JP6603622B2 - Injector - Google Patents
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Description
本発明は、燃料を噴射するインジェクタに関する。 The present invention relates to an injector for injecting fuel.
従来から、以下に説明するニードル、ボディ、背圧室、流入路、流出路、および、駆動部を備えるインジェクタが周知となっている。
ニードルは、燃料の噴射する噴孔を開閉する弁体である。
ボディは、筒状に設けられて内周にニードルを収容するとともに、噴孔を有している。
背圧室は、ニードルに対し、噴孔を閉じる方向に燃料の背圧を及ぼすために設けられる。
流入路は、背圧室に燃料を流入させるために設けられ、例えば、流入路から背圧室にはサプライポンプで高圧化された燃料が流入可能になっている。
流出路は、背圧室から燃料を流出させるために設けられる。
駆動部は、制御部から与えられる制御信号に基づき流出路を開閉することで、背圧を低減または増加させてニードルによる噴孔の開閉を操作する。
2. Description of the Related Art Conventionally, an injector including a needle, a body, a back pressure chamber, an inflow path, an outflow path, and a drive unit described below is well known.
The needle is a valve body that opens and closes a nozzle hole through which fuel is injected.
The body is provided in a cylindrical shape, accommodates the needle on the inner periphery, and has a nozzle hole.
The back pressure chamber is provided to apply a back pressure of fuel to the needle in the direction of closing the nozzle hole.
The inflow path is provided to allow fuel to flow into the back pressure chamber. For example, fuel that has been increased in pressure by a supply pump can flow into the back pressure chamber from the inflow path.
The outflow path is provided to allow fuel to flow out from the back pressure chamber.
The drive unit opens and closes the outflow path based on a control signal supplied from the control unit, thereby reducing or increasing the back pressure and operating the opening and closing of the nozzle hole by the needle.
そして、背圧を増加させることで、ニードルに設けられたシート部がボディの内壁のシート位置に着座して噴孔を閉じ、背圧を減少させることでシート部とシート位置のニードルの軸方向の離間距離であるリフト量が増加して噴孔を開く。 And by increasing the back pressure, the seat portion provided on the needle is seated at the seat position on the inner wall of the body to close the nozzle hole, and by reducing the back pressure, the axial direction of the needle at the seat portion and the seat position The lift amount, which is the separation distance, increases to open the nozzle hole.
ところで、このようなインジェクタにおいて、単位時間当たりのリフト量の増加量をリフト速度とすると、リフト速度を変更する構成が公知となっている(例えば、特許文献1参照。)。
なお、リフト速度を変更することで、後に詳述するように、例えば、スモーク発生の低減と出力の増大を両立することができるようになる。
By the way, in such an injector, when the increase amount of the lift amount per unit time is defined as the lift speed, a configuration for changing the lift speed is known (for example, see Patent Document 1).
Note that, by changing the lift speed, as will be described in detail later, for example, it is possible to achieve both reduction in smoke generation and increase in output.
特許文献1のインジェクタによると、2つの流出路を有し、それぞれの流出路に対し、開閉する駆動部が設けられている。そして、2つの流出路の開閉をそれぞれ制御することで、背圧室からの燃料の流出量を増減させリフト速度を変更可能にしている。
しかし、特許文献1の構成だと、2つの流出路に対し2つの駆動部が必要となってしまうため、インジェクタの体格が大型化してしまう問題があった。また、駆動部を複数にすると駆動部の駆動に際しての消費電力が増大してしまう問題もあった。
According to the injector of
However, in the configuration of
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、駆動部を複数設けることなくリフト速度を変更可能なインジェクタを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide an injector capable of changing a lift speed without providing a plurality of drive units.
本願の第1発明によれば、インジェクタは、以下に説明するニードル、ボディ、背圧室、流出路、駆動部、切替弁体、および、切替部を備える。
ニードルは、燃料の噴射する噴孔を開閉する弁体である。
ボディは、筒状に設けられて内周にニードルを収容するとともに、噴孔を有している。
背圧室は、ニードルに対し、噴孔を閉じる方向に燃料の背圧を及ぼすために設けられる。
流出路は、背圧室から燃料を流出させるために設けられる。
駆動部は、制御部から与えられる制御信号に基づき流出路を開閉することで、背圧を低減または増加させてニードルによる噴孔の開閉を操作する。
According to the first invention of the present application, the injector includes a needle, a body, a back pressure chamber, an outflow passage, a drive unit, a switching valve body, and a switching unit described below.
The needle is a valve body that opens and closes a nozzle hole through which fuel is injected.
The body is provided in a cylindrical shape, accommodates the needle on the inner periphery, and has a nozzle hole.
The back pressure chamber is provided to apply a back pressure of fuel to the needle in the direction of closing the nozzle hole.
The outflow path is provided to allow fuel to flow out from the back pressure chamber.
The drive unit opens and closes the outflow path based on a control signal supplied from the control unit, thereby reducing or increasing the back pressure and operating the opening and closing of the nozzle hole by the needle.
