-147966, the piston has a two-stage structure so that the diameter of the piston forming the accumulator chamber is smaller than the diameter of the piston forming the control chamber. Has been done. Since the pressure receiving area of the control chamber is formed larger than the pressure receiving area of the accumulator chamber, downward force is always applied when the pressure of the control chamber is restored,
The needle valve can be quickly lowered.
【０００６】また、特開閉３−９６５号公報に開示され
たディーゼル機関用電磁燃料噴射装置は、プランジャが
表面の内側に位置し且つ表面より直径が僅かに小さい円
筒部分を有し、円筒部分の下流に所定容積の噴射室部分
を形成し、円筒部分の直径及び長さが円筒部分と噴射室
部分との間に、噴射室部分への燃料通路を可能にすると
共に、それに沿って所定の燃料圧力の低下を生じさせる
環状チャンネルを形成するように形成されている。Further, in the electromagnetic fuel injection device for a diesel engine disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-965, the plunger has a cylindrical portion located inside the surface and having a diameter slightly smaller than the surface. The injection chamber portion having a predetermined volume is formed downstream, and the diameter and length of the cylindrical portion enables a fuel passage to the injection chamber portion between the cylindrical portion and the injection chamber portion, and along the predetermined fuel It is shaped to form an annular channel that causes a pressure drop.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図２に
示すインジェクタ３０は、電磁弁４５によって制御室３
４内の燃料圧を制御してニードル弁３５の噴口４０の開
閉を制御している。電磁弁４５がオリフィス４６を閉鎖
すると、制御室３４の圧力が回復する。この状態では、
ニードル弁３５の開弁圧と閉弁圧が圧力バランスされて
いるだけであり、開弁状態では、ニードル弁３５の上下
の受圧面積が同一になって力でもバランスされている。
従って、ニードル弁３５には、ニードル弁３５を下降さ
せる力が発生しないので、ニードル弁３５はリターンス
プリング５２のばね力によって下降するものである。そ
のため、ニードル弁３５の下降速度及び閉弁タイミング
が意図せずに遅くなり、噴射量制御に支障をきたす。そ
こで、ニードル弁３５の下降速度を上げるため、リター
ンスプリング５２のばね力を大きく設定すると、ニード
ル弁３５を開弁する時に該ばね力に打ち勝つ必要があ
り、ニードル弁３５の開弁応答性が悪化し、電磁ソレノ
イドの消費電力も大きくなる。However, the injector 30 shown in FIG.
The fuel pressure in 4 is controlled to control the opening and closing of the injection port 40 of the needle valve 35. When the solenoid valve 45 closes the orifice 46, the pressure in the control chamber 34 is restored. In this state,
The valve opening pressure and the valve closing pressure of the needle valve 35 are only pressure balanced, and in the valve open state, the upper and lower pressure receiving areas of the needle valve 35 are the same and are also balanced by force.
Therefore, the needle valve 35 does not generate a force for lowering the needle valve 35, and thus the needle valve 35 is lowered by the spring force of the return spring 52. Therefore, the descending speed of the needle valve 35 and the valve closing timing are unintentionally delayed, which hinders the injection amount control. Therefore, if the spring force of the return spring 52 is set large in order to increase the descending speed of the needle valve 35, it is necessary to overcome the spring force when opening the needle valve 35, and the valve opening response of the needle valve 35 deteriorates. However, the power consumption of the electromagnetic solenoid also increases.
【０００８】また、インジェクタ３０は、電磁弁４５の
作動タイミングが制御室３４内の燃料圧を介する間接的
な作動となるので、電磁弁４５の動き（タイミング）に
比較してニードル弁３５の動き（タイミング）が必然的
に遅くなり、制御レスポンスが遅くなる。エンジンが部
分負荷であり、インジェクタ３０からの燃料噴射が低噴
射量となる領域では、噴射量が不安定になり、或いは過
剰な噴射量が噴射されたりし、ＨＣ等の発生を増加させ
る等の問題が発生する。また、電磁弁４５によって制御
室３４内の燃料圧を制御しているため、制御室３４内の
燃料圧を下げる時には、制御室３４内の高圧燃料をリー
クさせており、場合によっては、燃焼室への噴射量の数
倍の高圧燃料をリークさせることがあり、このことは燃
料ポンプに過大な無駄な仕事をさせることになり、燃費
をアップさせることになる。Further, in the injector 30, since the operation timing of the solenoid valve 45 is an indirect operation via the fuel pressure in the control chamber 34, the movement of the needle valve 35 in comparison with the movement (timing) of the solenoid valve 45. (Timing) is inevitably slow, and control response is slow. In a region where the engine is a partial load and the fuel injection from the injector 30 is a low injection amount, the injection amount becomes unstable or an excessive injection amount is injected, and the generation of HC etc. is increased. The problem occurs. Further, since the fuel pressure in the control chamber 34 is controlled by the solenoid valve 45, when the fuel pressure in the control chamber 34 is lowered, the high pressure fuel in the control chamber 34 is leaked, and in some cases, the combustion chamber The high-pressure fuel, which is several times the injection amount into the fuel tank, may leak, which causes the fuel pump to perform an excessive amount of wasteful work, thus increasing fuel consumption.
