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JP2015230001A - Fuel injection valve - Google Patents

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JP2015230001A
JP2015230001A JP2014118050A JP2014118050A JP2015230001A JP 2015230001 A JP2015230001 A JP 2015230001A JP 2014118050 A JP2014118050 A JP 2014118050A JP 2014118050 A JP2014118050 A JP 2014118050A JP 2015230001 A JP2015230001 A JP 2015230001A
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JP
Japan
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needle
fuel injection
injection
hemispherical
fuel
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014118050A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
戸田 直樹
Naoki Toda
直樹 戸田
伊藤 昌晴
Masaharu Ito
昌晴 伊藤
雅里 池本
Mari Ikemoto
雅里 池本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc, Toyota Motor Corp filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP2014118050A priority Critical patent/JP2015230001A/en
Publication of JP2015230001A publication Critical patent/JP2015230001A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel injection valve having improved spray characteristics.SOLUTION: A fuel injection valve comprises: a needle 2 including a valve body portion 17 provided in a tip end portion thereof; and a nozzle body 1 accommodating therein the needle 2 so as to be able to move the needle 2 up and down, and including a seat portion 5, the valve body portion 17 being able to abut on a tip end portion of the seat portion 5, and controls fuel injection in response to lift of the needle 2, a sack chamber 13 being provided in an extreme tip end portion of the nozzle body 1, the sack chamber 13 being constituted by a hemispherical portion 13a including a hemispherical inner surface and a tubular portion 13b whose one end is connected to the seat portion 5 and whose other end is connected to the hemispherical portion 13a, an injection hole 4 communicating with the hemispherical portion 13a being provided in the nozzle body 1, and a portion 17b formed on a tip end of the valve body portion 17 and formed into a truncated conical shape converging toward a tip end direction being provided in the needle 2. A diameter Dof one end of the tubular portion is set equal to or smaller than 0.8 mm, and a distance h between a truncated surface 9 of the portion 17b and an extreme tip end portion 10 of the hemispherical portion 13a at a time of abutment between the valve body portion 17 and the seat portion 5 is set to be equal to or smaller than 0.15 mm.

Description

本発明は、内燃機関の燃料噴射装置に適用される燃料噴射弁に関するものである。   The present invention relates to a fuel injection valve applied to a fuel injection device for an internal combustion engine.

従来の燃料噴射弁としては、例えば特許文献1に開示されたものがある。燃料噴射弁のノズルボディにはニードルが昇降可能に収容され、それらの先端部にあるテーパ面同士の当接および離脱に応じて気筒内の燃焼室への燃料噴射を制御するよう構成されている。   As a conventional fuel injection valve, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. A needle is accommodated in the nozzle body of the fuel injection valve so as to be able to move up and down, and is configured to control fuel injection into the combustion chamber in the cylinder in accordance with the contact and separation of the tapered surfaces at the tip thereof. .

特開平11−093805号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-093805

従来の燃料噴射弁では、低リフト状態として微少噴射量を得る際には燃料噴射が低貫徹となって噴霧が広がる一方、高リフト状態として大噴射量を得る際には高貫徹の噴射が行われる。この噴霧特性により、噴射量を微少としたパイロット噴射時には、噴霧燃料が、燃焼室に連通する噴孔の出口近傍で燃焼する。すると、続くメイン噴射時には、噴霧燃料の着火が噴孔の出口近傍の位置で生じることでスモークが発生するとともに、高貫徹に噴射された大量の燃料の火炎が燃焼室壁面に衝突することで冷却され、熱損失が発生して燃費が低下してしまう。   In a conventional fuel injection valve, when a small injection amount is obtained in a low lift state, the fuel injection is low and the spray spreads. On the other hand, when a large injection amount is obtained in a high lift state, a high penetration is performed. Is called. Due to this spray characteristic, during pilot injection with a small injection amount, the spray fuel burns in the vicinity of the outlet of the nozzle hole communicating with the combustion chamber. Then, during the subsequent main injection, the sprayed fuel is ignited at a position near the outlet of the nozzle hole, and smoke is generated, and a large amount of fuel flame injected at high penetration collides with the combustion chamber wall surface to cool it down. As a result, heat loss occurs and fuel consumption decreases.

よって本発明は、噴霧特性が改善された燃料噴射弁を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a fuel injection valve with improved spray characteristics.

そのために、本発明は、先端部に弁体部を有するニードルと、該ニードルを昇降可能に収容するとともに、先端部に前記弁体部が当接可能なシート部を有するノズルボディと、を備え、前記ニードルのリフトに応じて燃料噴射を制御する燃料噴射弁であって、
前記ノズルボディは、その最先端部に設けられたサック室を有し、該サック室は、半球形状の内面を有する半球部と、前記シート部に接続される一端および前記半球部に接続される他端を有する管状部とを有し、前記ノズルボディは、前記半球部に連通する噴孔を有し、
前記ニードルは、前記弁体部の先端側に形成され、先端方向に向けて収束する截頭円錐形状を有する部分を有し、
前記管状部の前記一端における直径を0.8mm以下とし、且つ前記弁体部と前記シート部との当接時における前記部分の截頭面と前記半球部の最先端部との距離を0.15mm以下としたことを特徴とする。
For this purpose, the present invention includes a needle having a valve body portion at a tip portion, and a nozzle body having a seat portion that can accommodate the needle body so that the valve body portion can abut on the tip portion. A fuel injection valve for controlling fuel injection according to the lift of the needle,
The nozzle body has a sac chamber provided at the most distal end thereof, and the sac chamber is connected to a hemispherical portion having a hemispherical inner surface, one end connected to the seat portion, and the hemispherical portion. A tubular portion having the other end, and the nozzle body has a nozzle hole communicating with the hemispherical portion,
The needle is formed on the distal end side of the valve body portion, and has a portion having a truncated cone shape that converges toward the distal direction,
The diameter of the tubular portion at the one end is 0.8 mm or less, and the distance between the truncated surface of the portion and the most distal portion of the hemispherical portion when the valve body portion and the seat portion are in contact with each other is 0. It is characterized by being 15 mm or less.

本発明によれば、好ましい噴霧特性を有する燃料噴射弁、すなわちパイロット噴射にあたりニードルを低リフト状態として微少噴射量を得る際には高貫徹の噴射が行われ、メイン噴射にあたりニードルを高リフト状態として大噴射量を得る際には低貫徹の噴射が行われる燃料噴射弁を実現できる。   According to the present invention, a fuel injection valve having favorable spray characteristics, that is, when a needle is in a low lift state for pilot injection and a small injection amount is obtained, a highly penetrating injection is performed, and a needle is in a high lift state for main injection. When obtaining a large injection amount, it is possible to realize a fuel injection valve that performs low penetration injection.