そして、駆動部は、背圧を増加させることで、ニードルに設けられたシート部がボディの内壁のシート位置に着座して噴孔を閉じる。また、駆動部は、背圧を減少させることでシート部とシート位置のニードルの軸方向の離間距離であるリフト量を増加させて噴孔を開く。 And a drive part increases a back pressure, and the seat part provided in the needle seats on the seat position of the inner wall of a body, and closes a nozzle hole. Further, the drive unit opens the nozzle hole by decreasing the back pressure to increase the lift amount, which is the separation distance in the axial direction between the seat unit and the needle at the seat position.
ここで、ニードルは、単位時間当たりのリフト量の増加量をリフト速度とすると、第1のリフト速度で動作する第1モードと、第1のリフト速度より小さい第2のリフト速度で動作する第2モードで動作する。
切替弁体は、駆動部によって駆動され流出路の開閉を切り替える。
切替部は、切替弁体の変位に伴って移動することで第1モードと第2モードとを切り替える。
そして、第1モードにおけるニードルに背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積は、第2モードにおけるニードルに背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積より小さい。
なお、切替部は、第1モードでは切替弁体に対して相対変位し、第2モードでは切替弁体に対して相対変位しない。
Here, if the increase amount of the lift amount per unit time is defined as a lift speed, the needle operates in a first mode that operates at the first lift speed and a second lift speed that is smaller than the first lift speed. Operates in two modes.
The switching valve body is driven by the drive unit to switch opening and closing of the outflow path.
The switching unit switches between the first mode and the second mode by moving with the displacement of the switching valve body.
The projected area on the surface perpendicular to the axial direction of the pressure-receiving surface that applies back pressure to the needle in the first mode is the projected area on the surface that is perpendicular to the axial direction of the pressure-receiving surface that applies back pressure to the needle in the second mode. Smaller than.
The switching unit is relatively displaced with respect to the switching valve body in the first mode, and is not relatively displaced with respect to the switching valve body in the second mode.
これにより、第1モードにおける受圧面の掃引する容積を第2モードにおける受圧面の掃引する容積より小さくできる。このため、背圧室からの燃料の流出量に対する第1モードにおけるニードルのリフト量を第2モードにおけるニードルのリフト量より大きくできる。これにより、第1モードでのリフト速度を第2モードのリフト速度より大きくでき、リフト速度を変更することができる。
また、切替弁体の変位に伴う切替部の移動により第1モードと第2モードとを切り替えているため、別途追加の駆動部を必要とせず、駆動部を複数設けなくてもよい。
この結果、駆動部を複数設けることなくリフト速度を変更可能なインジェクタを提供できる。
Thereby, the volume swept by the pressure receiving surface in the first mode can be made smaller than the volume swept by the pressure receiving surface in the second mode. For this reason, the needle lift amount in the first mode with respect to the fuel outflow amount from the back pressure chamber can be made larger than the needle lift amount in the second mode. Thereby, the lift speed in the first mode can be made larger than the lift speed in the second mode, and the lift speed can be changed.
In addition, since the first mode and the second mode are switched by the movement of the switching unit accompanying the displacement of the switching valve body, no additional driving unit is required, and a plurality of driving units may not be provided.
As a result, an injector capable of changing the lift speed without providing a plurality of drive units can be provided.
本願の第2発明によれば、インジェクタは、切替部を有する。
ここで、切替部は切替弁体の変位に伴って移動することで第1モードと第2モードとを切り替える。
そして、背圧室から流出路へと流出する燃料の流出量を制限する流路を絞りとすると、第1モードにおける絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積は、第2モードにおける絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積より大きい。
なお、切替部は、第1モードでは切替弁体に対して相対変位し、第2モードでは切替弁体に対して相対変位しない。
According to the second invention of the present application, the injector includes the switching unit.
Here, the switching unit switches between the first mode and the second mode by moving with the displacement of the switching valve body.
When the flow path that restricts the amount of fuel flowing out from the back pressure chamber to the outflow passage is a throttle, the cross-sectional area perpendicular to the flow direction of the throttle fuel in the first mode is the fuel of the throttle in the second mode. Greater than the cross-sectional area perpendicular to the flow direction.
The switching unit is relatively displaced with respect to the switching valve body in the first mode, and is not relatively displaced with respect to the switching valve body in the second mode.
これにより、第1モードにおける背圧室からの燃料の流出量を第2モードより大きくでき、第1モードにおけるニードルのリフト量を第2モードにおけるニードルのリフト量より大きくできる。このため、第1モードでのリフト速度を第2モードのリフト速度より大きくでき、リフト速度を変更することができる。
また、切替弁体の変位に伴う切替部の移動により第1モードと第2モードとを切り替えているため、別途追加の駆動部を必要とせず、駆動部を複数設けなくてもよい。
この結果、駆動部を複数設けることなくリフト速度を変更可能なインジェクタを提供できる。
Thereby, the outflow amount of the fuel from the back pressure chamber in the first mode can be made larger than that in the second mode, and the lift amount of the needle in the first mode can be made larger than the lift amount of the needle in the second mode. For this reason, the lift speed in the first mode can be made larger than the lift speed in the second mode, and the lift speed can be changed.
In addition, since the first mode and the second mode are switched by the movement of the switching unit accompanying the displacement of the switching valve body, no additional driving unit is required, and a plurality of driving units may not be provided.
As a result, an injector capable of changing the lift speed without providing a plurality of drive units can be provided.