【０００９】また、前掲特開昭６３−１４７９６６号公
報に開示された燃料インジェクタは、ニードル弁を速や
かに下降できるが、力のバランスの関係上、最低の可動
蓄圧室圧力が上昇する。即ち、コントロール室の受圧面
積をアキュムレータ室の受圧面積に比較して大きく設定
すると、ニードル弁の閉弁力は大きくなり、リターンス
プリングを不要にするが、ニードル弁の開弁時に、受圧
面積差分の力に打ち勝つ必要があり、ソレノイドへ通電
時点からニードル弁のリフトまでの所要時間が長くなっ
て開弁時の応答性が悪化し、従って、微小量の燃料噴射
の制御が困難になり、エンジンのアイドル時の安定性を
悪化させたり、パイロット噴射を行うことができなくな
るという問題が生じる。また、上記燃料インジェクタ
は、受圧面積差を大きく構成するため、コントロール室
の容積を大きく構成することになり、コントロール室の
燃料を排出する時に時間がかかり、ニードル弁の開弁時
の応答性を悪化させることになる。更に、上記燃料イン
ジェクタは、中間部にリークオフ（復帰ライン）を形成
することが必要になり、燃料噴射に寄与しない無噴射時
の燃料漏れ流量を増加することになり、燃費の悪化を招
くことになる。Further, the fuel injector disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 63-147966 can promptly lower the needle valve, but due to the balance of forces, the minimum movable accumulator pressure rises. That is, if the pressure receiving area of the control chamber is set to be larger than the pressure receiving area of the accumulator chamber, the closing force of the needle valve becomes large and the return spring becomes unnecessary, but when the needle valve is opened, the pressure receiving area difference It is necessary to overcome the force, the time required from the time of energizing the solenoid to the lift of the needle valve becomes long, and the responsiveness at the time of opening the valve deteriorates.Therefore, it becomes difficult to control a small amount of fuel injection and the engine There arise problems that the stability at the time of idling is deteriorated and pilot injection cannot be performed. In addition, since the fuel injector has a large pressure receiving area difference, the volume of the control chamber is also large, and it takes time to discharge the fuel from the control chamber, resulting in a responsiveness when the needle valve is opened. Will make it worse. Further, the fuel injector needs to form a leak-off (return line) in the intermediate portion, which increases the fuel leakage flow rate during non-injection that does not contribute to fuel injection, resulting in deterioration of fuel efficiency. Become.
【００１０】また、前掲特開平３−９６５号公報に開示
されたディーゼル機関用電磁燃料噴射装置は、燃料噴射
時に供給オリフィスによりノズル下部（環状チャンネ
ル）の圧力を降下させ、この部位における受圧面積にか
かる力を下げることで、下向きのニードル弁の下降力を
出したものであり、噴射室（ノズル室）への燃料通路中
に設けた絞り部によって、ノズル室圧力をコントロール
室圧力よりも降下させ、この圧力降下によってニードル
弁の閉弁力を確保している。燃料噴射中は、ノズル室の
圧力が降下するが、燃料噴射が終り、次の燃料噴射を開
始するまでにノズル室の圧力が蓄圧室圧力まで回復して
しまうため、ノズル下部での圧力の作用としては、噴射
初期に高く、噴射後期に低くなってしまう。このため、
燃料噴射の噴射特性としては、燃料噴射について初期噴
射率を増大させ、ＮＯX の発生を増大させ、また、最小
可能な噴射量を増大させ、従って、微少量の噴射が困難
になり、エンジンのアイドル時の安定性を悪化させた
り、パイロット噴射を行うことができなくなるという問
題が生じる。Further, the electromagnetic fuel injection device for a diesel engine disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 3-965 reduces the pressure in the lower part of the nozzle (annular channel) by the supply orifice at the time of fuel injection, and the pressure receiving area at this part is reduced. By lowering this force, downward force of the needle valve is generated, and the nozzle chamber pressure is made lower than the control chamber pressure by the throttle portion provided in the fuel passage to the injection chamber (nozzle chamber). This pressure drop ensures the valve closing force of the needle valve. Although the pressure in the nozzle chamber drops during fuel injection, the pressure in the nozzle chamber recovers to the pressure in the accumulator chamber by the end of fuel injection and the start of the next fuel injection. As a result, it is high in the early stage of injection and low in the latter period of injection. For this reason,