比較例に係る燃料噴射弁の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the fuel injection valve which concerns on a comparative example. 本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の主要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the fuel injection valve which concerns on one Embodiment of this invention. (a)および(b)は図2の燃料噴射弁の動作を説明するための断面図である。(A) And (b) is sectional drawing for demonstrating operation | movement of the fuel injection valve of FIG. (a)および(b)は燃料噴射弁の主要部の好ましい寸法設定を説明するための断面図である。(A) And (b) is sectional drawing for demonstrating the preferable dimension setting of the principal part of a fuel injection valve. いくつかの燃料噴射弁の、噴射開始からの時間に対する貫徹力の変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of the penetration force with respect to the time from the injection start of several fuel injection valves. 本発明の規定に従って構成した燃料噴射弁の特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic of the fuel injection valve comprised according to prescription | regulation of this invention. リフト量が過大である場合に生じる問題を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the problem which arises when the amount of lifts is excessive. 本発明の一実施形態に従ったパイロット噴射およびメイン噴射の概念を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for explaining the concept of pilot injection and main injection according to one embodiment of the present invention. 本発明を適用可能なディーゼルエンジンおよびその制御系の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the diesel engine which can apply this invention, and its control system. 図2に示した主要部を適用可能な燃料噴射弁の全体的な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the whole structure of the fuel injection valve which can apply the principal part shown in FIG. 本発明に係る燃料噴射弁を制御するための制御手順の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control procedure for controlling the fuel injection valve which concerns on this invention. 最大リフト量を制限する構成を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the structure which restrict | limits the maximum lift amount. 図2に示した燃料噴射弁の主要部の変形例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the modification of the principal part of the fuel injection valve shown in FIG.

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(比較例)
まず図1を用い、本発明の前提となった、比較例に係る燃料噴射弁の主要部を説明する。ノズルボディ1の先端部(図中下方を先端側とする)には、先端方向に向って収束するテーパ面を有するシート部5と、シート部5の先端側に接続された半球状のサック室3と、サック室3から燃焼室への燃料噴射通路をなす噴孔4と、が設けられている。一方、ニードル2の先端部には、シート部5のテーパ角度より僅かに小さい収束角を有するテーパ面が形成されたテーパ部分7aと、僅かに大きい収束角を有して先端側に位置するテーパ面が形成されたテーパ部分7bと、サック室3内に突入できるよう円錐形状を有して最先端部に形成された逃し部8と、を有する弁体部7が設けられている。
(Comparative example)
First, the main part of a fuel injection valve according to a comparative example, which is a premise of the present invention, will be described with reference to FIG. At the tip of the nozzle body 1 (the lower side in the figure is the tip side), a sheet portion 5 having a tapered surface that converges toward the tip direction, and a hemispherical sac chamber connected to the tip side of the sheet portion 5 3 and an injection hole 4 forming a fuel injection passage from the sac chamber 3 to the combustion chamber. On the other hand, a tapered portion 7a having a tapered surface having a convergence angle slightly smaller than the taper angle of the seat portion 5 is formed at the distal end portion of the needle 2, and a taper located at the distal end side having a slightly larger convergence angle. A valve body portion 7 having a tapered portion 7b formed with a surface and a relief portion 8 having a conical shape and formed at the most distal portion so as to be able to enter the sack chamber 3 is provided.

ノズルボディ1の内周面とニードル2の外周面との間隙部は、例えば、不図示の燃料供給ポンプから圧送されてくる燃料を高圧状態で蓄えるコモンレールに接続されている。燃料噴射を行わない場合にはニードル2は最下降位置にあり、このときテーパ部分7aおよび7bの接続部7cがシート部5に当接することで封止線が形成されて、サック室3への燃料の流入が阻止される。その状態からニードル2が上昇(リフト)すると、接続部7cがシート部5から離脱することで封止状態が解かれ、サック室3への燃料の流入ひいては噴孔4を介した燃焼室内への燃料噴射が行われる。また、燃料噴射量は、ニードル2のリフト量を調節し、ノズルボディ1の内周面とニードル2の外周面との間隙部がなす燃料流路の断面積を拡大/縮小することによって制御が可能であり、例えばパイロット噴射を行う場合にはリフト量を相対的に小(低リフト状態)とし、メイン噴射を行う場合にはリフト量を相対的に大(高リフト状態)とすることができる。   The gap between the inner peripheral surface of the nozzle body 1 and the outer peripheral surface of the needle 2 is connected to, for example, a common rail that stores fuel pumped from a fuel supply pump (not shown) in a high pressure state. When fuel injection is not performed, the needle 2 is at the lowest position. At this time, the connecting portion 7c of the taper portions 7a and 7b abuts against the seat portion 5 to form a sealing line. Inflow of fuel is blocked. When the needle 2 is lifted (lifted) from this state, the connecting portion 7c is detached from the seat portion 5 to release the sealed state, so that the fuel flows into the sac chamber 3 and then into the combustion chamber via the nozzle hole 4. Fuel injection is performed. The fuel injection amount is controlled by adjusting the lift amount of the needle 2 and enlarging / reducing the cross-sectional area of the fuel flow path formed by the gap between the inner peripheral surface of the nozzle body 1 and the outer peripheral surface of the needle 2. For example, when performing pilot injection, the lift amount can be relatively small (low lift state), and when performing main injection, the lift amount can be relatively large (high lift state). .

しかしながら、図1に示すような構造では、低リフト状態として微少噴射量を得る場合であっても、円錐形状の逃し部8がサック室3内に突入しており、当該突入部分を囲むサック室3の空間が大きい。このため当該突入部分の側面から剥離した流れによって噴孔4の入り口近傍に渦が発生し、サック室に連通する噴孔4にこの渦が流れ込むことによって燃料の流速が低下してしまう。従って、低リフト状態では燃焼室内への燃料噴霧が低貫徹となり、噴霧が広がることになる。一方、高リフト状態(図1に示すような状態)として大噴射量を得る際には渦が発生しないか、または噴孔4から離れた位置で発生するため、噴孔4を通る燃料の流速は低下せず、従って高貫徹の噴射が行われる。この噴霧特性により、噴射量を微少としたパイロット噴射時には、噴霧燃料が噴孔4の出口近傍で燃焼する。すると、続くメイン噴射時には、噴霧燃料の着火が噴孔4の出口近傍の位置で生じることでスモークが発生するとともに、高貫徹に噴射された大量の燃料の火炎が燃焼室壁面に衝突することで冷却され、熱損失が発生して燃費が低下してしまう。   However, in the structure as shown in FIG. 1, even when a small injection amount is obtained in the low lift state, the conical escape portion 8 enters the sac chamber 3 and surrounds the entrant portion. 3 space is big. For this reason, a vortex is generated in the vicinity of the entrance of the nozzle hole 4 due to the flow separated from the side surface of the entry portion, and the vortex flows into the nozzle hole 4 communicating with the sac chamber, thereby reducing the fuel flow velocity. Therefore, in the low lift state, the fuel spray into the combustion chamber is low penetrating and the spray spreads. On the other hand, when a large injection amount is obtained as a high lift state (the state shown in FIG. 1), no vortex is generated or it is generated at a position away from the injection hole 4, so that the flow rate of fuel through the injection hole 4 Does not decrease, so that high-intensity injection is performed. Due to this spray characteristic, spray fuel burns in the vicinity of the outlet of the nozzle hole 4 during pilot injection with a small injection amount. Then, during the subsequent main injection, the sprayed fuel is ignited at a position near the outlet of the nozzle hole 4, and smoke is generated, and a large amount of fuel flame injected at high penetration collides with the combustion chamber wall surface. It is cooled and heat loss occurs, resulting in a reduction in fuel consumption.