以下、発明を実施するための形態を実施例に基づいて説明する。なお、実施例は具体的な一例を開示するものであり、本発明が実施例に限定されないことは言うまでもない。 Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described based on examples. In addition, an Example discloses a specific example, and it cannot be overemphasized that this invention is not limited to an Example.
[実施例1]
実施例1のインジェクタ1の構成を、図1を用いて説明する。
インジェクタ1は、サプライポンプ(図示しない。)、コモンレール(図示しない。)、制御部であるECU2とともに燃料供給装置を構成する1要素となっている。サプライポンプは、燃料を高圧化させるものであり、コモンレールは、サプライポンプによって高圧化された燃料を一時的に蓄えるものである。
そして、コモンレールから高圧の燃料がインジェクタ1に分配供給されている。
ECU2は、内燃機関(図示しない。)の負荷や、内燃機関の回転速度等に基づき噴射量を算出し、インジェクタ1に供給されるコモンレールのレール圧に応じて、噴射開始時期、および、噴射量に相当する噴射期間を算出する。
[Example 1]
The structure of the
The
Then, high-pressure fuel is distributed and supplied from the common rail to the
The
インジェクタ1は、内燃機関に搭載され、例えば、250MPaを超える高圧の燃料を気筒内に直接噴射するために用いられる。
インジェクタ1は、以下に説明するニードル4、ボディ5、背圧室6、流出路7、および、駆動部8を備える。以下の説明では、軸方向先端側、軸方向後端側を単に先端側、後端側と呼ぶ。
ニードル4は、円柱状であり、燃料の噴射する噴孔9を開閉する弁体である。ニードル4は、先端部に噴孔9の開閉を行うシート部10が設けられる。
The
The
The
ボディ5は、円筒状であり、内周にニードル4を摺動自在に収容する。ボディ5の先端部には、噴孔9が形成されている。また、ボディ5の内壁にはシート部10の離着座するシート面11が形成されている。ここで、シート面11におけるシート部10の離着座する位置をシート位置12とする。
そして、シート部10がシート位置12から離座することで噴孔9が開かれ燃料が噴射され、シート位置12にシート部10が着座することで噴孔9が閉じられ燃料噴射が停止する。
The
When the
背圧室6は、ニードル4の後端面によって区画され、ニードル4に対し、噴孔9を閉じる方向に燃料の背圧を及ぼすために設けられる。
流出路7は、背圧室6から燃料を流出させる。
なお、背圧室6、および、流出路7の詳細は後述する。
The
The
Details of the
駆動部8は、ECU2から与えられる制御信号に基づき流出路7を開閉する。
そして、駆動部8は、流出路7の開閉によって背圧を低減または増加させてニードル4による噴孔9の開閉を操作する。
The
Then, the
ここで、駆動部8は保持体13に収容されている。そして、保持体13とボディ5とは金属製のプレート14、15を挟んで、リテーリングナット16によって締結されている。また、保持体13、プレート14、15、ボディ5にはそれぞれコモンレールから供給される高圧燃料を噴孔9へと導く高圧路17、18、19、20が形成されている。
Here, the
また、プレート14は、流出路7が形成されており、切替弁体21を弁室22内に収容保持している。ここで、切替弁体21は、駆動部8によって駆動され流出路7の開閉を切り替えるものである。なお、流出路7は駆動部8の収容される低圧路23に接続されている。また、弁室22と流出路7とは、流路24によって接続されている。ここで、流路24は、背圧室6から流出路7へと流出する燃料の流出量を制限しているため絞り25となっている。
The
また、プレート15は、弁室22とニードル4の後端面の存する空間とを連通する軸方向に貫通する貫通穴26が形成されている。さらにプレート15には、背圧室6に燃料を流入させるための流入路27、28が設けられている。ここで、流入路27、28は、高圧路19から分岐して設けられ、背圧室6に高圧化された燃料を流入させる。ここで、流入路28は絞り28aを介して貫通穴26に接続している。
Further, the
また、駆動部8は、例えば、ピエゾアクチュエータであり、ピエゾ素子30、ピエゾピストン31、バルブピストン32等を備える。
ピエゾ素子30、ピエゾピストン31、バルブピストン32は、後端側からこの順に保持体13内に同軸に収容されている。
ピエゾ素子30は、電圧の印加により伸長することで、ピエゾピストン31、および、バルブピストン32を先端側に変位させる。
The
The
The
そして、バルブピストン32と切替弁体21との間に配される変位伝達シャフト33を先端側に変位させる。そして、切替弁体21が変位伝達シャフト33とともに先端側に移動することで、切替弁体21の弁部が弁座から離座し開弁する。切替弁体21が開弁することで、流出路7は開かれ背圧が減少する。
そして、背圧が減少することで、シート部10がシート位置12から離座し、噴孔9が開かれ、ニードル4の軸方向の離間距離であるリフト量が増加する。
なお、切替弁体21は、リターンスプリング35により常時後端側に付勢されている。
And the
As the back pressure decreases, the
The switching
一方、ピエゾ素子30は、電圧の印加を停止することで、元の長さへと戻り、切替弁体21はリターンスプリング35により後端側に移動し、切替弁体21の弁部が弁座に着座することで流出路7は閉じられ背圧が増加する。
そして、背圧が増加することで、シート部10がシート位置12に着座し、噴孔9が閉じられる。
On the other hand, the
As the back pressure increases, the
[実施例1の特徴]
実施例1の特徴を、図2を用いて説明する。
インジェクタ1は、以下に説明する包囲部40、背圧室形成部41を有する。
包囲部40は、有天円筒状であり、内周面がニードル4の後端を含むニードル後端部43の外周面に摺接する。そして、包囲部40の後端側を閉塞する天部44には軸方向に貫通する貫通穴45が設けられている。
ここで、ニードル4は、ニードル後端部43より先端側に設けられるニードル後端部43の径より径の大きな径大部46を有する。
[Features of Example 1]
The features of the first embodiment will be described with reference to FIG.