The injection characteristics of the fuel injection, the fuel injection to increase the initial injection rate, increase the occurrence of NO X, also increases the minimum possible injection amount, therefore, the minute amount of injection is difficult, the engine There arise problems that the stability at the time of idling is deteriorated and pilot injection cannot be performed.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】この発明の目的は、上記
の課題を解決することであり、基本的にはノズル室の圧
力を降下させ、燃料噴射終了時にノズル室の圧力を燃料
通路内の圧力や制御室内の圧力にまで回復するのを防止
し、ノズル室の圧力を燃料供給口側の燃料通路の圧力よ
り低い所定圧力に維持させ、ニードル弁に下降力を与え
て閉弁力を発生させ、次の燃料噴射時の初期噴射率を抑
えてＮＯX の発生を抑制し、微少量の燃料噴射を可能に
してアイドリング時やパイロット噴射の制御を容易にし
た内燃機関の燃料噴射装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems. Basically, the pressure in the nozzle chamber is lowered so that at the end of fuel injection, the pressure in the nozzle chamber is set within the fuel passage. Prevents the pressure and the pressure in the control chamber from recovering, maintains the pressure in the nozzle chamber at a predetermined pressure lower than the pressure in the fuel passage on the fuel supply port side, and gives a downward force to the needle valve to generate a valve closing force. It is, provide the following by suppressing the initial injection rate of fuel injection to suppress the generation of NO X, the fuel injection system for an internal combustion engine which facilitates the control of the idling and pilot injection by allowing a very small amount of fuel injection It is to be.
【００１２】この発明は、燃料供給口を形成すると共に
中空穴と噴口を形成したインジェクタ本体、前記インジ
ェクタ本体の前記中空穴内で摺動可能に保持されて前記
噴口を開閉するニードル弁、前記噴口を開放する方向に
前記ニードル弁に燃料圧を作用させる前記中空穴に形成
されたノズル室、前記燃料供給口と前記ノズル室とを連
通する逆止弁を備えた第１燃料通路、前記噴口を閉鎖す
る方向に前記ニードル弁に燃料圧を作用させる前記中空
穴に形成された制御室、前記燃料供給口と前記制御室と
を連通するオリフィスを備えた第２燃料通路、前記制御
室内の燃料を放出するリークオリフィス、及び前記リー
クオリフィスを開閉する開閉弁、から成る内燃機関の燃
料噴射装置に関する。According to the present invention, there is provided an injector main body having a fuel supply port and a hollow hole and an injection port, a needle valve slidably held in the hollow hole of the injector main body to open and close the injection port, and the injection port. A nozzle chamber formed in the hollow hole that applies a fuel pressure to the needle valve in the opening direction, a first fuel passage having a check valve that connects the fuel supply port and the nozzle chamber, and the injection port are closed Control chamber formed in the hollow hole that applies a fuel pressure to the needle valve in a direction to move, a second fuel passage including an orifice that connects the fuel supply port and the control chamber, and discharges fuel in the control chamber. The present invention relates to a fuel injection device for an internal combustion engine, which includes a leak orifice and a shutoff valve that opens and closes the leak orifice.
【００１３】また、前記ニードル弁による前記噴口の開
弁時において、前記ニードル弁による前記噴口の閉鎖方
向に作用する前記制御室における前記ニードル弁に対す
る燃料圧の受圧面積は、前記ニードル弁による前記噴口
の開放方向に作用する前記ニードル弁に対する燃料圧の
受圧面積に実質的に等しく構成されている。Further, when the injection port is opened by the needle valve, the fuel pressure receiving area for the needle valve in the control chamber acting in the closing direction of the injection port by the needle valve is determined by the injection port of the needle valve. Is substantially equal to the fuel pressure receiving area acting on the needle valve in the opening direction.
【００１４】また、前記開閉弁は電磁力で作動される電
磁弁で構成されている。The on-off valve is composed of an electromagnetic valve operated by electromagnetic force.
【００１５】また、前記逆止弁は前記ノズル室内の残留
圧が一定になるように作用する等圧弁即ち二方送出し弁
で構成されている。The check valve is a pressure equalizing valve, that is, a two-way delivery valve, which acts so that the residual pressure in the nozzle chamber becomes constant.