本発明者は、以上のような知見を得て本発明をするに至ったものである。   The present inventor has obtained the above knowledge and has come to make the present invention.

(基本構成)
図2は、本発明の一実施形態に係る燃料噴射弁の主要部を示す断面図であり、図1に示したものと同等の機能を果たす各部には対応箇所に同一符号を付してある。
(Basic configuration)
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main part of the fuel injection valve according to one embodiment of the present invention, and the same reference numerals are assigned to the corresponding parts that perform the same functions as those shown in FIG. .

本実施形態が図1の構成と異なるのは、まずニードル2に関しては、円錐形状の逃し部8ではなく、テーパ部分7aから先端側に一様な収束角θndlを有して延在する截頭円錐形状のテーパ部分17bが形成され、その截頭面9がニードル2の終端となる弁体部17を採用した点である。また、本実施形態のノズルボディ1に関しては、その最先端部にサック室13が設けられ、サック室13は、半球形状の内面を有する半球部13aと、一端でシート部5に接続されるとともに他端で半球部13aに接続され、一定半径の円筒形状内面を有する管状部13bとを備える。ここでいう「半球形状」とは必ずしも完全な半球形状のみをいうのではなく、完全な半球形状と、これに類似する形状とを含めて「半球形状」という。すなわち「半球形状」とは略半球形状の意である。同様に「半球部」も、必ずしも完全な半球形状を有するものではなく、その意味で略半球部と言い換えることもできる。ここで、ニードル2のテーパ部分7aはシート部5の収束角より微小角度小さい収束角を有しているとともに、テーパ部分17bの収束角θndlはノズルボディ1のシート部5の収束角θnzlより大きく設定されている(例えばθndl=60゜、θnzl=59゜)。従って、図2において二点鎖線で示すように、ニードル2が最下降位置にある閉弁時には、弁体部17のテーパ部分7aとテーパ部分17bとの接続部17cがテーパ部5に当接することによって封止線が形成されるとともに、テーパ部分17bの截頭部付近がサック室13に突入した状態となる。 1 is different from the configuration of FIG. 1 in that the needle 2 is not a conical relief 8 but extends from the tapered portion 7a to the distal end side with a uniform convergence angle θ ndl. A tapered portion 17b having a conical shape is formed, and the valve body portion 17 whose end face 9 is the terminal end of the needle 2 is employed. In addition, regarding the nozzle body 1 of the present embodiment, a sac chamber 13 is provided at the foremost portion thereof, and the sac chamber 13 is connected to the hemispherical portion 13a having a hemispherical inner surface and the seat portion 5 at one end. The other end is connected to the hemispherical portion 13a and has a tubular portion 13b having a cylindrical inner surface with a constant radius. The “hemispherical shape” here does not necessarily mean only a complete hemispherical shape, but includes a complete hemispherical shape and a similar shape. That is, “hemispherical shape” means a substantially hemispherical shape. Similarly, the “hemisphere portion” does not necessarily have a complete hemisphere shape, and can be rephrased as a substantially hemisphere portion in that sense. Here, the taper portion 7a of the needle 2 has a convergence angle smaller than the convergence angle of the seat portion 5, and the convergence angle θ ndl of the taper portion 17b is the convergence angle θ nzl of the seat portion 5 of the nozzle body 1. It is set larger (for example, θ ndl = 60 °, θ nzl = 59 °). Therefore, as shown by a two-dot chain line in FIG. 2, when the needle 2 is closed at the lowest position, the connecting portion 17 c between the tapered portion 7 a and the tapered portion 17 b of the valve body portion 17 comes into contact with the tapered portion 5. As a result, a sealing line is formed, and the vicinity of the head portion of the tapered portion 17 b enters the sack chamber 13.

図3は、本実施形態の燃料噴射弁の動作を説明するための断面図であり、主要部をニードル中心軸Cndlに沿って破断した状態で示している。最下降位置にある閉弁時の状態からニードル2が上昇すると、弁体部17とシート部5との間の流路が形成され、すなわちノズルボディ1の内周面とニードル2の外周面との間隙部が形成され、この間隙部からサック室13への燃料の流入、ひいては噴孔4を介した燃焼室内への燃料噴射が行われる。この際、サック室13の入り口ではテーパ部分17bに沿った流れが生じ、その後剥離して噴孔4に流れ込む。   FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the operation of the fuel injection valve according to the present embodiment, in which the main part is shown broken along the needle center axis Cndl. When the needle 2 is lifted from the state when the valve is closed at the lowest position, a flow path is formed between the valve body portion 17 and the seat portion 5, that is, the inner peripheral surface of the nozzle body 1 and the outer peripheral surface of the needle 2. The gap portion is formed, and the fuel flows into the sac chamber 13 from the gap portion, and the fuel is injected into the combustion chamber via the nozzle hole 4. At this time, a flow along the tapered portion 17 b occurs at the entrance of the sack chamber 13, and then peels off and flows into the nozzle hole 4.

微小噴射量を得る低リフト時には、図3(a)に示すように、截頭面9と半球状半球部13aの最先端部10との間隙が狭くテーパ部分7bを囲むサック室13の空間が小さいため、剥離した流れによって渦が形成されにくくなるので、噴孔4内の燃料の流れは比較的乱れが少ない。従って噴霧Sの貫徹力は高く、噴霧Sは広がりが小さいものとなる。これに対し、リフトの増加に伴って截頭面9と半球部最先端部10との間の空間が拡張すると、図3(b)に示すように、ニードル2のテーパ部分17bから剥離した流れにより、截頭面9とテーパ部分17bとの稜線の近傍に渦が発生する。リフト量がある量に達すると渦中心Ecが噴孔4の入り口中心Ncに近い位置で発生し、この渦が噴孔内に流れ込むことで、噴孔4内には強い旋回流が発生する。これにより、噴孔4を出た噴霧Sは径方向の速度を持つために大きく広がり、貫徹力の増大が抑制される。   At the time of low lift to obtain a small injection amount, as shown in FIG. 3A, the space of the sack chamber 13 surrounding the tapered portion 7b is narrow as the gap between the truncated surface 9 and the most distal portion 10 of the hemispherical hemispherical portion 13a. Since it is small, vortices are less likely to be formed by the separated flow, so that the fuel flow in the nozzle hole 4 is relatively less disturbed. Accordingly, the penetration force of the spray S is high and the spread of the spray S is small. On the other hand, when the space between the truncated surface 9 and the hemispherical most distal portion 10 expands as the lift increases, the flow separated from the tapered portion 17b of the needle 2 as shown in FIG. Thus, a vortex is generated in the vicinity of the ridgeline between the truncated surface 9 and the tapered portion 17b. When the lift amount reaches a certain amount, the vortex center Ec is generated at a position close to the entrance center Nc of the nozzle hole 4, and this vortex flows into the nozzle hole, whereby a strong swirling flow is generated in the nozzle hole 4. As a result, the spray S exiting the nozzle hole 4 has a radial velocity, so that it spreads greatly, and an increase in penetration force is suppressed.