The
The surrounding
Here, the
背圧室形成部41は、背圧室6を形成するものであり円筒状である。そして、背圧室形成部41は、内周面が径大部46の外周面に摺接している。
なお、背圧室形成部41は、ニードル4との間で圧縮保持されるスプリング47によって後端側に付勢され、プレート15の先端面に当接している。また、包囲部40は、径大部46の後端面との間に圧縮保持されるスプリング48によって後端側に付勢され、プレート15の先端面に当接している。
なお、背圧室形成部41は、包囲部40と同軸に包囲部40を取り囲むように配されている。また、包囲部40と背圧室形成部41とで区画される空間S1には、流入路27が絞り27aを介して接続している。
The back pressure
The back pressure
The back pressure
ここで、包囲部40と切替弁体21との間には切替弁体21に一体に設けられる伝達シャフト50が配されている。伝達シャフト50は、貫通穴26との間に隙間を有し貫通穴26を挿通しており、切替弁体21の変位を包囲部40に伝達する。また、伝達シャフト50の先端と包囲部40の後端との間には隙間が形成されている。
ここで、包囲部40の貫通穴45と貫通穴26とは、常時連通状態にある。すなわち、包囲部40とニードル後端部43によって区画される空間S2と弁室22とは常時連通状態にある。
なお、空間S1、および、空間S2は、背圧室6の内部空間を構成している。
Here, a
Here, the through
The space S1 and the space S2 constitute an internal space of the
[実施例1の動作]
インジェクタ1の動作について図1、図3を用いて説明する。
ECU2から与えられる制御信号に基づきピエゾ素子30に電圧が印加されることで切替弁体21が流出路7を開く。
[Operation of Embodiment 1]
The operation of the
The switching
流出路7からの燃料の流出が始まることにより、背圧室6の圧力が減少する。
このため、ニードル4の先端部の受ける力が背圧とスプリング47の付勢力を上回る。この結果、ニードル4は後端側に押し上げられ、変位を開始し、ニードル4のシート部10がボディ5のシート位置12から離座することで、噴孔9を開く。
なお、離座前におけるニードル4の先端部の受ける力とは、ニードル4のシート部10より外周側の部分が受ける力のことである。
By starting the outflow of fuel from the
For this reason, the force received by the tip of the
Note that the force received by the tip of the
先ず、切替弁体21の変位量が小さい場合について説明する。
このとき、図3(a)に示すように、流出路7は開かれるが、伝達シャフト50は包囲部40に当接していない。
このため、空間S2の燃料の排出速度がリフト速度に関係する。
すなわち、ニードル4に背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積は図3(a)に示すようになる。
First, the case where the displacement amount of the switching
At this time, as shown in FIG. 3A, the
For this reason, the fuel discharge speed in the space S2 is related to the lift speed.
That is, the projected area on the surface perpendicular to the axial direction of the pressure receiving surface that applies back pressure to the
次に、切替弁体21の変位量が大きい場合について説明する。
このとき、図3(b)に示すように、伝達シャフト50によって包囲部40は先端側に移動する。
これにより、空間S2のみではなく、空間S1をも含めた空間の燃料の排出速度もリフト速度に関係する。すなわち、包囲部40の移動によって、包囲部40は、内周側の空間S2と外周側の空間S1とを連通し、リフト速度に関係する空間領域を拡大している。
このため、ニードル4に背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積は図3(b)に示すようになる。
なお、実施例1においては、先ず、切替弁体21の変位量が小さい状態でニードル4は動作し、次に、切替弁体21の変位量が大きい状態でニードル4は動作している。
Next, a case where the displacement amount of the switching
At this time, as shown in FIG. 3B, the surrounding
Thereby, not only the space S2 but also the fuel discharge speed in the space including the space S1 is related to the lift speed. That is, by the movement of the surrounding
For this reason, the projected area on the surface perpendicular to the axial direction of the pressure receiving surface that applies the back pressure to the
In Example 1, first, the
なお、流出路7への流出量は、絞り25によって制限されているため、切替弁体21の変位量の大小にかかわらず流出量は変化しない。
また、切替弁体21の最大変位量をL1、伝達シャフト50と包囲部40の軸方向の離間距離をL2とすると、L1>L2の関係がある(図2参照。)。
なお、切替弁体21の変位量の大小は、ピエゾ素子30への印加電圧により調整できる。
In addition, since the outflow amount to the
Further, when the maximum displacement amount of the switching
The amount of displacement of the switching
[実施例1の効果]
ここで、ニードル4において、単位時間当たりのリフト量の増加量をリフト速度とし、第1のリフト速度で動作する場合を第1モードと、第1のリフト速度より小さい第2のリフト速度で動作する場合を第2モードとする。
実施例1においては、リフト開始後、受圧面の投影面積が小さい状態から大きい状態へと変化した。受圧面の投影面積が小さいときは、背圧室6からの燃料の流出量に対するニードル4のリフト量が大きく、受圧面の投影面積が大きいときは、背圧室6からの燃料の流出量に対するニードル4のリフト量が小さくなる。
[Effect of Example 1]
Here, in the
In Example 1, after the lift started, the pressure-receiving surface projected area changed from a small state to a large state. When the projected area of the pressure receiving surface is small, the lift amount of the