【００１６】また、前記リークオリフィスの通路断面積
は前記オリフィスの通路断面積より大きく設定されてい
る。Further, the passage cross-sectional area of the leak orifice is set larger than the passage cross-sectional area of the orifice.
【００１７】この内燃機関の燃料噴射装置は、上記のよ
うに、燃料供給口からノズル室に延びる燃料通路中に逆
止弁を設けたので、噴射終了時に開閉弁がリークオリフ
ィスを閉鎖すると、ノズル室の圧力が制御室の圧力より
低くなり、ニードル弁の下降力が発生してニードル弁が
噴口を閉鎖し、リターンスプリングを不要にするか、極
めて小さいばね力のリターンスプリングで済む。また、
ノズル室と制御室とにおけるニードル弁の受圧面積が等
しく形成されているので、制御室の容積を大きく形成す
る必要がなく、ノズル室と制御室との中間部に低圧領域
や燃料リーク通路等を設ける必要がなく、無噴射時の燃
料漏れが少なくなる。また、ニードル弁のリフト時に、
ニードル弁の開閉のための受圧面積が等しく、圧力差や
ばね力に抗する必要がないので、ニードル弁が所定のリ
フト量まで直ちにリフトでき、ほぼ一定の前記リフト量
を所定の期間だけ維持でき、ニードル弁の開弁時の応答
性を悪化させることがなく、噴射初期から噴射終了まで
ほぼ一定の所定の噴射率を確保できる。Since the fuel injection device for the internal combustion engine is provided with the check valve in the fuel passage extending from the fuel supply port to the nozzle chamber as described above, when the on-off valve closes the leak orifice at the end of injection, the nozzle is closed. The pressure in the chamber becomes lower than the pressure in the control chamber, the downward force of the needle valve is generated, and the needle valve closes the injection port, so that the return spring is unnecessary, or a return spring having an extremely small spring force is sufficient. Also,
Since the pressure receiving areas of the needle valve in the nozzle chamber and the control chamber are formed to be equal, it is not necessary to make the volume of the control chamber large, and a low pressure region or a fuel leak passage or the like is provided in the intermediate portion between the nozzle chamber and the control chamber. Since it is not necessary to provide it, fuel leakage during no injection is reduced. Also, when lifting the needle valve,
Since the pressure receiving area for opening and closing the needle valve is the same and there is no need to resist the pressure difference or the spring force, the needle valve can be lifted immediately to the predetermined lift amount, and the almost constant lift amount can be maintained for the predetermined period. It is possible to secure a substantially constant predetermined injection rate from the beginning of injection to the end of injection without deteriorating the responsiveness when the needle valve is opened.
【００１８】また、この内燃機関の燃料噴射装置では、
燃料通路中に設けた逆止弁は、ノズル室内の残留圧が所
定圧になるように作用する等圧弁で構成されているの
で、次の燃料噴射時期までノズル室内の圧力は常に低い
圧力に保たれており、初期噴射率が増大することはな
く、ＮＯX の発生を抑制でき、また、微少噴射量の制御
を可能にするので、アイドリング時の安定性を確保し、
パイロット噴射を良好に達成できる。Further, in the fuel injection device for this internal combustion engine,
The check valve provided in the fuel passage is an equal pressure valve that acts so that the residual pressure in the nozzle chamber becomes a predetermined pressure, so the pressure in the nozzle chamber is always kept low until the next fuel injection timing. The initial injection rate does not increase, the generation of NO X can be suppressed, and the control of the minute injection amount is possible, so that the stability at idling is ensured.
