JPH04171266A - 燃料噴射弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高圧燃料を蓄圧し、この高圧燃料をディーゼ
ルエンジン等に噴射供給する燃料噴射弁に関する。

［従来の技術］ 従来より、コモンレールと呼ばれる一種のサージタンク
に高圧燃料を蓄圧し、高圧燃料を燃料噴射弁を介してデ
ィーゼルエンジン等に噴射供給するものが知られている
。

この種の燃料噴射弁Ｐ１では、例えば第５図に示すよう
に、高圧燃料の流路Ｐ２が、弁本体の基部側の三方切換
弁（制御弁）Ｐ３と先端側のニードルＰ４の周囲の油溜
りＰ５とに接続されており、ニードルＰ４が開弁方向に
高圧燃料の燃料圧を受けて開弁するようにされている（
特開昭５９−１６５８５８号公報参照）。

そして、この開弁の時間を調整するため隠制御弁Ｐ３の
切換により、ピストンＰ′６の紋り穴を介して、低圧側
と連通された制御空洞Ｐ７の中の圧力をゆっくり降下さ
せて、ニードルＰ４の上昇動作を調整している。また、
閉弁時には、制御弁Ｐ３により制御空洞Ｐ７と高圧側と
を連通し、制御空洞Ｐ７に急速１こ燃料を供給すること
により、ニードルＰ４が速やかに降下して閉弁するよう
にされている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、こうした従来の燃料噴射弁Ｐ１では、次
の様な問題があり、必ずしも好適ではなかった。

即ち、従来では、噴射する燃料を供給するために、高圧
燃料の流路Ｐ２を油溜りＰ５に接続する構造を採用して
いるので、この高圧燃料の流路Ｐ２は摺動孔Ｐ８の周囲
の壁部Ｐ９に設けなければならなかった　その結果、壁
部Ｐ９の肉厚が犬きくなるので、燃料噴射弁Ｐ１を小型
化することができなかった特に近年では、燃料の高圧化
に伴って壁部Ｐ９の肉厚を大きくする必要があり、その
ため−層重型化が困難となっていた。

また、高圧燃料を油溜りＰ５に供給するものでは、供給
した燃料が高圧であるため、燃料が摺動孔Ｐ８の内周面
とニードルＰ４や制御ロッドＰ］０の外周面との隙間を
逆流して低圧側に漏れる、いわゆる高圧燃料リークが生
ずることがあっちその結果、この高圧燃料リークで減少
した燃料を補給するために、ポンプ駆動トルクを上昇さ
せね、ばならないという問題が生じていた 尚、このリーク対策として、ニードルＰ４等の摺動部分
を気密に形成することが考えられるが、ニードルＰ４等
の摺動部分は、スムーズに摺動可能であることが要求さ
れるので、その様な気密と摺動との両条件を満足させる
加工は、極めて高い精度が必要であり容易なことではな
かつ九本発明は、上記の課題を解決し、小型化が可能で
しかもポンプ駆動トルクが少なく、その上加工が容易な
燃料噴射弁を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ かかる目的を達成すべく、本発明は次の構成を取った。

即ち、本発明は、 弁本体の基部側に高圧側若しくは低圧側の流路と連通孔
とを選択的に連通させる制御弁を設け、前記弁本体に前
記連通孔と連設して制御ロッドを収納する摺動孔を設け
、更に前記弁本体の先端側に前記制御ロンドと連動して
開弁方向の燃料圧を受けて開弁を行うニードルを設けた
燃料噴射弁において、 前記制御ロッドとニードルとを接続するとともに、前記
制御ロッドと摺動孔との間に前記連通孔側か閉鎖されて
ニードル側に連通ずる間隙を設け、該間隙に高圧側の流
路を接続したことを特徴とする燃料噴射弁を要旨とする
。

［作用］ 前記構成を有する燃料噴射弁は、制御弁が切り換えられ
て、連通孔と高圧側とが連通されると、連通孔を介して
摺動孔に供給される燃料圧を受けて、制御ロッドがニー
ドルを閉弁方向に押圧して閉弁される。そして、制御弁
が切り換えられて、連通孔と低圧側とが連通されると、
摺動孔内の連通孔側の燃料が緩やかに低圧側に流出して
開弁される。

ここで、高圧側の流路が制御ロッドと摺動孔との間隙に
連通しており、この間隙の燃料は高圧となっているので
、ニードルの先端側から摺動孔側への燃料のリークが防
止される。

特に、噴射に用いられる燃料を、摺動孔を介して、制御
ロッド側からニードル側に供給する場合には、従来の様
な別の高圧流路を形成する必要がないので、燃料噴射弁
の小型化が可能となる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は第１実施例の燃料噴射弁１の断面図である。図
に示すように燃料噴射弁］は、その先端側から、ノズル
本体３と弁本体５と三方切換弁（制御弁）７とから構成
されている。