すなわち、ニードル4はリフト開始後、先ず第1モードで動作し、次に第2モードで動作する。
また、第1モードと第2モードとは、切替弁体21の変位に伴って包囲部40が移動することで切り替えわっている。すなわち、包囲部40が切替部51の機能を有している。
That is, after the lift starts, the
In addition, the first mode and the second mode are switched by the surrounding
以上をまとめると、実施例1のインジェクタ1において、ニードル4は、単位時間当たりのリフト量の増加量をリフト速度とすると、第1のリフト速度で動作する第1モードと、第1のリフト速度より小さい第2のリフト速度で動作する第2モードで動作する。
切替部51は、切替弁体21の変位に伴って移動することで、第1モードと第2モードとを切り替える。
そして、第1モードにおけるニードル4に背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積は、第2モードにおけるニードルに背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積より小さい。
In summary, in the
The switching
The projected area of the pressure receiving surface that applies back pressure to the
これにより、第1モードでのリフト速度を第2モードのリフト速度より大きくでき、リフト速度を変更することができる。
また、切替弁体21の変位に伴って第1モードと第2モードとを切り替えているため、別途追加の駆動部を必要とせず、駆動部を複数設けなくてもよい。
この結果、駆動部を複数設けることなくリフト速度を変更可能なインジェクタ1を提供できる。
Thereby, the lift speed in the first mode can be made larger than the lift speed in the second mode, and the lift speed can be changed.
Further, since the first mode and the second mode are switched in accordance with the displacement of the switching
As a result, the
ここで、実施例1における、リフト量、燃料の噴射率の時間変化を図4に示す。
実施例1においては、ニードル4は、先ずリフト速度の速い第1モードで動作し、次にリフト速度の遅い第2モードで動作している。
ここで、図中1stとはニードル4が第1モードで動作している期間であり、2ndとはニードル4が第2モードで動作している期間を表している。
Here, FIG. 4 shows changes over time in the lift amount and the fuel injection rate in the first embodiment.
In the first embodiment, the
Here, 1st in the figure is a period during which the
ここで、リフト開始直後、先ずニードル4をリフト速度の大きい第1モードで動作させることで、単位時間当たり噴射される燃料量である噴射率を高めることができる。このため、噴孔9から燃料の拡散する距離である噴霧長を大きくすることができ、燃料を噴孔9からより離れた位置で燃焼をさせることができる(図5(a)、(b)参照。)。
このため、酸素の希薄な噴孔9の周辺における燃料の燃焼が抑制されるため、スモークの発生を低減させることができる(図5(c)参照。)。
Here, immediately after the lift is started, the injection rate, which is the amount of fuel injected per unit time, can be increased by operating the
For this reason, the combustion of fuel in the vicinity of the oxygen-deficient nozzle hole 9 is suppressed, so that the generation of smoke can be reduced (see FIG. 5C).
次に、ニードル4のリフト速度を小さくすることで、燃料の噴射期間を長くすることができるとともに、燃焼室の容積の増加に伴って供給される燃料量を増加させることもでき、等圧燃焼領域を増やすことができる。これにより燃焼サイクルを、理論サイクルに近づけることができるため、内燃機関の出力を増大することができる(図6(a)参照。)。
また、燃料の噴射率のピーク値が減少するため、急激な燃料供給に伴い発生する騒音を抑制することもできる(図6(b)参照。)。
Next, by lowering the lift speed of the
Further, since the peak value of the fuel injection rate is reduced, noise generated due to rapid fuel supply can be suppressed (see FIG. 6B).
ところで、リフト速度の変化しないインジェクタの場合、リフト速度を速く調整すると、スモークの発生を低減することができても、燃料の噴射期間が短くなるとともに燃料の噴射率のピーク値が増大するため、内燃機関の出力の増大や騒音の発生の抑制に対応することができない。一方、リフト速度を遅く調整すると、内燃機関の出力の増大や騒音の発生の抑制に対応することができても、スモークの発生を低減することができない。
すなわち、単一のリフト速度で動作するインジェクタでは、スモーク発生の低減と出力の増大、騒音の発生抑制を両立することができない。
しかし、実施例1のインジェクタ1においては、リフト速度を変更することで、スモーク発生の低減と出力の増大、騒音の発生抑制を両立することができる。
By the way, in the case of an injector in which the lift speed does not change, if the lift speed is adjusted fast, even if the generation of smoke can be reduced, the fuel injection period is shortened and the peak value of the fuel injection rate is increased. It cannot cope with an increase in the output of the internal combustion engine and suppression of noise generation. On the other hand, if the lift speed is adjusted to be slow, the generation of smoke cannot be reduced even if the increase in the output of the internal combustion engine and the suppression of the generation of noise can be accommodated.