Good pilot injection can be achieved.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
による内燃機関の燃料噴射装置の実施例を説明する。図
１はこの発明による内燃機関の燃料噴射装置の一実施例
を示す概略断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
【００２０】この燃料噴射装置において、インジェクタ
１０のインジェクタ本体１内には、ニードル弁５が往復
摺動する中空穴２、及び中空穴２によって燃料溜まりの
機能を有する上下の燃料室が形成されている。インジェ
クタ本体１には、上部にリークオリフィス１６が形成さ
れ、中間部にコモンレール（図示せず）等に連通する燃
料供給口２２が形成され、また、下部にバルブシート１
１と噴口１３が形成されている。噴口１３の近傍のサッ
クボリューム１９はできるだけ小さく形成されている。
ニードル弁５は、インジェクタ本体１の中空穴２内で摺
動可能に保持されて噴口１２を開閉する。上下の燃料室
はノズル室３と制御室４から成る。ノズル室３は、ニー
ドル弁５が噴口１３を開放する方向に燃料圧を付勢する
と共に、噴口１３から噴射される燃料を収容している。
制御室４は、ニードル弁５が噴口１３を閉鎖する方向に
燃料圧を付勢する燃料を収容している。ニードル弁５に
おける小径部７の先端には、燃料ノズル部９を構成する
弁部８が形成されている。インジェクタ本体１における
中空穴２は、上部の大径穴と下部の小径穴とから構成さ
れている。インジェクタ本体１には、燃料ポンプ（図示
せず）からの高圧燃料をノズル室３内へ導入するため、
燃料供給口２２が形成されている。In this fuel injection device, in the injector body 1 of the injector 10, a hollow hole 2 in which the needle valve 5 slides back and forth, and upper and lower fuel chambers having a function of a fuel reservoir are formed by the hollow hole 2. There is. The injector body 1 has a leak orifice 16 formed in an upper portion thereof, a fuel supply port 22 communicating with a common rail (not shown) or the like formed in an intermediate portion thereof, and a valve seat 1 formed in a lower portion thereof.
1 and the injection port 13 are formed. The suck volume 19 near the injection port 13 is formed as small as possible.
The needle valve 5 is slidably held in the hollow hole 2 of the injector body 1 to open and close the injection port 12. The upper and lower fuel chambers are composed of a nozzle chamber 3 and a control chamber 4. The nozzle chamber 3 energizes the fuel pressure in the direction in which the needle valve 5 opens the injection port 13 and stores the fuel injected from the injection port 13.
The control chamber 4 contains fuel that urges the fuel pressure in the direction in which the needle valve 5 closes the injection port 13. A valve portion 8 forming a fuel nozzle portion 9 is formed at the tip of the small diameter portion 7 of the needle valve 5. The hollow hole 2 in the injector body 1 is composed of a large diameter hole in the upper part and a small diameter hole in the lower part. In order to introduce high-pressure fuel from a fuel pump (not shown) into the nozzle chamber 3 in the injector body 1,
A fuel supply port 22 is formed.
【００２１】この内燃機関の燃料噴射装置では、ニード
ル弁５は、中空穴２の大径穴に摺動自在に嵌合された大
径部６と、大径部６に一体に設けられた小径穴に摺動自
在に嵌合された小径部７とから構成されている。制御室
４内の燃料が放出されるため、制御室４から放出される
燃料流量が制御室４に供給される燃料流量より多くなる
ため、リークオリフィス１６の通路断面積は、オリフィ
ス１７の通路断面積より大きく設定されている。また、
ニードル弁５のインジェクタ本体１の中空穴２への配置
は、インジェクタ本体１を二つ割り構造に構成するか、
又はインジェクタ本体１の上部又は下部、或いは二つ割
り構造の別体に構成してニードル弁５を中空穴２に配置
した後に、インジェクタ本体１の上部２７をインジェク
タ本体１に固定して達成される。In this fuel injection system for an internal combustion engine, the needle valve 5 has a large diameter portion 6 slidably fitted in the large diameter hole of the hollow hole 2 and a small diameter portion integrally provided in the large diameter portion 6. The small diameter portion 7 is slidably fitted in the hole. Since the fuel in the control chamber 4 is discharged, the flow rate of the fuel discharged from the control chamber 4 becomes larger than the flow rate of the fuel supplied to the control chamber 4, so that the passage cross-sectional area of the leak orifice 16 is different from that of the orifice 17. It is set larger than the area. Also,
The needle valve 5 may be arranged in the hollow hole 2 of the injector main body 1 by constructing the injector main body 1 in a split structure,
Alternatively, it may be achieved by fixing the upper portion 27 of the injector main body 1 to the injector main body 1 after the needle valve 5 is arranged in the hollow hole 2 by constructing the upper or lower part of the injector main body 1 or as a separate body having a split structure.