このように、本実施形態では、燃料噴射弁の構造、特にノズルボディおよびニードルの先端部の構造を適切に定めることで、サック室13内の渦形成を制御することが可能となり、所期の噴霧特性を実現することができる。すなわち、パイロット噴射のために微小噴射量を実現する低リフト時には、渦が発生し難く、噴孔内の流れの乱れが少ないので高貫徹の噴射が行われ、噴霧燃料は噴孔4の出口から離れた位置で燃焼する。一方、メイン噴射のために大噴射量を実現する高リフト時には、渦が発生するとともに、これが噴孔4内に導入されることで貫徹力の増大が抑制されるので、噴霧燃料の着火が噴孔4の出口から離れた位置で生じ、また火炎の燃焼室壁面への衝突が緩和される。これにより、噴霧特性を改善してスモークの発生や熱損失を抑制することができ、ひいては燃費低減の効果が得られる。   As described above, in the present embodiment, it is possible to control the vortex formation in the sac chamber 13 by appropriately determining the structure of the fuel injection valve, particularly the structure of the nozzle body and the tip of the needle. Spray characteristics can be realized. That is, at the time of low lift that realizes a small injection amount for pilot injection, vortices are hardly generated and the flow disturbance in the nozzle hole is small, so that high penetration is performed and the sprayed fuel is discharged from the outlet of the nozzle hole 4. Burns away. On the other hand, at the time of high lift that achieves a large injection amount for main injection, vortices are generated, and this is introduced into the injection hole 4 to suppress an increase in penetration force. It occurs at a position away from the outlet of the hole 4 and the collision of the flame with the combustion chamber wall is mitigated. As a result, the spray characteristics can be improved to suppress the generation of smoke and heat loss, and as a result, the effect of reducing fuel consumption can be obtained.

上述の噴霧特性が得られるよう、本発明では、図2に示すように、シート部5と接続されるサック室13の一端の直径Dsac(以下、サック径と称する。本実施形態の場合、管状部13bの内面の当該一端の径に等しい。)を0.8mm以下と規定し、ニードル2が最下降位置にあるときのニードル2の最先端部(すなわち截頭面9)からサック室13の最先端部10(すなわち半球部13aの半球状内面とニードル中心軸線との交点)までの距離すなわちクリアランスhを0.15mm以下と規定している。以下では、寸法をその規定に従って定めた理由について説明する。 In order to obtain the above-described spray characteristics, in the present invention, as shown in FIG. 2, a diameter D sac (hereinafter referred to as a sac diameter) of one end of the sac chamber 13 connected to the seat portion 5. The diameter of the inner surface of the tubular portion 13b is equal to or less than 0.8 mm, and the suck chamber 13 extends from the most distal portion of the needle 2 (that is, the truncated surface 9) when the needle 2 is in the lowest lowered position. Distance, that is, the clearance h is defined as 0.15 mm or less. Hereinafter, the reason why the dimensions are determined in accordance with the regulations will be described.

図4(a)および(b)は、それぞれ、サック径Dsacが好ましく(すなわち0.8mm以下に)定められた構造および過大である(すなわち0.8mmより大である)構造について、高リフト時における燃料の流れを示している。まず、図4(a)の構造では、テーパ部分17bの内面とサック室13の内面との距離が比較的小さく、ノズルボディ1の内周面とニードル2の外周面との間隙部で形成される流路からサック室13に繋がる入り口での流路の断面積の変化が小さい。このため、サック室13に流入する燃料の速度の顕著な低下が生じない。従って、ニードル2のテーパ部分17bから剥離した流れにより発生する渦の旋回速度は大きくなり、この渦が噴孔4内に導入されることから貫徹力の増大を好ましく抑制することができる。これに対し、図4(b)の状態では、サック室13の入り口で流路断面積が大きく拡大され、流入速度の低下が生じる。従ってニードル2のテーパ部分17bから剥離した流れにより発生する渦の旋回速度が小さくなるため、この渦が噴孔4内に導入されても十分な旋回流を得ることができなくなり、貫徹力の増大を効果的に抑制することができなくなる。 FIGS. 4 (a) and 4 (b) show high lift for structures where the sac diameter D sac is preferably defined (ie, 0.8 mm or less) and excessive (ie, greater than 0.8 mm), respectively. It shows the flow of fuel at the time. 4A, the distance between the inner surface of the tapered portion 17b and the inner surface of the sac chamber 13 is relatively small, and is formed by a gap between the inner peripheral surface of the nozzle body 1 and the outer peripheral surface of the needle 2. The change in the cross-sectional area of the flow path at the entrance from the flow path to the sack chamber 13 is small. For this reason, there is no significant reduction in the speed of the fuel flowing into the sac chamber 13. Therefore, the swirling speed of the vortex generated by the flow separated from the taper portion 17b of the needle 2 is increased, and since this vortex is introduced into the nozzle hole 4, an increase in the penetration force can be preferably suppressed. On the other hand, in the state of FIG. 4B, the flow path cross-sectional area is greatly enlarged at the entrance of the sack chamber 13, and the inflow speed is reduced. Accordingly, the swirling speed of the vortex generated by the flow separated from the taper portion 17b of the needle 2 is reduced, and even if this vortex is introduced into the nozzle hole 4, a sufficient swirling flow cannot be obtained, and the penetration force is increased. Cannot be effectively suppressed.

図5は、サック径Dsacおよびクリアランスhを異ならせた先端部構造を有するいくつかの燃料噴射弁を用い、リフト量ゼロ(閉弁状態)から一定速度でニードル2をリフトさせたときの時間(すなわち噴射開始からの時間)に対する貫徹力の変化を示したグラフである。図5では、本発明の規定に従った燃料噴射弁、すなわち(i)Dsac=0.70mmとh=0.04mmの組み合わせ、(ii)Dsac=0.75mmとh=0.04mmの組み合わせ、および(iii)Dsac=0.70mmとh=0.11mmの組み合わせをそれぞれ有する3つの燃料噴射弁と、本発明の規定から外れた燃料噴射弁、すなわち(iv)Dsac=1.0mmとh=0.3mmの組み合わせを有する1つの燃料噴射弁の貫徹力の変化曲線を例示している。図5から明らかなように、噴射開始からの経過時間が0.2msまでの短い期間(微小噴射量に相当する)では、(i)〜(iv)のいずれの場合も概ね一様に貫徹力が増大して行く。しかしその期間を過ぎると、(i)〜(iii)の場合はいずれも(iv)の場合よりも貫徹力の増加率が小さくなり、(iv)の場合に比べて相対的に貫徹力が低くなることがわかる。従って、大噴射量となる例えば0.5ms以上の時間では、(i)〜(iii)の場合は(iv)の場合よりも貫徹力を低減したメイン噴射を行うことができる。 FIG. 5 shows the time when the needle 2 is lifted at a constant speed from a lift amount of zero (closed state) using several fuel injection valves having tip structures with different sac diameters D sac and clearances h. It is the graph which showed the change of penetration force with respect to (namely, time from the injection start). In FIG. 5, a fuel injection valve according to the provisions of the present invention, ie (i) a combination of D sac = 0.70 mm and h = 0.04 mm, (ii) D sac = 0.75 mm and h = 0.04 mm. And (iii) three fuel injectors each having a combination of D sac = 0.70 mm and h = 0.11 mm, and a fuel injector outside the scope of the present invention, ie (iv) D sac = 1. The change curve of the penetration force of one fuel injection valve which has a combination of 0 mm and h = 0.3 mm is illustrated. As is clear from FIG. 5, in a short period (corresponding to the minute injection amount) of the elapsed time from the start of the injection to 0.2 ms (corresponding to the minute injection amount), the penetration force is almost uniform in any of the cases (i) to (iv). Will increase. However, after that period, in all of cases (i) to (iii), the rate of increase of the penetration force is smaller than in the case of (iv), and the penetration force is relatively lower than in the case of (iv). I understand that Therefore, in the time of 0.5 ms or more which becomes a large injection amount, in the case of (i) to (iii), the main injection with a reduced penetration force can be performed compared to the case of (iv).