前記ノズル本体３は、ニードル９が収納されたニードル
収納孔１０を備え、弁本体５は制御ロッド１１が収納さ
れた摺動孔１３とコモンレール（図示せず）から燃料を
供給されるインレット］５とを備えている。そして、イ
ンレット］５からの高圧燃料の流路（高圧流路）］７は
、第１高圧流路１７ａを介して制御弁７に連通ずるとと
もに、第２高圧流路１７ｂを介して摺動孔１３の中央部
に連通している。

以下各構成について詳細に説明する。

ニードル９には、第１図及び第２図に示す様に、制御ロ
ッド］１の先端が接続された大径部９ａ。

表面に複数の溝部９ｂが摺動方向に形成されたニードル
摺動部９ｃ、　　ニードル収納孔］０と隙間２２を保っ
て先端側に伸びるニードル先端部９ｄ。

その先端側でニードル収納孔］０の内周面と密着するシ
ート部９ｅが形成されている。

このニードル９は、ノズル本体３に摺動可能に支持され
ており、シート部９ｅがノズル本体３に当接し、ノズル
本体３の先端の噴孔］９を塞いで閉弁するようにされて
いる。また、ノズル本体３内に（云　噴孔１９に連通ず
る油溜り２１が形成されており、この油溜り２１より先
端側のニードル先端部９ｄの周囲には僅かな隙間２２が
形成されている。尚、ノズル本体３は、弁本体５に螺合
されたりテーニングナット２３により、弁本体５に固着
されている。

前記弁本体５の摺動孔］３には、先端側に向かって階段
状に径が小さくされた制御ロッド］］が、摺動可能に嵌
挿されており、その先端はニードル９の大径部９ａと螺
合している。この構成によって、制御ロッド］］の中央
部］］ａから先端側に向かって、制御ロッド］］の外周
面と摺動孔］３の内周面との間に、高圧燃料の流路とな
る間隙２４が形成されている。また、摺動孔１３の先端
側の内径は若干大径とされてバネ室２６が形成さ札この
バネ室２６にニードル９の大径部９ａを閉弁方向に付勢
するバネ２５が配置されている。

一方、弁本体５の基部側の摺動孔］３（制御空洞１３ａ
）には　ピストン２７が摺動可能に挿入されており、こ
のピストン２７と制御ロッド１１との間にバネ２９が介
装されている。そして、制御空洞１３ａの内周面とピス
トン２７の外周面との間には、ピストン２７の摺動時に
燃料が移動する制御通路２７ａがあり、またピストン２
７の中央に（表燃料の移動を制限する小径の紋り３］が
形成されている。

前記制御弁７には、制御空洞１３ａに連接して摺動孔］
３より小径の連通孔３３が形成されており、この連通孔
３３に連接して挿入孔３５が穿設されている。そして、
この挿入孔３５の中程には環状溝３７が形成されており
、この環状溝３７に、インレット１５を介して高圧燃料
が供給される第１高圧流路１７．ａが接続されている。

また、前記挿入孔３５に（よ第１弁体３９が摺動自在に
挿入さね第１弁体３９には挿通孔４］と小径孔４３とが
穿設されている。この挿通孔４］には第２弁体４５が摺
動自在に挿入されており、第２弁体４５はストッパ４７
によりその上昇位置が規制されている。尚、第１弁体３
９には、環状溝３７の位置に対応して、接続孔４９がそ
の径方向に穿設されている。

前記高圧流路１７（上第１高圧流路１７ａと第２高圧流
路１７ｂとに分岐しており、この第２高圧流路１７ｂは
、摺動孔１３の中央部付近、即ち制御ロッド］１と摺動
孔１３とによって形成された間隙２４に連通している。

また、図示しない燃料タンク等に接続される排出孔を介
して、燃料が戻される低圧側としての低圧流路５６が、
前記挿入孔３５に連通されている。

この様な構成によって、インレット１５から導入された
高圧燃料の噴孔１９に到る流路は、インレット１５．第
２高圧流路］７ｂ１間隙２４．バネ室２６．ニードル９
の溝部９ｂ、　油溜り２］。

ニードル先端部９ｄの隙間２２．噴孔１９となる様に形
成されている。また別な経路で、高圧燃料が制御空洞１
３ａに到る経路は、インレット１５゜第１高圧流路］７
ａ、環状溝３７．接続孔４９゜挿通孔４１．小径孔４３
．連通孔３３．制御空洞１３ａとなる様に形成されてい
る。