【００２２】インジェクタ本体１の上方には、制御室４
内の燃料を放出するリークオリフィス１６が形成されて
いる。リークオリフィス１６を開閉する開閉弁は、電磁
アクチュエータを構成する電磁力即ちソレノイドで作動
される電磁弁２５で構成されている。電磁弁２５は、イ
ンジェクタ本体１に設けたリークオリフィス１６に対し
て開閉する二方弁の弁体から成る吸着プレート１８、吸
着プレート１８にケーシング２３を通じて電磁力を付勢
させるソレノイド２６及びケーシング２３に配置された
吸着プレート１８でリークオリフィス１６を閉鎖する方
向にばね力を付与するリターンスプリング２４から構成
されている。電磁弁２５のソレノイド２６が消磁する
と、吸着プレート１８への電磁力が消え、リターンスプ
リング２４のばね力によってリークオリフィス１６が閉
鎖され、燃料が制御室４に燃料供給口２２から燃料通路
１４及びオリフィス１７を通じて供給される。また、電
磁弁２５のソレノイド２６が励磁することによって電磁
力が発生して電磁アクチュエータが作動し、吸着プレー
ト１８がリターンスプリング２４のばね力に抗して吸着
され、吸着プレート１８がリークオリフィス１６を開放
し、制御室４内の燃料が放出され、ノズル室３内の燃料
圧がニードル弁５に作用してニードル弁５をリフトする
方向に付勢し、噴口１３が開弁する。Above the injector body 1 is a control room 4
A leak orifice 16 for discharging the fuel inside is formed. The on-off valve that opens and closes the leak orifice 16 is composed of an electromagnetic valve 25 that is operated by an electromagnetic force that is an electromagnetic actuator, that is, a solenoid. The electromagnetic valve 25 includes a suction plate 18 formed of a valve body of a two-way valve that opens and closes a leak orifice 16 provided in the injector body 1, a solenoid 26 for urging an electromagnetic force through the suction plate 18 through a casing 23, and a casing 23. The suction plate 18 arranged includes a return spring 24 that applies a spring force in a direction of closing the leak orifice 16. When the solenoid 26 of the solenoid valve 25 is demagnetized, the electromagnetic force on the adsorption plate 18 disappears, the leak orifice 16 is closed by the spring force of the return spring 24, and the fuel is supplied to the control chamber 4 from the fuel supply port 22 to the fuel passage 14 and the orifice. It is supplied through 17. Further, when the solenoid 26 of the solenoid valve 25 is excited, an electromagnetic force is generated to operate the electromagnetic actuator, the suction plate 18 is attracted against the spring force of the return spring 24, and the suction plate 18 causes the leak orifice 16 to move. When opened, the fuel in the control chamber 4 is discharged, the fuel pressure in the nozzle chamber 3 acts on the needle valve 5 to urge the needle valve 5 to lift, and the injection port 13 opens.
【００２３】この内燃機関の燃料噴射装置は、上記構成
において、特に、インジェクタ本体１には、燃料供給口
２２とノズル室３とを連通する逆止弁２０を備えた燃料
通路１５及び燃料供給口２２と制御室４とを連通するオ
リフィス１７を備えた燃料通路１４が形成されている。
この実施例では、燃料通路１５に設けた逆止弁２０は、
ボール２１とスプリング２７から構成され、スプリング
２７のばね力は燃料圧より低いばね力に設定されてい
る。逆止弁２０は、特に、ノズル室３内の残留圧が一定
になるように作用する等圧弁で構成されている。従っ
て、ニードル弁５がリフトしてノズル室３内の燃料を噴
口１３から噴射している時に、電磁弁２５がリークオリ
フィス１６を閉鎖すると、燃料は燃料供給口２２、燃料
通路１４及びオリフィス１７を通じて制御室４に貯留さ
れ、ニードル弁５が下降して噴口１３が閉鎖される。ニ
ードル弁５で噴口１３が閉鎖されると、燃料が燃料供給
口２２、燃料通路１５及び逆止弁２０を通じてノズル室
３内に供給されるが、逆止弁２０は、スプリング２７の
ばね力とノズル室３内の燃料圧との合計の力が燃料供給
口２２側の燃料圧と等しくなった時点で燃料通路１５を
閉鎖し、ノズル室３内はスプリング２７のばね力分だけ
低い燃料圧に設定される。In the fuel injection device for an internal combustion engine having the above-described structure, particularly, the injector body 1 is provided with a fuel passage 15 having a check valve 20 for communicating the fuel supply port 22 with the nozzle chamber 3 and the fuel supply port. A fuel passage 14 having an orifice 17 that communicates 22 with the control chamber 4 is formed.