本発明者はこれらの場合を含む種々の組み合わせに対する検証を経て、本発明の規定、すなわちサック径Dsacを0.8mm以下且つクリアランスhを0.15mm以下とする規定に従って燃料噴射弁を構成すれば、所期の噴霧特性を実現することができることを確認した。 After verifying various combinations including these cases, the inventor configures the fuel injection valve in accordance with the provisions of the present invention, that is, the sack diameter D sac is 0.8 mm or less and the clearance h is 0.15 mm or less. It was confirmed that the desired spray characteristics could be realized.

(リフト量の設定)
さて、図5の横軸は、閉弁状態から一定速度でニードル2をリフトさせたときの時間(噴射開始からの時間)を示しているので、その横軸は実質的にリフト量を表し、従って図5はリフト量に対する貫徹力の変化を表わしている。そして、サック径とクリアランスの組み合わせを有する(i)〜(iii)に着目すれば、本発明の規定に従った場合は、概して図6のような噴霧特性が得られる。ここで、図6の上側部分は噴射開始からの時間に対するリフト量の変化を示し、下側部分は噴射開始からの時間に対する貫徹力の変化を示している。図6の上側部分から分かるように、ニードル2は一定速度でリフトされている。従って、図6に示すような特性に基づき、パイロット噴射時とメイン噴射時とのそれぞれにおいて、好ましいリフト量の設定を行うことができる。
(Lift amount setting)
Now, since the horizontal axis of FIG. 5 shows the time when the needle 2 is lifted at a constant speed from the closed state (time from the start of injection), the horizontal axis substantially represents the lift amount, Therefore, FIG. 5 represents the change of the penetration force with respect to the lift amount. If attention is paid to (i) to (iii) having a combination of a sack diameter and a clearance, generally, spray characteristics as shown in FIG. 6 are obtained when the provisions of the present invention are followed. Here, the upper part of FIG. 6 shows the change of the lift amount with respect to the time from the start of injection, and the lower part shows the change of the penetration force with respect to the time from the start of injection. As can be seen from the upper part of FIG. 6, the needle 2 is lifted at a constant speed. Therefore, based on the characteristics shown in FIG. 6, a preferable lift amount can be set in each of the pilot injection and the main injection.

具体的には、噴射開始からの時間が0.2ms以下である場合に相当するリフト量を微少噴射量に対して設定すれば、所要の貫徹力が得られる。また、大噴射量に対しては、噴射開始からの時間が0.5ms以上である場合に相当するリフト量を設定することができる。   Specifically, the required penetrating force can be obtained by setting the lift amount corresponding to the case where the time from the start of injection is 0.2 ms or less with respect to the minute injection amount. For the large injection amount, a lift amount corresponding to the case where the time from the start of injection is 0.5 ms or more can be set.

しかしながら、リフト量が過大となると、貫徹力が再び大きく増大し始めることが確認された。その理由は、図7に示すように、リフト量が大きくなるに従い、截頭面9と噴孔4の入口とのニードル中心軸Cndlの方向の位置ずれが大きくなり、渦中心Ecが噴孔入口中心Ncから遠ざかることで渦が噴孔内に流れ込みにくくなるため、噴孔4内の旋回流が弱化し、噴霧の径方向の速度が小さくなるからである。よって、図6に示すような特性に基づき、噴射開始からの時間が0.5〜1.1msである場合に相当するリフト量を大噴射量に対して設定すれば、噴孔4内の旋回流を維持し、貫徹力の増加を抑制することができる。なお、噴射開始からの時間が1.1ms超となる場合に相当するリフト量は設定しないこと、すなわち噴射開始からの時間が1.1msである場合に相当するリフト量が最大リフト量Lmaxとなるようにすることが好ましい。この点については後述する。   However, it has been confirmed that when the lift amount becomes excessive, the penetration force starts to increase greatly again. As shown in FIG. 7, the reason is that as the lift amount increases, the positional deviation in the direction of the needle center axis Cndl between the pier surface 9 and the inlet of the nozzle hole 4 increases, and the vortex center Ec becomes the inlet of the nozzle hole. This is because the vortex is less likely to flow into the nozzle hole by moving away from the center Nc, so that the swirling flow in the nozzle hole 4 is weakened and the speed in the radial direction of the spray is reduced. Therefore, if the lift amount corresponding to the time from the start of injection is 0.5 to 1.1 ms is set for the large injection amount based on the characteristics shown in FIG. The flow can be maintained and an increase in penetration can be suppressed. Note that the lift amount corresponding to the case where the time from the start of injection exceeds 1.1 ms is not set, that is, the lift amount corresponding to the case where the time from the start of injection is 1.1 ms is the maximum lift amount Lmax. It is preferable to do so. This point will be described later.

図8に示すように、例えば噴射開始から0.1ms経過時点に相当するリフト量Lpを定めてパイロット噴射Pを開始(燃料噴射弁をオン)し(時点tpon)、閉弁を指示する時点(燃料噴射弁をオフする時点、時点tpoff)までリフト量Lpを維持することができる。また、例えば噴射開始から0.75ms経過時点に相当するリフト量Lmを定めてメイン噴射Mを開始(燃料噴射弁をオン)し(時点tmon)、閉弁を指示する時点(燃料噴射弁をオフする時点、時点tmoff)までリフト量Lmを維持することができる。なお、パイロット噴射をオンとする期間(時点tponから時点tpoffまで)およびメイン噴射をオンとする期間(時点tmonからtmoffまでの時間)は、いずれも所要の燃料噴射量および噴射の立ち上り/立ち下がり時間を考慮して設定することが好ましい。 As shown in FIG. 8, for example, a lift amount Lp corresponding to the point at which 0.1 ms has elapsed from the start of injection is determined, pilot injection P is started (fuel injection valve is turned on) (time tp on ), and valve closing is instructed The lift amount Lp can be maintained until (when the fuel injection valve is turned off, time point tp off ). Also, for example, a lift amount Lm corresponding to the time when 0.75 ms has elapsed from the start of injection is determined, main injection M is started (fuel injection valve is turned on) (time tm on ), and a valve closing instruction is given (fuel injection valve is turned on ). The lift amount Lm can be maintained until the time point of turning off, the time point tm off ). Incidentally, (time from tm on until tm off) period of the ON period (from the time tp on to time tp off) and the main injection for turning on the pilot injection are all of the required fuel injection amount and injection It is preferable to set in consideration of the rise / fall time.