一方、低圧燃料の流路は、制御空洞１３ａから、連通孔
３３．挿入孔３５．低圧流路５６を介して、図示しない
排出孔に到るように構成されている。

次に、本実施例の燃料噴射弁１の作動について説明する
。

まず、制御弁７のソレノイド５３が励磁されていないと
きに（よ　第１図に示すように、第１弁体３９により、
連通孔３３と低圧流路５６との連通は遮断さね　それに
伴って、連通孔３３と第１高圧流路１７ａとが連通され
る。そして、第１高圧流路１７ａから、環状溝３７．接
続孔４９．挿通孔４］、小径孔４３を介して、連通孔３
３に高圧燃料が供給される。

更にこの高圧燃料は、連通孔３３からピストン２７の紋
り３］を介して、摺動孔］３の制御空洞１３ａに供給さ
ね　供給された高圧燃料の燃料圧の作用により、制御ロ
ッド］１をニードル９の方向に押圧する。これにより、
ニードル９はこの燃料圧による閉弁方向の作用力と、バ
ネ２５の付勢力による閉弁方向の作用力とを受ける。

一方、第２高圧流路１７ｂから供給された高圧燃料は、
制御ロッド］］の外周面ど摺動孔］３の内周面との間隙
２４を介して、バネ室２６．：、−ドル摺動部９Ｃの溝
部９ｂ、　油溜り２］からニードル先端部９ｄの周囲の
隙間２２に到る。これにより、ニードル９は開弁方向の
圧力を受ける。

つまり、第３図（Ａ）に示すように、ニードル９及び制
御ロッド］］（摺動部材ＳＢと総称する）は、下記０式
で示す閉弁方向の押圧力Ｆ１を受けることになるす尚、
バネ２５の押圧力は小さいので計算から除夕ｔした）。

即ち、この押圧力Ｆ１は、摺動部材ＳＢの基部側の（閉
弁方向の圧力となる）断面積Ｓ１から、先端側の円環状
の（開弁方向の圧力となる）断面積Ｓ２を差し引いた面
積に比例するものである。

Ｆ１＝　（Ｓｌ−８２）Ｘｐ　　　　　　　・・・■（
ｐ：単位面積当りの圧力） これによって、ニードル９は、閉弁方向の押圧力Ｆ１＝
＆受けて噴孔１９を閉塞１−て閉弁する。

次に、ソレノイド５３を励磁するパルスが入力されると
、第１弁体３９がソレノイド５３に引き寄せられる。す
ると、連通孔３３と低圧流路５６とが連通さね　それに
伴って、連通孔３３と第１高圧流路１７ａとの連通が遮
断され板 これによって、制御空洞１３ａ内の高圧燃料が低圧流路
５６に流出１．、絞り３１の程度に応じて制御空洞１３
ａ内の燃料圧が低下して、制御ロッド１１によるニード
ル９の閉弁方向の作用力が低下する。この様に１２で、
閉弁方向の作用力が低下し、開弁方向の作用力が閉弁方
向の作用力を−Ｆ回ると、ニードル９が基部側（二（図
の上方に）摺動する。その結果、噴孔１９が開弁じて高
圧燃料が噴射される。

つまり、第３図（Ｂ）に示すように、前記摺動部材ＳＳ
は、下記０式で示す開弁方向の押圧力「２を受けること
になる。この押圧力Ｆ２は、上記環状の面積Ｓ２に比例
するものである。

Ｆ２＝Ｓ２Ｘｐ　　　　　　　　　　　・・・■（ｐ：
単位面積当りの圧力） これ（こよって、ニードル９は、開弁方向の押圧力Ｆ２
を受けて噴孔］９を開弁じて、燃料噴射を実行する。

次いで、パルス電流のレベルがローレベルとなると、第
１弁体３９はコイルバネ５１の付勢力により先端側に（
図の下方に）摺動して、連通孔３３と低圧流路５６どの
連通を遮断し、それに伴って、連通孔３３ど第１高圧流
路１７ａとを連通ずる。これにより、第７高圧流路１７
ａの高圧燃料が、環状溝３７．接続孔４９．挿通孔４１
．小径孔４３．連通孔３３を介して、制御空洞］３ａに
供給される。

その際、ピストン２７に燃料の高い圧力が加わるので、
ピストン２７はバネ２９の付勢力に抗して、摺動孔１３
内を制御ロッド１１に向かって摺動する。これにより、
高圧燃料は連通孔３３から供給さね制御通路２７ａ及び
紋り３］を通って速やかに制御空洞１３ａ１こ流入する
。その結果、制御空洞１３ａ内の燃料の圧力は、はぼ供
給される高圧燃料の燃料圧程度まで急速に上昇する。そ
して、この燃料圧の作用を制御ロッド］］が受けること
により、ニードル９が閉弁方向へ摺動［７て、噴孔１９
が閉塞さね速やかに閉弁する。