In this embodiment, the check valve 20 provided in the fuel passage 15 is
It comprises a ball 21 and a spring 27, and the spring force of the spring 27 is set to be lower than the fuel pressure. The check valve 20 is particularly composed of an equal pressure valve that acts so that the residual pressure in the nozzle chamber 3 becomes constant. Therefore, when the solenoid valve 25 closes the leak orifice 16 while the needle valve 5 lifts to inject the fuel in the nozzle chamber 3 from the injection port 13, the fuel passes through the fuel supply port 22, the fuel passage 14 and the orifice 17. It is stored in the control chamber 4, the needle valve 5 is lowered, and the injection port 13 is closed. When the injection port 13 is closed by the needle valve 5, the fuel is supplied into the nozzle chamber 3 through the fuel supply port 22, the fuel passage 15 and the check valve 20, and the check valve 20 acts on the spring force of the spring 27. When the total force with the fuel pressure in the nozzle chamber 3 becomes equal to the fuel pressure on the fuel supply port 22 side, the fuel passage 15 is closed, and the inside of the nozzle chamber 3 becomes a fuel pressure lower by the spring force of the spring 27. Is set.
【００２４】また、ニードル弁５による噴口１３の開放
方向に作用する燃料圧を受けるニードル弁５の受圧面
は、ノズル室３内のニードル弁５の大径部６のテーパ面
２８と、インジェクタ本体１のバルブシート１１に着座
するニードル弁５の小径部７のテーパ面１２とから成
る。従って、ニードル弁５のリフト方向の受圧面積は、
テーパ面２８のニードル弁軸方向に直交する面積Ｂと、
テーパ面１２のニードル弁軸方向に直交する面積Ｃとの
合計の面積（Ｂ＋Ｃ）である。従って、ニードル弁によ
る前記噴口の開弁時において、ニードル弁５による噴口
１３の閉鎖方向に作用する制御室４における燃料圧を受
けるニードル弁５の受圧面２９の受圧面積Ａは、ニード
ル弁５による噴口１３の開放方向に作用する燃料圧を受
けるニードル弁５の受圧面の受圧面積（Ｂ＋Ｃ）に実質
的に等しく構成されている。The pressure receiving surface of the needle valve 5 that receives the fuel pressure acting in the opening direction of the injection port 13 by the needle valve 5 has the tapered surface 28 of the large diameter portion 6 of the needle valve 5 in the nozzle chamber 3 and the injector body. 1 and the taper surface 12 of the small diameter portion 7 of the needle valve 5 seated on the valve seat 11. Therefore, the pressure receiving area of the needle valve 5 in the lift direction is
An area B of the tapered surface 28 orthogonal to the needle valve axis direction,
It is the total area (B + C) of the taper surface 12 and the area C orthogonal to the needle valve axis direction. Therefore, when the injection port is opened by the needle valve, the pressure receiving area A of the pressure receiving surface 29 of the needle valve 5 which receives the fuel pressure in the control chamber 4 acting in the closing direction of the injection port 13 by the needle valve 5 is determined by the needle valve 5. It is configured to be substantially equal to the pressure receiving area (B + C) of the pressure receiving surface of the needle valve 5 which receives the fuel pressure acting in the opening direction of the injection port 13.
【００２５】[0025]
【発明の効果】この発明による内燃機関の燃料噴射装置
は、以上のように構成されているので、無噴射時におけ
る燃料漏れが少なくなり、高圧ポンプの負担が小さくな
り、燃費を改善することができる。また、開閉弁がリー
クオリフィスを閉鎖した燃料噴射終了時に、ノズル室の
圧力が制御室の圧力にまで回復することなく、逆止弁の
作用によってノズル室の圧力が制御室の圧力より常に低
い圧力に維持され、次期燃料噴射における初期噴射率が
低減され、ＮＯX の発生を低減できるると共に、ニード
ル弁の下降力を圧力バランスのみで確保でき、リターン
スプリングを不要にするか、又はばね力の小さいリター
ンスプリングで十分であり、ニードル弁の開弁時の応答
性を向上できる。しかも、微少量の燃料噴射を可能にす
るので、アイドリング時の駆動を安定させることがで
き、パイロット噴射を可能にする。Since the fuel injection system for an internal combustion engine according to the present invention is constructed as described above, fuel leakage during no injection is reduced, the load on the high-pressure pump is reduced, and fuel consumption is improved. it can. At the end of fuel injection when the on-off valve closes the leak orifice, the pressure in the nozzle chamber does not recover to the pressure in the control chamber, and the pressure in the nozzle chamber is always lower than the pressure in the control chamber due to the action of the check valve. The initial injection rate in the next fuel injection is reduced, the generation of NO X can be reduced, and the descending force of the needle valve can be secured only by pressure balance, so that the return spring is unnecessary or the spring force is reduced. A small return spring is sufficient and the responsiveness when the needle valve opens can be improved. Moreover, since a small amount of fuel can be injected, the drive during idling can be stabilized and pilot injection can be performed.