That is, an injector that operates at a single lift speed cannot achieve both reduction in smoke generation, increase in output, and suppression of noise generation.
However, in the
また、切替部51である包囲部40は、ニードルの後端を含むニードル後端部43の外周面に摺接する有天円筒状体である。
また、背圧室6は、ニードル後端部43の先端側に設けられニードル後端部43より径方向に大きな径大部の外周面に摺接するとともに切替部51を内周側に含む円筒状の背圧室形成部41によって形成されている。
切替部51は、移動によって、内周側の空間S2と外周側の空間S1との連通遮断を切り替えることで第1モードと第2モードとを切り替える。
これにより、複数の筒状体を組み合わせるだけでニードル4のリフト速度を変更する構成とすることができる。
Moreover, the surrounding
Further, the
The switching
Thereby, it can be set as the structure which changes the lift speed of the
[実施例2]
実施例2の特徴を、実施例1と異なる部分を中心に図7を用いて説明する。
なお、実施例2においては、実施例1と同一機能物には同一符号を付して表している。
実施例2において、包囲部40の天部44に設けられる貫通穴45の燃料の流れ方向に垂直な断面積は流路24の燃料の流れ方向に垂直な断面積より小さくなっている。
すなわち、切替弁体21の変位量が小さい場合、貫通穴45が絞り25となる。このため、背圧室6から流出路7への燃料の流出量は少なくなりリフト速度は小さくなる。
一方、切替弁体21の変位量が大きい場合、流路24が絞り25となり、絞り25の断面積は大きくなる。このため、背圧室6から流出路7への燃料の流出量は多くなりリフト速度を大きくできる。
[Example 2]
The features of the second embodiment will be described with reference to FIG.
In the second embodiment, the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals.
In the second embodiment, the cross-sectional area perpendicular to the fuel flow direction of the through
That is, when the displacement amount of the switching
On the other hand, when the displacement amount of the switching
すなわち、第1モードにおける絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積は、第2モードにおける絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積より大きい構成となっている。
これにより、第1モードにおける背圧室からの燃料の流出量を第2モードより大きくでき、第1モードにおける背圧室からの燃料の流出量に対するニードル4のリフト量を大きくできる。このため、第1モードでのリフト速度を第2モードのリフト速度より大きくでき、リフト速度を変更することができる。
That is, the cross-sectional area perpendicular to the fuel flow direction of the throttle in the first mode is larger than the cross-sectional area perpendicular to the fuel flow direction of the throttle in the second mode.
Thereby, the outflow amount of the fuel from the back pressure chamber in the first mode can be made larger than that in the second mode, and the lift amount of the
また、切替弁体21の変位に伴う切替部51の移動により第1モードと第2モードとを切り替えているため、別途追加の駆動部を必要とせず、駆動部を複数設けなくてもよい。
この結果、駆動部を複数設けることなくリフト速度を変更可能なインジェクタ1を提供できる。
なお、実施例2においては、切替弁体21の変位量の大小に対するニードル4のリフト速度の挙動は実施例1と逆になっている。
In addition, since the first mode and the second mode are switched by the movement of the switching
As a result, the
In the second embodiment, the behavior of the lift speed of the
また、切替弁体21の変位量が大きい場合も、貫通穴45を介する燃料の流出速度にリフト速度が律速されることが懸念されるが、径大部46の後端面に作用する燃料圧の減少によるニードル4の後端側への作用する力の上昇のため、貫通穴45を介する燃料の流出速度も上昇するため問題はない。
Further, even when the displacement amount of the switching
[変形例]
本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形例を考えることができる。
なお、変形例においては、実施例1、2と同一機能物には同一符号を付して表している。
実施例1では、ニードル4は、第1モードの後に第2モードで動作していたが、第2モードの後に第1モードでニードル4を動作させてもよい。
これにより、微小噴射量を精度よく制御することができる。
[Modification]
Various modifications can be considered for the present invention without departing from the gist thereof.
In addition, in a modification, the same function thing as Example 1, 2 is attached | subjected and represented.
In the first embodiment, the
Thereby, the minute injection amount can be controlled with high accuracy.