あるいは、ピストン２）と制御ロッド１１との間隔が狭
い場合に（、ｔ、ピストン２７ｊｙ＜制御ロッド１１に
当接し、制御ロッド１１がニードル９を閉弁方向に摺動
させて、速やかに閉弁する。

この様に、制御弁７のソレノイド５３をオンオフするこ
とによって、燃料噴射の実行或は停止の制御が行われる
。

上述した様に、本実施例の燃料噴射弁１は、第２高圧流
路１７ｂを摺動孔］３の中央付近に接続することによっ
て、高圧燃料を摺動孔］３の間隙２４に供給するととも
に、ニードル９の周囲に供給している。つまり、本実施
例では、燃料噴射に用いられる高圧燃料を、従来の様に
壁部５９（第１図）に形成した流路からニードル９の油
溜り２１に供給するのではなく、摺動孔１３の間隙２４
を高圧流路として用いて燃料を供給するものである。従
って、弁本体５等の壁部５９を薄くすることができるの
で、燃料噴射弁］を小型化できるという利点がある。

また、高圧燃料を油溜り２１から供給するのではなく、
摺動孔］３の間隙２４側から供給するのであるから、従
来の様にニードル９を気密ししかも摺動可能な様に精密
に形成する必要がなく、加工が極めて容易になる。尚、
高圧燃料を間隙２４側から供給するので、当然ながら、
高圧燃料がニードル９の周囲から低圧側に逆流する、い
わゆる高圧燃料リークが生ずることがない。

更に、高圧燃料リークが発生しないのであるから、高圧
燃料を供給するポンプの駆動トルクを低減できるという
利点がある。

また、第２高圧流路１７ｂを摺動孔１３の中央付近に接
続しているので、制御ロッド］］の上部のロッド摺動部
１］ｂ（第１図）からの高圧燃料リークを、噴射、無噴
射の期間逆転分だけ低減することができる。

次に、第２実施例の燃料噴射弁６０について、第４図に
基づいて説明する。

この燃料噴射弁６０では、第１実施例の構成に加えて、
その先端側に伸びる第３高圧流路６１が設けられている
点に特徴がある。

つまり、本実施例では、インレット６２からの高圧流路
６，３は、制御弁６４に連通ずる第１高圧流路６５と、
摺動孔６６の中央付近で間隙６７に連通ずる第２高圧流
路６８と、ニードル６９方向に向かって伸びて油溜り７
０に連通ずる第３高圧流路６１とに分岐している。これ
によって、燃料噴射に使用される高圧燃料は、ニードル
６９の油溜り７０に直接に供給される。尚、本実施例で
は制御ロッド７２の大径部７２ａとニードル６９とが接
続されているが、ニードル摺動部６９ｃの周囲には、第
１実施例の様な溝部９ｂは形成されていない。

この様な構成によって、本実施例の燃料噴射弁６０（よ
　ニードル摺動部６９ｃの周囲から燃料が逆流する様な
高圧燃料リークが生ずることがないという効果がある。

また、ニードル６９を気密するとともに摺動させる必要
がなくなるので、加工精度がそれほど要求されず、製造
が容易になる。

以上本発明はこの様な実施例に何等限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる
態様で実施し得る。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の燃料噴射弁（表高圧流路を
摺動孔の間隙に連通ずる様に形成したので、高圧燃料リ
ークを低減できるという効果がある。更に、それによっ
て、ニードルの気密及び摺動のための加工精度がそれほ
ど必要とされないので、製造が極めて容易になるという
利点がある。

特に、摺動孔から噴射に用いる燃料を供給する構造を採
用すると、燃料噴射弁の径を小さくして装置全体を小型
化できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の燃料噴射弁の断面図、第
２図はその一部を拡大して示す断面図、第３図はニード
ル等にかかる圧力を示す説明図、第４図は第２実施例の
燃料噴射弁の断面図、第５図は従来の燃料噴射弁を示す
断面図である。 ］、６０・・・燃料噴射弁　　５・・・弁本体７．６４
・・・制御弁　　　　９，６９・・・ニードル１１．７
２・・・制御ロッド　１３，６６・・・摺動孔１７ｂ、
６８・・・第２高圧流路 ２４．６７・・・間隙

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　弁本体の基部側に高圧側若しくは低圧側の流路と連
   通孔とを選択的に連通させる制御弁を設け、前記弁本体
   に前記連通孔と連設して制御ロッドを収納する摺動孔を
   設け、更に前記弁本体の先端側に前記制御ロッドと連動
   して開弁方向の燃料圧を受けて開弁を行うニードルを設
   けた燃料噴射弁において、 前記制御ロッドとニードルとを接続するとともに、前記
   制御ロッドと摺動孔との間に前記連通孔側が閉鎖されて
   ニードル側に連通する間隙を設け、該間隙に高圧側の流
   路を接続したことを特徴とする燃料噴射弁。