(内燃機関とその制御系の構成)
図9は、本発明を適用可能な内燃機関の一例としてのディーゼルエンジンと、その制御系の概略構成を示す説明図である。但し本発明はここで述べる以外の内燃機関や制御系にも適用可能である。エンジン101は、複数の気筒118を有するシリンダブロック119と、シリンダヘッド103とを備えて構成される。各気筒118内にはピストン102が収容され、各ピストン102はコネクティングロッド130を介しエンジンの出力軸であるクランクシャフト(不図示)に連結される。エンジン101には、気筒毎に燃焼室120が設けられている。各燃焼室120には吸気通路108および排気通路109が接続され、EGR弁122が介挿されたEGR通路123がそれらの通路を接続している。
(Configuration of internal combustion engine and its control system)
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a diesel engine as an example of an internal combustion engine to which the present invention can be applied and its control system. However, the present invention is applicable to internal combustion engines and control systems other than those described here. The engine 101 includes a cylinder block 119 having a plurality of cylinders 118 and a cylinder head 103. Each cylinder 118 accommodates a piston 102, and each piston 102 is connected to a crankshaft (not shown), which is an output shaft of the engine, via a connecting rod 130. The engine 101 is provided with a combustion chamber 120 for each cylinder. An intake passage 108 and an exhaust passage 109 are connected to each combustion chamber 120, and an EGR passage 123 into which an EGR valve 122 is inserted connects these passages.

シリンダヘッド103には、各気筒118の燃焼室120に燃料を噴射する燃料噴射弁110が取り付けられる。この燃料噴射弁110は、図2に示した主要部を備えるものであり、上述のようにニードル2のリフト量を変更することでパイロット噴射およびメイン噴射のオン/オフを行うことが可能なものである。気筒118ごとに設けられた燃料噴射弁110は、共通の蓄圧配管であるコモンレール111に接続され、コモンレール111がさらに供給配管を介してサプライポンプ(不図示)に接続されていることで、気筒118内への燃料の供給が可能である。一方、吸気通路108からは、スロットル弁121を介して空気が気筒118内に導入可能である。   A fuel injection valve 110 that injects fuel into the combustion chamber 120 of each cylinder 118 is attached to the cylinder head 103. This fuel injection valve 110 includes the main part shown in FIG. 2, and can turn on / off pilot injection and main injection by changing the lift amount of the needle 2 as described above. It is. The fuel injection valve 110 provided for each cylinder 118 is connected to a common rail 111 that is a common pressure accumulating pipe, and the common rail 111 is further connected to a supply pump (not shown) via a supply pipe. It is possible to supply fuel inside. On the other hand, air can be introduced into the cylinder 118 from the intake passage 108 via the throttle valve 121.

制御ユニットをなす電子制御ユニット(以下、ECUという)106に対しては、コモンレール111内の燃料圧力を検出するレール圧センサ112、吸入する空気の温度を検出する吸気温センサ113、冷却水の温度を検出する水温センサ114、アクセルの開度を検出するアクセル開度センサ115、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ116、クランク角を検出するクランク角センサ117、およびインテークマニフォールドの内圧を検出する吸気圧センサ128が接続され、それらの検出信号に基づいてエンジン101の運転が制御される。   For an electronic control unit (hereinafter referred to as ECU) 106 that constitutes a control unit, a rail pressure sensor 112 that detects the fuel pressure in the common rail 111, an intake air temperature sensor 113 that detects the temperature of the intake air, and the temperature of the cooling water A water temperature sensor 114 for detecting the accelerator, an accelerator opening sensor 115 for detecting the accelerator opening, an intake air amount sensor 116 for detecting the intake air amount, a crank angle sensor 117 for detecting the crank angle, and an internal pressure of the intake manifold. An intake pressure sensor 128 is connected, and the operation of the engine 101 is controlled based on those detection signals.

図10は、図2に示した主要部を適用可能な燃料噴射弁110の全体的な構成を示す断面図である。なお、本発明の規定に従う構造および寸法を有する主要部は、図10に示した燃料噴射弁110をはじめとして、種々公知の構成を有する燃料噴射弁に適用が可能である。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the fuel injection valve 110 to which the main part shown in FIG. 2 can be applied. In addition, the main part which has the structure and dimension according to the prescription | regulation of this invention is applicable to the fuel injection valve which has various well-known structures including the fuel injection valve 110 shown in FIG.

図10の構成では、ノズルボディ1は締結部材202によってバルブボディ201に連結されている。バルブボディ201内には、上述したニードル2に対し、ニードルストッパ23およびバランスピストン24が順次基端側(図中上側を基端側とする)に連結された状態で収納され、これらは油密状態で摺動可能となっている。そして、バランスピストン24の上端面には、高圧通路28を介してコモンレール111から高圧燃料が供給される。また、ノズルボディ1の内周面とニードル2の外周面とによって形成される間隙には、高圧通路28に連通する高圧室204を介して高圧燃料が供給される。図に示すように、ニードル2はその基端側を拡径する段差部203を有しており、その段差部203が高圧室204に位置するようにノズルボディ1に収容されている。従って、ニードル2には、先端側にある弁体部17(特に部分7a)と高圧室204内に位置する段差部203とに作用する高圧によって、ニードル2を押し上げる押上力が作用している。一方、ニードルストッパ23の下方に隣接するニードルストッパ下部室31には、ピエゾアクチュエータ25に連結されてバルブボディ201内で油密状態で摺動可能なピエゾピストン26により加圧された燃料が供給される。   In the configuration of FIG. 10, the nozzle body 1 is connected to the valve body 201 by a fastening member 202. In the valve body 201, the needle stopper 23 and the balance piston 24 are sequentially connected to the base end side (the upper side in the figure is the base end side) with respect to the needle 2 described above. It can slide in the state. Then, high pressure fuel is supplied from the common rail 111 to the upper end surface of the balance piston 24 via the high pressure passage 28. Further, high pressure fuel is supplied to a gap formed by the inner peripheral surface of the nozzle body 1 and the outer peripheral surface of the needle 2 through a high pressure chamber 204 communicating with the high pressure passage 28. As shown in the figure, the needle 2 has a stepped portion 203 whose diameter is enlarged on the proximal end side, and is accommodated in the nozzle body 1 so that the stepped portion 203 is located in the high pressure chamber 204. Therefore, a push-up force that pushes up the needle 2 acts on the needle 2 by the high pressure acting on the valve body portion 17 (particularly the portion 7 a) on the distal end side and the stepped portion 203 located in the high-pressure chamber 204. On the other hand, the needle stopper lower chamber 31 adjacent to the lower side of the needle stopper 23 is supplied with fuel pressurized by a piezo piston 26 connected to the piezo actuator 25 and slidable in an oil-tight state in the valve body 201. The