【図１】この発明による内燃機関の燃料噴射装置の一実
施例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a fuel injection device for an internal combustion engine according to the present invention.
【図２】従来の内燃機関の燃料噴射装置の一例を示す概
略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional fuel injection device for an internal combustion engine.
１ インジェクタ本体 ２ 中空穴 ３ ノズル室 ４ 制御室 ５ ニードル弁 ６ 大径部 ７ 小径部 １０ インジェクタ １１ バルブシート １２，２８ テーパ面 １３ 噴口 １４，１５ 燃料通路 １６ リークオリフィス １７ オリフィス ２０ 逆止弁 ２１ ボール ２２ 燃料供給口 ２５ 電磁弁 ２７ スプリング 1 Injector body 2 Hollow hole 3 Nozzle chamber 4 Control chamber 5 Needle valve 6 Large diameter part 7 Small diameter part 10 Injector 11 Valve seat 12, 28 Tapered surface 13 Injection port 14, 15 Fuel passage 16 Leak orifice 17 Orifice 20 Check valve 21 Ball 22 Fuel Supply Port 25 Solenoid Valve 27 Spring
Claims (5)
口を形成したインジェクタ本体、前記インジェクタ本体
の前記中空穴内で摺動可能に保持されて前記噴口を開閉
するニードル弁、前記噴口を開放する方向に前記ニード
ル弁に燃料圧を作用させる前記中空穴に形成されたノズ
ル室、前記燃料供給口と前記ノズル室とを連通する逆止
弁を備えた第１燃料通路、前記噴口を閉鎖する方向に前
記ニードル弁に燃料圧を作用させる前記中空穴に形成さ
れた制御室、前記燃料供給口と前記制御室とを連通する
オリフィスを備えた第２燃料通路、前記制御室内の燃料
を放出するリークオリフィス、及び前記リークオリフィ
スを開閉する開閉弁、から成る内燃機関の燃料噴射装
置。1. An injector body having a fuel supply port and a hollow hole and an injection port, a needle valve slidably held in the hollow hole of the injector body to open and close the injection port, and the injection port is opened. Direction, a nozzle chamber formed in the hollow hole for applying a fuel pressure to the needle valve, a first fuel passage having a check valve for communicating the fuel supply port with the nozzle chamber, and a direction for closing the injection port A control chamber formed in the hollow hole for applying a fuel pressure to the needle valve, a second fuel passage having an orifice for communicating the fuel supply port with the control chamber, and a leak for discharging fuel in the control chamber. A fuel injection device for an internal combustion engine, comprising an orifice and an opening / closing valve for opening and closing the leak orifice.
において、前記ニードル弁による前記噴口の閉鎖方向に
作用する前記制御室における前記ニードル弁に対する燃
料圧の受圧面積は、前記ニードル弁による前記噴口の開
放方向に作用する前記ニードル弁に対する燃料圧の受圧
面積に実質的に等しく構成されている請求項１に記載の
内燃機関の燃料噴射装置。2. A fuel pressure receiving area for the needle valve in the control chamber, which acts in the closing direction of the injection port by the needle valve when the needle valve opens the injection port, is defined by the injection port of the needle valve. 2. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the fuel injection device is configured to be substantially equal to a pressure receiving area of fuel pressure acting on the needle valve that acts in the opening direction.
で構成されている請求項１又は２に記載の内燃機関の燃
料噴射装置。3. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the on-off valve is an electromagnetic valve operated by electromagnetic force.
一定になるように作用する等圧弁で構成されている請求
項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射装
置。4. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the check valve is an equal pressure valve that acts so that a residual pressure in the nozzle chamber becomes constant. .
記オリフィスの通路断面積より大きく設定されている請
求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の燃料噴射
装置。5. The fuel injection device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a passage cross-sectional area of the leak orifice is set larger than a passage cross-sectional area of the orifice.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13053996A JPH09296767A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Fuel injector of internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13053996A JPH09296767A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Fuel injector of internal combustion engine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09296767A true JPH09296767A (en) | 1997-11-18 |
Family
ID=15036713
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13053996A Pending JPH09296767A (en) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | Fuel injector of internal combustion engine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09296767A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539372A (en) * | 1999-03-12 | 2002-11-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection device |
| EP2818685A1 (en) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector valve for combustion engines |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP13053996A patent/JPH09296767A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002539372A (en) * | 1999-03-12 | 2002-11-19 | ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング | Fuel injection device |
| EP2818685A1 (en) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector valve for combustion engines |
| DE102013212249A1 (en) | 2013-06-26 | 2014-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injection valve for internal combustion engines |
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