実施例1、2においては、包囲部40の後端面は平坦であったが、図8(a)に示すように包囲部40の後端面をテーパ状に形成してもよい。このとき、プレート15に接するシート部60の径をr1、ニードル後端部43の径をr2とするとr1<r2の関係がある。
これにより、流入路27からの燃料の圧力をニードル後端部43の内径側にも作用させることができ、素早く包囲部40を先端側に移動させることができる。このため、背圧室6の背圧を迅速に高めることができ、ニードル4による閉弁動作を速めることができる。
なお、この構成では、流入路27の燃料圧によって包囲部40を先端側に移動させることで、空間S2等に燃料を導入できるため、流入路28は必要ではない。
In the first and second embodiments, the rear end surface of the surrounding
Thereby, the pressure of the fuel from the
In this configuration, since the fuel can be introduced into the space S2 and the like by moving the surrounding
実施例1、2においては貫通穴26、および、包囲部40の天部44に設けられる貫通穴45を介して空間S2と弁室22とが連通していたが、図8(b)に示すように伝達シャフト50および弁体21に連通路62を設ける構成としてもよい。このとき、連通路62を絞り25とすることもできる。
In the first and second embodiments, the space S2 and the
実施例1、2においては、切替部51としての包囲部材40は一つであったが、図9に示すように切替部51を複数有する構成としてもよい。
この場合、ニードル4は、径大部46の先端側に、径大部46の径よりさらに大きい径の径大部63を有する。
この構成では、切替弁体21の変位量の増加に応じて、ニードル4に背圧を及ぼす受圧面の軸方向に垂直な面への投影面積が、ニードル後端部43、径大部46、径大部63の面積へと変化する。
In the first and second embodiments, the number of the surrounding
In this case, the
In this configuration, as the displacement amount of the switching
1 インジェクタ 2 ECU(制御部) 4 ニードル 5ボディ 6 背圧室
7流出路 8 駆動部 9 噴孔 10 シート部 12 シート位置 21 切替弁体55 切替部
1
7
Claims (4)
筒状に設けられて内周に前記ニードルを収容するとともに、前記噴孔を有するボディ(5)と、
前記ニードルに対し、前記噴孔を閉じる方向に燃料の背圧を及ぼすための背圧室(6)と、
この背圧室から燃料を流出させる流出路(7)と、
制御部(2)から与えられる制御信号に基づき前記流出路を開閉することで、背圧を低減または増加させて前記ニードルによる前記噴孔の開閉を操作する駆動部(8)とを備え、
この駆動部は、前記背圧を増加させることで、前記ニードルに設けられたシート部(10)が前記ボディの内壁のシート位置(12)に着座して前記噴孔を閉じ、前記背圧を減少させることで前記シート部と前記シート位置の前記ニードルの軸方向の離間距離であるリフト量を増加させて前記噴孔を開くインジェクタ(1)において、
前記ニードルは、単位時間当たりの前記リフト量の増加量をリフト速度とすると、第1のリフト速度で動作する第1モードと、前記第1のリフト速度より小さい第2のリフト速度で動作する第2モードで動作し、
前記駆動部によって駆動され前記流出路の開閉を切り替える切替弁体(21)と、
この切替弁体の変位に伴って移動することで、前記第1モードと前記第2モードとを切り替える切替部(51)とを有し、
前記第1モードにおける前記ニードルに背圧を及ぼす受圧面の前記軸方向に垂直な面への投影面積は、前記第2モードにおける前記ニードルに背圧を及ぼす受圧面の前記軸方向に垂直な面への投影面積より小さく、
前記切替部は、前記第1モードでは前記切替弁体に対して相対変位し、前記第2モードでは前記切替弁体に対して相対変位しないことを特徴とするインジェクタ。 A needle (4) as a valve body for opening and closing a nozzle hole (9) for fuel injection;
A body (5) provided in a cylindrical shape and containing the needle on the inner periphery, and having the nozzle hole;
A back pressure chamber (6) for applying a back pressure of fuel to the needle in a direction of closing the nozzle hole;
An outflow passage (7) through which fuel flows out from the back pressure chamber;
A drive unit (8) for operating the opening and closing of the nozzle hole by the needle by reducing or increasing a back pressure by opening and closing the outflow path based on a control signal given from the control unit (2);
By increasing the back pressure, the drive unit seats the seat (10) provided on the needle at the seat position (12) on the inner wall of the body, closes the nozzle hole, and reduces the back pressure. In the injector (1) that opens the nozzle hole by increasing a lift amount, which is a distance in the axial direction of the needle between the seat portion and the seat position by decreasing,
The needle has a first mode that operates at a first lift speed and a second lift speed that operates at a second lift speed that is smaller than the first lift speed, where the increase amount of the lift amount per unit time is defined as a lift speed. Operates in two modes,
A switching valve body (21) that is driven by the drive unit and switches between opening and closing of the outflow path;
A switch (51) for switching between the first mode and the second mode by moving with the displacement of the switching valve body,
The projected area of the pressure receiving surface that applies back pressure to the needle in the first mode onto the surface perpendicular to the axial direction is a surface that is perpendicular to the axial direction of the pressure receiving surface that applies back pressure to the needle in the second mode. rather smaller than the projected area of the to,
Injector the switching unit, wherein in the first mode and relatively displaced with respect to the switching valve body, and in the second mode, characterized that no such relatively displaced with respect to the switching valve body.
前記背圧室は前記ニードルの後端側に設けられ、
前記切替部は、前記ニードルの後端を含むニードル後端部の外周面に摺接する筒状体であり、
前記背圧室は、前記ニードル後端部の先端側に設けられ前記ニードル後端部より前記ニードルの径方向に大きな径大部(46)の外周面に摺接するとともに前記切替部を内周側に含む筒状の背圧室形成部(41)によって形成され、
前記切替部は、移動によって、内周側の空間と外周側の空間との連通遮断を切り替えることで前記第1モードと前記第2モードとを切り替えることを特徴とするインジェクタ。 The injector according to claim 1, wherein
The back pressure chamber is provided on the rear end side of the needle,
The switching unit is a cylindrical body that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the needle rear end including the rear end of the needle,
The back pressure chamber is provided on the distal end side of the needle rear end portion and is in sliding contact with the outer peripheral surface of the large diameter portion (46) larger in the radial direction of the needle than the needle rear end portion, and the switching portion is disposed on the inner peripheral side. Formed by a cylindrical back pressure chamber forming part (41) included in
The said switching part switches the said 1st mode and the said 2nd mode by switching the communication interruption | blocking with the space of an inner peripheral side and the outer peripheral side by movement, The injector characterized by the above-mentioned.