ニードルストッパ23の上方に隣接する上部室32はピエゾアクチュエータ25が収納される低圧室51に連通する。上部室32内には、バランスピストン24とともにニードルストッパ23をニードル2の閉弁方向に付勢するばね41が収納される。ピエゾピストン26内には、その下方に隣接する下部室61と低圧室51とを連通する連通路が形成され、その連通路内には下部室61から低圧室51ヘの流れを遮断する逆止弁62が配置される。また、ピエゾピストン26はばね63によりピエゾアクチュエータ25に向けて付勢されている。   The upper chamber 32 adjacent above the needle stopper 23 communicates with a low pressure chamber 51 in which the piezo actuator 25 is accommodated. A spring 41 that urges the needle stopper 23 in the valve closing direction of the needle 2 together with the balance piston 24 is housed in the upper chamber 32. In the piezo piston 26, there is formed a communication passage that connects the lower chamber 61 and the low pressure chamber 51 adjacent to each other below, and a check that blocks the flow from the lower chamber 61 to the low pressure chamber 51 in the communication passage. A valve 62 is arranged. Further, the piezo piston 26 is biased toward the piezo actuator 25 by a spring 63.

ピエゾアクチュエータ25に通電されていない状態(開弁が指示されていない状態)では、上端面に常時高圧が作用しているバランスピストン24とばね41の付勢力との協働により、ニードル2が押下されて閉弁状態となっている。しかし開弁が指示されると、すなわちピエゾアクチュエータ25への通電がなされると、ピエゾアクチュエータ25が伸張してピエゾピストン26を図中下方に移動させ、これに伴ってばね63が圧縮される。ここで、ピエゾピストン26内に配置された逆止弁62により下部室61から低圧室51への燃料の流れは遮断されるため、ばね63の圧縮に伴って下部室61およびそれと連通したニードルストッパ下部室31の内圧が上昇する。この内圧の上昇によりニードルストッパ23が押し上げられ、ニードル2に作用している上述の押上力が押下力を超えた時にニードル2のリフトが開始されて開弁状態となり、上述したように噴孔4から燃焼室120へと燃料が噴射される。   When the piezo actuator 25 is not energized (when the valve opening is not instructed), the needle 2 is pressed down by the cooperation of the biasing force of the spring 41 and the balance piston 24 in which the high pressure is always applied to the upper end surface. Has been closed. However, when the valve opening is instructed, that is, when the piezo actuator 25 is energized, the piezo actuator 25 expands to move the piezo piston 26 downward in the drawing, and the spring 63 is compressed accordingly. Here, since the flow of fuel from the lower chamber 61 to the low pressure chamber 51 is blocked by the check valve 62 arranged in the piezo piston 26, the lower chamber 61 and a needle stopper communicating with the lower chamber 61 are compressed as the spring 63 is compressed. The internal pressure of the lower chamber 31 increases. As the internal pressure rises, the needle stopper 23 is pushed up, and when the above-mentioned push-up force acting on the needle 2 exceeds the push-down force, the needle 2 starts to be lifted to open the valve hole 4 as described above. From the fuel to the combustion chamber 120.

以上の構成においては、ニードル2を押し下げて閉弁しようとする下向きの力(高圧燃料による圧力とばね41の付勢力に由来する)と、ニードル2を押し上げて開弁しようとする上向きの力との均衡関係に応じてニードル2のリフトのオン/オフを制御するとともに、ピエゾ素子の伸張量に応じてニードル2のリフト量を制御することができる。   In the above configuration, the downward force (which is derived from the pressure of the high-pressure fuel and the biasing force of the spring 41) that pushes down the needle 2 and closes the valve, and the upward force that pushes up the needle 2 and opens the valve. The lift on / off of the needle 2 can be controlled in accordance with the balance relationship, and the lift of the needle 2 can be controlled in accordance with the extension amount of the piezo element.

図11は、図9に示した構成を用いて本発明に係る燃料噴射弁を制御するために、ECU106によって実行される制御手順の一例を示すフローチャートである。本手順では、パイロット噴射およびメイン噴射のそれぞれについて、アクセル開度センサ115によるアクセル開度の検出値とクランク角センサ117の検出値に基づいて計算されたエンジン回転数とに基づき、適切な燃料噴射量の設定および燃料噴射時期(ニードル2のリフト開始タイミング)の設定が行われる(ステップS1およびS2)。次に、同様の方法で、パイロット噴射およびメイン噴射を行う際のコモンレール圧が設定されるが(ステップS3)、この際レール圧センサ112の検出信号を用いたフィードバック制御が行われるようにする。またパイロット噴射およびメイン噴射を行う際のコモンレール圧は同一であってもよいし、異なっていてもよい。なお、これらの設定は、関数演算により実施されるものでもよいし、ECU106が有するROMに格納された所定のマップを参照することで実施されるものでもよい。   FIG. 11 is a flowchart showing an example of a control procedure executed by the ECU 106 in order to control the fuel injection valve according to the present invention using the configuration shown in FIG. In this procedure, for each of the pilot injection and the main injection, appropriate fuel injection is performed based on the detected value of the accelerator opening by the accelerator opening sensor 115 and the engine speed calculated based on the detected value of the crank angle sensor 117. The amount and fuel injection timing (needle 2 lift start timing) are set (steps S1 and S2). Next, the common rail pressure for performing the pilot injection and the main injection is set by the same method (step S3). At this time, feedback control using the detection signal of the rail pressure sensor 112 is performed. Further, the common rail pressure when performing the pilot injection and the main injection may be the same or different. These settings may be performed by function calculation, or may be performed by referring to a predetermined map stored in a ROM included in the ECU 106.

そして、ステップS4にて、ステップS1での設定に対応したピエゾアクチュエータ25の操作量すなわち伸張量(ニードル2のリフト量に対応)と、ピエゾアクチュエータ25のオン期間とを、パイロット噴射およびメイン噴射のそれぞれについて設定する。   In step S4, the operation amount of the piezo actuator 25 corresponding to the setting in step S1, that is, the extension amount (corresponding to the lift amount of the needle 2) and the ON period of the piezo actuator 25 are set as the pilot injection and the main injection. Set for each.