筒状に設けられて内周に前記ニードルを収容するとともに、前記噴孔を有するボディと、
前記ニードルに対し、前記噴孔を閉じる方向に燃料の背圧を及ぼすための背圧室と、
この背圧室から燃料を流出させる流出路と、
制御部から与えられる制御信号に基づき前記流出路を開閉することで、背圧を低減または増加させて前記ニードルによる前記噴孔の開閉を操作する駆動部とを備え、
この駆動部は、前記背圧を増加させることで、前記ニードルに設けられたシート部が前記ボディの内壁のシート部に着座して前記噴孔を閉じ、前記背圧を減少させることで前記シート部と前記シート位置の前記ニードルの軸方向の離間距離であるリフト量が増加して前記噴孔を開くインジェクタにおいて、
前記ニードルは、単位時間当たりの前記リフト量の増加量をリフト速度とすると、第1のリフト速度で動作する第1モードと、前記第1のリフト速度より小さい第2のリフト速度で動作する第2モードで動作し、
前記駆動部によって駆動され前記流出路の開閉を切り替える切替弁体と、
この切替弁体の変位に伴って移動することで、前記第1モードと前記第2モードとを切り替える切替部とを有し、
前記背圧室から前記流出路へと流出する燃料の流出量を制限する流路を絞り(25)とすると、前記第1モードにおける前記絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積は、前記第2モードにおける前記絞りの燃料の流れ方向に垂直な断面積より大きく、
前記切替部は、前記第1モードでは前記切替弁体に対して相対変位し、前記第2モードでは前記切替弁体に対して相対変位しないことを特徴とするインジェクタ。 A needle as a valve body for opening and closing a nozzle hole for fuel injection;
A cylindrical body that houses the needle on the inner periphery and has the nozzle hole;
A back pressure chamber for applying a back pressure of fuel to the needle in a direction of closing the nozzle hole;
An outflow passage through which fuel flows out from the back pressure chamber;
A drive unit that opens or closes the outflow path based on a control signal given from the control unit, thereby reducing or increasing a back pressure to operate opening and closing of the nozzle hole by the needle;
The drive unit increases the back pressure so that the seat portion provided on the needle is seated on the seat portion of the inner wall of the body, closes the nozzle hole, and reduces the back pressure. In the injector that opens the nozzle hole by increasing the lift amount, which is the separation distance in the axial direction of the needle between the portion and the seat position,
The needle has a first mode that operates at a first lift speed and a second lift speed that operates at a second lift speed that is smaller than the first lift speed, where the increase amount of the lift amount per unit time is defined as a lift speed. Operates in two modes,
A switching valve body that is driven by the drive unit and switches between opening and closing of the outflow path;
By moving along with the displacement of the switching valve body, it has a switching unit that switches between the first mode and the second mode,
When a flow path that restricts the amount of fuel flowing out from the back pressure chamber to the outflow path is a throttle (25), the cross-sectional area perpendicular to the fuel flow direction of the throttle in the first mode is larger than cross sectional area perpendicular to the flow direction of the fuel stop the in 2 mode rather,
Injector the switching unit, wherein in the first mode and relatively displaced with respect to the switching valve body, and in the second mode, characterized that no such relatively displaced with respect to the switching valve body.
前記背圧室は前記ニードルの後端側に設けられ、
前記切替部は、前記ニードルの後端を含むニードル後端部の外周面に摺接する筒状体であり、
前記背圧室は、前記ニードル後端部の先端側に設けられ前記ニードル後端部より前記ニードルの径方向に大きな径大部の外周面に摺接するとともに前記切替部を内周側に含む筒状の背圧室形成部によって形成され、
前記切替部は、後端側が閉塞部(44)により閉塞されるとともに、前記閉塞部を貫通する貫通穴(45)を有し、移動によって、前記貫通穴が前記絞りになる状態とならない状態とを切り替えることで前記第1モードと前記第2モードとを切り替えることを特徴とするインジェクタ。
Injector according to claim 3,
The back pressure chamber is provided on the rear end side of the needle,
The switching unit is a cylindrical body that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the needle rear end including the rear end of the needle,
The back pressure chamber is provided on a distal end side of the needle rear end portion, and is in sliding contact with an outer peripheral surface of a large diameter portion larger in the radial direction of the needle than the needle rear end portion and includes the switching portion on the inner peripheral side. Formed by the back-pressure chamber forming portion,
The switching portion is closed at the rear end side by the closing portion (44) and has a through hole (45) penetrating the closing portion, and the movement does not cause the through hole to become the throttle. An injector characterized by switching between the first mode and the second mode by switching.
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