その後、図外の制御手順に従って、ステップS2で設定したパイロット噴射の時期が来たら、図8に示したように、例えば噴射開始から0.1ms経過時点に相当するリフト量をニードル2のリフト量として設定してピエゾアクチュエータ25をオンとすることによりパイロット噴射Pを開始し(時点tpon)、所定時間が経過(時点tpoff)したらピエゾアクチュエータ25をオフとすることができる。そして、ステップS2で設定したメイン噴射の時期が来たら、図8に示したように、例えば噴射開始から0.75ms経過時点に相当するリフト量をニードル2のリフト量として設定してピエゾアクチュエータ25をオンとすることによりメイン噴射Mを開始し(時点tmon)、所定時間が経過(時点tmoff)したらピエゾアクチュエータ25をオフとすることができる。 After that, when the pilot injection time set in step S2 comes according to the control procedure not shown in the figure, as shown in FIG. By setting the piezo actuator 25 and turning on the piezo actuator 25, the pilot injection P is started (time tp on ), and the piezo actuator 25 can be turned off when a predetermined time has elapsed (time tp off ). Then, when the main injection time set in step S2 comes, as shown in FIG. 8, for example, a lift amount corresponding to the time point at which 0.75 ms has elapsed from the start of injection is set as the lift amount of the needle 2, and the piezoelectric actuator 25 The main injection M is started by turning on (time tm on ), and the piezoelectric actuator 25 can be turned off when a predetermined time has elapsed (time tm off ).

(その他の実施形態)
なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形または変更が可能である。例えば、上述の実施形態では、パイロット噴射およびメイン噴射のそれぞれについて固定されたリフト量を用いるようにしたが、適宜変更されるようにしてもよい。そして、リフト量を固定する場合であっても、また変更可能とする場合であっても、図6から明らかなように、パイロット噴射に際しては0ms超で0.2ms以下の期間内のどの時間に対応したリフト量でも使用可能であり、メイン噴射に際しては0.5ms以上で1.1ms以下の期間内のどの時間に対応したリフト量でも使用可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications or changes can be made. For example, in the above-described embodiment, the lift amount fixed for each of the pilot injection and the main injection is used, but may be changed as appropriate. Even if the lift amount is fixed or can be changed, as is clear from FIG. 6, at the time of pilot injection at any time within a period of more than 0 ms and less than 0.2 ms. A corresponding lift amount can be used, and at the time of main injection, a lift amount corresponding to any time within a period of 0.5 ms to 1.1 ms can be used.

また、メイン噴射に対しては、噴孔4内の旋回流を維持できる最大のリフト量を、上述したように図6の特性を考慮して設定するようにしてもよい。この場合は、図12に示すように、ニードル2が最大リフトしたときのニードル先端すなわち截頭面9の位置が、噴孔4の中心軸Cnzlとニードル2の中心軸Cndlとの交点Cpからリフト方向に噴孔4の半径d/2だけ離れた位置となるように、最大リフト量を設定する構成を採用することができる。これによれば、テーパ部分17bと截頭面9との稜部近傍で発生する渦の中心を、噴孔4の入り口の中心軸Cnzl方向の高さ範囲内にほぼ収める(オーバーラップさせる)ことで、渦を確実に噴孔に流れ込ませることができる。なお、図6に示すように、この最大リフト量Lmaxは、例えば噴射開始からの時間が1.1msである場合のリフト量に相当する。   For the main injection, the maximum lift amount that can maintain the swirling flow in the nozzle hole 4 may be set in consideration of the characteristics shown in FIG. In this case, as shown in FIG. 12, the position of the needle tip, that is, the truncated surface 9 when the needle 2 is lifted to the maximum is lifted from the intersection Cp between the central axis Cnzl of the nozzle hole 4 and the central axis Cndl of the needle 2. It is possible to adopt a configuration in which the maximum lift amount is set so that the position is separated by the radius d / 2 of the nozzle hole 4 in the direction. According to this, the center of the vortex generated in the vicinity of the ridge portion between the tapered portion 17b and the pier surface 9 is substantially contained (overlapped) within the height range of the entrance of the nozzle hole 4 in the central axis Cnzl direction. Thus, the vortex can surely flow into the nozzle hole. As shown in FIG. 6, the maximum lift amount Lmax corresponds to the lift amount when the time from the start of injection is 1.1 ms, for example.

さらに上述の実施形態においては、サック室13の管状部13bを半径一定の円筒形状の内面を有するものとした。しかし当該部分は、例えば図13に示すように、シート部5と繋がる部分から半球部13aに向うにつれて収束するテーパ面を有する管状部13b’であってもよい。この場合も、サック径Dsacは、シート部5に接続される管状部13b’の一端における内径である。また、管状部13b’のテーパ面の収束角θsacは、弁体部17の截頭円錐形状のテーパ部分17bの収束角θndl未満とすることができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, the tubular portion 13b of the sac chamber 13 has a cylindrical inner surface with a constant radius. However, for example, as shown in FIG. 13, the portion may be a tubular portion 13 b ′ having a tapered surface that converges from the portion connected to the seat portion 5 toward the hemispherical portion 13 a. Also in this case, the sack diameter D sac is an inner diameter at one end of the tubular portion 13b ′ connected to the seat portion 5. Moreover, the convergence angle θsac of the tapered surface of the tubular portion 13b ′ can be less than the convergence angle θ ndl of the truncated conical tapered portion 17b of the valve body portion 17.

1 ノズルボディ
2 ニードル
5 シート部
17 弁体部
13 サック室
4 噴孔
9 截頭面
10 半球部最先端部
13a 半球部
13b、13b’ 管状部
110 燃料噴射弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle body 2 Needle 5 Seat part 17 Valve body part 13 Suck chamber 4 Injection hole 9 Wharf surface 10 Hemispherical part most advanced part 13a Hemispherical part 13b, 13b 'Tubular part 110 Fuel injection valve

Claims (1)

先端部に弁体部を有するニードルと、該ニードルを昇降可能に収容するとともに、先端部に前記弁体部が当接可能なシート部を有するノズルボディと、を備え、前記ニードルのリフトに応じて燃料噴射を制御する燃料噴射弁であって、
前記ノズルボディは、その最先端部に設けられたサック室を有し、該サック室は、半球形状の内面を有する半球部と、前記シート部に接続される一端および前記半球部に接続される他端を有する管状部とを有し、前記ノズルボディは、前記半球部に連通する噴孔を有し、
前記ニードルは、前記弁体部の先端側に形成され、先端方向に向けて収束する截頭円錐形状を有する部分を有し、
前記管状部の前記一端における直径を0.8mm以下とし、且つ前記弁体部と前記シート部との当接時における前記部分の截頭面と前記半球部の最先端部との距離を0.15mm以下としたことを特徴とする燃料噴射弁。
A needle body having a valve body portion at a distal end portion, and a nozzle body having a seat portion which can accommodate the valve body portion at the distal end portion and accommodates the needle so as to be movable up and down, and according to the lift of the needle A fuel injection valve for controlling fuel injection,
The nozzle body has a sac chamber provided at the most distal end thereof, and the sac chamber is connected to a hemispherical portion having a hemispherical inner surface, one end connected to the seat portion, and the hemispherical portion. A tubular portion having the other end, and the nozzle body has a nozzle hole communicating with the hemispherical portion,
The needle is formed on the distal end side of the valve body portion, and has a portion having a truncated cone shape that converges toward the distal direction,
The diameter of the tubular portion at the one end is 0.8 mm or less, and the distance between the truncated surface of the portion and the most distal portion of the hemispherical portion when the valve body portion and the seat portion are in contact with each other is 0. A fuel injection valve characterized by being 15 mm or less.
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